تصلب اللهب: معالجة حرارية للأسطح لتعزيز متانة الفولاذ

التعريف والمفهوم الأساسي

تقسية اللهب هي عملية معالجة حرارية انتقائية لتقسية السطح حيث يتم تسخين سطح مكون من الصلب بسرعة بواسطة اصطدام مباشر للهب غاز الأكسجين والوقود، يتبعه تبريد فوري لإنتاج طبقة سطحية متصلبة مع الحفاظ على لب أكثر نعومة وصلابة. تخلق هذه التقنية العلاج الحراري الموضعية علبة مقاومة للتآكل ذات قيم صلابة عالية مع الحفاظ على مرونة وصلابة الجزء الداخلي.

تعتبر هذه العملية مهمة بشكل خاص في تصنيع المكونات الكبيرة أو الأجزاء ذات الأشكال المعقدة حيث سيكون تقسية فرن التقليدي غير عملي أو غير مجدي اقتصادياً. يسمح تقسية اللهب بمعالجة انتقائية لمناطق معينة معرضة للتآكل العالي، مثل أسنان التروس، أسطح المحامل، ومسارات السكك الحديدية.

في مجال المعادن الأوسع، تنتمي تقسية اللهب إلى مجموعة تقنيات تقسية السطح إلى جانب تقسية التحريض، وتقسية الليزر، وكربنة. على عكس طرق تقسية الحالة التي تغير تركيبة السطح، فإن تقسية اللهب هي عملية حرارية تحول محتوى الكربون الموجود في الصلب متوسط إلى عالي الكربون إلى مارتنسيت دون تغيير التركيب الكيميائي.

الطبيعة الفيزيائية والأساس النظري

آلية الفيزياء

على المستوى المجهري، تحفز تقسية اللهب تحولاً في مرحلة التركيب البلوري للصلب. عندما يتم تسخين سطح الصلب بسرعة فوق درجة حرارته الحرجة العليا (عادة بين 727-912 درجة مئوية اعتماداً على محتوى الكربون)، يتحول هيكل الفريت مربعي الجسم المركز (BCC) وكربيد الحديد (Fe₃C) إلى أوستينيت مكعب متمركز في الوجه (FCC).

خلال التبريد السريع (التبريد)، يكون لدى الأوستينيت وقت غير كافٍ للتحول مرة أخرى إلى الفريت والسمنتيت من خلال عمليات الانتشار. بدلاً من ذلك، يحدث تحول بدون انتشار، مما يخلق مارتنسيت رباعي الجسم المركز (BCT) - وهي محلول صلب مشبع من الكربون في الحديد مع صلابة عالية وهشاشة نتيجة لتشوه الشبكة.

تعتمد عمق التقسية على اختراق الحرارة، الذي يتحكم فيه درجة حرارة اللهب، ووقت التسخين، والموصلية الحرارية للصلب. تحت الطبقة المصلدة، يظل مادة اللب في بنيتها المجهرية الأصلية، مما يوفر صلابة ومرونة للجزء.

النماذج النظرية

النموذج النظري الرئيسي الذي يصف تقسية اللهب يعتمد على مبادئ نقل الحرارة المدمجة مع حركيات التحول الطوري. معادلة جونسون-ميل-أفرامي-كولموغوروف (JMAK) تشكل الأساس لفهم حركيات التحول خلال مرحلتي التسخين والتبريد.

تاريخياً، تطور فهم تقسية اللهب جنباً إلى جنب مع التقدم في علم المعادن في أوائل القرن العشرين. أدت الأساليب التجريبية الأولية إلى نماذج أكثر تعقيداً مع تطور المعرفة حول التحولات الطورية ومخططات التحول أثناء التبريد المستمر (CCT) في الثلاثينيات والأربعينيات.

