معلومات عامة عن المعالجة الحرارية للمسبوكات الفولاذية

تعتمد المعالجة الحرارية للمسبوكات الفولاذية على مخطط الطور Fe-Fe3C للتحكم في البنية المجهرية للمسبوكات الفولاذية لتحقيق الأداء المطلوب. تعتبر المعالجة الحرارية إحدى العمليات المهمة في إنتاج المسبوكات الفولاذية. ترتبط جودة وتأثير المعالجة الحرارية ارتباطًا مباشرًا بالأداء النهائي للمسبوكات الفولاذية.

يعتمد الهيكل المصبوب للمسبوكات الفولاذية على التركيب الكيميائي وعملية التصلب. بشكل عام، هناك فصل التشعبات خطيرة نسبيا، وبنية غير متساوية للغاية والحبوب الخشنة. لذلك، تحتاج المسبوكات الفولاذية بشكل عام إلى المعالجة الحرارية لإزالة أو تقليل تأثير المشاكل المذكورة أعلاه، وذلك لتحسين الخواص الميكانيكية للمسبوكات الفولاذية. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا للاختلاف في هيكل وسمك جدار المسبوكات الفولاذية، فإن الأجزاء المختلفة من نفس المسبوكات لها أشكال تنظيمية مختلفة وتولد ضغوطًا داخلية متبقية كبيرة. لذلك، يجب عمومًا تسليم المسبوكات الفولاذية (خاصة مسبوكات سبائك الصلب) في حالة معالجة بالحرارة.

 

 

1. خصائص المعالجة الحرارية للمسبوكات الفولاذية

1) في الهيكل المصبوب للمسبوكات الفولاذية، غالبًا ما يكون هناك تشعبات خشنة وفصل. أثناء المعالجة الحرارية، يجب أن يكون وقت التسخين أعلى قليلاً من الأجزاء الفولاذية المطروقة من نفس التركيبة. وفي الوقت نفسه، يجب تمديد فترة احتجاز الأوستنة بشكل مناسب.

2) بسبب الفصل الخطير للهيكل المصبوب لبعض مصبوبات سبائك الصلب، من أجل القضاء على تأثيرها على الخصائص النهائية للمسبوكات، ينبغي اتخاذ تدابير للتجانس أثناء المعالجة الحرارية.

3) بالنسبة للمسبوكات الفولاذية ذات الأشكال المعقدة والاختلافات الكبيرة في سمك الجدار، يجب مراعاة تأثيرات المقطع العرضي وعوامل ضغط الصب أثناء المعالجة الحرارية.
4) عند إجراء المعالجة الحرارية على المسبوكات الفولاذية، يجب أن تكون معقولة بناءً على خصائصها الهيكلية ومحاولة تجنب تشوه المسبوكات.

 

2. عوامل العملية الرئيسية للمعالجة الحرارية للمسبوكات الفولاذية

تتكون المعالجة الحرارية للمسبوكات الفولاذية من ثلاث مراحل: التسخين، الحفاظ على الحرارة، والتبريد. يجب أن يعتمد تحديد معلمات العملية على غرض ضمان جودة المنتج وتوفير التكاليف.

1) التدفئة

التدفئة هي العملية الأكثر استهلاكا للطاقة في عملية المعالجة الحرارية. تتمثل المعلمات التقنية الرئيسية لعملية التسخين في اختيار طريقة التسخين المناسبة وسرعة التسخين وطريقة الشحن.

(1) طريقة التسخين. تشتمل طرق تسخين المسبوكات الفولاذية بشكل أساسي على التسخين الإشعاعي وتسخين حمام الملح والتسخين بالحث. مبدأ اختيار طريقة التسخين سريع وموحد وسهل التحكم وكفاءة عالية وتكلفة منخفضة. عند التسخين، يأخذ المسبك عمومًا في الاعتبار الحجم الهيكلي والتركيب الكيميائي وعملية المعالجة الحرارية ومتطلبات الجودة للصب.

