أجزاء من الصلب الكربوني

وصف قصير:

يمكن أيضًا استخدام مصطلح الفولاذ الكربوني للإشارة إلى الفولاذ الذي ليس من الفولاذ المقاوم للصدأ؛في هذا الاستخدام قد يشمل الفولاذ الكربوني سبائك الفولاذ.للصلب عالي الكربون العديد من الاستخدامات المختلفة مثل آلات الطحن وأدوات القطع (مثل الأزاميل) والأسلاك عالية القوة.

إرسال البريد الإلكتروني لنا

تفاصيل المنتج

علامات المنتج

إدخال أجزاء من الفولاذ الكربوني

الصلب الكربوني عبارة عن فولاذ يحتوي على نسبة كربون تتراوح من 0.05 إلى 3.8 بالمائة بالوزن.ينص تعريف الفولاذ الكربوني من المعهد الأمريكي للحديد والصلب (AISI) على ما يلي:
1. لم يتم تحديد أو اشتراط حد أدنى لمحتوى الكروم، أو الكوبالت، أو الموليبدينوم، أو النيكل، أو النيوبيوم، أو التيتانيوم، أو التنغستن، أو الفاناديوم، أو الزركونيوم، أو أي عنصر آخر يتم إضافته للحصول على تأثير صناعة السبائك المرغوب فيه؛
2. ألا يتجاوز الحد الأدنى المحدد للنحاس 0.40 في المائة.
3. أو أن لا يتجاوز الحد الأقصى المحدد لأي من العناصر التالية النسب المذكورة: المنغنيز 1.65 في المائة.السيليكون 0.60 في المائة؛النحاس 0.60%.
يمكن أيضًا استخدام مصطلح الفولاذ الكربوني للإشارة إلى الفولاذ الذي ليس من الفولاذ المقاوم للصدأ؛في هذا الاستخدام قد يشمل الفولاذ الكربوني سبائك الفولاذ.للصلب عالي الكربون العديد من الاستخدامات المختلفة مثل آلات الطحن وأدوات القطع (مثل الأزاميل) والأسلاك عالية القوة.تتطلب هذه التطبيقات بنية مجهرية أكثر دقة، مما يحسن المتانة.

المعالجة الحرارية لأجزاء الفولاذ الكربوني

مع ارتفاع نسبة الكربون، يتمتع الفولاذ بالقدرة على أن يصبح أكثر صلابة وقوة من خلال المعالجة الحرارية؛ومع ذلك، يصبح أقل ليونة.بغض النظر عن المعالجة الحرارية، فإن المحتوى العالي من الكربون يقلل من قابلية اللحام.في الفولاذ الكربوني، يؤدي ارتفاع محتوى الكربون إلى تقليل نقطة الانصهار.