تتضمن الطرق الحديثة ديناميات السوائل الحسابية (CFD) لنمذجة خصائص اللهب وتحليل العناصر المحدودة (FEA) للتنبؤ بتوزيع الحرارة، والتدرجات الحرارية، والهياكل المجهرية الناتجة. تسمح هذه الطرق الحسابية بتحكم أكثر دقة في العملية مقارنة بالأساليب التقليدية المعتمدة على الخبرة.

علم المواد الأساس

ترتبط فعالية تقسية اللهب بشكل وثيق ببنية بلورات الصلب وحدود الحبوب. تنتج العملية تدرجًا من التراكيب المجهرية من السطح إلى اللب، مع حبيبات مارتنسيت الناعمة عند السطح تنتقل إلى الهيكل الأصلي للفريت والبيرلايت في اللب.

يؤثر حجم الحبيبات في الطبقة المصلدة بشكل كبير على الخصائص النهائية. تتحول حبيبات الأوستينيت الناعمة التي تتشكل خلال التسخين إلى مارتنسيت ناعمة عند التبريد، مما ينتج عنه صلابة أعلى ومقاومة أفضل للتآكل. تعمل حدود الحبوب كحواجز ضد حركة الانزلاق، مما يسهم في تقوية السطح.

تظهر هذه العملية مبادئ علم المواد الأساسية لتحول الطور، والسيطرة على الانتشار، وعلاقات البنية والخصائص. تخلق معدلات التسخين والتبريد السريعة ظروف عدم توازن تحبس ذرات الكربون في مواقع بينية داخل الشبكة الحديدية، مما يسبب التشوه في الشبكة المميز للمارتنسيت.

العبارة الرياضية وطرق الحساب

معادلة التعريف الأساسية

يمكن تقدير عمق التقسية ($D_h$) في تقسية اللهب بواسطة:

$$D_h = k \sqrt{t}$$

حيث:
- $D_h$ هو عمق التقسية (مم)
- $k$ هو ثابت مرتبط بالمواد يتعلق بالموصلية الحرارية (مم/ث^(1/2))
- $t$ هو وقت التسخين (ثواني)

معادلات الحساب ذات الصلة

يمكن حساب إدخال الحرارة ($Q$) خلال تقسية اللهب كالتالي:

$$Q = \eta \cdot V_g \cdot H_v$$

حيث:
- $Q$ هو إدخال الحرارة (كيلووات)
- $\eta$ هو معامل كفاءة اللهب (عادة 0.7-0.9)
- $V_g$ هو معدل تدفق الغاز (م³/ساعة)
- $H_v$ هو قيمة التسخين للغاز (كيلووات ساعة/م³)

يجب أن تتجاوز معدل التبريد ($C_r$) المطلوب لتشكيل المارتنسيت معدل التبريد الحرجة:

$$C_r = \frac{T_a - T_f}{t_c} > C_{critical}$$

حيث:
- $C_r$ هو معدل التبريد (°C/ث)
- $T_a$ هو درجة حرارة التكوين (°C)
- $T_f$ هو درجة الحرارة النهائية (°C)
- $t_c$ هو وقت التبريد (ثانية)
- $C_{critical}$ هو معدل التبريد الحرجة لتشكيل المارتنسيت

الشروط والتحديات القابلة للتطبيق

تكون هذه المعادلات صحيحة أساساً للصلب متوسط إلى عالي الكربون (0.35-0.60% كربون) مع أشكال بسيطة نسبياً. يفترض نموذج نقل الحرارة خصائص حرارية متجانسة في جميع أنحاء المادة.

تظل العلاقة الجذرية بين عمق التقسية والوقت صحيحة فقط عندما تكون الموصلية الحرارية هي العامل المحدد. بالنسبة لأوقات التسخين القصيرة جداً أو الأقسام الرقيقة، تنهار هذه العلاقة بسبب قيود التسخين السطحي.

