المعالجة الحرارية هي الروح التي تمنح الجودة الجوهرية للآلات. حاليا الوضع كما يلي:الموظفين التقنيين في الشركات المملوكة للدولة يكبرون ويعانون من استنزاف كبيرفي حين أن هناك عدد قليل جدا من فنيي معالجة الحرارة في الشركات الخاصة القائمة.تكنولوجيا المعالجة الحرارية المحلية لا تزال متخلفة عن الدول الأجنبيةومع ذلك، فإن الطلب على تطوير المعالجة الحرارية في الصين هو أيضا كبيرة. دعوا الآلات ترتفع إلى التحسين الذاتي!
المعالجة الحرارية للمعادن والمواد الأخرى هي واحدة من العمليات الرئيسية في التصنيع الميكانيكي.المعالجة الحرارية لا تغير بشكل عام الشكل والتركيبة الكيميائية الشاملة للقطعةبدلاً من ذلك، فإنه يعدل الهيكل الدقيق الداخلي أو يغير التركيبة الكيميائية السطحية لقطعة العمل لإعطاء أو تعزيز أدائها.تتمثل خصائصها في تحسين الجودة الجوهرية للقطعةبدون معالجة حرارية جيدة، حتى أكثر المواد جاذبية بصريا هي مجرد سطحية.الجميع يأمل أن الأدوات التي يستخدمونها لن تكون هشة ولكن بدلا من ذلك سوف تعمل بشكل استثنائيولكن كيف يمكننا تحقيق هذا؟
بعبارة بسيطة، المعالجة الحرارية تنطوي على تسخين المواد إلى درجة حرارة محددة، والحفاظ على هذه درجة الحرارة لفترة معينة،ومن ثم تبريدهم بمعدل خاضع للسيطرة إلى درجة حرارة الغرفة أو أقلهذه العملية تحسن بنية المادة الدقيقة للحصول على أداء متفوق. بشكل عام، ونحن نشير إلى معالجة المواد المعدنية.
المعالجة الحرارية حاسمة لتحسين جودة وأداء المواد من الداخل. إنها تعزز الخصائص الميكانيكية، وتقضي على الإجهادات المتبقية، وتحسن قابلية المعادن للعمل.هذه الفوائد غالباً ما تكون غير مرئية بالعين المجردة.
متى اكتسبت البشرية نظرة ثاقبة على المعالجة الحرارية؟ ظهر فهم أهميتها تدريجياً خلال الانتقال من العصر الحجري إلى العصر النحاسي ثم إلى العصر الحديدي.اختراع "عملية التسخين" كان بداية التعامل البشري مع المعالجة الحرارية للمعادن.
بحلول القرن السادس قبل الميلاد ، تم اعتماد أسلحة الحديد بشكل متزايد. لتعزيز صلابة الفولاذ ، تطورت "عملية التطفيء" بسرعة في الصين.
الغرض من التسخين والتطبيع هو توحيد تكوين الصلب ، وتحسين بنية الحبوب ، وتحسين الهيكل الدقيق ، والقضاء على ضغوط المعالجة ، والحد من الصلابة ،وتعزيز قابلية التصنيعهذه العمليات بمثابة المعالجات الحرارية التحضيرية للعمل البارد أو الساخن أو خطوات المعالجة الحرارية الأخرى.
بالنسبة لأجزاء الصلب ذات متطلبات أداء أقل ، يمكن استخدام التطبيع كعملية معالجة حرارية نهائية.
إن التخفيف هو الخطوة الأكثر أهمية في المعالجة الحرارية لمواد التقوية ، بهدف تحقيق قوة عالية وقسوة في الصلب.
أثناء عملية التشديد ، تنخفض صلابة وقوة الصلب المكثف تدريجياً ، في حين تتحسن اللونية والصلابة. كما تقلل هذه العملية وتزيل التوترات المتبقية.منع التشقق.
وبعبارة أخرى ، يؤدي التخفيف الذي يليه التشديد إلى خصائص ميكانيكية عامة ممتازة ويحافظ على استقرار الأبعاد أثناء الاستخدام.
يمكن الجمع بين التخفيف مع مختلف عمليات التكيف ، مع الجمع بين التخفيف والتكيف عالي درجة الحرارة المشار إليه باسم "معالجة التخفيف والتكيف".
يسمح صلابة السطح للطبقة السطحية للقطعة المستخدمة لتحقيق صلابة عالية ومقاومة للارتداء وقوة التعب ، في حين يحتفظ النواة بقوة جيدة وبلاستيكية.
