معرفة

ما أنواع الفولاذ المستخدمة في نيترة التروس؟ وما هي بعض خصائص البنية الدقيقة للفولاذ الشائع استخدامه؟ يُساعد فهم خصائص البنية الدقيقة على تحسين أداء التروس المستخدمة، وفي الوقت نفسه، تحسين عملية تصنيعها، مما يُحسّن من عمرها الافتراضي.

 

01

الغرض الأساسي من النترتة

 

أولاً، علينا فهم سبب إجراء معالجة النترتة. الهدف الأساسي من معالجة النترتة هو تحقيق أداء متناسق بين "صلابة خارجية وقوة داخلية" من خلال تكوين طبقة نيتريد على السطح. لذلك، يجب أن يلبي الفولاذ المستخدم في النترتة المتطلبات الرئيسية التالية: 1) حساسية النترتة: يجب أن يحتوي الفولاذ على عناصر كافية لتشكيل النيتريد (مثل Al، Cr، Mo، V، إلخ)، والتي يمكنها التفاعل مع النيتروجين لتكوين نيتريدات سبائك مستقرة (مثل AlN، CrN، MoN، إلخ)، مما يحسن بشكل كبير من صلابة طبقة النيتريد ومقاومتها للتآكل. 2) الخصائص الميكانيكية لللب: بعد معالجة الإخماد والتطبيع، يجب أن يتمتع اللب بقوة ومتانة مناسبتين لتحمل الأحمال ومنع الكسور. بشكل عام، يجب أن تكون قوة الشد حوالي 1000 ميجا باسكال، وصلابة حوالي HRC 35، ومتانة الصدمات ≥ 40 جول/سم². 3) توحيد البنية الدقيقة: يجب ألا يكون هناك فصل شديد أو شوائب غير معدنية أو عيوب مسامية في الفولاذ، وإلا فإنه سيؤدي إلى سمك غير متساوٍ لطبقة النتريد وتقلبات الصلابة وحتى الشقوق. 4) قابلية التصنيع: يجب أن يكون لديه قابلية تصنيع جيدة وقابلية معالجة حرارية لتلبية متطلبات معالجة التروس ذات الأشكال المعقدة.

 

02

الفولاذ المستخدم في نيترة التروس

 

من القسم السابق، عرفنا الغرض الأساسي من النترتة. لتكوين هذه النتريدات على سطح الفولاذ، يجب أن يحتوي الفولاذ على هذه العناصر الكيميائية. علاوة على ذلك، وللحفاظ على صلابة القلب، عادةً ما نحتاج إلى استخدام فولاذ سبائك متوسط ​​الكربون للتبريد والتطبيع (التبريد + التطبيع بدرجة حرارة عالية) قبل النترتة. يجب أن تكون درجة حرارة النترتة أقل من درجة حرارة التطبيع بعد التبريد لتقليل التشوه.

 

 

03

الفولاذ النتريد المستخدم بشكل شائع وخصائص بنيته الدقيقة

 

1) 38CrMoAlA هو الفولاذ النتريد الأكثر استخدامًا.

العناصر الرئيسية للتركيب الكيميائي (الكسر الكتلي) هي:

0.35% - 0.42% C، 0.20% - 0.45% سي، 0.30% - 0.60% منغنيز، 1.35% - 1.65% كروم، 0.15% - 0.25% مو، 0.70% - 1.10% آل.

البنية الدقيقة بعد الإخماد والتطبيع: بعد إخماد الزيت عند درجة حرارة 850-880 درجة مئوية، والتطبيع في درجات حرارة عالية عند درجة حرارة 600-650 درجة مئوية، تكون البنية الدقيقة عبارة عن سوربيت مُتجانس مُتجانس، وعادةً ما يكون حجم الحبيبات من 6 إلى 8 درجات. يوجد عنصر الألومنيوم في صورة محلول صلب، مما يوفر أساسًا ماديًا لتفاعلات النترتة اللاحقة.

البنية الدقيقة للطبقة المُنتَرْدَة: بعد معالجة النترتة (٥٠٠-٥٦٠ درجة مئوية، جو الأمونيا)، تتشكل بنية ثلاثية الطبقات على السطح. بعد النترتة الأيونية، تتكون الطبقة المركبة بشكل رئيسي من طور γ'، وتحتوي على كمية صغيرة من طور ε ونتريدات السبائك، مع خطوط حيود بسيطة وحادة وعدد أقل من الأطوار.

