المعالجة الحرارية

تتشابه سبيكة اليوتكتويد ( شبيهة اليوتكتيك ) في سلوكها مع سبيكة اليوتكتيك . وتتميز سبيكة اليوتكتيك بامتلاكها نقطة انصهار واحدة، وهي أقل من نقطة انصهار أي من مكوناتها، ولا يؤدي أي تغيير في الخليط إلى خفض نقطة الانصهار أكثر من ذلك. عند تبريد سبيكة اليوتكتيك المنصهرة، تتبلور جميع مكوناتها إلى أطوارها الخاصة عند نفس درجة الحرارة.

تُشبه السبيكة اليوتكتويدية السبيكة اليوتكتويدية، لكن التغير الطوري فيها لا يحدث من الحالة السائلة، بل من المحلول الصلب . عند تبريد السبيكة اليوتكتويدية من درجة حرارة المحلول، تنفصل مكوناتها إلى أطوار بلورية مختلفة، مُشكلةً بنية مجهرية واحدة . على سبيل المثال، يحتوي الفولاذ اليوتكتويدي على 0.77% كربون . عند التبريد البطيء، ينفصل محلول الحديد والكربون (طور واحد يُسمى الأوستنيت ) إلى صفائح من طوري الفريت والسمنتيت . يُشكل هذا بنية مجهرية طبقية تُسمى البيرلايت .

بما أن البيرلايت أصلب من الحديد، فإن درجة الليونة التي يمكن تحقيقها عادةً ما تقتصر على تلك التي ينتجها البيرلايت. وبالمثل، فإن قابلية التصلب محدودة بالبنية المجهرية المارتنسيتية المستمرة التي تتشكل عند التبريد السريع جدًا. ^{[ 10 ]}

تتميز السبيكة تحت اليوتكتيكية بنقطتي انصهار منفصلتين. تقع كلتاهما فوق نقطة انصهار اليوتكتيك للنظام، ولكنهما أقل من نقاط انصهار أي من مكوناته. بين هاتين النقطتين، توجد السبيكة في حالة صلبة جزئياً وسائلة جزئياً. يتصلب المكون ذو نقطة الانصهار الأعلى أولاً. عند التصلب الكامل، غالباً ما تكون السبيكة تحت اليوتكتيكية في محلول صلب.

وبالمثل، تحتوي السبيكة تحت اليوتكتويدية على درجتي حرارة حرجتين، تُسميان "نقاط التوقف". بين هاتين الدرجتين، توجد السبيكة جزئيًا كمحلول وجزئيًا كطور بلوري منفصل، يُسمى "الطور ما قبل اليوتكتويدي". تُسمى هاتان الدرجتان بدرجتي حرارة التحول العليا (A3 ₎ والدنيا (A1 ₎ . عندما يبرد المحلول من درجة حرارة التحول العليا نحو حالة غير قابلة للذوبان، غالبًا ما يُجبر المعدن الأساسي الزائد على التبلور، ليصبح الطور ما قبل اليوتكتويدي. يستمر هذا حتى يصل تركيز المواد المذابة المتبقية إلى مستوى اليوتكتويد، والذي يتبلور حينها كبنية مجهرية منفصلة.

على سبيل المثال، يحتوي الفولاذ ناقص اليوتكتويد على أقل من 0.77% كربون. عند تبريد هذا الفولاذ من درجة حرارة تحول الأوستنيت، تتشكل جزر صغيرة من الفريت ما قبل اليوتكتويد. تستمر هذه الجزر في النمو ويتراجع الكربون حتى يصل تركيز اليوتكتويد إلى المستوى المطلوب في باقي الفولاذ. ثم يتبلور هذا المزيج اليوتكتويدي على شكل بنية مجهرية من البيرلايت. ولأن الفريت ألين من البيرلايت، تتحد البنيتان المجهريتان لزيادة مطيلية السبيكة، مما يقلل من قابليتها للتصلب. ^{[ 11 ]}

تتميز السبائك فوق اليوتكتيكية بدرجات انصهار مختلفة. ومع ذلك، بين هاتين الدرجتين، يكون المكون ذو درجة الانصهار الأعلى هو الذي يبقى صلبًا. وبالمثل، تتميز السبائك فوق اليوتكتيكية بدرجتي حرارة حرجتين. عند تبريد سبيكة فوق اليوتكتيكية من درجة حرارة التحول العليا، عادةً ما تتبلور المواد المذابة الزائدة أولًا، مُشكلةً ما قبل اليوتكتيكي. يستمر هذا حتى يصبح تركيز المواد في السبيكة المتبقية يوتكتيكيًا، والذي يتبلور بدوره في بنية مجهرية منفصلة.

