ما هو التبريد؟
التسقية هي عملية معالجة حرارية تعمل على تسخين الفولاذ إلى أعلى من درجة الحرارة الحرجة، وإبقائه دافئًا لفترة معينة من الزمن، ثم تبريده بمعدل أكبر من معدل التبريد الحرج للحصول على بنية غير متوازنة يهيمن عليها المارتينسيت (يمكن أيضًا أن يكون الباينيت يمكن الحصول عليها أو يمكن الحفاظ على الأوستينيت أحادي الطور حسب الحاجة). التبريد هو العملية الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في المعالجة الحرارية للصلب.
هناك أربع عمليات أساسية للمعالجة الحرارية للصلب: التلدين، والتطبيع، والتبريد، والتلطيف. الغرض من التبريد هو تحويل الأوستينيت فائق التبريد إلى مارتنسيت أو بينيت للحصول على هيكل مارتنسيت أو بينيت، ثم تلطيفه في درجات حرارة مختلفة لتحسين الصلابة والصلابة ومقاومة التآكل وقوة الكلال وصلابة الفولاذ بشكل كبير، لتلبية متطلبات الاستخدام المختلفة للأجزاء والأدوات الميكانيكية المختلفة. يمكن أيضًا استخدام التبريد لتلبية الخصائص الفيزيائية والكيميائية الخاصة لبعض أنواع الفولاذ الخاصة، مثل المغناطيسية الحديدية ومقاومة التآكل. عملية معالجة حرارية للمعادن يتم فيها تسخين قطعة العمل المعدنية إلى درجة حرارة مناسبة معينة والحفاظ عليها لفترة من الوقت، ثم يتم غمرها في وسط التبريد للتبريد السريع. تشمل وسائط التبريد شائعة الاستخدام المحلول الملحي، والماء، والزيوت المعدنية، والهواء، وما إلى ذلك. يمكن أن يؤدي التسقية إلى تحسين صلابة قطع العمل المعدنية ومقاومة التآكل، لذلك يتم استخدامها على نطاق واسع في العديد من الأدوات والقوالب وأجهزة القياس والأجزاء التي تتطلب مقاومة التآكل السطحي (مثل التروس والبكرات والأجزاء المكربنة وما إلى ذلك). من خلال الجمع بين التبريد والتلطيف في درجات حرارة مختلفة، يمكن تحسين القوة وتقليل الصلابة وقوة التعب للمعدن بشكل كبير، ويمكن الحصول على التنسيق بين هذه الخصائص (الخصائص الميكانيكية الشاملة) لتلبية متطلبات الاستخدام المختلفة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للتبريد أيضًا تمكين بعض أنواع الفولاذ ذات الخصائص الخاصة من الحصول على بعض الخصائص الفيزيائية والكيميائية، مثل التسقية لتعزيز المغناطيسية الحديدية للفولاذ ذي المغناطيس الدائم وتحسين مقاومة التآكل للفولاذ المقاوم للصدأ. يتم استخدام عملية التبريد بشكل رئيسي للأجزاء الفولاذية. عندما يتم تسخين الفولاذ المستخدم بشكل شائع فوق درجة الحرارة الحرجة، فإن الهيكل الأصلي في درجة حرارة الغرفة سوف يتحول بالكامل أو معظمه إلى الأوستينيت. ثم يتم غمر الفولاذ في الماء أو الزيت للتبريد السريع، ويتم تحويل الأوستينيت إلى مارتنسيت. بالمقارنة مع الهياكل الأخرى المصنوعة من الفولاذ، يتمتع المارتنسيت بأعلى صلابة. التبريد السريع أثناء التبريد سوف يسبب ضغطًا داخليًا داخل قطعة العمل. عندما تصل إلى مستوى معين، سيتم تشويه قطعة العمل وحتى تشققها. ولهذا السبب، يجب اختيار طريقة التبريد المناسبة. وفقا لطريقة التبريد، تنقسم عملية التبريد إلى أربع فئات: التبريد بسائل واحد، التبريد المزدوج المتوسط، التبريد المتدرج بالمارتنسيت والتبريد متساوي الحرارة بالبينيت.