يمكن تصنيف تشويهات المعالجة الحرارية في قطع العمل بناءً على توقيت حدوثها:التشوه أثناء التخفيف (تشوه التخفيف) والتشوه الذي يحدث خلال الفترة بعد المعالجة الحرارية (تشوه تأثير الوقت)يمكن تصنيفها أيضًا حسب الشكل: تشويه الشكل (التشوه الهندسي ، التواء ، الانحناء) وتشويه الحجم (التوسع أو الانكماش).هذان النوعان من التشوهات نادراً ما يكونان منفصلينغالبًا ما تحدث في وقت واحد بسبب عوامل مثل تكوين الفولاذ وشكل القطعة وعمليات التشغيل.
يمكن أن ينشأ تشويه الشكل في قطع العمل المعالجة حراريًا من أسباب مختلفة: إطلاق الضغوطات المتبقية أثناء التسخين ، والضغوط الحرارية والضغوط التنظيمية أثناء التخفيف ،والوزن الذاتي للقطعة يمكن أن يؤدي إلى تشوه بلاستيكي غير متساومما يؤدي إلى تشويه الشكل.
بالنسبة لقطع العمل الرقيقة ، إذا كانت أرضية الفرن غير متساوية أو إذا تم وضع قطعة العمل في حالة الجسر ،يمكن أن يتعرض لتشوهات الزحف بسبب وزنه الخاص خلال فترة الاحتفاظ بدرجات حرارة منخفضةهذا النوع من التشوهات ليس له علاقة بتوترات المعالجة الحرارية. بالإضافة إلى ذلك ، قد يكون للقطع العمل توترات داخلية بسبب عوامل مثل التسهيل ، والإمدادات المفرطة أثناء المعالجة ،أو عمليات المعالجة المسبقة للحرارة غير السليمةأثناء التسخين ، حيث أن قوة الصلب تنخفض مع ارتفاع درجات الحرارة ،أي ضغوطات متبقية في مناطق معينة من قطعة العمل قد تصل إلى نقطة الإنتاج، مما يتسبب في تشوه بلاستيكي غير متساوٍ وتخفيف الضغوطات المتبقية ، مما يؤدي إلى تشويه الشكل.
تتأثر الإجهادات الحرارية الناتجة أثناء التسخين بشكل كبير بالتكوين الكيميائي للصلب ومعدل التسخين وحجم وشكل القطعة.الفولاذ ذو السبائك العالية ذات التوصيل الحراري الضعيف، معدلات التسخين السريعة ، والأحجام الكبيرة ، والأشكال المعقدة ، والسمك غير المتكافئ يمكن أن يؤدي إلى ضغوط حرارية كبيرة بسبب التوسع الحراري التفاضلي ،مما يؤدي إلى تشوه بلاستيكي غير متساوي وتشويه الشكل.
بالمقارنة مع التسخين ، فإن الضغوط الحرارية والتنظيمية أثناء التبريد لها تأثير أكبر على تشوه القطعة.التشوهات الناجمة عن الضغوط الحرارية تحدث في المقام الأول في مرحلة التبريد المبكرة، لأن القطعة تعمل تبقى في درجات حرارة عالية ولا تزال بلاستيكية. تحت الإجهاد الحراري الأولي ، قد تتراجع النواة تحت الضغط متعدد الاتجاهات ، مما يسبب التشوه البلاستيكي.مع تقدم التبريد وزيادة قوة الغلة، يصبح من الصعب بشكل متزايد أن يحدث تشوه بلاستيكي آخر ، مما يؤدي إلى الاحتفاظ بالتشوهات البلاستيكية غير الموحدة الأولية مع تبريد القطعة إلى درجة حرارة الغرفة.
بعد المعالجة الحرارية ، يتغير هيكل الجزء المجهري من العمل ، مما يؤدي إلى التوسع أو الانكماش النسبي بسبب الاختلافات في الأحجام المحددة للمراحل المختلفة.تغييرات الحجم لا تؤثر على الشكل الأصلي للقطعةعلى سبيل المثال ، قد يعاني عمود التروس من إطالة محوري أو انكماش. مثل هذه التشوهات الحجمية صغيرة وعادة ما يكون من الصعب اكتشافها بصريا.
يتعلق تشويه الحجم بالتكوين والتوترات المشتركة أثناء تحويلات المراحل ، بدلاً من حجم توترات المعالجة الحرارية.تتأثر مدى تغير الحجم بعدة عوامل:
يحدث التشوه المجهري بسبب الهياكل المجهرية غير المستقرة (مثل مارتينسيت والأوستنيت المتبقي بعد التخفيف) وحالات الإجهاد غير المستقرة (سواء كانت ضغطية أو سحبية).على مدى فترات طويلة في درجة حرارة الغرفة أو درجات حرارة تحت الصفر، هذه الهياكل تتحول تدريجيا وتستقر، مما يؤدي إلى ظهور تشويه. the shape changes in the teeth of gears after carburizing or induction hardening (such as variations in the effective profile length and tooth thickness) can be one cause of noise during gear operation.
