מה זה מרווה?
מרווה הוא תהליך טיפול בחום המחמם פלדה למעל הטמפרטורה הקריטית, שומר אותה חמימה לפרק זמן מסוים, ולאחר מכן מקרר אותה בקצב הגבוה מקצב הקירור הקריטי כדי להשיג מבנה לא מאוזן שנשלט על ידי מרטנזיט (באניט יכול גם ניתן להשיג או שניתן לשמור על אוסטניט חד פאזי לפי הצורך). כיבוי הוא התהליך הנפוץ ביותר בטיפול בחום פלדה.
ישנם ארבעה תהליכים בסיסיים לטיפול בחום פלדה: חישול, נורמליזציה, כיבוי וחיסול. מטרת ההמרה היא להפוך את האוסטניט המקורר-על למרטנזיט או לבנייט כדי להשיג מבנה מרטנזיט או בייניט, ולאחר מכן לטמגם אותו בטמפרטורות שונות כדי לשפר מאוד את הקשיחות, הקשיות, העמידות בפני שחיקה, חוזק העייפות והקשיחות של הפלדה, כך כדי לעמוד בדרישות השימוש השונות של חלקים וכלים מכניים שונים. ניתן להשתמש במרווה גם כדי לעמוד בתכונות הפיזיקליות והכימיות המיוחדות של פלדות מיוחדות מסוימות, כגון פרומגנטיות ועמידות בפני קורוזיה. תהליך טיפול בחום מתכתי בו מחממים חומר מתכת לטמפרטורה מתאימה מסויימת ומתוחזק למשך פרק זמן, ולאחר מכן טובלים בתווך מרווה לקירור מהיר. חומרי המרווה הנפוצים כוללים מי מלח, מים, שמן מינרלי, אוויר וכו'. כיבוי יכול לשפר את הקשיות ועמידות הבלאי של חלקי עבודה ממתכת, ולכן הוא נמצא בשימוש נרחב בכלים שונים, תבניות, מדידים וחלקים הדורשים עמידות בפני שחיקה (כגון גלגלי שיניים, רולים, חלקים מקרבים וכו'). על ידי שילוב של מרווה עם טמפרור בטמפרטורות שונות, ניתן לשפר מאוד את החוזק, הפחתת הקשיחות וחוזק העייפות של המתכת, וניתן להשיג את התיאום בין תכונות אלו (תכונות מכניות מקיפות) כדי לעמוד בדרישות שימוש שונות. בנוסף, מרווה יכול גם לאפשר לחלק מהפלדות בעלות תכונות מיוחדות להשיג תכונות פיזיקליות וכימיות מסוימות, כגון כיבוי כדי לשפר את הפרומגנטיות של פלדת מגנט קבוע ולשפר את עמידות הקורוזיה של נירוסטה. תהליך ההמרה משמש בעיקר לחלקי פלדה. כאשר פלדה בשימוש נפוץ מחוממת מעל הטמפרטורה הקריטית, המבנה המקורי בטמפרטורת החדר יהפוך לחלוטין או ברובו לאוסטניט. אז הפלדה טבולה במים או בשמן לקירור מהיר, והאוסטניט הופך למרטנזיט. בהשוואה למבנים אחרים בפלדה, מרטנזיט הוא בעל הקשיות הגבוהה ביותר. קירור מהיר במהלך ההמרה יגרום ללחץ פנימי בתוך חומר העבודה. כאשר הוא מגיע לרמה מסוימת, חומר העבודה יהיה מעוות ואף נסדק. מסיבה זו יש לבחור בשיטת קירור מתאימה. על פי שיטת הקירור, תהליך ההמרה מחולק לארבע קטגוריות: כיבוי נוזלי יחיד, מרווה כפול-בינוני, מרווה מדורגת מרטנזיט ומרווה איזותרמית באניט.
