ملخص أساسيات المعالجة الحرارية!

تشير المعالجة الحرارية إلى عملية حرارية للمعادن يتم فيها تسخين المادة وحفظها وتبريدها عن طريق التسخين في الحالة الصلبة من أجل الحصول على التنظيم والخصائص المطلوبة.

أولاً: المعالجة الحرارية

1- التطبيع: يتم تسخين الفولاذ أو قطع الفولاذ إلى النقطة الحرجة لـ AC3 أو ACM فوق درجة الحرارة المناسبة للحفاظ عليها لفترة زمنية معينة بعد التبريد في الهواء، للحصول على نوع من التنظيم البرليتي لعملية المعالجة الحرارية.

2- التلدين: يتم تسخين قطعة العمل المصنوعة من الفولاذ اليوتكتيكي إلى AC3 فوق 20-40 درجة، وبعد تثبيتها لفترة من الوقت، يتم تبريد الفرن ببطء (أو دفنها في الرمل أو الجير للتبريد) إلى 500 درجة أقل من التبريد في عملية المعالجة الحرارية بالهواء.

3- المعالجة الحرارية للمحلول الصلب: يتم تسخين السبيكة إلى منطقة أحادية الطور ذات درجة حرارة عالية للحفاظ على درجة حرارة ثابتة، بحيث يتم إذابة الطور الزائد بالكامل في المحلول الصلب، ثم يتم تبريدها بسرعة للحصول على عملية معالجة حرارية للمحلول الصلب فوق المشبع.

4- التقادم: بعد المعالجة الحرارية للمحلول الصلب أو التشكيل البلاستيكي البارد للسبيكة، عندما يتم وضعها في درجة حرارة الغرفة أو الاحتفاظ بها في درجة حرارة أعلى قليلاً من درجة حرارة الغرفة، فإن ظاهرة تغير خصائصها مع مرور الوقت.

5- معالجة المحلول الصلب: بحيث تذوب السبيكة في مجموعة متنوعة من المراحل بشكل كامل، وتقوي المحلول الصلب، وتحسن المتانة ومقاومة التآكل، وتزيل الإجهاد والتليين، من أجل مواصلة عملية التشكيل.

6- المعالجة بالتقادم: التسخين والتثبيت عند درجة حرارة ترسيب الطور المقوي، بحيث يترسب الطور المقوي، ويتصلب، ويحسن القوة.

7- التبريد السريع: تحويل الفولاذ إلى الأوستنيت بعد التبريد بمعدل تبريد مناسب، بحيث يكون المقطع العرضي لقطعة العمل غير مستقر في جميع أو نطاق معين من البنية التنظيمية مثل تحول المارتنسيت في عملية المعالجة الحرارية.

8- التطبيع: يتم تسخين قطعة العمل المبردة إلى النقطة الحرجة AC1 تحت درجة الحرارة المناسبة لفترة زمنية معينة، ثم يتم تبريدها وفقًا لمتطلبات الطريقة، وذلك للحصول على التنظيم والخصائص المطلوبة لعملية المعالجة الحرارية.

٩- معالجة الفولاذ بالكربون والنيتروجين: تُعرف هذه العملية بمعالجة الطبقة السطحية للفولاذ بالكربون والنيتروجين معًا. وتُعرف المعالجة التقليدية بالكربون والنيتروجين أيضًا باسم المعالجة بالسيانيد، بينما تُستخدم المعالجة بالكربون والنيتروجين الغازية متوسطة الحرارة والمعالجة بالكربون والنيتروجين الغازية منخفضة الحرارة (أي المعالجة بالنيتروجين الغازي) على نطاق أوسع. يهدف استخدام المعالجة بالكربون والنيتروجين الغازية متوسطة الحرارة بشكل أساسي إلى تحسين صلابة الفولاذ ومقاومته للتآكل وقوة تحمله للإجهاد. أما المعالجة بالكربون والنيتروجين الغازية منخفضة الحرارة، فتهدف بشكل أساسي إلى تحسين مقاومة الفولاذ للتآكل ومقاومة التآكل الناتج عن الاحتكاك.

١٠- المعالجة الحرارية (التبريد والتلطيف): جرت العادة على تبريد الفولاذ وتلطيفه عند درجات حرارة عالية بالتزامن مع المعالجة الحرارية، وهو ما يُعرف بالمعالجة الحرارية. تُستخدم هذه المعالجة على نطاق واسع في العديد من الأجزاء الهيكلية الهامة، وخاصة تلك التي تعمل تحت أحمال متناوبة مثل قضبان التوصيل والمسامير والتروس والأعمدة. بعد المعالجة الحرارية، يُنتج الفولاذ بنية سوهنيت مُقسّى، وتكون خصائصه الميكانيكية أفضل من نظيرتها ذات الصلابة نفسها في بنية سوهنيت مُعَدَّلة. تعتمد صلابته على درجة حرارة التلطيف العالية، واستقرار عملية تلطيف الفولاذ، وحجم مقطع قطعة العمل، وتتراوح عمومًا بين ٢٠٠ و٣٥٠ برينل.

11- اللحام بالنحاس: باستخدام مادة اللحام بالنحاس، ستكون هناك نوعان من عملية المعالجة الحرارية لتسخين قطعة العمل وصهرها وربطها معًا.

II.Tخصائص العملية

تُعدّ المعالجة الحرارية للمعادن من العمليات المهمة في التصنيع الميكانيكي. فمقارنةً بعمليات التشغيل الأخرى، لا تُغيّر المعالجة الحرارية عادةً شكل قطعة العمل أو تركيبها الكيميائي العام، بل تُغيّر بنيتها المجهرية الداخلية، أو تركيب سطحها الكيميائي، لتحسين خصائصها. وتتميز هذه المعالجة بتحسين الجودة الجوهرية لقطعة العمل، وهو تحسين غير مرئي للعين المجردة. وللحصول على قطعة عمل معدنية بالخصائص الميكانيكية والفيزيائية والكيميائية المطلوبة، إلى جانب اختيار المواد المناسبة وتنوع عمليات التشكيل، تُعدّ المعالجة الحرارية ضرورية في كثير من الأحيان. يُعدّ الفولاذ من أكثر المواد استخدامًا في الصناعة الميكانيكية، وبنيته المجهرية معقدة، ويمكن التحكم بها عن طريق المعالجة الحرارية، لذا تُشكّل المعالجة الحرارية للفولاذ العنصر الأساسي في المعالجة الحرارية للمعادن. إضافةً إلى ذلك، يمكن أيضًا معالجة سبائك أخرى، مثل الألومنيوم والنحاس والمغنيسيوم والتيتانيوم، حراريًا لتغيير خصائصها الميكانيكية والفيزيائية والكيميائية، بهدف الحصول على أداء مختلف.