(2) سرعة التسخين. بالنسبة للمسبوكات الفولاذية العامة، قد لا تكون سرعة التسخين محدودة، ويتم استخدام الطاقة القصوى للفرن للتسخين. إن استخدام شحن الفرن الساخن يمكن أن يقلل بشكل كبير من وقت التسخين ودورة الإنتاج. في الواقع، في حالة التسخين السريع، لا يوجد تباطؤ واضح في درجة الحرارة بين سطح الصب والقلب. سيؤدي التسخين البطيء إلى انخفاض كفاءة الإنتاج، وزيادة استهلاك الطاقة، والأكسدة الخطيرة وإزالة الكربنة على سطح الصب. ومع ذلك، بالنسبة لبعض المسبوكات ذات الأشكال والهياكل المعقدة، وسمك الجدار الكبير، والضغوط الحرارية الكبيرة أثناء عملية التسخين، يجب التحكم في سرعة التسخين. وبشكل عام يمكن استخدام درجة الحرارة المنخفضة والتدفئة البطيئة (أقل من 600 درجة مئوية) أو البقاء في درجة حرارة منخفضة أو متوسطة، ومن ثم يمكن استخدام التدفئة السريعة في المناطق ذات الحرارة المرتفعة.

(3) طريقة التحميل. المبدأ الذي يجب أن يتم وضع المسبوكات الفولاذية في الفرن هو الاستفادة الكاملة من المساحة الفعالة، وضمان التسخين الموحد ووضع المسبوكات لتشوه.

2) العزل

يجب اختيار درجة حرارة الاحتفاظ بالأوستينية للمسبوكات الفولاذية وفقًا للتركيب الكيميائي للفولاذ المصبوب والخصائص المطلوبة. تكون درجة حرارة التثبيت أعلى قليلاً بشكل عام (حوالي 20 درجة مئوية) من الأجزاء الفولاذية ذات نفس التركيبة. بالنسبة للمسبوكات الفولاذية eutectoid، يجب التأكد من إمكانية دمج الكربيدات بسرعة في الأوستينيت، وأن الأوستينيت يمكنه الحفاظ على الحبوب الدقيقة.

يجب مراعاة عاملين لوقت الحفاظ على الحرارة للمسبوكات الفولاذية: العامل الأول هو جعل درجة حرارة سطح الصب والقلب موحدًا، والعامل الثاني هو ضمان توحيد الهيكل. لذلك، يعتمد وقت الاحتفاظ بشكل أساسي على التوصيل الحراري للصب، وسمك جدار القسم وعناصر السبائك. بشكل عام، تتطلب مصبوبات سبائك الصلب وقتًا أطول للإمساك مقارنة بمسبوكات الفولاذ الكربوني. عادة ما يكون سمك جدار الصب هو الأساس الرئيسي لحساب وقت الاحتفاظ. بالنسبة لوقت الاحتفاظ بمعالجة التقسية ومعالجة الشيخوخة، ينبغي مراعاة عوامل مثل الغرض من المعالجة الحرارية ودرجة حرارة الاحتفاظ ومعدل انتشار العنصر.

3) التبريد

يمكن تبريد المسبوكات الفولاذية بسرعات مختلفة بعد حفظها بالحرارة، من أجل استكمال التحول المعدني والحصول على الهيكل المعدني المطلوب وتحقيق مؤشرات الأداء المحددة. بشكل عام، زيادة معدل التبريد يمكن أن يساعد في الحصول على بنية جيدة وصقل الحبوب، وبالتالي تحسين الخواص الميكانيكية للصب. ومع ذلك، إذا كان معدل التبريد سريعًا جدًا، فمن السهل أن يسبب ضغطًا أكبر في عملية الصب. قد يتسبب هذا في تشوه أو تشقق المسبوكات ذات الهياكل المعقدة.

يتضمن وسط التبريد للمعالجة الحرارية للمسبوكات الفولاذية عمومًا الهواء والزيت والماء والمياه المالحة والملح المنصهر.

 

 

3. طريقة المعالجة الحرارية للمسبوكات الفولاذية

وفقًا لطرق التسخين المختلفة، ووقت الاحتفاظ وظروف التبريد، فإن طرق المعالجة الحرارية للمسبوكات الفولاذية تشمل بشكل أساسي التلدين، والتطبيع، والتبريد، والتلطيف، ومعالجة المحاليل، والتصلب بالترسيب، ومعالجة تخفيف الضغط، ومعالجة إزالة الهيدروجين.

1) التلدين.

التلدين هو تسخين الفولاذ الذي ينحرف هيكله عن حالة التوازن إلى درجة حرارة معينة تحددها العملية مسبقًا، ثم تبريده ببطء بعد الحفاظ على الحرارة (عادةً التبريد بالفرن أو الدفن في الجير) للحصول على عملية معالجة حرارية قريبة من درجة الحرارة. حالة التوازن للهيكل. وفقًا لتكوين الفولاذ والغرض من التلدين ومتطلباته، يمكن تقسيم التلدين إلى التلدين الكامل، التلدين متساوي الحرارة، التلدين الكروي، التلدين بإعادة البلورة، التلدين بتخفيف الضغط وما إلى ذلك.

