معرفة

نظرًا لضعف التوصيل الحراري، وارتفاع محتوى السبائك، وضيق نطاق درجة حرارة التشكيل، وصعوبة المعالجة العالية لفولاذ 9Cr18Mo المقاوم للصدأ، من السهل جدًا أن يُسبب ارتفاع درجة حرارة التشكيل وطول مدة المعالجة هيكل تشكيل خشنًا وهيكلًا مزدوجًا. يتميز الهيكل المزدوج بثبات وراثي قوي، ويصعب التخلص منه بالتلدين والإخماد. لذلك، أُجريت اختبارات عملية على أجزاء محامل من فولاذ 9Cr18Mo المقاوم للصدأ ذات هيكل التشكيل المزدوج لدراسة إمكانية إزالة هيكل التشكيل المزدوج من أجزاء المحامل من فولاذ 9Cr18Mo المقاوم للصدأ من خلال طرق المعالجة الحرارية.

 

1 عملية التطبيع

بعد عملية التشكيل بالطرق (الشكل 1)، خضعت حلقات المحمل الخارجية المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ والمُزودة بكربيدات مزدوجة لعملية التطبيع التالية. سُخِّنت حتى 1120 درجة مئوية.℃ في فرن المعالجة الحرارية، وحُفظت لمدة ساعة ونصف، ثم أُخرجت ورُدِّدت بالهواء إلى درجة حرارة الغرفة عن طريق نشرها ونفخ الهواء. بعد ذلك، تم تلدينها في فرن RJX-60-9 وفقًا لعملية تلدين الفولاذ المقاوم للصدأ (عملية التلدين: تُحفظ عند درجة حرارة 910 درجة مئوية).℃ لمدة ساعتين، ثم يتم تبريده بمعدل 30℃ في الساعة إلى 550℃ وأُخرجت للتبريد بالهواء). وُجد أن 30% من الحلقات لا تزال تحتوي على هياكل توأمية (انظر الشكل 2). أثناء التسخين التطبيعي، أُعيدت الحبيبات الصغيرة إلى حبيبات الأوستينيت الأصلية، ولم يتغير الاتجاه المكاني كثيرًا في الأساس. أثناء التبريد التطبيعي، قُسِّمت حبيبة أوستينيت واحدة مرة أخرى إلى عدة حبيبات صغيرة. وبالتالي، على الرغم من أن حبيبات الأوستينيت الخشنة قبل التطبيع (أي بعد التشكيل) كانت تبدو مُحسَّنة في الشكل (مُقسَّمة إلى العديد من الحبيبات الصغيرة)، إلا أنه في جوهرها، نظرًا لأن اتجاه وحجم العديد من الحبيبات الصغيرة كانا متسقين مع حبيبات الأوستينيت الأصلية، فقد تم تقليل جزء صغير جدًا فقط من الهيكل التوأمي، بينما وُرِثت الأغلبية. لا يمكن للتطبيع إلا إزالة الهياكل التوأمية الخفيفة نسبيًا، ومن المستحيل إزالة جميع الهياكل التوأمية.

 

 

