الكربنة هي عملية معالجة حرارية تنطوي على إضافة الكربون إلى سطح الصلب منخفض الكربون وتحت سطحه لتعزيز صلابته ومقاومته للتآكل وقوة إجهاده. ويتم تحقيق ذلك من خلال تعريض الفولاذ لجو غني بالكربون في درجات حرارة عالية، مما يسمح للكربون بالانتشار في المعدن. تكتمل العملية عن طريق تبريد الفولاذ، مما يؤدي إلى تثبيت الكربون في مكانه، مما ينتج عنه طبقة سطحية صلبة.
الشرح التفصيلي:
-
الغرض والآلية:
-
يُستخدم الكربنة في المقام الأول لزيادة صلابة سطح الفولاذ منخفض الكربون، والذي عادةً ما يتراوح محتوى الكربون فيه من 0.05% إلى 0.3%. تتضمن العملية تسخين الأجزاء الفولاذية إلى درجات حرارة عالية، عادةً ما بين 1200 درجة فهرنهايت إلى 1600 درجة فهرنهايت (650 درجة مئوية إلى 870 درجة مئوية)، في بيئة غنية بالكربون. ويمكن أن يكون ذلك على شكل جو غازي (الكربنة التقليدية) أو تفريغ الهواء (الكربنة منخفضة الضغط). تسمح درجة الحرارة المرتفعة للكربون بالانتشار في سطح الفولاذ، مما يؤدي إلى إثرائه بالكربون وبالتالي زيادة صلابته.
- اختلافات العملية:الكربنة التقليدية:
- يتضمن ذلك استخدام فرن الكربنة حيث يتم تعريض الجزء بأكمله لجو غني بالكربون. يمكن حماية المناطق غير المتصلبة باستخدام طلاء مانع للكربون.الكربنة بالتفريغ (الضغط المنخفض):
-
هذه طريقة بديلة حيث تتم العملية في فرن تفريغ الهواء باستخدام الأسيتيلين كغاز الكربنة. هذه الطريقة صديقة للبيئة حيث لا ينبعث منها ثاني أكسيد الكربون وتوفر تحكمًا دقيقًا في عملية الكربنة.الفوائد والتطبيقات:
-
الكربنة لا تزيد الكربنة من صلابة سطح الفولاذ فحسب، بل تعزز أيضًا من مقاومة التآكل وقوة التعب بشكل كبير. وهذا يجعلها مثالية للتطبيقات التي تتعرض فيها الأجزاء لضغط وتآكل عالٍ، مثل التروس والأعمدة والمحامل. هذه العملية مفيدة بشكل خاص للأجزاء المعقدة التي تتطلب صلابة موحدة عبر أسطحها.
-
معالجات ما بعد الكربنة:
بعد عملية الكربنة، عادةً ما يتم إخماد الفولاذ في الزيت أو الماء لتبريده بسرعة. ويساعد هذا التبريد السريع على تثبيت الكربون المنتشر في هيكل الفولاذ، مما يضمن الاحتفاظ بالصلابة التي تحققت أثناء عملية الكربنة. وبعد التبريد، غالبًا ما يتم إجراء عملية التبريد لتقليل أي هشاشة قد تكون قد حدثت أثناء عملية التصلب.
المواد والمعدات:
