تويت
هي تسخين المعدن إلى درجة حرارة معينة ثم الأحنفاظ به عند تلك الدرجة لفترة من الزمن ثم التبريد بمعدل محدد.
وتجرى عمليات المعالجة الحرارية لتغيير خواص المعدن ومنها:
- زيادة الصلادة.
- زيادة المطيلية والمتانة.
- زيادة قابلية المعدن لعمليات التشكيل والتشغيل.
- إزالة الأجهادات الداخلية الناتجة عن عمليات التشغيل.
- إزالة تأثيرات عمليات التشكيل على البارد.
والمعالجة الحرارية هي عملية يتم فيها تسخين وتبريد الفلزات الجامدة وسبائكها بطريقة معينة للحصول على الخواص المطلوبة ، ولا تستخدم فقط للفلزات والسبائك الحديدية ولكن أيضا للفلزات والسبائك غير الحديدية وسنتعرض فى هذا الكتيب إلى المعالجة الحرارية للصلب فقط حيث أنه الأكثر أهمية وشيوعا.
وبالرغم من أن هناك تنوعا فى أساليب المعالجة الحرارية للصلب الأ إننا سوف نصف هذه الأساليب كما يلي:
المعاملات الحرارية للسبائك الحديدية:
أ- التقسية: Hardening
عملية تسخين الصلب إلى ما فوق درجة حرارته الحرجة بقليل ثم تبريده فجأة في أي وسط مناسب (زيت, ماء, هواء) و ذلك لزيادة صلادة الصلب.
ب- التخمير Annealing :
تسخين الصلب المقسى أو المصلد إلى ما فوق درجة حرارته الحرجة ثم تبريده ببطئ لإزالة قصافته الناتجة عن عمليات التشغيل على البارد.
جـ- المراجعة: Tempering
تسخين الصلب المقسى أو المصلد إلى درجات مختلفة تحت درجة حرارته الحرجة ثم تبريده بهدف تقليل صلادته العالية و قصافته. كلما ارتفعت درجة الحرارة التي يراجع عليها كلما قلت صلادته و زادت ليونته.
د- الاستعدال: Normalizing
تسخين الصلب إلى ما فوق درجة حرارته الحرجة ثم تركه يبرد فى الهواء الساكن الأمر الذي يؤدي إلى تغيير شكله البلوري الداخلي.
هـ - التغليف: Case Hardening
الهدف من تغليف السطح الخارجي للمعادن هو الحصول على طبقة خارجية صلدة تقاوم الاحتكاك و التآكل مع ترك قلب الجزء الداخلي لدينا و تتم هذه العملية بإدخال الكربون على السطح الخارجي و تسمى هذه العملية بعملية الكربنة
أولا : المعاملات الحرارية للحديد والصلب
- يجب أن نتعرف على العمليات المختلفة للمعاملات الحرارية وتعريفاتها وهى : -
وهى زيادة صلادة الصلب من السطح الى القلب ويسمى بالتصليد الكامل أو زيادة صلادة المعدن عند السطح فقط . ويسمى بالتصليد الغلافى أو التغليف Case Harding وتتم عملية التصليد بتسخين القطعة بأى وسيلة الى درجة الحرارة المحددة للتصليد ثم تبريدها فجأة فى وسيط التبريد ( الماء أو الماء المالح أو الزيت أو الهواء).
2- عملية التصليد بالتبريد فى الماء:
هى عملية زيادة صلادة الصلب بتبريده فى الماء بعد تسخينه ، ويعتبر الماء وسيط تبريد سريع . وهو أفضل وسيط لتبريد الصلب المنخفض الكربون عند التصليد.
3- عملية التصليد بالتبريد فى الماء المالح:
هى زيادة صلادة الصلب بتبريده فى ماء مالح بنسبة 10% بعد التسخين ويعتبر الماء المالح وسيط لتبريد الصلب المنخفض الكربون عند التصليد .
4- عملية التصليد باكبريت فى الهواء:
هى زيادة صلادة الصلب بتبريده بتيار هواء بعد تسخينه … ويعتبر الهواء مادة تبريد أقل من المتوسط فهو أقل وأبطئ وسيلة للتبريد . وأصلح وسيلة لتبريد الصلب السبائكى Ally Steel المعروف بصلب الهواء .
