الكربنة بالتفريغ هي عملية معالجة حرارية كيميائية تنطوي على تسخين أجزاء الصلب إلى درجات حرارة عالية في بيئة مفرغة من الهواء وتعريضها لجو الكربنة لزيادة صلابة السطح ومقاومة التآكل مع الحفاظ على قلب قابل للطرق. تُعد هذه العملية بديلاً للكربنة الغازية التقليدية وتوفر العديد من المزايا بما في ذلك الملاءمة البيئية وتقليل تشويه المكونات.
ملخص العملية:
-
التسخين في بيئة تفريغ الهواء: توضع الأجزاء الفولاذية في فرن تفريغ الهواء ويتم تسخينها إلى درجات حرارة تتراوح عادةً بين 900-1000 درجة مئوية. تضمن بيئة التفريغ هذه النظافة وتمنع التلوث، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات في صناعات مثل صناعة الطيران والسيارات.
-
إدخال غازات الكربنة: بمجرد أن يتم تسخين الأجزاء، يتم إدخال غاز الكربنة، وغالبًا ما يكون غاز الأسيتيلين (C2H2)، في الفرن. ويسهل الضغط المنخفض والبيئة التي يتم التحكم فيها تكسير الغاز إلى كربون، والذي ينتشر بعد ذلك في سطح الفولاذ.
-
انتشار الكربون: ينتشر الكربون من الغاز في الفولاذ، مما يثري الطبقة السطحية بالكربون. هذه العملية بالغة الأهمية لأنها تؤثر بشكل مباشر على صلابة الفولاذ المعالج ومقاومته للتآكل.
-
ما بعد المعالجة: بعد عملية الكربنة، تخضع الأجزاء عادةً لعملية التقسية والتلطيف لزيادة تعزيز خواصها الميكانيكية. تضمن هذه الخطوة قدرة المكونات المعالجة على تحمل الضغط العالي والتآكل.
مزايا الكربنة بالتفريغ:
- صداقة البيئة: على عكس طرق الكربنة التقليدية، لا ينبعث من الكربنة بالتفريغ انبعاث ثاني أكسيد الكربون، مما يجعلها خيارًا أكثر استدامة بيئيًا.
- تقليل التشويه: يؤدي التحكم الدقيق في درجة الحرارة وتدفق الغاز في بيئة التفريغ إلى الحد من تشويه المكونات، وهو أمر مفيد للحفاظ على دقة أبعاد القِطع.
- متانة محسّنة: تحسِّن العملية بشكل كبير من صلابة ومتانة الفولاذ منخفض الكربون، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات عالية التأثير والكاشطة.
التطبيقات:
تُستخدم الكربنة بالتفريغ على نطاق واسع في إنتاج التروس والمكونات في صناعات مثل صناعة الطيران والسكك الحديدية والسيارات، حيث تكون المتانة ومقاومة التآكل أمرًا بالغ الأهمية. وقد تم تحسين هذه التقنية منذ تطويرها الأولي في الخمسينيات من القرن الماضي وأصبحت الآن طريقة قياسية لتعزيز خصائص المكونات الفولاذية.
