كيف يمكنك حالة هاردن الصلب؟ الطرق والخطوات والنصائح

ما الذي يفعله تصلب الحالة فعليًا للصلب؟

تصلب العلبة هي عملية معالجة حرارية تعمل على تقوية السطح الخارجي للجزء الفولاذي مع الحفاظ على اللب الداخلي قويًا ومرنًا. والنتيجة هي مكون يقاوم التآكل وإجهاد السطح من الخارج، ولكن يمكنه امتصاص الصدمات والضغط دون أن يتشقق من الداخل. هذا المزيج هو بالضبط ما تتطلبه مكونات الفولاذ والمكونات الآلية في التطبيقات الصعبة مثل التروس وأعمدة الكامات والمحاور وأدوات القطع.

تتراوح الطبقة الخارجية المتصلبة - والتي تسمى "العلبة" - عادةً من عمق 0.1 مم إلى أكثر من 3 مم وذلك حسب الطريقة المستخدمة ومدة التعرض. يظل القلب ناعمًا نسبيًا، عادةً ما بين 20-40 HRC، بينما يمكن أن تصل العلبة إلى ذلك 58-65 لجنة حقوق الإنسان في عمليات يتم التحكم فيها بشكل جيد. لا يمكن تحقيق هذا الهيكل ثنائي المنطقة من خلال التصلب وحده، مما يجعل تصلب العلبة تقنية متميزة وعملية للغاية في تشكيل الفولاذ وتصنيعه.

تجدر الإشارة إلى أنه ليس كل الفولاذ يستجيب بشكل متساوٍ لتصلب الهيكل. يعتبر الفولاذ منخفض الكربون (0.1% - 0.3% كربون) هو الأكثر شيوعًا لأن قلبه يظل مطاوعًا بعد المعالجة. يمكن أيضًا معالجة الفولاذ متوسط ​​الكربون، لكن الفولاذ عالي الكربون يتم تصلبه بشكل عام بدلاً من ذلك، نظرًا لأن قلبه قادر بالفعل على تحقيق صلابة عالية.

الطرق الرئيسية المستخدمة لتقوية الفولاذ

هناك العديد من الطرق المعمول بها لتقوية الفولاذ، كل منها يناسب مواد مختلفة، ومتطلبات عمق الهيكل، وبيئات الإنتاج. يعتمد اختيار النوع المناسب على سبيكة الفولاذ الأساسية، وصلابة السطح المطلوبة، وتفاوتات الأبعاد، والمعدات المتاحة.

الكربنة

الكربنة هي طريقة تصلب العلبة الأكثر استخدامًا على نطاق واسع لمكونات تزوير الفولاذ. تتضمن العملية عادةً تعريض الفولاذ منخفض الكربون لبيئة غنية بالكربون في درجات حرارة عالية 850 درجة مئوية إلى 950 درجة مئوية (1560 درجة فهرنهايت إلى 1740 درجة فهرنهايت) - طويلة بما يكفي لينتشر الكربون في السطح. بمجرد امتصاص كمية كافية من الكربون، يتم إخماد الجزء لتثبيته في العلبة الصلبة.

هناك ثلاثة أنواع شائعة من الكربنة:

• كربنة الغاز: يتم وضع الجزء في فرن به جو غازي حامل للكربون، وعادةً ما يكون غازًا ماصًا للحرارة ومُثرى بالغاز الطبيعي أو البروبان. هذه هي الطريقة الأكثر قابلية للتحكم والتوسع، وتستخدم على نطاق واسع في صناعات السيارات وتزوير الفولاذ.
• حزمة الكربنة: يتم تعبئة الجزء الفولاذي في حاوية تحتوي على مادة كربونية صلبة (مثل الفحم الممزوج بكربونات الباريوم) ويتم تسخينها لعدة ساعات. هذه طريقة منخفضة التقنية لا تزال تستخدم في ورش العمل الصغيرة أو للأشكال غير المنتظمة.
• الكربنة السائلة (الحمام الملحي): يتم غمر الجزء في حمام ملحي يحتوي على السيانيد المنصهر. إنه سريع وفعال ولكنه يحتوي على مواد كيميائية خطرة، لذلك انخفض استخدامه بسبب مخاوف تتعلق بالبيئة والسلامة.