5- عملية التصليد بالتبريد فى الزيت :
هى زيادة صلادة الصلب بتبريده فى الزيت بعد عملية التسخين ، ويعتبر الزيت وسيط تبريد متوسط .
6- عملية التصليد الغلافى ( التغليف) Case Harding :
هى زيادة صلادة الصلب عند السطح الخارجى فقط ، بينما يبقى قلب المعدن لينا كما هو وذلك عن طريق أضافة كربون جديد خارجى داخل بلورات المعدن الموجودة عند السطح .
7- عملية الكربنة ( تصليد غلافى):
هى أمتصاص سطح الصلب الساخن للكربون اللازم له من المواد المكربنة المحيطة به أثناء التسخين ، وهذه المواد المكربنة أما أن تكون مواد صلبة أو سائلة أو غازية ، وتحتاج عملية الكربنة الى مدة تسخين تتراوح بين ساعة و 12 ساعة أو أكثر تبعا لعمق الغلاف المراد تصليده .
ويتم تبريد المشغولات تبريدا سريعا بعد اخراجها من مكان التسخين بعيدا عن المواد المكربنة ، وغالبا ما يستخدم تيار هواء فى التبريد.
8- عملية الكربنة فى المواد الصلبة :
تتم بوضع الشغلة وأحاطتها بمسحوق الفحم النباتى مضافا اليه مادة كيماوية تسمى أيزجيسرز لتساعد على أتصاص المعدن للكربون ، ثم يغلق الصندوق باحكام ويوضع فى الفرن لتسخينة الى درحة الحرارة المعينة والمدة المقررة . حيث يتم بعدها أخراج الشغلة من الصندوق وتبرد فى الحال.
9- عملية الكربنة فى المواد السائلة :
تتم بوضع الشغلة فى أناء من الزهر أو الصلب المضغوط به أملاح كيماوية منصهرة . أهمها سيانيد الصوديوم أو سيانيد البوتاسيوم لمدة تتراوح بين ساعتين أو ثلاثة يكون المعدن بعدها قد أمتص الكربون اللازم لتصليد سطحه.
10– عملية الكربنة بالمواد الغازية :
تتم بوضع الشغلة فى أفران تسخين خاصة محكمة وأمرار غازات غنية بالكربون كغاز أول أكسيد الكربون عليها وهى ساخنة فتمتص الكربون اللازم لتصليد سطحها.
11– عملية النتردة (تصليد غلافى) :
هى أكساب السطوح الخارجية للصلب درجة حرارة عالية من الصلادة (أكبر من الكربنة) وتتم بوضع الصلب مع مواد تحتوى على النيتروجين وتسخينه لمدة قد تكون بضع دقائق وقد تكون 100 ساعة تبعا للمشغولات وعمق الغلاف المطلوب . ويحصل على النيتروجين اللازم لذلك اما بأمرار غاز النشادر على الصلب وهو ساخن أو بغمر الصلب فى أملاح السيانيد المنصهرة.
12– عملية التصليد بالسيانيد (تصليد غلافى) :
يتم تصليد السطح بوضع الشغلة فى أملاح السيانيد المنصهرة فتمتص سطوحها الخارجية الكربون والنيتروجين اللازمين لتصليدها.
13 – عملية التصليد باللهب :
وتسمى Flam Harding تستخدم فقط فى الصلب الكربونى العالى ( تقريبا من 0.4% كربون الى 0.8% كربون ) ويتم بتسخين الجزء المراد تصليد سطحه الى درجة حرارة اعلى من درجة الحرارة الحرجة العليا ثم تبريد المعدن سريعا- ويستخدم غالبا لهب الأكسى-أستلين فى هذه العملية.
