كيف يطفئ تبريد الصلب في الأشغال المعدنية

التبريد هو طريقة سريعة لإعادة المعادن إلى درجة حرارة الغرفة بعد ذلك المعالجة الحرارية لمنع عملية التبريد من تغيير البنية المجهرية للمعدن بشكل كبير. يقوم عمال المعادن بذلك عن طريق وضع المعدن الساخن في سائل أو هواء قسري في بعض الأحيان. يشار إلى اختيار السائل أو الهواء القسري بالوسيط.

تشمل الوسائط الشائعة للتبريد البوليمرات ذات الأغراض الخاصة ، والحمل الحراري الجوي القسري ، والمياه العذبة ، والمياه المالحة ، والنفط. الماء هو وسيلة فعالة عندما يكون الهدف هو الحصول على الفولاذ للوصول إلى أقصى صلابة. ومع ذلك ، يمكن أن يؤدي استخدام الماء إلى تشقق المعادن أو أن يصبح مشوهًا.

إذا لم تكن الصلابة الشديدة ضرورية ، فقد يتم استخدام الزيت المعدني أو زيت الحيتان أو زيت بذور القطن في عملية التبريد بدلاً من ذلك. يمكن أن تبدو عملية التسقية مثيرة لأولئك الذين ليسوا على دراية بها. بينما يقوم عمال المعادن بنقل المعدن الساخن إلى الوسط المختار ، يرتفع البخار من المعدن بكميات كبيرة.

تمنح معدلات التبريد البطيئة القوى الديناميكية الحرارية فرصة أكبر لتغيير البنية المجهرية ، ويمكن أن يكون هذا أمرًا سيئًا في كثير من الأحيان إذا كان هذا التغيير في البنية المجهرية يضعف المعدن. في بعض الأحيان ، تكون هذه النتيجة مفضلة ، ولهذا السبب يتم استخدام وسائط مختلفة لأداء التبريد. النفط ، على سبيل المثال ، لديه معدل تبريد أقل بكثير من الماء. يتطلب التبريد في وسط سائل تقليب السائل حول قطعة المعدن لتقليل البخار من السطح. يمكن أن تتعارض جيوب البخار مع عملية التبريد ، لذلك من الضروري تجنبها.

غالبا ما تستخدم لتصلب الفولاذ ، وتبريد المياه من درجة حرارة أعلى من الأوستنيتي ستؤدي درجة الحرارة إلى حبس الكربون داخل اللوح الأوستنيتي. هذا يؤدي إلى المرحلة المارتنسية الصعبة والهشة. يشير الأوستينيت إلى سبائك الحديد بقاعدة من حديد جاما ، والمارتنسايت هو نوع صلب من بنية بلورية فولاذية.

مارتنسيت الصلب مروي هش للغاية ومجهد. ونتيجة لذلك ، يخضع الصلب المروي عادة لعملية هدأ. يتضمن هذا إعادة تسخين المعدن إلى درجة حرارة أقل من نقطة حرجة ، ثم السماح له بالتبريد في الهواء.

عادة ، صلب سيخفف بعد ذلك في الزيت أو الملح أو حمامات الرصاص أو الأفران بهواء يتم تدويره بواسطة المراوح لاستعادة بعض الماء ليونة (القدرة على تحمل إجهاد الشد) و صلابة فقدت عن طريق التحول إلى martensite. بعد أن يتم تقسية المعدن ، يتم تبريده بسرعة ، ببطء ، أو على الإطلاق ، اعتمادًا على الظروف ، خاصةً ما إذا كان المعدن المعني عرضة للضعف بعد التقصف.

بالإضافة إلى درجات حرارة المارتينايت والأوستينيت ، فإن المعالجة الحرارية للمعدن تشتمل على درجات حرارة الفريت ، البرليت ، الإسمنت ، والبينايت. يحدث تحول الفريت الدلتا عندما يتم تسخين الحديد إلى درجة حرارة عالية من الحديد. بالنسبة الى معهد اللحام في بريطانيا العظمى ، تتشكل "على تبريد تركيزات منخفضة الكربون في سبائك الحديد والكربون من الحالة السائلة قبل التحول إلى الأوستينيت."

يتم إنشاء البرليت أثناء عملية التبريد البطيء لسبائك الحديد. يأتي Bainite في شكلين: Bainite العلوي والسفلي. يتم إنتاجه بمعدلات تبريد أبطأ من تكوين المارتينايت ولكن بمعدل تبريد أسرع من الفريت والبرليت.

يمنع التسقية الفولاذ من الانهيار من الأوستينيت إلى الفريت والإسمنت. الهدف هو أن يصل الفولاذ إلى المرحلة المارتنسية.

كل وسيط متاح لعملية التبريد له فوائده وعيوبه ، والأمر متروك لعمال المعادن لتحديد ما هو الأفضل بناءً على وظيفة محددة. فيما يلي بعض الخيارات:

وتشمل هذه المياه وتركيزات مختلفة من المياه المالحة والصودا. هذه هي أسرع الطرق لتبريد المعادن أثناء عملية التبريد. بالإضافة إلى احتمال تشويه المعدن ، يجب أيضًا اتخاذ احتياطات السلامة عند استخدام المشروبات الغازية الكاوية ، لأنها يمكن أن تكون ضارة بالجلد أو العينين.

يميل هذا إلى أن يكون الطريقة الأكثر شيوعًا لأن بعض الزيوت لا تزال قادرة على تبريد المعادن بسرعة ولكن دون نفس المخاطر مثل الماء أو المواد الكاوية الأخرى. الزيوت لها مخاطر ، على الرغم من أنها قابلة للاشتعال. لذلك ، من المهم أن يعرف عمال المعادن حدود الزيوت التي يعملون بها من حيث درجات الحرارة وأوزان الحمل لتجنب الحرائق.

في حين أن الهواء القسري شائع ، فإن النيتروجين هو خيار شعبي آخر. غالبًا ما تستخدم الغازات للمعادن النهائية ، مثل الأدوات. يمكن لضبط الضغط والتعرض للغازات التحكم في معدل التبريد.