عمليات المعالجات الحرارية للمعادن


(مهندس صلاح يحيى) #41

بارك الله فيك أخى


(altorkay) #42

الباشمهندس صلاح يحى بارك الله فيك واسجل اعجابى بسردك
للموضوع وترتيب الافكار به مع انى لم اكمل قرائته ولى عوده
لاهميه موضوع المعاملات الحراريه ومدى الاستفاده والتقدم للصناعه وللفرد بجمع اكبر معلومات عنها

لك تحياااااااتى وتقديرى


(مهندس صلاح يحيى) #43

لك الشكر والتقدير أخى الفاضل


(system) #44

شكرا لكم
مع تمنياتي لكم بنجاح الدائم


(مهندس صلاح يحيى) #45

بارك الله فيك


(عبد الرحمن عبد الخالق) #46

الله يعطيك العافية يا بشمهندس صلاح بس لو تشوف لي استفساري في قسم المواضيع.أكون من الشاكرين لك.


(مهندس صلاح يحيى) #47

ياريت تبعت لنا السؤال هنا مهندس عبد الرحمن عشان نقدر نشةفه ونجاوب عليه


(مهندس صلاح يحيى) #48

ياريت تبعت لنا السؤال هنا مهندس عبد الرحمن عشان نقدر نشوفه ونجاوب عليه


(عبد الرحمن عبد الخالق) #49

المهندس الحبيب:صلاح يحي،أنا تخصصي أدبي لكن دئما أحب الاطلاح على النواحي التجريبية،وقع خلاف بيني وبين مجموعة من زملائي منذ ما يقارب سنة تقريبا حول قضية تتعلق بـ(بالمعالجة الحرارية) للمعادن،لكن للأسف لم نجد متخصصا نرجع له في هذه المسألة.
المسألة تتلخص في الآتي:
نحن من هواة الصيد،ونستخدم في ذلك بنادق الصيد المعروفة (الشوزن- الرش)،وطبعا هذه البنادق تكون قوية الصنع،يقوم بعضنا إذا أراد أن يجدد لون الحديد بأخذ الماسورة(الصبطانة) والقطع الحديدية الظاهرية بعد إبعاد الاسبرنقات والقطع الحساسة،وتسخينها على نار الفرن المنزلي إلى أن يتحول لونها للأزرق الداكن ومن ثم غمسها في زيت السيارات المحروق إلى أن تسبغ باللون الأسود اللماع.
ولكي نصل للنتيجة المرضية نكرر عملية التسخين والتغطيس ثلاث مرات إلى خمس،ومدة التسخين الواحدة تقارب عشر دقائق.لكن جاءنا زميل وقال:فعلكم هذا خطأ لأن عملية التسخين هذه تتسبب بإضعاف السبيكة الحديدية.وعارضه آخر بقوله:هذه السبيكة قوية التصميم جدا ولا تؤثر فيها هذه العملية لأنها أصلا لم تصل للمرحلة الحرجة التي يتغير عندها التركيب البلوري للحديد،كيف والتسخين بنار الفرن العادي!! والزميل الأول يقول:لم تعد صالحة هذه البنادق للصيد ارموها في الزمالة لأنها تتآكل مع الزمن!! فبالله يا مهندس صلاح نريد منك إجابة شافية على هذا السؤال علما أنها ما زالت تعمل بشكل جيد إلى الآن.
القضية الثاني:إذا حدث شرخ أو شطب في حديد هذه البنادق نذهب به إلى ورشة المكيفات فيقوم المعلم بوضع قضيب اللحام(الأصفر) على منطقة الشطب وتسليط نار الأكسجين حتى يتعبأ الشرخ باللحام ومن ثم يسلط نار الأكسجين على المنطقة لمدة عشر دقائق إلى أن تحمر المنطقة ويمسك اللحام ثم يقوم بتبريدها في الهواء العادي أو هواء المكيف فترجع كما كانت لكن اعترض علينا بعض الزملاء وقالوا هذه النار تتلف سبيكة البندقية وتجعلها هشة؟؟فهل قولهم هذا أيضا صحيح؟؟


(مهندس صلاح يحيى) #50

الحقيقة اخى الفاضل
موضوع المعالجة الحرارية للمعادن وللصب الخاص بمواسير البنادق والخاص بالعدد مجال واسع
وسوف اشرح لك موجز بسيط للتعرف على هذا العلم وهو يخضع للخبرة والتجارب العملية وتنفيذة بكل دقة للحصول على نتائج افضل وجيدة

