تنقسم المعالجة الحرارية السطحية إلى نوعين: المعالجة الحرارية السطحية بالتبريد والتهدئة، والمعالجة الحرارية الكيميائية. طريقة اختبار الصلابة هي كما يلي:
1. تبريد السطح والمعالجة الحرارية للتلطيف
عادةً ما تُجرى المعالجة الحرارية لإخماد وتلطيف السطح بالتسخين الحثي أو اللهب. المعايير التقنية الرئيسية هي صلابة السطح، والصلابة الموضعية، وعمق الطبقة المتصلبة الفعالة. يمكن استخدام جهاز اختبار صلابة فيكرز أو روكويل لاختبار الصلابة. قوة الاختبار: يعتمد الاختيار على عمق الطبقة المتصلبة الفعالة وصلابة سطح قطعة العمل. تُستخدم ثلاث آلات لقياس الصلابة هنا.
(1) يُعدّ جهاز اختبار صلابة فيكرز وسيلةً مهمةً لاختبار صلابة سطح قطع العمل المعالجة حرارياً. يستخدم الجهاز قوةً تجريبيةً تتراوح بين 0.5 و100 كجم لاختبار طبقة تصلب سطحية بسمك 0.05 مم. يتميز الجهاز بدقة عالية، ويُمكّنه من التمييز بين قطع العمل المعالجة حرارياً. كما يُمكّنه من الكشف عن الاختلاف الطفيف في صلابة السطح، بالإضافة إلى عمق الطبقة المُصلّبة الفعالة، لذا من الضروري تجهيزه للوحدات التي تُجري عمليات المعالجة الحرارية السطحية أو التي تستخدم عددًا كبيرًا من قطع العمل المعالجة حرارياً.
(2) يُعد جهاز اختبار صلابة روكويل السطحي مناسبًا جدًا لاختبار صلابة قطعة العمل المُخمّدة السطحية. تتوفر ثلاثة مقاييس لجهاز اختبار صلابة روكويل السطحي للاختيار من بينها. يمكنه اختبار قطع عمل مُصلّدة سطحية مُختلفة يتجاوز عمق الطبقة المُصلّدة الفعالة فيها 0.1 مم. على الرغم من أن دقة جهاز اختبار صلابة روكويل السطحي ليست عالية مثل جهاز اختبار صلابة فيكرز، إلا أنه يُمكنه بالفعل تلبية المتطلبات كطريقة كشف لإدارة الجودة وفحص المؤهلات لمصانع المعالجة الحرارية. بالإضافة إلى ذلك، يتميز أيضًا بخصائص التشغيل السهل والاستخدام المُريح والسعر المنخفض والقياس السريع والقراءة المباشرة لقيم الصلابة. يُمكن استخدام جهاز اختبار صلابة روكويل السطحي للكشف السريع وغير المُدمر عن دفعات قطع العمل المُعالجة حرارياً السطحية واحدة تلو الأخرى. إنه ذو أهمية كبيرة لمصانع معالجة المعادن وتصنيع الآلات. يُمكن أيضًا استخدام جهاز اختبار صلابة روكويل عندما تكون الطبقة المُصلّدة المعالجة حرارياً السطحية سميكة. عندما يتراوح سمك طبقة الصلابة المعالجة حرارياً بين 0.4 و0.8 مم، يمكن استخدام مقياس HRA. وعندما يتجاوز عمق الطبقة المتصلبة 0.8 مم، يمكن استخدام مقياس HRC. يمكن بسهولة تحويل قيم معايير الصلابة الثلاثة لفيكرز وروكويل وروكويل السطحية إلى معايير أو رسومات أو قيم صلادة مطلوبة من قبل المستخدمين، وجدول التحويل المقابل موجود في المعيار الدولي ISO. وقد تم استخدام المعيار الأمريكي ASTM والمعيار الصيني GB/T.
(3) عندما يزيد سمك الطبقة الصلبة المعالجة حرارياً عن 0.2 مم، يمكن استخدام جهاز اختبار صلابة ليب، ولكن يجب اختيار مستشعر من النوع C. عند القياس، يجب الانتباه إلى تشطيب السطح والسمك الكلي لقطعة العمل. لا تحتوي طريقة القياس هذه على أجهزة فيكرز وروكويل. جهاز اختبار الصلابة دقيق، ولكنه مناسب للقياس في الموقع في المصنع.
2. المعالجة الحرارية الكيميائية
المعالجة الحرارية الكيميائية هي غمر سطح قطعة العمل بذرات عنصر كيميائي واحد أو أكثر، مما يُغيّر تركيبها الكيميائي وبنيتها وأدائها. بعد الإخماد والمعالجة الحرارية المنخفضة، يتمتع سطح قطعة العمل بصلابة عالية ومقاومة عالية للتآكل، بالإضافة إلى قوة تحمل تعب التلامس، كما يتميز قلب قطعة العمل بقوة وصلابة عالية. المعايير التقنية الرئيسية لقطعة العمل المعالجة حرارياً هي عمق الطبقة المتصلبة وصلابة السطح. المسافة التي تنخفض عندها الصلابة إلى 50HRC هي عمق الطبقة المتصلبة الفعال. يُشبه اختبار صلابة سطح قطع العمل المعالجة حرارياً كيميائياً اختبار صلابة قطع العمل المعالجة حرارياً المُخمّدة سطحياً. يمكن استخدام أجهزة اختبار صلابة فيكرز، أو أجهزة اختبار صلابة روكويل السطحية، أو أجهزة اختبار صلابة روكويل. للكشف عن ذلك، يجب استخدام جهاز اختبار الصلابة، حيث يكون سمك النترتة الأرق فقط، والذي لا يتجاوز عادةً 0.7 مم، وعندها لا يمكن استخدام جهاز اختبار صلابة روكويل.
3. المعالجة الحرارية الموضعية
إذا تطلبت أجزاء المعالجة الحرارية المحلية صلابة محلية عالية، فيمكن إجراء المعالجة الحرارية الإخمادية المحلية باستخدام التسخين الحثي، وما إلى ذلك. عادةً ما تحتاج هذه الأجزاء إلى تحديد موضع المعالجة الحرارية الإخمادية المحلية وقيمة الصلابة المحلية على الرسم، ويجب إجراء اختبار الصلابة في المنطقة المحددة. يمكن لجهاز اختبار الصلابة استخدام جهاز اختبار صلابة روكويل لاختبار قيمة صلابة HRC. إذا كانت الطبقة المتصلبة بالمعالجة الحرارية سطحية، فيمكن استخدام جهاز اختبار صلابة روكويل السطحي لاختبار قيمة صلابة HRN.
وقت النشر: ٢٢ فبراير ٢٠٢٣
