المعالجة الحرارية

تشير المعالجة الحرارية إلى عملية عمل معدنية ساخنة يتم فيها تسخين المواد ، عزلها وتبريدها للحصول على بنية وخصائص مرغوبة في حالة صلبة.

المعالجة الحرارية

1. التطبيع:
المعالجة الحرارية للمباني البرليتية عن طريق تسخين الصلب إلى نقطة حرجة ، AC3 أو درجة حرارة مناسبة وتبريده بعد فترة زمنية معينة.

2. الصلب:
عملية المعالجة الحرارية للتبريد في الهواء. تسخين قطعة الشغل من الصلب hypoeutectoid إلى 20-40 درجة فوق AC3. بعد فترة من الحفاظ على الحرارة ، تبرد ببطء (أو دفن في الرمال أو الجير) إلى أقل من 500 درجة

3. المعالجة الحرارية حل الصلبة:
يتم تسخين السبائك إلى منطقة أحادية المرحلة ذات درجة حرارة عالية عند درجة حرارة ثابتة ، مما يسمح بتبديد الطور الزائد تمامًا في المحلول الصلب ، والذي يتم تبريده بسرعة للحصول على محلول صلبة مفرط التشبع.

4. الشيخوخة:
تتغير خواص السبائك مع مرور الوقت عند وضعها في درجة حرارة الغرفة أو أعلى قليلاً من درجة حرارة الغرفة بعد المعالجة بالحرارة الصلبة أو تشوه البلاستيك البارد.

5. علاج حل الصلبة:
لحل جميع المكونات في السبائك ، تقوية المحلول الصلب ، تحسين الصلابة ومقاومة التآكل ، القضاء على الإجهاد والتخفيف ، وذلك لمواصلة المعالجة والقولبة.

6. علاج الشيخوخة:
رفع درجة الحرارة ، وتمكين ترسيب المرحلة المعززة لترسيب ، يمكن أن تتصلب ، وتحسين الشدة.

7. التبريد:
يتم تبريد الأوستينيت من الصلب بمعدل تبريد مناسب ، بحيث يتم تحويل قطعة الشغل إلى martensite في المقطع العرضي أو ضمن نطاق معين.

8. هدأ:
يتم تسخين قطعة الشغل المتصلدة إلى درجة حرارة مناسبة أسفل النقطة الحرجة AC1 لفترة زمنية معينة ، والتي يتم تبريدها بعد ذلك بطريقة تلبي متطلبات الحصول على البنية المجهرية والخصائص المطلوبة.

9. كربنة الفولاذ
الكربنة هي عملية تسلل متزامن للكربون والنيتروجين إلى سطح الفولاذ. تقليديا ، يسمى carbonitriding أيضا cyanation. يستخدم Carbonitriding من الغاز في درجة الحرارة المتوسطة والغاز منخفضة درجة الحرارة على نطاق واسع. الغرض الرئيسي من nitriding الكربون هو تحسين صلابة ، مقاومة التآكل وقوة التعب من الصلب. انخفاض درجة حرارة غاز carbonitriding أساسا nitriding. هدفها الرئيسي هو تحسين مقاومة التآكل ومكافحة لدغة الصلب.

10. التبريد والتلطيف
يتم استخدام المعالجة الحرارية جنبا إلى جنب مع التبريد والتلطيف بشكل شائع ليتم تسميتها بالتبريد والتلطيف. يستخدم على نطاق واسع في جميع أنواع الأجزاء الهيكلية الهامة ، وخاصة الروابط ، والمسامير ، والتروس والأعمدة التي تعمل تحت أحمال متناوبة. إن الخواص الميكانيكية لتسخين سوربيت هي أفضل من ثربت سوربيتايت بنفس الصلابة. وتعتمد قساوته على درجة حرارة التقلس وترتبط باستقرار هدأ الصلب والبُعد الاساسي لقطعة الشغل ، بشكل عام بين HB200 و 350.