طريقة التبريد التبريد بمتوسط مفرد يتم تبريد قطعة العمل في وسط واحد، مثل التبريد بالماء والتبريد بالزيت. المزايا هي التشغيل البسيط والميكنة السهلة والتطبيق الواسع. العيوب هي أن ضغط التبريد في الماء كبير، ومن السهل تشويه قطعة العمل والتشقق؛ التبريد في الزيت، ومعدل التبريد منخفض، وقطر التبريد صغير، وليس من السهل إخماد قطع العمل الكبيرة. يتم تبريد قطعة عمل التبريد المزدوج المتوسط أولاً إلى حوالي 300 درجة في وسط بقدرة تبريد أقوى، ثم يتم تبريدها في وسط بقدرة تبريد أضعف، مثل: تبريد الماء أولاً ثم تبريد الزيت، مما يمكن أن يقلل بشكل فعال من الإجهاد الداخلي لتحويل المارتنسيت وتقليل ميل تشوه قطعة العمل والتشقق. يمكن استخدامه لتبريد قطع العمل ذات الأشكال المعقدة والمقاطع العرضية غير المستوية. عيب التبريد المزدوج السائل هو أنه من الصعب فهم لحظة تحويل السائل المزدوج. إذا كان التحويل مبكرًا جدًا، فمن السهل إخماده دون تصلب، وإذا كان التحويل متأخرًا جدًا، فمن السهل إخماده وتكسيره. ومن أجل التغلب على هذا العيب، تم تطوير طريقة التبريد المتدرجة. يتم إخماد قطعة العمل في حمام ملحي بدرجة حرارة منخفضة أو فرن حمام قلوي. درجة حرارة الحمام الملحي أو الحمام القلوي تكون قريبة من نقطة السيدة. تبقى قطعة العمل عند درجة الحرارة هذه لمدة من 2 إلى 5 دقائق، ثم يتم إخراجها لتبريدها بالهواء. تسمى طريقة التبريد هذه بالتبريد المتدرج. الغرض من التبريد المتدرج هو جعل درجة الحرارة داخل وخارج قطعة العمل أكثر تجانسًا، وفي نفس الوقت إجراء تحويل المارتينسيت، والذي يمكن أن يقلل بشكل كبير من إجهاد التبريد ويمنع التشوه والتشقق. تم ضبط درجة حرارة التصنيف مسبقًا أعلى قليلاً من نقطة Ms، ودخلت قطعة العمل إلى منطقة مارتنسيت بعد أن كانت درجة الحرارة داخل وخارج قطعة العمل موحدة. وقد تم تحسين درجته عند درجة حرارة أقل قليلاً من نقطة السيدة. تظهر الممارسة أن تأثير التصنيف تحت نقطة السيدة هو الأفضل. على سبيل المثال، يتم تصنيف قوالب الفولاذ عالي الكربون في حمام قلوي عند درجة حرارة 160 درجة، والتي يمكن تصلبها وتشوهها بشكل أقل، لذلك يتم استخدامها على نطاق واسع. التسقية متساوية الحرارة يتم تسقية قطعة العمل في حمام ملح متساوي الحرارة. درجة حرارة حمام الملح في الجزء السفلي من منطقة الباينيت (أعلى قليلاً من درجة حرارة السيدة). تبقى قطعة الشغل متساوية الحرارة لفترة طويلة حتى اكتمال تحويل الباينيت، ثم يتم إخراجها لتبريد الهواء. يتم استخدام التبريد متساوي الحرارة للفولاذ الذي يحتوي على كربون متوسط أو أعلى، والغرض هو الحصول على بينيت أقل لتحسين القوة والصلابة والمتانة ومقاومة التآكل. عموما لا يتم استخدام التبريد متساوي الحرارة للفولاذ منخفض الكربون. التبريد السطحي هو طريقة التبريد المحلية التي يتم فيها تبريد الطبقة السطحية للجزء الفولاذي إلى عمق معين، بينما يظل الجزء الأساسي غير مروي. أثناء تبريد السطح، يتم تسخين سطح الجزء الفولاذي بسرعة إلى درجة حرارة التبريد، ويتم تبريد الحرارة على الفور قبل أن تتمكن من اختراق قلب قطعة العمل، وبالتالي تحقيق التبريد المحلي. التبريد التعريفي التسخين التعريفي هو استخدام الحث الكهرومغناطيسي