اقرأ في هذا المقال
هناك العديد من عمليات المعالجة الحرارية على الطائرة أهمها التقسية، أيضًا التلدين حيث أن التلدين الصلب ينتج عنه معدن ناعم والتصلب، كما تقلل التقسية الهشاشة الناتجة عن التصلب وتنتج خصائص فيزيائية محددة داخل الفولاذ، يتبع التقسية دائمًا عملية التصلب ولا تسبقها أبدًا، بالإضافة إلى تقليل الهشاشة، تعمل عملية التقسية على تليين الفولاذ.
التقسية Tempering
تتم عملية التقسية دائمًا في درجات حرارة أقل من النقطة الحرجة المنخفضة للفولاذ، في هذا الصدد، يختلف التقسية عن التلدين أو التطبيع أو التصلب، وكلها تتطلب درجات حرارة أعلى من النقطة الحرجة العليا وعند إعادة تسخين الفولاذ المتصلب تبدأ عملية التقسية عند 212 درجة فهرنهايت وتستمر مع زيادة درجة الحرارة نحو النقطة الحرجة المنخفضة.
ومن خلال اختيار درجة حرارة تقسية محددة، يمكن تحديد الصلابة والقوة الناتجة مسبقًا، كما تم سرد درجات الحرارة التقريبية لمختلف قوى الشد، حيث يجب أن يكون الحد الأدنى للوقت عند درجة حرارة التهدئة ساعة واحدة وإذا كان الجزء يزيد سمكه عن 1 بوصة، حيث يتم القيام بزيادة الوقت بمقدار ساعة واحدة لكل بوصة إضافية من السماكة. يتمتع الفولاذ المقوى المستخدم في أعمال الطائرات بمقاومة شد قصوى تتراوح من 125000 إلى 200000 رطل لكل بوصة مربعة.
بشكل عام، معدل التبريد من درجة حرارة التهدئة ليس له أي تأثير على الهيكل الناتج لذلك، عادة ما يتم تبريد الفولاذ في هواء ساكن بعد إزالته من الفرن.
التلدين Annealing
تلدين الصلب ينتج عنه معدن ناعم الحبيبات ناعم بدون ضغوط أو إجهادات داخلية في الحالة الملدنة، يكون للصلب أقل قوة أيضًا بشكل عام، التلدين هو عكس التصلب، يتم تلدين الفولاذ عن طريق تسخين المعدن إلى ما فوق النقطة الحرجة العلوية بقليل والنقع في درجة الحرارة تلك والتبريد ببطء شديد في الفرن، حيث يتم مراجعة درجات الحرارة الموصى بها، كما يكون وقت النقع حوالي 1 ساعة لكل بوصة من سمك المادة ولتحقيق أقصى قدر من النعومة في الفولاذ، يجب تبريد المعدن ببطء شديد، حيث يتم الحصول على التبريد البطيء عن طريق إيقاف الحرارة والسماح للفرن والمعدن بالتبريد معًا إلى 900 درجة فهرنهايت أو أقل، ثم إزالة المعدن من الفرن والتبريد في الهواء الساكن، كما يوجد طريقة أخرى هي دفن الفولاذ المسخن في الرماد أو الرمل أو أي مادة أخرى لا تنقل الحرارة بسهولة.
تصلب Hardening
لا يمكن تقوية الحديد النقي والحديد المطاوع والفولاذ منخفض الكربون للغاية عن طريق المعالجة الحرارية، حيث لا تحتوي على عناصر تصلب، كما يمكن تقوية الحديد الزهر، لكن معالجته الحرارية محدودة وعندما يتم تبريد الحديد الزهر بسرعة، فإنه يشكل الحديد الأبيض وهو صلب وهش وعندما يبرد ببطء، فإنه يتشكل من الحديد الرمادي والذي يكون ناعمًا ولكنه هش تحت التأثير.
في التصلب الكربوني العادي، تعتمد أقصى صلابة بشكل كامل تقريبًا على محتوى الكربون في الفولاذ ومع زيادة محتوى الكربون، تزداد قدرة الفولاذ على التصلب ومع ذلك، فإن هذه الزيادة في القدرة على التصلب مع زيادة محتوى الكربون تستمر فقط إلى نقطة معينة، كما في الممارسة العملية، هذه النقطة هي 0.85 في المائة من محتوى الكربون وعندما يزيد محتوى الكربون عن 0.85 في المائة، لا توجد زيادة في مقاومة التآكل.