دورة كربنة الغاز النموذجية لتحقيق عمق الهيكل 1 ملم على فولاذ منخفض الكربون مثل AISI 8620 يستغرق حوالي 8-10 ساعات عند 930 درجة مئوية. بعد الكربنة، يتم تسقية الجزء بالزيت أو الماء، ثم يتم تلطيفه عند درجة حرارة 150 درجة مئوية إلى 200 درجة مئوية لتخفيف ضغوط الإخماد مع الحفاظ على صلابة السطح فوق 60 HRC.

نيترة

تقوم النيترة بإدخال النيتروجين إلى سطح الفولاذ بدلاً من الكربون. تعمل في درجات حرارة منخفضة بشكل ملحوظ - 480 درجة مئوية إلى 590 درجة مئوية (900 درجة فهرنهايت إلى 1095 درجة فهرنهايت) - مما يعني أن التشويه في حده الأدنى ولا يلزم التبريد. وهذا يجعل عملية النيترة مناسبة بشكل خاص للمكونات الدقيقة والأجزاء النهائية حيث تكون دقة الأبعاد أمرًا بالغ الأهمية.

تكون الحالة الناتجة أقل عمقًا من الكربنة (عادةً 0.1 ملم إلى 0.6 ملم )، ولكن يمكن أن تتجاوز قيم صلابة السطح ما يعادل 70 HRC (1100 فولت) في سبائك الفولاذ التي تحتوي على عناصر مكونة للنيتريد مثل الكروم والموليبدينوم والألومنيوم والفاناديوم. تشمل درجات النيترة الشائعة AISI 4140، 4340، وفولاذ النيترالوي.

تستخدم نيترة الغاز الأمونيا المنفصلة في الفرن. تستخدم نيترة البلازما (الأيونية) تفريغًا كهربائيًا متوهجًا لإدخال النيتروجين ويمكنها معالجة الأشكال الهندسية المعقدة بشكل أكثر تجانسًا. تعتبر نيترة حمام الملح (نيتروجين الحديديك) أسرع وتحسن مقاومة التآكل ومقاومة التآكل.

تصلب الحث

لا يتضمن التصلب التعريفي الانتشار الكيميائي. وبدلاً من ذلك، يستخدم الحث الكهرومغناطيسي لتسخين سطح الجزء الفولاذي بسرعة إلى أعلى من درجة حرارة الأوستنيت، يليها التبريد الفوري. العملية سريعة للغاية - يمكن أن يحدث تسخين السطح من 1 إلى 10 ثواني - وينتج حالة مارتنسيتية صلبة دون التأثير على القلب.

تتطلب هذه الطريقة فولاذًا متوسط ​​الكربون (0.35% - 0.55% كربون) أو سبائك فولاذ تحتوي بالفعل على ما يكفي من الكربون لتكوين المارتينسيت عند التبريد. يتم استخدامه بشكل شائع للأعمدة والتروس والأعمدة المرفقية ومكونات السكك الحديدية في قطاعات الصلب والسيارات. تتراوح أعماق الحالة عادة من من 1 ملم إلى 6 ملم اعتمادًا على التردد المستخدم ووقت التسخين.

ترددات الحث الأعلى تنتج حالات أقل سطحية؛ الترددات المنخفضة تخترق أعمق. قد يصل تردد 10 كيلو هرتز إلى حالة 3-5 مم، بينما قد يصل تردد 200 كيلو هرتز إلى 0.5-1 مم فقط. صلابة تصل عادة 55-62 لجنة حقوق الإنسان على الفولاذ المختار بشكل صحيح.

تصلب اللهب

يستخدم التصلب باللهب لهب أوكسي أسيتيلين أو أوكسي بروبان مباشر لتسخين سطح الفولاذ بسرعة، يليه التبريد بالماء. إنها واحدة من أقدم طرق تصلب الأسطح الانتقائية ولا تتطلب معدات أفران متخصصة. تعمل هذه التقنية على الفولاذ متوسط ​​الكربون والسبائك، ويتم تطبيقها بشكل متكرر على الأجزاء الكبيرة أو غير العملية - مثل المطروقات الكبيرة، وطرق الماكينات، والعجلات المسننة - التي لا يمكن وضعها بسهولة داخل الأفران أو ملفات الحث.

