الفحص المعدني للتروس: المبادئ والأساليب والمعرفة الأساسية

الأهداف الأساسية وبنود الفحص

• عمق التصلد السطحي: مؤشر رئيسي لمقاومة البلى في التروس المصنعة بالتسليح الكربوني/التحميص (كما يشترط معيار ISO 6336).
• حجم الحبيبات: يؤثر على قوة الترس ومرونته (يتم التصنيف وفقًا للمعيار ASTM E112).
• التركيب المجهرّي: تحدد هياكل المارتنزيت، والأوستنيت المتبقي، والكربيدات أداء التحمل ضد الإجهاد المتكرر.
• العُيوب السطحية: يكشف عن حروق الطحن والشقوق (متوافق مع المعيار AIAG CQI-9).

المكونات الأساسية للتركيب المجهرّي

• الفريت (α): هيكل مكعب مركزي الجسم، لين وقوي مع صلابة منخفضة (~80HV)، شائع في الفولاذ منخفض الكربون والحديد النقي.
• الأوستنيت (γ): هيكل مكعب مركزي الوجه، ذو سيولة عالية وغير مغناطيسي، موجود عند درجات الحرارة العالية أو في الفولاذ عالي السبيكة مثل الفولاذ المقاوم للصدأ 304 والفولاذ عالي المنغنيز.
• الأسمنتايت (Fe₃C): نظام بلوري معيني قائم، صلب وهش (~800HV) ويحسن مقاومة التآكل، يوجد في حديد الزهر الأبيض والفولاذ عالي الكربون.
• المارتنسايت: هيكل مكعب رباعي مركزي الجسم (BCT)، ذو صلابة عالية (500~1000HV) ويُكتسب عن طريق التبريد السريع، ويُستخدم في الفولاذ المعالج حرارياً والفولاذ الأدوات.

أشكال البنية المجهرية الشائعة

عملية الاختبار والأساليب القياسية

أخذ العينات وإعداد العينات

• مواقع أخذ العينات: قمة السن (تُقيّم تأثير التصلب السطحي)، جذر السن (تحلل البنية المجهرية في مناطق تركيز الإجهاد)، المقطع العرضي (يقيس تدرج التصلب السطحي).
• خطوات الإعداد الرئيسية: القطع → التركيب → الطحن → التلميع → النقش → الملاحظة المجهرية.
• التثبيت: استخدم راتنج الإيبوكسي لحماية الحواف (ويُوصى بالتثبيت البارد لتجنب التأثير الحراري).
• التلميع: قم بالتلميع حتى درجة نعومة 0.05 ميكرومتر باستخدام معجون تلميع الماس لمنع تداخل الخدوش.

اختيار المحلول المنقش

معدات الاختبار الرئيسية

المجهر الضوئي (OM)

• التطبيق: ملاحظة البنية المجهرية الأساسية (مثل: تصنيف حجم الحبيبات).
• متطلبات التكوين: تكبير يتراوح بين 500× إلى 1000×، ومزود ببرنامج تحليل الصور (مثل Olympus Stream).

مجهر إلكتروني ماسح (SEM)

• المزايا: ملاحظة عالية الدقة للشوائب غير المعدنية (مثل MnS) وتحليل التركيب عبر حيود أشعة إكس من مجال الطاقة (EDS).
• مثال عملي: تم اكتشاف تشققات بين الحبيبات ناتجة عن تجمع الكبريت في تحليل كسر علبة تروس طاقة الرياح.

اختبار الصلادة المجهرية

• الطريقة: اختبار متدرج للصلادة بحسب فيكرز (HV0.3~HV1) لرسم منحنيات التصلد السطحي.
• المعيار: يُعرّف المعيار ISO 2639 عمق التصلد السطحي بأنه المسافة من السطح إلى الطبقة الأساسية عند 550HV1.

تحليل البنية المجهرية

التركيبات المجهرية الطبيعية

العيوب الشائعة والأسباب

• التسمين المفرط: شبكات كاربيدات على السطح، مما يزيد الهشاشة ويزيد من خطر تقشر سطح الأسنان.
• احتراق الطحن: تظهر ألوان التمليح بعد الغمر بالحمض (حسب معيار ASTM E1257)، ويُمكن الوقاية منه بالتحكم في معدل التغذية واستخدام عجلات طحن CBN.
• تشققات التبريد: انتشار بين الحبيبات مع نهايات حادة (يتم التأكيد باستخدام ميكروسكوب الإلكترون الماسح SEM).