تُستخدم أجزاء مسحوق المعادن القائمة على الحديد في تطبيقات واسعة، مثل محركات السيارات، وعلب التروس، والدراجات النارية، والأجهزة المنزلية، والأدوات الكهربائية. ومع ذلك، تتميز هذه الأجزاء عادةً بصلابة منخفضة، ومقاومة محدودة للتآكل، وضعف إحكامها بسبب وجود مسام صغيرة في بنية المصفوفة.
تعتبر معالجة البخار، المعروفة أيضًا باسم اسوداد البخار، طريقة بسيطة وفعالة من حيث التكلفة لتعزيز الخصائص الميكانيكية لمنتجات مسحوق المعادن القائمة على الحديد، وتحسين متانتها وأدائها العام.
ما هي المعالجة بالبخار في مسحوق المعادن؟
معالجة البخار هي عملية معالجة سطحية تستخدم للمواد القائمة على الحديد أجزاء مسحوق المعادنحيث تتعرض الأجزاء لبخار ماء شديد الحرارة والتشبع. يؤدي ذلك إلى تكوين طبقة كثيفة وصلبة من المغنتيت (Fe₃O₄) على السطح وداخل المسام المترابطة. تلتصق طبقة الأكسيد بإحكام بقاعدة المعدن، مما يُحسّن صلابته ومقاومته للتآكل والاهتراء، ويزيد من أداء العزل.
عملية المعالجة بالبخار
العلاج بالبخار هو عملية ثانوية يتم إجراؤها بعد عملية تلبيد لتحسين خصائص وظيفية معينة للقطعة. قد يشمل ذلك تحسين تحمل الأبعاد، ومقاومة التآكل، ومظهر السطح.
- أولاً، يتم تنظيف أجزاء الحديد المسحوقة لإزالة أي زيت أو ملوثات سطحية، ثم يتم وضعها في فرن المعالجة بالبخار.
- يتم إدخال النيتروجين لتطهير الهواء من الغرفة.
- بمجرد ارتفاع درجة حرارة الفرن فوق 100 درجة مئوية، يتم إدخال بخار الماء.
- ثم يتم رفع درجة الحرارة إلى ما بين 500 و570 درجة مئوية ويتم الاحتفاظ بها لمدة تتراوح من ساعة إلى ساعتين للسماح بتكوين طبقة الأكسيد.
- بعد ذلك، يُبرَّد الفرن إلى أقل من 300 درجة مئوية. يُعاد إدخال النيتروجين لتنقية بخار الماء والهيدروجين المتبقيين، ثم تُزال الأجزاء المُعالَجة.
عندما تكون درجة الحرارة 500-570 درجة مئوية، يتشكل المغنتيت وفقًا للتفاعل:
3Fe + 4H₂O → Fe₃O₄ + 4H₂
عندما تتجاوز درجة الحرارة 570 درجة مئوية، يمكن للحديد أن يتفاعل مع الماء لتكوين أكسيد الحديد والهيدروجين:
4Fe + 3H₂O → 2Fe₂O₃ + 3H₂
3FeO + H₂O → Fe₃O₄ + H₂
مزايا العلاج بالبخار
مقاومة محسنة للتآكل
يؤدي معالجة البخار إلى إنتاج طبقة واقية كثيفة ومستقرة من أكسيد الحديديك، والتي يمكنها حماية الأجزاء الملبدة القائمة على الحديد بشكل فعال من التآكل بالماء أو الأكسجين أو المواد الكيميائية الأخرى.
تحسين إحكام الإغلاق
أثناء عملية التسويد بالبخار، يدخل بخار الماء إلى المسام المفتوحة للجزء المتكلس ويشكل أيضًا طبقة أكسيد داخل جدار المسام، وبالتالي يسد المسام الدقيقة ويقلل من تسرب الغاز أو السائل.
قوة معززة
من خلال عملية الاسوداد، يتم ملء المسام الداخلية للأجزاء الملبدة، وبالتالي يتم تحسين القوة الانضغاطية أيضًا.
تحسين الصلابة
يتميز أكسيد الحديد الناتج عن المعالجة بالبخار بصلابة عالية، مما يحسن صلابة أجزاء مسحوق المعادن القائمة على الحديد ويمكن أن يصل إلى 90 HRB.
جماليات جيدة
بعد التسويد، يمكن أن يكون لأجزاء مسحوق المعادن القائمة على الحديد مظهر أزرق أسود موحد، مما يحسن من جمالها.
