ما هو التلطيف؟ العملية والفوائد

تُجرى عملية التطبيع بعد التبريد، وهي إحدى عملياتنا الأساسية في HDC. تُغيّر هذه الطريقة من المعالجة الحرارية الخصائص الميكانيكية للمعدن، مما يُحسّن صلابته ومتانته، ويُخفّف الضغط الداخلي.

وتضمن عملية التلطيف أيضًا عدم تعرض المنتج للتلف تحت الضغط وأنه جاهز للأداء على المدى الطويل في الصناعات مثل صناعة الأدوات والسيارات والبناء والطب والمزيد. 

ما هو التلطيف؟

التطبيع، المعروف أيضًا بالسحب، هو شكل من أشكال المعالجة الحرارية التي تُعدِّل خصائص المعادن المُصلَّبة أو المُخمَّدة. يُجري المُصنِّعون تطبيعًا على المعادن لتحويل مكوناتها الصلبة والهشة، مثل المارتنسيت، إلى هياكل ذات متانة مثالية. 

تخيل الأمر هكذا. التبريد يُعرّض المعادن للهشاشة والإجهاد الشديد. أما المعالجة بالحرارة فتُفكّك البنية الميكانيكية لتلك المواد، مُرخيةً تلك الإجهادات ومُعززةً ليونتها. 

أثناء عملية التبريد، يقوم المصنعون بضبط الوقت ودرجة الحرارة وفترة التبريد بعناية لتخصيص المادة النهائية، والتأكد من أنها مناسبة للتعامل مع تطبيقاتهم المقصودة ومتطلبات الخدمة. 

لماذا يعتبر التلطيف مهمًا؟

يتحكم التلطيف في الصلابة والإجهاد الداخلي والليونة. عند إخماد قطعة فولاذية، تصبح أكثر صلابة وهشاشة بسبب الإجهاد المتبقي. 

من واقع خبرتي، إذا حاولت تشغيل قطعة الفولاذ هذه فورًا، فقد تنكسر أداة القطع أو قد تحصل على سطح غير مستوٍ. ولحل هذه المشكلة، يمكنك صقل المواد لتحقيق توازن مثالي بين المتانة والقوة. 

علاوة على ذلك، يُمكن للتسخين أن يُحسّن صلابة المواد الملحومة. تُشكّل اللحامات منطقةً موضعيةً مُصلّبة، تُخزّن إجهادًا مُتبقّيًا قد يُؤدي إلى تشقق الهيدروجين. يمنع التسخين هذه النتيجة، مما يُتيح للمهندسين تعديل البنية الدقيقة للمعدن ومنع العيوب. 

خطوات عملية التلطيف

تلعب التدفئة والسكن والتبريد أدوارًا متساوية في نتيجة التكييف. لننظر إلى كل خطوة وأهميتها:

التدفئة

للحصول على أفضل النتائج، يُنصح بمعالجة المعادن بعد الإخماد مباشرةً. هذا يُجنّب خصائص الهشاشة الناتجة عن التصلب. تتراوح درجة حرارة المعالجة النموذجية بين 93 و700 درجة مئوية، وذلك حسب نوع سبيكة المعدن وبيئة الاستخدام. 

مسكن

بمجرد أن يصل المعدن السبائكي إلى درجة الحرارة المطلوبة، نحافظ عليه عند درجة حرارة مناسبة لتطبيقه. 

تعتمد مدة البقاء على نوع الفولاذ المستخدم، وحجم المقطع، والخصائص الميكانيكية المطلوبة. على سبيل المثال، تزداد اللدونة والمتانة ومقاومة الصدمات مع زيادة مدة البقاء، ولكن على حساب قوة الشد. 

تبريد

يتضمن التبريد إرجاع سبيكة المعدن تدريجيًا إلى درجة حرارة الغرفة. لا يقل هذا الجزء أهمية عن الجزءين السابقين. تعتمد مدة التبريد وطريقة استخدامه على ما يتوافق مع الخصائص المطلوبة. تستخدم بعض العمليات التبريد بالزيت، إلا أن التبريد بالهواء هو الطريقة الأكثر شيوعًا لأنه يمنع عودة الإجهادات إلى المادة. 

تأثير درجة الحرارة والوقت على الخصائص

تعتمد درجة الحرارة المناسبة ومدة الاستخدام أثناء التلطيف على الخصائص الميكانيكية المطلوبة وبيئة الاستخدام. 