الليك بعض الشرح:

عمليات المعالجات الحرارية للخامات
والسبائك لعمليات التشغيل

تعريف المعالجات الحرارية:

هي تسخين المعدن إلى درجة حرارة معينة ثم الأحنفاظ به عند تلك الدرجة لفترة من الزمن ثم التبريد بمعدل محدد.
وتجرى عمليات المعالجة الحرارية لتغيير خواص المعدن ومنها:

  1. زيادة الصلادة.
  2. زيادة المطيلية والمتانة.
  3. زيادة قابلية المعدن لعمليات التشكيل والتشغيل.
  4. إزالة الأجهادات الداخلية الناتجة عن عمليات التشغيل.
  5. إزالة تأثيرات عمليات التشكيل على البارد.

والمعالجة الحرارية هي عملية يتم فيها تسخين وتبريد الفلزات الجامدة وسبائكها بطريقة معينة للحصول على الخواص المطلوبة ، ولا تستخدم فقط للفلزات والسبائك الحديدية ولكن أيضا للفلزات والسبائك غير الحديدية وسنتعرض إلى المعالجة الحرارية للصلب فقط حيث أنه الأكثر أهمية وشيوعا.

ومن ضمن العمليات الخاصة بالمعالجة الحرارية أجراء العمليات التالية حسب استخدام وطبيعة الجشغلة :

أ- التقسية: Hardening

عملية تسخين الصلب إلى ما فوق درجة حرارته الحرجة بقليل ثم تبريده فجأة في أي وسط مناسب (زيت, ماء, هواء) و ذلك لزيادة صلادة الصلب.

ب- التخمير Annealing :

تسخين الصلب المقسى أو المصلد إلى ما فوق درجة حرارته الحرجة ثم تبريده ببطئ لإزالة قصافته الناتجة عن عمليات التشغيل على البارد

جـ- المراجعة: Tempering

تسخين الصلب المقسى أو المصلد إلى درجات مختلفة تحت درجة حرارته الحرجة ثم تبريده بهدف تقليل صلادته العالية و قصافته. كلما ارتفعت درجة الحرارة التي يراجع عليها كلما قلت صلادته و زادت ليونته

د- الاستعدال: Normalizing

تسخين الصلب إلى ما فوق درجة حرارته الحرجة ثم تركه يبرد فى الهواء الساكن الأمر الذي يؤدي إلى تغيير شكله البلوري الداخلي

هـ- التغليف: Case Hardening

الهدف من تغليف السطح الخارجي للمعادن هو الحصول على طبقة خارجية صلدة تقاوم الاحتكاك و التآكل مع ترك قلب الجزء الداخلي لدينا و تتم هذه العملية بإدخال الكربون على السطح الخارجي و تسمى هذه العملية بعملية الكربنة.

من مزايا الصلب السبائكى فى التبريد هامة جدا على الأشكال المعقدة للعدد والأسطمبات ومواسير البنادق بأنه يبرد فى الهواء أو فى أفران درجة حرارتها مناسبة فلا يعطى اجهادات على الشغلة واحتمال الشروخ منعدم تماما لان السبائك تعطى الصلب منحنى تبريد مناسب فى الزمن للتحول فى وقت مناسب لان المنحنى يكون أقصى اليمين فيبرد الشغلة بدون خلط فى البنيان الداخلي قبل الوربايت والنورستايت وهذه البنية طرية أقل من المارتنسايت فتكون الشغلة غير صالحة للتشغيل وهذا يحدث فى الصلب الكربوني لعدم وجود السبائك فى التركيب.

ملاحظات هامة جدا يجب أن تراعى عند تقسية عدد القطع والشغلات المصنعه منه:

أ‌- للأهمية يجب أن يراعى عند اختيار قطعة صلب سرعات عالية ( HSS) ليتم تشكيلها إلى قطعة عدة يجب أن نختار مقاس أكبر من المطلوب من جميع الجهات بحوالى 4- 6 مم إذا كانت قطعة الصلب فى حدود 100 سم لآن الشركات المصنعة للصلب تحذر بذلك ويوجد جدول لينظم العلاقة بين المقاسات المختلفة لإزالة الزيادة من جميع الجوانب لآن هذه الزيادة بها اختزال والصلب والسبائك محروقين غير صالحين للتقسية فيما بعد ونجد القلم أو السكينة دائما تبلط وتحتاج إلى سن وهذا ناتج من سحب الصلب على الساخن وحرق السطوح أثناء السحب ويجب إزالة هذه السطوح المختزله.

