يهدف الصلب بالتلدين الكروي إلى تحسين قابلية التشكيل على البارد للسبائك الفولاذية ذات المحتوى المتوسط من الكربون.
لكن عند تقييم المواد في الموقع، غالبًا ما يُعتمد «معدل التكروية» كمؤشر وحيد. فإذا كان معدل التكروية والصلادة ضمن المواصفات، يُفترض أن المادة صالحة تمامًا للطرق على البارد.
إلا أن الواقع الإنتاجي قد لا يكون كذلك دائمًا.
فمع نفس درجة التصنيف، وقرب القيم بين الصلادة ومعدل التكروية، قد تكون بعض المواد سهلة الطَرق والتشكيل، بينما تُثقل أخرى عبء الآلة، إذ تصعب ملء الأجزاء المعقدة، كما تزداد تقلبات الحمل والأبعاد مع استمرار الإنتاج.
والسبب الجوهري هو:
حتى مع تساوي معدل التكروية، لا يعني ذلك تشابه الحالة البنائية، ولا يضمن تشابه أداء الطَرق على البارد.
أولاً: معدل التكروية ليس إلا جزءًا من تقييم البنية
والمتغير هنا يتركز أساسًا في شكل الكربيدات وحجمها وتوزيعها.
لذلك، لا يمكن الحكم على البنية الكروية بمجرد نسبة واحدة؛ بل ينبغي النظر أيضًا إلى ثلاثة جوانب على الأقل:
- الشكل: هل الكربيدات مستديرة أم لا؟ وهل لا تزال تحمل آثار الشكل الصفائحي أو الحبلي أو الشبكي؟
- الحجم: هل الحبيبات دقيقة جدًا وكثيفة للغاية؟ وهل توجد كربيدات كبيرة محليًا؟
- التوزيع: هل الكربيدات موزعة بشكل متجانس؟ وهل هناك تجانس بين الطبقة السطحية ومنتصف القطر والنواة؟
وتجدر الإشارة بوجه خاص إلى ما يلي:
ليس بالضرورة أن تكون الكربيدات أفضل كلما كانت أدق، ولا أسوأ كلما كانت أكثر سمكًا.
فالحبيبات الدقيقة جدًا والمتقاربة بشدة قد تزيد مقاومة المادة للتشوه، بينما قد يؤدي وجود كربيدات كبيرة محلية أو متجمعة في عناقيد إلى عدم انسجام التشوه.
إن العامل الحقيقي المؤثر على أداء الطَرق على البارد هو التآزر بين حجم الكربيدات وتباعد الحبيبات وحالة توزيعها.
ثانيًا: حتى مع تساوي معدل التكروية، قد تختلف حالة الفريت
البنية الكروية لا تقتصر على الكربيدات فقط.
فخلال عملية الطَرق على البارد، تؤثر الكربيدات على تشوه المادة، بينما تتولى مصفوفة الفريت معظم التدفق اللدن.
وتؤثر حجم حبيبات الفريت، ومدى فعالية التليين، وبقايا التصلب الناتج عن التشغيل السابق، وكذلك التجانس البنائي، على مدى سهولة أو صعوبة طَرق المادة.
حتى إذا تم استخدام تقنية تلدين كروي متشابهة، فإن اختلاف البنية الأولية بعد الدرفلة الساخنة لدى مصنع الفولاذ قد يؤدي إلى تفاوت في النتيجة النهائية من حيث فعالية التكروية ودرجة تليين المصفوفة.
لذا، حتى لو بدت صورتان مجهريتان متشابهتين، فقد تبقى هناك اختلافات في قدرة المادة الفعلية على التدفق داخل القالب.
ثالثًا: لا يمكن لمنظر واحد أن يمثل المقطع العرضي بأكمله
إذا اخترت موقعًا واحدًا ومنظورًا واحدًا فقط لالتقاط صورة المجهرية للمعدن، فمن المحتمل ألا ترى التجمعات المحلية أو التوزيع الشريطي أو الطبقات المتبقية.
