الغرض من المعالجة الحرارية هو تعزيز الخصائص الميكانيكية لأنابيب الصلب وأنابيب الصلب الدقيقة، والقضاء على الإجهادات المتبقية، وتحسين قابلية تصنيع المعادن الفولاذية. اعتمادًا على الأهداف المحددة، يمكن تصنيف عمليات المعالجة الحرارية على نطاق واسع إلى فئتين: المعالجة الحرارية التحضيرية والمعالجة الحرارية النهائية.
المعالجة الحرارية التحضيرية
الهدف من المعالجة الحرارية التحضيرية هو تحسين قابلية التشغيل، والتخلص من الضغوط الداخلية، وإعداد بنية معدنية مناسبة للمعالجة الحرارية النهائية. تتضمن العمليات المعنية التلدين والتطبيع والشيخوخة والإطفاء والتخمير.
(1) التلدين والتطبيع
يتم تطبيق التلدين والتطبيع على الفراغات المشغولة بالحرارة. غالبًا ما يتم تلدين الفولاذ الكربوني والفولاذ السبائكي الذي يحتوي على نسبة كربون أكبر من 0.5% لتقليل صلابته وتسهيل القطع. وعلى العكس من ذلك، تخضع تلك التي تحتوي على نسبة كربون أقل من 0.5% للتطبيع لتجنب النعومة المفرطة التي يمكن أن تؤدي إلى التصاق الأداة أثناء القطع. كما تعمل التلدين والتطبيع على تحسين هياكل الحبوب وتجانس البنى الدقيقة وإعداد المادة للمعالجات الحرارية اللاحقة. يتم إجراء هذه العمليات عادةً بعد تصنيع الفراغات وقبل التشغيل الخشن.
(2) علاج الشيخوخة
تُستخدم معالجة الشيخوخة في المقام الأول لإزالة الضغوط الداخلية الناتجة أثناء تصنيع الفراغات والتشغيل الآلي. بالنسبة للأجزاء التي تتطلب دقة عامة، فإن معالجة الشيخوخة مرة واحدة قبل التشطيب تكون كافية لتجنب النقل المفرط. ومع ذلك، بالنسبة للأجزاء التي تتطلب دقة أعلى (مثل صندوق آلة الحفر الإحداثية)، فقد تكون هناك حاجة إلى معالجتي شيخوخة أو أكثر. لا تتطلب الأجزاء البسيطة عمومًا معالجة الشيخوخة.
بصرف النظر عن الصب، غالبًا ما تخضع الأجزاء الدقيقة ذات الصلابة الضعيفة (على سبيل المثال، براغي الرصاص الدقيقة) لمعالجات شيخوخة متعددة بين التشغيل الخشن وشبه النهائي للتخلص من الضغوط الداخلية وتثبيت دقة المعالجة. تتطلب بعض الأجزاء المحورية أيضًا معالجة الشيخوخة بعد التقويم.
(3) التبريد والتهدئة
تتضمن عملية التبريد والتصلب التبريد المتبوع بالتبريد عالي الحرارة. وتؤدي هذه العملية إلى تكوين بنية سوربيت متجانسة ودقيقة الحبيبات، مما يجهز المادة لتقليل التشوه أثناء التبريد السطحي والنترتة اللاحقة. وبالتالي، يمكن أن يعمل التبريد والتصلب أيضًا كمعالجة حرارية تحضيرية.
بفضل خصائصها الميكانيكية الشاملة الممتازة، يمكن أيضًا استخدام التبريد والتصلب كمعالجة حرارية نهائية للأجزاء ذات المتطلبات المعتدلة للصلابة ومقاومة التآكل.
المعالجة الحرارية النهائية
الهدف من المعالجة الحرارية النهائية هو تحسين الخصائص الميكانيكية مثل الصلابة ومقاومة التآكل والقوة.
(1) الإخماد
يمكن أن يكون التبريد عن طريق التبريد السطحي أو التبريد عن طريق التبريد. يستخدم التبريد السطحي على نطاق واسع بسبب التشوه والأكسدة وإزالة الكربنة إلى الحد الأدنى. إنه يوفر قوة خارجية عالية ومقاومة جيدة للتآكل ويحافظ على صلابة داخلية جيدة ومقاومة للصدمات. لتعزيز الخصائص الميكانيكية للأجزاء المبردة على السطح، غالبًا ما يتم إجراء المعالجات الحرارية التحضيرية مثل التبريد والتصلب أو التطبيع مسبقًا. تدفق العملية النموذجي هو: القطع → التشكيل → التطبيع (أو التلدين) → التشغيل الخشن → التبريد والتصلب → التشغيل شبه النهائي → التبريد السطحي → التشغيل النهائي.
(2) التكرير والتبريد
إن عملية التكرير والتبريد مناسبة للصلب منخفض الكربون ومنخفض السبائك. تعمل هذه العملية على زيادة محتوى الكربون في سطح القطعة، مما يؤدي إلى صلابة سطحية عالية بعد التكرير، بينما يحتفظ القلب بقوة معتدلة وصلابة عالية ومرونة. يمكن أن تكون عملية التكرير كاملة أو جزئية، حيث تتطلب الأخيرة تدابير مضادة للتكرير (على سبيل المثال، طلاء النحاس أو الطلاءات المضادة للتكرير) للمناطق غير المكربنة. ونظرًا للتشوه الكبير وعمق التكرير الذي يتراوح عادةً بين 0.5 و2 مم، يتم جدولة عملية التكرير عمومًا بين التشغيل شبه النهائي والتشغيل النهائي.
تتكون عملية التدفق النموذجية من: القطع → التشكيل → التطبيع → التشغيل الخشن وشبه النهائي → التكرير والتبريد → التشغيل النهائي.
عندما يتم تكبير الجزء غير المكربن من الجزء المكربن جزئيًا للسماح بإزالة الطبقات المكربنة الزائدة، يجب أن تحدث خطوة الإزالة هذه بعد عملية الكربنة ولكن قبل الإطفاء.
(3) النترتة
تتضمن عملية النترتة تسلل ذرات النيتروجين إلى سطح المعدن لتكوين طبقة من مركبات النيتروجين. تعمل الطبقة النترتة على تعزيز صلابة سطح القطعة ومقاومتها للتآكل وقوة التعب ومقاومة التآكل. نظرًا لأن عملية النترتة تعمل في درجات حرارة منخفضة مع أدنى حد من التشوه وتنتج طبقة رقيقة (عادةً لا تزيد عن 0.6-0.7 مم)، فيجب جدولة عملية النترتة في أقرب وقت ممكن. لتقليل التشوه أثناء النترتة، يتم عادةً إجراء عملية تخفيف الإجهاد في درجات حرارة عالية بعد القطع.
