1.ما هو المبدأ الأساسي وراء كيفية تأثير محتوى الكربون على صلابة الملفات المدرفلة على البارد-؟
تقوية المحاليل الصلبة: توجد ذرات الكربون كمحاليل صلبة خلالية داخل الشبكة الفريتية. ولأن ذرات الكربون أصغر بكثير من ذرات الحديد، فإنها تشوه الشبكة الحديدية، مما يخلق مجالات إجهاد موضعية وتعيق حركة الخلع. يزيد هذا التشوه الشبكي من مقاومة المادة للتشوه البلاستيكي، مما يؤدي إلى تحسين الصلابة والقوة.
تعزيز تحول المرحلة وتحديد البنية المجهرية: يحدد محتوى الكربون البنية الدقيقة للصلب:
فولاذ منخفض الكربون للغاية - (C ≥ 0.01%): البنية المجهرية مكونة من 100% من الفريت تقريبًا. الفريت نفسه ناعم نسبيًا وله صلابة منخفضة للغاية.
فولاذ منخفض الكربون (C 0.02%~0.15%): الفريت + كمية صغيرة من البرليت. البيرليت عبارة عن خليط من طبقات الفريت والسمنتيت (Fe₃C، مركب شديد الصلابة)، وصلابته أعلى بكثير من الفريت.
الفولاذ الكربوني المتوسط (C 0.25%~0.60%): يتم زيادة نسبة البرليت بشكل كبير، مما يؤدي إلى صلابة معتدلة.
الفولاذ عالي الكربون (C > 0.60%): يظهر المزيد من الإسمنتيت في البنية المجهرية، وتتشكل حتى شبكة أو كربيدات حبيبية، مما يؤدي إلى زيادة كبيرة في الصلابة.
2.ما هي العلاقة الكمية بين محتوى الكربون وصلابة الملفات المدرفلة على البارد-؟
تحويل الصلابة: أخذ الملفات المدرفلة على البارد -كمثال:
فولاذ منخفض الكربون - (على سبيل المثال، SPCC، C ≥ 0.12%): الصلابة تقريبًا HRB 50-70
فولاذ كربوني متوسط- (على سبيل المثال، 45#، C 0.42%~0.50%): صلابة ملدنة تقريبًا HRB 80-90
فولاذ كربوني عالي- (على سبيل المثال، 65Mn، C 0.62%~0.70%): يمكن أن تصل الصلابة الملدنة إلى HRB 90-100 أو أعلى
تقسية العمل الدرفلة الإضافية على البارد-: بالنسبة للملفات المدرفلة على البارد-، الصلابة النهائية=(صلابة المصفوفة يتم تحديدها بواسطة محتوى الكربون) + (تصلب العمل الذي يساهم به معدل تقليل الدرفلة على البارد-). وبنفس معدل تقليل التدحرج على البارد-، فإن كل زيادة بنسبة 0.1% في محتوى الكربون، قد تزيد الصلابة (HV) بمقدار 20-40 نقطة.
Nonlinear Characteristics: In the high-carbon range (>0.8%C)، يميل ميل زيادة الصلابة إلى التسطيح بسبب وجود شبكة سمنتيت في البنية المجهرية، وقد يؤدي إلى زيادة الهشاشة بدلاً من زيادة خطية في الصلابة.
3. ما هي الاختلافات في معدلات تصلب العمل؟
الفولاذ منخفض الكربون-: يتمتع بقدرة تصلب منخفضة نسبيًا. تزداد الصلابة بعد الدرفلة على البارد، لكن معدل التصلب يكون بطيئًا، مما يسمح بمعدلات تخفيض عالية دون التشقق بسهولة.
الفولاذ عالي الكربون-: يتميز بمعدل تصلب عالي للغاية. نظرًا للكمية الكبيرة من البرليت والكربيدات الموجودة بالفعل في البنية المجهرية الأولية، يتم إعاقة حركة الخلع بشدة أثناء الدرفلة على البارد، مما يؤدي إلى زيادة حادة في الصلابة مع زيادة معدل التخفيض، ومن المرجح أن تصل إلى التشبع.
4. ما هي الاختلافات في الصلابة حسب حالة التسليم؟
الحالة الصلبة: مخففة لتسهيل المعالجة والتشكيل اللاحق.
1/4 صلبة، 1/2 صلبة: صلابة متوسطة يتم الحصول عليها عن طريق التحكم في معدل تخفيض الدرفلة على البارد.
الحالة الصلبة الكاملة: تصل الصلابة إلى الحد الأقصى لقيمة محتوى الكربون هذا بعد الدرفلة على البارد بمعدل تخفيض كبير.
5.كيفية اختيار محتوى الكربون والعملية بناءً على متطلبات الصلابة في الإنتاج أو التطبيق؟
تصميم التكوين:
بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب صلابة عالية للغاية (على سبيل المثال، شرائح الفولاذ الزنبركية، وشفرات القطع): يجب تحديد الفولاذ عالي الكربون- (على سبيل المثال، 65Mn، C75S، SK5)، حيث أن تصلب العمل وحده لا يمكنه رفع صلابة الفولاذ منخفض الكربون- إلى المستوى المطلوب.
بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب قابلية تشكيل ممتازة (على سبيل المثال، الأجزاء المسحوبة بعمق{{2}): يجب استخدام الفولاذ الكربوني المنخفض جدًا-المنخفض- أو الفولاذ الكربوني المنخفض-، حيث أن التلدين لا يمكنه القضاء على فقدان اللدونة الناتج عن المحتوى العالي من الكربون.
تعويض العملية:
تعديل التلدين: في عمليات التلدين المستمرة أو التلدين من النوع الجرسي-، إذا تم اكتشاف محتوى عالي من الكربون في حرارة معينة، مما يؤدي إلى صلابة عالية، فيمكن زيادة درجة حرارة التلدين بشكل مناسب أو تمديد وقت الاحتفاظ لتقليل الصلابة من خلال إعادة البلورة والكروية.
المعالجة الحرارية: بالنسبة للفولاذ الكربوني المتوسط- والعالي-، يتم أحيانًا استخدام "التليين الحرج" أو "التليين متساوي الحرارة" للحصول على بنية مجهرية معينة (على سبيل المثال، السوربيت) لموازنة الصلابة والمتانة.
معايير الجودة:
لا يمكن استنتاج صلابة الملفات المدرفلة على البارد- ببساطة من محتوى الكربون. عند نفس محتوى الكربون، يمكن أن تختلف الصلابة النهائية بشكل كبير بسبب الاختلافات في عمليات تقليل الدرفلة على البارد وعمليات التلدين.
عند اختيار المواد، يحتاج المستخدمون إلى الانتباه إلى كل من الدرجة (نطاق محتوى الكربون المقابل) وحالة التسليم (ملدن، 1/4 صلب، 1/2 صلب، صلب بالكامل، وما إلى ذلك).