תהליכי טיפול בחום - מרווה, הרפיה, נרמול, חישול

מרווה פלדה היא חימום הפלדה לטמפרטורה קריטית גבוהה מ-Ac3a (פלדה תת-אוטקטית) או Ac1 (פלדה אוטקטית יתר), החזקתה למשך זמן מה, כך שהאוסטניטיזציה כולה או חלקה תתבצע, ולאחר מכן קירור מהיר מקצב הקירור הקריטי לקצב קירור נמוך מ-Ms (או קרוב ל-Ms איזותרמי) לצורך שינוי תהליך טיפול בחום של מרטנזיט (או באניט). בדרך כלל סגסוגות אלומיניום, סגסוגות נחושת, סגסוגות טיטניום, זכוכית מחוסמת וחומרים אחרים עוברות גם תהליך טיפול בחום הנקרא מרווה, או תהליך קירור מהיר.

 

מטרת הכיבוי:
(1) שיפור התכונות המכניות של המתכת לחומר או לחלקים.
(2) לשפר את תכונות החומר או את התכונות הכימיות של פלדה מיוחדת מסוימת

 

שיטות כיבוי: בעיקר כיבוי בנוזל יחיד, אש בנוזל כפול, כיבוי מדורג, כיבוי איזותרמי, כיבוי מקומי וכן הלאה.

הרפיה היא תהליך של קירור מתכתי לחומר או חלק המחומם לטמפרטורה מסוימת, לאחר שהחזיקו אותו למשך זמן מסוים, מקורר בדרך מסוימת בתהליך טיפול בחום. הרפיה היא פעולה המתרחשת מיד לאחר הקירור, ובדרך כלל גם לחומר שעובר טיפול בחום בתהליך הסופי, ולכן התהליך המשותף של קירור וריפוי נקרא הטיפול הסופי.
תפקידו של תהליך הרפיה הוא:
(1) לשפר את יציבות הארגון, כך שהחומר העובד לא יתרחש עוד בארגון הטרנספורמציה במהלך השימוש בתהליך, כך שהגיאומטריה והתכונות של חומר העבודה יישארו יציבות.
(2) ביטול מתחים פנימיים על מנת לשפר את ביצועי חומר העבודה ולייצב את הגיאומטריה שלו.

(3) להתאים את התכונות המכניות של הפלדה כדי לעמוד בדרישות השימוש.

 

דרישות הרפיה: יש לחמם את חומר העבודה בטמפרטורות שונות לשימושים שונים כדי לעמוד בדרישות השימוש. (1) כלי חיתוך, מיסבים, חלקים שעברו קירור וחלקים שעברו קירור פני השטח מחוסמים בדרך כלל בטמפרטורה נמוכה מתחת ל-250 מעלות צלזיוס, לאחר הרפיה בטמפרטורה נמוכה הקשיות אינה משתנה הרבה, המאמץ הפנימי מופחת והקשיחות משתפרת מעט. (2) קפיץ מחוסם בטמפרטורה בינונית ב-350 ~ 500 מעלות צלזיוס, ניתן להשיג גמישות גבוהה וקשיחות נדרשת. (3) חלקי מבנה פלדה פחמן בינוני עשויים מחיסון בטמפרטורה גבוהה בדרך כלל ב-500 ~ 600 מעלות צלזיוס, על מנת להשיג את החוזק והקשיחות המתאימים.

 

נרמול הוא סוג של טיפול בחום שמטרתו לשפר את קשיחות הפלדה. רכיבי הפלדה מחוממים לטמפרטורת Ac3 מעל 30 ~ 50 ℃, ולאחר זמן מה הם מקוררים באוויר. התכונה העיקרית היא שקצב הקירור מהיר יותר מקצב ההחזרה ונמוך מקצב השכבה. נרמול יכול להיות קירור מהיר מעט יותר בעידון גרגירי גבישיים של פלדה. שילוב יחיד יכול להשיג חוזק משביע רצון, ולשפר משמעותית את הקפריזיות הקטנה (ערך AKV), להפחית את הנטייה לסדיקה של הרכיב. חלק מלוחות פלדה חמה מגולגלים מסגסוגת נמוכה, חישולים ויציקות מסגסוגת נמוכה על ידי נרמול, ניתן לשפר את התכונות המכניות המקיפות של החומר, וגם לשפר את ביצועי החיתוך.

 

חישול הוא חימום איטי של מתכת לטמפרטורה מסוימת, נשמרת למשך זמן מספיק, ולאחר מכן בקצב מתאים של תהליך טיפול בחום באזור קר של המתכת. טיפול בחום של חישול מחולק לחישול מלא, חישול לא שלם וחישול להפגת מתחים. ניתן להשתמש בתכונות מכניות של חומרים מחושלים באמצעות בדיקת מתיחה, כמו גם בדיקת קשיות. חומרי פלדה רבים מסופקים במצב טיפול בחום, וניתן להשתמש בבדיקת קשיות פלדה באמצעות בודק קשיות של לוק, בדיקת קשיות HRB, עבור לוחות פלדה דקים יותר, רצועות פלדה וצינורות פלדה דקי דופן, ניתן להשתמש בבודק קשיות של לוק על פני השטח, וקשיחות HRT של חומרי בניין.
מטרת הריכוך והחישול: 1. לשפר את איכות החומר ולחסל את הנוקשות של החומר בתהליך היציקה, הזיוף, הגלגול והריתוך, הנגרמת ממגוון פגמים ארגוניים, כמו גם מתחים שיוריים, ולמנוע עיוות וסדקים של חומר העבודה. 2. לרכך את חומר העבודה לצורך חיתוך. 3. לעדן את הגרעינים ולשפר את הארגון על מנת לשפר את התכונות המכניות של חומר העבודה. 4. לטיפול בחום הסופי (ריכוך, הרפיה) על מנת להבטיח עמידה בסטנדרטים הארגוניים.
תהליכי חישול נפוצים הם:
(1) חישול מלא. משמש לליטוש, חישול וריתוך של פלדת פחמן בינונית ותחתונה לאחר הופעת תכונות מכניות ירודות של רקמה מחוממת-על גסה.
(2) חישול ספרואידי. משמש להפחתת קשיות גבוהה של פלדת כלים ופלדת מסבים לאחר חישול.
(3) חישול איזותרמי. משמש לסגסוגת פלדת זווית עם תכולת ניקל וכרום מסוימת של ג'יאנגדו, קשיות גבוהה.
(4) חישול התגבשות מחדש. משמש להובלת חוטי מתכת ויריעות בתהליך ציור קר וגלגול קר, כאשר תופעת ההתקשות (הקשיות עולה, הפלסטיות יורדת)
(5) חישול גרפיטיזציה. משמש לייצור ברזל יצוק המכיל מספר רב של גוף קרבוריטי לברזל יצוק גמיש בעל פלסטיות טובה.
(6) חישול דיפוזיה. משמש להפיכת ההרכב הכימי של יציקות סגסוגת לאחיד ולשיפור ביצועיהן.
(7) חישול להפגת מתחים. משמש להסרת מתחים פנימיים של יציקות פלדה וריתוכים.