محتويات
معالجة الفولاذ المستخدم في الأدوات بالحرارة: دليل العملية
- جون
يُعد الفولاذ المستخدم في تصنيع الأدوات ضروريًا في التصنيع، فهو معروف بصلابته ومقاومته للتآكل وقدرته على تحمل البيئات عالية الضغط. من أدوات القطع إلى الآلات الصناعية، يعتمد أداءه على عملية بالغة الأهمية: المعالجة الحرارية.
في SteelPro Group، نقدم الفولاذ المستخدم في الأدوات في كل من الحالات المعالجة والمصلدة مسبقًا. كما يمكن لخبرائنا تقديم نصائح مفصلة حول المعالجة الحرارية لضمان الصلابة والمتانة المثالية.
المعالجة الحرارية للصلب المستخدم في الأدوات
تعد المعالجة الحرارية إجراءً أساسيًا يتضمن تسخين وتبريد السبائك للحصول على الخصائص الميكانيكية المطلوبة. تتضمن هذه العملية للصلب المستخدم في الأدوات عادةً عدة خطوات رئيسية: التلدين، والتسخين المسبق، والأستينيت، والتبريد، والتخمير.
كيفية المعالجة الحرارية لفولاذ الأدوات؟
- يتم إجراء عملية التشكيل عادة على الفولاذ المستخدم في الأدوات قبل المعالجة الحرارية. تعمل هذه العملية على محاذاة بنية الحبوب، وتقليل الضغوط الداخلية، وضمان التوحيد، مما يؤدي إلى أداء أفضل بعد المعالجة الحرارية.
التلدين - تليين فولاذ الأدوات
عملية:
- قم بتسخين الفولاذ إلى درجة حرارة محددة، عادة ما تكون بين 700 درجة مئوية و900 درجة مئوية، اعتمادًا على نوع الفولاذ.
- يتم الحفاظ على الفولاذ عند هذه الدرجة من الحرارة لبعض الوقت لتمكين التحول الكامل.
- وأخيرًا، يتم تبريد الفولاذ تدريجيًا، غالبًا داخل الفرن نفسه، لتجنب الصدمات الحرارية وتحقيق تأثير التليين المطلوب.
من خلال تقليل الصلابة والهشاشة، يجعل التلدين الفولاذ أسهل في التصنيع أو التشكيل. كما يساعد أيضًا في تحقيق التوحيد في البنية الدقيقة، وهو أمر ضروري لمزيد من المعالجة الحرارية.
التصلب - زيادة القوة ومقاومة التآكل
- التسخين المسبق
لا يعد التسخين المسبق جزءًا من تفاعل التصلب الفعلي ولكنه يعمل على تقليل الصدمة الحرارية، مما يقلل من خطر التشوه أو الانحناء أو التشقق. غالبًا ما يتم تسخين الأدوات المعقدة والصلب عالي السرعة مسبقًا في خطوتين.
- أوستينيتينغ
تسخين فولاذ الأداة إلى نطاق درجة حرارة الأوستنيت من 760 درجة مئوية إلى 1300 درجة مئوية (1400 درجة فهرنهايت إلى 2400 درجة فهرنهايت). تختلف درجة الحرارة المستهدفة حسب نوع فولاذ الأداة.
يعد تحقيق درجة حرارة الأوستينيت الصحيحة أمرًا بالغ الأهمية. لأن درجة الحرارة المنخفضة جدًا ستؤدي إلى تحول غير كامل إلى أوستينيت، في حين أن درجة الحرارة المرتفعة جدًا قد تؤدي إلى نمو الحبيبات، مما يقلل من صلابة المادة.
- إخماد
بعد الأوستنيت، يتم تبريد الفولاذ بسرعة في وسط الإطفاء—عادةً ما يكون ذلك باستخدام الزيت أو الماء أو الهواء. ويجب التحكم في معدل التبريد بعناية، حيث قد يؤدي عدم التبريد الكافي إلى تحول غير كامل أو تشوه.
- تبريد الزيت
تتضمن عملية التبريد بالزيت غمر الفولاذ الساخن في الزيت لتحقيق تبريد سريع بمعدل معتدل. تُستخدم هذه الطريقة غالبًا في الفولاذ المستخدم في الأدوات لتقليل التشوه والتشقق، حيث يبرد الزيت بشكل أبطأ من الماء، مما يوفر تصلبًا أكثر تحكمًا.
- تبريد المياه
يؤدي التبريد بالماء إلى تبريد الفولاذ بشكل أسرع بكثير من الزيت، مما يجعله مناسبًا للفولاذ الذي يتحمل التبريد السريع. كما يوفر صلابة عالية ولكنه يزيد من خطر التشقق أو الانحناء بسبب معدل التبريد الأكثر قوة.
- تبريد الهواء
التبريد بالهواء هو طريقة تبريد أبطأ حيث يتم تبريد الفولاذ في الهواء المحيط أو الهواء القسري. تُستخدم هذه العملية في السبائك المصممة لهذا الغرض، مثل بعض أنواع الفولاذ عالية السرعة، والتي تتطلب تبريدًا أقل سرعة لتجنب التشوه مع تحقيق الصلابة المثلى.
التلطيف - تقليل الهشاشة وتحسين الصلابة
عملية:
- قم بإعادة تسخين الفولاذ المقسى إلى درجة حرارة محددة، عادة ما تكون بين 150 درجة مئوية إلى 700 درجة مئوية (300 درجة فهرنهايت إلى 1300 درجة فهرنهايت).