3.Tالعملية

تتضمن عملية المعالجة الحرارية عادةً ثلاث مراحل: التسخين، والتثبيت، والتبريد، وفي بعض الأحيان تقتصر على مرحلتي التسخين والتبريد فقط. هذه المراحل مترابطة ولا يمكن إيقافها.

يُعدّ التسخين أحد أهم عمليات المعالجة الحرارية. وتتعدد طرق التسخين المستخدمة في معالجة المعادن، بدءًا من استخدام الفحم النباتي والفحم الحجري كمصدر للحرارة، وصولًا إلى استخدام الوقود السائل والغازي في الآونة الأخيرة. ويُسهّل استخدام الكهرباء عملية التسخين، كما أنه لا يُسبب أي تلوث بيئي. ويمكن استخدام هذه المصادر الحرارية للتسخين المباشر، أو عن طريق تسخين الملح أو المعدن المنصهر، أو عن طريق تسخين الجزيئات العائمة بطريقة غير مباشرة.

عند تسخين المعدن، يتعرض المشغول للهواء، مما يؤدي غالبًا إلى الأكسدة ونقص الكربون (أي انخفاض محتوى الكربون السطحي في الأجزاء الفولاذية)، وهو ما يؤثر سلبًا على خصائص سطح الأجزاء المعالجة حراريًا. لذلك، يُفضل عادةً تسخين المعدن في بيئة مضبوطة أو بيئة واقية، باستخدام الملح المنصهر أو التسخين بالتفريغ، بالإضافة إلى استخدام الطلاءات أو طرق التغليف المتاحة للحماية من التسخين.

تُعدّ درجة حرارة التسخين من أهمّ معايير عملية المعالجة الحرارية، ويُعتبر اختيارها والتحكّم بها من أهمّ العوامل لضمان جودة المعالجة. تختلف درجة حرارة التسخين باختلاف نوع المعدن المُعالَج والغرض من المعالجة، ولكن بشكل عام، تُسخّن المادة فوق درجة حرارة التحوّل الطوري للحصول على بنية عالية الحرارة. إضافةً إلى ذلك، يتطلّب هذا التحوّل فترة زمنية محدّدة، لذا يجب الحفاظ على سطح قطعة العمل المعدنية عند درجة الحرارة المطلوبة لفترة زمنية محدّدة، لضمان تطابق درجات الحرارة الداخلية والخارجية، وبالتالي اكتمال تحوّل البنية المجهرية، وهو ما يُعرف بفترة التثبيت. عند استخدام التسخين عالي الكثافة ومعالجة الأسطح الحرارية، يكون معدل التسخين سريعًا للغاية، ولا توجد عادةً فترة تثبيت، بينما تكون فترة التثبيت في المعالجة الكيميائية الحرارية أطول في أغلب الأحيان.

يُعدّ التبريد خطوةً أساسيةً في عملية المعالجة الحرارية، وتختلف طرق التبريد باختلاف العمليات، ويكمن الهدف الرئيسي في التحكم بمعدل التبريد. يكون معدل التبريد في التلدين العام هو الأبطأ، بينما يكون أسرع في التطبيع والتبريد السريع. إلا أن ذلك يعود أيضًا إلى اختلاف أنواع الفولاذ ومتطلباتها، فمثلاً، يمكن تبريد الفولاذ المُقسّى بالهواء بنفس معدل التبريد في التطبيع.

IV.Pتصنيف العمليات

يمكن تقسيم عملية المعالجة الحرارية للمعادن تقريبًا إلى ثلاث فئات رئيسية: المعالجة الحرارية الكلية، والمعالجة الحرارية السطحية، والمعالجة الحرارية الكيميائية. وبحسب وسيط التسخين ودرجة حرارته وطريقة التبريد، يمكن تمييز كل فئة إلى عدد من عمليات المعالجة الحرارية المختلفة. ويمكن لنفس المعدن، باستخدام عمليات معالجة حرارية مختلفة، أن يحصل على بنى مختلفة، وبالتالي خصائص مختلفة. يُعد الحديد والصلب من أكثر المعادن استخدامًا في الصناعة، كما أن البنية المجهرية للصلب هي الأكثر تعقيدًا، لذا توجد مجموعة متنوعة من عمليات المعالجة الحرارية للصلب.

المعالجة الحرارية الشاملة هي تسخين قطعة العمل بالكامل، ثم تبريدها بمعدل مناسب، للحصول على التركيب المعدني المطلوب، بهدف تغيير خواصها الميكانيكية العامة. وتشمل المعالجة الحرارية الشاملة للفولاذ أربع عمليات أساسية تقريبًا: التلدين، والتطبيع، والتبريد السريع، والتطبيع الحراري.

العملية تعني:

التلدين هو تسخين قطعة العمل إلى درجة الحرارة المناسبة، وفقًا للمادة وحجم قطعة العمل باستخدام أوقات احتفاظ مختلفة، ثم تبريدها ببطء، والهدف هو جعل التنظيم الداخلي للمعدن يصل إلى حالة التوازن أو يقترب منها، للحصول على أداء جيد للعملية، أو لمزيد من التبريد السريع لتنظيم التحضير.

التطبيع هو تسخين قطعة العمل إلى درجة الحرارة المناسبة بعد تبريدها في الهواء، ويكون تأثير التطبيع مشابهًا للتلدين، ولكن للحصول على بنية أدق، وغالبًا ما يستخدم لتحسين أداء القطع للمادة، ولكنه يستخدم أحيانًا أيضًا لبعض الأجزاء الأقل تطلبًا كمعالجة حرارية نهائية.

التبريد السريع هو عملية تسخين قطعة العمل وعزلها في الماء أو الزيت أو الأملاح غير العضوية الأخرى، أو المحاليل المائية العضوية، أو غيرها من وسائط التبريد السريع لتبريدها بسرعة. بعد التبريد السريع، تصبح أجزاء الفولاذ صلبة، ولكنها في الوقت نفسه تصبح هشة. وللتخلص من الهشاشة في الوقت المناسب، من الضروري عادةً إجراء عملية التلدين في الوقت المناسب.