تتراوح أعماق العلبة مع تصلب اللهب على نطاق واسع من 1.5 ملم إلى 6 ملم ، ويمكن تحقيق قيم صلابة تتراوح بين 50-60 HRC. ومع ذلك، فإن العملية أقل قابلية للتحكم من التصلب بالحث، وتحقيق عمق متسق للحالة عبر الأشكال المعقدة يتطلب مشغلين ماهرين.

السيانيد والكربونتريدينج

تقوم عملية نيترة الكربون بإدخال كل من الكربون والنيتروجين في الوقت نفسه إلى سطح الفولاذ عند درجات حرارة تصل إلى 30 درجة مئوية 700 درجة مئوية إلى 900 درجة مئوية . غالبًا ما يُعتبر مزيجًا من الكربنة والنيترة. إن وجود النيتروجين يقلل من شدة التبريد المطلوبة، ويقلل من التشوه، ويحسن الصلابة. تكون أعماق الهيكل عمومًا أقل عمقًا من الكربنة الكاملة — 0.07 ملم إلى 0.75 ملم - ويستخدم على نطاق واسع للأجزاء ذات المقاطع الرقيقة، والمثبتات، والتروس الصغيرة.

يستخدم Cyaniding حمام سيانيد الصوديوم السائل لإدخال الكربون والنيتروجين في وقت واحد. على الرغم من فعاليتها وسرعتها، إلا أن الطبيعة السامة لأملاح السيانيد جعلت هذه الطريقة عفا عليها الزمن إلى حد كبير في معظم البلدان بسبب اللوائح البيئية.

عملية خطوة بخطوة لكربنة الفولاذ في المنزل أو في المتجر

بالنسبة لأولئك الذين يعملون خارج بيئة صناعية - في متجر حداد، أو ورشة آلات صغيرة، أو حدادة منزلية - فإن كربنة العبوات هي الطريقة الأكثر سهولة. فيما يلي إرشادات عملية لهذه العملية.

1. اختر الفولاذ المناسب. استخدم الفولاذ منخفض الكربون مثل 1018 أو 1020 أو A36. لا يستفيد الفولاذ عالي الكربون من الكربنة بنفس الطريقة. تعد قطع الصلب المصنوعة من درجات منخفضة الكربون من المواد الأولية الشائعة.
2. تنظيف الجزء جيدا. قم بإزالة جميع الزيوت والحجم والصدأ والتلوث من السطح. تعمل الملوثات كحواجز أمام انتشار الكربون وتخلق عمقًا غير متساوٍ للحالة.
3. تحضير مركب الكربنة. امزج فحم الخشب الصلب (المكسر إلى قطع بحجم 6-12 ملم) مع مادة منشطة للكربونات - كربونات الباريوم بنسبة 10-20% بالوزن هي الطريقة التقليدية، على الرغم من أن كربونات الكالسيوم (مسحوق الحجر الجيري) تعمل كبديل أكثر أمانًا. تتفاعل الكربونات مع أول أكسيد الكربون الموجود في الحاوية لإنتاج ثاني أكسيد الكربون، الذي يعود إلى ثاني أكسيد الكربون ويحافظ على الغلاف الجوي الغني بالكربون.
4. احزم الحاوية. ضع الجزء داخل صندوق معدني أو حاوية محكمة الغلق (من الحديد الزهر أو الفولاذ السميك). قم بتعبئة مركب الفحم حول الجزء، مع التأكد من وجود 25 مم على الأقل من المركب من جميع الجوانب. أغلق الغطاء بالأسمنت الحراري أو الطين الناري لتقليل تسرب الغاز.
5. تسخين في الفرن. ضع الحاوية المعبأة في الفرن وأحضرها 900 درجة مئوية - 950 درجة مئوية (1650 درجة فهرنهايت - 1740 درجة فهرنهايت) . الحفاظ على درجة الحرارة هذه لوقت النقع المطلوب. كدليل تقريبي، تنتج ساعة واحدة عند 900 درجة مئوية حوالي 0.25 ملم من عمق العلبة؛ 8 ساعات تنتج حوالي 1 ملم.
6. إخماد الجزء. قم بإزالة الجزء من الصندوق وهو لا يزال ساخنًا ثم قم بإروائه على الفور بالزيت (زيت المحرك أو زيت التبريد). يكون تبريد الماء أسرع ولكنه يزيد من خطر التشقق. يعتبر التبريد بالزيت مناسبًا لمعظم أنواع الفولاذ منخفض الكربون وينتج صلابة للعلبة تبلغ 58-63 HRC.
7. المزاج بعد التبريد. أعد تسخين الجزء إلى 150 درجة مئوية - 200 درجة مئوية (300 درجة فهرنهايت - 390 درجة فهرنهايت) لمدة 1-2 ساعة لتخفيف الضغط الداخلي الناتج عن التبريد. وهذا يقلل من الهشاشة مع الحفاظ على صلابة السطح. يؤدي تخطي هذه الخطوة إلى خطر حدوث تشققات صغيرة.