المعالجة الحرارية هي الروح التي تمنح الجودة الجوهرية للآلات. حاليا الوضع كما يلي:الموظفين التقنيين في الشركات المملوكة للدولة يكبرون ويعانون من استنزاف كبيرفي حين أن هناك عدد قليل جدا من فنيي معالجة الحرارة في الشركات الخاصة القائمة.تكنولوجيا المعالجة الحرارية المحلية لا تزال متخلفة عن الدول الأجنبيةومع ذلك، فإن الطلب على تطوير المعالجة الحرارية في الصين هو أيضا كبيرة. دعوا الآلات ترتفع إلى التحسين الذاتي!
المعالجة الحرارية للمعادن والمواد الأخرى هي واحدة من العمليات الرئيسية في التصنيع الميكانيكي.المعالجة الحرارية لا تغير بشكل عام الشكل والتركيبة الكيميائية الشاملة للقطعةبدلاً من ذلك، فإنه يعدل الهيكل الدقيق الداخلي أو يغير التركيبة الكيميائية السطحية لقطعة العمل لإعطاء أو تعزيز أدائها.تتمثل خصائصها في تحسين الجودة الجوهرية للقطعةبدون معالجة حرارية جيدة، حتى أكثر المواد جاذبية بصريا هي مجرد سطحية.الجميع يأمل أن الأدوات التي يستخدمونها لن تكون هشة ولكن بدلا من ذلك سوف تعمل بشكل استثنائيولكن كيف يمكننا تحقيق هذا؟
بعبارة بسيطة، المعالجة الحرارية تنطوي على تسخين المواد إلى درجة حرارة محددة، والحفاظ على هذه درجة الحرارة لفترة معينة،ومن ثم تبريدهم بمعدل خاضع للسيطرة إلى درجة حرارة الغرفة أو أقلهذه العملية تحسن بنية المادة الدقيقة للحصول على أداء متفوق. بشكل عام، ونحن نشير إلى معالجة المواد المعدنية.
المعالجة الحرارية حاسمة لتحسين جودة وأداء المواد من الداخل. إنها تعزز الخصائص الميكانيكية، وتقضي على الإجهادات المتبقية، وتحسن قابلية المعادن للعمل.هذه الفوائد غالباً ما تكون غير مرئية بالعين المجردة.
متى اكتسبت البشرية نظرة ثاقبة على المعالجة الحرارية؟ ظهر فهم أهميتها تدريجياً خلال الانتقال من العصر الحجري إلى العصر النحاسي ثم إلى العصر الحديدي.اختراع "عملية التسخين" كان بداية التعامل البشري مع المعالجة الحرارية للمعادن.
بحلول القرن السادس قبل الميلاد ، تم اعتماد أسلحة الحديد بشكل متزايد. لتعزيز صلابة الفولاذ ، تطورت "عملية التطفيء" بسرعة في الصين.
الغرض من التسخين والتطبيع هو توحيد تكوين الصلب ، وتحسين بنية الحبوب ، وتحسين الهيكل الدقيق ، والقضاء على ضغوط المعالجة ، والحد من الصلابة ،وتعزيز قابلية التصنيعهذه العمليات بمثابة المعالجات الحرارية التحضيرية للعمل البارد أو الساخن أو خطوات المعالجة الحرارية الأخرى.
بالنسبة لأجزاء الصلب ذات متطلبات أداء أقل ، يمكن استخدام التطبيع كعملية معالجة حرارية نهائية.
إن التخفيف هو الخطوة الأكثر أهمية في المعالجة الحرارية لمواد التقوية ، بهدف تحقيق قوة عالية وقسوة في الصلب.
أثناء عملية التشديد ، تنخفض صلابة وقوة الصلب المكثف تدريجياً ، في حين تتحسن اللونية والصلابة. كما تقلل هذه العملية وتزيل التوترات المتبقية.منع التشقق.
وبعبارة أخرى ، يؤدي التخفيف الذي يليه التشديد إلى خصائص ميكانيكية عامة ممتازة ويحافظ على استقرار الأبعاد أثناء الاستخدام.
يمكن الجمع بين التخفيف مع مختلف عمليات التكيف ، مع الجمع بين التخفيف والتكيف عالي درجة الحرارة المشار إليه باسم "معالجة التخفيف والتكيف".
يسمح صلابة السطح للطبقة السطحية للقطعة المستخدمة لتحقيق صلابة عالية ومقاومة للارتداء وقوة التعب ، في حين يحتفظ النواة بقوة جيدة وبلاستيكية.