تفترض هذه النماذج ظروف تبريد مثالية ولا تأخذ في الاعتبار التغيرات في معدل التبريد عبر الأشكال المعقدة أو تكوين منتجات التحول الوسيطة مثل الباينيت.

طرق القياس والتوصيف

المواصفات القياسية للاختبار

• ASTM E18: طرق اختبار معيارية لقساوة روكويل للمواد المعدنية
• ASTM E384: طريقة اختبار معيارية لقساوة المايكروindentation للمواد
• ISO 6508: المواد المعدنية - اختبار قساوة روكويل
• ASTM E140: جداول تحويل القساوة المعيارية للمعادن

توفر ASTM E18 وISO 6508 طرقاً معيارية لقياس قساوة السطح باستخدام مقياس روكويل، وهو مستخدم بشكل شائع لعناصر التقسية باللهب. تغطي ASTM E384 اختبار المايكروقساوة المستخدمة لتحديد ملفات القساوة من خلال عمق الحالة. يمكّن ASTM E140 من التحويل بين مقاييس القساوة المختلفة.

معدات ومبادئ الاختبار

تتضمن معدات اختبار القساوة عادة مقاييس قساوة روكويل لقياس قساوة السطح ومقاييس قساوة المايكرو (مقياس فيكرز أو كنوب) لتوصيف عمق الحالة. تقيس هذه الأجهزة مقاومة المادة للانغماس باستخدام مكابس قياسية تحت أحمال محددة.

تستخدم الميكروسكوبات الميتالوجرافية لفحص الهياكل المجهرية العرضية بعد نقشها بالمواد الكيميائية المناسبة (عادة نيتال). يكشف ذلك عن الانتقال من الهيكل المارتنسيت عند السطح إلى الهيكل المجهرى في اللب.

قد تتضمن التوصيفات المتقدمة استخدام مجهر إلكتروني ماسح (SEM) مع حيود الإلكترون المرتجع (EBSD) لتحليل الاتجاه البلوري وتوزيع المراحل عبر الطبقة المصلدة.

متطلبات العينات

تتطلب العينات القياسية لقياس ملفات القساوة قطعاً عرضياً عمودياً على السطح المصلد. يجب التعامل مع العينات بعناية لتجنب توليد الحرارة التي قد تغير الهيكل المجهرية.

تشمل إعداد السطح طحناً تدريجياً باستخدام جزيئات أصغر (عادة من 120 إلى 1200 حبيبة)، يليها تلميع باستخدام معاجين الماس أو معلقات الألومينا لتحقيق لمسة مرآة. يكشف النقش الكيميائي باستخدام محلول نيتال بتركيز 2-5% عن التركيب المجهرية.

يجب أن تكون العينات خالية من الإزالة الكربونية، الأكسدة، أو الأضرار الميكانيكية التي قد تؤثر على قراءات القساوة. يعد تثبيت العينات في الراتنج المكون من حراري شائع لتسهيل التعامل أثناء التحضير والاختبار.

معلمات الاختبار

يتم عادة إجراء اختبارات القساوة في درجة حرارة الغرفة (20-25 درجة مئوية) تحت ظروف رطوبة محكومة لضمان اتساق القياسات. بالنسبة لاختبار روكويل، تُستخدم عادة أحمال قياسية تبلغ 150 كغم (مقياس HRC) للأسطح المعالجة باللهب.

تستخدم التمريرات المايكروقساوة لتحديد عمق الحالة عادة أحمال تتراوح من 100-500 غرام مع قياسات تأخذ عند فواصل 0.1-0.5 مم من السطح إلى الداخل. تُحدد سرعة الاختبار ومدة الانتظار وفقًا للمواصفة الاختبار المعنية.

يجب أن تكون الظروف البيئية خالية من الاهتزازات لضمان قياسات انغماس دقيقة، خصوصاً لاختبار المايكروقساوة حيث تكون الانغماسات ميكروسكوبية.

