تشير المعالجة الحرارية إلى الطريقة التي يتم فيها تسخين المعادن في الحالة الصلبة، دون تغيير شكلها الظاهري، إلى درجة حرارة محددة في ظروف خاضعة للسيطرة، ثم تبريدها بهدف الوصول إلى خصائص مثالية ومطلوبة. تقريبًا، معظم المعادن قابلة للمعالجة الحرارية، لكن تفاعلها مع هذه العمليات يختلف من معدن لآخر. تُعد المعالجة الحرارية من الأسباب الرئيسية التي جعلت الفولاذ يُستخدم بكثرة ويُنتج على نطاق واسع في الصناعة. وتُجرى عمليات المعالجة الحرارية للفولاذ عادةً عند درجات حرارة تزيد عن 723 درجة مئوية.

نظرًا لأهمية مرحلة المعالجة الحرارية في تحديد الخصائص النهائية للقطعة، فإن هذا القسم يحظى بأهمية خاصة في شركة أونجارد. يتم اختبار، اختيار، وتنفيذ جميع دورات المعالجة الحرارية بدقة تامة. ثم يتم استخدام الأفران المناسبة ذات السعات والأبعاد المختلفة بحسب حجم ودورة المعالجة الحرارية المطلوبة للقطع. كما يتم التحكم وتسجيل صحة تنفيذ دورة المعالجة الحرارية وتجانس درجة حرارة الفرن بواسطة نظام حاسوبي متطور.

في هذا القسم، يتم تنفيذ مختلف خدمات المعالجة الحرارية مثل المعالجة الحرارية بالتقسية، المعالجة الحرارية بالتليين (Annealing)، المعالجة الحرارية بالتطبيع (Normalizing)، والمعالجة الحرارية لإزالة الإجهادات، وذلك وفقًا لاحتياجات القطع المُنتجة.

مقالة ذات صلة: التصميم والنمذجة في عمليات الصب

لتقسية الفولاذ الكربوني المتوسط أو عالي الكربون، يتم أولاً تسخين القطعة إلى ما يزيد عن درجة الحرارة الحرجة (حوالي 760 درجة مئوية)، وتُترك لبعض الوقت عند هذه الدرجة لتحقيق التوازن، ثم تُغمر بسرعة في حمام من الزيت أو الماء البارد حتى تصل درجة حرارة القطعة إلى درجة حرارة الغرفة. هذا التبريد المفاجئ يؤدي إلى تكوين محلول فوق مشبع يُعرف باسم “المارتنزيت”، وهو شديد الصلابة. ومع ذلك، فإن هذه المرحلة تكون هشّة للغاية. في الواقع، مع زيادة صلابة القطعة، تقلّ مقاومتها.

بعد عملية التبريد السريع (الكويجنغ)، يمكن إعادة تسخين القطعة إلى درجة حرارة أقل (بين 200 و700 درجة مئوية)، ومن ثم يتم تثبيتها حراريًا (Heat-Soak) وتبريدها ببطء. تؤدي عملية التخمير الحراري (Tempering) إلى تحويل جزء من المارتنزيت إلى فريت وسمنتيت، مما يقلل من الصلابة قليلاً ولكنه يُعيد بعض الليونة أو قابلية التشكيل (الداكتيلية) إلى القطعة. ومن خلال التحكم في متغيرات الزمن ودرجة الحرارة في هذه العملية، يمكن إنتاج أنواع مختلفة من الفولاذ بخصائص متنوعة. شركة أونجارد الهندسية، وبخبرة تزيد عن عقدين، قادرة على إنتاج الفولاذ المطلوب لمختلف التطبيقات من خلال هذه الطريقة.

عملية التخمير (Annealing) هي عملية حرارية تُستخدم لتليين المادة (تقليل الصلابة)، وتوحيد البنية، وتحرير الإجهادات المتبقية في الجسم. بشكل عام، أي عملية حرارية تؤدي إلى تكوين بنية ذات صلابة أقل ومرونة أعلى مقارنة بالبنية المارتنزيتية تُعتبر عملية تخمير. تنقسم عملية التخمير إلى مجموعة من العمليات الأكثر تحديدًا ودقة، والتي تختلف بناءً على طريقة التبريد، والبنية والخواص النهائية، ودرجة حرارة العملية.

في علم المعادن، تُعدّ عملية التخمير عملية حرارية تهدف إلى تغيير الخصائص الفيزيائية للمواد لزيادة قابليتها للتشكيل وتقليل صلابتها، بالإضافة إلى تحسين قابلية أدائها في عمليات التشكيل على البارد. أثناء عملية التخمير، تُعاد ترتيب الذرات في الشبكة البلورية وتقلّ نقاط الانزلاق (النقائص البلورية)، مما يؤدي إلى تغيير في المتانة والصلابة.

عملية التخمير لا تقتصر على الفولاذ فقط، بل تُستخدم أيضًا مع سبائك أخرى مثل الألمنيوم، والنحاس، والنحاس الأصفر (البرنج). وبشكل عام، فإن عملية التخمير تكون مفيدة في أي حالة يُراد فيها تقليل هشاشة القطعة وتمكينها من التشكيل في درجات حرارة منخفضة. من الآثار الجانبية لهذه العملية ظاهرتا التبلور من جديد ونمو البلورات المتوازية والخالية من الإجهاد.

