المعالجة الحرارية الكيميائية للمسبوكات الفولاذية

تشير المعالجة الحرارية الكيميائية للمسبوكات الفولاذية إلى وضع المسبوكات في وسط نشط عند درجة حرارة معينة للحفاظ على الحرارة، بحيث يمكن لعنصر كيميائي واحد أو أكثر اختراق السطح. يمكن أن تؤدي المعالجة الحرارية الكيميائية إلى تغيير التركيب الكيميائي والبنية المعدنية والخصائص الميكانيكية لسطح الصب. تشمل عمليات المعالجة الحرارية الكيميائية الشائعة الاستخدام الكربنة والنيترة والنيترة الكربونية والبورنة والتعدين. عند إجراء المعالجة الحرارية الكيميائية للمسبوكات، ينبغي النظر بشكل شامل في الشكل والحجم وحالة السطح والمعالجة الحرارية السطحية للمسبوكات.

 

1. الكربنة

تشير الكربنة إلى تسخين وعزل الصب في وسط الكربنة، ومن ثم تسلل ذرات الكربون إلى السطح. الغرض الرئيسي من الكربنة هو زيادة محتوى الكربون على سطح المسبوكة، مع تشكيل تدرج معين لمحتوى الكربون في المسبوكة. يتراوح محتوى الكربون في الفولاذ الكربنة بشكل عام من 0.1% إلى 0.25% لضمان أن يتمتع قلب الصب بالصلابة والقوة الكافية.

صلابة السطح للطبقة المكربنة بشكل عام هي 56HRC-63HRC. البنية المعدنية للطبقة المكربنة عبارة عن مارتنسيت ذو إبرة دقيقة + كمية صغيرة من الأوستينيت المحتجز وكربيدات حبيبية موزعة بشكل موحد. لا يُسمح باستخدام كربيدات الشبكة، ولا يتجاوز الجزء الحجمي للأوستينيت المحتفظ به عمومًا 15%-20%.

الصلابة الأساسية للصب بعد الكربنة هي بشكل عام 30HRC-45HRC. يجب أن يكون الهيكل المعدني الأساسي عبارة عن مارتنسيت منخفض الكربون أو بينيت منخفض. لا يجوز وجود فريت ضخم أو مترسب على طول حدود الحبوب.

في الإنتاج الفعلي، هناك ثلاث طرق شائعة للكربنة: الكربنة الصلبة، والكربنة السائلة، وكربنة الغاز.

2. نيترة

يشير Nitriding إلى عملية المعالجة الحرارية التي تتسلل ذرات النيتروجين إلى سطح الصب. يتم إجراء عملية النيترة بشكل عام تحت درجة حرارة Ac1، والغرض الرئيسي منها هو تحسين الصلابة، ومقاومة التآكل، وقوة التعب، ومقاومة النوبات، ومقاومة التآكل الجوي لسطح الصب. يتم تنفيذ نيترة المسبوكات الفولاذية عمومًا عند درجة حرارة 480 درجة مئوية إلى 580 درجة مئوية. تعتبر المسبوكات التي تحتوي على الألومنيوم والكروم والتيتانيوم والموليبدينوم والتنغستن، مثل الفولاذ منخفض السبائك والفولاذ المقاوم للصدأ وفولاذ الأدوات الساخنة، مناسبة للنيترة.

من أجل التأكد من أن قلب الصب لديه الخواص الميكانيكية والبنية المعدنية اللازمة، ولتقليل التشوه بعد النيترة، يلزم إجراء معالجة مسبقة قبل النيترة. بالنسبة للفولاذ الهيكلي، يلزم معالجة التبريد والتلطيف قبل النيترة من أجل الحصول على هيكل سوربيت موحد ودقيق؛ بالنسبة للمسبوكات التي يتم تشويهها بسهولة أثناء معالجة النيترة، فإن معالجة التلدين لتخفيف الضغط مطلوبة أيضًا بعد التبريد والتلطيف؛ بالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ والمسبوكات الفولاذية المقاومة للحرارة، يمكن إخمادها وتلطيفها بشكل عام لتحسين الهيكل والقوة؛ بالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، يمكن استخدام المعالجة الحرارية للمحلول.