معرفة

المقدمة: تم التحقيق في تأثير عمليات تبريد معالجة المحلول المختلفة (التبريد المباشر بالماء وتبريد الفرن متبوعًا بالتبريد بالماء) على البنية الدقيقة وخصائص الفولاذ المقاوم للصدأ الفائق المزدوج CD3MWN. تظهر النتائج أنه تحت عملية تبريد محلول إخماد الماء المباشر، عندما يتم معالجة الفولاذ المقاوم للصدأ الفائق المزدوج CD3MWN حرارياً تحت 1120 درجة مئوية، تزداد كمية رواسب الطور σ مع انخفاض درجة الحرارة، وتكون المادة ذات قوة وصلابة عالية؛ عند المعالجة الحرارية عند 1120 درجة مئوية وما فوق، تذوب الطور σ تمامًا، وتكون نسبة الطورين α وγ هي العامل الحاسم الذي يؤثر على خصائص الفولاذ CD3MWN. بالمقارنة مع التبريد المباشر بالماء، تحت عملية تبريد المحلول لتبريد الفرن متبوعًا بالتبريد بالماء، لا تترسب الطور σ في البنية الدقيقة، وهي بنية ذات مرحلتين من الطورين α وγ، مع نسبة المرحلتين تقترب من 1:1، ولها خصائص شاملة أفضل. في عملية إنتاج مصبوبات CD3MWN، يجب تفضيل عملية تبريد المحلول لتبريد الفرن متبوعة بإخماد الماء، والتي لا يمكنها فقط ضمان تطابق أفضل بين القوة واللدونة، ولكن أيضًا تقليل المخاطر الناجمة عن إخماد الماء عالي الحرارة على المصبوبات. يتكون الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج من طوري الأوستينيت والفيريت، مع خصائص شاملة ممتازة، ويُستخدم على نطاق واسع في البيئات ذات أيونات الكلوريد، والهندسة البحرية، والبتروكيماويات والغاز الطبيعي، وبناء السفن، وصناعة الورق، والطاقة وغيرها من الصناعات. لقد مر تطوير الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج عبر ثلاثة أجيال. منذ تطوير الجيل الثالث من الفولاذ المقاوم للصدأ الفائق المزدوج، نظرًا لخصائصه الميكانيكية الممتازة ومقاومته العالية للتآكل، بالإضافة إلى مزايا التكلفة مقارنة بالفولاذ المقاوم للصدأ الفائق الأوستينيتي وسبائك النيكل ذات الخصائص المماثلة، فقد نمت تطبيقاته الصناعية في المجالات ذات الصلة بسرعة. CD3MWN هو فولاذ مقاوم للصدأ مزدوج الطبقات مصبوب تم اقتراحه لأول مرة في المعيار الأمريكي ASTM A890/A890M-12، وهو ينتمي إلى الجيل الرابع من الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج الطبقات، مع رقم مكافئ لمقاومة التآكل (PREN) ≥45. بالمقارنة مع الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج من الجيل الثالث، يحتوي CD3MWN على نسبة أعلى من الكروم والموليبدينوم والنيتروجين، كما أن بنيته الدقيقة وخصائصه أكثر حساسية لعمليات المعالجة الحرارية. يمكن أن تؤدي عمليات المعالجة الحرارية غير الصحيحة إلى انخفاض كبير في مرونة المادة ومقاومتها للتآكل، مما يؤثر على استخدامها الطبيعي. تنص المواصفة على أن درجة حرارة المعالجة الحرارية لا ينبغي أن تكون أقل من 1130 درجة مئوية، ثم يتم تبريدها بالفرن إلى درجة حرارة لا تقل عن 1060 درجة مئوية، يليها التبريد السريع. في الوقت الحالي، قام العديد من العلماء بدراسة تأثير درجات حرارة المحلول المختلفة على البنية الدقيقة وخصائص CD3MWN، ولكن هناك دراسات قليلة حول عملية التبريد المحددة في المعيار، وهي تبريد الفرن بعد معالجة المحلول متبوعًا بالتبريد السريع، ولم يتم الاهتمام بتأثيرها على البنية الدقيقة وخصائص CD3MWN. ستستكشف هذه الدراسة تأثير درجات حرارة تبريد الفرن المختلفة على البنية الدقيقة والخصائص الميكانيكية للفولاذ المقاوم للصدأ الفائق المزدوج CD3MWN بعد الاحتفاظ به عند 1140 درجة مئوية، بهدف فهم قوانين التغير في بنيته الدقيقة وخصائصه، وتوفير إرشادات معينة لأبحاث وإنتاج الفولاذ المقاوم للصدأ الفائق المزدوج.