معالجة البيانات

تجمع بيانات القساوة كسلسلة من القياسات من السطح إلى اللب. يُعرف عمق الحالة الفعالة عادةً بأنه العمق الذي تنخفض فيه القساوة إلى 50 HRC أو 513 HV، أو بدلاً من ذلك، 80% من أقصى قساوة سطحية.

تشمل التحليلات الإحصائية حساب المتوسطات والانحرافات المعيارية للقساوة السطحية. تُقدم عادةً ملفات القساوة كرسوم بيانية ترسم القساوة مقابل المسافة من السطح.

يتم تحديد عمق الحالة عن طريق الاستقراء بين نقاط القياس لتحديد العمق الدقيق المتعلق بعThreshold القساوة. العمق الكلي للحالة، العمق الفعال للحالة، وتدرج القساوة هي المعلمات الرئيسية المبلغ عنها.

نطاقات القيمة النموذجية

تصنيف الصلب	نطاق القيمة النموذجية (عمق الحالة)	ظروف الاختبار	المعيار المرجعي
صلب متوسط الكربون (1045)	1.5-5.0 مم	تمرير واحد، تبريد بالماء	SAE J417
صلب سبيكة (4140)	2.0-8.0 مم	تقسية تقدمية، تبريد بالبوليمر	ASTM A255
صلب أدوات (O1)	1.0-3.0 مم	تقسية موضعية، تبريد بالزيت	ASTM A681
حديد زهر (GG25)	3.0-10.0 مم	تقسية دوران، رش الماء	ISO 6506

تنتج التباينات داخل كل تصنيف صلب بشكل أساسي عن الاختلافات في محتوى الكربون، وعناصر السبائك، والهيكل المجهرية السابقة. يسمح محتوى الكربون والسبائك الأعلى عمومًا بتقسية أعمق بسبب زيادة قابلية التقسية.

في التطبيقات العملية، توجه هذه القيم تصميم المكونات من خلال تحديد العلاقة بين ظروف الحمل السطحي وعمق الحالة المطلوب. يجب أن تكون الطبقة المصلدة سميكة بما يكفي لدعم الأحمال المطبقة دون حدوث نضح تحت السطح.

توجه ملحوظة عبر أنواع الصلب هي أن صلب السبائك العالية يحقق تقسية أعمق عند معلمات لهب متساوية بسبب معدلات التبريد الحرجة المنخفضة. ومع ذلك، فإنها تميل أيضًا إلى تطوير ضغوط متبقية أعلى قد تتطلب علاجات لتخفيف الضغط.

تحليل تطبيقات الهندسة

اعتبارات التصميم

عادةً ما يصمم المهندسون المكونات المعالجة باللهب لضمان أن عمق طبقة التقسية يتجاوز العمق الأقصى للضغط القصي تحت ظروف الحمل. بالنسبة للتطبيقات ذات الاتصال هيرتيز، يبلغ هذا العمق حوالي 0.3 مرات عرض الاتصال.

يتراوح معامل الأمان لعمق الحالة عادة بين 1.5-2.5، اعتمادًا على أهمية التطبيق. يتم تطبيق معاملات أمان أعلى للمكونات المعرضة للأحمال الناتجة عن الصدمات أو حيث تكون عواقب الفشل شديدة.

توازن قرارات اختيار المواد بين قابلية التقسية (محتوى الكربون وعناصر السبائك) مقابل القابلية للمعالجة، واتجاه التشوه، والتكلفة. تمثل الصلب المتوسط الكربون (0.40-0.55% كربون) الحل الأمثل للعديد من التطبيقات، حيث تقدم استجابة تقسية كافية دون تشوه مفرط.

المجالات الرئيسية للتطبيق

تمثل مكونات الآلات الثقيلة، خاصة التروس الكبيرة، وعجلات السلسلة، والمحاور، منطقة تطبيق حرجة لتقسية اللهب. تستفيد هذه المكونات من التقسية الانتقائية لملفات الأسنان والأسطح الحاملة بينما تحافظ على لب قوي يمكنه امتصاص الأحمال الصدمية.