يحتوي الفولاذ فوق اليوتكتويدي على أكثر من 0.77% كربون. عند تبريد هذا الفولاذ ببطء، يبدأ السمنتيت بالتبلور أولًا. وعندما يصبح الفولاذ المتبقي يوتكتويدي التركيب، يتبلور إلى بيرلايت. ولأن السمنتيت أصلب بكثير من البيرلايت، فإن السبيكة تتمتع بقابلية تصلب أكبر على حساب مطيليتها. ^{[ 9 ] [ 11 ]}

تتضمن عملية التلدين تسخين المعدن إلى درجة حرارة محددة ثم تبريده بمعدل يُنتج بنية مجهرية دقيقة ، إما بفصل مكوناته كليًا أو جزئيًا. ويكون معدل التبريد بطيئًا عمومًا. يُستخدم التلدين غالبًا لتليين المعدن لتسهيل تشكيله على البارد، أو لتحسين قابليته للتشغيل الآلي، أو لتعزيز خصائص مثل التوصيل الكهربائي .

في السبائك الحديدية، تتم عملية التلدين عادةً بتسخين المعدن إلى ما فوق درجة الحرارة الحرجة العليا ثم تبريده ببطء شديد، مما يؤدي إلى تكوين البيرلايت . في كل من المعادن النقية والعديد من السبائك التي لا يمكن معالجتها حرارياً، يُستخدم التلدين لإزالة الصلابة الناتجة عن التشكيل على البارد. يُسخن المعدن إلى درجة حرارة تسمح بإعادة التبلور ، وبالتالي إصلاح العيوب الناتجة عن التشوه اللدن. في هذه المعادن، يكون لمعدل التبريد عادةً تأثير ضئيل. كما تُلدّن معظم السبائك غير الحديدية القابلة للمعالجة الحرارية لتخفيف صلابة التشكيل على البارد. ويمكن تبريدها ببطء للسماح بالترسيب الكامل للمكونات وإنتاج بنية مجهرية دقيقة.

تُصنّف السبائك الحديدية عادةً إلى نوعين: "التلدين الكامل" و"التلدين الجزئي". يتطلب التلدين الكامل معدلات تبريد بطيئة للغاية لتكوين البيرلايت الخشن. أما في التلدين الجزئي، فقد يكون معدل التبريد أسرع، وصولاً إلى مرحلة التطبيع. والهدف الرئيسي من التلدين الجزئي هو إنتاج بنية مجهرية متجانسة. أما السبائك غير الحديدية، فتخضع عادةً لتقنيات تلدين متنوعة، منها "تلدين إعادة التبلور"، و"التلدين الجزئي"، و"التلدين الكامل"، و"التلدين النهائي". ولا تتضمن جميع تقنيات التلدين إعادة التبلور، مثل تخفيف الإجهاد. ^{[ 21 ]}

التطبيع هو أسلوب يُستخدم لتحقيق تجانس في حجم الحبيبات والتركيب ( بلورات متساوية المحاور ) في جميع أنحاء السبيكة. يُستخدم هذا المصطلح غالبًا لوصف سبائك الحديد التي خضعت لعملية الأوستنة ثم التبريد في الهواء الطلق. ^{[ 21 ]} لا يُنتج التطبيع البيرلايت فحسب، بل يُنتج أيضًا المارتنسيت، وأحيانًا البينيت ، مما يُعطي فولاذًا أكثر صلابة وقوة، ولكنه أقل مرونة لنفس التركيب مقارنةً بالتلدين الكامل.

في عملية التطبيع، يتم تسخين الفولاذ إلى حوالي 40 درجة مئوية فوق حد درجة حرارته الحرجة العليا، ويتم الاحتفاظ به عند درجة الحرارة هذه لبعض الوقت، ثم يتم تبريده في الهواء.