(1) التلدين الكامل. العملية العامة للتليين الكامل هي: تسخين صب الفولاذ إلى 20 درجة مئوية - 30 درجة مئوية فوق Ac3، والاحتفاظ به لفترة من الوقت، بحيث يتحول الهيكل الموجود في الفولاذ بالكامل إلى أوستينيت، ثم يبرد ببطء (عادةً التبريد بالفرن) عند 500 درجة مئوية - 600 درجة مئوية، ثم يتم تبريده أخيرًا في الهواء. ما يسمى بالكامل يعني أنه يتم الحصول على بنية الأوستينيت الكاملة عند تسخينها.

الغرض من التلدين الكامل يتضمن بشكل أساسي ما يلي: الأول هو تحسين الهيكل الخشن وغير المستوي الناتج عن العمل الساخن؛ والثاني هو تقليل صلابة سبائك الصلب الكربوني وسبائك الفولاذ فوق الكربون المتوسط، وبالتالي تحسين أداء القطع (بشكل عام، عندما تكون صلابة قطعة العمل بين 170 HBW-230 HBW، يكون من السهل قطعها. عندما تكون الصلابة أعلى أو أقل من هذا النطاق، فإنه سيجعل القطع صعبا)؛ والثالث هو القضاء على الضغط الداخلي لصب الفولاذ.

نطاق استخدام الصلب الكامل. التلدين الكامل مناسب بشكل أساسي لسبائك الفولاذ الكربوني وسبائك الصلب ذات التركيبة الناقصية الترابط مع محتوى الكربون الذي يتراوح من 0.25% إلى 0.77%. لا ينبغي أن يكون الفولاذ مفرط اليوتكتويد صلبًا بالكامل، لأنه عندما يتم تسخين الفولاذ مفرط اليوتكتويد إلى درجة أعلى من Accm ويتم تبريده ببطء، فإن السمنتيت الثانوي سوف يترسب على طول حدود حبيبات الأوستنيت في شكل شبكة، مما يجعل قوة الفولاذ ومرونته وصلابة تأثيره مهمة. انخفاض.

(2) التلدين متساوي الحرارة. يشير التلدين متساوي الحرارة إلى تسخين المسبوكات الفولاذية إلى 20 درجة مئوية - 30 درجة مئوية فوق Ac3 (أو Ac1)، بعد الاحتفاظ بها لفترة من الوقت، والتبريد بسرعة إلى درجة حرارة الذروة لمنحنى التحول متساوي الحرارة الأوستينيت المبرد، ثم الاحتفاظ به لفترة الزمن (منطقة التحول البرليتية). بعد أن يتحول الأوستينيت إلى البرليت، فإنه يبرد ببطء.

(3) التلدين الكروي. التلدين الكروي هو تسخين المسبوكات الفولاذية إلى درجة حرارة أعلى قليلاً من Ac1، ثم بعد فترة طويلة من الحفاظ على الحرارة، يتحول السمنتيت الثانوي في الفولاذ تلقائيًا إلى سمنتيت حبيبي (أو كروي)، ثم تتم المعالجة الحرارية بسرعة بطيئة. عملية لتبرد إلى درجة حرارة الغرفة.
الغرض من التلدين الكروي يشمل: تقليل الصلابة؛ جعل الهيكل المعدني موحدًا. تحسين أداء القطع والتحضير للتبريد.
التلدين الكروي ينطبق بشكل أساسي على الفولاذ الأيوتيكتويد والفولاذ مفرط اليوتكتويد (محتوى الكربون أكبر من 0.77٪) مثل فولاذ الأدوات الكربوني، وسبائك الفولاذ الزنبركي، والفولاذ المحمل المتداول، وسبائك فولاذ الأدوات.

(4) الصلب تخفيف الإجهاد وإعادة البلورة الصلب. التلدين لتخفيف الإجهاد يسمى أيضًا التلدين بدرجة حرارة منخفضة. إنها عملية يتم فيها تسخين المسبوكات الفولاذية إلى أقل من درجة حرارة Ac1 (400 درجة مئوية - 500 درجة مئوية)، ثم الاحتفاظ بها لفترة من الوقت، ثم تبريدها ببطء إلى درجة حرارة الغرفة. والغرض من التلدين تخفيف الإجهاد هو القضاء على الإجهاد الداخلي للصب. لن يتغير الهيكل المعدني للصلب أثناء عملية التلدين لتخفيف الضغط. يتم استخدام التلدين بإعادة البلورة بشكل أساسي لإزالة الهيكل المشوه الناتج عن معالجة التشوه البارد والقضاء على تصلب العمل. درجة حرارة التسخين لإعادة البلورة هي 150 درجة مئوية - 250 درجة مئوية فوق درجة حرارة إعادة البلورة. التلدين بإعادة البلورة يمكن أن يعيد تشكيل حبيبات البلورة الممدودة إلى بلورات موحدة متساوية بعد التشوه البارد، وبالتالي القضاء على تأثير تصلب العمل.