أحد الاختبارات الميدانية الشائعة الاستخدام لصلابة الهيكل هو اختبار الملف: يجب أن ينزلق الملف الجديد الحاد عن السطح دون قطع إذا كان الهيكل متصلبًا بالكامل. للحصول على قياس أكثر دقة، يعد اختبار صلابة روكويل (مقياس HRC) أو اختبار الصلابة الدقيقة فيكرز على مقطع عرضي من الأساليب القياسية.

مقارنة طرق تصلب الحالة: نظرة عامة عملية

يلخص الجدول أدناه الاختلافات الرئيسية بين طرق تقوية الحالة الأكثر شيوعًا للمساعدة في اختيار العملية المناسبة لتطبيق معين.

درجات الفولاذ هي الأنسب لتصلب الهيكل

لا تستجيب كل درجة فولاذية لتصلب الحالة بنفس الطريقة. يؤثر اختيار المادة الأساسية بشكل كبير على عمق العلبة الذي يمكن تحقيقه، والمتانة الأساسية، واستقرار الأبعاد بعد المعالجة. في تطبيقات تشكيل الفولاذ، تعد مطابقة الدرجة الصحيحة مع عملية تصلب الهيكل أمرًا أساسيًا لأداء الأجزاء.

الفولاذ منخفض الكربون للكربنة

• إيسي 1018 / 1020: الخيار الأكثر شيوعا واقتصادية. يستخدم للأعمدة والدبابيس ومكونات تزوير الفولاذ العامة حيث تكون مقاومة التآكل السطحي مطلوبة ولكن يجب التحكم في التكلفة. من السهل آلة قبل العلاج.
• إيسي 8620: سبائك فولاذية من النيكل والكروم والموليبدينوم تستخدم على نطاق واسع في إنتاج التروس والعمود. إنه يكربن بشكل موثوق ويوفر صلابة أساسية ممتازة بعد المعالجة الحرارية، مما يجعله درجة مرجعية لتشكيل الفولاذ لمكونات مجموعة نقل الحركة.
• إيسي 9310: يستخدم في تطبيقات الطيران عالية الأداء والعتاد الثقيل. يوفر قوة أساسية استثنائية وصلابة الهيكل بسبب المحتوى العالي من النيكل.
• إيسي 4118 / 4320: درجات الكروم والموليبدينوم ذات صلابة جيدة. يستخدم في تروس النقل والمطروقات التي تتطلب أعماقًا أعمق للحالة ومقاومة أفضل للتعب.

سبائك الفولاذ للنيترة

• إيسي 4140: فولاذ متعدد الاستخدامات من الكروم والموليبدينوم يستجيب بشكل جيد لنيترة الغاز. يُستخدم بشكل متكرر لحاملي الأدوات والمغازل والأعمدة الدقيقة في معدات تزوير الفولاذ.
• إيسي 4340: سبائك الصلب عالية القوة من النيكل والكروم والموليبدينوم. بعد النيترة، فإنه يحقق مزيجًا ممتازًا من صلابة السطح والمتانة الأساسية. شائع في المطروقات الفضائية والمكونات الهيكلية.
• نيترالوي 135 م: تم تطويره خصيصًا للنتريد، حيث يحتوي على الألومنيوم كعنصر مكون للنتريد. يُنتج بعضًا من أعلى قيم صلابة السطح التي يمكن تحقيقها من خلال النيترة، والتي غالبًا ما تتجاوز 1000 فولت.