14 – عملية التصليد بالحث :
تتم باحاطة الجزء المراد تصليد سطحة بملف من مواسير النحاس الأحمر ، يمر داخله ماء لتبريده أثناء العمل . ثم يميي فى الملف تيار كهربى متغير خاص تتراوح ذبذبة من 50000 الى 500000 ذبذبة فى الثانية حيث يتولد فى الجزء المراد تصليده تيار كهربائى عالى الذبذبات أيضا- مستنتج من التيار الأول – فيرفع هذا التيار درجة حرارة السطح الى أعلى من درجة الحرارة الحرجة العليا بقليل ثم تبرد الشغلة فجأة فى الماء بعد أن تكون قد تكونت بللورات الأوستينيت.
15 – عملية التصليد بالغمس :
هى عملية تصليد الطبقة الخارجية للقطعة بعد تسخين سطحها بواسطة غمسها لفترة قصيرة فى حمام معدنى أو ملحى ساخن جدا.
16 – عملية التصليد بتدريج التبريد :
هو تصليد فى وسيطى تبريد مختلفين حادين واحدا بعد الآخر دون توقف فى وسيط التبريد الأول حتى تتعادل درجة الحرارة
17– فترة التخمير:
هى فترة الزمن أبتداء من وضع القطعة فى وسيط التبريد حتى سحيها منه.
18– درجة حرارة التصليد:
هى درجة الحرارة التى تسخن اليها القطعة المراد تصليدها ، وتكون فى الصلب الكربونى العادى ( تقريبا من 0.3% ك الى .9% كربون ) أعلى بقليل من درجة الحرارة الحرجة العليا ، وفى الصلب الكربونى الذى يزيد على 0.9 ك أعلى بقليل من درجة الحرارة الحرجة السفلى.
18– المراجعة:
هى مراجعة الصلادة التى أكتسبها الصلب بعد التصليد ( تحول جزء من بللورات المرتنسيت الى بللورات بيرليت ) كى يلاءم الأستعمال المطلوب للشغلة ، وتتم المراجعة بتسخين الصلب الى درجة 721 درجة مئوية ( أقل من درجة الحرارة الحرجة السفلى ) ثم يوقف التسخين عند خذخ الدرجة ثم تبرد فى الماء أو الهواء.
19– فترة المراجعة:
هى فترة الزمن من وصول درجة حرارة المراجعة الى قلب القطعة حتى بداية التبريد ولا يدخل ضمن هذا الزمن فترة التسخين.
20– درجة حرارة المراجعة:
هى درجة الحرارة التى تحتويها القطعة عند بداية التبريد.
21– الترخيم الحرارى (التخميد):
هى جعل الصلب الناشف السابق تصليده أو تصليد غلافه لينا يسهل تشغيله ، أو ازالة الأجهادات الداخلية التى قد تنشأ فى المشغولات نتيجة لكثرة الأستعمال.
وتتم عملية الترخيم تسخين الشغلة ببطء الى درجة الحرارة المعينة للترخيم وهى تزيد عن درجة الحرارة الحرجة العليا للصلب المنخفض الكربون ، وعند درجة الحرارة الحرجة السفلى للصلب العالى الكربون ، ثم تترك الشغلة مدة كافية من الزمن عند هذه الدرجة حتى يتم تحول المعدن الى الحالة اللينة ( حالة الزوبان المجمد ) ثم تترك داخل الفرن لتبرد ببطء فتتحول بللورات المرتنسيت الصلبة الى بللورات البرليت اللينة.
22– فترة الترخيم الحرارى :
هى فترة الزمن من وصول درجة حرارة الترخيم الى قلب القطعة حتى بداية التبريد ، ولا يدخل ضمن هذا الزمن فترة التسخين.
23– درجة حرارة الترخيم الحرارى :
هى درجة الحرارة التى تسخن اليها القطعة لترخيمها.
24– التخلص من الأجهادات:
تتم بتسخين الشغلة الى درجة حرارة ( عادة أقل من 650 درجة مئوية ثم تترك لتبرد ببطء لتتساوى، الأجهادات الداخلية للشغلة ، دون أن تتغير خواصها الأساسية الموجودة.
25-- – التطبيع ( تحسين الخواص):
هى عملية من عمليات المعاملات الحرارية وتجرى للحصول على متانة عالية . عند تحديد جهد الشد للشغلة، وتتم بتسخين الشغلة الى ما بعد درجة الحرارة الحرجة العليا ، ثم يبرد فجأة وترفع من سائل التبريد وهى ساخنة وتبرد نهائيا عند درجة حرارة المراجعة.
