دليل المعالجة الحرارية لفولاذ الأدوات M2

المعالجة الحرارية لـ فولاذ M2 يلعب دورًا هامًا في أدائه الممتاز كأداة قطع. تتضمن المعالجة الحرارية لـ M2 تحويل البنية الدقيقة المُلبَّنة بالكامل (والتي تتكون أساسًا من الفريت وكربيدات السبائك) إلى بنية دقيقة مارتنسيتية مُخمَّدة ومُقسَّاة تحتوي على كربيدات، مما يحقق خصائص أداة القطع المطلوبة. تتكون هذه العملية عادةً من أربع مراحل رئيسية: التسخين المسبق، والأوستينيت، إخماد، والتلطيف.

1. التسخين المسبق

التسخين المسبق خطوة أساسية تُجرى على جميع أنواع فولاذ الأدوات تقريبًا. والغرض منه هو تهيئة جزيئات القطعة مسبقًا، مما يسمح بتحويل أكثر تجانسًا وقبولًا أثناء التسخين اللاحق، ويقلل بشكل كبير من خطر الصدمة الحرارية والتشقق. مع أن التسخين المسبق لا يُصلب الفولاذ مباشرةً، إلا أنه خطوة تحضيرية حيوية في عملية المعالجة الحرارية لفولاذ الأدوات M2.

يُسخّن فولاذ M2 عادةً على مرحلتين، تتراوح درجة حرارة التسخين الأولى بين 650 و760 درجة مئوية (1200 و1400 درجة فهرنهايت)، بينما تتراوح درجة حرارة التسخين الثانية بين 815 و900 درجة مئوية (1500 و1650 درجة فهرنهايت).

مدة العزل تتراوح من 10 إلى 12 دقيقة، بحيث يصل المقطع العرضي بأكمله للمادة M2 إلى درجة حرارة موحدة.

2. الأوستنيت (التصلب)

الأوستنيتة هي الخطوة الثانية، وهي تفاعل يعتمد على الوقت ودرجة الحرارة. يتراوح نطاق الأوستنيتة لفولاذ M2 عادةً بين 1150 و1290 درجة مئوية (2100 و2350 درجة فهرنهايت). للحصول على أقصى صلابة وأقل تشوه، يُسخّن بسرعة إلى 1177 درجة مئوية (2150 درجة فهرنهايت)؛ للحصول على أقصى قدر من صلابة الفولاذ M2 ومقاومة للتآكل، والحرارة تصل إلى 1232 درجة مئوية (2250 درجة فهرنهايت).

مدة العزل قصيرة جدًا. أظهر أحد الأمثلة على كتل M2 بمقاس 25 مم × 25 مم × 25 مم أن مدة النقع المثالية تبلغ 4.5 دقيقة، مع ملاحظة زيادة طفيفة في درجة الحرارة بعد 6 دقائق. أما بالنسبة لمقطع عرضي بسمك 150 مم (6 بوصات)، فإن المدة القصوى هي 5 إلى 6 دقائق.

3. الإخماد

بعد عملية الأوستينيت، يصبح الإخماد ضروريًا لتحويل الأوستينيت إلى مارتنسيت، وهو بنية المصفوفة الصلبة المرغوبة في فولاذ الأدوات M2. 

يمكن تبريد M2 بفعالية في الزيت أو الهواء أو حمام ملح محايد. يُعد التبريد بالهواء الأقل شدة، وقد يكون كافيًا لأجزاء M2 الأصغر أو الأرق لتحقيق الحالة المارتنسايتية. عادةً ما يتبع التبريد بالزيت التبريد بالهواء إلى درجة حرارة قريبة من درجة حرارة الغرفة.

عندما تنخفض درجة حرارة M2 إلى 65 درجة مئوية (150 درجة فهرنهايت)، يجب إجراء الخطوة التالية من التطبيع فورًا لتجنب تثبيت الأوستينيت المتبقي ومنع التشقق. نظرًا لارتفاع نسبة سبائكها، قد تحتوي M2 وغيرها من الفولاذ عالي السرعة على كميات كبيرة من الأوستينيت المحتجز بعد الإخماد. هذا الأوستينيت المحتجز غير مستقر، وقد يتحول تلقائيًا إلى مارتنسيت هش وغير مخفف في درجة حرارة الغرفة، مما يؤدي إلى عدم استقرار أبعاده وانخفاض صلابته.

