طرق المعالجة الحرارية الشائعة للسبائك المصبوبة

سبائك الزهر الاستجابة بشكل مختلف ل المعالجة الحرارية لأن بنيتها المجهرية وآليات تعزيزها ليست هي نفسها. يلقي الصلب, سبائك الألومنيوم, ولذلك تتطلب سبائك الحديد الزهر والنحاس طرق معالجة مختلفة.

Ⅰ. لماذا تتم معالجة المسبوكات بالحرارة؟?

تستخدم المعالجة الحرارية للسبائك المصبوبة بشكل شائع لتخفيف الضغط المتبقي, تحسين استقرار الأبعاد وقابلية التشغيل الآلي, تحسين هيكل المصفوفة, أو زيادة القوة, المتانة ومقاومة التآكل.

يعتمد العلاج المطلوب أولاً على السبيكة.

يمكن أن تخضع المسبوكات الفولاذية لتحولات طورية أثناء التسخين والتبريد, صنع الصلب, التطبيع والتبريد والتلطيف العملي. تعتمد مصبوبات الألومنيوم القابلة للمعالجة بالحرارة بشكل أساسي على معالجة المحلول والتصلب بالترسيب. الحديد المصبوغ يتأثر بشدة بمورفولوجيا الجرافيت وبنية المصفوفة, بينما تختلف سبائك النحاس اختلافاً كبيراً مع التركيب.

يجب أن يعتمد جدول معالجة الحرارة على الدرجة المادية الفعلية والخصائص المطلوبة, ليس ببساطة على حقيقة أن المكون هو صب.

Ⅱ. المعالجة الحرارية للصلب المصبوب

معالجة الحرارة للصلب المصبوغ غالباً ما تستخدم لتحسين البنية الخشنة نسبياً بعد الصب, للحد من الإجهاد المتبقي أو الحصول على مزيج أفضل من القوة والمتانة.

• التنعيم

يُختار عادةً عندما تكون الصلابة أقل وتتحسن قابلية التشغيل. يُسخن الصبة إلى نطاق درجة الحرارة المناسب ثم يُبرد ببطء, عادة في الفرن. للعديد من الفولاذات المنصهرة الكربونية والمنخفضة الأليا, التلدين تكون درجات الحرارة في النطاق العلوي لـ 800°C, رغم أن القيمة الدقيقة تعتمد على التركيب.

• التطبيع

يُستخدم أيضًا على نطاق واسع للصبات الفولاذية. يُسخن الجزء فوق نطاق التحول ثم يُبرد في الهواء. مقارنة بالتلدين الكامل, ينتج عن التطبيع عمومًا بنية أدق وقوة أعلى إلى حد ما.

• التبريد والتلطيف

للمكونات المعرضة للتحميل الميكانيكي الثقيل, التبريد والتلطيف يمكن استخدامها. الصب هو الأوستنيتيد, يتم تسقيه في وسط مناسب ثم يتم تلطيفه للحصول على التوازن المطلوب بين القوة والمتانة.

تعتمد العملية النهائية على أكثر من مجرد درجة مادية. سمك القسم, تؤثر شدة التبريد والخصائص الميكانيكية المطلوبة أيضًا على العلاج.

Ⅲ. المعالجة الحرارية لسبائك الألمنيوم المصبوب

معالجة الحرارة لصب الألومنيوم تتبع آلية تقوية مختلفة عن الفولاذ. هذه السبائك لا تتقوى هنا بالتحول المارتنسيتي; بدلاً من ذلك, الدرجات القابلة للمعالجة الحرارية تكتسب قوة بشكل أساسي من خلال التصلب بالترسيب.

لكثير من سبائك صب الألومنيوم Al-Si-Mg, الطريق الأساسي هو:

خلال معالجة الحل, العناصر السبائكية القابلة للذوبان تدخل مصفوفة الألومنيوم. التبريد السريع يحتفظ بمحلول صلب فوق المشبع, بينما يطور التقادم اللاحق المركبات المقوية بالترسيب.

T4

يتكون عموما من محلول المعالجة الحرارية, التبريد والشيخوخة الطبيعية. يتم استخدامه غالبًا عندما تكون هناك حاجة إلى ليونة جيدة نسبيًا.

T5

لا يتضمن عادةً خطوة معالجة منفصلة للحل. يتم تبريد عملية الصب من خلال عملية التشكيل أو الصب ذات درجة الحرارة المرتفعة ثم يتم تعتيقها بشكل مصطنع.