عملية التحلل المزدوج في درجات الحرارة المنخفضة + التطبيع

ثلاث حلقات خارجية من الفولاذ المقاوم للصدأ ذات بنية توأمية شديدة (الشكل 3) خضعت للتحلل في درجات حرارة منخفضة في فرن RJX-60. كانت العملية كما يلي: التثبيت عند 690 درجة مئوية°درجة مئوية لمدة 3 ساعات، ثم تبريده بالهواء إلى درجة حرارة الغرفة؛ وتكرار عملية التثبيت عند 690 درجة مئوية°درجة مئوية لمدة 3 ساعات وتبريد الهواء إلى درجة حرارة الغرفة؛ يليه التطبيع في فرن RJX-50-13، مع كون العملية: التسخين حتى 1120°درجة مئوية في الفرن مع الاحتفاظ بها لمدة ساعة ونصف، ثم تبريدها بالهواء إلى درجة حرارة الغرفة بعد إخراجها من الفرن؛ وأخيرًا، تم تلدين الحلقات الخارجية الثلاث وفقًا لعملية تلدين الفولاذ المقاوم للصدأ. أظهرت النتائج إزالة جميع كربيدات التوأمة في الحلقات الخارجية الثلاث المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ (انظر الشكل 4). من خلال نتائج الاختبار المذكورة أعلاه، يمكن معرفة ما يلي: ① باستخدام مرتين من التحلل بدرجة حرارة منخفضة عند 690°يمكن لـ C أن يجعل كل الأوستينيت يتحلل. ② بعد التسخين إلى درجة حرارة التطبيع، يتحول الفريت إلى أوستينيت ويخضع لتحول طوري آخر. بسبب عدم تجانس درجة الحرارة، يحدث إجهاد وتشوه في المناطق الدقيقة، مما يؤدي إلى إعادة تبلور التشوه في درجات حرارة عالية، مما قد يؤدي إلى تدمير حدود حبيبات الأوستينيت الأصلية العنيدة والقضاء على بنية التوأمة الخشنة. مع ذلك، لا يمكن لهذه العملية القضاء على بنية التوأمة الحادة الناتجة عن التشكيل.

 

 

ثلاث عمليات تحلل وتطبيع منخفضة الحرارة

 

خضعت أربع حلقات داخلية من الفولاذ المقاوم للصدأ، ذات هياكل توأمية شديدة (الشكل 5)، لاختبارات عملية. وُضعت في فرن RJX-60 لثلاث عمليات تحلل منخفضة الحرارة، حيث تضمنت كل عملية تثبيتًا عند درجة حرارة 690 درجة مئوية.°درجة مئوية لمدة 3 ساعات، ثم تبريدها بالهواء إلى درجة حرارة الغرفة. ثم وُضعت في فرن RJX-50-13 للتطبيع، حيث تتم العملية على النحو التالي: التسخين حتى 1110 درجة مئوية.°حُفظت درجة الحرارة في الفرن لمدة ساعتين، ثم أُخرجت وبُرِّدت بالهواء إلى درجة حرارة الغرفة عن طريق توزيع الهواء ونفخه. ثم لُدِّنت الحلقات الداخلية الأربع وفقًا لعملية التلدين بالفولاذ المقاوم للصدأ. بعد فحص بنية التلدين، وُجد أن اثنتين منهما مؤهلتان، بينما لا تزال اثنتان منهما تحتويان على هياكل توأمة، ولكن هياكل التوأمة الصارمة الأصلية قد تحسنت بشكل كبير، ولم يتبقَّ سوى كربيدات توأمة صغيرة جدًا في بعض المناطق المحلية (انظر الشكل 6).

من نتائج التجارب المذكورة أعلاه، يمكن معرفة أنه بالنسبة للبنية الدقيقة المزدوجة الشديدة بشكل خاص، حتى من خلال زيادة عدد التحلل في درجات الحرارة المنخفضة والخضوع للتحول الطوري بشكل متكرر، فمن المستحيل القضاء تمامًا على البنية الدقيقة للكربيد المزدوج.

 

 

لضمان الإزالة الكاملة لجميع الهياكل المزدوجة، طُوّرت عملية جديدة. وفقًا لمخطط طور Fe-Cr-C لفولاذ 9Cr18Mo، بعد التحلل في درجات حرارة منخفضة، تُصبح البنية الدقيقة فيريتية. α وكربيدات ثانوية (Fe، Cr)23C6. بين 900 و940°ج، الفريت α يتحول إلى أوستينيت γ، والبنية الدقيقة الناتجة هي γ + (Fe, Cr)23C6. أوستينيت γ تتبلور وتنمو حول الكربيدات المشتتة K. وفقًا للديناميكا الحرارية، يجب أن تنمو النوى بحرية ودون انتظام، مما يُعطل علاقة اتجاه الحبيبات الأصلية. لتثبيت حدود الحبيبات الجديدة، يلزم ثبات حراري طويل للوصول إلى حالة مستقرة للحبيبات الجديدة. بعد ذلك، γ + (Fe, Cr)23C6 يتم تسخينه بسرعة إلى γ منطقة كربيد أولية (Fe, Cr)7C3، أي التطبيع عند درجات حرارة عالية، لتحفيز إعادة تبلور التشوهات الناتجة عن درجات الحرارة العالية، وتفكيك حدود حبيبات الأوستينيت الأصلية العنيدة، والتخلص من الهياكل المزدوجة. ولضمان الإزالة الكاملة للهياكل المزدوجة، أُضيفت عملية تحلل وتطبيع إضافية عند درجات حرارة منخفضة لتحقيق تحول طوري متكرر، وتحسين جودة الحبيبات، وتحسين متانة التأثير.