ب‌- ويجب مراعاة الأتي عند التقسية حيث يوجد علاقة بين الزمن والحرارة عند تقسية البنط وسكاكين الفرايز وذكور القلاووظ ولقم القلاووظ عند التسخين الأولى تمكث الشغلة حوالي ساعتين فى درجة الحرارة 550 درجة مئوية لإزالة الأجهادات السابقة من عمليات التشغيل على الماكينات السابقة للمعاملات الحرارية.

ثم تخرج الشغلة من الفرن ونضعها فى الفرن الثاني على 800 درجة مئوية لمدة نصف ساعة بعد التأكد بأن الملح الذي فى الفرن معادل حتى لا تحرق الكربون والسبائك على سطح الشغلة بوضع قطعة من الشريط الصلب سمكها حوالي 0.1 مم ومعلومة الكربون ثم تقسي بعد تركها فى الفرن لمدة نصف ساعة ونقوم بكسرها وإذا كسرت يكون الفرن سليم لا يختزل وإذا ثنيت يكون الفرن التقسية غير سليم.

وكذلك فى الفرن الثالث والأخير وتختبر الحرارة فى الفرن الأخير للأهمية عن طريق المعمل ثم يتم حساب الزمن على أساس سمك الحد القاطع فقط دون المقطع بالكامل حتى يكون السطح عالي مع وجود متانة فى قلب العدة لعد الكسر أثناء الاستعمال.

ملاحظة هامة :
مايتم على عدد القطع والخامات الخاصة بالصلب السبائكى المكون من نسبه من الكربون لأكسابةالتقسية والصلادة والصلابة المطلوبة ينطبق على اى منتج يصنع من هذا الصلب ومنه مواسير البناطق.


(عبد الرحمن عبد الخالق) #51

ألف ألف شكر يا باشمهندس يحي،وكتب الله لك الأجر والثواب.


(عبد الرحمن عبد الخالق) #52

أستاذنا الفاضل المهندس صلاح يحيى: طرحك العلمي رائع وقيم وفوق الممتاز،وإن كان تناول مصطلحات في هذا المجال تصعب على فهمي لاسيما وأنا متخصص في الدراسات الأسلامية والأدبية.
نحن الدارسون في مجال أصول الفقه:نسمى طرحكم وتفصيلكم السابق: عرض تأصيلي عام يدخل فيه جميع أفراد المسائل المتعلقة بالموضوع لكن يبقى عندنا إيقاع الحكم على القضية المعينة المسؤول عنها وتتلخص في الآتي:
1- نحن الصيادون عندما نقوم بعملية تسخين حديد البندقية على البوتقاز مدة عشر دقائق ومن ثم غمسها في الزيت المحروق لا نقصد منه التقسية وإنما نقصد صبغ الحديد باللون الأسود فكل ما كررت العملية ثلاث إلى أربع مرات تكتسب حديدة البندقية لونا قريب من لونها الأساسي عندما كانت جديدة،فاختلف الزملاء حول هذه العملية إلى فريقين:
الأول:معارض تماماً لهذه الطريقة معللا بعدة أسباب،وهي:
1- عملية تسخين الحديد سواء على البوتقاز أو بأي نار أخرى بغض النظر عن مقدار درجة حرارة التسخين وبغض النظر عن وقت التسخين يضعف سبيكة البندقية ويجعلها ضعيفة وهشة وغير صالحة للاستخدام.
الفريق الثاني:يقولون: هذا الكلام غير صحيح وغير علمي لأسباب ومنها:
1- درجة حرارة البوتقاز ليست هي الدرجة الكافية لكي تغير التركيب الداخلي للسبيكة. فإن تغيير بلورات الحديد تحتاج حرارة عالية جداً لتحقيق ذلك لا يبلغها الفرن المنزلي العادي.
2- يقولون أيضاً:مدة التسخين لم تتجاوز 15 دقيقة فهي مدة بسيطة لا تأثر أبدا في الحديد.
3- أن حديد البنادق مصنع بطرق قوية جداً حسب مواصفات ومقاييس دولية.فالبنادق الرشاشة مثلا ترمي آلاف الرصاص في وقت متقارب بل وتصل إلى الاحمرار واحتراق الحواضن الخشبية الحاملة لها ومع ذلك تضل صالحة للاستعمال بعد ذلك عشرات الأعوام.
4- أن خواص المواد المصنوع منها سبيكة البنادق تدفع هذا المفهوم الخاطئ فالكروم مثلا ضمن تركيب السبيكة وهو يعمل على المحافظة على صلادة السبيكة مع مرونتها في نفس الوقت.
ومن ثم فالعملية التي نقوم بها لتجديد صبغ البنادق لا مشكلة فيها أبدا.
فأريد رأيك يا مهندس صلاح في هذه المسألة بالتحديد وأي الفريقين تؤيد.لأن حكمك يعني لنا فصل النزاع فأنت متخصص ولا كلام لنا بعد كلامك.
القضية الثانية:في إحدى المرات كنت أعمل صيانة لبندقيتي فأردت أن أنزع أحد المسامير الداخلية بسكروب لكني أخطأت فأحدثت في الموضع هذا من السبيكة شرخا صغيرا برأس السكروب.ذهبت به على إثره
إلى ورشة لحام المكيفات.فقام الرجل بملأ هذا الخرق الصغير بلحام أصفر اللون وسلط عليه نار الأكسجين ما بين الخمس دقائق إلى العشر حتى مسك اللحام ومن ثم تركه قرابة دقيقتين ثم عرضه لهواء المكيف مدة دقيقه تقريبا.فنشب بين الزملاء الخلاف المذكور في هذه المسألة فأريد حكمك كذلك في هذه المسألة بالتحديد.واعذرني فقد أثقلت عليك.


