أهم المعالجات الحرارية المستخدمة للصلب :
1- التقسية السطحية : Case-hardening
2 - التقسية الكلية : Hardening Full
3- المراجعة : Tempering
4- التخمير : Annealing
5- المعادلة : Normalizing
أولا : التقسية السطحية : Case-hardening
- التقسية السطحية :
التصلّيد السطحي ,هو العملية التي تَتضمّنُ نوع مختلف مِنْ تقنياتِ يُستَعملُ لتَحسين مقاومة الأجزاءِ للبري بدون تَأثير على قلب الجزءِ اللين والمتين .
هذه المجموعةِ مِنْ السطِوح المقساة والمقاومة للصدماتِ تكونِ مفيدةُ في الأجزاءِ مثل التروس أَو الكامات التي يَجِبُ أَنْ يكونَ لها صلادة عالية على السطح لمُقَاوَمَة البري ، مع ليونة القلب للجزء المُقَاوَمَ للتأثيرِ الذي يَحْدثُ أثناء الصدمة علاوة علي أن الصلّب المقسى سطحيا ( المغلف )
له ميزة أخري هي أنه أقل في السعر ( صلب منخفض الكربون ، وصلب متوسط الكربون ) وأقل في التشوه والشروخ التي تكون مصاحبة لتقسية الأجزاء السميكةِ .
** التقسية السطحية تتم بعدة طرق نذكر منها ما يلي :
أ- التقسية السطحية باللهب .
ب-عملية الكربنة ( بالغاز – بالملح المنصهر ).
ج-عملية النتردة ( بالغاز – بالملح المنصهر ).
د- عملية السيندة ( بالغاز – بالملح المنصهر ).
وسنذكر من هذه الأنواع نوعا واحد كمثال نتكلم عنه كما يلي :
** التقسية السطحية باللهب : Flame Hardening
وفيها يسخن سطح المشغولات باللهب الاكسي اسيتيلين أو الغاز الي درجة الحرارة المناسبة
( 800 - 1000 ) ◦ م حسب نسبة الكربون في الجزء ونتيجة لهذه الحرارة المرتفعة فان سطح المشغولات ترتفع درجة حرارته بسرعة وتصل الي درجة حرارة التقسية قبل ان تصل الحرارة الي قلب الجزء وعند التبريد المفاجيء فان الطبقة السطحية فقط التي وصلت درجة حرارتها الي ما فوق خط
( Ac3 ) والتي تحولت الي اوستنيت تتحول بالتبريد الي مارتنسيت ، أما المنتصف الذي لم ترتفع درجة حرارته الي ما فوق خط ( Ac1 ) لا يحدث فيه أي تحول الي اوستنيت وبالتالي لا تتحول الي مارتنسيت ، والطبقة التي تلي طبقة السطح تصل فيها درجة الحرارة الي ما فوق خط
( Ac1 ) وتحت خط ( Ac3 ) وعند التبريد يتكون في هذه الطبقة خليط من المارتنسيت و الفريت
وتكون خواصها وسطا بين الطبقة السطحية والطبقة الداخلية ( القلب ) .
وتستخدم هذه الطريقة في تقسية بعض أجزاء الماكينات التي تتعرض لصدمات كثيرة أثناء التشغيل ويتعرض أيضا الي احتكاك شديد علي السطح مما يستلزم اختيار مادة صلدة لتقاوم هذا الاحتكاك ويصعب الجمع بين الخاصيتين ( الصلادة وتحمل ا لصدمات ) الا في مادة حدث لها عملية التقسية السطحية حيث أن صلادة السطح تجعل الجزء يقاوم الاحتكاك ، وليونة القلب تجعل الجزء يقاوم الصدمات ومن أمثلة هذه المشغولات ( أعمدة الكرنكات، وبنوذ المعادن ، وقضبان السكك الحديدية والتروس ، ودرافيل ماكينات الدرفلة ) ويستعمل في عملية التسخين حسب حجم الشغلة اما بوري اللحام العادي أو تستعمل بواري خاصة لها فتحات مستطيلة بحيث تعطي لها عرض ويحسب الزمن اللازم للتسخين كما يلي :
الوقت = 7 ف 2 ( الزمن بالثانية )
حيث ف : عمق التقسية المطلوب ( مم )
لا تستخدم هذه الطريقة في الصلب الكربوني منخفض الكربون .. لكن تستخدم في صلب الكربون المتوسط والعالي الكربون للمشغولات كبيرة الحجم . و هي لا تستخدم الا علي نطاق ضيق جدا في صلب العدة ولا تصلح لكل الانواع من الصلب.
- اما التقسية السطحية في السائل ( الملح المنصهر) فسيأتي دراسته في مقال قادم ان شاء الله.
ثانيا : التقسية الكلية : Full Hardening
التسقية الكلية وهي من عمليات التقسية في وسط سائل وهي التقسية في حمام ملحي منصهر عندما يكون محتوى الكربونَ في الصلب يَتجاوزُ 0.60 %، كربون فأعلي يكون لهُ تأثيرُ على الصلادة لكن يُحسّنُ قابليته للتقسية : hardenability، ال 0.60 % كربون.
