دليل كامل للمعالجة الحرارية لفولاذ الأدوات h11

فولاذ الأدوات H11 الغرض من المعالجة الحرارية هو تحويل البنية الدقيقة اللينة المُلدَّنة، والمكونة أساسًا من الفريت وكربيدات السبائك، إلى بنية مارتنسيتية مُصلَّبة ومُقَسَّاة تحتوي على كربيدات مفيدة تُوفِّر خصائص القطع أو التشغيل المطلوبة. تتضمن هذه العملية متعددة المراحل عادةً التسخين المسبق، والتصلب، والتبريد، والتخمير.

إذن، ما هو فولاذ الأدوات H11؟ H11 هو فولاذ أدوات شائع الاستخدام من الكروم 5%، يُستخدم على نطاق واسع في تطبيقات درجات الحرارة العالية، مثل قوالب الصب، والدرفلة على الساخن، والبثق الساخن، والتشكيل على الساخن، وحتى في المكونات الهيكلية في تكنولوجيا الطيران، مثل أعمدة دوارات المروحيات.

فيما يلي، نقدم خطوات المعالجة الحرارية للفولاذ H11.

1. التسخين المسبق و تخفيف التوتر

تؤدي عملية التسخين المسبق ثلاث وظائف: فهي تقلل من الصدمات الحرارية (التي يمكن أن تسبب التشوه أو التشقق)، وتزيد من إنتاجية المعدات عن طريق تقليل وقت الفرن عالي الحرارة، وتقلل من عملية الكربنة/إزالة الكربنة إذا لم يكن جو الفرن عالي الحرارة محايدًا.

درجة حرارة التسخين المسبق لـ H11 هي 650 درجة مئوية (1200 درجة فهرنهايت)، وتُحفظ عند هذه الدرجة لمدة 10-15 دقيقة. بالنسبة للأجزاء ذات التغيرات الكبيرة في المقطع العرضي، أو للأدوات الكبيرة أو المعقدة، يُفضل تسخين الفرن ببطء إلى درجة حرارة التسخين المسبق، أو وضع القطعة فوق الفرن لإزالة البرودة قبل وضعها فيه. للمعالجة الحرارية في الغلاف الجوي أو الفراغ، يُستخدم عادةً تسخين مسبق واحد بين 790 و845 درجة مئوية (1450 و1550 درجة فهرنهايت).¹.

على الرغم من أن التسخين المسبق يُخفف بعض الإجهادات، إلا أن تخفيف الإجهاد التقليدي أكثر فعالية. يُمكن للتلطيف الحراري عالي الحرارة لفولاذ H11 تخفيف الإجهاد بشكل ملحوظ. يهدف تخفيف الإجهاد إلى تقليل الإجهادات الداخلية التي قد تُسبب تشوهات أو تشققات أثناء المعالجة الحرارية أو الخدمة اللاحقة. يُنصح بشدة بتلطيف الإجهاد الحراري بعد عمليات التشغيل الآلي المكثفة، أو الطحن، أو اللحام، أو التشغيل بالتفريغ الكهربائي (EDM). تكون درجة حرارة تخفيف الإجهاد عادةً أقل بمقدار 14-28 درجة مئوية (25-50 درجة فهرنهايت) من درجة حرارة التلطيف السابقة. سيتم ذكر درجة حرارة التلطيف لاحقًا.

2. التصلب (الأوستنيتي)

هذه هي الخطوة الحاسمة الثانية، حيث يُسخّن الفولاذ إلى درجة حرارة عالية لإذابة كربيدات سبائك معقدة متنوعة، وتحويل بنية الفريت-البيرلايت إلى أوستينيت. يتراوح نطاق درجة حرارة الأوستينيت لفولاذ H11 بين 995 و1025 درجة مئوية (1825 و1875 درجة فهرنهايت). تتراوح مدة النقع بين 20 دقيقة، بالإضافة إلى 5 دقائق إضافية لكل 25 مم (بوصة واحدة) من سمك المقطع. أما بالنسبة لفولاذ H13، فتكون درجات حرارة الأوستينيت أعلى عمومًا، وتتراوح بين 1050 و1180 درجة مئوية (1920 و2155 درجة فهرنهايت). للمزيد من المعلومات، يُرجى زيارة الموقع الإلكتروني: www.h13.com. الفولاذ H11 مقابل الفولاذ H13.

3. إخماد

إخماد هي عملية تبريد سريع لمادة ما من درجة حرارة الأوستنيت لتحويل الأوستينيت إلى بنية مارتنسيتية صلبة. فولاذ H11 هو فولاذ مُقَسّى بالهواء، مما يقلل من الإجهاد المتبقي والتغيرات في الأبعاد عند تبريده في الهواء. يُبرَّد فولاذ H11 في الهواء إلى 52-65 درجة مئوية (125-150 درجة فهرنهايت) قبل الخضوع لمزيد من معالجة التطبيع.

بشكل عام، لا يمكن تبريد جميع الفولاذ المستخدم في الأدوات الساخنة بالماء، لأن التبريد بالماء يحمل مخاطر عالية للتشقق.

4. التقسية

التقسية تُجرى عملية التبريد بعد الإخماد. والغرض منها هو زيادة صلابة الفولاذ وتخفيف الضغوط الداخلية العالية التي تجعل بنيته المارتنسيتية المُخمّدة عرضةً للتشقق. يُعدّ فولاذ H11 فولاذًا مُصلّدًا ثانويًا. يصل أداء فولاذ H11 إلى حالته المثالية بعد عمليتي تقسية. تبلغ درجة حرارة تقسية فولاذ H11 510 درجات مئوية (950 درجة فهرنهايت)، ومدة التماسك لكلتا العمليتين ساعتان. بعد الإخماد، يجب تقسية فولاذ H11 فور وصوله إلى درجة الحرارة الموصى بها لمنع التشقق.

5. التلدين

التلدين تُجرى عملية تليين الفولاذ، مما يجعله مناسبًا للتشغيل الآلي، ولإنتاج تجانس هيكلي دقيق لمعالجات التصلب اللاحقة. يجب تبريد أجزاء H11 المطروقة ببطء إلى درجة حرارة الغرفة بعد التشكيل، ثم تلدينها بالكامل. نقعها لمدة ساعة تقريبًا لكل بوصة (2.4 دقيقة/مم) من السُمك، ثم تبريدها ببطء بمعدل 14 درجة مئوية (25 درجة فهرنهايت) في الساعة حتى تصل إلى 482 درجة مئوية (900 درجة فهرنهايت) قبل تبريدها بالهواء إلى درجة حرارة الغرفة. ينتج عن هذه العملية أقصى صلابة ملدنة تبلغ حوالي 220 HB.

ما سبق هو خطوات المعالجة الحرارية الشائعة لفولاذ H11، والتي تستند إلى خبرتنا الخاصة والمراجع المهنية. نأمل أن تكون هذه المعلومات مفيدة لمستخدمي فولاذ H11. إذا كنتم بحاجة إلى مواد فولاذ H11، فلا تترددوا في التواصل معنا.

1. ASM الدولية. (1989). دليل ASM، المجلد 16: التشغيل الآلي (ص 120). ASM الدولية. ↩︎