4. التلطيف

التطبيع هو الخطوة الحاسمة الأخيرة، إذ يُخفف الضغط، ويزيد من صلابته، ويطور صلادة ثانوية. يجب أن يخضع M2 لعمليتي تطبيع على الأقل، وستُحسّن ثلاث عمليات تطبيع الأداء بشكل أكبر. تُعد هذه العملية متعددة المراحل أساسية لتحسين تحويل الأوستينيت المُحتفظ به إلى مارتنسيت طازج، ولتطبيع هذا المارتنسيت المُتشكل حديثًا. أما التطبيع مرة واحدة لنفس المدة، فهو أقل فائدة.

درجة حرارة المعالجة الحرارية الأولى لـ M2 هي 565 درجة مئوية (1050 درجة فهرنهايت). أما المعالجة الحرارية الثانية فهي 550 درجة مئوية (1025 درجة فهرنهايت). بعد كل عملية معالجة حرارية، انتظر حتى يبرد M2 إلى درجة حرارة الغرفة قبل إجراء المعالجة الحرارية التالية.

منحنى التلطيف لفولاذ الأدوات عالي السرعة M2. لتحسين تحويل الأوستينيت المتبقي إلى مارتنسيت طازج خلال سلسلة التلطيف، يُفضل استخدام الجانب العلوي (الأيمن) من منحنى ذروة الصلابة الثانوية، وتجنب الجانب المنخفض (الأيسر).¹

درجات حرارة التلطيف والصلابة المحققة. بناءً على استخدام درجة حرارة التلطيف 2250 درجة فهرنهايت (1230 درجة مئوية)²

درجة حرارة التلطيف	صلابة روكويل المطفأة بالزيت	صلابة روكويل المبردة بالهواء Rc
300 درجة فهرنهايت 150 درجة مئوية	66	66.5
400 درجة فهرنهايت 205 درجة مئوية	65	65
500 درجة فهرنهايت 260 درجة مئوية	64	63.5
600 درجة فهرنهايت 315 درجة مئوية	63	62.5
700 درجة فهرنهايت 370 درجة مئوية	62.5	62.5
800 درجة فهرنهايت 425 درجة مئوية	63	62.5
900 درجة فهرنهايت 480 درجة مئوية	65	63.5
1000 درجة فهرنهايت 540 درجة مئوية	66	63.5
1050 درجة فهرنهايت 565 درجة مئوية	66	63.5
1100 درجة فهرنهايت 595 درجة مئوية	64.5	61.5
1150 درجة فهرنهايت 620 درجة مئوية	62	60
1200 درجة فهرنهايت 650 درجة مئوية	53.5	53

5. البنية الدقيقة وخصائص فولاذ الأدوات M2 المعالج حرارياً

• البنية الدقيقة المُخمَّدةبعد الأوستنيت والإخماد، يكون الفولاذ في حالة إجهاد شديد وعرضة للتشقق. يتكون بشكل أساسي من المارتنسيت والأوستينيت المحتفظ به، بالإضافة إلى كربيدات السبائك غير المذابة. يتعرض المارتنسيت في البداية لإجهاد شديد بسبب التمدد الحجمي أثناء التحول من الأوستينيت.
• البنية الدقيقة المقواة والمخففةتتكون البنية الدقيقة النهائية من مارتنسيت مُقسّى يحتوي على مُشتتات مُتنوعة من الحديد وكربيدات السبائك. يُساهم هذا التركيب الحبيبي المُحسّن، مع كربيدات "التصلب الثانوي" الصلبة والمُشتتة جيدًا، في الجمع بين صلابة M2 ومتانتها ومقاومتها الممتازة للتآكل.
• صلابة:يحقق M2 عادة صلابة تتراوح بين 60-65 HRC، مع دورات تلطيف محددة تؤدي إلى صلابة عالية (على سبيل المثال، 65.5 HRC بعد التلطيف عند 538 درجة مئوية/1000 درجة فهرنهايت).
• الصلابة:تعمل عملية التلطيف على زيادة صلابة الفولاذ بشكل كبير.
• مقاومة التآكل:يساهم وجود كربيدات السبائك المحددة (على سبيل المثال، أنواع M6C، M23C6، MC) المتكونة أثناء التصلب الثانوي بشكل كبير في مقاومتها للتآكل.

1. ASM الدولية. (1989). دليل ASM، المجلد 16: التشغيل الآلي (ص 122). ASM الدولية. ↩︎
2. برايسون، وي (2018). المعالجة الحرارية واختيار وتطبيق فولاذ الأدوات (ص 82). Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG. ↩︎

شركتنا، Aobo Steel، موردٌ عالي الجودة لفولاذ الأدوات، بخبرة تزيد عن 20 عامًا في تشكيل فولاذ الأدوات في الصين. نوفر مخزونًا من فولاذ الأدوات. إذا كنت ترغب في شراء فولاذ الأدوات M2 أو لديك أي استفسارات حوله، فلا تتردد في التواصل معنا.