 

1. المواد والطرق التجريبية

1.1 المواد التجريبية

تم اختيار الفولاذ المقاوم للصدأ فائق الازدواج ASTM A890/A890M CD3MWN كمادة تجريبية. تم استخدام الحديد النقي، والكروم المعدني، ونتريد الكروم الحديدي، والنيكل الكهربائي، وقضبان الموليبدينوم، وقضبان التنغستن، والمنغنيز الكهربائي، والفيروبورون، وسبائك اللانثانوم والسيريوم، وسبائك السيليكون والباريوم كمواد خام. تم صهر المواد في فرن حثي متوسط ​​التردد، ثم صبها في كتل اختبار أحادية العارضة بأبعاد 260 مم × 170 مم × 40 مم. وفقًا لمتطلبات الاختبارات المختلفة، تم تحضير عينات بأحجام مماثلة في المنطقة المركزية عن طريق القطع السلكي. عولجت العينات حرارياً في فرن معالجة حرارية من النوع المقاوم، ثم خضعت لاختبارات مختلفة مثل الاختبارات الكيميائية والمعدنية والميكانيكية. تم تحليل التركيب الكيميائي لكتل ​​الاختبار باستخدام مطياف الانبعاث البصري QSN750-II ومحلل الغاز TCH600. وتظهر النتائج في الجدول رقم 1.

الجدول 1 التركيب الكيميائي لسبائك CD3MWN في الفولاذ الاختباري

 

1.2 طرق الاختبار

حُفظ فولاذ الاختبار CD3MWN عند درجات حرارة 1140، 1120، 1100، 1080، و1060 درجة مئوية لمدة ساعتين على التوالي، ثم أُخمد في الماء. حُفظت مجموعة أخرى عند درجة حرارة 2 لمدة ساعتين، ثم بُرِّدت في الفرن إلى درجات حرارة 1140، 2، 1120، و1100 درجة مئوية على التوالي قبل إخمادها في الماء. رُصدت البنية الدقيقة باستخدام مجهر ميتالوغرافي ZEISS Observer.Z1080m بعد الحفر بمحلول حمض هيدروكلوريك ميتابيسلفيت الصوديوم. وفقًا لأحكام GB/T 1060—1 "الطريقة المعدنية لتحديد محتوى مساحة الطور ألفا في الفولاذ المقاوم للصدأ"، عولجت الصور المعدنية باستخدام برنامج معالجة الصور OLYCIA M13305 LEXT. اختيرت عشرة مجالات رؤية عند كل درجة حرارة، وحُسب متوسط ​​القيمة لقياس محتوى الفريت ومحتوى الطور المترسب. رُصد شكل الطور المترسب وبقع حيود الإلكترون باستخدام مجهر إلكتروني نافذ JEM-2008، وحُلِّل تركيب الطور المترسب باستخدام مطياف تشتت طاقة الأشعة السينية Genesis. اختُبرت قوة الخضوع وقوة الشد باستخدام جهاز اختبار المواد SINTECH3/G 2100 كيلو نيوتن، بحجم عينة Φ20 مم × 100 مم، حيث كان الجزء الأوسط Φ16 مم × 100 مم. تم اختبار صلابة برينيل للعينات باستخدام جهاز اختبار صلابة برينيل HB-8.75B بحجم عينة 60 مم × 3000 مم × 20 مم. حُددت صلابة الفولاذ المختبر للصدمات باستخدام جهاز اختبار الصدمات البندولي ZBC 10-C بحجم عينة 10 مم × 2302 مم × 55 مم، مع شق على شكل حرف V. وُضِعَ شكل سطح الكسر الناتج عن الصدمة باستخدام مجهر مسح إلكتروني Quanta 10.