2) التطبيع

التطبيع هو معالجة حرارية يتم فيها تسخين الفولاذ إلى 30 درجة مئوية - 50 درجة مئوية فوق Ac3 (الفولاذ Hypoeutectoid) وAcm (الفولاذ مفرط التجهيز)، وبعد فترة من الحفاظ على الحرارة، يتم تبريده إلى درجة حرارة الغرفة في الهواء أو في الداخل. الهواء القسري. طريقة. التطبيع لديه معدل تبريد أسرع من التلدين، وبالتالي فإن الهيكل الطبيعي أدق من الهيكل الملدن، كما أن قوته وصلابته أعلى أيضًا من الهيكل الملدن. نظرًا لدورة الإنتاج القصيرة والاستخدام العالي للمعدات للتطبيع، يتم استخدام التطبيع على نطاق واسع في مصبوبات الصلب المختلفة.

وينقسم الغرض من التطبيع إلى الفئات الثلاث التالية:

(1) التطبيع كالمعالجة الحرارية النهائية
بالنسبة للمسبوكات المعدنية ذات متطلبات القوة المنخفضة، يمكن استخدام التطبيع كمعالجة حرارية نهائية. يمكن أن يؤدي التطبيع إلى تحسين الحبوب، وتجانس الهيكل، وتقليل محتوى الفريت في الفولاذ ناقص اليوتكتويد، وزيادة وصقل محتوى البيرلايت، وبالتالي تحسين قوة وصلابة الفولاذ.

(2) التطبيع كمعالجة ما قبل الحرارة
بالنسبة للمسبوكات الفولاذية ذات المقاطع الأكبر، فإن التطبيع قبل التبريد أو التبريد والتلطيف (التبريد والتلطيف بدرجة حرارة عالية) يمكن أن يزيل هيكل Widmanstatten والهيكل النطاقي، ويحصل على هيكل جيد وموحد. بالنسبة للإسمنت الشبكي الموجود في الفولاذ الكربوني وسبائك فولاذ الأدوات التي تحتوي على محتوى كربون أكبر من 0.77%، فإن التطبيع يمكن أن يقلل من محتوى السمنتيت الثانوي ويمنعه من تكوين شبكة مستمرة، مما يعد التنظيم للتليين الكروي.

(3) تحسين أداء القطع
التطبيع يمكن أن يحسن أداء القطع للفولاذ منخفض الكربون. صلابة المسبوكات الفولاذية منخفضة الكربون منخفضة جدًا بعد التلدين، ومن السهل لصقها بالسكين أثناء القطع، مما يؤدي إلى خشونة السطح المفرطة. من خلال المعالجة الحرارية الطبيعية، يمكن زيادة صلابة مسبوكات الفولاذ منخفض الكربون إلى 140 HBW - 190 HBW، وهو قريب من صلابة القطع المثالية، وبالتالي تحسين أداء القطع.

3) التبريد

التسقية هي عملية معالجة حرارية يتم فيها تسخين المسبوكات الفولاذية إلى درجة حرارة أعلى من Ac3 أو Ac1، ثم يتم تبريدها بسرعة بعد الاحتفاظ بها لفترة من الوقت للحصول على بنية مارتنزيتية كاملة. يجب أن يتم تقسية المسبوكات الفولاذية في الوقت المناسب بعد سخونة للتخلص من إجهاد التبريد والحصول على الخواص الميكانيكية الشاملة المطلوبة.

