هل تعلم؟ في البيئات ذات درجات الحرارة المنخفضة جدًا-التي تقل عن -80 درجة، يوجد سلاح سري لتحسين أداء المعالجة المبردة لسبائك التيتانيوم. تشبه هذه التقنية "معالج المواد" السحري، حيث يستخدم عمليات محددة لتحقيق نقلة نوعية في خصائص سبائك التيتانيوم.
يمكن إرجاع تاريخ المعالجة المبردة إلى عام 1939، عندما كان الاتحاد السوفييتي السابق رائداً في استخدام النيتروجين السائل كمبرد لمعالجة التبريد وحقق نتائج جيدة. بحلول منتصف-القرن العشرين، قامت الولايات المتحدة بتصنيع التكنولوجيا في مجالات مثل الفضاء الجوي، وتوسعت تدريجيًا إلى مجال المعالجة الميكانيكية. اليوم، أثبتت العديد من الشركات الأمريكية المتخصصة في المعالجة المبردة من خلال الممارسة أن المعالجة المبردة يمكن أن تطيل عمر خدمة المواد بشكل فعال. قام الاتحاد السوفييتي السابق أيضًا بتطوير سبائك تيتانيوم جديدة شائعة الاستخدام منخفضة الحرارة مثل OT4 وBT5-1 عن طريق ضبط نسبة العناصر في سبائك التيتانيوم.
فما هي بالضبط آثار المعالجة المبردة على سبائك التيتانيوم؟ وقد قدمت العديد من الدراسات الإجابات.
من حيث الخواص الميكانيكية، فقد وجدت الدراسات أن اللدونة لسبائك التيتانيوم TC4 تزداد بشكل ملحوظ بعد المعالجة المبردة العميقة. بعد المعالجة لمدة 24 ساعة و36 ساعة، توسع نطاق التشوه البلاستيكي الموحد بنسبة 5% و8.3% على التوالي، وهو ما يعزى إلى انخفاض الطور في السبيكة بعد التشوه.
بالنسبة لفولاذ الأدوات والفولاذ المقاوم للصدأ، فإن تأثيرات المعالجة بالتبريد كبيرة أيضًا. يُظهر البحث الذي أجراه ماسايوشي يامامورا أن مقاومة التآكل لفولاذ الأدوات تتحسن بشكل كبير بعد المعالجة المبردة، حيث تؤدي درجة -180 إلى أفضل النتائج؛ وجد شينجيرو كيشيغامي أنه كلما انخفضت درجة حرارة المعالجة المبردة، زادت قوة التأثير ومقاومة التآكل للفولاذ المقاوم للصدأ.
على الرغم من أن بلدنا بدأ متأخرًا نسبيًا في البحث وتطبيق المعالجة بالتبريد، حيث لم تبدأ دراسات الآليات ذات الصلة إلا في الثمانينيات تقريبًا، إلا أنه كانت هناك إنجازات كبيرة في السنوات الأخيرة:
1. بعد المعالجة المبردة العميقة لسبائك التيتانيوم، تنخفض الموصلية الحرارية أولاً ثم تزيد مع ارتفاع درجة الحرارة، بينما يزيد معامل التمدد الحراري أولاً ثم يتناقص.
2. بعد 12 ساعة من المعالجة المبردة، يتم تقليل خشونة السطح لعينات سبائك التيتانيوم، وتصل الصلابة الدقيقة إلى أعلى قيمة، ومع وقت معالجة أطول، يتحول الطور إلى طور، مما يؤدي إلى بنية مجهرية أكثر تجانسًا وكثافة.
3. أظهرت الأبحاث التي أجريت على سبائك التيتانيوم TC4 أنه مع المعالجة المبردة لفترة طويلة، فإن حجم الحبوب يتناقص تدريجياً. بعد 12 ساعة من العلاج، تكون الخواص الميكانيكية الشاملة مثالية، ولكن بعد 24 ساعة، تكون القوة والصلابة أقل من تلك الموجودة في 12 ساعة؛ لذلك يجب ألا تتجاوز مدة العلاج 12 ساعة.
4. بعد المعالجة المبردة لسبائك التيتانيوم TC4، هناك كمية كبيرة من هياكل الخلع بالداخل، وتزداد الصلابة الدقيقة للسطح مع وقت معالجة أطول.
إن "سحر درجات الحرارة المنخفضة" هذا للمعالجة بالتبريد العميق يستغل باستمرار إمكانات سبائك التيتانيوم، مما يمهد الطريق لتطبيقها في المزيد من المجالات، ويُعتقد أنه سيجلب المزيد من المفاجآت في المستقبل!