الزيادةِ في الكربون قَدْ لا يَكُونَ ذائب ، الذي يَتطلّبُ مستوى درجاتِ حرارة عالية كافية لضمان محلول صلب منِ Austenite به الكربون . و تستخدم هذه العملية لزيادة صلادة الصلب زيادة كبيرة جدا مقارنة بجميع طرق المعالجة الحرارية الأخرى ويتم ذلك بتسخين الصلب قبل اليوتكتويدي : Hypoeutectoid حتى درجة حرارة ( 30-50 ) ºC أعلي من A 3 أو أعلي من A 1 في حالة الصلب بعد اليوتكيودي ثم الإبقاء عند هذه الدرجة(حسب القطر أو السمك – ونوع الصلب ) إلى أن يتم التحولات الطورية ثم تبرد تبريدا سريعا في المياه أو في الزيت أو في ملح منصهر أو في الهواء حسب نوع الصلب المطلوب تقسيته كما بالشكل.
ونلاحظ أن عملية التبريد السريع تمنع عملية تحول الاوستنيت إلى الفرايت أو السيمنتيت التي نحصل عليها عادة من التبريد البطيء حيث يفترض أن هناك وقت كافي لانتشار ذرات الكربون ،
وحيث أن ذرات الكربون في الاوستنيت الذي له التركيب البلوري FCC أي (مكعب مركزي الوجه)تكون أكثر بكثير من ذرات الكربون في الفرايت الذي له التركيب البلوري BCC أي (مكعب مركزي الجسم ) كما يتضح ذلك من منحني الحديد والكربون الذي يبين أن أقصي قيمة للكربون يمكن إذابتها في الاوستنيت هي2 %C بينما هي في حالة الفرايت فقط 0.025 %C
ثالثا : المراجعة : Tempering :
يكون الصلب المصلد بالتقسية غالبا ما يكون عالي التقصف ، ويحتوي علي احهادات عالية ولذلك فان متانته ومطيلته تكون منخفضة ولهذا تكون تطبيقاته واستخداماته محدودة جدا وغير اقتصادية. ولتخفيض القصافة ، وزيادة المتانة ، ولإزالة الاجهادات الداخلية ، وتثبيت التركيب البنائي وللحصول علي مواصفات ميكانيكية مرغوب فيها تتم عملية المراجعة .
تجري عملية المراجعة ( التطبيع )علي الصلب المصلد في حالته المارتنزيتنية بعد عملية التقسية بإعادة تسخينه إلى درجة حرارة محددة وهي أقل منA 1 درجة حرارة التحول السفلي ºC (723 ) درجة مئوية مع الاحتفاظ بالمشغولات عند درجة حرارة المراجعة لمدة ساعة أو أكثر حسب قطر أو سمك المشغولة ثم تبرد في الهواء .
العوامل المؤثرة في عملية المراجعة :
أ- درجة الحرارة .
ب- فترة أو زمن المراجعــــة.
ت- التركيب الكيميائي للصلب .
- مراحل المراجعة :
يكون التركيب البنائي الناتج من عملية التقسية ( المارتنزيت ) غير مستقر ( في حالة غير ثابتة )
وعند التسخين أثناء عملية المراجعة يحاول المارتنزيت التغير إلى تركيب بنائي أكثر استقرارا كما يلي : عند ( 95-200 ) º م يبدأ في تحول المارتنزيت رباعي الأضلاع في التحول إلى مارتنزيت منخفض الكربون سداسي الأضلاع ، وتزال الاجهادات الناتجة من عملية التقسية ( أي يحدث تفكك للمارتنزيت(
1- وعند ( 200- 260 ) º م يبدأ الصلب في التطرية نتيجة تحول الاوستنيت المتبقي إلى بيانيت مع استمرار تفكك المارتنزيت.
2- وعند (260 – 400 ) º م يفقد المارتنزيت منخفض الكربون كل كربونه حيث يتحول الكربون إلى سيمنتيت ويتغير تركيبه إلى المارتنزيت المتطبع ويلاحظ في هذه المرحلة انخفاض ملحوظ في درجة الصلادة .
3- وعند (450 –650 ) ºم يحدث تكور للسيمنتيت و تنخفض درجة الصلادة و المقاومة الميكانيكية وتزداد المتانة .
ماعدا صلب السرعات العالية والصلب عالي السبائكية فان الصلادة تزداد حتى حد معين ثم تنخفض بعد ذلك كما بالشكل السابق .
وتتم عملية التقسية الكلية والمراجعة علي المشغولات المصنعة من خامات صلب العدة مثل :
صلب التشغيل علي الساخن –صلب HSS - الصلب السبائكي – الصلب الكربوني المتوسط والعالي الكربون
تعليقات
إرسال تعليق
اترك أثرا من تعليقاتك الرائعة قبل مغادرة الصفحة