فولاذ متوسط الكربون للتحريض والتصلب باللهب

• إيسي 1045: فولاذ متوسط الكربون يستخدم على نطاق واسع للتصلب بالحث. شائع في الأعمدة والمحاور والمطروقات للأدوات الزراعية. يحقق 55-60 HRC على السطح بعد العلاج التعريفي.
• إيسي 4140 / 4340: مناسب أيضًا للتصلب بالحث عند إخماده من درجات حرارة السطح العالية. تستخدم في دبابيس الكرنك، والمطروقات طوق الحفر، والمكونات الهندسية الثقيلة.
• إيسي 1060 / 1080: المحتوى العالي من الكربون يجعلها مناسبة لتطبيقات السكك الحديدية والنوابض حيث يتم ممارسة تصلب اللهب على الأسطح الملامسة عالية التآكل.

كيف يتفاعل تصلب الحالة مع تزوير الصلب عملية

في التصنيع الصناعي، تكون عملية تصلب العلبة دائمًا تقريبًا عملية ما بعد التشكيل. تعمل عملية تزوير الفولاذ - سواء كانت قالبًا مفتوحًا أو قالبًا مغلقًا (قالب الانطباع) أو تزوير اللف - على تحسين بنية الحبوب للفولاذ ومحاذاة تدفق الحبوب مع هندسة الأجزاء. يعمل تحسين الحبوب هذا على تحسين الخواص الميكانيكية للفولاذ قبل تطبيق أي معالجة حرارية.

بعد تشكيل الفولاذ، يتم عادةً تطبيع الأجزاء أو تلدينها لتخفيف ضغوط الحدادة، ثم تشكيلها بشكل خشن إلى أبعاد شبه نهائية. يتم تطبيق تصلب الحالة في هذه المرحلة. التسلسل مهم: إذا تم الانتهاء من جزء ما قبل تصلب العلبة، فإن عملية التصلب يمكن أن تسبب تغييرات طفيفة في الأبعاد (تشويه) تدفع الجزء خارج نطاق التسامح. تترك معظم الشركات المصنعة عملية الطحن أو الانتهاء من التشغيل الآلي كخطوة أخيرة بعد التصلب.

في كربنة المطروقات، يساعد هيكل الحبوب الدقيقة الذي يتم إنتاجه أثناء تشكيل الفولاذ على الحد من تقلب انتشار الكربون ويدعم عمق علبة أكثر اتساقًا عبر الأشكال الهندسية المعقدة. تُظهِر المطروقات ذات البنية الحبيبية الضيقة أيضًا مقاومة أفضل للكلال في المنطقة الانتقالية لقلب العلبة، حيث تبدأ تشققات الكلال عادةً تحت التحميل الدوري.

على سبيل المثال، يتم تصنيع تروس نقل الحركة في السيارات من خلال طرق فولاذي مغلق من الفولاذ 8620 يتم كربنة بشكل روتيني إلى عمق علبة يبلغ 0.8-1.2 ملم ، مروي، خفف، ثم الانتهاء من الأرض. هذا المزيج من التزوير والكربنة ينتج مكونات قادرة على تحمل ضغوط التلامس التي تتجاوز 1500 ميجا باسكال على مدار ملايين دورات التحميل، وهو أداء لا يمكن لأي من العمليتين تحقيقه لوحدهما.

التحكم في عمق الحالة واتساق الصلابة

إحدى المشاكل الأكثر شيوعًا في حالة التصلب هي عدم تناسق عمق الحالة. يمكن أن يتسبب ذلك في إجهاد السطح مبكرًا أو التشظي أو التشقق أثناء الخدمة. هناك العديد من المتغيرات التي تتحكم في اتساق عمق الحالة، والتحكم فيها هو ما يفصل بين المعالجة الحرارية الجيدة والممارسة السيئة.

توحيد درجة الحرارة في الفرن

تترجم تدرجات درجة الحرارة داخل الفرن مباشرة إلى اختلاف في عمق الحالة عبر الدفعة. مجموعة من التروس تتم معالجتها في الفرن باستخدام أ ± 15 درجة مئوية اختلاف في درجة الحرارة سوف ترى اختلافات في عمق الحالة بنسبة 10-15% عبر الحمل. عادةً ما يتم تخصيص أفران كربنة الغاز الصناعية للصيانة ± 5 درجة مئوية التوحيد في جميع أنحاء منطقة العمل. تعد معايرة المزدوجات الحرارية وتأهيل الفرن (وفقًا لمعايير مثل AMS 2750 أو CQI-9) من الممارسات القياسية في مرافق المعالجة الحرارية الخاضعة لرقابة الجودة.

