المعالجة الحرارية هي عملية حاسمة في علم المواد, تستخدم في المقام الأول لتغيير الخصائص المادية والميكانيكية للمواد, خاصة المعادن. تتضمن العملية التدفئة والتبريد المتحكم فيها لتحقيق الخصائص المطلوبة مثل زيادة القوة, صلابة, ليونة, أو مقاومة التآكل. فيما يلي تحليل مفصل لمراحل عملية المعالجة الحرارية.
التدفئة (أوستنتيش)
- موضوعي: لتسخين المادة إلى درجة حرارة محددة حيث يتغير هيكلها إلى أوستنيت (في الفولاذ).
- عملية:
- يتم تسخين المادة تدريجيا في الفرن.
- يعتمد معدل التدفئة على نوع المواد والخصائص المطلوبة.
- عادة ما تكون درجة الحرارة أعلى من درجة الحرارة الحرجة (AC3 للصلب hypoeutectoid و AC1 لصلب فرط الذروة).
- اعتبارات:
- تسخين موحد لتجنب الإجهاد الحراري.
- تعد درجة الحرارة والوقت المحتجز أمرًا بالغ الأهمية لضمان التحول الكامل إلى أوستنيت.
نقع
- موضوعي: لعقد المادة في درجة حرارة أوستن لضمان درجة حرارة موحدة في جميع أنحاء المادة.
- عملية:
- يتم الاحتفاظ بالمادة في درجة الحرارة المستهدفة لفترة محددة مسبقًا.
- تعتمد المدة على حجم وتكوين المادة.
- اعتبارات:
- الوقت الكافي للاستمتاع لضمان بنية متجانسة.
- تجنب ارتفاع درجة الحرارة, مما يمكن أن يؤدي إلى نمو الحبوب.
تبريد (التبريد)
- موضوعي: لتبريد المادة بسرعة لتحويل أوستنيت إلى مارتينيت أو هياكل أخرى لتحقيق الخصائص الميكانيكية المطلوبة.
- عملية:
- يتم تبريد المادة بسرعة في وسيط التبريد (ماء, زيت, هواء, أو إخماد متخصصة).
- يجب أن يكون معدل التبريد كافياً لتجاوز نطاق التحول اللذيذ أو البينيت.
- اعتبارات:
- تجنب التبريد بسبب الصدمة الحرارية.
- اختيار وسيط التبريد المناسب للتحكم في معدل التبريد.
هدأ
- موضوعي: للحد من هشاشة وتحسين صلابة المواد المطفأة.
- عملية:
- يتم إعادة تسخين المادة إلى درجة حرارة أقل من النقطة الحرجة وتم الاحتفاظ بها لفترة محددة.
- تعتمد درجة الحرارة والمدة على التوازن المطلوب بين الصلابة والصلابة.
- اعتبارات:
- التحكم الدقيق في درجة الحرارة لتحقيق التأثير المرغوب فيه.
- قد يتم استخدام دورات متعددة من التهدئة للتحكم الدقيق للخاصية.
شيخوخة (لسبائك معينة)
- موضوعي: لتحقيق تصلب هطول الأمطار في سبائك معينة (على سبيل المثال, الألومنيوم, التيتانيوم, وبعض الفولاذ المقاوم للصدأ).
- عملية:
- يتم تسخين المادة إلى درجة حرارة وسيطة وتمسك لفترة طويلة.
- هذا يسمح بتكوين رواسب دقيقة تعزز المادة.
- اعتبارات:
- التحكم السليم في درجة حرارة الشيخوخة والوقت لتحسين توزيع وحجم الرواسب.
التلدين (خياري)
- موضوعي: لتليين المواد, تحسين ليونة, وتخفيف الضغوط الداخلية.
- عملية:
- يتم تسخين المادة إلى درجة حرارة محددة, عقدت لفترة, ثم تبريد ببطء, عادة في الفرن.
- اعتبارات:
- ضمان التدفئة الموحدة والتبريد البطيء لتحقيق متجانسة, بنية خالية من الإجهاد.
التطبيع (خياري)
- موضوعي: لتحسين بنية الحبوب وتحسين توحيد البنية المجهرية والخصائص.
- عملية:
- يتم تسخين المادة إلى درجة حرارة أعلى من النقطة الحرجة, تمسك لتحقيق أوستنيت موحد, ثم تبريد الهواء.
- اعتبارات:
- ضمان التدفئة الموحدة وتبريد الهواء للحصول على غرامة, الحبوب الموحدة.
النقاط الرئيسية التي يجب مراعاتها في المعالجة الحرارية
- تكوين المواد: تستجيب السبائك والمعادن المختلفة بشكل مختلف لعمليات المعالجة الحرارية.
- التحكم في درجة الحرارة: يعد التحكم الدقيق في درجات الحرارة خلال كل مرحلة أمرًا ضروريًا للنتائج المرجوة.
- معدلات التبريد: يؤثر اختيار معدل التبريد والوسيط بشكل كبير على الخصائص النهائية.
- التغييرات المجهرية: يعد فهم تحولات الطور والتغيرات المجهرية أثناء التدفئة والتبريد أمرًا ضروريًا.
- الخصائص الميكانيكية: الخصائص الميكانيكية المطلوبة (صلابة, صلابة, قوة) توجيه اختيار معلمات معالجة الحرارة.
من خلال إدارة هذه المراحل بعناية, يمكن للمصنعين تخصيص خصائص المواد لتلبية معايير أداء محددة لمختلف التطبيقات.