 

2. نتائج الاختبار والتحليل

2.1 تأثير عملية تبريد معالجة المحلول على البنية الدقيقة لفولاذ CD3MWN

كما هو الحال في الأجيال الثلاثة السابقة من الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج، فإن نسبة الطور α/γ في الفولاذ المقاوم للصدأ فائق الازدواج CD3MWN تُحدد بشكل رئيسي بالتركيب الكيميائي ودرجة حرارة المعالجة الحرارية، حيث يلعب التركيب الكيميائي دورًا رئيسيًا، بينما تلعب درجة حرارة المعالجة الحرارية دورًا تنظيميًا مساعدًا. ونظرًا لثبات التركيب الكيميائي للفولاذ المختبر، تلعب المعالجة الحرارية دورًا رئيسيًا في تنظيم نسبة الطور. ووفقًا لمعيار ASTM A890/A890M، يجب ألا تقل درجة حرارة المعالجة الحرارية لفولاذ CD3MWN عن 1130 درجة مئوية، ويجب تبريده في الفرن إلى ما لا يقل عن 1060 درجة مئوية قبل التبريد السريع. لذلك، من الأهمية بمكان دراسة تأثير درجات حرارة التبريد المختلفة في الفرن على البنية الدقيقة لفولاذ CD3MWN.

 

 

2.1.1 التبريد المباشر بالماء

يوضح الشكلان 1(أ) و2(هـ) التركيبات الدقيقة بعد التبريد المباشر بالماء عند درجات حرارة مختلفة لمدة ساعتين. تمثل المناطق الداكنة الطور ألفا، وتمثل المناطق الرمادية الفاتحة الطور غاما، وتوجد رواسب بيضاء ساطعة حول حدود الطور غاما. يتضح من الشكل 1 أن الأوستينيت موزع في شرائح طويلة على مصفوفة الفريت. مع ارتفاع درجة حرارة المعالجة الحرارية، تنخفض نسبة أبعاد الأوستينيت باستمرار، وتنخفض كمية الطور الأوستينيت وتتحول تدريجيًا إلى شكل كروي. يتضح من الشكلين 1(أ) و1(ب) أنه بعد المعالجة الحرارية عند 1060 درجة مئوية و1080 درجة مئوية، يوجد عدد كبير من الرواسب البيضاء الساطعة غير المذابة في التركيبة الدقيقة. كما يوجد أيضًا عدد قليل من الرواسب البيضاء الساطعة في الشكل 1(ج). لتوضيح بنية ونوع الرواسب، أُجري تحليل المجهر الإلكتروني النافذ على العينات، ويظهر الشكلان 2 و3 أنماط مورفولوجيا وحيود الإلكترونات. للرواسب بنية رباعية الأضلاع، وتقع عند حدود الطور بين الفريت والأوستينيت. تُظهر نتائج طيف الطاقة في الجدول 2 أن الرواسب غنية بعنصري الكروم والموليبدينوم المكونين للفيريت. هذا الراسب غني بالكروم والموليبدينوم، ويتوافق سلوكه الترسيبي مع قانون ترسيب الطور σ. لذلك، يُحدد أن الراسب هو الطور σ.

ومع ذلك، لم تتم ملاحظة أي رواسب في الشكلين 1 (د) و1 (هـ)، مما يشير إلى أنه يمكن إذابة الرواسب تمامًا عند درجات حرارة أعلى من 1120 درجة مئوية. تُظهر نتائج محاكاة مخطط الطور لراجكومار [4] لفولاذ CD3MWN أن الطور σ لا يزال موجودًا في الفولاذ عند حوالي 1080 درجة مئوية. ونظرًا لأن نتائج الحساب تصف ظروف التوازن الديناميكي الحراري، بينما يكون الفولاذ المختبر في حالة شبه متوازنة أثناء المعالجة الحرارية الفعلية والاختبار، فهناك انحراف بين نتائج الاختبار ونتائج الحساب. لذلك، عندما تتم معالجة الفولاذ المختبر حرارياً عند 1100 درجة مئوية، لا يزال هناك عدد قليل من مراحل σ غير المذابة في البنية الدقيقة. ومع ذلك، بعد الاحتفاظ بها عند 1120 درجة مئوية و1140 درجة مئوية لفترة من الوقت، تكون مرحلة σ في فولاذ CD3MWN قد ذابت تمامًا.