البنية التحتية للسكك الحديدية، خاصة القضبان والمحولات، تشكل تطبيقًا رئيسيًا آخر مع متطلبات مختلفة. هنا، تزيد تقسية اللهب من مقاومة التآكل ومقاومة إجهاد الاتصال العائد مع السماح بالإصلاحات الميدانية دون إزالة المكونات.

تستخدم مكونات معدات التعدين مثل أسنان الجرافات، وفكوك الكسارات، وغرابيل النقل تقسية اللهب لمواجهة التآكل الشديد. تتيح العملية تجديد الأسطح المتآكلة في الموقع، مما يطيل عمر المكونات في عمليات بعيدة حيث يكون الاستبدال تحدياً لوجستياً.

المساومات في الأداء

تظهر القساوة والصلابة علاقة عكسية في المكونات المعالجة باللهب. تزيد القساوة السطحية الأعلى من مقاومة التآكل ولكن تزيد من الهشاشة والتعرض للأضرار الناتجة عن الصدمات، مما يتطلب توازنًا دقيقًا بناءً على ظروف الخدمة.

تظهر الضغوط المتبقية والثبات الأبعاد مساومة أخرى. تؤدي الدورات الحرارية السريعة إلى ضغوط متبقية انضغاطية عند السطح (مفيدة لمقاومة التعب) ولكن يمكن أن تسبب تشوهًا في الأقسام الرقيقة أو المكونات غير المتماثلة.

يقوم المهندسون بتحقيق توازن بين هذه المتطلبات المتنافسة عن طريق ضبط معلمات اللهب، واختيار سائل التبريد، وعلاجات التخفيف بعد التقسية. يمكن أن تخفف المعالجة عند 150-200 درجة مئوية الضغوط وتحسن الصلابة مع الحد الأدنى من تقليل القساوة.

تحليل الفشل

يمثل فشل التعب تحت السطح نمط فشل شائع في المكونات المعالجة باللهب. يحدث ذلك عندما تكون طبقة التقسية غير كافية لمنع التشوه البلاستيكي في المنطقة تحت السطح حيث تحدث أعلى ضغوط قص تحت اتصال هيرتيز.

يتقدم آلية الفشل عادة من خلال بدء تشقق تحت السطح عند واجهة الحالة-اللب، يتبعه انتشار الشقوق بالتوازي مع السطح، وفي النهاية تقشير الطبقة المصلدة. يكشف الفحص المعدني عن أنماط تشققات على شكل أجنحة فراشة حول الشوائب عند أصل الفشل.

تشمل استراتيجيات التخفيف زيادة عمق الحالة، وتحسين نظافة الصلب لتقليل محتوى الشوائب، وإدخال تقنيات الصدم لتحسين الضغوط المتبقية الانضغاطية. كما يقلل التخفيف الصحيح من الهشاشة عند واجهة الحالة-اللب حيث تحدث تركيزات الضغط.

العوامل المؤثرة وطرق التحكم

تأثير التركيب الكيميائي

يعد محتوى الكربون هو المحدد الرئيسي لأقصى قساوة يمكن تحقيقها، حيث يؤدي 0.40% كربون عادة إلى 55 HRC و0.60% كربون يصل إلى 62 HRC. يزيد محتوى الكربون الأعلى من تعرض الكسر أثناء التبريد.

يعزز المنغنيز قابلية التقسية من خلال خفض معدل التبريد الحرجة، مما يسمح بتقسية أعمق عند شدة تبريد متساوية. كما يعزز الكروم والموليبدينوم قابلية التقسية ومقاومة التخفيف، مما يجعلها إضافات قيمة للمكونات المعالجة باللهب.