الغرض من المعالجة الحرارية للفولاذ الكربوني هو تغيير الخواص الميكانيكية للفولاذ، وعادةً ما تكون ليونة، أو صلابة، أو قوة الخضوع، أو مقاومة الصدمات.لاحظ أن التوصيل الكهربائي والحراري يتغير قليلاً فقط.كما هو الحال مع معظم تقنيات تقوية الفولاذ، فإن معامل يونغ (المرونة) لا يتأثر.جميع معالجات الصلب تتاجر بالليونة لزيادة القوة والعكس.يتمتع الحديد بقدرة أعلى على ذوبان الكربون في الطور الأوستينيت؛لذلك فإن جميع المعالجات الحرارية، باستثناء عملية المعالجة الكروية والتليين، تبدأ بتسخين الفولاذ إلى درجة حرارة يمكن أن توجد فيها المرحلة الأوستنيتي.يتم بعد ذلك إخماد الفولاذ (سحب الحرارة) بمعدل متوسط إلى منخفض مما يسمح للكربون بالانتشار خارج الأوستينيت مكونًا كربيد الحديد (الأسمنتيت) ويترك الفريت، أو بمعدل مرتفع، يحبس الكربون داخل الحديد وبالتالي يشكل المارتنسيت. .يؤثر معدل تبريد الفولاذ من خلال درجة حرارة الأيوتكتويد (حوالي 727 درجة مئوية) على المعدل الذي ينتشر به الكربون من الأوستينيت ويشكل السمنتيت.بشكل عام، التبريد السريع سوف يترك كربيد الحديد مشتتًا بشكل ناعم وينتج بيرليت ذو حبيبات دقيقة والتبريد ببطء سوف يعطي بيرليت أكثر خشونة.يؤدي تبريد الفولاذ ناقص اليوتكتويد (أقل من 0.77% بالوزن C) إلى تكوين بنية صفائحية لؤلؤية من طبقات كربيد الحديد مع الفريت ألفا (حديد نقي تقريبًا) بينها.إذا كان من الفولاذ مفرط اليوتكتويد (أكثر من 0.77٪ بالوزن C) فإن الهيكل يكون برليتًا كاملاً مع حبيبات صغيرة (أكبر من صفيحة البرليت) من السمنتيت المتكون على حدود الحبوب.سيكون للصلب eutectoid (0.77٪ كربون) بنية بيرليت في جميع أنحاء الحبوب مع عدم وجود سمنتيت عند الحدود.تم العثور على الكميات النسبية للمكونات باستخدام قاعدة الرافعة.فيما يلي قائمة بأنواع المعالجات الحرارية الممكنة.

أجزاء من الصلب الكربوني مقابل أجزاء من سبائك الصلب

سبائك الصلب عبارة عن فولاذ مخلوط بمجموعة متنوعة من العناصر بكميات إجمالية تتراوح بين 1.0% و50% بالوزن لتحسين خواصه الميكانيكية.يتم تقسيم سبائك الفولاذ إلى مجموعتين: الفولاذ ذو السبائك المنخفضة والفولاذ ذو السبائك العالية.الفرق بين الاثنين متنازع عليه.يحدد سميث وهاشمي الفرق عند 4.0%، في حين يحدده ديجارمو وآخرون عند 8.0%.في أغلب الأحيان، تشير عبارة "سبائك الصلب" إلى الفولاذ منخفض السبائك.

بالمعنى الدقيق للكلمة، كل فولاذ عبارة عن سبيكة، ولكن ليس كل الفولاذ يسمى "سبائك الفولاذ".أبسط أنواع الفولاذ هو الحديد (Fe) المخلوط بالكربون (C) (حوالي 0.1% إلى 1%، حسب النوع).ومع ذلك، فإن مصطلح "سبائك الصلب" هو المصطلح القياسي الذي يشير إلى الفولاذ مع إضافة عناصر صناعة السبائك الأخرى عمدًا بالإضافة إلى الكربون.وتشمل السبائك الشائعة المنغنيز (الأكثر شيوعًا)، والنيكل، والكروم، والموليبدينوم، والفاناديوم، والسيليكون، والبورون.تشمل السبائك الأقل شيوعًا الألومنيوم والكوبالت والنحاس والسيريوم والنيوبيوم والتيتانيوم والتنغستن والقصدير والزنك والرصاص والزركونيوم.

فيما يلي مجموعة من الخصائص المحسنة في سبائك الفولاذ (مقارنة بالفولاذ الكربوني): القوة والصلابة والمتانة ومقاومة التآكل ومقاومة التآكل والصلابة والصلابة الساخنة.لتحقيق بعض هذه الخصائص المحسنة قد يتطلب المعدن المعالجة الحرارية.

بعضها يجد استخدامات في تطبيقات غريبة وعالية الطلب، كما هو الحال في شفرات توربينات المحركات النفاثة، وفي المفاعلات النووية.بسبب الخصائص المغناطيسية الحديدية للحديد، تجد بعض سبائك الفولاذ تطبيقات مهمة حيث تكون استجاباتها للمغناطيسية مهمة جدًا، بما في ذلك في المحركات الكهربائية والمحولات.