لتقليل هشاشة الأجزاء الفولاذية، تُقسّى هذه الأجزاء عند درجة حرارة مناسبة أعلى من درجة حرارة الغرفة وأقل من 650 درجة مئوية لفترة طويلة، ثم تُبرّد، وتُسمى هذه العملية بالتطبيع. تُعرف المعالجة الحرارية الشاملة بـ "المعالجة الحرارية الرباعية"، وتشمل التلدين والتطبيع والتبريد والتطبيع، حيث يرتبط التبريد والتطبيع ارتباطًا وثيقًا، وغالبًا ما يُستخدمان معًا، إذ يُعدّ أحدهما ضروريًا. تختلف "المعالجة الحرارية الرباعية" باختلاف درجة حرارة التسخين وطريقة التبريد، مما أدى إلى تطوير عملية معالجة حرارية مختلفة. للحصول على درجة معينة من القوة والمتانة، يُدمج التبريد والتطبيع عند درجات حرارة عالية، وتُعرف هذه العملية بالتطبيع. بعد تبريد بعض السبائك لتكوين محلول صلب فوق مشبع، تُحفظ عند درجة حرارة الغرفة أو عند درجة حرارة مناسبة أعلى قليلاً لفترة أطول لتحسين صلابة السبيكة أو قوتها أو خصائصها المغناطيسية الكهربائية. تُسمى هذه العملية بالمعالجة الحرارية بالتقادم.

يتم دمج تشكيل الضغط والمعالجة الحرارية بشكل فعال ووثيق، بحيث تحصل قطعة العمل على قوة ومتانة جيدتين للغاية باستخدام طريقة تُعرف باسم المعالجة الحرارية بالتشكيل؛ في جو ذي ضغط سلبي أو فراغ في المعالجة الحرارية تُعرف باسم المعالجة الحرارية الفراغية، والتي لا تمنع فقط أكسدة قطعة العمل، أو إزالة الكربون منها، أو الحفاظ على سطح قطعة العمل بعد المعالجة، أو تحسين أداء قطعة العمل، بل تُجري أيضًا معالجة حرارية كيميائية من خلال عامل تناضحي.

تُعنى المعالجة الحرارية السطحية بتسخين الطبقة السطحية فقط من قطعة العمل لتغيير خواصها الميكانيكية. ولضمان تسخين الطبقة السطحية فقط دون انتقال حرارة زائدة إلى داخل قطعة العمل، يجب أن يتمتع مصدر الحرارة المستخدم بكثافة طاقة عالية، أي أن يُولّد طاقة حرارية كبيرة في وحدة مساحة قطعة العمل، بحيث تصل الطبقة السطحية أو المنطقة المُحددة منها إلى درجات حرارة عالية في فترة زمنية قصيرة أو فورية. ومن أهم طرق المعالجة الحرارية السطحية التبريد باللهب والتسخين بالحث، وتُستخدم مصادر حرارة شائعة مثل لهب الأوكسي أسيتيلين أو الأوكسي بروبان، والتيار الحثي، والليزر، وشعاع الإلكترون.

المعالجة الحرارية الكيميائية هي عملية معالجة حرارية للمعادن تُغير التركيب الكيميائي والبنية وخصائص الطبقة السطحية لقطعة العمل. وتختلف عن المعالجة الحرارية السطحية في أن الأولى تُغير التركيب الكيميائي للطبقة السطحية فقط. تُعرَّض قطعة العمل، التي تحتوي على الكربون أو الأملاح أو عناصر سبائكية أخرى، للمعالجة الحرارية الكيميائية عن طريق التسخين والعزل لفترة طويلة، مما يؤدي إلى تغلغل الكربون والنيتروجين والبورون والكروم وعناصر أخرى في الطبقة السطحية. بعد تغلغل هذه العناصر، تُجرى أحيانًا عمليات معالجة حرارية أخرى مثل التبريد السريع والتطبيع. ومن أهم طرق المعالجة الحرارية الكيميائية: الكربنة، والنتردة، والتغلغل المعدني.

تُعدّ المعالجة الحرارية إحدى العمليات المهمة في تصنيع الأجزاء الميكانيكية والقوالب. وبشكل عام، فهي تضمن تحسين خصائص القطعة المشغولة، مثل مقاومتها للتآكل والصدأ. كما تُحسّن من بنية القطعة وحالة الإجهاد فيها، مما يُسهّل عمليات التشكيل على البارد والساخن.

على سبيل المثال: يمكن الحصول على حديد الزهر الأبيض بعد معالجة التلدين لفترة طويلة ليصبح حديد زهر قابلاً للطرق، مما يحسن من مرونته؛ ويمكن أن تدوم التروس، مع عملية المعالجة الحرارية الصحيحة، لأكثر من مرات أو عشرات المرات مقارنةً بالتروس غير المعالجة حرارياً؛ بالإضافة إلى ذلك، يتمتع الفولاذ الكربوني الرخيص، من خلال ترشيح عناصر سبائكية معينة، ببعض خصائص الفولاذ السبائكي باهظ الثمن، ويمكنه أن يحل محل بعض أنواع الفولاذ المقاوم للحرارة والفولاذ المقاوم للصدأ؛ وتحتاج القوالب والأسطمبات جميعها تقريباً إلى المعالجة الحرارية، ولا يمكن استخدامها إلا بعد المعالجة الحرارية.

الوسائل التكميلية

أولاً: أنواع التلدين

التلدين هو عملية معالجة حرارية يتم فيها تسخين قطعة العمل إلى درجة حرارة مناسبة، والاحتفاظ بها لفترة زمنية معينة، ثم تبريدها ببطء.

توجد أنواع عديدة من عمليات تلدين الفولاذ، ويمكن تقسيمها، وفقًا لدرجة حرارة التسخين، إلى فئتين: الأولى هي التلدين عند درجة الحرارة الحرجة (Ac1 أو Ac3) فوق درجة حرارة التلدين، والمعروفة أيضًا باسم تلدين إعادة التبلور لتغيير الطور، وتشمل التلدين الكامل، والتلدين غير الكامل، والتلدين الكروي، والتلدين الانتشار (تلدين التجانس)، وما إلى ذلك؛ أما الثانية فهي التلدين تحت درجة الحرارة الحرجة، وتشمل تلدين إعادة التبلور، وتلدين تخفيف الإجهاد، وما إلى ذلك. وبحسب طريقة التبريد، يمكن تقسيم التلدين إلى تلدين متساوي الحرارة، وتلدين التبريد المستمر.