عادةً ما ينطوي تحسين التركيب على تحقيق توازن بين الكربون من أجل القساوة، والمنغنيز والكروم من أجل قابلية التقسية، والسليكون من أجل إزالة الأكسدة والقوة. يتم الحفاظ على مستوى منخفض من الفوسفور والكبريت لتقليل الهشاشة وتكوين الشوائب.

تأثير التركيب المجري

يؤثر حجم الحبة السابقة بشكل كبير على نتائج تقسية اللهب. تنتج الحبوب الأولية الأصغر مارتنسيت أكثر دقة عند التقسية، مما يؤدي إلى قساوة أعلى وصلابة أكبر. عادةً ما تستجيب الهياكل المؤنفة بشكل أفضل من الهياكل المعالجة.

يؤثر توزيع الطور قبل التقسية على النتيجة النهائية. يتحول البيرلايت المتجانس مع شطائر دقيقة بشكل أكثر استعدادًا إلى أوستينيت متجانس أثناء التسخين السريع مقارنة بالبيرلايت الخشن أو الكربيدات المرصوصة.

تعمل الشوائب غير المعدنية كمراكز ضغط وقد تبدأ التشقق خلال التبريد. كما أنها تعوق نقل الحرارة، مما قد يتسبب في وجود مناطق ناعمة في الطبقة المصلدة. تنتج الفولاذات النظيفة ذات محتوى منخفض من الشوائب نتائج تقسية أكثر اتساقاً.

تأثير المعالجة

تحدد درجة حرارة اللهب وسرعة الشعلة معدل إدخال الحرارة وتؤثر بشكل كبير على عمق الحالة. تزيد درجات الحرارة الأعلى والسرعات البطيئة من عمق الحالة ولكنها تخاطر بتسخين زائد وتكبير الحبيبات عند السطح.

يؤثر اختيار سائل التبريد بشكل كبير على نتائج التقسية. يوفر الماء أسرع تبريد وأعمق تقسية ولكنه يزيد من خطر التشوه والتشقق. توفر محاليل البوليمر معدلات تبريد متوسطة، بينما توفر الزيوت أقل تبريد مع الحد الأدنى من التشوه.

يقلل التسخين المسبق إلى 150-250 درجة مئوية قبل تقسية اللهب من التدرجات الحرارية والتشوهات المرتبطة، وهو أمر مهم بشكل خاص للشكل المعقد أو المكونات ذات اختلافات سمك المقطع.

العوامل البيئية

تؤثر درجة الحرارة المحيطة على أداء سائل التبريد، حيث توفر السوائل أبرد تبريد أسرع. يعد التحكم في درجة الحرارة أمرًا حيويًا للحفاظ على اتساق العملية، خاصةً مع التبريد بالماء حيث تختلف المتغيرات بشكل كبير في قدرتها على التبريد.

يمكن أن تؤدي البيئات الرطبة إلى إدخال الهيدروجين إلى الصلب أثناء التسخين باللهب، مما قد يؤدي إلى تشقق متأخر. يقلل تعديل اللهب للحفاظ على لهب محايد أو مخفض قليلاً من هذه المخاطر.

يمكن أن تؤدي التعرض الطويل لدرجات الحرارة المرتفعة إلى تليين الطبقة المصلدة، مما يقلل من القساوة. قد تتطلب المكونات المصممة للخدمة في درجات حرارة عالية سبائك تقسية ثانوية أو علاجات سطحية بديلة.

طرق التحسين

يعمل تعديل السبيكة مع الكروم، والموليبدينوم، والفاناديوم على تعزيز قابلية التقسية ومقاومة التخفيف. تشكل هذه العناصر كربيدات مستقرة تقاوم التخفيف عند درجات الحرارة المرتفعة وتحسن مقاومة التآكل.

