ما هي أوجه التشابه والاختلاف بين عملية التطبيع وعملية التلدين لأنابيب الصلب؟

ما المقصود بالتطبيع؟
التطبيع هو معالجة حرارية تُحسّن متانة الفولاذ. بعد تسخين قطعة الفولاذ إلى درجة حرارة أعلى من درجة حرارة Ac3 بمقدار 30-50 درجة مئوية، تُترك دافئة لفترة ثم تُبرّد بالهواء خارج الفرن. تتميز هذه العملية بسرعة تبريد أعلى من التلدين ولكنها أقل من التبريد السريع. خلال التطبيع، تُصقل حبيبات الفولاذ البلورية بتبريد أسرع قليلاً، مما يُحسّن المتانة (قيمة AKV) بشكل ملحوظ ويقلل من ميل القطعة للتشقق. بعد التطبيع، تتحسن الخواص الميكانيكية الشاملة لبعض ألواح الفولاذ المدرفلة على الساخن منخفضة السبائك، ومطروقات الفولاذ منخفضة السبائك، والمسبوكات بشكل كبير، كما تتحسن قابلية القطع.

للتطبيع الأغراض والاستخدامات التالية:
① بالنسبة للفولاذ فوق اليوتكتويدي، يتم استخدام التطبيع لإزالة البنية الخشنة الحبيبات المسخنة بشكل مفرط وبنية ويدمانشتاتن في المسبوكات والمطروقات والملحومات، والبنية الشريطية في المواد المدرفلة؛ وتكرير الحبيبات؛ ويمكن استخدامه كمعالجة حرارية مسبقة قبل التبريد السريع.
② بالنسبة للفولاذ فائق اليوتكتويد، يمكن أن يؤدي التطبيع إلى إزالة السمنتيت الثانوي الشبكي وتكرير البيرلايت، مما لا يحسن الخواص الميكانيكية فحسب، بل يسهل أيضًا عملية التلدين الكروي اللاحقة.
③ بالنسبة للصفائح الفولاذية الرقيقة منخفضة الكربون المسحوبة بعمق، يمكن أن يؤدي التطبيع إلى إزالة السمنتيت الحر عند حدود الحبيبات لتحسين أداء السحب العميق.
④ بالنسبة للفولاذ منخفض الكربون والفولاذ منخفض الكربون منخفض السبائك، تُسهم عملية التطبيع في الحصول على بنية بيرلايتية دقيقة ورقائقية، وزيادة الصلابة إلى 140-190 برينل، وتجنب ظاهرة "التصاق السكين" أثناء القطع، وتحسين قابلية التشغيل. أما بالنسبة للفولاذ متوسط ​​الكربون، ففي الحالات التي يُمكن فيها استخدام كلٍ من التطبيع والتلدين، يُعد التطبيع أكثر اقتصاديةً وملاءمةً.
⑤ بالنسبة للفولاذ الإنشائي العادي متوسط ​​الكربون، في الحالات التي لا تكون فيها الخصائص الميكانيكية مطلوبة أن تكون عالية، يمكن استخدام التطبيع بدلاً من التبريد السريع والتطبيع بدرجة حرارة عالية، وهو ليس سهل التشغيل فحسب، بل يجعل أيضًا بنية وحجم الفولاذ مستقرين.
⑥ يمكن للتطبيع بدرجة حرارة عالية (150-200 درجة مئوية فوق Ac3) أن يقلل من انفصال المكونات في المسبوكات والمطروقات نظرًا لارتفاع معدل الانتشار عند درجات الحرارة العالية. ويمكن تحسين الحبيبات الخشنة بعد التطبيع بدرجة حرارة عالية من خلال تطبيع ثانٍ لاحق عند درجة حرارة أقل.
⑦ بالنسبة لبعض سبائك الصلب منخفضة ومتوسطة الكربون المستخدمة في التوربينات البخارية والغلايات، غالبًا ما يتم استخدام التطبيع للحصول على بنية البينيت، ثم التقسية بدرجة حرارة عالية، والتي تتمتع بمقاومة جيدة للزحف عند استخدامها في درجة حرارة 400-550 درجة مئوية.
٢- بالإضافة إلى الأجزاء والمنتجات الفولاذية، يُستخدم التطبيع على نطاق واسع في المعالجة الحرارية للحديد المطاوع للحصول على بنية البيرلايت وتحسين قوته. ونظرًا لأن التطبيع يعتمد على التبريد الهوائي، فإن درجة الحرارة المحيطة، وطريقة التراص، وتدفق الهواء، وحجم قطعة العمل تؤثر على البنية والأداء بعد التطبيع. ويمكن استخدام بنية التطبيع أيضًا كطريقة لتصنيف سبائك الفولاذ. عادةً ما تُقسم سبائك الفولاذ إلى فولاذ البيرلايت، وفولاذ البينيت، وفولاذ المارتنسيت، وفولاذ الأوستنيت، وذلك وفقًا للبنية التي يتم الحصول عليها عن طريق التبريد الهوائي بعد تسخين عينة قطرها ٢٥ مم إلى ٩٠٠ درجة مئوية.

