المعالجة الحرارية هي واحدة من عدد من عمليات التسخين والتبريد التي يتم التحكم فيها والمستخدمة لإحداث التغيير المطلوب في الخصائص الفيزيائية للمعدن. والغرض منها هو تحسين الخصائص الهيكلية والفيزيائية . هناك خمس عمليات تعتبر من أهم أسس المعالجة الحرارية وهي: التصلب ، والتلطيف ، والتلدين ، والتطبيع ، وتصلب الغلاف. على الرغم من أن كل من هذه العمليات تؤدي إلى نتائج مختلفة في المعادن ، إلا أن جميعها تتضمن ثلاث خطوات أساسية: التسخين ، والنقع ، والتبريد.
التسخين
هو الخطوة الأولى في عملية المعالجة بالحرارة. تغير العديد من السبائك هيكلها عند تسخينها إلى درجات حرارة معينة. يمكن أن يكون هيكل السبيكة في درجة حرارة الغرفة إما خليطًا ميكانيكيًا أو محلولًا صلبًا أو مزيجًا من محلول صلب وخليط ميكانيكي.
النقع
بمجرد تسخين الجزء المعدني إلى درجة الحرارة التي ستحدث عندها التغييرات المرغوبة في بنيته ، يجب أن يظل عند درجة الحرارة هذه حتى يتم تسخين الجزء بالكامل بشكل متساوٍ. يُعرف هذا بالنقع. كلما زادت كتلة الجزء ، كلما طالت مدة نقعه.
التبريد
بعد نقع الجزء بشكل صحيح ، فإن الخطوة الثالثة هي تبريده. هنا مرة أخرى ، قد يتغير الهيكل من تركيبة كيميائية إلى أخرى ، وقد تظل كما هي ، أو قد تعود إلى شكلها الأصلي. على سبيل المثال ، قد يظل المعدن الذي يكون محلولًا صلبًا بعد التسخين كما هو أثناء التبريد ، أو يتغير إلى خليط ميكانيكي ، أو يتغير إلى مزيج من الاثنين ، اعتمادًا على نوع المعدن ومعدل التبريد. كل هذه التغييرات متوقعة. لهذا السبب ، يمكن تصنيع العديد من المعادن لتتوافق مع هياكل محددة من أجل زيادة صلابة ومتانة وليونة وقوة شد وما إلى ذلك.
اقرأ أيضًا : فوائد الهيدروجين الأخضر
المعالجة الحرارية للمعادن الحديدية
تشمل جميع عمليات المعالجة الحرارية تسخين المعادن وتبريدها ، والأشكال الشائعة للمعالجة الحرارية للمعادن الحديدية هي التصلب ، والتلطيف ، والتلدين ، والتطبيع ، وتصلب الغلاف.
- التصلب : عادةً ما يتم تقوية المعدن الحديدي عن طريق تسخين المعدن إلى درجة الحرارة المطلوبة ثم تبريده بسرعة عن طريق غمر المعدن الساخن في وسط بارد ، مثل الزيت أو الماء أو محلول ملحي. يجب تبريد معظم أنواع الفولاذ بسرعة لتصلبها. تزيد عملية التصلب من صلابة المعدن وقوته ، ولكنه أيضًا في بعض الاحيان يزيد من هشاشته.
- التلطيف :عادةً ما يكون الفولاذ أكثر صلابة من اللازم وهشًا جدًا للاستخدام العملي بعد التقسية. تحدث ضغوط داخلية شديدة أثناء التبريد السريع للمعدن. يتم تقسية الفولاذ بعد تقسية لتخفيف الضغوط الداخلية وتقليل هشاشته.
- التلدين :يتم تلدين المعادن لتخفيف الضغوط الداخلية ، وتليينها ، وجعلها أكثر مرونة ، وتنقية هياكلها . يتم تلدين المعدن بتسخينه إلى درجة حرارة محددة ، والاحتفاظ به عند درجة الحرارة تلك للوقت المطلوب ، ثم تبريده مرة أخرى إلى درجة حرارة الغرفة. يختلف معدل تبريد المعدن من درجة حرارة التلدين اختلافًا كبيرًا.
- التطبيع : يتم تطبيع المعادن الحديدية لتخفيف الضغوط الداخلية الناتجة عن المعالجة الآلية أو الحدادة أو اللحام. الفولاذ الطبيعي أكثر صلابة وأقوى من الفولاذ الملدن.
- تصلب الغلاف : معالجة حرارية مثالية للأجزاء التي تتطلب سطحًا مقاومًا للاهتراء ولبًا صلبًا ، مثل التروس والكاميرات وأكمام الأسطوانات وما إلى ذلك.
المعالجة الحرارية للمعادن غير الحديدية
يمكن إجراء نوعين من عمليات المعالجة الحرارية على المعادن غير الحديدية. إنها تلدين والمعالجة الحرارية للمحلول .
- التلدين: يمكن تلدين معظم المعادن غير الحديدية. تتكون عملية التلدين من تسخين المعدن إلى درجة حرارة معينة ، والنقع ، والتبريد إلى درجة حرارة الغرفة. تعتمد درجة الحرارة وطريقة التبريد على نوع المعدن.
- المعالجة الحرارية للمحلول : يمكن زيادة مقاومة الشد للعديد من السبائك غير الحديدية عن طريق التسبب في دخول المواد الموجودة داخل السبيكة إلى محلول صلب ثم التحكم في معدل ومدى العودة إلى خليط ميكانيكي متغير. هذه العملية تسمى المعالجة الحرارية للمحلول.
اقرأ أيضًا: مزايا الطاقة الكهرومائية واستخداماتها
المصادر
- americanmachinetools
- Image by Pixabay