خصائص العملية
المعالجة الحرارية للمعادن هي واحدة من العمليات الهامة في التصنيع الميكانيكي. بالمقارنة مع عمليات المعالجة الأخرى ، فإن المعالجة الحرارية لا تغير بشكل عام الشكل والتركيب الكيميائي الكلي لقطعة الشغل. عن طريق تغيير البنية الدقيقة داخل قطعة الشغل ، أو تغيير التركيب الكيميائي على سطح قطعة العمل ، فإنه يضفي أو يحسن أداء قطعة الشغل. يتميز بتحسين الجودة الداخلية لقطعة الشغل ، والتي لا تكون مرئية للعين المجردة بشكل عام.

من أجل جعل قطع الشغل المعدنية لديها الخصائص الميكانيكية المطلوبة ، والخصائص الفيزيائية والخواص الكيميائية ، بالإضافة إلى الاختيار المعقول للمواد والمواد المختلفة ، غالباً ما تكون عملية المعالجة الحرارية ضرورية. الحديد والصلب هو المادة الأكثر استخدامًا في الصناعة الميكانيكية. مع البنية المجهرية المعقدة ، يمكن التحكم بالحديد والصلب من خلال المعالجة الحرارية. لذا فإن المعالجة الحرارية للحديد والصلب هي المحتوى الرئيسي للمعالجة الحرارية للمعادن. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تغيير الخصائص الميكانيكية والفيزيائية والكيميائية للألومنيوم والنحاس والمغنيسيوم والتيتانيوم وسبائك أخرى من خلال المعالجة الحرارية للحصول على أداء مختلف. [1]

عملية حرارية

العملية التكنولوجية

تتضمن عملية المعالجة الحرارية بشكل عام ثلاث عمليات للتدفئة والحفظ الحراري والتبريد ، وأحيانًا عمليتين فقط للتدفئة والتبريد. هذه العمليات مترابطة وغير متقطعة. التدفئة هي واحدة من العمليات الهامة للمعالجة الحرارية. هناك العديد من طرق التدفئة للمعالجة الحرارية للمعادن. تم استخدام الفحم والفحم كمصادر للحرارة لأول مرة ، واستخدم الوقود السائل والغاز في الآونة الأخيرة. إن تطبيق الكهرباء يجعل من السهل التحكم في التدفئة وخال من التلوث البيئي. يمكن تسخين هذه المصادر الحرارية مباشرة ، أو بشكل غير مباشر بواسطة الملح المصهور أو الذهب ، والجزيئات الطافية. عندما يتم تسخين المعدن ، يتم تعريض قطعة العمل للهواء ، وغالبا ما تحدث الأكسدة وإزالة العزل (أي تقليل محتوى الكربون على سطح الأجزاء الفولاذية) ، مما يؤثر سلبًا على الأداء السطحي للأجزاء. ونتيجة لذلك ، يتم تسخين المعدن عادة في جو خاضع للرقابة أو واقية ، والملح المنصهر والفراغ. يمكن أيضًا تسخينها بحماية الطلاء أو التغليف. درجة الحرارة للتدفئة هي واحدة من المعلمات التكنولوجية الهامة لعملية المعالجة الحرارية. اختيار ومراقبة درجة حرارة التدفئة هو المفتاح لضمان جودة المعالجة الحرارية. تختلف درجة حرارة التسخين باختلاف المواد المعدنية والغرض من المعالجة الحرارية ، ولكن يتم تسخينها بشكل عام فوق درجة حرارة تغير الطور للحصول على الأنسجة ذات درجة الحرارة المرتفعة. بالإضافة إلى ذلك ، يستغرق الأمر وقتًا معينًا للتحول ، لذلك عندما تصل درجة حرارة سطح قطعة العمل المعدنية إلى المتطلبات ، يجب أن تحافظ على وقت معين في درجة الحرارة هذه لجعل درجات الحرارة الداخلية والخارجية متسقة ويجعل البنية المجهرية تتحول تمامًا. تسمى هذه الفترة الزمنية بوقت الإمساك. عند اعتماد التدفئة ذات الكثافة العالية للطاقة والمعالجة الحرارية السطحية ، تكون سرعة التسخين سريعة للغاية ، ولا يوجد عادة وقت للحفاظ على الحرارة ، في حين أن وقت الحفاظ على الحرارة من المعالجة الحرارية الكيميائية يكون عادة أطول.