1- التلدين الكامل والتلدين متساوي الحرارة

التلدين الكامل، المعروف أيضًا باسم تلدين إعادة التبلور، ويُشار إليه عمومًا بالتلدين، هو تسخين الفولاذ أو الفولاذ إلى درجة حرارة Ac3 أعلى من 20 إلى 30 درجة مئوية، مع الحفاظ على درجة حرارة منخفضة لفترة كافية لإتمام عملية الأوستنة بعد التبريد البطيء، وذلك للحصول على بنية شبه متوازنة لعملية المعالجة الحرارية. يُستخدم هذا التلدين بشكل أساسي للتركيبات شبه اليوتكتيكية لمختلف أنواع مصبوبات الفولاذ الكربوني والسبائكي، والمطروقات، والقطاعات المدرفلة على الساخن، ويُستخدم أحيانًا أيضًا للهياكل الملحومة. يُستخدم عادةً كمعالجة حرارية نهائية لعدد من قطع العمل الخفيفة، أو كمعالجة حرارية أولية لبعض قطع العمل.

2- تلدين الكرات

تُستخدم عملية التلدين الكروي بشكل أساسي للفولاذ الكربوني فوق اليوتكتيكي وفولاذ الأدوات السبائكي (مثل صناعة الأدوات الحادة، والمقاييس، والقوالب، والقوالب المستخدمة في هذا الفولاذ). والغرض الرئيسي منها هو تقليل الصلابة، وتحسين قابلية التشغيل، والتحضير لعملية التبريد اللاحقة.

3- التلدين لتخفيف الإجهاد

تُستخدم عملية التلدين لتخفيف الإجهاد، والمعروفة أيضًا باسم التلدين بدرجة حرارة منخفضة (أو التطبيع بدرجة حرارة عالية)، بشكل أساسي لإزالة الإجهادات المتبقية من المسبوكات، والمطروقات، والملحومات، والأجزاء المدرفلة على الساخن، والأجزاء المسحوبة على البارد، وغيرها. وإذا لم تتم إزالة هذه الإجهادات، فإنها ستؤدي إلى تشوه الفولاذ أو ظهور تشققات فيه بعد فترة زمنية معينة، أو أثناء عملية القطع اللاحقة.

4. التلدين غير الكامل هو تسخين الفولاذ إلى Ac1 ~ Ac3 (الفولاذ تحت اليوتكتيكي) أو Ac1 ~ ACcm (الفولاذ فوق اليوتكتيكي) بين الحفاظ على الحرارة والتبريد البطيء للحصول على تنظيم متوازن تقريبًا لعملية المعالجة الحرارية.

II.في عملية التبريد السريع، فإن أكثر وسائط التبريد استخداماً هي المحلول الملحي والماء والزيت.

يُسهّل تبريد قطعة العمل بالماء المالح الحصول على صلابة عالية وسطح أملس، ولكنه لا يُنتج بقعًا لينة، بل قد يُسبب تشوهًا كبيرًا في قطعة العمل، وقد يصل الأمر إلى التشقق. أما استخدام الزيت كوسيط تبريد فهو مناسب فقط لحالات استقرار الأوستنيت فائق التبريد، خاصةً في بعض أنواع سبائك الصلب أو قطع الصلب الكربوني صغيرة الحجم.

3.الغرض من تلطيف الفولاذ

1- تقليل الهشاشة، والقضاء على الإجهاد الداخلي أو تقليله، وتبريد الفولاذ هناك قدر كبير من الإجهاد الداخلي والهشاشة، مثل عدم التطبيع في الوقت المناسب، مما يؤدي غالبًا إلى تشوه الفولاذ أو حتى تشققه.

2- للحصول على الخصائص الميكانيكية المطلوبة لقطعة العمل، يتم تبريد قطعة العمل بعد التبريد السريع، مما يؤدي إلى صلابة وهشاشة عاليتين. ولتلبية متطلبات الخصائص المختلفة لمجموعة متنوعة من قطع العمل، يمكنك ضبط الصلابة من خلال التطبيع المناسب لتقليل الهشاشة والحصول على المتانة واللدونة المطلوبة.

3- تثبيت حجم قطعة العمل

4- بالنسبة للتلدين، يصعب تليين بعض سبائك الصلب، وغالبًا ما يتم استخدام التبريد السريع (أو التطبيع) بعد التلدين بدرجة حرارة عالية، بحيث يتم تجميع كربيد الصلب بشكل مناسب، مما يقلل من الصلابة، وذلك لتسهيل القطع والمعالجة.

مفاهيم تكميلية

١- التلدين: يشير إلى تسخين المواد المعدنية إلى درجة حرارة مناسبة، والحفاظ عليها لفترة زمنية محددة، ثم تبريدها ببطء. من عمليات التلدين الشائعة: تلدين إعادة التبلور، تلدين تخفيف الإجهاد، تلدين كروي، تلدين كامل، وغيرها. يهدف التلدين بشكل أساسي إلى تقليل صلابة المواد المعدنية، وتحسين لدونتها، لتسهيل القطع أو التشكيل بالضغط، وتقليل الإجهادات المتبقية، وتحسين بنية وتجانس التركيب، أو لتهيئتها للمعالجة الحرارية اللاحقة.

٢- التطبيع: يشير إلى تسخين الفولاذ أو الفولاذ إلى درجة حرارة تتراوح بين ٣٠ و٥٠ درجة مئوية (أو أعلى منها عند النقطة الحرجة)، مع الحفاظ على هذه الدرجة لفترة مناسبة، ثم تبريده في هواء ساكن. يهدف التطبيع بشكل أساسي إلى تحسين الخواص الميكانيكية للفولاذ منخفض الكربون، وتحسين قابلية القطع والتشغيل، وتصغير حجم الحبيبات، وإزالة العيوب البنيوية، وذلك لتحضير البنية للمعالجة الحرارية اللاحقة.

3- التبريد السريع: يشير إلى تسخين الفولاذ إلى درجة حرارة أعلى من Ac3 أو Ac1 (الفولاذ تحت درجة الحرارة الحرجة) لفترة زمنية محددة، ثم تبريده بمعدل مناسب، للحصول على بنية المارتنسيت (أو البينيت) في عملية المعالجة الحرارية. تشمل عمليات التبريد السريع الشائعة التبريد أحادي الوسط، والتبريد ثنائي الوسط، وتبريد المارتنسيت، والتبريد متساوي الحرارة للبينيت، والتبريد السطحي، والتبريد الموضعي. يهدف التبريد السريع إلى تمكين أجزاء الفولاذ من الحصول على بنية المارتنسيت المطلوبة، وتحسين صلابة قطعة العمل، وقوتها، ومقاومتها للتآكل، مما يهيئها بشكل جيد للمعالجة الحرارية اللاحقة.