المعالجة الحرارية لأجزاء الفولاذ الكربوني

كروية
يتشكل الكروديت عند تسخين الفولاذ الكربوني إلى ما يقرب من 700 درجة مئوية لأكثر من 30 ساعة.يمكن أن يتشكل الشبه الكروي عند درجات حرارة منخفضة ولكن الوقت اللازم يزداد بشكل كبير، لأن هذه عملية يتم التحكم في انتشارها.والنتيجة هي هيكل من قضبان أو مجالات من سمنتيت داخل الهيكل الأساسي (الفريت أو البرليت، اعتمادا على أي جانب من eutectoid الذي أنت عليه).والغرض من ذلك هو تليين الفولاذ عالي الكربون والسماح بمزيد من القابلية للتشكيل.هذا هو الشكل الأكثر ليونة والأكثر ليونة من الفولاذ.

التلدين الكامل
يتم تسخين الفولاذ الكربوني إلى ما يقرب من 40 درجة مئوية فوق Ac3 أو Acm لمدة ساعة واحدة؛وهذا يضمن تحول كل الفريت إلى الأوستينيت (على الرغم من أن السمنتيت قد يظل موجودًا إذا كان محتوى الكربون أكبر من الأيوتكتويد).يجب بعد ذلك تبريد الفولاذ ببطء، في نطاق 20 درجة مئوية (36 درجة فهرنهايت) في الساعة.عادةً ما يتم تبريده بالفرن فقط، حيث يتم إيقاف تشغيل الفرن مع بقاء الفولاذ بداخله.وينتج عن ذلك بنية بيرليتية خشنة، مما يعني أن "شرائط" البرليت سميكة.الفولاذ الملدن بالكامل ناعم ومرن، مع عدم وجود ضغوط داخلية، وهو أمر ضروري غالبًا للتشكيل الفعال من حيث التكلفة.فقط الفولاذ الكروي هو أكثر ليونة وأكثر ليونة.

عملية التلدين
عملية تستخدم لتخفيف الضغط في الفولاذ الكربوني المشغول على البارد بنسبة أقل من 0.3% درجة مئوية. يتم تسخين الفولاذ عادة إلى درجة حرارة 550-650 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة، ولكن في بعض الأحيان تصل درجات الحرارة إلى 700 درجة مئوية.تُظهر الصورة الموجودة على اليمين [بحاجة للتوضيح] المنطقة التي تحدث فيها عملية التلدين.

الصلب متساوي الحرارة
إنها عملية يتم فيها تسخين الفولاذ الهايبوتكتويد فوق درجة الحرارة الحرجة العليا.يتم الحفاظ على درجة الحرارة هذه لبعض الوقت ثم يتم تخفيضها إلى ما دون درجة الحرارة الحرجة الأدنى ويتم الحفاظ عليها مرة أخرى.ثم يتم تبريده إلى درجة حرارة الغرفة.هذه الطريقة تقضي على أي تدرج في درجة الحرارة.

التطبيع
يتم تسخين الفولاذ الكربوني إلى ما يقرب من 55 درجة مئوية فوق Ac3 أو Acm لمدة ساعة واحدة؛وهذا يضمن تحول الفولاذ بالكامل إلى الأوستينيت.يتم بعد ذلك تبريد الفولاذ بالهواء، وهو معدل تبريد يبلغ حوالي 38 درجة مئوية (100 درجة فهرنهايت) في الدقيقة.وينتج عن هذا بنية بيرليتية دقيقة، وبنية أكثر اتساقًا.يتمتع الفولاذ الطبيعي بقوة أعلى من الفولاذ الملدن.فهو يتمتع بقوة وصلابة عالية نسبيًا.