التبريد هو أيضا خطوة لا غنى عنها في عملية المعالجة الحرارية. تختلف طريقة التبريد باختلاف العمليات ، للتحكم في معدل التبريد. عموما ، سرعة التبريد من التلدين هي الأبطأ ، وسرعة التبريد للتطبيع بشكل أسرع ، وسرعة التبريد من التبريد أسرع. ومع ذلك ، هناك متطلبات مختلفة لأنواع مختلفة من الفولاذ. على سبيل المثال ، يمكن تقسية الفولاذ الصلب المجوف مع سرعة التبريد العادية.

تصنيف العمليات

يمكن تقسيم عملية المعالجة الحرارية للمعادن إلى ثلاث فئات رئيسية: المعالجة الحرارية المتكاملة ، المعالجة الحرارية السطحية والمعالجة الحرارية الكيميائية. وفقا لوسيلة التدفئة المختلفة ، درجة حرارة التدفئة وطريقة التبريد ، يمكن تقسيم كل فئة إلى عدة عمليات معالجة حرارية مختلفة. نفس النوع من المعادن يستخدم عملية المعالجة الحرارية المختلفة ، قد الحصول على الأنسجة المختلفة ، وبالتالي فإن الشغل لديه أداء مختلف. الحديد والصلب هو المعدن الأكثر استخدامًا في الصناعة. كما أن البنية المجهرية الفولاذية هي الأكثر تعقيدًا ، لذا فهناك مجموعة متنوعة من عمليات المعالجة الحرارية للفولاذ. المعالجة الحرارية المتكاملة هي عملية معالجة حرارية للمعادن يتم فيها تسخين قطعة العمل بالكامل ثم تبريدها بمعدل مناسب للحصول على هيكل فحص المعادن المطلوب لتغيير خصائصها الميكانيكية الكلية. بشكل عام ، هناك أربع عمليات أساسية: التلدين ، التطبيع ، التسقية والتلطيف.

التكنولوجيا تعني

التلدين هو تسخين الشغل إلى درجة الحرارة المناسبة ، اعتماد وقت الحفاظ على الحرارة المختلفة وفقا لحجم المواد وحجم الشغل ، ثم تبريد قطعة العمل ببطء. والغرض من ذلك هو جعل البنية الداخلية للمعدن تصل إلى أو قريبة من حالة التوازن والحصول على أداء تقني جيد وأداء خدمة ، أو إعداد الأنسجة لمزيد من التسقية. التطبيع هو تبريد قطعة العمل في الهواء بعد تسخينها إلى درجة حرارة مناسبة. إن تأثير التطبيع مشابه لتأثير التلدين ، لكن النسيج المتحصل عليه يكون أكثر دقة. غالباً ما يستخدم لتحسين أداء القطع للمواد ، ويستخدم أحياناً للمعالجة الحرارية النهائية لبعض الأجزاء مع متطلبات أقل. يشير التبريد إلى التبريد السريع لقطعة العمل في الماء ، والزيت ، والملح غير العضوي ، ومحلول المياه العضوية وغيرها من وسائل التبريد بعد التسخين والحفاظ على قطعة العمل. بعد التبريد ، يصبح الصلب صعبًا ، ولكن في نفس الوقت يصبح هشًا. للقضاء على هشاشة في الوقت المناسب ، عادة ما يكون من الضروري أن يتم تخفيفها في الوقت المناسب. من أجل تقليل هشاشة الصلب ، حافظ على الفولاذ المقسى عند درجة حرارة معينة بين درجة حرارة الغرفة و 650 ℃ لفترة طويلة ، ثم تبريده مرة أخرى. هذه العملية تسمى التقسية.