لتوليد تيارات دوامية في قطعة العمل لتسخين قطعة العمل. التبريد البارد هو تبريد التبريد عن طريق الغمر في محلول الماء البارد مع قدرة تبريد قوية كوسيلة تبريد. التبريد المحلي هو تبريد فقط جزء من قطعة العمل التي تحتاج إلى تصلب. يشير التبريد بالهواء على وجه التحديد إلى التسخين في الفراغ والتبريد والتبريد في ضغط سلبي متداول عالي السرعة أو ضغط عادي أو غاز محايد وخامل عالي الضغط. تبريد السطح هو تبريد الطبقة السطحية فقط من قطعة العمل، بما في ذلك التبريد بالحث، والتبريد بالتسخين بمقاومة التلامس، والتبريد باللهب، والتبريد بالليزر، وتبريد شعاع الإلكترون، وما إلى ذلك. تبريد الهواء هو التسقية والتبريد باستخدام الهواء القسري أو الهواء المضغوط كوسيط تبريد. . التبريد بالمحلول الملحي هو التبريد والتبريد بمحلول مائي من الملح كوسيلة تبريد. التبريد بالمحلول العضوي هو التبريد والتبريد بمحلول مائي من البوليمر العضوي كوسيلة تبريد. التبريد بالرش هو التبريد والتبريد باستخدام نفث من السائل كوسيلة تبريد. التبريد بالرش هو تبريد وتبريد قطعة العمل في رذاذ مكون من خليط من الماء والهواء. تبريد الحمام الساخن هو تبريد وتبريد قطعة الشغل في حمام ساخن مثل الملح المنصهر، القلويات المنصهرة، المعدن المنصهر أو الزيت ذو درجة الحرارة العالية، مثل التبريد بالحمام الملحي، التبريد بالحمام الرصاصي، التبريد بالحمام القلوي، إلخ. التبريد المزدوج بالسائل هو تبريد وتبريد قطعة العمل بعد التسخين والأوستينية، ونقلها على الفور إلى وسط ذو قدرة تبريد ضعيفة للتبريد عندما يكون الهيكل على وشك للخضوع للتحول المارتنسيتي. التبريد المضغوط هو تبريد وتبريد قطعة العمل بعد التسخين والأوستينة تحت تركيبات معينة، والغرض منه هو تقليل تشوه التبريد والتبريد. من خلال التبريد يتم تبريد قطعة العمل من السطح إلى القلب. التبريد متساوي الحرارة هو عملية يتم فيها تسخين قطعة العمل والأوستينيت، ثم تبريدها بسرعة إلى نطاق درجة حرارة تحويل الباينيت ويتم الحفاظ عليها بشكل متساوي الحرارة لتحويل الأوستينيت إلى بينيت. التبريد المتدرج هو عملية يتم فيها تسخين قطعة العمل والأوستينية، ثم غمرها في حمام قلوي أو حمام ملح بدرجة حرارة أعلى قليلاً أو أقل قليلاً من النقطة M1 لفترة زمنية مناسبة، ثم يتم إخراجها وتبريدها بالهواء. بعد أن تصل قطعة العمل إلى درجة الحرارة المتوسطة للحصول على تبريد مارتنسيت. التسقية تحت درجة الحرارة هي عملية يتم فيها أوستنيت قطعة العمل الفولاذية ناقصة الإيوتكتويد في نطاق درجة حرارة Ac1-Ac3، ثم يتم تبريدها وتبريدها للحصول على هياكل المارتنسيت والفريت. التسقية المباشرة هي عملية يتم فيها تسقية قطعة العمل وتبريدها مباشرة بعد ترشيح الكربون. بعد كربنة قطعة العمل وتبريدها مرتين، يتم الأوستندة أولاً عند درجة حرارة أعلى من Ac3 ويتم إخمادها لتحسين البنية الأساسية، ثم يتم الأوستندة عند درجة حرارة أعلى قليلاً من Ac3 لتحسين بنية طبقة التسلل. التبريد الذاتي هو عملية يتم فيها نقل حرارة المنطقة الساخنة تلقائيًا إلى المنطقة غير المسخنة بعد تسخين المنطقة المحلية أو السطحية لقطعة العمل بسرعة وأوستنيتها، بحيث يتم تبريد المنطقة الأوستنية بسرعة.