26– التسوية:
تتم بتسخين الشغلة الى درجة حرارة أعلا قليلا من بداية درجة الذوبان المجمد ثم تترك لتبرد ببطء فى جو هادئ.
27– الاحتراق:
الأحتراق عبارة عن تشوه الشغلة تشوها مستديما نتيجة للتسخين الخاطئ الى درجة حرارة مرتفعة.
28– زيادة التسخين:
هى التسخين الخاطئ للشغلة الى درجة حرارة أقل من درجة حرارة المعاملة الحرارية ويتسبب عنها تخشين الحبيبات ، ولكن يمكن أعادتها الى حالتها ثانية بأعادة تشغيلها أو معاملتها حراريا.
29– بداية التسخين:
هى التسخين البطيئ للشغلة الى درجة حرارة أقل من درجة حرارة المعاملة الحرارية وذلك بقصد تجنيب الشغلة لأجهادات الشروخ.
30– زيادة الوقت:
هو التوقف الطويل عند درجة حرارة المعاملة الحرارية مما يتسبب عنه تلف المعدن وذلك عند ابتداء تخشين الحبيبات.
31– الذوبان المجمد للصلب:
هو نوع من الذوبان يطلق عليه فى علم المعادن الذوبان المجمد وترجع هذه التسمية الى أن المعدن بعناصره التى يتكون منها يكون فى حالة ذوبان ، ولكنه فى حالة تماسك وتجمد حافظا لمشكلة وللذوبان المجمد للصلب أثره الفعال فى عمليات المعاملات الحرارية ، حيث يتم أثناء هذا الذوبان التكوين الجديد للصلب واعادة ترتيب عناصره سواء من ناحية حجم البللورات أو بنائها للشكل العادى أو الشجرى أو من ناحية عنصرها.
ملاحظات هامة:
- كلما كان التبريد سريعا كلما كان الصلب الناتج صلدا أو العكس بالعكس.
- يشترط ان يكون وسيط التبريد ( الماء – الماء المالح – الهواء – الزيت ) باردا لآن الساخن يقلل من سرعة التبريد وبالتالى يقلل من درجة الصلادة وعدم الوصول بالتصليد الى الدرجة المطلوبة.
- الزيادة فى التسخين عن درجات الحرارة الحرجة بمقدار يتراوح بين 40 درجة ، 50 درجة مئوية.
- التسخين فى جميع العمليات السابقة يكون أما فى أكواد الحدادة أو فى أفران خاصة متعددة الأشكال ، منها مايعمل بالتيار الكهربائى ومنها ما يستخدم فيها المازوت أو الفحم كوقود.
- درجة الحرارة الحرجة السفلى = 740 درجة مئوية تقريبا.
- درجة الحرارة الحرجة العليا غير ثابتة ، حيث تختلف باختلاف نسبة الكربون فى المعدن.
وصف المعادن الشائعة
وسنقدم في وصف كل معدن أولا خواصه البلورية والكيميائية والفيزيائية ثم تلك الخواص والإختبارات التي تساعد في تمييز المعدن وتفرقته عن المعادن الأخرى ، ويلي ذلك نبذة عن وجود المعدن في الطبيعة والمعادن التي تصاحبه ، وكذلك أسماء المناطق التي يوجد بها المعدن بكميات وافرة ، ثم فائدة المعدن ، وفي بعض الأحيان كيف اشتق اسم المعدن. وعلى ذلك سنتناول في وصف كل معدن شائع الوجود هذه المعلومات بالترتيب الآتي:
1- الخواص البلورية.
2- الخواص الفيزئية.
3- التركيب الكيميائية.
4- الإختبارات.
5- الخواص المميزة.
6- التحلل.
7- الوجود في الطبيعة.
8- الفائدة.
9- الإسم.
10 – الأنواع المشابهة.
وسنتسلسل في وصف هذه المعادن حسب تصنيفها الكيميائية على أساس الشق الحامضي إلى طوائف كما يلي:
1- المعادن العنصرية.