ما هي عملية التلدين؟
التلدين هو عملية معالجة حرارية للمعادن، حيث يُسخّن المعدن ببطء إلى درجة حرارة معينة، ويُحفظ عندها لفترة كافية، ثم يُبرّد بمعدل مناسب. تنقسم معالجة التلدين إلى تلدين كامل، وتلدين غير كامل، وتلدين لتخفيف الإجهاد. يمكن اختبار الخواص الميكانيكية للمواد الملدنة عن طريق اختبار الشد أو اختبار الصلادة. تُورّد العديد من أنواع الفولاذ في حالة معالجة حرارية ملدنة. يمكن اختبار صلادة الفولاذ باستخدام جهاز اختبار صلادة روكويل لقياس صلادة HRB. أما بالنسبة للصفائح الفولاذية الرقيقة، والشرائح الفولاذية، والأنابيب الفولاذية ذات الجدران الرقيقة، فيمكن استخدام جهاز اختبار صلادة روكويل السطحي لقياس صلادة HRT.

الغرض من عملية التلدين هو:
① تحسين أو إزالة العيوب الهيكلية المختلفة والإجهادات المتبقية الناتجة عن الفولاذ في عمليات الصب والتشكيل والدرفلة واللحام لمنع تشوه وتصدع قطع العمل.
٢- قم بتليين قطعة العمل قبل قطعها.
③ تحسين الحبيبات وتحسين البنية لتحسين الخصائص الميكانيكية لقطعة العمل.
④ تجهيز الهيكل للمعالجة الحرارية النهائية (التبريد، والتطبيع).

عمليات التلدين الشائعة هي:
① التلدين الكامل. يُستخدم هذا الإجراء لتحسين البنية الخشنة الناتجة عن التسخين الزائد، والتي تتميز بضعف الخواص الميكانيكية، للفولاذ متوسط ​​ومنخفض الكربون بعد عمليات الصب والتشكيل واللحام. يتم تسخين قطعة العمل إلى درجة حرارة أعلى بمقدار 30-50 درجة مئوية من درجة الحرارة التي يتحول عندها الفريت بالكامل إلى أوستنيت، مع الحفاظ على دفئها لفترة من الوقت، ثم تبريدها ببطء داخل الفرن. خلال عملية التبريد، يتحول الأوستنيت مرة أخرى، مما يُحسّن من دقة بنية الفولاذ.
٢- التلدين الكروي. يُستخدم لتقليل الصلابة العالية لصلب الأدوات وصلب المحامل بعد التشكيل. تُسخّن قطعة العمل إلى درجة حرارة أعلى بمقدار ٢٠-٤٠ درجة مئوية من درجة الحرارة التي يبدأ عندها الصلب بتكوين الأوستنيت، ثم تُحفظ دافئة، ثم تُبرّد ببطء. خلال عملية التبريد، يصبح السمنتيت الصفائحي في البيرلايت كرويًا، مما يقلل الصلابة.
③ التلدين متساوي الحرارة. يُستخدم لتقليل الصلابة العالية لبعض سبائك الفولاذ الإنشائي ذات المحتوى العالي من النيكل والكروم لأغراض القطع. عادةً، يتم تبريدها أولاً إلى درجة حرارة الأوستنيت الأكثر عدم استقرارًا بسرعة نسبية، ثم تُحفظ دافئة لفترة مناسبة. يتحول الأوستنيت إلى تروستيت، مما يُقلل الصلابة.
④ التلدين لإعادة التبلور. يُستخدم هذا الأسلوب للتخلص من ظاهرة التصلب (زيادة الصلابة وانخفاض اللدونة) في الأسلاك المعدنية والصفائح الرقيقة أثناء السحب على البارد والدرفلة على البارد. تكون درجة حرارة التسخين عادةً أقل بمقدار 50-150 درجة مئوية من درجة الحرارة التي يبدأ عندها الفولاذ بتكوين الأوستنيت. بهذه الطريقة فقط يمكن التخلص من تأثير التصلب بالتشكيل وتليين المعدن.
⑤ التلدين بالجرافيت. يُستخدم هذا الإجراء لتحويل الحديد الزهر الذي يحتوي على كمية كبيرة من السمنتيت إلى حديد زهر قابل للطرق يتمتع بلدونة جيدة. وتتمثل عملية التسخين في تسخين المسبوكة إلى حوالي 950 درجة مئوية، والحفاظ عليها دافئة لفترة معينة، ثم تبريدها بشكل مناسب لتحليل السمنتيت وتكوين الجرافيت المتكتل.
⑥ التلدين الانتشارى. يُستخدم هذا الأسلوب لتجانس التركيب الكيميائي لسبائك الصب وتحسين أدائها. وتتلخص الطريقة في تسخين المسبوكة إلى أعلى درجة حرارة ممكنة دون صهرها، ثم إبقائها دافئة لفترة طويلة، ثم تبريدها ببطء بعد أن تنتشر العناصر المختلفة في السبيكة وتتوزع بشكل متجانس.
⑦ التلدين لتخفيف الإجهاد. يُستخدم هذا الأسلوب لإزالة الإجهاد الداخلي في مصبوبات الصلب والأجزاء الملحومة. بالنسبة لمنتجات الصلب، يمكن إزالة الإجهاد الداخلي عند درجة حرارة أقل من 100-200 درجة مئوية، وهي درجة الحرارة التي يبدأ عندها الأوستنيت بالتشكل بعد التسخين، ثم التبريد في الهواء بعد الحفاظ على درجة الحرارة.