(1) درجة حرارة التبريد
درجة حرارة تسخين التبريد للفولاذ ناقص اليوتكتويد هي 30°C-50°C أعلى من Ac3؛ درجة حرارة تسخين التبريد للفولاذ الأيوتيكتويد والفولاذ مفرط الأيوتكتويد هي 30 درجة مئوية -50 درجة مئوية أعلى من Ac1. يتم تسخين الفولاذ الكربوني Hypoeutectoid عند درجة حرارة التبريد المذكورة أعلاه من أجل الحصول على الأوستينيت ذو الحبيبات الدقيقة، ويمكن الحصول على بنية المارتنسيت الدقيقة بعد التبريد. لقد تم كروي وتصلب الفولاذ الأيوتيكتويد والفولاذ مفرط الأيوتكتويد قبل التبريد والتسخين، لذلك بعد التسخين إلى 30 درجة مئوية -50 درجة مئوية فوق Ac1 والأوستنيت بشكل غير كامل، يكون الهيكل عبارة عن أوستينيت وجزيئات الجسم الكربونية ذات الحبيبات الدقيقة غير المتحللة جزئيًا. بعد التبريد، يتحول الأوستينيت إلى مارتنسيت، ويتم الاحتفاظ بجزيئات السمنتيت غير الذائبة. نظرًا للصلابة العالية للسمنتيت، فإنه لا يقلل من صلابة الفولاذ فحسب، بل يحسن أيضًا مقاومته للتآكل. الهيكل المروي الطبيعي للفولاذ شديد اليوتكتويد عبارة عن مارتنسيت قشاري ناعم، ويتم توزيع السمنتيت الحبيبي الناعم وكمية صغيرة من الأوستينيت المحتجز بالتساوي على المصفوفة. يتمتع هذا الهيكل بقوة عالية ومقاومة للتآكل، ولكنه يتمتع أيضًا بدرجة معينة من المتانة.

(2) وسط التبريد لعملية المعالجة الحرارية
الغرض من التبريد هو الحصول على مارتنسيت كامل. لذلك، يجب أن يكون معدل تبريد الفولاذ المصبوب أثناء التبريد أكبر من معدل التبريد الحرج للفولاذ المصبوب، وإلا لا يمكن الحصول على هيكل مارتنسيت والخصائص المقابلة. ومع ذلك، فإن معدل التبريد المرتفع جدًا يمكن أن يؤدي بسهولة إلى تشوه أو تشقق الصب. من أجل تلبية المتطلبات المذكورة أعلاه في نفس الوقت، يجب اختيار وسط التبريد المناسب وفقًا لمادة الصب، أو يجب اعتماد طريقة التبريد المرحلي. في نطاق درجة الحرارة من 650 إلى 400 درجة مئوية، يكون معدل التحول متساوي الحرارة للأوستينيت فائق التبريد من الفولاذ هو الأكبر. لذلك، عندما يتم إخماد الصب، يجب ضمان التبريد السريع في نطاق درجة الحرارة هذا. تحت النقطة Ms، يجب أن يكون معدل التبريد أبطأ لمنع التشوه أو التشقق. عادة ما يستخدم وسط التبريد الماء، المحلول المائي أو الزيت. في مرحلة التبريد أو التقسية، تشمل الوسائط شائعة الاستخدام الزيت الساخن أو المعدن المنصهر أو الملح المنصهر أو القلويات المنصهرة.

قدرة تبريد الماء في منطقة درجة الحرارة المرتفعة من 650 إلى 550 درجة مئوية قوية، وقدرة تبريد الماء في منطقة درجة الحرارة المنخفضة من 300 إلى 200 درجة مئوية قوية جدًا. يعتبر الماء أكثر ملاءمة للتبريد والتبريد لمسبوكات الفولاذ الكربوني ذات الأشكال البسيطة والمقاطع العرضية الكبيرة. عند استخدامه للتبريد والتبريد، فإن درجة حرارة الماء بشكل عام لا تزيد عن 30 درجة مئوية. لذلك، يتم اعتماده بشكل عام لتعزيز دوران الماء للحفاظ على درجة حرارة الماء ضمن نطاق معقول. بالإضافة إلى ذلك، فإن تسخين الملح (NaCl) أو القلويات (NaOH) في الماء سيزيد بشكل كبير من قدرة التبريد للمحلول.

الميزة الرئيسية للزيت كوسيلة تبريد هي أن معدل التبريد في منطقة درجة الحرارة المنخفضة من 300 إلى 200 درجة مئوية أقل بكثير من معدل التبريد في الماء، مما يمكن أن يقلل بشكل كبير من الضغط الداخلي لقطعة العمل المسقية ويقلل من احتمالية التشوه. وتكسير الصب. وفي الوقت نفسه، فإن قدرة تبريد الزيت في نطاق درجات الحرارة المرتفعة من 650 إلى 550 درجة مئوية منخفضة نسبيًا، وهو أيضًا العيب الرئيسي للزيت كوسيلة للتبريد. يتم التحكم بشكل عام في درجة حرارة زيت التبريد عند 60 درجة مئوية -80 درجة مئوية. يستخدم الزيت بشكل أساسي لتبريد مسبوكات سبائك الصلب ذات الأشكال المعقدة وتبريد مسبوكات الفولاذ الكربوني ذات المقاطع العرضية الصغيرة والأشكال المعقدة.

بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام الملح المصهور أيضًا بشكل شائع كوسيلة للتبريد، والذي يصبح حمامًا ملحيًا في هذا الوقت. ويتميز الحمام الملحي بارتفاع درجة غليانه وقدرته التبريدية بين الماء والزيت. غالبًا ما يتم استخدام حمام الملح للتقشف والتبريد المرحلي، بالإضافة إلى معالجة المسبوكات ذات الأشكال المعقدة والأبعاد الصغيرة ومتطلبات التشوه الصارمة.

 

 

4) هدأ

يشير التقسية إلى عملية معالجة حرارية يتم فيها تسخين المسبوكات الفولاذية المسقية أو المقيسة إلى درجة حرارة مختارة أقل من النقطة الحرجة Ac1، وبعد الاحتفاظ بها لفترة من الوقت، يتم تبريدها بمعدل مناسب. يمكن أن تؤدي المعالجة الحرارية المقسية إلى تحويل الهيكل غير المستقر الذي تم الحصول عليه بعد التبريد أو التطبيع إلى هيكل مستقر للتخلص من الإجهاد وتحسين اللدونة والمتانة للمسبوكات الفولاذية. بشكل عام، تسمى عملية المعالجة الحرارية للتبريد ومعالجة درجات الحرارة المرتفعة بمعالجة التبريد والتلطيف. يجب تقسية المسبوكات الفولاذية المسقية في الوقت المناسب، ويجب تقسية المسبوكات الفولاذية الطبيعية عند الضرورة. يعتمد أداء المسبوكات الفولاذية بعد التقسية على درجة حرارة التقسية والوقت وعدد المرات. إن زيادة درجة حرارة التقسية وتمديد وقت الاحتفاظ في أي وقت لا يمكن أن يؤدي فقط إلى تخفيف إجهاد التسقية للمسبوكات الفولاذية، ولكن أيضًا تحويل المارتنسيت المروي غير المستقر إلى مارتنسيت مقسى أو تروستيت أو سوربيت. يتم تقليل قوة وصلابة المسبوكات الفولاذية، ويتم تحسين اللدونة بشكل كبير. بالنسبة لبعض أنواع الفولاذ ذات السبائك المتوسطة التي تحتوي على عناصر صناعة السبائك التي تشكل كربيدات بقوة (مثل الكروم والموليبدينوم والفاناديوم والتنغستن، وما إلى ذلك)، تزداد الصلابة وتنخفض المتانة عند التقسية عند 400 درجة مئوية -500 درجة مئوية. وتسمى هذه الظاهرة بالتصلب الثانوي، أي أن صلابة الفولاذ المصبوب في الحالة المقسية تصل إلى الحد الأقصى. في الإنتاج الفعلي، يحتاج الفولاذ المصبوب ذو السبائك المتوسطة مع خصائص التصلب الثانوية إلى التقسية عدة مرات.

(1) هدأ درجة حرارة منخفضة
نطاق درجة الحرارة لدرجات الحرارة المنخفضة هو 150 درجة مئوية -250 درجة مئوية. يمكن للتلطيف بدرجة حرارة منخفضة الحصول على هيكل مارتنزيت مقسى، والذي يستخدم بشكل رئيسي لتبريد الفولاذ عالي الكربون وتبريد الفولاذ عالي السبائك. يشير المارتنسيت المقسى إلى بنية المارتنسيت البلوري بالإضافة إلى الكربيدات الحبيبية الدقيقة. هيكل الفولاذ Hypoeutectoid بعد تقسية درجة الحرارة المنخفضة هو مارتنسيت مقسى. هيكل الفولاذ مفرط اليوتكتويد بعد التقسية بدرجة حرارة منخفضة يتم تقسية مارتنسيت + كربيدات + أوستينيت محتفظ به. الغرض من التقسية بدرجة حرارة منخفضة هو تحسين صلابة الفولاذ المسقي بشكل مناسب مع الحفاظ على الصلابة العالية (58HRC-64HRC)، القوة العالية ومقاومة التآكل، مع تقليل إجهاد التسقية وهشاشة المسبوكات الفولاذية بشكل كبير.