 

(أ) 1060 درجة مئوية × 2 ساعة

 

(ب) 1080 درجة مئوية × 2 ساعة

 

(ج) 1000 درجة مئوية × 2 ساعة

 

(د) 120 درجة مئوية × 2 ساعة

 

(هـ) 1 140 درجة مئوية × 2 ساعة

 

الشكل 1: البنية الدقيقة لفولاذ الاختبار CD3MWN عند درجات حرارة مختلفة للمعالجة الحرارية

 

الشكل 2 مورفولوجيا المراحل المترسبة الناتجة عن المعالجة الحرارية عند 1060 درجة مئوية

 

الشكل 3 نمط حيود الإلكترون للمرحلة المترسبة

 

الجدول 2 محتوى العناصر في المراحل المترسبة

 

يوضح الجدول 3 محتوى طور الفريت ونتائج الكشف عنه. مع ارتفاع درجة حرارة المعالجة الحرارية، يرتفع محتوى طور الفريت. عند 1100 درجة مئوية، تقترب نسبة طور الفريت إلى طور الأوستينيت من 1:1.

 

الجدول 3 محتوى الطور ألفا والطور سيجما للفولاذ المختبر عند درجات حرارة معالجة المحلول المختلفة

 

2.1.2 تبريد الفرن متبوعًا بالتبريد بالماء

يوضح الشكل 4 مورفولوجيا البنية الدقيقة بعد تجميدها عند درجة حرارة 1140 درجة مئوية لمدة ساعتين، ثم تبريدها في الفرن إلى درجات حرارة مختلفة قبل الإخماد المائي. يُلاحظ أنه مقارنةً بالإخماد المائي المباشر، لا يترسب طور سيجما في البنية الدقيقة بعد تبريد الفرن المتبوع بالإخماد المائي. تتكون البنية الدقيقة من طوري أوستينيت وفيريت، مع عدد أقل من مناطق طور الأوستينيت المستطيلة، وبنية أوستينيت أكثر تجانسًا ونعومة. تتحول حبيبات الأوستينيت تدريجيًا إلى شكل كروي [2-5]. تظهر نتائج الكشف عن محتوى الفيريت في الجدول 6. بالمقارنة بالإخماد المائي المباشر، تكون نسبة الطورين أقرب إلى 4:1، وتتغير بشكل أقل مع تغير درجة حرارة المعالجة الحرارية.

(أ) 1060 درجة مئوية

 

(ب) 1080 درجة مئوية

 

(ج) 1100 درجة مئوية

 

(د) 1120 درجة مئوية

الشكل 4 البنية الدقيقة لفولاذ الاختبار CD3MWN عند درجات حرارة تبريد مختلفة للفرن

 

الجدول 4 محتوى الطور ألفا للفولاذ الاختباري عند درجات حرارة تبريد الفرن المختلفة

تُظهر الأبحاث أن درجة الحرارة الأكثر حساسية لترسيب طور σ في فولاذ CD3MWN تبلغ حوالي 950 درجة مئوية. وبالتالي، فإن درجة حرارة أنف منحنى التحول المتساوي الحرارة لطور σ في CD3MWN تبلغ حوالي 950 درجة مئوية. وفي الوقت نفسه، تقترب درجتا الحرارة 1060 درجة مئوية و1080 درجة مئوية من الحد الأعلى لدرجة حرارة ترسيب طور σ، ويستغرق ترسيب طور σ عند هذه الدرجات من الحرارة وقتًا طويلاً نسبيًا. عند إخماد الماء بعد تبريد الفرن، وبعد التسخين والإبقاء على درجة حرارة 1140 درجة مئوية لمدة ساعتين، تذوب جميع الأطوار المترسبة في فولاذ CD2MWN المصبوب تمامًا، ويميل توزيع الكروم والموليبدينوم والنيكل والعناصر الأخرى في طوري α وγ إلى أن يكون موحدًا، وتكون تركيبات الطورين أكثر تشابهًا [3]. أثناء عملية تبريد الفرن، يتم إخراج الفولاذ للتبريد بالماء عند تبريده إلى درجة الحرارة المحددة، ووقت الاحتفاظ عند هذه درجة الحرارة ليس طويلاً، وبالتالي فإن انتشار الكروم والموليبدينوم والعناصر الأخرى غير كافٍ، ولا يمكن تشكيل تجمع عناصر الكروم والموليبدينوم، مما يؤثر على ترسب الطور σ.