٤- التصليد: يشير إلى عملية معالجة حرارية يتم فيها تقوية الفولاذ، ثم تسخينه إلى درجة حرارة أقل من Ac1، مع فترة تثبيت، ثم تبريده إلى درجة حرارة الغرفة. من عمليات التصليد الشائعة: التصليد بدرجة حرارة منخفضة، والتصليد بدرجة حرارة متوسطة، والتصليد بدرجة حرارة عالية، والتصليد المتعدد.

الغرض من التطبيع: بشكل أساسي التخلص من الإجهاد الناتج عن عملية التبريد السريع، بحيث يتمتع الفولاذ بصلابة عالية ومقاومة للتآكل، ويتمتع باللدونة والمتانة المطلوبة.

5- التصليد: يشير إلى الفولاذ المستخدم في عملية التبريد والتصليد بدرجة حرارة عالية ضمن عملية المعالجة الحرارية المركبة. يُستخدم في معالجة الفولاذ المتصليد، ويُطلق عليه اسم الفولاذ المُصلّد. ويشمل عمومًا الفولاذ الإنشائي متوسط ​​الكربون والفولاذ الإنشائي المُسبك متوسط ​​الكربون.

٦- الكربنة: الكربنة هي عملية إدخال ذرات الكربون إلى الطبقة السطحية للفولاذ. تهدف هذه العملية إلى تحويل سطح قطعة العمل المصنوعة من الفولاذ منخفض الكربون إلى سطح من الفولاذ عالي الكربون، ثم تُخضع للتصليد والتلطيف عند درجة حرارة منخفضة، مما يُكسب الطبقة السطحية صلابة عالية ومقاومة للتآكل، بينما يحتفظ الجزء المركزي من قطعة العمل بمتانة وليونة الفولاذ منخفض الكربون.

طريقة الفراغ

نظرًا لأن عمليات تسخين وتبريد المشغولات المعدنية تتطلب عشرات الخطوات لإتمامها، والتي تُنفذ داخل فرن المعالجة الحرارية الفراغي، حيث لا يمكن للمشغل الاقتراب، فإن مستوى أتمتة هذا الفرن يتطلب درجة عالية من الدقة. في الوقت نفسه، تتطلب بعض الخطوات، مثل تسخين المشغولة المعدنية وتثبيتها في نهاية عملية التبريد السريع، ست أو سبع خطوات لإتمامها في غضون 15 ثانية. إن هذا الكم الهائل من الخطوات قد يُسبب توترًا للمشغل، مما قد يؤدي إلى أخطاء في التشغيل. لذلك، فإن الأتمتة الدقيقة هي وحدها الكفيلة بتحقيق التنسيق الدقيق وفي الوقت المناسب وفقًا للبرنامج.

تُجرى المعالجة الحرارية الفراغية للأجزاء المعدنية في فرن فراغي مغلق، حيث يُعرف عن عملية الإحكام التام للفراغ أهميتها البالغة. لذا، يُعدّ الحفاظ على معدل تسرب الهواء الأصلي للفرن وضمان تشغيله في بيئة فراغية مثالية أمرًا بالغ الأهمية لضمان جودة الأجزاء المعالجة حراريًا. ومن هنا، تبرز أهمية وجود بنية إحكام فراغي موثوقة في فرن المعالجة الحرارية الفراغية. ولضمان أداء الفراغ الأمثل، يجب أن يتبع تصميم بنية فرن المعالجة الحرارية الفراغية مبدأً أساسيًا، وهو استخدام اللحام المحكم للغاز في جسم الفرن، مع تقليل الثقوب أو منعها قدر الإمكان، وتجنب استخدام بنية إحكام ديناميكي، وذلك للحد من فرص تسرب الفراغ. كما يجب تصميم مكونات جسم الفرن وملحقاته، مثل الأقطاب الكهربائية المبردة بالماء وجهاز تصدير المزدوجات الحرارية، بحيث تُحكم إغلاق البنية.

معظم مواد التسخين والعزل لا يمكن استخدامها إلا في بيئة مفرغة من الهواء. ونظرًا لأن التسخين في أفران المعالجة الحرارية المفرغة من الهواء وبطانة العزل الحراري تتم في بيئة مفرغة من الهواء ودرجات حرارة عالية، فإن هذه المواد تتطلب مقاومة عالية للحرارة، وإشعاعًا حراريًا، وموصلية حرارية عالية، وغيرها من المتطلبات. أما متطلبات مقاومة الأكسدة فهي أقل. لذلك، يُستخدم التنتالوم والتنغستن والموليبدينوم والجرافيت على نطاق واسع في أفران المعالجة الحرارية المفرغة من الهواء كمواد تسخين وعزل حراري. إلا أن هذه المواد تتأكسد بسهولة في الهواء الطلق، ولذلك لا يمكن استخدامها في أفران المعالجة الحرارية العادية.

جهاز التبريد المائي: يتكون هذا الجهاز من غلاف فرن المعالجة الحرارية بالتفريغ، وغطاء الفرن، وعناصر التسخين الكهربائية، والأقطاب الكهربائية المبردة بالماء، وباب العزل الحراري الفراغي الوسيط، وغيرها من المكونات، والتي تعمل جميعها في بيئة مفرغة من الهواء. ونظرًا لظروف التشغيل القاسية هذه، يجب ضمان عدم تشوه أو تلف أي من مكوناته، وعدم ارتفاع درجة حرارة مانع التسرب الفراغي أو احتراقه. لذلك، يجب تركيب أجهزة التبريد المائي لكل مكون بما يتناسب مع ظروف التشغيل المختلفة، لضمان التشغيل الطبيعي لفرن المعالجة الحرارية بالتفريغ وإطالة عمره الافتراضي.

عند استخدام حاويات التفريغ ذات الجهد المنخفض والتيار العالي، وعندما يكون مستوى التفريغ في نطاق بضعة 100-1 تور، فإن الموصل الكهربائي في الحاوية سيتعرض لجهد عالٍ، مما يؤدي إلى ظاهرة التفريغ المتوهج. في أفران المعالجة الحرارية بالتفريغ، قد يتسبب التفريغ القوسي الشديد في احتراق عنصر التسخين الكهربائي وطبقة العزل، مما يؤدي إلى حوادث وخسائر جسيمة. لذلك، لا يتجاوز جهد تشغيل عنصر التسخين الكهربائي في أفران المعالجة الحرارية بالتفريغ عادةً 80 إلى 100 فولت. في الوقت نفسه، يجب اتخاذ تدابير فعالة في تصميم هيكل عنصر التسخين الكهربائي، مثل تجنب وجود أجزاء حادة، وعدم تقليل المسافة بين الأقطاب الكهربائية بشكل كبير، وذلك لمنع حدوث التفريغ المتوهج أو القوسي.

