هدأ هي عملية المعالجة الحرارية

تقسية الفولاذ

التقسية هي عملية معالجة حرارية حيث يتم إعادة تسخين قطعة العمل المسقية إلى درجة حرارة أقل من A1، ويتم الاحتفاظ بها لفترة محددة، ثم يتم تبريدها إلى درجة حرارة الغرفة. لا ينبغي استخدام الفولاذ المروي مباشرة؛ يجب أن يخضع لعملية التقسية، التي تحدد البنية الدقيقة للصلب وخصائصه، وهي خطوة حاسمة في المعالجة الحرارية.

الغرض من هدأ

لتحقيق الخواص الميكانيكية المطلوبة
بعد التبريد، تكون قطعة العمل ذات صلابة عالية ولكن ليونة وصلابة منخفضة. لتلبية متطلبات الأداء المختلفة للأجزاء المختلفة، يتم استخدام التقسية لتعديل البنية المجهرية المسقية، وضبط الصلابة، وتقليل الهشاشة، مما يؤدي إلى الخواص الميكانيكية المطلوبة لقطعة العمل.

لتحقيق الاستقرار في أبعاد الشغل
إن المارتنسيت والأوستينيت المحتجز الذي يتشكل أثناء التبريد عبارة عن هياكل غير مستقرة قد تتحلل بمرور الوقت، مما يتسبب في تغيرات في الأبعاد والشكل. تعمل عملية التقسية على تحويل البنية المجهرية المسقية إلى بنية مستقرة، مما يضمن احتفاظ قطعة العمل بأبعادها وشكلها أثناء الاستخدام.

لتقليل أو إزالة الضغوط الداخلية الناتجة عن التبريد
يؤدي التبريد إلى إجهاد داخلي كبير. إذا لم يتم تخفيف هذه الضغوط على الفور من خلال التقسية، فقد تتسبب في تشوه قطعة العمل أو حتى تشققها.

التحولات أثناء تقسية الفولاذ المروي

المارتنسيت المروي والأوستينيت المحتفظ به عبارة عن مراحل شبه مستقرة تتحلل إلى الفريت والكربيدات عند تلطيفها من درجة حرارة الغرفة إلى أقل من A1. تعتمد التحولات المحددة على درجة حرارة التخفيف:

تحلل مارتنسيت (أقل من أو يساوي 200 درجة)
عندما يتم تلطيفه إلى أقل من 80 درجة، لا يحدث أي تغيير في البنية المجهرية بشكل ملحوظ، باستثناء تجمع ذرات الكربون في المارتنسيت. بين 80 درجة و200 درجة، يبدأ المارتينسيت في التحلل، حيث تترسب ذرات الكربون على شكل ε-كربيدات (Fe2.4C)، مما يقلل من تشبع الكربون الفائق في المارتينسيت ويقلل رباعي الزوايا. نظرًا لانخفاض درجة حرارة التخفيف، يترسب جزء فقط من الكربون الزائد، مما يترك المارتينسيت كمحلول صلب مفرط التشبع من الكربون في -Fe. يتم توزيع الكربيدات الدقيقة ε- على طول واجهات المحلول الصلب المفرط التشبع -، مع الحفاظ على علاقة متماسكة (حيث يتم مشاركة الذرات عند حدود الطور بواسطة الشبكتين البلوريتين). هذه البنية المجهرية، التي تتكون من محلول صلب أقل تشبعًا - وكربيدات ε-، تسمى مارتنسيت مقسى. نظرًا للطبيعة الدقيقة والمشتتة للغاية للكربيدات ε-، فإن صلابة الفولاذ لا تنخفض بشكل ملحوظ عند تلطيفها بدرجة حرارة أقل من 200 درجة. ومع ذلك، فإن ترسيب ε-كربيدات يقلل من تشوه الشبكة، مما يقلل من إجهاد التبريد ويزيد بشكل طفيف من مرونة وصلابة الفولاذ.

