الهدف من التسخين هو تحويل البرليت،خليط من شرائح بديلة من الفريت وكربيد الحديد في حبة واحدة إلى الأوستينيت، حيث يتم تسخين الفولاذ خلال النطاق الحرج ونظرًا لأن هذا الانتقال يستغرق وقتًا، يجب استخدام معدل تسخين بطيء نسبيًا عادة، يتم إدخال الفولاذ البارد عندما تكون درجة الحرارة في الفرن من 300 درجة فهرنهايت إلى 500 درجة فهرنهايت تحت درجة حرارة التصلب وبهذه الطريقة، يتم منع التسخين السريع جدًا عبر النطاق الحرج.
قياس درجة الحرارة المعادن
في حالة عدم توفر معدات قياس درجة الحرارة، يصبح من الضروري تقدير درجات الحرارة ببعض الوسائل الأخرى، كما تتضمن الطريقة غير المكلفة والدقيقة إلى حد ما استخدام الطباشير أو الكريات أو الدهانات التجارية التي تذوب في درجات حرارة مختلفة في نطاق 125 درجة فهرنهايت إلى 1600 درجة فهرنهايت والطريقة الأقل دقة لتقدير درجة الحرارة هي من خلال ملاحظة لون الموقد الساخن للفرن أو العمل.
تتأثر ألوان الحرارة التي تمت ملاحظتها بالعديد من العوامل، مثل ظروف الضوء الاصطناعي أو الطبيعي وطبيعة المقياس في العمل وما إلى ذلك، يبدأ الفولاذ في الظهور باللون الأحمر الباهت عند حوالي 1000 درجة فهرنهايت ومع زيادة درجة الحرارة، يتغير اللون تدريجيًا من خلال درجات مختلفة من الأحمر إلى البرتقالي والأصفر وأخيراً إلى الأبيض، حيث يشار إلى أن هناك علاقة تقريبية بين اللون ودرجة الحرارة ويشير دائمًا مخطط درجة الحرارة إلى تحويل درجة مئوية إلى فهرنهايت أو العكس ويكون مقياس درجة حرارة اللون لتصلب نطاق درجة الحرارة ونطاق درجة حرارة التقسية.
من الممكن أيضًا الحصول على فكرة ما عن درجة حرارة قطعة من الكربون أو سبائك فولاذية منخفضة، في نطاق درجات الحرارة المنخفضة المستخدمة للتلطيف، من لون طبقة الأكسيد الرقيقة التي تتشكل على السطح النظيف للفولاذ عند التسخين في هذا النطاق ويشار إلى علاقة درجة الحرارة واللون التقريبي في الجزء السفلي من المقياس.
تلدين المعادن
غالبًا ما يكون الفولاذ أكثر صلابة من اللازم وهشًا للغاية بالنسبة لمعظم الاستخدامات العملية عند وضعه تحت ضغط داخلي شديد، لتخفيف مثل هذا الضغط وتقليل الهشاشة، يتم تلطيفها بعد تصلبها، كما يتكون هذا من تسخين الفولاذ في فرن إلى درجة حرارة محددة ثم تبريده بالهواء أو الزيت أو الماء أو محلول خاص تشير حالة الصلابة إلى حالة المعدن أو السبائك المعدنية فيما يتعلق بالصلابة، تتسبب دحرجة هذه السبائك أو طرقها أو ثنيها أو معالجتها بالحرارة وتعتيقها في أن تصبح أكثر صلابة وأصعب، في بعض الأحيان تصبح هذه السبائك صعبة للغاية للتشكيل ويجب إعادة معالجتها بالحرارة أو تلدينها.
يتم تلدين المعادن لتخفيف الضغوط الداخلية وتليين المعدن وجعله أكثر ليونة وتحسين بنيتها، حيث يعتبر التلدين هو تسخين المعدن إلى درجة حرارة محددة والاحتفاظ به هناك لفترة زمنية محددة، ثم تبريد المعدن إلى درجة حرارة الغرفة ولتحقيق أقصى درجات النعومة، يجب تبريد المعدن ببطء شديد، كما يجب تبريد بعض المعادن بالفرن وقد يتم تبريد البعض الآخر في الهواء، أما التطبيع ينطبق على المعادن الأساسية للحديد فقط، حيث يتكون التطبيع من تسخين الجزء إلى درجة الحرارة المناسبة والاحتفاظ به عند درجة الحرارة تلك حتى يتم تسخينه بشكل موحد، ثم تبريده في الهواء الساكن، ويستخدم لتخفيف الضغوط في المعادن.