التحكم في الكربون المحتمل في كربنة الغاز

في عملية كربنة الغاز، يجب تنظيم إمكانات الكربون في جو الفرن بعناية. تؤدي إمكانات الكربون العالية جدًا إلى تكوين شبكات كربيد سطحية - كربيدات حديد هشة تشبه الصفائح عند حدود الحبوب مما يقلل بشكل كبير من عمر الكلال. يؤدي انخفاض إمكانات الكربون إلى عدم كفاية الكربون السطحي وعدم كفاية الحالة الصلبة. تستخدم معظم أنظمة الأفران مجسات الأكسجين (مجسات مخزون الرقاقة أو مجسات لامدا) للمراقبة المستمرة وضبط إمكانات الكربون، والاستهداف 0.8%-1.0% كربون سطحي لمعظم تطبيقات التروس والعمود.

إخماد شدة وتصميم تركيبات

يعد التسقية غير المنتظمة سببًا رئيسيًا آخر للتشوه والصلابة غير المتناسقة. الأجزاء التي تدخل التبريد في اتجاهات مختلفة، أو حيث يتدفق وسط التبريد بشكل غير متساو حول الجزء، سوف تبرد بمعدلات مختلفة وتنتج هياكل مجهرية مختلفة في مناطق مختلفة. تعمل التركيبات المصممة بشكل صحيح على تثبيت الأجزاء بشكل آمن أثناء التبريد وتسمح بالوصول المستمر لوسائط التبريد إلى جميع الأسطح. عادة ما يتم الحفاظ على درجة حرارة الزيت أثناء التبريد عند 40 درجة مئوية - 80 درجة مئوية (100 درجة فهرنهايت - 175 درجة فهرنهايت) بالنسبة لمعظم تطبيقات تزوير الفولاذ - يطفئ الزيت البارد بقوة شديدة، ويروي الزيت الساخن ببطء شديد.

التفتيش بعد العلاج

يتم التحقق من نتائج تصلب الحالة من خلال الاختبارات المدمرة وغير المدمرة. يتضمن الاختبار المدمر قطع مقطع عرضي من عينة قسيمة تمت معالجتها باستخدام دفعة الإنتاج، ثم قياس الصلابة على أعماق متزايدة باستخدام جهاز اختبار الصلابة الدقيقة فيكرز لإنشاء ملف تعريف الصلابة. يتم تعريف عمق العلبة الفعال على أنه العمق الذي تنخفض فيه الصلابة 550 جهد عالي (حوالي 52 HRC) وفقًا لمعيار ISO 2639. تتضمن الطرق غير المتلفة تحليل ضوضاء باركهاوزن المغناطيسي واختبار التيار الدوامي، الذي يمكنه اكتشاف عمق الهيكل وحالات الشذوذ في صلابة السطح دون قطع الجزء.

الأخطاء الشائعة في تصلب الحالة وكيفية تجنبها

يمكن إرجاع معظم حالات فشل تصلب الحالة في هذا المجال إلى عدد صغير من الأخطاء التي يمكن تجنبها. إن التعرف على هذه الأخطاء مسبقًا - سواء أثناء العمل في ورشة إنتاج أو حدادة صغيرة - يمنع إعادة العمل المكلفة ورفض الأجزاء.