بشكل عام، عندما يتعلق الأمر بدرجات حرارة التبريد المنخفضة، فإننا نتحدث عن درجات حرارة تتراوح بين 300 درجة مئوية وأقل. هذا النطاق مثالي لتخفيف الضغوط الداخلية وتقليل الهشاشة مع الحفاظ على صلابته. مع ذلك، تختلف أنواع الفولاذ المختلفة في سلوكها، وقد تتصلب بعض أنواع الفولاذ عند درجات حرارة أقل. 

في المقابل، تتراوح درجات حرارة التصلب المتوسطة بين 350 و500 درجة مئوية. يُعد هذا النطاق مثاليًا لموازنة المتانة والصلابة في إنتاج الأدوات متعددة الاستخدامات. أما درجات حرارة التصلب الأعلى، فتبدأ عادةً من 500 درجة مئوية، مما يجعلها مناسبة لتحقيق متانة وليونة أكبر، ولكن هذا غالبًا ما يكون على حساب القوة. 

مدة التهدئة، التي تتراوح بين بضع دقائق وساعات، لا تقل أهمية عن درجة الحرارة. فارتفاع درجة الحرارة وقصر مدة التهدئة يُحدثان نفس تأثير انخفاض درجة الحرارة وطول مدة التهدئة. وهذا ما يُسمى معامل هولومون-جافي.

التطبيقات والأمثلة

من صناعة السيارات، إلى الأجهزة الطبية، والنفط والغاز، والفضاء، وغيرها، لكل صناعة أسبابها الفريدة لاستخدام المعالجة الحرارية في التصنيع. وتشمل هذه الأسباب: 

السيارات:تخضع أجزاء السيارات مثل تروس ناقل الحركة وأعمدة الكرنك للمعالجة الحرارية حتى تتمكن من تحمل الاحتكاك المستمر ودرجة الحرارة 

طبيتحتاج المؤسسات الطبية دائمًا إلى معدات صغيرة ودقيقة من الفولاذ المقاوم للصدأ. كما تخضع أدوات البقاء للمعالجة الحرارية للحفاظ على مستوى مناسب من التصلب. 

أدوات القطع:يُستخدم التصلب في تصنيع أدوات القطع، مثل السكاكين والمناشير والقواطع الصناعية. تتطلب هذه الأدوات درجة صلابة معينة لتجنب الأعطال المفاجئة. 

النفط والغاز:يعتبر التلطيف أمرًا بالغ الأهمية في قطاع النفط والغاز لأن الصمامات والمضخات وأجزاء الحفر يجب أن تكون قادرة على التعامل مع الأحمال الصدمية. 

الفضاء الجويتخضع سبائك الطيران والفضاء لأعلى معايير الجودة، ويجب أن تكون قادرة على تحمل الظروف القاسية. يُخمد المصنعون هذه السبائك لمنحها قوة، ثم يُقوّونها لضمان عدم تكسرها. 

بناءعادةً ما تتحمل مكونات البناء، مثل الجرافات والحفارات، الكثير من العمل والضغط. يُعدّ التصلب (التسوية) أمرًا بالغ الأهمية عند تصنيع هذه الأجزاء لتحقيق التوازن بين الصلابة والمرونة.  

تستخدم جميع هذه الصناعات عملية التلدين لتحسين الخصائص الميكانيكية للمعدات. لذا، سواءً كنت ترغب في تصنيع تروس CNC أو طائرة تتسع لـ 180 مقعدًا، فإن عملية التلدين لا غنى عنها. 

خاتمة

باختصار، يُعدّ التلطيف طريقةً رائعةً لتحسين أداء سبائكك. بتسخين المعادن المُخمّدة إلى درجة حرارة أقل من النطاق الحرج، يُحسّن التلطيف صلابتها، ويُقلّل هشاشتها، ويُتيح لك تحديد أولويات الخصائص المُفضّلة لديك، سواءً كانت المتانة أو مقاومة التآكل. 

وأخيرا، من الأفضل التشاور خبراء المعالجة الحرارية لضمان الإعدادات المناسبة لعملك. ولأن أنواع السبائك المختلفة تتفاعل بشكل مختلف مع عملية المعالجة الحرارية، فإن معايير درجة الحرارة أو التبريد المناسبة تعتمد على الغرض من استخدام المنتج. علاوة على ذلك، فإن الالتزام بالمعايير الخاصة بكل سبيكة سيساعدك على تجنب الأخطاء المكلفة في العمل.