 

 

2.2 تأثير المعالجة الحرارية على الخواص الميكانيكية

2.2.1 قوة تحمل التأثير

يوضح الشكل 5 تباين صلابة الصدمات في درجة حرارة الغرفة لفولاذ CD3MWN تحت عمليات المعالجة الحرارية المختلفة. يمكن ملاحظة من الشكل أنه عند اعتماد التبريد المباشر بالماء، يكون للطور σ تأثير كبير على صلابة الصدمات لفولاذ CD3MWN. عندما يكون محتوى الطور σ مرتفعًا، تكون صلابة الصدمات 4 جول فقط عند 1060 درجة مئوية و6 جول عند 1080 درجة مئوية. وذلك لأن الطور σ يتميز بصلابة وهشاشة عالية وبنية بلورية رباعية. وغالبًا ما يترسب عند الواجهة بين الفريت والأوستينيت وعند حدود حبيبات الفريت، مما يؤدي إلى تثبيت انزلاق الخلع وإعاقة حركته، مما يؤدي إلى تراكمات خلع مستوية وجعل حركة الخلع صعبة. وفي الوقت نفسه، تصبح مسافة انزلاق الخلع أقصر، مما يولد تأثير تقوية معين، ولكنه يقلل من اللدونة. كما هو موضح في الشكل 6 (أ)، يمكن رؤية سطح كسر انقسامي مميز، مع عدم وجود قدرة تقريبًا على امتصاص طاقة التأثير. بالمقارنة مع صلابة التأثير في درجات الحرارة المنخفضة، يكون تأثير محتوى الطور σ على صلابة التأثير في درجة حرارة الغرفة للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج أصغر عندما يكون محتوى الطور σ منخفضًا [9]. عند 1100 درجة مئوية، بسبب المحتوى المنخفض للغاية للطور σ، يتأثر أداء التأثير بشكل أساسي بنسبة الطورين، ويمكن أن تصل صلابة التأثير في درجة حرارة الغرفة إلى 117 جول. عند 1120 درجة مئوية وما فوق، يذوب الطور σ تمامًا. مع زيادة درجة حرارة المعالجة الحرارية، يزداد محتوى الطور α الصلب والقوي، بينما ينخفض ​​محتوى الطور γ الناعم والصلب. يُظهر الفولاذ المختبر اتجاهًا لانخفاض طاقة التأثير. كما هو موضح في الشكل 6(ب)، يتوزع شكل سطح الكسر الصدمي للفولاذ المختبر بعد المعالجة الحرارية عند درجة حرارة 1120 درجة مئوية على شكل غمازات بأحجام مختلفة. البقع السوداء في الشكل هي شوائب في الفولاذ المختبر، تسقط من المصفوفة أولاً عند الكسر وتصبح مركز الغمازات.

الشكل 5 خصائص التأثير عند درجات حرارة المعالجة الحرارية المختلفة

 

(أ) 1,060 درجة مئوية

(ب) 1,120 درجة مئوية

يوضح الشكل 6 مورفولوجيا كسر الصدمة للفولاذ المُختبر. عند استخدام التبريد بالفرن المتبوع بعملية الإخماد المائي، يتأثر أداء فولاذ CD3MWN للصدمات بشكل رئيسي بنسبة المرحلتين. مع تغير نسبة المرحلتين، يُظهر متانة الصدمة اتجاهًا تنازليًا تدريجيًا.

2.2.2 صلابة السطح

يوضح الشكل 7 تباين صلابة سطح فولاذ CD3MWN تحت عمليات معالجة حرارية مختلفة. عند تبريده مباشرةً في الماء، تكون صلادته عالية نسبيًا عند درجتي حرارة 3 و1060 درجة مئوية. مع زيادة درجة حرارة المحلول، تميل قيمة الصلابة إلى الاستقرار، وهو ما يتوافق مع قاعدة درجة حرارة ترسيب طور σ المذكورة أعلاه. ومع ذلك، عند استخدام التبريد بالفرن المتبوع بعملية التبريد بالماء، تميل قيم صلابة فولاذ CD1080MWN إلى الاستقرار. مع ارتفاع درجة حرارة تبريد الفرن، ترتفع نسبة طور الفريت، وتظهر قيمة الصلابة اتجاهًا تصاعديًا طفيفًا.