تخفيف الإجهاد هو أسلوب لإزالة أو تقليل الإجهادات الداخلية المتولدة في المعادن. قد تنشأ هذه الإجهادات بعدة طرق، تتراوح بين التشكيل على البارد والتبريد غير المنتظم. عادةً ما يتم تخفيف الإجهاد بتسخين المعدن إلى ما دون درجة الحرارة الحرجة الدنيا ثم تبريده بشكل منتظم. ^{[ 21 ]} يُستخدم تخفيف الإجهاد بشكل شائع في عناصر مثل خزانات الهواء والغلايات وأوعية الضغط الأخرى ، لإزالة جزء من الإجهادات المتولدة أثناء عملية اللحام. ^{[ 22 ]}

تُصنف بعض المعادن ضمن المعادن المُصلَّدة بالترسيب . عند تبريد سبيكة مُصلَّدة بالترسيب، تُحصر عناصرها في المحلول، مما ينتج عنه معدن لين. يسمح تقادم المعدن المُصلَّد بالترسيب لعناصره بالانتشار عبر بنيته المجهرية وتكوين جسيمات بين فلزية. تتشكل هذه الجسيمات البين فلزية وتترسب من المحلول، لتُشكل طورًا مُقوِّيًا، وبالتالي تزيد من قوة السبيكة. قد تتقادم السبائك "بشكل طبيعي"، أي أن الرواسب تتشكل في درجة حرارة الغرفة، أو قد تتقادم "اصطناعيًا"، حيث تتشكل الرواسب فقط عند درجات حرارة مرتفعة. في بعض التطبيقات، يمكن تخزين السبائك التي تتقادم بشكل طبيعي في مُجمد لمنع تصلُّبها حتى بعد إجراء عمليات أخرى - على سبيل المثال، قد يكون تجميع المسامير أسهل مع جزء أكثر ليونة.

تشمل أمثلة سبائك التصليد بالترسيب سبائك الألومنيوم من سلسلة 2000 وسلسلة 6000 وسلسلة 7000، بالإضافة إلى بعض السبائك الفائقة وبعض أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ . أما الفولاذ الذي يتصلب بالتقادم فيُشار إليه عادةً باسم فولاذ الماراجينج ، وهو مصطلح مُشتق من عبارة "تقادم المارتنسيت". ^{[ 21 ]}

التبريد السريع هو عملية تبريد المعدن بمعدل سريع. ويُستخدم هذا غالبًا لإحداث تحول مارتنسيتي. في السبائك الحديدية، ينتج عن هذه العملية معدن أكثر صلابة، بينما تصبح السبائك غير الحديدية عادةً أكثر ليونة من المعتاد.

للتصليد بالتبريد السريع، يجب تسخين المعدن (عادةً الفولاذ أو الحديد الزهر) فوق درجة الحرارة الحرجة العليا (الفولاذ: فوق 815-900 درجة مئوية ^{[ 23 ]} )، ثم تبريده بسرعة. اعتمادًا على السبيكة واعتبارات أخرى (مثل الرغبة في الحصول على أقصى صلابة مقابل تجنب التشقق والتشوه)، يمكن التبريد باستخدام الهواء المضغوط أو غازات أخرى (مثل النيتروجين ). يمكن استخدام السوائل ، نظرًا لموصليتها الحرارية الأفضل ، مثل الزيت أو الماء أو البوليمر المذاب في الماء أو المحلول الملحي . عند التبريد السريع، يتحول جزء من الأوستنيت (بحسب تركيب السبيكة) إلى مارتنسيت ، وهو بنية بلورية صلبة وهشة. تعتمد صلابة المعدن بعد التبريد السريع على تركيبه الكيميائي وطريقة التبريد. تتدرج سرعات التبريد، من الأسرع إلى الأبطأ، كالتالي: المحلول الملحي، البوليمر (أي مخاليط من الماء وبوليمرات الجليكول)، الماء العذب، الزيت، والهواء المضغوط. ومع ذلك، فإن تبريد بعض أنواع الفولاذ بسرعة كبيرة يمكن أن يؤدي إلى التشقق، ولهذا السبب يجب تبريد الفولاذ عالي الشد مثل AISI 4140 في الزيت، ويجب تبريد فولاذ الأدوات مثل ISO 1.2767 أو فولاذ أدوات العمل الساخن H13 في الهواء القسري، ويجب تبريد الفولاذ منخفض السبائك أو متوسط ​​الشد مثل XK1320 أو AISI 1040 في محلول ملحي.