يُستخدم عادةً التخمير الانحلالي (Solution Annealing) لتحسين خصائص الفولاذ المقاوم للصدأ (Stainless Steels) وسبائك النيكل، مع مراعاة مقاومتها للتآكل والحرارة. لكن الاستخدام الرئيسي لهذا النوع من التخمير يكون في الفولاذات الأوستنيتية المقاومة للصدأ. الهدف الأساسي من التخمير الانحلالي هو إزالة الترسيبات الموجودة في البنية المجهرية للمادة، مما يؤدي إلى تحسين مقاومة التآكل والحرارة.

في عملية التخمير الانحلالي، يتم تسخين القطعة إلى درجة حرارة تؤدي إلى تكوين بنية طور واحد (Single Phase)، ثم يتم تبريدها بسرعة باستخدام التبريد المفاجئ (Quenching) في الماء أو الهواء البارد إلى درجة حرارة الغرفة، وذلك لمنع تكوّن ترسيبات الكربيدات أثناء التبريد السريع.

تُعد البنية أحادية الطور الناتجة بعد عملية التخمير الانحلالي ذات أهمية كبيرة. في المرحلة التالية، قد تُجرى عمليات أخرى مثل التقسية بالترسيب (Precipitation Hardening) أو التقادم (Aging). الهدف من هذه العمليات هو توليد ترسيبات ذات خصائص محددة بحيث تكون هي الترسيبات الوحيدة الموجودة في المنتج النهائي. يحدد تركيب وحجم وكمية هذه الترسيبات التي تتشكل أثناء التقادم، الصلابة النهائية، المتانة، وسائر الخواص الميكانيكية للمنتج.

منتج ذو صلة: منتجات أونجارد المسبوكة

بشكل عام، في عملية التطبيع (Normalizing)، والتي تُستخدم غالبًا لتعديل الخصائص الميكانيكية للمعادن، يتم تسخين القطعة إلى درجة حرارة ضمن نطاق الأوستنيت، ثم تُترك لتبرد في الهواء الطلق حتى تصل إلى درجة حرارة الغرفة. تكون درجة حرارة الأوستنيت حوالي 55 درجة مئوية فوق الخط الحرج Ac3 للفولاذات الهيبويوتكتويدية، و50 درجة مئوية فوق الخط الحرج Acm للفولاذات الهايبر يوتكتويدية. تشمل هذه العملية تسخين القطعة حتى تصل إلى درجة حرارة استقرار طور الأوستنيت، ثم تبريدها في الهواء، والهدف من ذلك هو الحصول على بنية ذات حبيبات دقيقة ومتجانسة وخصائص ميكانيكية وقدرة تشغيل ميكانيكي مناسبة.

تُجرى عملية النرمالة بهدف توزيع العناصر السبائكية بشكل موحد، وتنعيم البنية الحبيبية التي أصبحت خشنة أثناء التشكيل على الساخن أو أثناء الصب، وكذلك إذابة الكربيدات المترسبة، وكسر الشبكات الكربيدية المتصلة التي تشكلت على حدود الحبيبات خلال العمليات السابقة.

بهدف تقليل الإجهادات المتبقية في القطعة إلى الحد الأدنى، يتم تنفيذ هذه العملية بعد عملية الصب. تعمل عملية تنشئة الإجهاد على تقليل خطر الكسر، والالتواء، والتغيرات في الأبعاد أثناء الخدمة أو العمليات اللاحقة.

بعض عمليات المعالجة الحرارية أو الميكانيكية يمكن أن تؤدي إلى توليد إجهادات داخلية في القطع، والتي قد تكون ضارة وتؤثر سلبًا على أداء هذه القطع. وقد تتسبب هذه الإجهادات الداخلية في حدوث تشققات أو التواء أو حتى كسر القطع تحت إجهادات أقل بكثير من المستوى المصمم لها. من بين مصادر هذه الإجهادات الداخلية ما يلي:

1- التبريد غير المتوازن لمناطق مختلفة من القطعة أثناء انخفاض درجة الحرارة من نطاق الأوستنيت.

2- التشغيل الآلي (المكننة) والتشكيل البارد.

3- اللحام.

لحذف الإجهادات المتبقية، يتم تسخين القطع المستهدفة إلى درجة حرارة تحت درجة الحرارة الحرجة Ac₁ لفترة معينة. يعتمد وقت التسخين على أبعاد القطعة ودرجة حرارة إزالة الإجهاد. من أجل تجنب تكوين إجهادات حرارية جديدة وأيضًا لتقليل احتمال الكسر أو الالتواء، يتم التسخين إلى درجة حرارة إزالة الإجهاد والتبريد من تلك الدرجة بشكل بطيء للغاية ووفقًا للمعايير. في عملية إزالة الإجهاد، لا تحدث تغييرات كبيرة أو خاصة في الخصائص الميكانيكية للقطعة، بل يتم فقط إزالة الإجهاد بواسطة المعالجة الحرارية لاستعادة الحالة.

توصيل سريع

استشارات فنية

إمكانية التوصيل

دعم على مدار 24 ساعة