تصلب الفولاذ Steel Hardening
بالنسبة لمعظم الفولاذ، تتكون معالجة التصلب من تسخين الفولاذ إلى درجة حرارة أعلى بقليل من النقطة الحرجة العليا والنقع أو الإمساك بالمدة المطلوبة، ثم يتم تبريده بسرعة عن طريق غمر الفولاذ الساخن في الزيت أو الماء أو محلول ملحي على الرغم من أنه يجب تبريد معظم الفولاذ بسرعة من أجل التصلب، فقد يتم تبريد القليل منه في الهواء الساكن، كما يزيد التصلب من صلابة وقوة الفولاذ ولكنه يجعله أقل مرونة وعند تصلب الفولاذ الكربوني، يجب تبريده إلى أقل من 1000 درجة فهرنهايت في أقل من ثانية واحدة وإذا تجاوز الوقت اللازم لانخفاض درجة الحرارة إلى 1000 درجة فهرنهايت في ثانية واحدة يبدأ الأوستينيت في التحول إلى بيرليت ناعم.
كما يتفاوت هذا البرليت في الصلابة، ولكنه أصعب بكثير من البرليت المتكون من التلدين وأكثر نعومة بكثير من المارتينسيت المطلوب وبعد الوصول إلى درجة حرارة 1000 درجة فهرنهايت، يجب أن يستمر التبريد السريع إذا كان الهيكل النهائي هو كل شيء مارتينسيت، وعند إضافة السبائك إلى الفولاذ، فإن الحد الزمني لانخفاض درجة الحرارة إلى 1000 درجة فهرنهايت يزيد عن حد 1 ثانية لصلب الكربون لذلك، ينتج عن وسيط التبريد البطيء صلابة في سبائك الفولاذ.
بسبب الضغوط الداخلية العالية في حالة التبريد كما يروى، يجب تقسية الفولاذ قبل أن يصبح باردًا، كما يجب إزالة الجزء من حمام التبريد عند درجة حرارة 200 درجة فهرنهايت تقريبًا، نظرًا لأن درجة الحرارة تتراوح من 200 درجة فهرنهايت إلى درجة حرارة الغرفة هي نطاق التكسير وتم سرد درجات حرارة التصلب ووسط التبريد لأنواع مختلفة من الفولاذ.
احتياطات التصلب Hardening Precautions
من الضروري وجود مجموعة متنوعة من الأشكال والأحجام المختلفة من الملاقط للتعامل مع الفولاذ الساخن، كما يجب أن نتذكر أن تبريد المنطقة التي تلامسها الكماشة معطل وأن هذه المناطق قد لا تتصلب، خاصةً إذا كان الفولاذ الذي تتم معالجته متصلبًا ضحلًا جدًا، كما يمكن توصيل الأجزاء الصغيرة ببعضها البعض أو إخمادها في سلال مصنوعة من شبكة سلكية، أيضًا تستخدم أجهزة ومعدات التبريد الخاصة بشكل متكرر لتثبيت الفولاذ أثناء التبريد بطريقة تمنع التشوه.
عند الرغبة في التصلب الانتقائي، يمكن حماية أجزاء من الفولاذ بالتغطية بأسمنت ألاندوم أو ببعض المواد العازلة الأخرى، كما يمكن تحقيق التصلب الانتقائي أيضًا عن طريق استخدام الماء أو نفاثات الزيت المصممة لتوجيه وسيط التبريد على المناطق المراد تقويتها، أيضًا يتم تحقيق ذلك أيضًا من خلال إجراءات الحث وتقوية اللهب الموصوفة سابقًا، لا سيما في وظائف الإنتاج الكبيرة.
كما تتمتع أنواع الفولاذ المصلد غير العميقة، مثل الكربون العادي وأنواع معينة من سبائك الفولاذ، بمعدل تبريد عالٍ لدرجة أنه يجب إخمادها في محلول ملحي أو في الماء للتأثير على التصلب وبشكل عام، لا ينبغي أن تكون المقاطع ذات الأشكال المعقدة مصنوعة من فولاذ مصلد ضحل بسبب ميل هذا الفولاذ إلى الالتواء والتشقق أثناء التصلب، حيث يجب أن تكون هذه العناصر مصنوعة من فولاذ مصلد أعمق وقادر على التصلب عن طريق التبريد بالزيت أو الهواء.