إن جودة موقع واحد لا تثبت أن المقطع العرضي بأكمله متجانس تمامًا؛ كما أن جودة مقطع واحد لا تؤكد خلوّ المادة الملفوفة بالكامل من الاختلافات.
وللحصول على تقييم أكثر احترافية، يجب مراعاة ما يلي:
- الاختلافات في البنية بين الطبقة السطحية ومنتصف القطر واللب؛
- ما إذا كانت الأقسام المختلفة من البكرة متسقة مع بعضها البعض؛
- ما إذا كان هناك علاقة متبادلة بين الأقسام العادية والأقسام غير الطبيعية.
وهذا أيضًا هو السبب في أنه حتى لو كانت شهادة المواد وصورة المجهرية الفردية مطابقتين للمواصفات، فقد تظهر مشكلات أثناء عملية الطرق على أرض الواقع.
رابعًا: لماذا تكون بعض المواد سهلة الطرق وأخرى صعبة رغم تقارب الصلابة؟
عملية الطرق على البارد هي تشوه بلاستيكي كبير ومستمر. ولا يقتصر الأمر على بدء حركة المادة فحسب، بل يجب عليها أيضًا تحمل التشوهات المتزايدة والمُعزَّزة بالتصلب الناتج عن العمليات التالية.
وبالتالي، قد تبدو مادتان متقاربتان في الصلابة متشابهتين في المرحلة الأولى؛ ولكن عند الدخول إلى مراحل ذات تشوه عالٍ أو تشكيل معقد، قد تبدأ الأحمال وامتلاء القالب وارتفاع درجة حرارة القالب في إظهار فروقات واضحة تدريجيًا.
ومع ذلك، فإن صعوبة التشغيل على الماكينة لا تعني بالضرورة وجود مشكلة في المادة مباشرةً.
فأحوال القوالب وتزويد التشحيم وصلابة المعدات ودرجة التوافق المحوري ودرجات الحرارة خلال الإنتاج المستمر، جميعها تؤثر بدورها على الأحمال الفعلية.
خامسًا: يعتمد الحكم النهائي على مدى توافق البنية مع ظروف الموقع
لا يكفي للحكم على ملاءمة البنية الكروية لعملية الطرق على البارد النظر فقط إلى نسبة التكروية أو الصلابة أو صورة مجهرية واحدة.
أما التقييم الأكثر فعالية فيكون بمقارنة المعلومات التالية معًا:
- توزيع بنية المجهرية والصلابة؛
- الفروق بين الأقسام العادية وغير الطبيعية؛
- تغيرات الأحمال في معدات الطرق على البارد؛
- امتلاء المنتج وأبعاده وارتفاع درجة حرارة القالب؛
- المراحل الزمنية والأماكن التي تظهر فيها العيوب، وكذلك أقسام البكرات المتأثرة.
إن جودة البنية الحقيقية تُختبر في نهاية المطاف من خلال حالة تدفق المادة داخل القالب بعد دخولها إليه.
رأي المهندس
إن ما يحدد حقًا ما إذا كانت المادة جيدة أم لا للطرق على البارد هو شكل الكربيدات وحجمها وتوزيعها، وحالة المصفوفة الفيريتية، وتجانس المقطع العرضي واللفافة، بالإضافة إلى مدى توافق المادة مع العملية الفعلية.
لذلك، يكفي في الفصل الرابع تذكّر العبارة التالية:
تعكس نسبة التكروية نتائج جزئية للبنية، أما الحكم على جودة المادة للطرق على البارد فيعتمد على قدرتها الحقيقية على التشكل ضمن كامل البنية.
وإذا كانت نسبة التكروية والصلابة مطابقتين للمواصفات ومع ذلك كانت المادة لا تزال صعبة الطرق، فلا يكون إعادة فحص الموقع نفسه ذا جدوى غالبًا. إذ ينبغي البحث عن العلاقة الحقيقية بين الفروق في البنية وأقسام المادة والشذوذات الموجودة في الموقع.