 

الشكل 7 الصلابة عند درجات حرارة المعالجة الحرارية المختلفة

 

2.2.3 خصائص الشد

يوضح الشكل 8 تباين قيم قوة فولاذ CD3MWN تحت عمليتي معالجة حراريتين مختلفتين. يتضح من الشكل أنه عند التبريد المباشر في الماء، تصل قوة الخضوع وقوة الشد للفولاذ المختبر إلى أقصى حد لها عند 1100 درجة مئوية، ثم تنخفض قليلاً عند 1120 درجة مئوية، ثم ترتفع مرة أخرى عند 1140 درجة مئوية.

يؤثر تغير نسبة طوري الفريت والأوستينيت وترسيب طور σ بشكل ملحوظ على الخواص الميكانيكية للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج. وبما أن طور σ يترسب عادةً عند السطح البيني بين الفريت والأوستينيت وعند حدود حبيبات الفريت، فإنه يُلحق ضررًا بالغًا بلدونة المادة ومتانتها. وكما هو موضح في الشكل 5، فإن وجود طور σ له تأثير كبير على لدونة المادة ومتانتها. ومع ذلك، يتميز طور σ بصلابته وهشاشته، وبصلابة أعلى بكثير من صلابة الفريت والأوستينيت، كما أنه يُثبّت الخلع، مما يزيد من قوة السبيكة بشكل فعال.

الشكل 8: قوة الشد وقوة الخضوع لفولاذ CD3MWN عند درجات حرارة مختلفة للمعالجة الحرارية.

 

يتضح من الشكل 8 أنه عند التبريد المباشر في الماء عند درجة حرارة 1100 درجة مئوية أو أقل، يزيد وجود طور σ من قوة الشد وقوة الخضوع للمادة. عند التبريد المباشر بالماء عند درجة حرارة 1100 درجة مئوية، وبسبب تأثيرات التعزيز المزدوجة لطور الفريت المكعب مركز الجسم وطور σ، تصل قوة الشد وقوة الخضوع إلى أقصى قيم لها. عند التبريد المباشر بالماء عند درجة حرارة 1120 درجة مئوية، يختفي تأثير تقوية طور σ، ولا يكفي تأثير التعزيز الناتج عن زيادة الفريت لتعويض فقدان القوة الناتج عن ذوبان طور σ، وبالتالي تظهر قوة الشد وقوة الخضوع اتجاهًا تنازليًا. عند التبريد المباشر بالماء عند درجة حرارة 1140 درجة مئوية، يزداد محتوى الفريت بشكل أكبر، وترتفع قوة الشد وقوة الخضوع أيضًا.

 

عند التبريد بالفرن ثم الإخماد بالماء، تتكون البنية المجهرية للمادة بشكل رئيسي من بنية ثنائية الطور من الفريت والأوستينيت. يزداد محتوى الفريت من 51.99% إلى 53.76%، مما يؤدي إلى زيادة تدريجية في قوة الخضوع وقوة الشد. عند المعالجة الحرارية عند 1120 درجة مئوية، يبلغ محتوى الفريت في فولاذ الاختبار 54.61% في الإخماد المباشر بالماء و53.76% في التبريد بالفرن ثم الإخماد بالماء. يختلف محتوى الفريت في فولاذ الاختبار تحت عمليتي المعالجة الحرارية بنسبة 0.85% فقط. ونظرًا لعدم وجود طور σ، فإن نسبة المرحلتين تحدد قوة الشد وقوة الخضوع لفولاذ الاختبار، وتصل قوة الشد وقوة الخضوع لكليهما إلى نفس المستوى.