 

تم إنتاج ما مجموعه 144 حلقة خارجية و144 حلقة داخلية من الفولاذ المقاوم للصدأ تجريبيًا باستخدام العملية التالية. أُجريت ثلاث عمليات تحلل منخفضة الحرارة في فرن RJX-60، حيث تضمنت كل عملية حفظًا عند 690 درجة مئوية.°درجة مئوية لمدة 3 ساعات، ثم تبريد بالهواء إلى درجة حرارة الغرفة. بعد ذلك، أُجريت عملية التطبيع في فرن RJX-50-13، حيث كانت العملية: تسخين حتى 920 درجة مئوية.°درجة مئوية مع الاستمرار لمدة 2 ساعة، ثم التسخين حتى 1130°درجة مئوية، مع الاحتفاظ بها لمدة ساعة ونصف قبل إخراجها من الفرن وتبريدها بالهواء إلى درجة حرارة الغرفة، مع فرد الأجزاء ونفخها بالهواء. تم تجهيز ستة أفران، كل منها يحتوي على 24 جزءًا. ثم خضعت الحلقات الداخلية والخارجية المُعدّلة للتحلل في درجة حرارة منخفضة في فرن RJX-60، مع الحفاظ على العملية عند درجة حرارة 690 درجة مئوية.°درجة مئوية لمدة 3 ساعات، ثم تبريد بالهواء إلى درجة حرارة الغرفة. ثم أُجريت عملية التطبيع مرة أخرى في فرن RJX-50-13، مع تسخين العملية إلى 920 درجة مئوية.°درجة مئوية مع الاستمرار لمدة 1.5 ساعة، ثم التسخين حتى 1100°درجة مئوية، مع الاحتفاظ بها لمدة ساعة قبل إخراجها من الفرن وتبريدها بالهواء إلى درجة حرارة الغرفة، مع فرد الأجزاء ونفخها بالهواء. أخيرًا، تم تلدين الحلقات الداخلية والخارجية وفقًا لعملية تلدين الفولاذ المقاوم للصدأ. فُحصت 15 قطعة من كل فرن عشوائيًا، وتبين أن جميع البنية الدقيقة لعملية التلدين سليمة، دون وجود أي هياكل كربيد مزدوجة (انظر الشكل 7). ​​​​​​​

الاستنتاجات 5

(1) بالنسبة للكربيدات المزدوجة الخفيفة نسبيًا بعد التشكيل والتلدين، يمكن اعتماد عملية تحلل ثانوية منخفضة الحرارة + عملية تطبيع للتخلص من بنية الكربيد المزدوجة.

(2) بالنسبة للكربيدات المزدوجة شديدة التحمل بعد التشكيل والتلدين، يتم إجراء تحلل منخفض الحرارة بثلاث خطوات + التطبيع عند 1130°عملية C + تحلل منخفض الحرارة بخطوة واحدة + تطبيع عند 1100°يمكن استخدام عملية C لإزالة الكربيدات المزدوجة.

 

 

يتمتع فريق فيجور بخبرة تزيد عن 20 عامًا في عمليات الصب والتشكيل على البارد والمعالجة اللاحقة، بالإضافة إلى سلسلة توريد متينة لمعالجة الأسطح. إذا كان لدينا أي مساعدة أو أي أجزاء ترغبون في تطويرها، يُرجى التواصل معنا على info@castings-forging.om