(2) هدأ درجة الحرارة المتوسطة
تتراوح درجة حرارة التقسية لدرجة الحرارة المتوسطة عمومًا بين 350 درجة مئوية إلى 500 درجة مئوية. الهيكل بعد التقسية عند درجة حرارة متوسطة عبارة عن كمية كبيرة من الأسمنتيت ذو الحبيبات الدقيقة المشتتة والموزعة على مصفوفة الفريت، أي هيكل التروستيت المقسى. لا يزال الفريت الموجود في هيكل التروستيت المقسى يحتفظ بشكل المارتنسيت. يتم التخلص بشكل أساسي من الضغط الداخلي للمسبوكات الفولاذية بعد التقسية، ولديها حد مرونة أعلى وحد إنتاجي، وقوة وصلابة أعلى، ولدونة وصلابة جيدة.

(3) ارتفاع درجة الحرارة هدأ
تتراوح درجة حرارة التقسية المرتفعة عمومًا بين 500 درجة مئوية إلى 650 درجة مئوية، وعادةً ما تسمى عملية المعالجة الحرارية التي تجمع بين التبريد والتلطيف اللاحق لدرجات الحرارة المرتفعة بمعالجة التبريد والتلطيف. الهيكل بعد التقسية بدرجة حرارة عالية هو سوربيت مقسى، أي سمنتيت ناعم الحبيبات والفريت. الفريت الموجود في السوربيت المقسى هو فريت متعدد الأضلاع يخضع لإعادة البلورة. تتمتع المسبوكات الفولاذية بعد التقسية بدرجة حرارة عالية بخصائص ميكانيكية شاملة جيدة من حيث القوة واللدونة والمتانة. يتم استخدام التقسية بدرجة الحرارة العالية على نطاق واسع في الفولاذ الكربوني المتوسط ​​والفولاذ منخفض السبائك والأجزاء الهيكلية المهمة المختلفة ذات القوى المعقدة.

 

 

5) معالجة المحاليل الصلبة

الغرض الرئيسي من معالجة المحلول هو إذابة الكربيدات أو المراحل المترسبة الأخرى في محلول صلب للحصول على بنية أحادية الطور مفرطة التشبع. يجب عمومًا معالجة مصبوبات الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي والفولاذ المنغنيز الأوستنيتي والفولاذ المقاوم للصدأ المتصلب بالترسيب بمحلول صلب. يعتمد اختيار درجة حرارة المحلول على التركيب الكيميائي ومخطط الطور للفولاذ المصبوب. تتراوح درجة حرارة مسبوكات الفولاذ المنغنيز الأوستنيتي عمومًا بين 1000 درجة مئوية - 1100 درجة مئوية؛ تتراوح درجة حرارة مسبوكات الفولاذ المقاوم للصدأ والنيكل والكروم الأوستنيتي بشكل عام بين 1000 و1250 درجة مئوية.

كلما زاد محتوى الكربون في الفولاذ المصبوب وعناصر السبائك غير القابلة للذوبان، كلما ارتفعت درجة حرارة المحلول الصلب. بالنسبة للمسبوكات الفولاذية المتصلبة بالترسيب المحتوية على النحاس، تزداد صلابة المسبوكات الفولاذية بسبب ترسيب المراحل الصلبة الغنية بالنحاس في حالة الصب أثناء التبريد. من أجل تليين الهيكل وتحسين أداء المعالجة، يجب معالجة المسبوكات الفولاذية بمحلول صلب. درجة حرارة المحلول الصلب هي 900°C-950°C.

6) علاج تصلب الترسيب

معالجة تصلب الترسيب هي معالجة تقوية التشتت التي يتم إجراؤها ضمن نطاق درجة حرارة التخفيف، المعروف أيضًا باسم التعتيق الاصطناعي. جوهر معالجة تصلب الترسيب هو أنه في درجات الحرارة المرتفعة، يتم ترسيب الكربيدات والنيتريدات والمركبات بين المعادن وغيرها من المراحل الوسيطة غير المستقرة من المحلول الصلب المفرط التشبع وتنتشر في المصفوفة، مما يجعل الفولاذ المصبوب شاملاً للخصائص الميكانيكية المحسنة والصلابة.

تؤثر درجة حرارة معالجة الشيخوخة بشكل مباشر على الأداء النهائي للمسبوكات الفولاذية. إذا كانت درجة حرارة الشيخوخة منخفضة جدًا، فسوف تترسب مرحلة تصلب الهطول ببطء؛ إذا كانت درجة حرارة التعتيق مرتفعة جدًا، فإن تراكم الطور المترسب سيؤدي إلى زيادة في العمر، ولن يتم الحصول على أفضل أداء. لذلك، يجب على المسبك تحديد درجة حرارة التعتيق المناسبة وفقًا لدرجة الفولاذ المصبوب والأداء المحدد لصب الفولاذ. تتراوح درجة حرارة التقادم للفولاذ المصبوب المقاوم للحرارة الأوستنيتي عمومًا بين 550 درجة مئوية إلى 850 درجة مئوية؛ درجة حرارة التقادم للفولاذ المصبوب عالي القوة تصلب بشكل عام 500 درجة مئوية.