T6

يتكون من محلول المعالجة الحرارية, التبريد والشيخوخة الاصطناعية. لبعض سبائك الصب Al-Si-Mg, قد تتم معالجة المحلول حول نطاق منتصف 500 درجة مئوية, تليها التبريد والشيخوخة الاصطناعية عند درجة حرارة أقل بكثير.

يستخدم T6 على نطاق واسع عندما تكون هناك حاجة إلى قوة وصلابة أعلى.

تتطلب المسبوكات ذات الضغط العالي مزيدًا من الحذر. قد يتوسع الغاز المحصور أثناء الصب أثناء معالجة المحلول بدرجة حرارة عالية ويسبب تقرحات أو مشاكل في الأبعاد, لذا فإن معالجة T6 التقليدية ليست مناسبة لكل مكون مصبوب.

Ⅳ. المعالجة الحرارية للحديد الزهر

تختلف المعالجة الحرارية للحديد الزهر بشكل كبير باختلاف شكل الجرافيت وبنية المصفوفة.

الحديد الزهر الرمادي

يعد التلدين لتخفيف الإجهاد أمرًا شائعًا حيث يكون استقرار الأبعاد أمرًا مهمًا. غالبًا ما يتم استخدام المعالجة بدرجة حرارة تتراوح بين 500 و550 درجة مئوية لتقليل إجهاد الصب المتبقي دون تغيير البنية الأساسية بشكل كبير.

يمكن استخدام معالجة الجرافيت ذات درجة الحرارة العالية حيث يلزم تقليل الكربيدات الصلبة أو هياكل الحديد الأبيض المحلية لتحسين قابلية التشغيل الآلي.

لا يتم عادةً تصلب الحديد الزهر الرمادي بنفس طريقة الفولاذ. درجات مناسبة, لكن, يمكن أن تتلقى تصلبًا موضعيًا للسطح عند الحاجة إلى مقاومة تآكل أكبر.

حديد الدكتايل

يقدم مجموعة واسعة من المعالجات الحرارية, بما في ذلك التلدين, التطبيع, تخفيف التوتر, التبريد والتلطيف, التقشف وتصلب السطح.

الحديد المطاوع austempered, أو أدي, يطور بنية أسفريتية تتكون أساسًا من الفريت الحلقي والأوستينيت المحتجز المخصب بالكربون. لا ينبغي وصفه ببساطة بأنه بينيت أقل تقليدي.

حديد الجرافيت المضغوط

يعالج عادة لتخفيف التوتر أو التحكم في المصفوفة. عادةً ما تكون علاجات التقوية الأكثر كثافة أقل شيوعًا من علاجات الحديد المرن, على الرغم من أن المسار النهائي لا يزال يعتمد على متطلبات الدرجة والمكونات.

للتصلب الموضعي على وجه التحديد, راجع دليلنا المنفصل لـ تصلب الحث من الحديد الزهر.

Ⅴ. المعالجة الحرارية لسبائك النحاس المصبوب

لا يمكن معاملة سبائك النحاس المصبوب كعائلة واحدة للمعالجة الحرارية. برونز القصدير, برونز الفوسفور, يحتوي برونز النحاس والألمنيوم على أنظمة طور مختلفة وبالتالي يستجيبان بشكل مختلف للتسخين.

للعديد من البرونز المصبوب, يتم استخدام المعالجة الحرارية بشكل أساسي لتخفيف الضغط أو التثبيت الهيكلي بدلاً من تصلب التبريد الشبيه بالفولاذ. وهذا أمر شائع في البطانات, مكونات تحمل, الصمامات والأجزاء البرونزية المصبوبة الأخرى.

قد تتلقى بعض مكونات النحاس أيضًا معالجة لتخفيف الضغط حيث يمكن أن تساهم الضغوط المتبقية في تغييرات الأبعاد أو التشقق الناتج عن التآكل الإجهادي. تعتمد المعالجة المطلوبة على تركيبة السبائك وظروف الخدمة بدلاً من درجة حرارة عالمية واحدة.

برونز الألومنيوم

برونز الألومنيوم مختلف. يمكن أن تستجيب درجات معينة للعلاج بالمحلول الذي يتبعه التبريد وعلاج التقوية اللاحق. غالبًا ما يتم اختيار هذه السبائك حيث القوة, مطلوبة مقاومة التآكل ومقاومة التآكل.