التبريد
يتم تسخين الفولاذ الكربوني الذي يحتوي على ما لا يقل عن 0.4٪ بالوزن C إلى درجات حرارة طبيعية ثم يتم تبريده بسرعة (إطفائه) في الماء أو الماء المالح أو الزيت إلى درجة الحرارة الحرجة.وتعتمد درجة الحرارة الحرجة على محتوى الكربون، ولكنها كقاعدة عامة تكون أقل مع زيادة محتوى الكربون.وهذا يؤدي إلى بنية مارتنسيتية.شكل من أشكال الفولاذ يحتوي على محتوى كربون مشبع للغاية في بنية بلورية مشوهة مكعبة مركزية الجسم (BCC)، تسمى بشكل صحيح رباعي الزوايا مركزية الجسم (BCT)، مع الكثير من الضغط الداخلي.وبالتالي فإن الفولاذ المسقي يكون صلبًا للغاية ولكنه هش، وعادةً ما يكون هشًا للغاية بالنسبة للأغراض العملية.هذه الضغوط الداخلية قد تسبب تشققات الإجهاد على السطح.يكون الفولاذ المروي أصعب بثلاث مرات تقريبًا (أربعة تحتوي على المزيد من الكربون) من الفولاذ الطبيعي.

Martempering (marquenching)
إن Martempering ليس في الواقع إجراء تقسية، ومن هنا جاء مصطلح التلطيف.وهو شكل من أشكال المعالجة الحرارية متساوية الحرارة يتم تطبيقه بعد التبريد الأولي، عادة في حمام الملح المنصهر، عند درجة حرارة أعلى بقليل من "درجة حرارة بداية المارتنسيت".عند درجة الحرارة هذه، يتم تخفيف الضغوط المتبقية داخل المادة وقد يتم تشكيل بعض الباينيت من الأوستينيت المحتجز والذي لم يكن لديه الوقت للتحول إلى أي شيء آخر.في الصناعة، تُستخدم هذه العملية للتحكم في ليونة المادة وصلابتها.مع التطعيم لفترة أطول، تزداد الليونة مع فقدان الحد الأدنى من القوة؛يتم الاحتفاظ بالفولاذ في هذا المحلول حتى تتساوى درجات الحرارة الداخلية والخارجية للجزء.ثم يتم تبريد الفولاذ بسرعة معتدلة للحفاظ على الحد الأدنى من التدرج في درجة الحرارة.لا تؤدي هذه العملية إلى تقليل الضغوط الداخلية وشقوق الإجهاد فحسب، بل إنها تزيد أيضًا من مقاومة الصدمات.

هدأ
هذه هي المعالجة الحرارية الأكثر شيوعًا، لأنه يمكن تحديد الخصائص النهائية بدقة من خلال درجة الحرارة ووقت التقسية.تتضمن عملية التقسية إعادة تسخين الفولاذ المروي إلى درجة حرارة أقل من درجة حرارة الانصهار ثم تبريده.تسمح درجة الحرارة المرتفعة بتكوين كميات صغيرة جدًا من الشبه الكروي، مما يعيد الليونة، ولكنه يقلل من الصلابة.يتم اختيار درجات الحرارة والأوقات الفعلية بعناية لكل تركيبة.

التقشف
عملية التقشير هي نفس عملية التقشير، باستثناء انقطاع التبريد ووضع الفولاذ في حمام الملح المنصهر عند درجات حرارة تتراوح بين 205 درجة مئوية و540 درجة مئوية، ثم يتم تبريده بمعدل معتدل.يُنتج الفولاذ الناتج، المسمى بينيت، بنية مجهرية محددة في الفولاذ تتمتع بقوة كبيرة (لكن أقل من مارتنسيت)، ليونة أكبر، مقاومة أعلى للصدمات، وتشويه أقل من فولاذ مارتنسيت.عيب التقشير هو أنه يمكن استخدامه فقط على عدد قليل من أنواع الفولاذ، ويتطلب حمامًا ملحيًا خاصًا.