فعاله من حيث التكلفه
بالمقارنة مع الطلاء الكهربائي والمعالجة الحرارية وغيرها من العمليات، فإن معدات الاسوداد بالبخار بسيطة، ومنخفضة في استهلاك الطاقة، وخالية من تلوث المعادن الثقيلة.
التطبيقات النموذجية لمعالجة البخار
أجزاء ضاغط الثلاجة
تعمل معالجة البخار على تحسين إحكام إغلاق الأجزاء بشكل كبير، وهو أمر ذو قيمة خاصة للأجزاء مثل الثلاجة لوحات صمام الضاغط، قضبان التوصيل، والمكابس، والتي تعمل تحت الضغط وتتطلب إغلاقًا موثوقًا به.
مكونات ممتصات الصدمات
يعمل التسويد بالبخار على تحسين سطح أجزاء ممتص الصدمات المتكلس من خلال زيادة الصلابة، وسد المسام الدقيقة، وتعزيز مقاومة التآكل والتآكل. ينتج عن ذلك مكابس أكثر متانة وأداء موثوق في الظروف القاسية.
أجزاء المحرك
تحمي طبقة الأكسيد المتكونة أثناء المعالجة بالبخار مكونات المحرك المُلبَّدة من الصدأ في البيئات عالية الحرارة والرطوبة، وتُقلل من التآكل الناتج عن الحركة المستمرة. تشمل التطبيقات النموذجية: توقيت بكرة، تروس عمود الكامات، بكرات مضخة المياهو عجلات مسننة VVT.
مكونات قفل الباب
تعمل معالجة البخار على تعزيز متانة أجزاء قفل ملبدة مثل الكاميرات، والمزالج، والدبابيس، والأغطية من خلال تحسين صلابة السطح، ومقاومة التآكل، ومقاومة التآكل، مما يضمن الأداء الطويل الأمد في البيئات القاسية.
BLUE هي شركة رائدة شركة مسحوق المعادن في الصين، نقدم مجموعة واسعة من قطع الغيار القياسية بدون رسوم تصنيع. تفضل بزيارة صفحة "المتجر" لتصفح وطلب قطع الغيار التي تناسب مواصفاتك. لم تجد ما تحتاجه؟ نوفر أيضًا أجزاء مسحوق المعادن المخصصة.
الأسئلة الشائعة
لماذا تظهر بقع حمراء على بعض الأجزاء المصبوبة بالحديد المعالجة بالبخار؟
عند النظر إلى قطعة حديدية، قد يبدو سطحها أحمر، وقد تظهر أحيانًا رقائق كبيرة تتقشر بسهولة. يعود ذلك إلى إنتاج أكسيد الحديد الأحمر (Fe₂O₃). يحدث هذا عادةً عندما يكون تركيز الهيدروجين في الفرن منخفضًا جدًا وتتجاوز درجة الحرارة 400 درجة مئوية، مما يؤدي إلى أكسدة Fe₃O₄ بشكل أكبر إلى Fe₂O₃.
ولمنع ذلك، يجب التأكد من أن فرن البخار يتمتع بتدفق غاز جيد، وأن التفاعل ينتج ما يكفي من الهيدروجين، ويتم الحفاظ على جو اختزالي لتثبيت تكوين Fe₃O₄ على الجزء.
لماذا تحتوي بعض أجزاء المعدن المسحوق المعالجة بالبخار على بقع بيضاء رمادية على السطح؟
يحدث هذا عادةً بسبب بقايا سوائل القطع أو الزيت على سطح القطعة المُلبَّدة قبل المعالجة بالبخار. تُشكِّل هذه البقايا طبقةً تمنع تفاعل البخار مع سطح الحديد، مما يُعيق تكوين أكسيد الحديد (Fe₃O₄). لتجنب ذلك، يُنصح بتنظيف القطعة جيدًا، أو تفجيرها بالرمل، أو تسخينها مسبقًا إلى حوالي 380 درجة مئوية قبل المعالجة بالبخار لإزالة الملوثات السطحية.
لماذا تتطور الشقوق الصغيرة في الشوفان المعالج بالبخار وتصبح هشة؟
يحدث هذا بسبب التكوين المفرط لـ Fe₃O₄، وهو صلب ولكنه هش. تتأكسد أجزاء مسحوق المعادن منخفض الكثافة بسرعة أثناء المعالجة بالبخار، مما يزيد صلابتها ويقلل من قوتها. لتجنب الهشاشة، يُنصح بتقصير وقت المعالجة بالبخار بمقدار 5-15 دقيقة للأجزاء رقيقة الجدران، وتعديله وفقًا لذلك للأجزاء الأكثر سمكًا.