- الاحتفاظ بها عند درجة الحرارة المستهدفة لمدة محددة، والتي قد تتراوح من 30 دقيقة إلى عدة ساعات.
- قم بتبريد الفولاذ بمعدل متحكم فيه، عادةً في الهواء أو الزيت، لتحقيق الخصائص الميكانيكية المطلوبة.
تؤثر درجة حرارة المعالجة بشكل مباشر على الخواص الميكانيكية النهائية للصلب. فدرجات حرارة المعالجة المنخفضة تجعل المادة أكثر صلابة ولكن أقل صلابة، في حين تجعلها درجات الحرارة المرتفعة أكثر صلابة، وإن كانت أكثر ليونة قليلاً.
اعتبارات يجب مراعاتها عند المعالجة الحرارية لفولاذ الأدوات
حماية السطح أثناء عملية الأوستنيت
يمكن أن يؤدي التعرض للأكسجين أثناء عملية الأوستنيت إلى التدرج و إزالة الكربونمما يؤدي إلى فقدان دائم للصلابة على سطح الأداة. لتجنب هذه المشاكل، من الضروري توفير حماية السطح.
تشمل الأساليب الشائعة استخدام أفران الفراغ, أفران ذات أجواء محكومة، أو أفران حمام الملح المحايد. خيار آخر هو لف الفولاذ الخاص بالأداة في رقائق الفولاذ المقاوم للصدأ للتقليل من التعرض للأكسجين.
تغيرات الحجم أثناء المعالجة الحرارية
يؤدي المعالجة الحرارية حتمًا إلى حدوث تغييرات في حجم فولاذ الأدوات بسبب التغيرات في بنيته الدقيقة. تشهد معظم فولاذ الأدوات نموًا يتراوح من 0.0005 إلى 0.002 بوصة لكل بوصة من طولها الأصلي أثناء العملية.
الأوستينيت المتبقي
أثناء عملية الإطفاء، قد لا يكتمل تحويل الأوستينيت إلى مارتنسيت. على سبيل المثال، قد يحتفظ فولاذ الأدوات D2 بأكثر من 20% من الأوستينيت بعد عملية الإطفاء. وقد يتسبب هذا في حدوث ضغوط داخلية أو تشوهات. ولمعالجة هذا، يمكن استخدام تقنيات مثل المعالجة بالتبريد لتحويل الأوستينيت المتبقي إلى مارتنسيت مستقر.
تُستخدم المعالجة بدرجات حرارة منخفضة، والمعروفة أيضًا باسم المعالجة تحت الصفر أو المعالجة بالتبريد العميق، لتحسين خصائص الفولاذ المستخدم في الأدوات. تعمل هذه العملية على تبريد الفولاذ إلى درجات حرارة منخفضة للغاية، عادةً أقل من -70 درجة مئوية (-94 درجة فهرنهايت). تساعد هذه العملية على تقليل الأوستينيت المتبقي، مما يجعل الفولاذ أكثر صلابة ومقاومة للتآكل وأكثر استقرارًا بمرور الوقت.
كيف تؤثر المعالجة الحرارية على البنية الدقيقة للصلب المستخدم في الأدوات؟
تعمل المعالجة الحرارية على تغيير البنية الدقيقة لفولاذ الأدوات على المستوى الذري. أثناء العملية، يتم إنشاء مراحل مثل الأوستينيت والمارتنسيت التي تعزز أدائها في تطبيقات مختلفة.
أوستينيتينغ
عندما يتم تسخين الفولاذ المستخدم في الأدوات إلى درجة حرارة الأوستينيت، يقوم الفولاذ بتحويل بنيته البلورية الأولية (الفيريت أو البيرلايت) إلى أوستينيت. في هذه المرحلة، تذوب ذرات الكربون في الحديد، مما يسمح للفولاذ بالوصول إلى درجة صلابة أعلى عند التبريد.
تكوين المارتنسيت
عند التبريد السريع (التبريد)، يتحول الأوستينيت إلى مارتنسيتتمنع عملية التبريد الكربون من الانتشار للخارج، مما يتسبب في ترتيب ذرات الحديد في بنية رباعية مركزية الجسم (BCT)، وهي أقوى بكثير من الأوستينيت.
تعمل المرحلة المارتنستية على زيادة الصلابة ومقاومة التآكل بشكل كبير، مما يجعل الفولاذ مناسبًا لأدوات القطع وتطبيقات الضغط العالي.
تنقية المارتنسيت
أثناء عملية المعالجة الحرارية، يتم تسخين الفولاذ مرة أخرى إلى درجة حرارة أقل. وهذا يسمح لبعض ذرات الكربون بالترسيب وتثبيت البنية. تعمل هذه العملية على تقليل الضغوط الداخلية، مما يجعل الفولاذ أقل هشاشة مع الحفاظ على قدر كبير من صلابته ومتانته.
حلول الفولاذ للأدوات مع خيارات التلدين والتصلب المسبق
في SteelPro Group، نقدم منتجات عالية الجودة د2, ح13، و أداة الفولاذ T1 ألواح وقضبان وقضبان في كل من الحالات الملدنة والمصلدة مسبقًا. فريق الخبراء لدينا جاهز لتقديم إرشادات احترافية لتلبية الاحتياجات المحددة لمشروعك، وضمان اختيار المواد والأداء الأمثل.
