عمليتان للمعالجة الحرارية للمعادن

تتضمن عملية المعالجة الحرارية للمعادن عادةً ثلاث عمليات: التسخين، والعزل، والتبريد. أحيانًا، لا توجد سوى عمليتين: التسخين والتبريد. هذه العمليات مترابطة ولا يمكن مقاطعتها.

1.التدفئة

يُعد التسخين من أهم عمليات المعالجة الحرارية. هناك العديد من طرق التسخين المستخدمة في المعالجة الحرارية للمعادن. كانت أولها استخدام الفحم النباتي كمصدر للحرارة، ثم استخدام الوقود السائل والغازي. يُسهّل استخدام الكهرباء التحكم في التسخين، ولا يُسبب أي تلوث بيئي. يمكن استخدام هذه المصادر الحرارية للتسخين المباشر، أو غير المباشر باستخدام الملح المنصهر أو المعدن، أو حتى الجسيمات العائمة.

عند تسخين المعدن، تتعرض قطعة العمل للهواء، وغالبًا ما تحدث الأكسدة وإزالة الكربون (أي انخفاض محتوى الكربون على سطح القطعة الفولاذية)، مما يؤثر سلبًا على خصائص سطح القطع بعد المعالجة الحرارية. لذلك، يُنصح عادةً بتسخين المعادن في جو مُتحكم به أو جو واقٍ، وفي ملح منصهر، وفي فراغ. كما يمكن إجراء التسخين الوقائي بطرق الطلاء أو التغليف.

تُعد درجة حرارة التسخين إحدى أهم معايير المعالجة الحرارية. يُعد اختيار درجة حرارة التسخين والتحكم فيها العامل الرئيسي لضمان جودة المعالجة الحرارية. تختلف درجة حرارة التسخين باختلاف المادة المعدنية المُعالجة والغرض من المعالجة الحرارية، ولكن عادةً ما يتم تسخينها إلى درجة حرارة تحويل مميزة أعلى من درجة حرارة معينة للحصول على بنية عالية الحرارة. بالإضافة إلى ذلك، يتطلب التحويل وقتًا معينًا. لذلك، عندما يصل سطح قطعة العمل المعدنية إلى درجة حرارة التسخين المطلوبة، يجب الحفاظ عليها عند هذه الدرجة لفترة زمنية معينة لجعل درجات الحرارة الداخلية والخارجية متسقة وإتمام تحويل البنية الدقيقة. تُسمى هذه الفترة الزمنية "زمن التثبيت". عند استخدام التسخين عالي الكثافة للطاقة والمعالجة الحرارية السطحية، تكون سرعة التسخين سريعة للغاية ولا يوجد عادةً زمن تثبيت، بينما يكون زمن التثبيت للمعالجة الحرارية الكيميائية أطول غالبًا.

2.التبريد

التبريد خطوة أساسية في عملية المعالجة الحرارية. تختلف طرق التبريد باختلاف العملية، وتعتمد بشكل أساسي على معدل التبريد. عادةً، يكون معدل التبريد في التلدين أبطأ، بينما يكون معدل التبريد في التطبيع أسرع، بينما يكون معدل التبريد في الإخماد أسرع. مع ذلك، تختلف المتطلبات باختلاف أنواع الفولاذ. على سبيل المثال، يمكن تقسية الفولاذ المقسى بالهواء بنفس معدل التبريد في التطبيع.