كيفية تقسية الصلب

يُعرف الحديد الصلب على أنه سبيكة من الحديد تستخدم في البناء وفي صناعة الأدوات المعدنية وغيرها من الاستخدامات المشابهة. لابد من تقسية الصلب ثم مراجعته حتى يتحمل مستوى الاستخدام المخصص له في الحالات التي تعرضه لكثير من البلى والتلف. ستتمكن من تقسية الصلب في فترة قصيرة من الوقت باستخدام الأدوات الصحيحة وقليل من التدريب.

الخطوات

تنزيل المقال

1
ابدأ بالصلب ذي المحتوى الكربوني الكافي. تتسبب تقسية الصلب في تغير بنية الكربون إلى البنية البلورية بطريقة مشابهة لتغير الفحم أو الجرافيت تحت الحرارة والضغط في باطن الأرض وتحوله لألماس. يحتاج الصلب لمحتوى كربوني مقداره 0,6% أو أكثر لتقسيته دون سباكة مواد أخرى معه. يُسمى هذا النوع من الصلب بالصلب عالي الكربون أو صلب العدد. (كذلك فإن سبائك الصلب مثل الصلب الفضي وألواح القياس من أنواع الصلب الغني بالكربون).
- كذلك يمكن تقسية الصلب متوسط الكربون أي الذي يحتوي على كربون بنسبة 0,4 إلى 0,55% لكن تتطلب أنواع الصلب هذه سباكة مواد أخرى معها حتى يمكن تقسيتها بدرجة أكبر.
- لا يمكن تقسية الصلب الخفيف –أي الذي يقل محتواه الكربوني عن 0,4%- بشكل مباشر. لكن يمكن تغليفه بمواد أخرى لتقسيته في عملية تسمى بالتصليد السطحي.
سخن قطعة الصلب بأكملها ببطء أولًا. ثم ركز الحرارة على المنطقة التي تريد تقسيتها مثل طرف إزميل أو رأس مفك براغي حتى تتوهج تلك المنطقة باللون الأحمر.
3
أخمد الصلب في سائل ما. يؤدي غمس الصلب الساخن في سائل أو غاز لتبريده سريعًا إلى تقسية المعدن. يمكن استخدام عدة سوائل في عملية الإخماد.
- الزيت هو أكثر السوائل شيوعًا في الإخماد خاصة إذا لم تكن واثقًا من التركيب الكيميائي للصلب المتوفر لديك. الزيوت الشائعة المستخدمة هي الزيت النباتي أو المعدني أو زيت بذور القطن أو زيت الحوت. يبرد الزيت الصلب بصورة أبطأ من الماء ما يجعله أقل عرضة للتشقق ويمنحه نفس الدرجة من التقسية. تميل معظم أنواع الصلب المركب -كالعديد من الأنواع الحديثة متعددة السبائك- إلى التشقق إذا أخمدت بسرعة كبيرة كما في حالة الإخماد بالماء. يمكن أن تبطئ الفقاعات عملية التبريد وتكون بقعًا لينة في المعدن إذا تركت لتتكون، لذا يتم تحريك سائل الإخماد في العادة لمنع تكون الفقاعات. قد تتسبب زيوت الإخماد في تكون الأدخنة والبقع والانسكاب وهناك خطر الحريق المحتمل إذا لم تُراقَب كما ينبغي.
- يُخمد الماء المالح الصلب الساخن بصورة أسرع من الماء النقي لأن الملح يسرع تصاعد الفقاعات، لكن لابد من شطفه على الفور لأنه يسبب تآكل الصلب بصورة أسرع من الماء النقي.
- توفر بوليمرات الجليكول المخلوطة بالماء إخمادًا وسيطًا بين الماء والزيت ويعتمد معدل التبريد على مقدار الجليكول. وهي تسبب تآكل الصلب بدرجة أقل من الماء واحتمالات تسببها في الحرائق أقل من الزيت لكن لابد من مراقبة نسبة البوليمر إلى الماء باستمرار لضمان استمرارية النتائج.
- تستخدم سوال الإخماد الكريوجينية (عالية التبريد) لمنع تكون البقع اللينة والهشة وتقوية الحديد ليصبح أكثر صلابة. تستخدم في الغالب مع الصلب عالي الكربون أكثر منها مع متوسط الكربون.
يزيل هذا سائل الإخماد ويعد الصلب لعملية المراجعة/ المعالجة النهائية. يمكن استخدام الماء لغسل الصلب إذا كان سائلٌ سواه قد استخدم في إخماد الصلب. أما إذا لم يكن كذلك فيمكن استخدام كاشط خفيف كقماش السنفرة.
5
سخن الصلب مجددًا لكن ليس كثيرًا. تتسبب عملية التسخين الثانية في مراجعة الصلب للتخلص من الهشاشة الناتجة عن عملية التقسية. يمكن تسخين الصلب في فرن أو في حمام زيت أو خليط نترات البوتاسيوم والصوديوم أو الرصاص. تحدد درجة حرارة تسخين الصلب خلال عملية المعالجة النهائية (المراجعة- tempering) مدى قساوة الصلب بعد ذلك وكلما زادت الحرارة زادت نعومة الصلب وقسوته.
- يظهر الصلب المسخن ألوان أكسدة على السطح خلال عملية المراجعة على حسب مدى سخونته. تبدأ الألوان باللون الأصفر الفاتح عند 200ْ س وصولًا للقرمزي عند 330ْ س. تستخدم هذه الألوان كدليل إرشادي لدرجة حرارة المراجعة على حسب كيفية استخدام الصلب. تتطلب سبائك الصلب درجات حرارة أعلى لبلوغ لون معين يختلف عن أنواع الصلب الكربوني.
يمكنك تبريد الصلب هذه المرة ببطء أو بسرعة، على حسب الخواص المرغوبة للصلب النهائي، خلافًا لحتمية استخدام التبريد السريع خلال الإخماد. فقط سبائك الصلب المعرضة للهشاشة مجددًا بعد المراجعة هي ما يجب تبريدها ببطء.