העקרונות המדעיים והיישומים התעשייתיים המודרניים של תהליכי כיבוי: קפיצת ביצועים מכלי חיתוך למחברים

פלדה היא בעצם סגסוגת של ברזל ופחמן. כאשר פלדה מחוממת לטמפרטורה הקריטית שלה (בדרך כלל מעל 727 מעלות , טמפרטורת האוסטניטיזציה), המבנה הגבישי שלה הופך מעוקב-מרכזי גוף (BCC) למעוקב-פנים (FCC). אטומי פחמן מומסים באופן אחיד בחללים הביניים של סריג הגביש, ויוצרים אוסטניט רך וגמיש מאוד.

המפתח לכיבוי טמון בקירור מהיר (בדרך כלל באמצעות מים, נפט, תמיסות פולימר או גזים). תהליך זה מונע דיפוזיה ומשקעים של אטומי פחמן, מאלץ את סריג הגביש לעבור גזירה-כמו שחזור במהלך הקירור, ויוצר מבנה מרטנזיט-מרטנזיט-מרכזי בגוף על-רווי (BCT). הסריג המרטנסיטי מתעוות קשות עקב "מיקומם" של אטומי פחמן, יוצר מתח פנימי עצום, ובכך מגדיל באופן משמעותי את קשיות החומר. לדוגמה, הקשיות של פלדת פחמן נמוכה- רגילה יכולה לעלות מ-HB 120 ליותר מ-HRC 50 לאחר ההמרה.

עם זאת, בעוד מרטנזיט קשה, הוא שביר, כמו קפיץ מתוח. לכן, לאחר ההמרה, נדרש בדרך כלל טמפרור (חימום והחזקה בטמפרטורה-נמוכה) כדי לשחרר מעט מתח פנימי ולהוציא קרבידים עדינים, כדי להחזיר רמה מסוימת של קשיחות תוך שמירה על קשיות גבוהה ולהשיג איזון בין קשיות וגמישות.

בתחום מחברי הנירוסטה, למרות שפלדות אל-חלד אוסטניטיות (כגון 304 ו-316) זוכות להעדפה רחבה בשל תכונותיהן שאינן-מגנטיות ועמידות בפני קורוזיה-, חוזקן נמוך יחסית (חוזק מתיחה של כ-520 MPa). עבור יישומים הדורשים חוזק גבוה יותר, פלדות אל-חלד מרטנסיטיות (כגון 410 ו-420) הופכות לבחירה המועדפת-חומרים אלו יכולים להשיג איזון בין חוזק גבוה ועמידות בפני קורוזיה מתונה באמצעות כיבוי וחידוד.

יישומים אופייניים כוללים:

ברגי סט נירוסטה: משמש לקיבוע צירי במכונות מדויקות, המחייב קשיות משטח גבוהה כדי להתנגד להפשטה.

ברגים לקידוח עצמי-מנירוסטה: קצה המקדחה מרוווה כדי להבטיח קידוח יעיל בלוחות מתכת.

ברגים מפלדת אל חלד: כדי לעמוד בעומסי גזירה גבוהים, מרווה משפר את חוזק הליבה.

ברגים עם ראש משושה מנירוסטה: בסביבות קשות כמו חזיתות מבנים ובניית ספינות, גרסאות חוזק גבוה- מסתמכות על טיפול בחום כדי להבטיח אמינות חיבור.

ראוי לציין כי לא כל מחברי הנירוסטה מתאימים למרווה. לא ניתן לחזק פלדת אל-חלד אוסטניטית (כגון ברגי SS נפוצים וברגי ראש מחבת נירוסטה) על ידי טיפול בחום; שיפור החוזק שלו מסתמך בעיקר על התקשות עבודה קרה. עם זאת, אם טפפון נירוסטה עשוי מחומר מרטנסיטי, עליו לעבור כיבוי וחידוד כדי לעמוד בדרישות חוזק המתיחה והגזירה.