خصائص فولاذ الأدوات AISI H21

3. عملية المعالجة الحرارية لفولاذ الأدوات H21

يعتمد تحقيق الأداء الأمثل من الفولاذ المستخدم في الأدوات H21 بشكل كبير على الدقة المعالجة الحرارية هذه العملية تُنمّي الصلابة ومقاومة التآكل والمتانة اللازمة لتطبيقات العمل الساخن الشاقة. في Aobo Steel، نُدرك أهمية هذه الخطوات، مُستفيدين من خبرتنا الواسعة في مجال فولاذ الأدوات.

3.1 التسخين المسبق

قبل عملية التصلب الرئيسية، يجب تسخين الفولاذ H21 بعناية.

• درجة حرارة: سخنيها بالتساوي حتى تصلي إلى 760–815 درجة مئوية (1400–1500 درجة فهرنهايت).
• غاية: هذه الخطوة الحاسمة تقلل من الصدمات الحرارية وتمنع التشقق، خاصةً في المكونات ذات الأشكال المعقدة أو السماكات المتفاوتة. يضمن التسخين البطيء والمتساوٍ توزيعًا متساويًا لدرجة الحرارة في جميع أنحاء الفولاذ، مما يُهيئه لدرجات الحرارة العالية لعملية الأوستنيت.

3.2 الأوستنيت (التصلب)

بعد التسخين المسبق، يتم جلب الفولاذ إلى درجة حرارة الأوستنيت.

• درجة حرارة: سخنيها إلى 1095–1205 درجة مئوية.
• غاية: في هذه المرحلة، يتحول التركيب الدقيق للفولاذ إلى أوستينيت. يسمح هذا للكربون وعناصر السبائك الأساسية، مثل التنغستن (W) والكروم (Cr)، بالذوبان في التركيب، وهو أمر أساسي لتحقيق الصلابة عند التبريد.

النقع في درجة حرارة الأوستنيت

إن إبقاء الفولاذ عند درجة حرارة الأوستنيت (النقع) أمر حيوي.

• مدة: عادة ما يستغرق الأمر من 2 إلى 5 ساعات، اعتمادًا على سمك المقطع العرضي (خصص وقتًا كافيًا، على سبيل المثال، ساعة واحدة لكل بوصة من السمك).
• غاية: يُشكّل محتوى H21 العالي من التنغستن والكروم كربيدات مستقرة. يضمن نقعها لفترة كافية ذوبانها الكامل وتوزيعها بالتساوي داخل الأوستينيت، مما يُنتج بنية موحدة جاهزة للتبريد.

3.3 التبريد

يؤدي التبريد السريع إلى تحويل الأوستينيت إلى فولاذ مارتنسيتي صلب.

• طُرق: يمكن تبريد الفولاذ H21 إما في الهواء أو في الزيت.
• الاعتبارات: بفضل قابليته العالية للتصلب، يتصلب H21 بسهولة حتى مع تبريد هوائي أبطأ. يُفضل عادةً التبريد الهوائي لأنه يقلل بشكل كبير من خطر التشوه والتشقق الناتج عن التبريد مقارنةً بالتبريد الزيتي الأكثر شدة، خاصةً للأجزاء الأكبر حجمًا أو المعقدة. يمكن استخدام التبريد الزيتي إذا كان الهدف الأساسي هو تحقيق أقصى صلابة. يجب أن يكون معدل التبريد سريعًا بما يكفي لمنع تكوين هياكل أكثر ليونة، مثل البيرلايت أو الباينيت.

3.4 التلطيف

فولاذ H21 المُخمَّد شديد الصلابة، ولكنه هشّ أيضاً. وتُعدُّ عملية المعالجة الحرارية ضرورية لتحسين خصائصه.

• درجة حرارة: قم بإعادة تسخين الفولاذ إلى درجة حرارة 595–675 درجة مئوية.
• غاية: يُقلل التصلب من الهشاشة، ويُحسّن بشكل ملحوظ صلابته ومرونته مع الحفاظ على صلابته العالية. تُحدد درجة الحرارة والوقت المُستخدمان التوازن النهائي بين الصلابة والمتانة.
• تعدد المزاجات: بالنسبة لفولاذ الأدوات عالي السبائك، مثل H21، يُعدّ إجراء دورتي تلطيف أو أكثر إجراءً شائعًا. يضمن هذا استقرار الهيكل، ويُحوّل أي أوستينيت متبقي، ويمكن أن يُسهم في التصلب الثانوي، مما يُحسّن الأداء بشكل أكبر في درجات الحرارة المرتفعة.

3.5 ضوابط العملية المهمة

3.5.1 منع إزالة الكربون

يُعد الفولاذ H21 عرضة لإزالة الكربون (فقدان الكربون من السطح) عند درجات حرارة المعالجة الحرارية العالية، مما يؤدي إلى ظهور طبقة سطحية ناعمة وضعيفة.

• حل: تُعد التدابير الوقائية أساسية أثناء عملية الأوستنيت. ويشمل ذلك استخدام أفران ذات أجواء مُتحكم بها، أو حمامات ملحية، أو تغليف الأجزاء بمادة واقية مثل رقائق الفولاذ المقاوم للصدأ.

3.5.2 التبريد بعد التشكيل

بسبب قابلية التصلب العالية لـ H21، يجب تبريد المسبوكات ببطء (على سبيل المثال، التبريد في الفرن أو دفنها في العزل) فورًا بعد عملية المسبوكات.

• سبب: تجنب التطبيع (التبريد الهوائي الناتج عن درجات حرارة عالية)، فقد يؤدي ذلك إلى تصلب الفولاذ جزئيًا أو كليًا، مما يؤدي إلى هشاشة واحتمالية تشققه قبل عملية التصلب والتخمير المطلوبة. يضمن التبريد البطيء بنيةً أكثر ملاءمةً للمعالجة الحرارية اللاحقة.

يضمن هذا النهج المنظم للمعالجة الحرارية لفولاذ الأدوات H21 تحقيق المادة للأداء العالي المطلوب لتطبيقات التشغيل الساخن. ويُعد التحكم الدقيق في كل معيار مفتاح النجاح.