(مهندس صلاح يحيى) #53

بالنسبة للأجابة على سؤالك الأول لصبغ الحديد باللون الأسود له طريقة مختلفة عن التى ذكرتها … لان تسليط الحراة على خام الحديد الخاص بالبندقية بالفعل سوف يؤثر على صلادة الحديد اى انه يمكن من خلال هذه العملية تصل الى عملية تسمى بعمليه ( التخمير) أى تتم هذه العمليه فى الخامات التى أخذت صلاده سابقا ثم يردا تشغيلها بعد الصلادة ويصعب طبعا تشغيلها لصلادتها العالية لذلك تتم عملية التخمير للخامة حتى تكون طرية قابله للتشغيل مرة اخرى … ثم اعادة عملية الصلادة بالطريقة التى صلدت بها عند صنعها مرة اخرى …وهذا ما يسمى بعملية التخمير
أما لصبغ الحديد بالون الأسود فأنه يتم عن طريق محاليل الفسفته وتوضع نسبة 1 الى 8 اى لكل لتر محلول يوضع 8 لتر ماء ثم يغلى الماء بالمحلول ويتم وضع الصلب فى المحلول لمدة دقيقتين … ثم اخراجة من المحلول ووضعه فوغسله فى ماء بارد … ثم وضعه فى زيت المحركات المستعمل أو فى ورنيش خاص وهنا نستعمل الزيت لرخص ثمنه عن الورنيش … فيتم اكساب الحديدالون الأسود المطلوب وبنقاء عالى …


(مهندس صلاح يحيى) #54

بالنسبة للسؤال التانى الخاص باللحام
معروف فى اى معالجة حرارية تتم للصلب وخاصة المكون من نسبة من الكربون فأن بصفة عامة درجة الحرارة تؤثر على خصائصة وكما قلنا ممكن يتخمر اى يطرى أو يصلد وينشف أكثر وهذا يتوقف على درجة الحرارة فى العملية … ولهذا فأن عمليه المعالجة الحرارية لا تخضع للتجربة والخطأ وانما هى تخصصية بالدرجة الأولى … ولكن السؤال ماذا حدث بعد عملية اللحام فى الأداء عندك هلى تغير شئ أم ماذا؟ والحكم هنا يرجع للتجربة الحقلية والأداء وهو ما يثبت صحة العملية التى قام بها اللحام أم لا …


(مهندس صلاح يحيى) #55

بالنسبة للسؤال التانى الخاص باللحام
معروف فى اى معالجة حرارية تتم للصلب وخاصة المكون من نسبة من الكربون فأن بصفة عامة درجة الحرارة تؤثر على خصائصة وكما قلنا ممكن يتخمر اى يطرى أو يصلد وينشف أكثر وهذا يتوقف على درجة الحرارة فى العملية … ولهذا فأن عمليه المعالجة الحرارية لا تخضع للتجربة والخطأ وانما هى تخصصية بالدرجة الأولى … ولكن السؤال ماذا حدث بعد عملية اللحام فى الأداء عندك هلى تغير شئ أم ماذا؟ والحكم هنا يرجع للتجربة الحقلية والأداء وهو ما يثبت صحة العملية التى قام بها اللحام أم لا …


(عبد الرحمن عبد الخالق) #56

أما بالنسبة للأداء في كلا الحالتين فالملاحظ أنه لم يتغير ابدا سواء في المسألة الأولى أو الثانية. شكري الجزيل لك يا أستاذي على هذه الأجوبة السديدة.وأسأل الله أن يجعلها في ميزان حسناتك.


