إن معالجة الحرارة عملية حاسمة في الميولجية، تُغيِّر الخصائص الفيزيائية وأحياناً الكيميائية للصلب، وهذه العملية أساسية لتعزيز البنية الدقيقة للصلب، التي تؤثر بدورها على قوتها، وقوتها، وقوتها، وقابليتها للخصوبة، وأدائها العام، وسنستكشف في هذه المادة مختلف تقنيات المعالجة الحرارية المستخدمة لتحسين البنية الدقيقة للصلب.

Understanding Steel Microstructure

ويشير الهيكل الجزئي للصلب إلى ترتيب هياكله الداخلية، بما في ذلك الحبوب والمراحل والعيوب، وتؤثر هذه العناصر تأثيرا كبيرا على الممتلكات الميكانيكية للصلب، وتشمل المكونات الرئيسية لهيكل الفولاذ الصغير ما يلي:

  • Ferrite
  • أوستنيت
  • Cementite
  • Martensite

تقنيات معالجة Heat

1- آنالينغ

(آنالينغ) هو تقنية معالجة حرارية تنطوي على تسخين الفولاذ إلى درجة حرارة معينة ثم تبريده ببطء، وهذه العملية تساعد على الحد من الجسامة وتحسين قابلية الطقن وتخفيف الضغوط الداخلية، وتشمل المراحل الرئيسية للحياكة ما يلي:

  • الحرارة: تسخن الصلب إلى درجة حرارة حيث تحول هيكله الصغير.
  • الصويا: يُحتفظ بالصلب عند هذه الدرجة لمدة محددة للسماح بالتحول الموحد.
  • الفول مبرد ببطء عادة في فرن، إلى درجة حرارة الغرفة

2- التطبيع

ويشبه التطبيع التحلل غير المائي ولكنه ينطوي على التبريد الجوي بدلا من التباطؤ في التبريد، وهذا الأسلوب يصقل هيكل الحبوب ويحسن الممتلكات الميكانيكية، مما يجعله ملائما للصلب الهيكلية، وتشمل هذه العملية ما يلي:

  • التسخين: تسخن الصلب إلى درجة حرارة أعلى من نقطة حرجة.
  • الصويا: يُحتفظ بالصلب عند هذه الدرجة لمدة.
  • الصلب مبرد في الهواء، مما يسمح له بتحقيق بنية حبوب أدق.

3- الفصل

إن التكتل هو عملية تبريد سريعة تحول أوستنيت إلى مهر، مما يزيد كثيرا من صعوبة استخدام هذه التقنية في كثير من الأحيان في الفولاذ العالي الكربون، وتشمل هذه العملية ما يلي:

  • الفول السوداني مسخن لدرجة الحرارة المخففة
  • الفصل: تبرد الصلب بسرعة في الماء أو النفط أو الهواء.
  • المزاج: قد يكون الصلب مغرياً للحد من الرشوة بعد التصفيق.

٤ - التمهيد

فالتدرج هو علاج حراري ثانوي يطبق بعد التكسير، ويشمل إعادة تسخين الفولاذ إلى درجة حرارة أقل للحد من الرشوة مع الاحتفاظ بالجلد في الوقت نفسه، وتشمل الخطوات الرئيسية ما يلي:

  • التسخين: يعاد تسخين الصلب إلى درجة حرارة أقل من نقطة حرجة.
  • الصويا: يُحتفظ بالصلب بهذه الحرارة لمدة محددة.
  • الصلب مسموح له بالبرد في الهواء

5- هدر القضايا

وتكثيف الحالات عملية تصعّب سطح الصلب مع الحفاظ على نواة أساسية أكثر مرونة، وهذه التقنية مفيدة للأجزاء التي تتطلب مقاومة من اللبس، وتشمل الأساليب ما يلي:

  • Carburizing: Carbon is diffused into the surface of the steel at high temperatures.
  • Nitriding: Nitrogen is introduced into the surface, enhancing hardness and corrosion resistance.
  • Carbonitriding: A combination of carbon and nitrogen is diffused into the surface.

العوامل التي تؤثر على معالجة الحرارة

وهناك عوامل عديدة تؤثر على فعالية أساليب المعالجة الحرارية، منها:

  • تركيبة الصلب: تؤثر عناصر السكك الحديدية الموجودة في الفولاذ على استجابتها للعلاج الحر.
  • درجة حرارة التسخين: تؤدي درجة الحرارة التي يسخن فيها الفولاذ دورا حاسما في تحديد الهيكل الجزئي النهائي.
  • معدل التبريد: يمكن أن تؤثر سرعة التبريد تأثيرا كبيرا على البنية التحتية الدقيقة وما ينتج عنها من خصائص ميكانيكية.

تطبيقات الصلب المعالج بالهواء

ويستخدم الفولاذ المعالجة بالهواء على نطاق واسع في صناعات مختلفة بسبب تصعيد خصائصه، وتشمل التطبيقات المشتركة ما يلي:

  • مكونات السيارات: الجروح، الأكسس، و الرافعات.
  • البناء: شعاعات هيكلية وحانات تعزيزات.
  • أدوات قطع وموت

خاتمة

إن تقنيات معالجة الحرارة ضرورية لتحقيق الحد الأمثل من البنية الدقيقة للصلب، مما يؤدي إلى تحسين الممتلكات الميكانيكية والأداء، ويتيح فهم هذه العمليات تحسين اختيار الفولاذ وتطبيقه في مختلف الصناعات، بما يكفل استيفاء المواد لشروط محددة للقوة والدوام والوظيفية.