التصليد

وفقًا لمتطلبات الأداء المختلفة لقطعة العمل، ووفقًا لدرجات حرارة التصليد المختلفة، يمكن تقسيمها إلى الأنواع التالية من التصليد:

(أ) التلدين بدرجة حرارة منخفضة (150-250 درجة)

تُجرى عملية التلدين عند درجة حرارة منخفضة للحفاظ على بنية المارتنسيت المُلدّن. وتهدف هذه العملية إلى الحفاظ على الصلابة العالية ومقاومة التآكل العالية للفولاذ المُقسّى، مع تقليل الإجهاد الداخلي الناتج عن التبريد السريع وهشاشته، وذلك لتجنب التكسر أو التلف المبكر أثناء الاستخدام. وتُستخدم هذه العملية بشكل أساسي في مجموعة متنوعة من أدوات القطع عالية الكربون، والمقاييس، والقوالب المسحوبة على البارد، ومحامل الدوران، والأجزاء المُكربنة، وغيرها. وتتراوح الصلابة بعد التلدين عادةً بين 58 و64 على مقياس روكويل C.

(ii) التصليد بدرجة حرارة متوسطة (250-500 درجة)

تُجرى عملية التصليد بدرجة حرارة متوسطة لأجسام الكوارتز المُصلّدة، بهدف الحصول على مقاومة عالية للشد، وحد مرونة عالٍ، ومتانة فائقة. ولذلك، تُستخدم هذه العملية بشكل أساسي في صناعة أنواع مختلفة من النوابض وقوالب التشكيل الساخن، وتتراوح صلابة التصليد عادةً بين 35 و50 على مقياس روكويل C.

(ج) التصليد بدرجة حرارة عالية (500-650 درجة)

تُعرف عملية التصليد بدرجة حرارة عالية في صناعة السوهنيت المُصلّد. وهي عملية معالجة حرارية مُدمجة تجمع بين التبريد السريع والتصليد بدرجة حرارة عالية، وتُعرف باسم معالجة التصليد، وتهدف إلى تحسين الخواص الميكانيكية العامة، مثل القوة والصلابة واللدونة والمتانة. لذا، تُستخدم هذه العملية على نطاق واسع في السيارات والجرارات وآلات التشغيل وغيرها من الأجزاء الهيكلية الهامة، مثل قضبان التوصيل والمسامير والتروس والأعمدة. وتتراوح الصلابة بعد التصليد عادةً بين 200 و330 برينل.

الوقاية من التشوه

غالباً ما تكون أسباب تشوه القوالب المعقدة الدقيقة معقدة، ولكن بمجرد فهم قانون التشوه وتحليل أسبابه، يمكننا تقليله والتحكم فيه باستخدام طرق مختلفة لمنعه. وبشكل عام، يمكن اتباع الطرق التالية للوقاية من تشوه القوالب المعقدة الدقيقة عند معالجتها حرارياً.

(1) اختيار المواد بشكل معقول. يجب اختيار مواد مناسبة للقوالب المعقدة الدقيقة، مثل فولاذ القوالب ذي التشوه الدقيق الجيد (مثل الفولاذ المبرد بالهواء)، ويجب معالجة فولاذ القوالب ذي فصل الكربيدات بشكل معقول بالتشكيل والتطبيع الحراري، أما فولاذ القوالب الأكبر حجمًا والذي لا يمكن تشكيله، فيمكن معالجته حراريًا بالتكرير المزدوج للمحلول الصلب.

(2) يجب أن يكون تصميم هيكل القالب معقولاً، ويجب ألا يكون سمكه متبايناً للغاية، ويجب أن يكون شكله متناظراً، ولإحكام قانون التشوه في القوالب الأكبر حجماً، يجب مراعاة بدل المعالجة، ويمكن استخدام القوالب الكبيرة والدقيقة والمعقدة في مجموعة من الهياكل.

(3) يجب معالجة القوالب الدقيقة والمعقدة حرارياً مسبقاً للتخلص من الإجهاد المتبقي الناتج في عملية التصنيع.

(4) اختيار معقول لدرجة حرارة التسخين، والتحكم في سرعة التسخين، بالنسبة للقوالب المعقدة الدقيقة يمكن استخدام التسخين البطيء والتسخين المسبق وطرق التسخين المتوازنة الأخرى لتقليل تشوه المعالجة الحرارية للقالب.

(5) على أساس ضمان صلابة القالب، حاول استخدام التبريد المسبق أو التبريد التدريجي أو عملية التبريد بالحرارة.

(6) بالنسبة للقوالب الدقيقة والمعقدة، وفي ظل الظروف التي تسمح بها الظروف، حاول استخدام التبريد بالتسخين الفراغي ومعالجة التبريد العميق بعد التبريد.

(7) بالنسبة لبعض القوالب الدقيقة والمعقدة، يمكن استخدام المعالجة الحرارية المسبقة، والمعالجة الحرارية للتقادم، والمعالجة الحرارية للتطبيع والنتردة للتحكم في دقة القالب.

(8) في إصلاح ثقوب الرمل في القوالب والمسامية والتآكل والعيوب الأخرى، يتم استخدام آلة اللحام البارد وغيرها من معدات الإصلاح ذات التأثير الحراري لتجنب تشوه عملية الإصلاح.

بالإضافة إلى ذلك، فإن عملية المعالجة الحرارية الصحيحة (مثل سد الثقوب، وربط الثقوب، والتثبيت الميكانيكي، وطرق التسخين المناسبة، والاختيار الصحيح لاتجاه تبريد القالب واتجاه الحركة في وسط التبريد، وما إلى ذلك) وعملية المعالجة الحرارية المعقولة للتلطيف هي أيضًا تدابير فعالة للحد من تشوه القوالب الدقيقة والمعقدة.

تُجرى المعالجة الحرارية للتبريد والتلطيف السطحي عادةً باستخدام التسخين الحثي أو التسخين باللهب. وتتمثل المعايير الفنية الرئيسية في صلابة السطح، والصلابة الموضعية، وعمق طبقة التصليد الفعالة. ويمكن استخدام جهاز اختبار صلابة فيكرز، أو جهاز اختبار صلابة روكويل، أو جهاز اختبار صلابة روكويل السطحي لاختبار الصلابة. ويرتبط اختيار قوة الاختبار (المقياس) بعمق طبقة التصليد الفعالة وصلابة سطح قطعة العمل. وتُستخدم ثلاثة أنواع من أجهزة اختبار الصلابة في هذه العملية.