أظهرت بعض سبائك التيتانيوم بيتا اتجاهات مماثلة لزيادة القوة من خلال التبريد السريع. ^{[ 24 ]} مع ذلك، فإن معظم المعادن غير الحديدية، مثل سبائك النحاس والألومنيوم والنيكل ، وبعض أنواع الفولاذ عالي السبائك مثل الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي (304، 316)، تُنتج تأثيرًا معاكسًا عند تبريدها السريع: إذ تصبح أكثر ليونة. يجب تبريد الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي سريعًا ليصبح مقاومًا للتآكل تمامًا، لأنه يتصلب بشكل ملحوظ عند تشكيله. ^{[ 21 ]}

على الرغم من صلابة الفولاذ المارتنسيتي غير المُقسّى، إلا أنه هش للغاية، مما يجعله غير عملي في معظم التطبيقات. تُعرف إحدى طرق معالجة هذه المشكلة باسم التقسية. تتطلب معظم التطبيقات تقسية الأجزاء المُقسّاة. تتضمن التقسية تسخين الفولاذ إلى ما دون درجة الحرارة الحرجة الدنيا (عادةً من 205 إلى 595 درجة مئوية، حسب النتائج المرجوة)، لإكسابه بعض المتانة . تُستخدم أحيانًا درجات حرارة تقسية أعلى (قد تصل إلى 700 درجة مئوية، حسب السبيكة والتطبيق) لزيادة الليونة، على الرغم من فقدان جزء من مقاومة الخضوع.

يمكن أيضًا إجراء عملية التلدين على الفولاذ المُطَبَّع. تتضمن طرق التلدين الأخرى التبريد السريع إلى درجة حرارة محددة، أعلى من درجة حرارة بدء تحول المارتنسيت، ثم تثبيتها عند هذه الدرجة حتى يتشكل البينيت النقي أو يتم تخفيف الإجهادات الداخلية. تشمل هذه الطرق التلدين الأوستنيتي والتلدين المارتنسيتي . ^{[ 21 ]}

ألوان التقسية

يُشكّل الفولاذ المصقول حديثًا طبقات من الأكسيد عند تسخينه. عند درجة حرارة محددة جدًا، يُشكّل أكسيد الحديد طبقة بسماكة محددة، مما يُسبب تداخلًا في الأغشية الرقيقة . هذا يُؤدي إلى ظهور ألوان على سطح الفولاذ. مع ارتفاع درجة الحرارة، تزداد سماكة طبقة أكسيد الحديد، مُغيرةً لونها. ^{[ 25 ]} تُستخدم هذه الألوان، التي تُسمى ألوان التصليد، منذ قرون لقياس درجة حرارة المعدن. ^{[ 26 ]}

• 350 درجة فهرنهايت (176 درجة مئوية)، لون أصفر فاتح
• 400 درجة فهرنهايت (204 درجة مئوية)، لون القش الفاتح
• 440 درجة فهرنهايت (226 درجة مئوية)، لون القش الداكن
• 500 درجة فهرنهايت (260 درجة مئوية)، بني
• 540 درجة فهرنهايت (282 درجة مئوية)، بنفسجي
• 590 درجة فهرنهايت (310 درجة مئوية)، أزرق داكن
• 640 درجة فهرنهايت (337 درجة مئوية)، أزرق فاتح ^{[ 26 ]}

يمكن استخدام ألوان التصليد لتقييم الخصائص النهائية للفولاذ المُصلّد. غالبًا ما تُصلّد الأدوات شديدة الصلابة في نطاق اللون القشّي الفاتح إلى الداكن، بينما تُصلّد النوابض عادةً إلى اللون الأزرق. مع ذلك، تختلف الصلابة النهائية للفولاذ المُصلّد تبعًا لتركيبه. سيظل فولاذ الأدوات عالي الكربون أكثر صلابةً بعد التصليد من فولاذ النوابض (ذي نسبة كربون أقل قليلًا) عند تصليده في نفس درجة الحرارة. كما سيزداد سُمك طبقة الأكسيد بمرور الوقت. لذلك، قد يتحول لون الفولاذ الذي تم تسخينه عند 400 درجة فهرنهايت لفترة طويلة جدًا إلى اللون البني أو الأرجواني، حتى وإن لم تتجاوز درجة الحرارة أبدًا تلك اللازمة لإنتاج اللون القشّي الفاتح. من العوامل الأخرى التي تؤثر على النتيجة النهائية طبقات الزيت على السطح ونوع مصدر الحرارة المستخدم. ^{[ 26 ]}

طُوِّرت العديد من طرق المعالجة الحرارية لتغيير خصائص جزء فقط من الجسم. وتتضمن هذه الطرق عادةً إما تبريد مناطق مختلفة من السبيكة بمعدلات مختلفة، أو التسخين السريع في منطقة محددة ثم التبريد المفاجئ، أو الانتشار الكيميائي الحراري، أو تلدين مناطق مختلفة من الجسم عند درجات حرارة مختلفة، كما هو الحال في التلدين التفاضلي .