שיטת כיבוי מרווה יחיד-בינוני חומר העבודה מקורר במדיום אחד, כגון כיבוי מים וריבוי שמן. היתרונות הם תפעול פשוט, מיכון קל ויישום רחב. החסרונות הם שמתח ההמרה במים גדול, וחומר העבודה קל לעיוות ולסדוק; מרווה בשמן, קצב הקירור נמוך, קוטר ההמרה קטן, וחלקי עבודה גדולים אינם קלים לכיבוי. חומר ההמרה הכפול-בינוני מקורר תחילה לכ-300 מעלות במדיום בעל כושר קירור חזק יותר, ולאחר מכן מקורר במדיום בעל כושר קירור חלש יותר, כגון: הרגעת מים תחילה ולאחר מכן כיבוי שמן, מה שיכול למעשה להפחית את מתח פנימי של טרנספורמציה מרטנזיט ולהפחית את הנטייה של עיוות וסדקים של חלקי העבודה. זה יכול לשמש להרווה חלקי עבודה עם צורות מורכבות וחתכים לא אחידים. החיסרון של כיבוי נוזלי כפול הוא שקשה לתפוס את רגע ההמרה של כפול נוזל. אם ההמרה מוקדמת מדי, קל להרווה ללא התקשות, ואם ההמרה מאוחרת מדי, קל להרוות ולפצח. על מנת להתגבר על חיסרון זה פותחה שיטת ההמרה המדורגת. חומר העבודה מרוווה באמבט מלח בטמפרטורה נמוכה או בתנור אמבט אלקלי. הטמפרטורה של אמבט המלח או אמבט האלקלי היא קרובה לנקודת Ms. חומר העבודה נשאר בטמפרטורה זו למשך 2 דקות עד 5 דקות, ולאחר מכן הוצא לקירור אוויר. שיטת קירור זו נקראת מרווה מדורגת. מטרת הקירור המדורג היא להפוך את הטמפרטורה בתוך חומר העבודה ומחוצה לו לאחידה יותר, ובמקביל לבצע טרנספורמציה של מרטנזיט, שיכולה להפחית במידה ניכרת את מתח ההמרה ולמנוע עיוות וסדקים. טמפרטורת הדירוג נקבעה בעבר מעט יותר מנקודת ה-Ms, וחומר העבודה נכנס לאזור המרטנסיט לאחר שהטמפרטורה בתוך ומחוץ לחומר העבודה הייתה אחידה. הוא שופר לדרגה בטמפרטורה מעט נמוכה מנקודת Ms. תרגול מראה שהאפקט של דירוג מתחת לנקודת Ms טובה יותר. לדוגמה, תבניות פלדה עתירות פחמן מדורגות באמבט אלקלי ב-160 מעלות, אשר ניתן להקשיח ולעוות פחות, ולכן נעשה בהן שימוש נרחב. מרווה איזותרמית את חומר העבודה מרווה באמבט מלח איזותרמי. טמפרטורת אמבט המלח נמצאת בחלק התחתון של אזור הבאניט (קצת יותר מ-Ms). חומר העבודה נשאר איזותרמית במשך זמן רב עד להשלמת הטרנספורמציה של הבאניט, ולאחר מכן מוציאים אותו לקירור אוויר. מרווה איזותרמית משמשת לפלדה עם פחמן בינוני ומעלה, המטרה היא להשיג בייניט נמוך יותר כדי לשפר חוזק, קשיות, קשיחות ועמידות בפני שחיקה. כיבוי איזותרמי אינו משמש בדרך כלל עבור פלדה דלת פחמן. מרווה פני השטח מרווה פני השטח היא שיטת מרווה מקומית בה מרווה את שכבת פני השטח של חלק פלדה לעומק מסוים, בעוד שחלק הליבה נותר בלתי מכווה. במהלך כיבוי פני השטח, פני השטח של חלק הפלדה מחוממים במהירות לטמפרטורת ההמרה, והחום מתקרר מיד לפני שהוא יכול לחדור לליבה של חומר העבודה, ובכך להשיג כיבוי מקומי. מרווה אינדוקציה חימום אינדוקציה הוא שימוש באינדוקציה אלקטרומגנטית ליצירת