معالجة حرارية معدنية

المعالجة الحرارية للمعادن هي واحدة من العمليات الهامة في التصنيع الميكانيكي. بالمقارنة مع عمليات المعالجة الأخرى ، لا تغير المعالجة الحرارية عمومًا الشكل والتركيب الكيميائي الكلي لقطعة العمل ، ولكن يحسن المجهرية الداخلية لقطعة العمل أو يغير التركيب الكيميائي لسطح قطعة العمل لتعزيز أو تحسين أداء قطعة العمل.

وتتمثل خصائصه في تحسين الجودة الجوهرية لقطعة العمل ، والتي عادة ما تكون غير مرئية للعين المجردة. كما يقول بعض الناس ، المعالجة الميكانيكية هي الجراحة ، والمعالجة الحرارية هي الطب الداخلي ، تمثل القدرة التنافسية الجوهرية للصناعة التصنيعية في بلد ما.

عملية

تتضمن عملية المعالجة الحرارية بشكل عام ثلاث عمليات: التسخين والعزل والتبريد ، وأحيانًا التدفئة والتبريد فقط. هذه العمليات متصلة وغير متقطعة.

عندما يتم تسخين المعدن ، تتعرض قطعة العمل للهواء ، وغالبًا ما تحدث الأكسدة وإزالة الكربون (أي أن محتوى الكربون السطحي للأجزاء الفولاذية يتناقص) ، التي لها تأثير ضار على خصائص سطح الأجزاء بعد المعالجة الحرارية. لذلك ، عادة ما يتم تسخين المعادن في جو يمكن التحكم فيه أو جو واقي ، في ملح منصهر ، وفي بيئة فراغية. يمكن أيضًا حمايتها وتسخينها بواسطة الطلاء أو طرق التغليف.

درجة حرارة التدفئة هي واحدة من المعلمات العملية الهامة لعملية المعالجة الحرارية. اختيار والتحكم في درجة حرارة التدفئة هو القضية الرئيسية لضمان جودة المعالجة الحرارية. تختلف درجة حرارة التسخين باختلاف المواد المعدنية المعالجة وغرض المعالجة الحرارية ، ولكن بشكل عام يتم تسخينها فوق درجة حرارة تحول الطور للحصول على هيكل بدرجة حرارة عالية. بالإضافة إلى ذلك ، يتطلب التحول قدرًا معينًا من الوقت ، لذلك عندما يصل سطح قطعة العمل المعدنية إلى درجة حرارة التسخين المطلوبة ، من الضروري الحفاظ على درجة الحرارة هذه لفترة معينة من الوقت لجعل درجات الحرارة الداخلية والخارجية متسقة والبنية المجهرية تتحول بالكامل. وتسمى هذه الفترة الزمنية فترة الانتظار.

عند استخدام التسخين عالي الكثافة للطاقة والمعالجة الحرارية السطحية ، تكون سرعة التسخين سريعة للغاية ، ولا يوجد عمومًا وقت احتفاظ ، في حين أن وقت الاحتفاظ بالمعالجة الحرارية الكيميائية يكون أطول في كثير من الأحيان.

يعد التبريد أيضًا خطوة لا غنى عنها في عملية المعالجة الحرارية ، وتختلف طريقة التبريد باختلاف العملية ، حيث تتحكم بشكل أساسي في معدل التبريد.

تصنيف

يمكن تقسيم عملية المعالجة الحرارية للمعادن تقريبًا إلى ثلاث فئات: المعالجة الحرارية الشاملة ، والمعالجة الحرارية السطحية ، والمعالجة الحرارية الكيميائية. وفقًا لوسيطة التسخين المختلفة ، ودرجة حرارة التسخين ، وطريقة التبريد ، يمكن تقسيم كل فئة رئيسية إلى عدة عمليات معالجة حرارية مختلفة. يمكن لعمليات المعالجة الحرارية المختلفة الحصول على هياكل مختلفة وخصائص مختلفة لنفس المعدن. الفولاذ هو المعدن الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في الصناعة ، كما أن البنية المجهرية الفولاذية هي الأكثر تعقيدًا ، لذلك هناك العديد من أنواع عمليات المعالجة الحرارية بالفولاذ.

المعالجة الحرارية الشاملة هي عملية معالجة حرارية لتسخين قطعة العمل بالكامل ثم تبريدها بمعدل مناسب للحصول على الهيكل المعدني المطلوب وتغيير خواصها الميكانيكية الكلية. هناك أربع عمليات أساسية للمعالجة الحرارية الشاملة للفولاذ: التلدين ، والتطبيع ، والتبريد ، والتلطيف ، والمعروفة أيضًا باسم "الحرائق الأربعة" للمعالجة الحرارية.