تحلل الأوستينيت المحتجز (200 درجة -300 درجة)
الأوستينيت المحتفظ به يشبه الأوستينيت المبرد، لذا فإن منتجات تحويل التقسية الخاصة به هي نفس تلك الخاصة بالأوستينيت المبرد تحت ظروف درجة حرارة مماثلة، مكونًا المارتنسيت أو الباينيت أو البرليت اعتمادًا على درجة الحرارة.
عندما يتم تقسية الفولاذ بين 200 درجة و300 درجة، يستمر المارتنسيت في التحلل، ويبدأ الأوستينيت المحتفظ به في التحول إلى بينيت أقل (200 درجة -300 درجة هو نطاق تحويل الباينيت الأدنى). عند هذا النطاق من درجات الحرارة، ينخفض ​​ضغط التبريد بشكل أكبر، لكن الصلابة لا تنخفض بشكل ملحوظ.

تحويل الكربيدات (250 درجة -450 درجة)
عندما يتم تلطيفه بدرجة أعلى من 250 درجة، تؤدي زيادة قدرة الانتشار لذرات الكربون إلى تحول ε-كربيدات تدريجيًا إلى سمنتيت مستقر. وبدرجة 450 درجة، تتحول جميع الكربيدات ε-إلى سمنتيت شديد التشتت. يؤدي الترسيب المستمر للكربون إلى خفض محتوى الكربون في -المحلول الصلب إلى مستوى توازنه، مما يحوله إلى فريت، على الرغم من أنه يظل يشبه الإبرة-في الشكل. ويسمى هذا الهيكل، الذي يتكون من-إبرة مثل الفريت والسمنتيت المتناثر بدرجة عالية، التروستايت المقسى. يظهر الشكل أدناه هيكل التروستيت المقسى المصنوع من الفولاذ 45. عند هذه النقطة، تنخفض صلابة الفولاذ، وتزداد صلابته ولدونته بشكل أكبر، مع التخلص تقريبًا من إجهاد التسقية.

تجميع ونمو الأسمنت وإعادة بلورة الفريت (450 درجة -700 درجة)
فوق 450 درجة، يتحول السمنتيت المنتشر بشكل كبير إلى جزيئات دقيقة، ومع ارتفاع درجة الحرارة، تنمو هذه الجزيئات. في الوقت نفسه، يبدأ الفريت في إعادة التبلور بين 500 درجة و600 درجة، ويتحول من أشكال تشبه اللوح أو الإبرة - إلى حبيبات متعددة الأضلاع.
ويسمى هذا الهيكل، الذي يتكون من حبيبات السمنتيت الموزعة على مصفوفة من الفريت متعددة الأضلاع، بالسوربيت المقسى. يظهر هيكل السوربيت المقسى من الفولاذ 45 في الشكل أدناه. إذا تم زيادة درجة الحرارة إلى 650 درجة –A1، فإن حبيبات السمنتيت تخشن، وتشكل بنية مجهرية من الفريت متعدد الأضلاع والسمنتيت الحبيبي الأكبر حجمًا، المعروف باسم البرليت المقسى.

يحدث تحول الفولاذ المروي أثناء التقسية في نطاقات درجات حرارة مختلفة. حتى في نفس درجة حرارة التخفيف، قد تحدث أنواع متعددة من التحولات. تعتمد خصائص الفولاذ المقسى على هذه التغيرات في البنية المجهرية، والتي بدورها تؤثر على أدائه الميكانيكي. بشكل عام، مع زيادة درجة حرارة التقسية، تنخفض القوة والصلابة بينما تتحسن الليونة والمتانة، وتصبح هذه التغييرات أكثر وضوحًا في درجات الحرارة المرتفعة.