لأن عائلات سبائك النحاس تختلف بشكل كبير, يجب أن تتبع درجات حرارة المعالجة الحرارية دائمًا درجة السبائك المحددة أو مواصفات العملية.

Ⅵ. أين تناسب التدفئة التعريفي؟?

تظل معظم المعالجات الحرارية لصب الأجزاء الكاملة عبارة عن عمليات فرن.

التلدين الكامل, التطبيع, تتطلب معالجة محلول الألومنيوم والدورات الطويلة لتخفيف الضغط عمومًا بقاء المكون الكامل عند درجة حرارة يتم التحكم فيها لفترة محددة. عادة ما يكون الفرن أكثر ملاءمة لهذا النوع من العلاج.

يصبح التسخين التعريفي أكثر أهمية عندما يتم تحديد العلاج المطلوب.

تشمل الأمثلة النموذجية:

بكرة فولاذية مصبوبة, على سبيل المثال, قد يتطلب صلابة أعلى فقط على سطح العمل الخاص به. قد تتطلب معدات حديد الدكتايل أسنانًا صلبة مع الاحتفاظ بخصائص مختلفة في القلب.

في هذه الحالات, يمكن للتسخين التعريفي تركيز الطاقة في المنطقة المطلوبة بدلاً من تسخين الصب بأكمله.

ولذلك فمن الأفضل أن يُنظر إليها على أنها طريقة تكميلية للمعالجة الحرارية بدلاً من أن تكون بديلاً عامًا لمعالجة الفرن.

تسخين الفرن مقابل. التسخين بالحث الموضعي للسبائك المصبوبة.

Ⅶ. طرق المعالجة الحرارية النموذجية لسبائك الزهر المختلفة

النقطة الأساسية هي أن المعالجة الحرارية يجب أن تتبع السبيكة والممتلكات التي تحتاج إلى تغيير. عادةً ما تتم معالجة التغييرات الهيكلية للجزء الكامل عن طريق المعالجة بالأفران, بينما تصبح الطرق الموضعية مثل التسخين التعريفي أكثر أهمية عندما يلزم تعديل سطح عمل أو منطقة محددة فقط.

الوجبات الجاهزة الرئيسية

المعالجة الحرارية للسبائك المصبوبة ليست عملية واحدة - المسار يتبع السبيكة والخاصية التي تحتاج إلى التغيير. التغييرات الهيكلية لجزء كامل مثل الصلب, عادة ما يتم التطبيع ومعالجة المحلول من خلال الفرن, بينما يصبح التسخين الحثي هو الخيار العملي عندما يحتاج السطح أو المنطقة المحددة فقط إلى المعالجة.

الأسئلة المتداولة

انقر فوق سؤال لتوسيع الإجابة.

يمكن أن يحل التسخين التعريفي محل المعالجة الحرارية للفرن للمسبوكات?

ليس لمعظم العلاجات الجزئية. التنعيم, التطبيع, تتطلب المعالجة بمحلول الألومنيوم والدورات الطويلة لتخفيف الضغط صب الصب بالكامل في درجة حرارة يمكن التحكم فيها, الذي يفضل الفرن. يصبح الحث ذا صلة بالعمل الموضعي مثل تصلب السطح, التقسية المحلية أو التدفئة في المنطقة المختارة.

لماذا يعتبر العلاج T6 غير مناسب لكل صب الألومنيوم?

يمكن أن يتوسع الغاز المحصور أثناء عملية الصب بالضغط العالي أثناء معالجة المحلول بدرجة حرارة عالية ويسبب تقرحات أو مشاكل في الأبعاد. وبالتالي فإن T6 التقليدي غير مناسب لكل مكون مصبوب.

ما هي المعالجة الحرارية التي يحتاجها الحديد الزهر الرمادي عادةً؟?

يعد التلدين لتخفيف الضغط عند درجة حرارة تتراوح بين 500 و550 درجة مئوية أمرًا شائعًا عندما يكون استقرار الأبعاد أمرًا مهمًا, تقليل إجهاد الصب المتبقي دون تغيير الهيكل الأساسي. يمكن أن تؤدي عملية الجرافيت ذات درجة الحرارة المرتفعة إلى تحسين إمكانية التشغيل الآلي حيث توجد كربيدات صلبة أو هياكل من الحديد الأبيض.