التصلب التفاضلي

تسمح بعض التقنيات بمعالجة مناطق مختلفة من قطعة واحدة حراريًا بشكل متباين، وهو ما يُعرف بالتصليد التفاضلي . وهي تقنية شائعة في صناعة السكاكين والسيوف عالية الجودة . يُعدّ سيف الجيان الصيني من أقدم الأمثلة المعروفة على هذه التقنية، بينما يُعتبر سيف الكاتانا الياباني أشهرها. ويُعدّ خنجر الكوكوري النيبالي مثالًا آخر. تعتمد هذه التقنية على استخدام طبقة عازلة، كطبقات الطين، لتغطية المناطق التي يجب أن تبقى لينة. تبقى المناطق المراد تصليدها مكشوفة، مما يسمح لأجزاء معينة فقط من الفولاذ بالتصليد الكامل عند التبريد السريع.

على الرغم من أن تبريد الفولاذ السريع يؤدي إلى تحول الأوستنيت إلى مارتنسيت، إلا أن الأوستنيت لا يتحول بالكامل عادةً. فبعض بلورات الأوستنيت تبقى دون تغيير حتى بعد التبريد السريع إلى ما دون درجة حرارة تحول المارتنسيت (Mf ₎ . ويمكن تحفيز تحول الأوستنيت إلى مارتنسيت بشكل أكبر عن طريق تبريد المعدن ببطء إلى درجات حرارة منخفضة للغاية. تتضمن المعالجة على البارد عمومًا تبريد الفولاذ إلى حوالي -81 درجة مئوية (-115 درجة فهرنهايت)، ولكنها لا تقضي على الأوستنيت بالكامل. أما المعالجة المبردة فتتضمن عادةً التبريد إلى درجات حرارة أقل بكثير، غالبًا في حدود -192 درجة مئوية (-315 درجة فهرنهايت)، لتحويل معظم الأوستنيت إلى مارتنسيت.

تُجرى المعالجات الباردة والمعالجات المبردة عادةً مباشرةً بعد التبريد السريع، وقبل أي عملية تلطيف، وهي تزيد من الصلابة ومقاومة التآكل، وتقلل من الإجهادات الداخلية في المعدن. ولكن، نظرًا لأنها في الواقع امتداد لعملية التبريد السريع، فقد تزيد من احتمالية حدوث تشققات أثناء العملية. تُستخدم هذه العملية غالبًا للأدوات والمحامل وغيرها من العناصر التي تتطلب مقاومة جيدة للتآكل. ومع ذلك، فهي عادةً ما تكون فعالة فقط في الفولاذ عالي الكربون أو الفولاذ عالي السبائك الذي يحتفظ بأكثر من 10% من الأوستنيت بعد التبريد السريع. ^{[ 28 ] [ 29 ]}

يُستخدم تسخين الفولاذ أحيانًا كوسيلة لتغيير محتواه من الكربون. فعند تسخين الفولاذ في بيئة مؤكسدة، يتحد الأكسجين مع الحديد مُكَوِّنًا طبقة من أكسيد الحديد، تحمي الفولاذ من فقدان الكربون. ولكن عند تحوّل الفولاذ إلى الأوستنيت، يتحد الأكسجين مع الحديد مُكَوِّنًا خبثًا، لا يوفر أي حماية من فقدان الكربون. بل إن تكوّن الخبث والقشور يزيد من فقدان الكربون، لأن أكسيد الحديد يُبقي الأكسجين على اتصال بمنطقة فقدان الكربون حتى بعد نقل الفولاذ إلى بيئة خالية من الأكسجين، مثل فحم الفرن. وهكذا، تبدأ ذرات الكربون بالاتحاد مع القشور والخبث المحيطين بها لتكوين أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون ، اللذين ينطلقان في الهواء.

