مقدمة لتصلب المبردة
التصلب المبرد هو عملية تستخدم درجات الحرارة المبردة - درجات حرارة أقل من -150 درجة مئوية (−238 فهرنهايت) لتقوية وتعزيز بنية حبوب المعدن.
ومن المعروف أن المعالجة بالبرودة لبعض المعادن توفر ثلاثة آثار مفيدة:
- مزيد من المتانة: يساعد العلاج بالبرودة على تعزيز تحويل الأوستينيت المحتفظ به في الفولاذ المعالج بالحرارة إلى صلب مارتينسيت أصعب. هذا يؤدي إلى عيوب ونقاط ضعف أقل في هيكل حبيبات الفولاذ.
- مقاومة التآكل المحسنة: يزيد التصلب المبرد من ترسيب كربيد إيتا. هذه هي الكربيدات الجميلة التي تعمل كمجلدات لدعم مصفوفة مارتنزايت ، مما يساعد على مقاومة التآكل والمقاومة للتآكل.
- تخفيف الإجهاد: جميع المعادن لديها ضغط متبقي يتم إنشاؤه عندما يتصلب من طوره السائل إلى مرحلة صلبة. هذه الضغوط يمكن أن تؤدي إلى مناطق ضعيفة عرضة للفشل. يمكن أن يقلل العلاج بالبرودة نقاط الضعف هذه عن طريق إنشاء بنية حبوب أكثر تجانسًا.
معالجة
تنطوي عملية المعالجة المعدنية لجزء معدني بشكل مبرد على تبريد المعدن ببطء باستخدام نيتروجين سائل غازي. إن عملية التبريد البطيئة من المحيط إلى درجات الحرارة المنخفضة هي مهمة في تجنب الإجهاد الحراري.
ثم يتم الاحتفاظ بالجزء المعدني عند درجة حرارة تبلغ حوالي -190 درجة مئوية (−310 درجة فهرنهايت) لمدة 20 إلى 24 ساعة قبل أن تصل درجة الحرارة إلى درجة حرارة تصل إلى +149 درجة مئوية (+ 300 درجة فهرنهايت).
هذه المرحلة الحرارة تقسية أمر بالغ الأهمية في الحد من أي هشاشة التي قد تكون ناجمة عن تشكيل martensite خلال عملية العلاج المبردة.
تغير المعالجة بالبرودة البنية الكاملة للمعدن ، وليس السطح فقط. لذلك لا تضيع الفوائد نتيجة لمزيد من المعالجة ، مثل الطحن.
لأن هذه العملية تعمل على معالجة الفولاذ الأوستنيتي الذي يتم الاحتفاظ به في أحد المكونات ، فهو غير فعال في معالجة الفولاذ الفولاذي والأوستنيتي . ومع ذلك ، فهي فعالة جدا في تعزيز فولاذ martensitic المعالج بالحرارة ، مثل الكربون عالي الكربون والفولاذ العالي ، وكذلك الفولاذ أداة.
إلى جانب الصلب ، يستخدم التصلب المبرد أيضًا في معالجة الحديد الزهر وسبائك النحاس والألمنيوم والمغنيسيوم . يمكن لهذه العملية تحسين عمر التآكل لهذه الأنواع من الأجزاء المعدنية من خلال عوامل تتراوح بين عامين وستة.
تم تسويق المعاملات المبردة لأول مرة في منتصف الستينات من القرن العشرين.
تطبيقات
تتضمن تطبيقات الأجزاء المعدنية المعالجة بالتبريد ، على سبيل المثال لا الحصر ، الصناعات التالية:
- الفضاء الجوي والدفاع (مثل منصات الأسلحة ونظم التوجيه)
- السيارات (على سبيل المثال ، دوارات المكابح ، والإرسال ، والقوابض)
- أدوات القطع (مثل السكاكين وبتات الثقب)
- الآلات الموسيقية (مثل الآلات النحاسية وأسلاك البيانو والكابلات)
- الطبية (مثل الأدوات الجراحية والمشارط)
- الرياضة (مثل الأسلحة النارية ومعدات الصيد وقطع الدراجات)