• مادة أساسية خاطئة: إن محاولة كربنة الفولاذ عالي الكربون لا تضيف سوى فائدة قليلة ويمكن أن تنتج شبكات كربيد هشة. تأكد دائمًا من محتوى الكربون في الفولاذ الأساسي قبل اختيار طريقة تصلب العلبة.
• تخطي المزاج: الفولاذ المروي بدون تقسية يتعرض لضغوط داخلية هائلة. يمكن أن تتشقق الأجزاء بعد ساعات من التبريد إذا لم يتم تلطيفها على الفور. قم دائمًا بالتلطيف خلال ساعات قليلة من التبريد، حتى لو كان ذلك مجرد نقع لمدة ساعة واحدة عند درجة حرارة 160 درجة مئوية.
• التدفئة غير المتكافئة قبل الإخماد: الجزء الذي ليس عند درجة حرارة موحدة للأوستنيت عند إخماده سيكون له بنية مجهرية غير موحدة. ضمان وقت نقع كاف في درجة حرارة المعالجة قبل التبريد. قد تحتاج الأجزاء الرقيقة إلى 15-20 دقيقة فقط من النقع؛ قد تتطلب المطروقات السميكة ساعة أو أكثر.
• التلوث السطحي: يؤدي الزيت أو الشحوم أو الأكسدة على سطح الجزء قبل الكربنة إلى إنشاء مناطق ميتة حيث لا يمكن للكربون أن ينتشر. يجب إزالة الشحوم من الأجزاء وصقلها بالرمل قليلاً أو تنظيفها قبل المعالجة.
• حالة صغيرة الحجم للتطبيق: سوف تنكسر علبة رفيعة (0.2 مم) مثبتة على ترس محمل بشكل كبير تحت ضغط التلامس، مما يؤدي إلى كشف اللب الناعم والتسبب في التآكل السريع أو الحفر. قم بمطابقة مواصفات عمق العلبة مع ضغط التلامس والتحميل الذي سيراه المكون أثناء الخدمة.
• الإفراط في الكربنة: يؤدي الوقت الزائد أو إمكانات الكربون إلى إنتاج طبقة بيضاء سميكة وهشة من الأوستينيت والكربيدات المحتجزة على السطح. يمكن أن تتقشر هذه الطبقة، مما يقلل بشكل كبير من قوة التعب بدلاً من تحسينها.

التطبيقات التي تكون فيها مكونات تزوير الفولاذ المقسى قياسية

تصلب الحالة ليس علاجًا متخصصًا. وهو جزء لا يتجزأ من عمليات الإنتاج القياسية في العديد من الصناعات التي تعتمد على تشكيل الفولاذ للمكونات الهيكلية والميكانيكية.

• ناقلات الحركة والتفاضلية للسيارات: يتم تصنيع التروس الحلقية والتروس والتروس الشمسية في ناقل الحركة الأوتوماتيكي من الفولاذ 8620 أو 4320 ومكربنة حتى أعماق العلبة من 0.9 إلى 1.4 ملم. إن الجمع بين صلابة السطح والمتانة الأساسية يتعامل مع إجهاد التلامس المتكرر وتحميل الصدمات لمركبات نقل الحركة على مدى مئات الآلاف من الكيلومترات.
• المطروقات الهيكلية الفضائية: غالبًا ما تكون مكونات معدات الهبوط، وأعمدة المحرك، ومجلات المحمل في الطائرات مصنوعة من الفولاذ 4340، أو المنترد أو المكربن لتوفير مقاومة التآكل مع الحفاظ على القوة والمتانة العالية التي تتطلبها مواصفات الفضاء الجوي مثل AMS 6415.
• معدات التعدين والبناء: يتم تصنيع دبابيس الجنزير، والبطانات، وأسنان الجرافة، ومسامير ذراع الرافعة من سبائك الفولاذ، ويتم تقوية الهيكل لمقاومة التآكل الكاشط الناتج عن ملامسة الصخور والتربة. تعد أعماق العلبة التي تتراوح من 2 إلى 4 ملم شائعة في هذه التطبيقات لتوفير المتانة في ظل ظروف قاسية للغاية.
• أعمدة الكرنك وأعمدة الكامات: أعمدة الكرنك للسيارات، غالبًا ما تكون مصنوعة من الفولاذ 1045 أو الفولاذ المخلوط بدقة، يتم تقويتها بالحث على أسطح المجلة لتحقيق صلابة السطح الموضعية بينما يحتفظ باقي العمود بالصلابة. تعمل صلابة المجلة التي تبلغ 55-60 HRC على إطالة عمر المحمل بشكل ملحوظ مقارنة بالأسطح غير المعالجة.
• الأدوات اليدوية وأدوات القطع: يمكن تعبئة الأزاميل واللكمات والقوالب المصنوعة من الفولاذ 1020 بالكربنة في المنزل لإنتاج حافة قطع صلبة. يعد هذا واحدًا من أقدم تطبيقات تصلب الهيكل ويظل مناسبًا للحدادين وصانعي الأدوات الذين يعملون خارج البيئات الصناعية.