إذا كان المعدن باردًا جدًا، فهذا يعني أنه إذا تم ثنيه للخلف وللأمام أو بالطرق في نفس المكان كثيرًا فسوف يتشقق أو ينكسر عادة، كلما كان المعدن أكثر ليونة وقابلية للدكت، كلما كان العمل أكثر برودة أي عملية تنطوي على التحكم في التسخين والتبريد للمعادن لتطوير بعض الخصائص المرغوبة مثل الصلابة والليونة وقوة الشد أو بنية المعادن المكررة تسمى المعالجة الحرارية، أما بالنسبة للفولاذ، فإن مصطلح المعالجة الحرارية له معنى واسع ويتضمن عمليات مثل التلدين والتطبيع والتصلب والتلطيف.
المعالجة الحرارية للمعادن
في المعالجة الحرارية لسبائك الألومنيوم، يتم تضمين عمليتين فقط: عملية التصلب والتقوية وعملية التليين، تسمى عملية التصلب والتشديد بالمعالجة الحرارية وتسمى عملية التليين التلدين، كما تتعرض معادن الطائرات لضغوط الصدمة والتعب الاهتزازية، حيث يحدث الإرهاق في المواد التي تتعرض لعكسات متكررة للتحميل أو للأحمال المطبقة بشكل متكرر، إذا تم الوصول إلى حد التعب أو تجاوزه، سيؤدي الاهتزاز أو الانحناء المتكرر في النهاية إلى حدوث شرخ دقيق في أضعف نقطة ومع استمرار الاهتزاز أو الانحناء يطول الشق حتى يفشل الجزء تمامًا، هذا يسمى فشل الصدمة والتعب، كما تُعرف مقاومة هذه الحالة بمقاومة الصدمات والتعب. من الضروري أن تكون المواد المستخدمة في الأجزاء المهمة مقاومة لهذه الضغوط.
المعالجة الحرارية: هي سلسلة من العمليات يحدث فيها التبريد والتسخين للمعادن وهي في حالتها الصلبة والغرض هو تغيير خاصية ميكانيكية أو منها بحيث يكون المعدن أكثر فائدة وقابلية للخدمة وآمنًا لغرض محدد من خلال المعالجة الحرارية، كما يمكن جعل المعدن أكثر صلابة وقوة ومقاومة للصدمات، أيضًا يمكن للمعالجة الحرارية أن تجعل المعدن أنعم وأكثر ليونة ولا يمكن لأي عملية معالجة حرارية أن تنتج كل هذه الخصائص في الواقع، غالبًا ما يتم تحسين بعض الخصائص على حساب البعض الآخر عند تقسية المعدن، على سبيل المثال، قد يصبح هشًا.
تتشابه عمليات المعالجة الحرارية المختلفة من حيث أنها تنطوي جميعها على تسخين المعادن وتبريدها ومع ذلك، فهي تكون مختلفة في درجات الحرارة التي يتم فيها تسخين المعدن، ومعدل تبريده وبالطبع في النتيجة النهائية، تكون أكثر أشكال المعالجة الحرارية للمعادن الحديدية شيوعًا هي التصلب والتلطيف والتطبيع والصلب والتصلب، كما يمكن تلدين معظم المعادن غير الحديدية ويمكن تقسية العديد منها بالمعالجة الحرارية ومع ذلك، لا يوجد سوى معدن واحد غير حديدي وهو التيتانيوم الذي يمكن تقويته ولا يمكن تقسية أي منها أو تطبيعه.
سبائك النيكل
هناك نوعان من سبائك النيكل في الطائرات هم مونيل وإنكونيل، يحتوي على حوالي 68 من النيكل و 29 في المائة من النحاس، بالإضافة إلى كميات صغيرة من الحديد، كما يمكن لحام سبائك النيكل أو تشكيلها بسهولة يعتبر بعض النيكل مونيل وخاصة النيكل مونيل الذي تحتوي على كميات صغيرة من الفحم، قابلة للمعالجة بالحرارة لقوة مماثلة من الفولاذ ويستخدم علمًا في ارتفاع درجات الحرارة المرتفعة.
سبائك قوية وعالية الحرارة تحتوي على حوالي 80 بالمائة من النيكل و 14 بالمائة من الكروم وكميات صغيرة من الحديد وعناصر أخرى وارتفاع درجات الحرارة في درجات الحرارة العالية، أما إنكونيل والفولاذ المقاوم للصدأ في بعض الأحيان يكون من المهم تحديد الفرق بين عينات المعادن من محلول كلوريد النحاسي وحمض الهيدروكلوريك، المعدل المتوسط والسماح له البقاء في المركز في نهاية فترة النقع تشير البقعة اللامعة إلى البقعة المصنوعة من البلاستيك.