يحتوي الفولاذ على نسبة ضئيلة نسبيًا من الكربون، الذي يمكنه الهجرة بحرية داخل حديد غاما. عند تعريض الفولاذ الأوستنيتي للهواء لفترات طويلة، قد تنخفض نسبة الكربون فيه. وهذا عكس ما يحدث عند تسخين الفولاذ في بيئة مختزلة ، حيث ينتشر الكربون ببطء داخل المعدن. في بيئة مؤكسدة، ينتشر الكربون بسهولة إلى الخارج، مما يجعل الفولاذ الأوستنيتي عرضةً لفقدان الكربون. يُستخدم هذا الأسلوب غالبًا مع الفولاذ المصبوب، حيث تكون نسبة الكربون العالية ضرورية للصب، بينما يُفضل انخفاضها في المنتج النهائي. كما يُستخدم أيضًا مع الحديد الزهر لإنتاج حديد زهر قابل للطرق ، في عملية تُسمى "التطبيع الأبيض". غالبًا ما تُشكل هذه الخاصية مشكلة في عمليات أخرى، مثل الحدادة، حيث يُفضل أوستنة الفولاذ لأقصر وقت ممكن لتجنب فقدان الكربون المفرط. ^{[ 30 ]}

تُحدد عملية التصليد السطحي من خلال "الصلابة" و"عمق التصليد". يُمكن تحديد عمق التصليد بطريقتين: العمق الكلي أو العمق الفعال. العمق الكلي هو العمق الحقيقي للطبقة. بالنسبة لمعظم السبائك، يكون العمق الفعال هو عمق الطبقة الذي يُعادل صلابته 50 HRC؛ ومع ذلك، تُحدد بعض السبائك صلابة مختلفة (40-60 HRC) عند العمق الفعال؛ ويتم التحقق من ذلك باستخدام جهاز اختبار الصلابة الدقيقة Tukon. يُمكن تقريب هذه القيمة بنسبة 65% من العمق الكلي؛ ومع ذلك، يُمكن أن يؤثر التركيب الكيميائي وقابلية التصليد على هذا التقريب. إذا لم يتم تحديد أي من نوعي العمق، يُفترض العمق الكلي. ^{[ 31 ]}

بالنسبة للأجزاء المُقسّاة سطحيًا، يجب أن تتضمن المواصفات تفاوتًا لا يقل عن ± 0.005 بوصة (0.13 مم) . إذا كان سيتم صقل الجزء بعد المعالجة الحرارية، يُفترض أن عمق التصليد السطحي هو بعد الصقل. ^{[ 31 ]}  

يعتمد مقياس صلابة روكويل المستخدم في المواصفات على عمق الغلاف الكلي، كما هو موضح في الجدول أدناه. عادةً ما تُقاس الصلابة على مقياس روكويل "C"، ولكن الحمل المستخدم على المقياس سيخترق الغلاف إذا كان سمكه أقل من 0.76 مم (0.030 بوصة) . استخدام مقياس روكويل "C" لغلاف أرق سيؤدي إلى قراءة خاطئة. ^{[ 31 ]}  

في الحالات التي يقل سمكها عن 0.015 بوصة (0.38 مم) ، لا يمكن استخدام مقياس روكويل بشكل موثوق، لذلك  يتم تحديد صلابة الملف بدلاً من ذلك. ^{[ 31 ]} صلابة الملف تعادل تقريبًا 58 HRC. ^{[ 32 ]}

عند تحديد الصلابة، يجب إما تحديد نطاق أو تحديد الحد الأدنى للصلابة. في حالة تحديد نطاق، يجب ذكر 5 نقاط على الأقل. ^{[ 31 ]}

تُذكر الصلابة فقط في حالة التصليد الكامل. وعادةً ما تكون على شكل مقياس روكويل C (HRC) بنطاق لا يقل عن خمس نقاط. ^{[ 31 ]}

تُقاس صلابة عملية التلدين عادةً على مقياس HRB كقيمة قصوى. ^{[ 31 ]} وهي عملية تهدف إلى تحسين حجم الحبيبات، وزيادة المتانة، وإزالة الإجهاد المتبقي، والتأثير على الخصائص الكهرومغناطيسية...