2- الكبريتيدات.
3- الأملاح الكبيريتية.
4- الأكاسيد.
5- الهاليدات.
6- الكربونات ، النيترات ، البورات.
7- الكبريتات ، الكرومات.
8- التنجستات ، المولبدات.
9- الفوسفات ، الفندات ، الزرنيخات.
10- السليكات.
وهذه الطوائف Classes تنقسم فيما بينها إلى مجموعات Groups ثم إلى أنماط Types وهذه تنقسم بدورها إلى أنواع Species وهذه تكون متسلسلات Series وأخيرا قد تنقسم الأنواع إلى أصناف Varities.
المعادن العنصرية Native Elements
يوجد حوالي عشرون معدنا في الحالة العنصرية وذلك بالإضافة إلى الغازات الجوية. ويمكن تصنيف هذه المعادن العنصرية إلى مجموعتين: (1) الفلزات ، (2) اللافلزات ؛ وتوجد مجموعة ثالثة تضم أشباه الفلزات. أما المعادن الفلزية فتشمل الذهب والفضة والنحاس والبلاتين والحديد والزئبق والرصاص والبالليديوم والإريديوم والأوزميوم والنانتالوم والقصدير. أم المعادن العصنرية شبه الفلزية فتشمل الزرنيخ والأنتيمون والبزموت وهذه تكون مجموعة بمفردها ، إذ أن بلوراتها المعينية الأوجه تتقارب جدا في قيمة زواياها بين الوجهية. أما أهم المعادن العنصرية اللافلزية فهي الكربون بشكليه الألماس والجرافيت ، والكبريت والسيلينوم والثيلوريوم ؛ وسوف نصف المعادن التالي:
المعادن العنصرية الفلزية Native metals:
الذهب (Au) ، المكعب.
الفضة (Ag) ، المعكب.
النحاس (Cu) ، المكعب.
البلاتين (Pt) ، المكعب.
المعادن العنصرية اللافلزية Native Nonmetals:
الكبريت (S) ، المعيني القائم والميل الواحد.
الألماس © ، المعكب.
الجرافيت © ، السداسي.
المعادن العنصرية الفلزية
تضم معادن الذهب والفضة والنحاس والبلاتين.
الذهب (Au)
يتبلور الذهب في فصيلة المكعب ، النظام الكامل التماثل (سداسي الثماني الأوجه Hexoctahedral) . والشكل الغالب على البلورات هو ثماني الأوجه. وقد تكون البلورات في هيئة مفلطحة أو شجرية متشابكة. ويوجد المعدن غالبا في هيئة صفائح غير منتظمة الشكل أو قشور أو كتل. الصلادة = 2.5 – 3 ، الوزن النوعي = 15.6 – 19.3. قابل للسحب والطرق. ولا يوجد انفصام ومكسره مسنن. اللون أصفر ذهبي فاقع أو فاتح تبعا لكمية الفضة المختلطة مع المعدن.
يتركب المعدن كيميائيا من عنصر الذهب ولو أنه غالبا يحتوي على كميات متفاوتة من الفضة (قد تصل إلى 40%) ، وكذلك يحتوي على الحديد والرصاص والبزموت … الخ. ويعرف الذهب الذي يحتوي على كميات عالية من الفضة (من 20 إلى 40%) باسم الاليكتروم. ينصهر المعدن بسهولة. درجة الانصهار 3 (1063ºم) ولا يذوب في الأحماض المختلفة ولكنه يذوب في الماء الملكي (مخلوط حمضي الهيدروكلوكري والنيتريك).
يتميز المعدن عن بعض المعادن الكبريتيدية المشابهة (البيريت والكالكوبيريت) وعن الميكا الصفائحية ذات البريق الأصفر بواسطة قابليته للطرق ووزنه النوعي العالي وعدم قابليته للذوبان في الأحماض . الذهب ولو أنه عنصر نادر إلا أنه يوجد منتشار في الطبيعة بكميات ضئيلة. ويوجد الذهب في الطبيعة على حالتين: (1) في موضعه (رواسب أولية) . (2) في التجمعات (رواسب منقولة).