تحسين عملية التقسية مثل التقسية التدريجية (تحريك اللهب وسوء التبريد بالتتابع) يحسن الانتظام ويقلل من التشوه في المكونات الكبيرة. تضمن أنظمة تقسية اللهب التي تتحكم فيها الكمبيوتر مع التحكم في التغذية نتائج متسقة عبر الأشكال المعقدة.

يتضمن تحسين التصميم Incorporating ميزات تخفيف الضغط مثل التشغيل البطيء عند تغييرات المقطع، سمك المقطع المتوحد حيثما أمكن، وأنماط تقسية متماثلة لتوازن الضغوط المتبقية وتقليل التشوه.

المصطلحات والمعايير ذات العلاقة

المصطلحات ذات العلاقة

تعد تقسية التحريض عملية تقسية سطحية ذات صلة تستخدم التحريض الكهرومغناطيسي لتسخين سطح المكون بدلاً من الاصطدام المباشر باللهب. توفر تحكمًا أكثر دقة ومعالجة أنظف لكنها تتطلب معدات متخصصة وتكون محدودة بجيومتيا الأجزاء.

تشير قابلية التقسية إلى قدرة الصلب على تشكيل المارتنسيت عند أعماق محددة عند تبريده من درجة حرارة الأوستينيت. تختلف عن القساوة (المقاومة للانغماس) بوصفها العمق المحتمل للتقسية بدلاً من قيمة القساوة السطحية.

تتضمن مصطلحات عمق الحالة عمق الحالة الكلي (العمق إلى قساوة اللب)، وعمق الحالة الفعال (العمق إلى قيمة قساوة معينة، عادة 50 HRC)، ومنطقة الانتقال (المنطقة بين القساوة القصوى وقساوة اللب).

تكون العلاقة بين هذه المصطلحات هرمية: تحدد قابلية التقسية العمق المحتمل للحالة، مما يؤثر على الاختيار بين تقسية اللهب والطرق البديلة مثل تقسية التحريض أو كربنة الحالة.

المعايير الرئيسية

SAE J417 "محاور، محاور، والأجزاء المماثلة المعالجة بالسطح" توفر مواصفات لمكونات السيارات والصناعية المعالجة باللهب، بما في ذلك الحد الأدنى من أعماق الحالة ومتطلبات القساوة لمختلف التطبيقات.

تحدد ISO 15787 "وثائق المنتج الفنية - الأجزاء الحديدية المعالجة حرارياً - العرض والإشارة" المعايير الدولية لتوثيق مواصفات المعالجة الحرارية، بما في ذلك معلمات تقسية اللهب ومعايير القبول.

توفر المعايير الإقليمية مثل DIN 17022 في أوروبا وJIS G 0559 في اليابان إرشادات محددة تختلف في نهجها لتحديد مواقع قياس القساوة وتعريفات عمق الحالة. تتضمن المعايير الأوروبية عادةً نقاط قياس أكثر من المعايير الأمريكية.

اتجاهات التطوير

تركز الأبحاث الحالية على العمليات الهجينة التي تجمع بين تقسية اللهب مع التسخين التحريضي أو بالليزر لتحسين كفاءة الطاقة والتحكم في العملية. تسمح هذه الطرق بتحكم أكثر دقة في درجات الحرارة وتقليل التشوه.

تشمل التكنولوجيا الناشئة أنظمة المراقبة في الوقت الحقيقي باستخدام التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء وخوارزميات تعلم الآلة لضبط معلمات اللهب ديناميكياً. تعوض هذه الأنظمة عن التغيرات في خصائص المواد وظروف البيئة.

من المحتمل أن تتضمن التطورات المستقبلية نماذج حسابية أكثر تعقيدًا تدمج الجوانب الحرارية والميكانيكية والمعدنية للتنبؤ ليس فقط بملفات القساوة ولكن أيضًا بتوزيعات الضغوط المتبقية ومتوقع عمر المكونات. ستتيح هذه النظرة الشاملة تصاميم أكثر تحسينًا مع مناطق متصلبة مصممة بدقة.