التليين ، التطبيع ، التسقية والتلطيف هي "المشاعل الأربعة" في المعالجة الحرارية الكاملة ، ومن بينها ترطيب وتلطيف ترتبط ارتباطا وثيقا وغالبا ما تستخدم معا. مع درجات حرارة التدفئة والتبريد المختلفة ، طورت "المشاعل الأربعة" عملية معالجة حرارية مختلفة. من أجل جعل قطعة الشغل لها قوة وصلابة معينة ، فإن عملية الجمع بين إخماد الحرارة ودرجة الحرارة العالية تسمى التقسية. بعد أن تصلب بعض السبائك في محلول صلبة مفرط التشبع ، يتم الاحتفاظ بها في درجة حرارة الغرفة أو درجة حرارة مناسبة أعلى قليلاً لفترة طويلة لتحسين الصلابة أو القوة أو المغناطيسية الكهربائية ، إلخ. وتسمى عملية المعالجة الحرارية هذه معالجة الشيخوخة. يتم الجمع بين تشوه الضغط بالقطع والمعالجة الحرارية بفعالية وبشكل وثيق ، بحيث يمكن لقطعة العمل الحصول على مزيج جيد من القوة والمتانة. تسمى عملية المعالجة الحرارية هذه المعالجة الحرارية التشوهية. إن المعالجة الحرارية في الفراغ بالجو أو الفراغ تسمى المعالجة بالحرارة الفراغية ، والتي لا تجعل فقط قطعة الشغل لا تتأكسد ، لا إزالة الكربون ، تحافظ على سطح قطعة الشغل نظيفة وتحسن من أداء قطعة الشغل ، ولكن أيضا إجراء المعالجة الحرارية الكيميائية من خلال عامل التسلل. المعالجة الحرارية السطحية هي عملية معالجة حرارية للمعادن تعمل على تسخين سطح قطعة العمل فقط لتغيير خصائصها الميكانيكية. من أجل تسخين سطح قطعة العمل فقط دون إدخال الكثير من الحرارة في قطعة العمل ، يجب أن يكون مصدر الحرارة المستخدم ذو كثافة طاقة عالية ، أي إعطاء كمية أكبر من الطاقة الحرارية إلى قطعة الشغل لكل وحدة مساحة ، بحيث يكون قطعة الشغل الطاقة السطحية أو المحلية يمكن أن تصل إلى درجة حرارة عالية لفترة قصيرة أو لحظية. الطرق الرئيسية للمعالجة الحرارية السطحية هي إخماد اللهب والمعالجة الحرارية للتحريض. مصدر الحرارة الأكثر استخدامًا هو oxyacetylene أو oxypropane ، ويدفع التيار ، والليزر والإلكترون ، وما إلى ذلك.

المعالجة الحرارية الكيميائية هي عملية معالجة حرارية للمعادن من خلال تغيير التركيب الكيميائي وهيكل وأداء سطح قطعة العمل. يختلف المعالجة الحرارية الكيميائية عن المعالجة الحرارية السطحية حيث أن الأول يغير التركيب الكيميائي لسطح قطعة العمل. المعالجة الحرارية الكيميائية هي وضع قطعة العمل في الوسط المحتوي على الكربون أو الملح أو عناصر أخرى من السبيكة (الغاز والسائل والصلبة) والحفظ الحراري ، بحيث يمكن تسلل سطح قطعة الشغل إلى الكربون والنيتروجين والبورون والكروم وغيرها عناصر. بعد تسلل العناصر ، هناك حاجة في بعض الأحيان لعمليات المعالجة الحرارية الأخرى مثل التبريد والتلطيف. الطرق الرئيسية للمعالجة الحرارية الكيميائية هي الكربنة والنيترة والكربنة المعدنية. المعالجة الحرارية هي واحدة من العمليات الهامة في تصنيع الأجزاء الميكانيكية والقوالب. بشكل عام ، يمكن أن يضمن ويحسن الخصائص المختلفة لقطعة الشغل ، مثل مقاومة التآكل ، مقاومة التآكل. يمكن أيضا تحسين الهيكل وحالة التوتر من الفراغ لتسهيل مختلف المعالجة الباردة والساخنة. على سبيل المثال ، يمكن جعل الحديد الزهر الأبيض قابل للتحصين بعد التلدين لفترة طويلة ويمكن تحسين اللدونة. الترس مع عملية المعالجة الحرارية الصحيحة ، يمكن مضاعفة عمر الخدمة أو عشرات المرات من التروس دون المعالجة الحرارية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الفولاذ الكربوني رخيص الثمن يمتلك خصائص بعض سبائك الفولاذ التكافؤ عن طريق اختراق بعض عناصر السبائك. بهذه الطريقة ، يمكن للفولاذ الكربوني رخيص الاستبدال ببعض الفولاذ المقاوم للحرارة والفولاذ المقاوم للصدأ. بالإضافة إلى ذلك ، تحتاج جميع القوالب إلى المعالجة الحرارية قبل الاستخدام.