أما الرواسب الموضعية (الأولية) فتشمل الوجود في عروق مائية حارة – أهمها العالية الحرارة ولو أنه يوجد في الأنواع الأخرى – ذات اصل ناري حمضي. ويوجد مصاحبا الذهب في هذه العروق معدن البيريت بصفة شائعة . وكذلك توجد معادن أخرى تشمل كالكوبيريت جالنيا ، ستبنيت ، تتراهيدريت ، سفاليريت ، أرسينوبيريت ، تورمالين ، مولبندنيت ، وبعض هذه المعادن قد يحتوي على الذهب الذي يوجد مختلطا بها وليس في حالة اتحاد كيميائي. وتتحل هذه المعادن بسهولة عند تعرضها للعوامل الجوية على السطح الأمر الذي يؤدي إلى انطلاق الذهب وتجمعه في الرواسب السطحية الناتجة من التحلل والتفتت وبذلك يسهل استخلاصه. والذهب الموجود في العروق المختلفة يكون في هيئة دقيقة جدا لا يرى بالعين المجردة ولكن مثل هذا الذهب يمكن استخلاصه بواسطة الطرق الكيميائية ، والصخر الذي يحتوي على ذهب قيمته حوالي 45 قرشا في الطن الواحد يمكن استغلاله اقتصادية. فاذا علمنا أن قيمة الذهب في الوقت الحاضر حوالي 50 جنيها فإن نسبة الذهب الموجودة في الطن من الصخر تقدر بأقل من 0.001%.
وعندما تتحلل العروق الحاملة للذهب بالعوامل الجوية وتتفتت فإن الذهب ينطلق إلى الرواسب السطحية ، وقد يبقى في التربة الموضعية بالقرب من مصدره أو ينتقل بواسطة السيول والأنهار ليترسب على شواطئها مكونا التجمعات النهرية. ونظرا لوزنه النوعي العالي فإن الذهب ينفصل عن المعادن الحقيقية الأخرى المكونة للرمال والحصى. وينتج عن ذلك أن يتجمع الذهب ويتركز عند النتوؤات التي تعترض مجرى النهر أو السيل أو في الفجوات في قاع مجرى النهر. وتتكون بذلك رواسب الذهب المعروفة باسم التجمعات. ويوجد الذهب في هذه الرواسب في هيئة حبيبات مستديرة أو مفلطحة. أما الذهب الناعم جدا فإنه قد ينتقل مسافات طويلة بواسطة الأنهار ، ويستخلص التراب المحتوي على الذهب في الماء الجاري فيترسب الذهب في القاع بسرعة في حين تظهر الأتربة والمعادن الخفيفة على السطح أو تكون معلقة وتفصل عن الذهب.
توجد العروق الحاملة للذهب في الأماكن الهامة الآتية: ولايات كاليفورنيا ونيفادا وداكوتا الجنوبية وآلاسكا بالولايات المتحدة الأمريكية ومنطقة الراند The Rand في الترنسفال باتحاد جنوب أفريقيا ، وغرب أستراليا ، وجبال الأورال ، واقليم أونتاريو بكندا. أما رواسب التجمعات فتوجد في ولايات كاليفورنيا وكلورادوا وألاسكا ، وفي أستراليا وسيبريا. تنتج منطقة الراند بجنوب أفريقيا 0بالقرب من جوهانسبرج) ما يقرب من 40% من إنتاج العالم للذهب. ويوجد الذهب في هذه المنطقة الغنية منتشرا في طبقة من صخر الكونجلوميرات التي تميل ميلا حادا وتمتد مسافة 90 كيلومترا في الاتجاه الشرقي الغربي.