זרמי מערבולת בחומר העבודה כדי לחמם את חומר העבודה. כיבוי קר הוא קירור מרווה על ידי טבילה בתמיסת מים קרים בעלת יכולת קירור חזקה כתווך קירור. מרווה מקומית היא מרווה רק את החלק של חומר העבודה שצריך להקשיח. כיבוי מקורר אוויר מתייחס במיוחד לחימום בוואקום ולכיבוי וקירור בלחץ שלילי במחזור מהיר, לחץ רגיל או גז ניטרלי ואינרטי בלחץ גבוה. כיבוי פני השטח הוא מרווה רק את שכבת פני השטח של חומר העבודה, כולל כיבוי אינדוקציה, כיבוי חימום התנגדות מגע, כיבוי להבה, כיבוי לייזר, כיבוי קרן אלקטרונים וכו'. קירור אוויר הוא כיבוי וקירור עם אוויר כפוי או אוויר דחוס כקירור . כיבוי מי מלח הוא כיבוי וקירור עם תמיסה מימית של מלח כתווך הקירור. כיבוי פתרון אורגני הוא כיבוי וקירור עם תמיסה מימית של פולימר אורגני כמדיום הקירור. כיבוי ריסוס הוא כיבוי וקירור עם סילון נוזל כתווך הקירור. קירור בהתזה הוא כיבוי וקירור של חומר העבודה בערפל של תערובת של מים ואוויר. קירור אמבט חם הוא כיבוי וקירור של חומר העבודה באמבט חם כגון מלח מותך, אלקלי מותך, מתכת מותכת או שמן בטמפרטורה גבוהה, כגון כיבוי אמבט מלח, כיבוי אמבטיות עופרת, כיבוי אמבט אלקלי וכו'. הוא כיבוי וקירור של חומר העבודה לאחר חימום ואסטניטיזציה, והעברה מידית למדיום בעל יכולת קירור חלשה לקירור כאשר המבנה עומד לעבור טרנספורמציה מרטנסיטית. כיבוי בלחץ הוא כיבוי וקירור של חומר העבודה לאחר חימום והחזקות תחת מתקן ספציפי, שמטרתו להפחית את עיוות ההמרה והקירור. באמצעות מרווה היא כיבוי של חומר העבודה מהמשטח אל הליבה. כיבוי איזותרמי הוא תהליך שבו חומר העבודה מחומם ואוסטניטיז, ולאחר מכן מקורר במהירות לטווח טמפרטורת הטרנספורמציה של בייניט ומתוחזק איזותרמית כדי להמיר אוסטניט לבנייט. כיבוי מדורג הוא תהליך שבו מחממים את חומר העבודה ומחממים אותו, לאחר מכן טובלים באמבט אלקלי או באמבט מלח עם טמפרטורה מעט גבוהה יותר או מעט נמוכה יותר מנקודת M1 למשך פרק זמן מתאים, ולאחר מכן מוציאים ומצננים באוויר. לאחר שחומר העבודה מגיע לטמפרטורה הבינונית כדי להשיג מרווה מרטנזיט. כיבוי תת-טמפרטורת הוא תהליך שבו חומר העבודה היפואווטקטואידי מפלדה מאוסטניט בטווח הטמפרטורות Ac1-Ac3, ולאחר מכן מרווה ומקורר כדי להשיג מבני מרטנזיט ופריט. כיבוי ישיר הוא תהליך שבו חומר העבודה מרוווה וקירור ישירות לאחר חדירת פחמן. לאחר קרבור וקירור של חומר העבודה פעמיים, הוא עובר אוסטניטיזציה בטמפרטורה הגבוהה מ-Ac3 ומכבה כדי לעדן את מבנה הליבה, ולאחר מכן מוסטניטיזציה בטמפרטורה מעט גבוהה מ-Ac3 כדי לעדן את מבנה שכבת החדירה. מרווה בקירור עצמי הוא תהליך שבו החום של האזור המחומם מועבר אוטומטית לאזור הלא מחומם לאחר שהמשטח או פני השטח של חומר העבודה מחוממים במהירות ומאוסטרים, כך שהאזור המחומם מתקרר במהירות.