7) علاج تخفيف التوتر

الغرض من المعالجة الحرارية لتخفيف الإجهاد هو القضاء على إجهاد الصب، وإجهاد التبريد والإجهاد الناتج عن التشغيل الآلي، وذلك لتحقيق استقرار حجم الصب. يتم تسخين المعالجة الحرارية لتخفيف الضغط عمومًا إلى 100 درجة مئوية - 200 درجة مئوية تحت Ac1، ثم يتم الاحتفاظ بها لفترة من الوقت، وفي النهاية يتم تبريدها بالفرن. لم يتغير هيكل صب الفولاذ أثناء عملية تخفيف الضغط. يمكن أن تخضع مسبوكات الفولاذ الكربوني، والمسبوكات الفولاذية المنخفضة السبائك، والمسبوكات الفولاذية عالية السبائك لمعالجة تخفيف الضغط.

 

 

4. تأثير المعالجة الحرارية على خواص المسبوكات الفولاذية

بالإضافة إلى أداء المسبوكات الفولاذية اعتمادًا على التركيب الكيميائي وعملية الصب، يمكن أيضًا استخدام طرق مختلفة للمعالجة الحرارية لجعلها تتمتع بخصائص ميكانيكية شاملة ممتازة. الغرض العام من عملية المعالجة الحرارية هو تحسين جودة المسبوكات وتقليل وزن المسبوكات وإطالة عمر الخدمة وخفض التكاليف. تعتبر المعالجة الحرارية وسيلة هامة لتحسين الخواص الميكانيكية للمسبوكات؛ تعتبر الخواص الميكانيكية للمسبوكات مؤشرا هاما للحكم على تأثير المعالجة الحرارية. بالإضافة إلى الخصائص التالية، يجب على المسبك أيضًا أن يأخذ في الاعتبار عوامل مثل إجراءات المعالجة وأداء القطع ومتطلبات استخدام المسبوكات عند مسبوكات الفولاذ المعالجة حرارياً.

1) تأثير المعالجة الحرارية على قوة المسبوكات
في ظل نفس تركيبة الفولاذ المصبوب، تميل قوة المسبوكات الفولاذية بعد عمليات المعالجة الحرارية المختلفة إلى الزيادة. بشكل عام، يمكن أن تصل قوة الشد لسبائك الفولاذ الكربوني وسبائك الفولاذ المنخفض إلى 414 ميجا باسكال - 1724 ميجا باسكال بعد المعالجة الحرارية.

2) تأثير المعالجة الحرارية على ليونة المسبوكات الفولاذية
الهيكل المصبوب للمسبوكات الفولاذية خشن واللدونة منخفضة. بعد المعالجة الحرارية، سيتم تحسين البنية المجهرية واللدونة وفقًا لذلك. على وجه الخصوص، سيتم تحسين مرونة المسبوكات الفولاذية بعد معالجة التبريد والتلطيف (التبريد + التقسية بدرجة حرارة عالية) بشكل ملحوظ.

3) صلابة المسبوكات الفولاذية
غالبًا ما يتم تقييم مؤشر صلابة المسبوكات الفولاذية عن طريق اختبارات التأثير. نظرًا لأن قوة ومتانة المسبوكات الفولاذية عبارة عن زوج من المؤشرات المتناقضة، فيجب على المسبك أن يأخذ اعتبارات شاملة لاختيار عملية معالجة حرارية مناسبة من أجل تحقيق الخواص الميكانيكية الشاملة التي يطلبها العملاء.

4) تأثير المعالجة الحرارية على صلابة المسبوكات
عندما تكون صلابة الفولاذ المصبوب هي نفسها، فإن صلابة الفولاذ المصبوب بعد المعالجة الحرارية يمكن أن تعكس تقريبًا قوة الفولاذ المصبوب. لذلك، يمكن استخدام الصلابة كمؤشر بديهي لتقدير أداء الفولاذ المصبوب بعد المعالجة الحرارية. بشكل عام، يمكن أن تصل صلابة مسبوكات الفولاذ الكربوني إلى 120 HBW - 280 HBW بعد المعالجة الحرارية.