فولاذ الأدوات p20 | 1.2311

3. ص20 المعالجة الحرارية لفولاذ الأدوات

يعتمد تحقيق الأداء الأمثل وطول العمر لمكونات الفولاذ الخاصة بأدوات P20 على المعالجة الحرارية الدقيقة.

3.1 فهم حالة الفولاذ P20 عند التسليم

عادةً ما يُورَّد فولاذ الأدوات P20 في حالة مُصلَّبة مسبقًا. هذا يعني أنه خضع لمعالجة حرارية خاصة في المطحنة، مما أدى إلى صلابته التي تتراوح عادةً بين 28 و40 HRC (صلابة روكويل C)، وقد تصل أحيانًا إلى 60 HRC. تُوفِّر هذه الحالة المُصلَّبة مسبقًا قابلية تشغيل ممتازة. في العديد من التطبيقات، مثل صب السبائك منخفضة نقطة الانصهار، يُمكن تشكيل التجاويف مباشرةً في هذا الفولاذ المُصلَّب مسبقًا P20 وتشغيل القالب دون الحاجة إلى معالجة حرارية إضافية عالية الحرارة. يُوفِّر هذا النهج مزايا مهمة تتمثل في تقليل التشوهات والتغيرات في الأبعاد.

3.1.1 التسخين المسبق

يعد التسخين المسبق خطوة تحضيرية بالغة الأهمية لجميع أنواع الفولاذ المستخدمة في الأدوات تقريبًا، بما في ذلك P20.

• موضوعي:لتقليل الصدمات الحرارية عند تعرض الفولاذ لدرجات حرارة تصلب أعلى، مما يقلل من خطر التشوه أو التشقق. كما يُساعد على تخفيف الضغوط الناتجة أثناء التشغيل.
• إجراءسخّن مُكوّن P20 ببطء وبشكل مُتساوٍ حتى يصل إلى حوالي 650 درجة مئوية (1200 درجة فهرنهايت). تأكد من وصول المقطع العرضي بأكمله إلى هذه الدرجة. عادةً ما تتراوح مدة ثبات المُكوّن عند هذه الدرجة بين 10 و15 دقيقة بعد تحقيق التجانس.

3.1.2 الأوستنيت (التصلب)

هذه هي المرحلة ذات درجة الحرارة العالية حيث يتم تحويل البنية الدقيقة للصلب.

• موضوعي:لتسخين الفولاذ P20 إلى درجة حرارة حيث يتحول بنيته إلى الأوستينيت وتذوب الكربيدات، وهو أمر ضروري لتحقيق الصلابة الكاملة على إخماد.
• إجراءبالنسبة لفولاذ الأدوات P20، تتراوح درجة حرارة التصلب عادةً بين 830 درجة مئوية (1525 درجة فهرنهايت) و845 درجة مئوية (1550 درجة فهرنهايت). مدة النقع عند هذه الدرجة بالغة الأهمية: اترك 45-60 دقيقة للمكونات التي يصل سمكها إلى بوصة واحدة (25 مم). أما بالنسبة للأجزاء الأكثر سمكًا، فاستمر في النقع لمدة 45-60 دقيقة إضافية لكل بوصة من السمك.

3.1.3 التبريد

التبريد السريع ضروري لتحقيق الصلابة المطلوبة.

• موضوعي:لتبريد الفولاذ P20 الأوستينيتي بسرعة كافية لتحويل الأوستينيت إلى مارتنسيت، وهو بنية دقيقة صلبة للغاية.
• إجراء:P20 فولاذ متوسط الصلابة، ويُطهى عادةً في الزيت. يوفر الزيت معدل تبريد أبطأ وأقل حدة من الماء، مما يُقلل الصدمات الحرارية والإجهادات الداخلية. بعد الطهو، يجب تبريد الفولاذ إلى 66-93 درجة مئوية (150-200 درجة فهرنهايت) قبل الشروع في عملية التطبيع.

