إن معالجة الحرارة عملية حاسمة في علوم المواد، تؤثر تأثيرا كبيرا على البنية الدقيقة، وبالتالي على خصائص الفلزات والسبائك، ففهم التغيرات الهيكلية الدقيقة التي تحدث أثناء المعالجة الحرارية يوفر رؤية عن تعزيز الأداء المادي.

ما هي معالجة الحرارة؟

وتشمل معالجة الحرارة التدفئة والتبريد المراقبين للمواد لتغيير خصائصها المادية وأحيانا الكيميائية، وتستخدم لتحسين الصعاب والقوة والعقم وغير ذلك من الممتلكات.

العمليات الرئيسية في معالجة الحرارة

  • آنالينغ
  • الفصل
  • المعبد
  • التطبيع

آنالينغ

وينطوي التدفئة على مادة إلى درجة حرارة محددة ثم تبريدها ببطء، وتساعد هذه العملية على الحد من الصعاب وزيادة قابلية الطقوس بالسماح بتفكك الهياكل الدقيقة بإعادة ترتيبها.

الفصل

والتصفيق هو التبريد السريع لمواد، عادة في المياه أو النفط، بعد أن تسخن، ويمكن لهذه العملية أن تزيد من الصعاب، ولكنها قد تستحدث أيضاً ضغوطاً ورشاً متبقية.

المعبد

ويتم التمشيط بعد التكسير للحد من الرشوة، وتعاد تسخين المادة إلى درجة حرارة أقل، مما يسمح بتخفيف بعض الضغوط الداخلية وتحسين القوة.

التطبيع

وينطوي التطبيع على تسخين المواد فوق درجة حرارتها الحرجة ثم تبريدها جواً، وتصقل هذه العملية هيكل الحبوب، مما يؤدي إلى تحسين الممتلكات الميكانيكية.

التغيرات في الهياكل الأساسية خلال معالجة Heat Treatment

وخلال المعالجة الحرارية، تحدث عدة تغييرات في الهياكل الأساسية الدقيقة، تؤثر تأثيرا كبيرا على الممتلكات المادية، ويمكن تصنيف هذه التغييرات إلى تحولات تدريجية، ونمو الحبوب، والتهطال.

التحولات في المرحلة

وتشمل التحولات في المراحل الانتقال من مرحلة إلى أخرى، مثل مرحلة أوستنيت إلى المرطوبة في الفولاذ، وتتوقف هذه التحولات على درجات الحرارة ومعدلات التبريد.

النمو في الدخل

ويحدث نمو الحبوب عندما تكون المادة في درجات حرارة عالية، مما يسمح باندماج الحبوب الصغيرة في أحجار أكبر، مما قد يؤثر على القوة والقابلية للاختلال، حيث أن الحبوب الأكبر تخفض عادة من الجسامة.

التهذيب

ويشمل التكسير التهجي تكوين جسيمات صغيرة في مصفوفة المواد، مما قد يعوق حركة التفكك ويعزز القوة، ويشهد على نحو شائع على الألومنيوم وبعض السبيكات القائمة على النيكل.

العوامل التي تؤثر على التغيرات الهيكلية الدقيقة

وهناك عوامل عديدة تؤثر على التغيرات في الهياكل الأساسية الدقيقة أثناء معالجة الحرارة، منها:

  • معدل التسخين
  • معدل التبريد
  • درجة الحرارة
  • الوقت في درجة الحرارة
  • تكوين المواد

تطبيقات معالجة الحرارة

وتستخدم معالجة الحرارة على نطاق واسع في صناعات مختلفة، منها:

  • الفضاء الجوي
  • السيارات
  • التشييد
  • التصنيع

الفضاء الجوي

وفي صناعة الفضاء الجوي، يجب أن تصمد العناصر المعالجة بالحرارة في ظروف متطرفة، ويحسن العلاج الصحيح المقاومة الدهنية والأداء العام.

السيارات

وتخضع أجزاء السيارات للعلاج الحر من أجل تعزيز القوة والدوام، وضمان السلامة والطول في المركبات.

التشييد

وفي مجال التشييد، تستخدم المواد المعالجة بالحرارة في المكونات الهيكلية، مما يوفر القوام اللازم لدعم المباني والهياكل الأساسية.

التصنيع

وتعتمد عمليات التصنيع على المعالجة الحرارية لإنتاج الأدوات وتموت مع تعزيز مقاومة الارتداء، وتحسين الإنتاجية، وخفض التكاليف.

خاتمة

ومن الضروري فهم التغيرات الهيكلية الدقيقة أثناء معالجة الحرارة من أجل تحقيق الحد الأمثل من الممتلكات المادية في مختلف التطبيقات، ومن خلال التحكم في عملية المعالجة الحرارية، يمكن للمصنعين أن يحققوا الخصائص المنشودة التي تعزز الأداء والقدرة على الاستمرار.