 

2.3 تأثير عملية المعالجة الحرارية على إنتاج المسبوكات

 

نظرًا لأن الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج يكون لينًا جدًا في درجات الحرارة العالية، فإن المسبوكات التي تفتقر إلى دعم كافٍ تكون عرضة للتشوه والتشوه، وخاصةً للمصبوبات الكبيرة رقيقة الجدران، وهي مسألة بالغة الأهمية. يمكن تقليل التشوه عن طريق تقصير مدة المعالجة الحرارية، أو خفض معدل التسخين، أو استخدام درجة حرارة معالجة حرارية أقل من القيمة الموصى بها. ومع ذلك، قد تمنع هذه الجهود ذوبان الطور المترسّب أو تؤدي إلى تكوين أطوار مترسبة إضافية، مما يقلل من مقاومة التآكل ومتانة المسبوكات. إذا كان سمك جدار المسبوكات غير متساوٍ، فإن درجة حرارة المعالجة الحرارية العالية تتسبب في تبريد المناطق رقيقة الجدران بشكل أسرع من المناطق السميكة أثناء التبريد السريع، مما يؤدي إلى تدرجات في درجات الحرارة واختلافات في الانكماش في الأجزاء المختلفة. غالبًا ما يولد هذا إجهادًا حراريًا كبيرًا داخل المسبوكات، مما يؤدي إلى التشوه وحتى التشقق.

 

باختصار، لضمان خصائص هندسية مرضية للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج، أثناء إنتاج ومعالجة المسبوكات، ينبغي إعطاء الأولوية لعملية تبريد المحلول في الفرن متبوعةً بالتبريد المائي، مع ضبط درجة حرارة تبريد الفرن على 1080 درجة مئوية. يضمن هذا النهج توازنًا جيدًا بين القوة واللدونة، كما يقلل من المخاطر المرتبطة بالتبريد المائي عالي الحرارة للمصبوبات. في الوقت نفسه، ينبغي تجنب البقاء لفترات طويلة ضمن نطاق درجة الحرارة الحساس للأطوار المترسبة. عند إجراء المعالجة بالمحلول على مصبوبات الفولاذ CD3MWN في موقع الإنتاج، يجب التحكم الصارم في التبريد السريع بعد المعالجة بالمحلول، ويجب تبريد المسبوكات بسرعة عبر المنطقة الهشة (750-1080 درجة مئوية). يجب الحفاظ على درجة حرارة الماء في حوض التبريد أقل من 25 درجة مئوية. بالنسبة للمصبوبات رقيقة الجدران والمعقدة، يجب أيضًا إجراء معالجات مضادة للتشوه ومضادات الأكسدة عالية الحرارة.

 

الاستنتاجات 3

(1) عند تبريد الفولاذ المقاوم للصدأ CD3MWN الفائق المزدوج مباشرةً في الماء عند درجات حرارة أقل من 1120 درجة مئوية، تزداد كمية الطور σ المترسب مع انخفاض درجة الحرارة، وتتمتع المادة بقوة وصلابة عالية. عند التبريد المباشر في الماء عند درجات حرارة أعلى من 1120 درجة مئوية، يذوب الطور σ تمامًا، وتُعدّ نسبة طور الفريت إلى طور الأوستينيت العامل الحاسم الذي يؤثر على أداء الفولاذ CD3MWN.

(2) عند إخماد الفولاذ المقاوم للصدأ فائق الازدواج CD3MWN في الماء بعد تبريده في الفرن، لا تترسب أي طور سيجما في البنية الدقيقة، ويكون هيكله ثنائي الطور من الفريت والأوستينيت. تقترب نسبة الطورين من 1:1، وتنخفض كمية الأوستينيت الصفائحي. مع ارتفاع درجة حرارة تبريد الفرن، تنخفض متانة الفولاذ المختبر للصدمات، بينما تزداد صلابة السطح وقوته تدريجيًا.

(3) أفضل طريقة للمعالجة الحرارية لفولاذ CD3MWN هي التبريد بالماء بعد تبريد الفرن، مع اختيار درجة حرارة تبريد الفرن عند 1080 درجة مئوية. في هذه الحالة، لا يضمن هذا تطابقًا جيدًا بين القوة والمتانة البلاستيكية فحسب، بل يقلل أيضًا من مخاطر التبريد بالماء عالي الحرارة على المنتج المصبوب.