3.1.4 التلطيف

يتم إجراء عملية التلطيف مباشرة بعد التصلب لتحسين خصائص الفولاذ.

• موضوعي:لتخفيف الضغوط الداخلية التي تطورت أثناء الإطفاء، وزيادة الصلابة بشكل كبير، وتقليل الهشاشة، وتحويل أي أوستينيت محتفظ به.
• إجراءسخّن مُكوّن P20 المُخمّد ببطء وبشكل مُتساوٍ حتى درجة حرارة التطبيع المُختارة. بالنسبة لـ P20، تتراوح هذه الدرجة عادةً بين 200 و650 درجة مئوية (390 و1200 درجة فهرنهايت)، مع تفاوتها عادةً بين 400 و550 درجة مئوية (750 و1020 درجة فهرنهايت)، وذلك حسب الصلابة النهائية المطلوبة. ثبّت المُكوّن عند درجة حرارة التطبيع لمدة ساعتين تقريبًا لكل بوصة من المقطع العرضي. يُنصح بشدة بإجراء دورات تطبيع مُتعددة (مثل دورتين مدة كل منهما ساعتان) لـ P20 لضمان تخفيف مثالي للإجهاد واستقرار البنية الدقيقة.

3.2 عمليات المعالجة الحرارية المتخصصة للفولاذ P20

بالإضافة إلى دورة التصلب والتكييف القياسية، يمكن أن تكون المعالجات الأخرى مفيدة لفولاذ الأدوات P20.

3.2.1 تخفيف الإجهاد P20 قبل التصلب

إذا تم إجراء تشغيل مكثف على مكون P20، فمن المستحسن تخفيف الضغط قبل عملية التصلب النهائية.

• الغرض:لتقليل مخاطر التشوه والتشقق أثناء مراحل الأوستنيت والإطفاء اللاحقة.
• إجراءسخّن الفولاذ ببطء إلى ٧٠٥-٧٣٠ درجة مئوية (١٣٠٠-١٣٥٠ درجة فهرنهايت). ثبته عند هذه الدرجة لمدة ساعتين على الأقل، أو ٣٠ دقيقة لكل بوصة من أكبر مقطع عرضي. ثمّ قم بتبريده ببطء في الهواء الساكن.

3.2.2 استخدام مادة P20 المكربنة لتحسين صلابة السطح

بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب مقاومة فائقة للتآكل السطحي، مثل تلك المستخدمة في صب البلاستيك، غالبًا ما يتم استخدام الفولاذ المستخدم في الأدوات P20 في عملية الكربنة.

• الغرض:لإدخال الكربون إلى الطبقة السطحية للفولاذ، مما يزيد من صلابته السطحية بشكل كبير.
• حصيلةيمكن لسطح P20 المُكربن أن يصل إلى مستويات صلابة تصل إلى 65 HRC في حالة التبريد. من المهم ملاحظة أن درجات حرارة التكرير التي تتجاوز 870 درجة مئوية (1600 درجة فهرنهايت) قد تؤثر سلبًا على قابلية تلميع P20. كما أن الغلاف المُكربن يلين بسهولة أكبر أثناء عملية التصلب مقارنةً بمادة القلب.

3.3 إدارة التغيرات الأبعادية في المعالجة الحرارية لـ P20

نظرًا لكون الفولاذ P20 صلبًا مُصلدًا بالزيت، فإنه يُظهر عمومًا تغيرًا أقل في أبعاده أثناء المعالجة الحرارية مقارنةً بالفولاذ المُصلد بالماء. ومن المتوقع أن ينمو البعد بمقدار +0.0015 بوصة تقريبًا لكل بوصة. يُعدّ تطبيق تخفيف الإجهاد المناسب قبل التصلب والالتزام بإجراءات التطبيع الصحيحة أمرًا أساسيًا للتحكم في التشوهات وتقليلها.