تتكون أنظمة الدفعات عادةً من حجرة معزولة ذات غلاف فولاذي، ونظام تسخين ، وباب وصول إلى الحجرة. ^{[ 33 ]}

تم تحديث العديد من الأفران الصندوقية الأساسية إلى أفران دفعية شبه مستمرة بإضافة خزانات تبريد مدمجة وغرف تبريد بطيء. وتُعد هذه الأفران المُحدثة من المعدات الشائعة الاستخدام في المعالجة الحرارية. ^{[ 33 ]}

يُعرف فرن العربة أيضًا باسم "فرن العربة المتحركة"، وهو فرن دفعي ضخم للغاية. يتكون أرضيته من عربة معزولة متحركة تُدخل وتُخرج من الفرن للتحميل والتفريغ. تُغلق العربة عادةً باستخدام حشوات رملية أو حشوات صلبة عند وضعها في مكانها. ونظرًا لصعوبة الحصول على إغلاق محكم، تُستخدم أفران العربة عادةً في العمليات التي لا تتطلب دخول الهواء.

تشبه أفران المصاعد في نوعها أفران السيارات، باستثناء أن السيارة والموقد يتم دحرجتهما إلى موضعهما أسفل الفرن ورفعهما بواسطة آلية تعمل بمحرك، ويمكن لأفران المصاعد التعامل مع أحمال ثقيلة كبيرة وغالبًا ما تلغي الحاجة إلى أي رافعات خارجية وآليات نقل. ^{[ 33 ]}

تحتوي أفران الجرس على أغطية قابلة للإزالة تُسمى الأجراس ، يتم إنزالها فوق الحمولة والموقد بواسطة رافعة. يوضع جرس داخلي فوق الموقد ويُحكم إغلاقه لتوفير جو واقٍ. ويتم إنزال جرس خارجي لتوفير الحرارة. ^{[ 33 ]}

تُسمى الأفران التي تُبنى في حفرة وتمتد إلى مستوى الأرضية أو أعلى قليلاً بأفران الحفرة. ويمكن تعليق قطع العمل من تجهيزات، أو وضعها في سلال، أو على قواعد داخل الفرن. وتُناسب أفران الحفرة تسخين الأنابيب والأعمدة والقضبان الطويلة عن طريق تثبيتها في وضع رأسي. وتُقلل هذه الطريقة من التشوه إلى أدنى حد. ^{[ 33 ]}

تُستخدم حمامات الملح في مجموعة متنوعة من عمليات المعالجة الحرارية بما في ذلك التصليد المحايد، والكربنة السائلة، والنتردة السائلة ، والتصليد الأوستنيتي ، والتصليد المارتنسيتي ، والتصليد .

تُوضع الأجزاء في وعاء من الملح المنصهر حيث تُسخّن بالتوصيل الحراري ، مما يوفر مصدراً متاحاً للحرارة بسهولة. ترتفع درجة حرارة لب الجزء بمعدل مماثل تقريباً لارتفاع درجة حرارة سطحه في حمام الملح. ^{[ 33 ]}

تستخدم حمامات الملح أنواعًا مختلفة من الأملاح للمعالجة الحرارية، وتُعد أملاح السيانيد الأكثر استخدامًا. إلا أن المخاوف المتعلقة بالصحة والسلامة المهنية، فضلًا عن تكاليف إدارة النفايات والتخلص منها الباهظة نظرًا لتأثيراتها البيئية، جعلت استخدام حمامات الملح أقل جاذبية في السنوات الأخيرة. ونتيجة لذلك، يجري استبدال العديد من حمامات الملح بأفران الطبقة المميعة الأكثر ملاءمة للبيئة. ^{[ 34 ]}

يتكون المفاعل ذو الطبقة المميعة من وعاء أسطواني مصنوع من سبيكة عالية الحرارة، مملوء بجزيئات أكسيد الألومنيوم الشبيهة بالرمل. يُمرر غاز (هواء أو نيتروجين) عبر الأكسيد، فتتحرك الجزيئات بطريقة تجعلها تُظهر سلوكًا شبيهًا بالسوائل، ومن هنا جاء مصطلح " المميع" . يوفر التلامس الصلب بين جزيئات الأكسيد موصلية حرارية عالية جدًا وتجانسًا ممتازًا في درجة الحرارة في جميع أنحاء الفرن، يُضاهي ما يُلاحظ في حمام الملح. ^{[ 33 ]}