يمكن أن تصل صلابة الطور ε إلى 900-1100HV؛ أما الطور γ'، على شكل إبرة أو كتلة، فتتراوح صلابته بين 800-900HV؛ أما طبقة الانتقال فهي طبقة انتشار تتكون من نيتريدات السبائك (مثل AlN) والبيرليت، مع تدرج طفيف في الصلابة. ولا يزال اللب محتفظًا ببنية السوربيت المُقسّى، مما يضمن صلابة جيدة.

 

2) غالبًا ما يستخدم فولاذ 42CrMo في معالجة النترتة للتروس الثقيلة نظرًا لقدرته العالية على الصلابة والقوةتركيبه الكيميائي (الكسر الكتلي) هو: 0.38% - 0.45% كربون، 0.20% - 0.40% سيليكون، 0.50% - 0.80% منجنيز، 0.90% - 1.20% كروم، و0.15% - 0.25% مولينيوم.

البنية الدقيقة المُقسّاة: بعد التبريد عند درجة حرارة 840-860 درجة مئوية، والمعالجة عند درجة حرارة 580-620 درجة مئوية، تكون البنية الدقيقة عبارة عن سوربيت مُقسّى ناعمًا بحبيبات أنعم (7-9 درجات)، وكثافة خلع أعلى من 38CrMoAlA. يتم التحكم في صلابة اللب عند درجة حرارة 33-36 HRC.

البنية الدقيقة للطبقة المُنتَرْدَة: بعد النترتة، يتكون السطح بشكل رئيسي من طور γ'، مع طور ε رقيق نسبيًا. بفضل وجود عنصري الكروم والموليبدينوم، تتشكل كمية كبيرة من نيتريدات السبائك، مثل CrN وMoN، في طبقة الانتشار، موزعة بشكل متشتت، مما يجعل صلابة الطبقة المُنتَرْدَة تتراوح بين 850 و1000 فولت هيرتز. ولأنها لا تحتوي على عنصر الألومنيوم، يكون عمق النترتة الأيونية أقل بقليل، وعادةً ما يكون حوالي 0.1 مم.

 

 

3) خصائص الطبقة النترتية

الصلابة ومقاومة التآكل: يُعدّ نوع وتوزيع نيتريدات السبائك أمرًا بالغ الأهمية. يُؤدي التشتت العالي لنيتريد الألومنيوم (AlN) في 38CrMoAlA إلى أعلى صلابة للطبقة المُنتَرْتَدة؛ بينما يُعزز نيتريد الكروم (CrN) ونيتريد الموليبدينوم (MoN) في 42CrMo مقاومة التآكل.

أداء التعب: يُعدّ تجانس البنية الدقيقة المُخمّدة والمُقسّاة أمرًا بالغ الأهمية. يُمكن أن يُسبّب وجود حبيبات خشنة أو انفصال الكربيد تركيزًا للإجهاد في الطبقة المُنتَرة، مما يُقلّل من مقاومة التعب عند الانحناء. يُمكن للسوربيت المُقسّى ذو الحبيبات الدقيقة أن يزيد من عمر التعب للتروس بنسبة 30% إلى 50%.

أداء مضاد للتآكل: على الرغم من صلابة الطور ε العالية، إلا أنه هش. قد يؤدي ارتفاعه إلى تقشير الطبقة النترتية. تتميز البنية المجهرية التي يهيمن عليها الطور γ' بمتانة أفضل وأداء مضاد للتآكل. لذلك، في التروس عالية التحمل، عادةً ما يكون سمك الطور ε ≤ 5 ميكرومتر.

 

04

ملخص

في التطبيقات العملية، ينبغي أن يُسترشد اختيار الفولاذ المستخدم في نيترة التروس بالمتطلبات التشغيلية. يُعد تحليل البنية الدقيقة أسلوبًا أساسيًا لتحديد مدى ملاءمة المادة وفعالية العملية - فوجود مصفوفة سوربيت مُقسّاة موحدة شرط أساسي لضمان أداء اللب، بينما يُحدد نوع وتوزيع وتركيب الطور للنيتريدات في الطبقة المُنتَرْتَدة تأثير تقوية السطح بشكل مباشر. هذا كل شيء لهذا اليوم. نرحب بمشاركاتكم في قسم التعليقات، وندعوكم للدعم!

 

تتمتع فيجور بخبرة واسعة وفريق عمل محترف في إنتاج التروس ومعالجة المواد. إذا كان لدينا أي مساعدة أو كنت بحاجة إلى تطوير التروس والأعمدة، فلا تتردد في التواصل معنا على info@castings-forging.com