يمكن تصنيف تشويهات المعالجة الحرارية في قطع العمل بناءً على توقيت حدوثها:التشوه أثناء التخفيف (تشوه التخفيف) والتشوه الذي يحدث خلال الفترة بعد المعالجة الحرارية (تشوه تأثير الوقت)يمكن تصنيفها أيضًا حسب الشكل: تشويه الشكل (التشوه الهندسي ، التواء ، الانحناء) وتشويه الحجم (التوسع أو الانكماش).هذان النوعان من التشوهات نادراً ما يكونان منفصلينغالبًا ما تحدث في وقت واحد بسبب عوامل مثل تكوين الفولاذ وشكل القطعة وعمليات التشغيل.
يمكن أن ينشأ تشويه الشكل في قطع العمل المعالجة حراريًا من أسباب مختلفة: إطلاق الضغوطات المتبقية أثناء التسخين ، والضغوط الحرارية والضغوط التنظيمية أثناء التخفيف ،والوزن الذاتي للقطعة يمكن أن يؤدي إلى تشوه بلاستيكي غير متساومما يؤدي إلى تشويه الشكل.
بالنسبة لقطع العمل الرقيقة ، إذا كانت أرضية الفرن غير متساوية أو إذا تم وضع قطعة العمل في حالة الجسر ،يمكن أن يتعرض لتشوهات الزحف بسبب وزنه الخاص خلال فترة الاحتفاظ بدرجات حرارة منخفضةهذا النوع من التشوهات ليس له علاقة بتوترات المعالجة الحرارية. بالإضافة إلى ذلك ، قد يكون للقطع العمل توترات داخلية بسبب عوامل مثل التسهيل ، والإمدادات المفرطة أثناء المعالجة ،أو عمليات المعالجة المسبقة للحرارة غير السليمةأثناء التسخين ، حيث أن قوة الصلب تنخفض مع ارتفاع درجات الحرارة ،أي ضغوطات متبقية في مناطق معينة من قطعة العمل قد تصل إلى نقطة الإنتاج، مما يتسبب في تشوه بلاستيكي غير متساوٍ وتخفيف الضغوطات المتبقية ، مما يؤدي إلى تشويه الشكل.
تتأثر الإجهادات الحرارية الناتجة أثناء التسخين بشكل كبير بالتكوين الكيميائي للصلب ومعدل التسخين وحجم وشكل القطعة.الفولاذ ذو السبائك العالية ذات التوصيل الحراري الضعيف، معدلات التسخين السريعة ، والأحجام الكبيرة ، والأشكال المعقدة ، والسمك غير المتكافئ يمكن أن يؤدي إلى ضغوط حرارية كبيرة بسبب التوسع الحراري التفاضلي ،مما يؤدي إلى تشوه بلاستيكي غير متساوي وتشويه الشكل.
بالمقارنة مع التسخين ، فإن الضغوط الحرارية والتنظيمية أثناء التبريد لها تأثير أكبر على تشوه القطعة.التشوهات الناجمة عن الضغوط الحرارية تحدث في المقام الأول في مرحلة التبريد المبكرة، لأن القطعة تعمل تبقى في درجات حرارة عالية ولا تزال بلاستيكية. تحت الإجهاد الحراري الأولي ، قد تتراجع النواة تحت الضغط متعدد الاتجاهات ، مما يسبب التشوه البلاستيكي.مع تقدم التبريد وزيادة قوة الغلة، يصبح من الصعب بشكل متزايد أن يحدث تشوه بلاستيكي آخر ، مما يؤدي إلى الاحتفاظ بالتشوهات البلاستيكية غير الموحدة الأولية مع تبريد القطعة إلى درجة حرارة الغرفة.
بعد المعالجة الحرارية ، يتغير هيكل الجزء المجهري من العمل ، مما يؤدي إلى التوسع أو الانكماش النسبي بسبب الاختلافات في الأحجام المحددة للمراحل المختلفة.تغييرات الحجم لا تؤثر على الشكل الأصلي للقطعةعلى سبيل المثال ، قد يعاني عمود التروس من إطالة محوري أو انكماش. مثل هذه التشوهات الحجمية صغيرة وعادة ما يكون من الصعب اكتشافها بصريا.
يتعلق تشويه الحجم بالتكوين والتوترات المشتركة أثناء تحويلات المراحل ، بدلاً من حجم توترات المعالجة الحرارية.تتأثر مدى تغير الحجم بعدة عوامل:
يحدث التشوه المجهري بسبب الهياكل المجهرية غير المستقرة (مثل مارتينسيت والأوستنيت المتبقي بعد التخفيف) وحالات الإجهاد غير المستقرة (سواء كانت ضغطية أو سحبية).على مدى فترات طويلة في درجة حرارة الغرفة أو درجات حرارة تحت الصفر، هذه الهياكل تتحول تدريجيا وتستقر، مما يؤدي إلى ظهور تشويه. the shape changes in the teeth of gears after carburizing or induction hardening (such as variations in the effective profile length and tooth thickness) can be one cause of noise during gear operation.
