فولاذ الأدوات H10 | 1.2365 | SKD7

3. المعالجة الحرارية لفولاذ الأدوات H10

فولاذ الأدوات H10، وهو فولاذ أدوات متين قائم على الكروم، من سلسلة H، مُصمم للاستخدامات الشاقة مثل التشكيل بالحرارة، والبثق، والصب بالقالب. يعتمد أداؤه في درجات حرارة التشغيل القصوى، التي تتراوح عادةً بين 315 و650 درجة مئوية (600 و1200 درجة فهرنهايت)، بشكل كبير على المعالجة الحرارية الدقيقة. 

3.1 الخطوات الحاسمة في المعالجة الحرارية لـ H10

يتطلب تحقيق أعلى أداء من فولاذ الأدوات H10 عدة مراحل رئيسية ومتميزة. يجب التحكم في كل خطوة بدقة لتطوير البنية الدقيقة والخصائص الميكانيكية المطلوبة.

3.2 التلدين

التلدين هو عادةً الخطوة الأولى في فولاذ الأدوات H10. وهو ضروري لتليين الفولاذ لتسهيل التشغيل الآلي، ولتكوين بنية دقيقة موحدة للمعالجات الحرارية اللاحقة.

• غاية: لتليين الفولاذ لتسهيل عملية التصنيع وخلق التوحيد المجهري.
• درجة الحرارة الموصى بها: 845 درجة مئوية إلى 900 درجة مئوية (1550 درجة فهرنهايت إلى 1650 درجة فهرنهايت).
• عملية التبريد: ينصح بالتبريد البطيء بمعدل حوالي 22 درجة مئوية في الساعة (40 درجة فهرنهايت في الساعة).
• صلابة الهدف: الهدف هو تحقيق صلابة ملدّنة تتراوح بين 192 و 229 HB.
• البنية الدقيقة الناتجة: سيعرض H10 المُعالج بشكل صحيح كربيدات كروية موزعة داخل مصفوفة فيريت، وهو أمر مثالي لتحقيق الفعالية الأوستينيت تكوين وتنقية الحبوب أثناء التصلب.

3.3 التسخين المسبق

التسخين المسبق مرحلة حيوية قبل التصلب. فهو يقلل بشكل كبير من الصدمة الحرارية، مما يقلل التشوهات أو التشققات عند دخول الأداة إلى الفرن عالي الحرارة.

• غاية: لتقليل الصدمات الحرارية، وتقليل مخاطر التشوه/التشقق، وتخفيف ضغوط التشغيل، وتقليل الوقت في فرن الأوستنيت عالي الحرارة.
• درجة الحرارة النموذجية: درجة الحرارة الشائعة حوالي ٨١٥ درجة مئوية (١٥٠٠ درجة فهرنهايت). قد يكون التسخين المسبق التدريجي مفيدًا أيضًا.
• مدة: تأكد من تسخين المقطع العرضي بأكمله للأداة بشكل موحد.

3.4 الأوستنيت (التصلب)

تتضمن عملية الأوستنيت (أو التصلب) تسخين فولاذ الأدوات H10 إلى درجة حرارة عالية جدًا. يؤدي هذا إلى تحويل بنيته الدقيقة إلى أوستنيت، وإذابة كربيدات السبائك الأساسية، وهي ضرورية للصلابة وخصائص التصلب الثانوي أثناء عملية التطبيع.

• غاية: تحويل بنية الفولاذ إلى أوستينيت وإذابة عناصر السبائك الضرورية (مثل الكروم والموليبدينوم والفاناديوم) في محلول صلب.
• درجة الحرارة الموصى بها: بشكل عام بين 1010 درجة مئوية و1040 درجة مئوية (1850 درجة فهرنهايت و1900 درجة فهرنهايت).
• وقت الانتظار: يُحفظ عند درجة حرارة مناسبة فقط لمدة كافية لتسخينه بالكامل (عادةً من ١٥ إلى ٤٠ دقيقة بعد الوصول إلى درجة الحرارة المطلوبة). تجنب النقع لفترات طويلة في درجة حرارة H10. تؤثر درجة حرارة الأوستنيت على الكربيدات المذابة، ودرجة حرارة Ms، والأوستينيت المُحتفظ به.

