فولاذ أداة M42 | 1.3247 | SKH59

3. فولاذ الأدوات M42 المعالجة الحرارية

تمر أداة M42 المُعالجة جيدًا بعدة مراحل مميزة: التحضير والتسخين المسبق، والتصلب (الأستنيت)، والتبريد، والمعالجة الحرارية. كل مرحلة أساسية لتطوير البنية الدقيقة والخصائص الميكانيكية المطلوبة.

3.1 التحضير والتسخين المسبق

يُعدّ التحضير الدقيق أمرًا بالغ الأهمية قبل تعريض فولاذ الأدوات M42 لدرجات حرارة تصلّب عالية. ويشمل ذلك غالبًا عمليات أولية مثل التلدين، الذي يُليّن الفولاذ، ويُحسّن بنيته الدقيقة، ويُهيئه للتصلب الفعال. قد تكون الأدوات أيضًا كروي الشكل لتعزيز قابلية التصنيع.

تتضمن المعالجة الحرارية لفولاذ الأداة M42 عادةً مرحلة تسخين مسبق على مراحل، وهي ضرورية لتقليل الصدمات الحرارية والتشقق المحتمل، خاصة في الأدوات ذات المقاطع العرضية المتنوعة.

• درجة حرارة التسخين المسبق الشائعة لـ M42 هي 815 درجة مئوية (1500 درجة فهرنهايت).
• الهدف هو جلب الفولاذ إلى درجة الحرارة بشكل موحد، مما يقلل من الضغط قبل مرحلة الأوستنيت الحرجة.

3.2 الأوستنيت (التصلب)

الأوستنيتية هي مرحلة التحويل الأساسية. هنا، يُسخّن فولاذ الأدوات M42 المُلدّن (مكون أساسًا من الفريت وكربيدات السبائك) إلى درجة حرارة عالية محددة. هذا يُحوّل الهيكل إلى الأوستينيت ويذيب كربيدات السبائك المعقدة، وهو أمر ضروري لتحقيق الصلابة النهائية وخصائص التآكل.

تتضمن المعلمات الرئيسية لعملية أوستنيت الفولاذ M42 ما يلي:

• درجة حرارة: عادة بين 1180 درجة مئوية إلى 1190 درجة مئوية (2155 درجة فهرنهايت إلى 2175 درجة فهرنهايت)حددت إحدى الدراسات أن 1180 درجة مئوية (1453 كلفن) هي درجة الحرارة المثالية للأوستنيت.
• وقت الانتظار: قصيرة نسبيًا بالنسبة للصلب عالي السرعة، عمومًا من 2 إلى 6 دقائق بمجرد وصول الفولاذ إلى درجة الحرارة المستهدفة. على سبيل المثال، يُعدّ نقعه لمدة 4 دقائق عند درجة حرارة 1190 درجة مئوية (2175 درجة فهرنهايت) توصية شائعة. وقد أظهر بقاء الفولاذ M42 عند درجة حرارة 1180 درجة مئوية لمدة 15 إلى 30 دقيقة بنية مجهرية وصلابة ثابتة.
• حذر: قد يكون تجاوز درجة الحرارة أو مدة التجميد الموصى بها ضارًا. فقد يؤدي إلى ذوبان مفرط للكربيد ونمو غير مرغوب فيه للحبيبات، مما يؤثر سلبًا على خصائص الفولاذ، بما في ذلك انخفاض محتمل في صلابته بسبب ظواهر مثل نضج أوستوالد إذا حُفظ لفترة طويلة جدًا (مثل 45 دقيقة عند 1180 درجة مئوية).

3.3 التبريد

بعد عملية الأوستينيت، يتم تبريد فولاذ الأداة M42 بسرعة (إخماده) لتحويل الأوستينيت إلى مارتنسيت. المارتنسيت هو بنية بلورية صلبة توفر خصائص القطع ومقاومة التآكل.

• وسائل الإطفاء: يمكن تحقيق ذلك باستخدام الهواء أو الزيت أو حمام الملح. يتميز فولاذ الأدوات M42 بصلابة عميقة، مما يحقق صلابة جيدة في جميع أنحاء مقطعه العرضي.
• معدل التبريد: يُعدّ معدل التبريد العالي أمرًا بالغ الأهمية، إذ يؤثر على درجات حرارة بداية ونهاية المارتنسيت (Ms) وقد يؤثر على كمية الأوستينيت المحتفظ بها.
• صلابة بعد الإخماد: عادةً ما يحقق فولاذ الأداة M42 صلابة بعد الإخماد تبلغ حوالي 65-68 HRC.
  المارتنسيت غير المُعالج، على الرغم من صلابته الشديدة، يتسم أيضًا بالإجهاد الشديد والهشاشة وعدم الاستقرار. لذا، يُعدّ العالج بالمعالجة الحرارية أمرًا بالغ الأهمية.

3.4 التلطيف

التلطيف، وهو خطوة حاسمة بعد الإخماد، يتضمن إعادة تسخين فولاذ الأدوات M42 إلى درجة حرارة متوسطة أقل من نقطة تحوله الحرجة. هذا يُحسّن بشكل كبير من سهولة الاستخدام والأداء من خلال عدة آليات:

• تخفيف التوتر: يخفف الضغوط الداخلية الناتجة عن الإخماد، مما يقلل من قابلية التشقق.
• تحسين الصلابة: يزيد من صلابة الفولاذ بشكل كبير، مما يجعل الفولاذ أقل هشاشة.
• تحويل الأوستينيت المحفوظ: يقوم بتحويل الأوستينيت المحتفظ به (والذي يمكن أن يقلل من الصلابة والاستقرار الأبعادي) إلى مارتنسيت طازج، يتم تقويته في دورات لاحقة.
• التصلب الثانوي: معروضات M42 التصلب الثانويتترسب كربيدات السبائك الدقيقة والمعقدة أثناء المعالجة الحرارية، مما يزيد من صلابتها. يُعرف M42 بصلابة حرارية ممتازة تصل إلى 69 حقوق الإنسان بعد التلطيف (عادةً حوالي 538 درجة مئوية / 1000 درجة فهرنهايت). غالبًا ما تتضمن النتائج المثالية التلطيف على الجانب العالي من ذروة الصلابة الثانوية.

دورات التخفيف المتعددة:

يتطلب الفولاذ المستخدم في صناعة الأدوات M42 دورات متعددة من المعالجة الحرارية (عادةً من اثنتين إلى أربع دورات) لضمان التحول الكامل للأوستينيت المحفوظ وتلطيف المارتنسيت الجديد.

• درجة حرارة: تتراوح درجات الحرارة الشائعة للتلطيف لـ M42 بين 510 درجة مئوية (950 درجة فهرنهايت) و538 درجة مئوية (1000 درجة فهرنهايت).
• وقت النقع: تتضمن كل دورة تهدئة عادةً النقع لمدة من 2 إلى 4 ساعات عند درجة الحرارة المختارة.

مزاج تخفيف التوتر (بعد التصنيع):

بعد الطحن أو اللحام أو المعالجة بالتفريغ الكهربائي (EDM) على M42 المعالجة حرارياً، يوصى بشدة بإجراء عملية تخفيف الإجهاد النهائية عند درجة حرارة أقل بمقدار 14-28 درجة مئوية (25-50 درجة فهرنهايت) من درجة حرارة التلطيف الأخيرة.

3.5 ملخص معلمات المعالجة الحرارية لفولاذ الأداة M42

لتوفير نظرة عامة سريعة، يتم تلخيص المعلمات النموذجية للمعالجة الحرارية لفولاذ الأداة M42 أدناه: