التصلب المبرد هو عملية تستخدم درجات حرارة مبردة - درجات حرارة أقل من 238 فهرنهايت. (−150 درجة مئوية) لتقوية وتعزيز بنية حبيبات المعدن. بدون المرور بهذه العملية ، يمكن أن يكون المعدن عرضة لذلك الإجهاد والتعب.
3 آثار مفيدة
من المعروف أن المعالجة المبردة لبعض المعادن توفر ثلاثة آثار مفيدة:
- متانة أكبر: تساعد المعالجة المبردة على تعزيز تحويل الأوستينيت المحتفظ به الموجود في الفولاذ المعالج حرارياً إلى صلب مارتينسيت أكثر صلابة. ينتج عن هذا عدد أقل من العيوب والضعف في بنية حبيبات الفولاذ.
- تحسين مقاومة التآكل: يزيد التصلب المبرد من ترسيب كربيدات الإيتا. هذه هي كربيدات دقيقة تعمل كمواد رابطة لدعم مصفوفة مارتينسيت ، مما يساعد على مقاومة التآكل ومقاومة التآكل.
- تخفيف الإجهاد: جميع المعادن لها إجهاد متبقي ينشأ عندما تتصلب من طورها السائل إلى مرحلة صلبة. يمكن أن تؤدي هذه الضغوط إلى ضعف المناطق المعرضة للفشل. يمكن أن تقلل المعالجة المبردة من نقاط الضعف هذه عن طريق إنشاء بنية حبيبية أكثر اتساقًا.
معالجة
تتضمن عملية المعالجة المبردة للجزء المعدني تبريد المعدن ببطء شديد باستخدام النيتروجين السائل الغازي. تعتبر عملية التبريد البطيء من درجات الحرارة المحيطة إلى درجات الحرارة المبردة مهمة في تجنب الإجهاد الحراري.
يتم بعد ذلك تثبيت الجزء المعدني عند درجة حرارة حوالي 310 فهرنهايت. (−190 درجة مئوية) لمدة 20 إلى 24 ساعة قبل أن تأخذ الحرارة الحرارية درجة الحرارة تصل إلى حوالي +300 فهرنهايت. (+149 ج). تعتبر مرحلة التهدئة الحرارية هذه حاسمة في تقليل أي هشاشة قد تحدث بسبب تكوين مارتينسيت أثناء عملية المعالجة المبردة.
تعمل المعالجة المبردة على تغيير البنية الكاملة للمعدن ، وليس السطح فقط. لذلك لا تضيع الفوائد نتيجة لمزيد من المعالجة ، مثل الطحن.
لأن هذه العملية تعمل على معالجة الفولاذ الأوستنيتي المحتفظ به في أحد المكونات ، فهو غير فعال في علاج الحديد والأوستنيتي فولاذ. ومع ذلك ، فهو فعال للغاية في تعزيز الفولاذ المارتينزيتي المعالج بالحرارة ، مثل الكربون العالي والعالي الكروم الفولاذ ، وكذلك فولاذ الأدوات.
الى جانب صلب، كما يستخدم التصلب المبرد لعلاج الزهر حديد, سبائك النحاس, الألومنيومو و المغنيسيوم. يمكن للعملية تحسين عمر التآكل لهذه الأنواع من الأجزاء المعدنية بعوامل تتراوح من اثنين إلى ستة.
تم تسويق المعالجات المبردة لأول مرة تجاريًا في منتصف وأواخر الستينيات.
التطبيقات
تشمل تطبيقات الأجزاء المعدنية المعالجة بالتبريد ، على سبيل المثال لا الحصر ، الصناعات التالية:
- الفضاء والدفاع (مثل منصات الأسلحة وأنظمة التوجيه)
- السيارات (مثل دوارات الفرامل وناقل الحركة والقوابض)
- أدوات القطع (على سبيل المثال سكاكين وبتات الحفر)
- الآلات الموسيقية (مثل الآلات النحاسية وأسلاك البيانو والكابلات)
- طبي (مثل الأدوات الجراحية والمشارط)
- الرياضة (مثل الأسلحة النارية ومعدات الصيد وقطع غيار الدراجات)