أما في مصر فيعتبر الذهب أكثر المعادن انتشارا في الصحراء الشرقية حيث يوجد في حوالي 50 منطقة ، وقد فتح قدماء المصريين المناجم في معظمها واستخلصوا منها الذهب إلى درجة كبيرة. ويمكن تقسيم هذه الأماكن حسب مكان وجودها في الصحراء الشرقية إلى ثلاثة أقسام هي:
(1) الجزء الشمالي الأوسط: ويشكل مناجم مختلفة وأهمها أبوجريدة وسمنة وعطا الله وأم عش والفواخير ، وهذه يمكن الوصول إليها من النيل عن طريق قنا – القصير. (2) الجزء المتوسط الأوسط: ويشمك مناجم أوب دبا وزيدان وكريم وأم الروس. (3) الجزء الجنوبي الأوسط: ويشمل مناجم البرامية والدنجاش وحمش وحنجلية والسكرية وعتود وكردومان. وهذه يمكن الوصول إليها عن طريق ادفوا – مرسى علم ، والأربعة الأخيرة قريبة من البحر الأحمر.
ويستخلص الذهب من العروق الحاملة له بتكسير وطحن الصخر أولا في الطواحين المختلفة ، ثم تمرير المسحوق المطحون في تيار ماء على ألواح من النحاس المغطاة بالزئبق ، فيلتقط الأخير الذهب ويكون معه ملغم ، ويمكن فصل الذهب منه بالتقطير. أما إذا كان الخام يحتوي على كميات كبيرة من معادن الكبريتديات فنستعمل طرق الكلورين أو السيانيد لاستخلاص الذهب. وفي الطريقة الأولى يحمص الخام ثم يتفاعل مه غاز الكلور الذي يكون مع مركب الذهب قابل للذوبان. أنا في طريقة السيانيد فإن الخام المطحون يعالج بمحاليل سيانيد الصوديوم أو البوتاسيوم وينتج عن هذا التفاعل تكوين سينايند الذهب المزدوج الذي يذوب في الماء. وفي كلتا هاتين الحالتين يستخلص الذهب من المحلول إما بواسطة التحليل الكهربائي أو بواسطة تراب الزنك. وهذه الطرق تمكن من استغلال الخام الذي يحتوي على 0.0001% ذهب في الطب [أي ما قيمته 45 قرشا (تعادل دولار) في الطن] استغلالا مربحا.
يستعمل الذهب بكميات كبيرة في صناعة الحلي والعملات الذهبية وتستنفد صناعة الأسنان وبعض الأجهزة العلمية كميات صغيرة.
عمليات المعالجات الحرارية للخامات
والسبائك لعمليات التشغيل
تعريف المعالجات الحرارية:
هي تسخين المعدن إلى درجة حرارة معينة ثم الأحنفاظ به عند تلك الدرجة لفترة من الزمن ثم التبريد بمعدل محدد.
وتجرى عمليات المعالجة الحرارية لتغيير خواص المعدن ومنها:
- زيادة الصلادة.
- زيادة المطيلية والمتانة.
- زيادة قابلية المعدن لعمليات التشكيل والتشغيل.
- إزالة الأجهادات الداخلية الناتجة عن عمليات التشغيل.
- إزالة تأثيرات عمليات التشكيل على البارد.
والمعالجة الحرارية هي عملية يتم فيها تسخين وتبريد الفلزات الجامدة وسبائكها بطريقة معينة للحصول على الخواص المطلوبة ، ولا تستخدم فقط للفلزات والسبائك الحديدية ولكن أيضا للفلزات والسبائك غير الحديدية وسنتعرض إلى المعالجة الحرارية للصلب فقط حيث أنه الأكثر أهمية وشيوعا.
ومن ضمن العمليات الخاصة بالمعالجة الحرارية أجراء العمليات التالية حسب استخدام وطبيعة الجشغلة :
أ- التقسية: Hardening
عملية تسخين الصلب إلى ما فوق درجة حرارته الحرجة بقليل ثم تبريده فجأة في أي وسط مناسب (زيت, ماء, هواء) و ذلك لزيادة صلادة الصلب.