أولًا، يُعد جهاز اختبار صلابة فيكرز وسيلةً مهمةً لاختبار صلابة سطح المشغولات المعالجة حراريًا، حيث يمكن اختيار قوة الاختبار من 0.5 إلى 100 كجم، ويختبر طبقة التصليد السطحي التي لا تتجاوز سماكتها 0.05 مم، ويتميز بدقة عالية جدًا، إذ يُمكنه التمييز بين أدق الفروقات في صلابة سطح المشغولات المعالجة حراريًا. إضافةً إلى ذلك، يُمكن لجهاز اختبار صلابة فيكرز أيضًا تحديد عمق طبقة التصليد الفعالة، لذا يُعدّ جهاز اختبار صلابة فيكرز ضروريًا في عمليات المعالجة الحرارية السطحية أو عند استخدام كميات كبيرة من المشغولات المعالجة حراريًا.

ثانيًا، يُعد جهاز اختبار صلابة روكويل السطحي مناسبًا جدًا لاختبار صلابة قطع العمل المُصلّدة سطحيًا، حيث يتوفر بثلاثة مقاييس للاختيار من بينها. ويمكنه اختبار عمق التصليد الفعال الذي يزيد عن 0.1 مم لمختلف قطع العمل المُصلّدة سطحيًا. على الرغم من أن دقة جهاز اختبار صلابة روكويل السطحي ليست عالية كدقة جهاز اختبار صلابة فيكرز، إلا أنه يُعد وسيلة فعالة لإدارة الجودة والفحص في مصانع المعالجة الحرارية، ويلبي المتطلبات. علاوة على ذلك، يتميز بسهولة التشغيل والاستخدام، وانخفاض السعر، وسرعة القياس، وإمكانية قراءة قيمة الصلابة مباشرة، وغيرها من الخصائص. يُمكن استخدام جهاز اختبار صلابة روكويل السطحي لاختبار مجموعة من قطع العمل المُصلّدة سطحيًا بسرعة ودون إتلافها قطعةً قطعة. وهذا أمر بالغ الأهمية لمصانع معالجة المعادن وتصنيع الآلات.

ثالثًا، عندما تكون طبقة التصليد السطحي المعالجة حراريًا سميكة، يمكن أيضًا استخدام جهاز اختبار صلابة روكويل. عندما يتراوح سمك طبقة التصليد بين 0.4 و 0.8 مم، يمكن استخدام مقياس HRA، وعندما يزيد سمك طبقة التصليد عن 0.8 مم، يمكن استخدام مقياس HRC.

يمكن تحويل قيم صلابة فيكرز وروكويل وروكويل السطحية بسهولة إلى بعضها البعض، أو إلى القيم القياسية أو الرسومات أو حسب حاجة المستخدم. تتوفر جداول التحويل المقابلة في المعيار الدولي ISO، والمعيار الأمريكي ASTM، والمعيار الصيني GB/T.

التصلب الموضعي

في حال تطلبت الأجزاء صلابة موضعية عالية، يمكن استخدام التسخين الحثي أو غيره من وسائل المعالجة الحرارية الموضعية للتبريد السريع. عادةً ما يجب تحديد موقع المعالجة الحرارية الموضعية وقيمة الصلابة الموضعية على الرسومات. يجب إجراء اختبار الصلابة في المنطقة المحددة. يمكن استخدام جهاز اختبار صلابة روكويل لقياس قيمة صلابة HRC، وفي حال كانت طبقة التصليد بالمعالجة الحرارية سطحية، يمكن استخدام جهاز اختبار صلابة روكويل السطحي لقياس قيمة صلابة HRN.

المعالجة الحرارية الكيميائية

تُعنى المعالجة الحرارية الكيميائية بتغلغل عنصر كيميائي واحد أو أكثر في سطح قطعة العمل، مما يُغير تركيبها الكيميائي وبنيتها وخصائصها. بعد التبريد السريع والتطبيع بدرجة حرارة منخفضة، يتميز سطح قطعة العمل بصلابة عالية ومقاومة للتآكل وقوة تحمل عالية للإجهاد التلامسي، بينما يتميز لب قطعة العمل بمتانة عالية.

بناءً على ما سبق، يُعدّ رصد وتسجيل درجة الحرارة في عملية المعالجة الحرارية أمرًا بالغ الأهمية، إذ يؤثر ضعف التحكم في درجة الحرارة تأثيرًا كبيرًا على المنتج. لذا، يُعدّ رصد درجة الحرارة أمرًا بالغ الأهمية، كما أن تتبع تغيراتها خلال العملية برمتها مهم للغاية، مما يستلزم تسجيل تغيرات درجة الحرارة أثناء المعالجة الحرارية، ليسهل تحليل البيانات لاحقًا، ولتحديد الحالات التي لا تتوافق فيها درجة الحرارة مع المتطلبات. وهذا بدوره سيسهم بشكل كبير في تحسين عملية المعالجة الحرارية مستقبلًا.

إجراءات التشغيل

1- قم بتنظيف موقع التشغيل، وتحقق مما إذا كان مصدر الطاقة وأجهزة القياس والمفاتيح المختلفة تعمل بشكل طبيعي، وما إذا كان مصدر المياه سلسًا.

2- يجب على المشغلين ارتداء معدات الحماية المهنية الجيدة، وإلا فسيكون الأمر خطيرًا.

3- افتح مفتاح تحويل الطاقة العالمي للتحكم، وفقًا للمتطلبات الفنية لأقسام المعدات المتدرجة لارتفاع وانخفاض درجة الحرارة، لإطالة عمر المعدات والحفاظ على سلامتها.

4- الاهتمام بدرجة حرارة فرن المعالجة الحرارية وتنظيم سرعة حزام الشبكة، والقدرة على إتقان معايير درجة الحرارة المطلوبة للمواد المختلفة، لضمان صلابة قطعة العمل واستقامة السطح وطبقة الأكسدة، والقيام بعمل جيد في مجال السلامة.

5- يجب الانتباه إلى درجة حرارة فرن التصليد وسرعة سير الشبكة، وفتح هواء العادم، بحيث تلبي قطعة العمل بعد التصليد متطلبات الجودة.

6، في العمل يجب أن يلتزم بالمنشور.