أنواع وتطبيقات التقسية

العامل الأساسي الذي يحدد البنية المجهرية للصلب وخصائصه هو درجة حرارة التقسية. يتم تصنيف التقسية إلى ثلاثة أنواع بناءً على درجة الحرارة والبنية المجهرية الناتجة:

درجة حرارة منخفضة-تلطيف (150 درجة -250 درجة)
ينتج عن درجات الحرارة المنخفضة-المارتنسيت المقسى. الهدف هو الحفاظ على الصلابة العالية ومقاومة التآكل للفولاذ المروي مع تقليل الضغط الداخلي والهشاشة وتحسين الليونة والمتانة. يتم استخدام هذه الطريقة بشكل أساسي مع الفولاذ عالي-الكربون والسبائك في أدوات القطع وأدوات القياس وقوالب الختم البارد والمحامل الدوارة والأجزاء المكربنة والأجزاء المسقية السطحية-. تتراوح الصلابة بعد التقسية عادة بين 58-64 HRC.

متوسط-تلطيف درجة الحرارة (350 درجة -500 درجة)
هذه الطريقة تنتج التروستايت المقسى. والغرض منه هو تحقيق قوة إنتاجية عالية، حد مرن، وصلابة كبيرة. يتم استخدام درجة الحرارة المتوسطة-في المقام الأول في العديد من المكونات المرنة وقوالب العمل الساخنة-. تتراوح الصلابة بعد التقسية بشكل عام من 35 إلى 50 HRC.

ارتفاع درجة الحرارة-تلطيف درجة الحرارة (500 درجة -650 درجة)
تنتج هذه الطريقة السوربيت المقسى. الهدف هو تحقيق توازن القوة والصلابة والليونة والمتانة. عند الجمع بين التبريد والتلطيف بدرجة الحرارة العالية-، يُشار إلى العملية عادةً باسم "التبريد والتلطيف." يتم استخدامه على نطاق واسع للمكونات الهيكلية الهامة في إنتاج السيارات والجرارات والأدوات الآلية (مثل قضبان التوصيل والمسامير والتروس وأعمدة النقل). تتراوح الصلابة بعد التقسية بشكل عام من 200 إلى 330 HBW.
على الرغم من أن قيم صلابة الفولاذ بعد التسوية والتقوية-متشابهة تمامًا، إلا أن المكونات الهيكلية المهمة في الإنتاج تخضع عادة للتبريد- والتقوية بدلاً من التسوية. وذلك لأن البنية المجهرية للسوربيت المقسى تحتوي على سمنتيت حبيبي، في حين أن السوربيت الذي يتم الحصول عليه من التطبيع يحتوي على سمنتيت رقائقي. ولذلك، فإن الفولاذ المروي والمقسى لا يُظهر قوة أعلى فحسب، بل يتمتع أيضًا بمرونة وصلابة أفضل مقارنة بالحالة الطبيعية.
يمكن أن يكون التبريد والتلطيف بمثابة عملية المعالجة الحرارية النهائية أو كمعالجة أولية قبل تصلب السطح والمعالجة الحرارية الكيميائية. بما أن صلابة الفولاذ المقسى ليست عالية، فإنه يسمح بتصنيع سهل وقيم خشونة سطح منخفضة.
بالإضافة إلى طرق التقسية الثلاث الشائعة هذه، تخضع بعض سبائك الفولاذ- العالية لدرجات الحرارة العالية للتليين بدرجة حرارة تتراوح بين 20 درجة -40 درجة تحت A1 للحصول على البيرليت المقسى كبديل للتليين الكروي.
لضمان التحول الدقيق للبنية المجهرية أثناء التقسية، يجب الاحتفاظ بقطعة العمل عند درجة حرارة التقسية لفترة كافية، عادة ما بين 1 إلى 3 ساعات، اعتمادًا على المادة ودرجة الحرارة والسمك والحمل وطريقة التسخين. طريقة التبريد بعد التقسية لها تأثير ضئيل على أداء الفولاذ الكربوني، ولكن لتجنب إحداث ضغوط جديدة، يتم تبريد قطع العمل ببطء في الهواء بعد التقسية.

اتصل بنا

لمزيد من المعلومات، يرجى الاتصال بنا علىmetal@welongpost.com.