(عبد الرحمن عبد الخالق) #57

يبقى عندي بس سؤال أخير يا بشمهندس:

  • كم هي درجة الحرارة اللازمة التي تكفي لعملية تخمير سبيكة حديدية من هذا النوع؟
  • وكم هو الوقت اللازم الذي يستغرقه التسخين للوصول لهذه العملية؟
    واعذرني على على شوية العباطة بس حاب أتنور.وبهدها

(مهندس صلاح يحيى) #58

التخميرAnnealing :

تسخين الصلب المقسى أو المصلد إلى ما فوق درجة حرارته الحرجة ثم تبريده ببطئ لإزالة قصافته الناتجة عن عمليات التشغيل على البارد
ودرجة الحرجة مابين 700 و 800 درجة .

وللتنفيذ تدريب عملي على المعالجة الحرارية للخامات الهندسية

نأخذ مثال عملي لعملية التقسية والمراجعة لصلب السرعات العالية HSS مع شرح المنحنى البياني لعمليتي التقسية والمراجعة للصلب كما يلي:

  1. التسخين الأبتدائى: 550 C درجة مئوية
    مهمة هذه العملية للتسخين الأبتدائى هامة جدا لعاملين أساسين هما: إزالة الرطوبة من الصلب لعدم إصابة العامل على الأفران نتيجة التفاعل. والعمل الأخر هو : تسخين مرحلي ليعطى الصلب قابلية انتقال الحرارة.

  2. تسخين المرحلة الثانية: 800 C درجة مئوية
    مهمة هذه المرحلة من التسخين أن تصل درجة الحرارة للصلب لهذه الدرجة من السطح مع قلب الشغلة لعدم الأجهادات على الحد القاطع وتكون المدة الزمنية لاتقل عن ثلاثون دقيقة.

  3. التسخين المرحلة الثالثة: 1000 C درجة مئوية
    يتم تسخين الشغلة لهذه الدرجة لزيادة تجانس الحرارة في القلب والسطح معا.
    مما يعطى الشغلة وخصوصا الحد القاطع جودة عالية في التشغيل وعمر الشغلة ويكون الزمن اللازم في حدود عشرون دقيقة ويقل عن المرحلة السابقة.

  4. التسخين النهائي الشغلة : 1250 C درجة مئوية
    عند هذه الدرجة يتم تحويل الكربيدات للشغلة بالكامل وتذوب مع باقي المكونات في أقل زمن ممكن يتناسب مع حجم الحد القاطع الفعال فقط ثم يتم نقلها بسرعة لفرن التبريد.

  5. فرن التبريد للصلب السبائكى : 550 C درجة مئوية
    يتم تبريد الصلب من درجة التقسية في هذا الفرن لنتأكد بأن درجة الحرارة للشغلة قد انخفضت لحرارة الفرن حيث أن هذه الدرجة فوق درجة التحول من الأستنايت إلى المارتنسايت + الكربيدات الناشفة وتمكث الشغلة في الفرن لمدة معينة حسب جحم الشغلة لم يتم خروجها من الفرن لتبرد في الهواء العادي فيتم التحول إلى المارتنسايت بنسبة 98 % تحول وباقي 2 لم يتم تحويلهم.

  6. عملية المراجعة الأولى والثانية: 560 C درجة مئوية
    وعند هذه الدرجة يتم مراجعة الصلب حيث انه يتحمل الحرارة العالية بدون فقد الصلادة ففي هذه المراجعة الأولى يتم تحويل 2 المتبقين من الأستنايت إلى مارتنسايت فترتفع الصلادة للشغلة ثم يتم مراجعتها مرة أخرى لزيادة المتانة وضبط درجة الصلادة.


(عبد الرحمن عبد الخالق) #59

نور الله بصيرتك، وفتح لك مغاليق العلوم،ورفع قدرك في هذه الدنيا ويوم يقوم الأشهاد.


(مهندس صلاح يحيى) #60

تحت أمرك أستاذ عبد الرحمن لعلنا قدرنا نوصل لك المطلوب