7- تكوين معدات مكافحة الحرائق اللازمة، والإلمام بطرق الاستخدام والصيانة.

8- عند إيقاف تشغيل الآلة، يجب علينا التحقق من أن جميع مفاتيح التحكم في وضع الإيقاف، ثم إغلاق مفتاح التحويل العالمي.

ارتفاع درجة الحرارة

يمكن ملاحظة فرط التسخين في البنية المجهرية لأجزاء محامل ملحقات البكرات بعد عملية التبريد السريع من خلال الفتحة الخشنة. ولكن لتحديد درجة فرط التسخين بدقة، يجب فحص البنية المجهرية. فإذا ظهر مارتنسيت إبري خشن في بنية التبريد السريع لصلب GCr15، فهذا يدل على فرط التسخين. قد يكون سبب تكوّنه ارتفاع درجة حرارة التسخين أو طول مدة التسخين والتثبيت، مما يؤدي إلى فرط التسخين في جميع أنحاء نطاق التبريد؛ وقد يعود ذلك أيضًا إلى البنية الأصلية لكربيد الشريط، حيث تتشكل في المنطقة منخفضة الكربون بين الشريطين مارتنسيت إبري سميك موضعيًا، مما ينتج عنه فرط تسخين موضعي. يزداد الأوستنيت المتبقي في البنية فائقة التسخين، ويقل استقرار الأبعاد. وبسبب فرط التسخين في بنية التبريد السريع، تصبح بلورات الصلب خشنة، مما يؤدي إلى انخفاض متانة الأجزاء، وانخفاض مقاومة الصدمات، وتقليل عمر المحمل. قد يؤدي ارتفاع درجة الحرارة الشديد إلى حدوث تشققات ناتجة عن التبريد.

انخفاض درجة الحرارة

إن انخفاض درجة حرارة التبريد أو ضعف التبريد سيؤدي إلى إنتاج بنية تورينيتية أكثر من المعتاد في البنية المجهرية، وهو ما يُعرف باسم بنية التسخين المنخفض، مما يؤدي إلى انخفاض الصلابة، وانخفاض مقاومة التآكل بشكل حاد، مما يؤثر على عمر أجزاء المحمل الدوارة.

إخماد الشقوق

تتشكل شقوق تُعرف بشقوق التبريد في أجزاء محامل الأسطوانات أثناء عملية التبريد السريع نتيجةً للإجهادات الداخلية. وتشمل أسباب هذه الشقوق ما يلي: ارتفاع درجة حرارة التسخين أثناء التبريد السريع أو سرعة التبريد المفرطة، مما يؤدي إلى زيادة الإجهاد الحراري وتغير حجم كتلة المعدن في بنية الإجهاد عن مقاومة الكسر للفولاذ؛ وجود عيوب أصلية على سطح العمل (مثل الشقوق السطحية أو الخدوش) أو عيوب داخلية في الفولاذ (مثل الخبث، والشوائب غير المعدنية الكبيرة، والبقع البيضاء، وبقايا الانكماش، وما إلى ذلك) أثناء عملية التبريد السريع مما يؤدي إلى تركيز الإجهاد؛ إزالة الكربون السطحية الشديدة وانفصال الكربيدات؛ عدم كفاية أو عدم توقيت عملية التلدين بعد التبريد السريع؛ زيادة إجهاد الثقب البارد الناتج عن العملية السابقة، مثل طي التشكيل، والقطع العميقة أثناء الخراطة، والحواف الحادة لأخاديد الزيت، وما إلى ذلك. باختصار، قد يكون سبب شقوق التبريد السريع عاملاً واحداً أو أكثر من العوامل المذكورة أعلاه، ويُعد وجود الإجهاد الداخلي السبب الرئيسي لتشكل هذه الشقوق. تكون شقوق التبريد عميقة ورفيعة، ذات كسر مستقيم، ولا يظهر عليها أي لون مؤكسد على سطح الكسر. غالبًا ما تكون شقوقًا طولية مسطحة أو حلقية الشكل على طوق المحمل؛ أما على كرة المحمل الفولاذية، فيكون شكلها على هيئة حرف S أو T أو حلقة. من خصائص شقوق التبريد عدم وجود ظاهرة إزالة الكربون على جانبي الشق، مما يميزها بوضوح عن شقوق التشكيل وشقوق المادة.

تشوه المعالجة الحرارية

تتعرض أجزاء محامل NACHI أثناء المعالجة الحرارية لإجهاد حراري وإجهاد بنيوي. يمكن أن يتراكب هذا الإجهاد الداخلي أو يتوازن جزئيًا، وهو أمر معقد ومتغير، إذ يتغير بتغير درجة حرارة التسخين ومعدله، ونمط التبريد ومعدله، وشكل الأجزاء وحجمها. لذا، فإن تشوه المعالجة الحرارية أمر لا مفر منه. إن فهم قواعد التحكم في تشوه أجزاء المحامل (مثل بيضاوية الطوق، وزيادة الحجم، إلخ) وإتقانها، يُسهم في تحسين عملية الإنتاج. بالطبع، قد يؤدي الاصطدام الميكانيكي أثناء المعالجة الحرارية إلى تشوه الأجزاء، ولكن يمكن استغلال هذا التشوه لتحسين الأداء وتقليله أو تجنبه.

إزالة الكربون السطحية

في عملية المعالجة الحرارية، تتعرض أجزاء محامل ملحقات البكرات، عند تسخينها في وسط مؤكسد، لأكسدة سطحها، مما يؤدي إلى انخفاض نسبة الكربون فيه، وبالتالي إزالة الكربون السطحي. إذا تجاوز عمق طبقة إزالة الكربون السطحي الحد الأدنى المطلوب للمعالجة النهائية، فإن الأجزاء ستُتلف. يُمكن تحديد عمق طبقة إزالة الكربون السطحي من خلال الفحص المعدني باستخدام الطرق المعدنية المتاحة وطريقة قياس الصلادة المجهرية. يعتمد منحنى توزيع الصلادة المجهرية للطبقة السطحية على طريقة القياس، ويمكن استخدامه كمعيار للحكم.

المناطق الرخوة

نتيجةً لعدم كفاية التسخين وضعف التبريد، تحدث عملية التبريد السريع بسبب عدم كفاية صلابة سطح أجزاء محامل الأسطوانات، وهي ظاهرة تُعرف باسم "بقعة التبريد الضعيفة". يشبه هذا الأمر إزالة الكربون من السطح، مما قد يؤدي إلى انخفاض حاد في مقاومة التآكل السطحي وقوة التحمل.