3.5 إخماد

بعد عملية الأوستينيت، تعمل عملية التبريد السريع على تبريد الفولاذ بسرعة، مما يؤدي إلى تحويل الأوستينيت إلى مارتنسيت - البنية الدقيقة الصلبة المرغوبة.

• غاية: لتبريد الفولاذ بسرعة، وتحويل الأوستينيت إلى بنية مارتنسيتية صلبة.
• وسط الإطفاء الموصى به: يُفضل إخماد الهواء لـ H10 (درجة التصلب بالهواء)، مما يقلل من الضغوط المتبقية والتغيرات الأبعادية.
• بدائل للأقسام الكبيرة: بالنسبة للأقسام الكبيرة جدًا، قد يكون من الضروري استخدام نفخ الهواء أو إخماد الزيت.
• ملاحظة هامة: لا ينبغي أبدًا تبريد الفولاذ المستخدم في الأدوات H10 بالماء.
• الطريقة الاختيارية: كما أن تبريد حمام الملح (حوالي 540-595 درجة مئوية أو 1000-1100 درجة فهرنهايت)، متبوعًا بتبريد الهواء، يعد خيارًا قابلاً للتطبيق أيضًا.
• البنية الدقيقة الناتجة: يتكون في المقام الأول من المارتنسيت مع بعض الأوستينيت المحتفظ به.

3..6 التلطيف

التصلب هو الخطوة الأخيرة والضرورية بعد الإطفاء. يتعرض H10 المُصلَّب للإجهاد وقد يكون هشًا؛ لذا يُخفف التصلب هذه الضغوط ويُحسِّن متانته بشكل ملحوظ.

• غاية: لتخفيف الضغوط الداخلية، وتحويل الأوستينيت المحتفظ به، وترسيب كربيدات السبائك الدقيقة للتصلب الثانوي (تعزيز القوة الساخنة)، وتحسين الصلابة.
• التوقيت: قم بتلطيفه في أسرع وقت ممكن بعد التبريد (من الأفضل قبل الوصول إلى درجة حرارة الغرفة) لمنع التشقق.
• النطاق النموذجي لدرجة الحرارة: من 550 درجة مئوية إلى 650 درجة مئوية (1020 درجة فهرنهايت إلى 1200 درجة فهرنهايت). يُظهر H10 ذروة تصلب ثانوية عند حوالي 540 درجة مئوية (1000 درجة فهرنهايت).
• درجات حرارة متعددة: من الضروري إجراء دورتين على الأقل من درجات الحرارة (غالبًا ما يصل إلى أربع) حتى يتمكن H10 من تعظيم التحول الأوستينيتي المحتفظ به وتحسين الصلابة.
• وقت النقع: يجب أن تتضمن كل درجة حرارة وقت نقع يتراوح من 2 إلى 4 ساعات.
• صلابة العمل المستهدفة: عادة ما تكون من 38 إلى 54 HRC، اعتمادًا على التطبيق.

3.7 ملخص معلمات المعالجة الحرارية لفولاذ الأدوات H10

للحصول على مرجع سريع، فإن المعلمات الرئيسية للمعالجة الحرارية لفولاذ الأداة H10 هي:

3.8 تحسين فولاذ الأدوات H10 باستخدام المعالجات السطحية

لتعزيز مقاومة التآكل بشكل أكبر، يمكن تطبيق معالجات السطح مثل النترتة على فولاذ الأدوات H10.

• النترتة: تؤدي هذه العملية إلى إدخال النيتروجين إلى سطح الفولاذ، مما يؤدي إلى إنشاء طبقة خارجية صلبة للغاية (غالبًا ما تتجاوز 1000 فولت عالي).
• فوائد: يحسن بشكل كبير مقاومة التآكل وخصائص مكافحة التآكل.
• الخصائص الأساسية: تُجرى عملية النترتة عادةً عند درجة حرارة حوالي 540 درجة مئوية، وغالبًا ما تكون أقل من نطاق تلطيف H10 أو ضمنه. يُصلّب هذا السطح دون التأثير سلبًا على صلابة ومتانة اللب الناتجة عن المعالجة الحرارية السابقة.