ب- التخمير Annealing :
تسخين الصلب المقسى أو المصلد إلى ما فوق درجة حرارته الحرجة ثم تبريده ببطئ لإزالة قصافته الناتجة عن عمليات التشغيل على البارد
جـ- المراجعة: Tempering
تسخين الصلب المقسى أو المصلد إلى درجات مختلفة تحت درجة حرارته الحرجة ثم تبريده بهدف تقليل صلادته العالية و قصافته. كلما ارتفعت درجة الحرارة التي يراجع عليها كلما قلت صلادته و زادت ليونته
د- الاستعدال: Normalizing
تسخين الصلب إلى ما فوق درجة حرارته الحرجة ثم تركه يبرد فى الهواء الساكن الأمر الذي يؤدي إلى تغيير شكله البلوري الداخلي
هـ- التغليف: Case Hardening
الهدف من تغليف السطح الخارجي للمعادن هو الحصول على طبقة خارجية صلدة تقاوم الاحتكاك و التآكل مع ترك قلب الجزء الداخلي لدينا و تتم هذه العملية بإدخال الكربون على السطح الخارجي و تسمى هذه العملية بعملية الكربنة.
من مزايا الصلب السبائكى فى التبريد هامة جدا على الأشكال المعقدة للعدد والأسطمبات ومواسير البنادق بأنه يبرد فى الهواء أو فى أفران درجة حرارتها مناسبة فلا يعطى اجهادات على الشغلة واحتمال الشروخ منعدم تماما لان السبائك تعطى الصلب منحنى تبريد مناسب فى الزمن للتحول فى وقت مناسب لان المنحنى يكون أقصى اليمين فيبرد الشغلة بدون خلط فى البنيان الداخلي قبل الوربايت والنورستايت وهذه البنية طرية أقل من المارتنسايت فتكون الشغلة غير صالحة للتشغيل وهذا يحدث فى الصلب الكربوني لعدم وجود السبائك فى التركيب.
ملاحظات هامة جدا يجب أن تراعى عند تقسية عدد القطع والشغلات المصنعه منه:
أ- للأهمية يجب أن يراعى عند اختيار قطعة صلب سرعات عالية ( HSS) ليتم تشكيلها إلى قطعة عدة يجب أن نختار مقاس أكبر من المطلوب من جميع الجهات بحوالى 4- 6 مم إذا كانت قطعة الصلب فى حدود 100 سم لآن الشركات المصنعة للصلب تحذر بذلك ويوجد جدول لينظم العلاقة بين المقاسات المختلفة لإزالة الزيادة من جميع الجوانب لآن هذه الزيادة بها اختزال والصلب والسبائك محروقين غير صالحين للتقسية فيما بعد ونجد القلم أو السكينة دائما تبلط وتحتاج إلى سن وهذا ناتج من سحب الصلب على الساخن وحرق السطوح أثناء السحب ويجب إزالة هذه السطوح المختزله.
ب- ويجب مراعاة الأتي عند التقسية حيث يوجد علاقة بين الزمن والحرارة عند تقسية البنط وسكاكين الفرايز وذكور القلاووظ ولقم القلاووظ عند التسخين الأولى تمكث الشغلة حوالي ساعتين فى درجة الحرارة 550 درجة مئوية لإزالة الأجهادات السابقة من عمليات التشغيل على الماكينات السابقة للمعاملات الحرارية.
ثم تخرج الشغلة من الفرن ونضعها فى الفرن الثاني على 800 درجة مئوية لمدة نصف ساعة بعد التأكد بأن الملح الذي فى الفرن معادل حتى لا تحرق الكربون والسبائك على سطح الشغلة بوضع قطعة من الشريط الصلب سمكها حوالي 0.1 مم ومعلومة الكربون ثم تقسي بعد تركها فى الفرن لمدة نصف ساعة ونقوم بكسرها وإذا كسرت يكون الفرن سليم لا يختزل وإذا ثنيت يكون الفرن التقسية غير سليم.
وكذلك فى الفرن الثالث والأخير وتختبر الحرارة فى الفرن الأخير للأهمية عن طريق المعمل ثم يتم حساب الزمن على أساس سمك الحد القاطع فقط دون المقطع بالكامل حتى يكون السطح عالي مع وجود متانة فى قلب العدة لعد الكسر أثناء الاستعمال.
ملاحظة هامة :
مايتم على عدد القطع والخامات الخاصة بالصلب السبائكى المكون من نسبه من الكربون لأكسابةالتقسية والصلادة والصلابة المطلوبة ينطبق على اى منتج يصنع من هذا الصلب ومنه مواسير البناطق.
تعليق