- 21
- دی
روش‌های عملیات حرارتی
روش‌های عملیات حرارتی
روش‌های عملیات حرارتی برای دستیابی به محصول مطلوب از فرآیندهای ویژه ای استفاده می گیرد در این مقاله با آرتا استیل تهران همراه باشید .
رنگ‌های آبدهی (Tempering colors)
زمانی که فولادی صیغل شده یا ماشینکاری حرارت داده شود بر روی آن یک لایه اکسید شکل خواهد گرفت. در یک دمای خاص، لایه اکسید آهن به ضخامت خاصی خواهد رسید که باعث تداخل لایه-نازک می‌گردد. این امر باعث ایجاد لایه‌های رنگی بر روی فولاد خواهد شد.
هر چه دما افزایش یابد ضخامت این لایه اکسید افزایش خواهد یافت و در نتیجه رنگ لایه عوض خواهد شد. قرن هاست متالورژیست‌ها از این رنگ‌ها که به آن رنگ‌های آبدهی می‌گویند، برای تشخیص دمای فولاد استفاده می‌کنند.رنگ‌های آبدهی فولاد
زرد روشن: ۱۷۶ درجه سلسیوس
کاهی روشن: ۲۰۴ درجه سلسیوس
کاهی تیره: ۲۲۶ درجه سلسیوس
قهوه ای: ۲۶۰ درجه سلسیوس
صورتی: ۲۸۲ درجه سلسیوس
آبی تیره: ۳۱۰ درجه سلسیوس
آب روشن: ۳۳۷ درجه سلسیوس
عملیات حرارتی موضعی
روش‌های عملیات حرارتی ؛ بسیاری از روش‌های عملیات حرارتی فقط برای تغییر خواص قسمتی از یک قطعه انجام می گردد. این کار با روش‌های مختلفی از قبیل خنک کاری قسمت‌های مختلف قطعه با نرخ‌های مختلف گرمایش موضعی قطعه و کوئنچ کردن آن واپخش ترموشیمیایی، یا برگشت دادن نواحی مختلف قطعه با دماهای مختلف (مانند برگشت دادن موضعی) قابل انجام است.
عملیات حرارتی فولادها
سختی و دیگر خواص مکانیکی بسیاری از فولادها و برخی فلزات غیرآهنی را می‌توان توسط عملیات حرارتی تغییر داد. فولاد آلیاژی از آهن و کربن است. درصد جرمی کربن تعیین‌کننده قابلیت انجام عملیات حرارتی بر روی فولادها است. فولادهای کم-کربن حاوی ۰٫۰۳ تا ۰٫۳ درصد کربن، فولادهای کربن-متوسط حاوی ۰٫۳۵ تا ۰٫۵۵ درصد کربن و فولادهای پر-کربن حاوی ۰٫۶ تا ۱٫۵ درصد کربن هستند (چدن‌ها حاوی بیش از ۲٪ کربن هستند).
هرچه کربن فولاد بیشتر باشد قابلیت سختکاری آن بیشتر می‌شود. فولادهای کم-کربن حاوی مقدار کافی برای سختکاری مؤثر نیستند و باید از روش‌های دیگری برای افزایش سختی سطح آن‌ها استفاده کرد. فولادهای کربن-متوسط و پر-کربن را می‌توان با روش‌های مناسب سختکاری کامل کرد. (“سختکاری کامل” یا Through hardening به معنای سختکاری قطعه تا عمق کامل آن می‌باشد و در مقابل “سختکاری پوسته” یا Case Hardenning قرار دارد.) عمق سختکاری به میزان عناصر آلیاژی آن بستگی دارد.
کوئنچ کردن
برای سخت کاری فولادهای کربن-متوسط یا پرکربن، ابتدا قطعه را تا بیشتر از یک دمای بحرانی (در حدود ۷۶۰ درجه سلسیوس) گرم و برای رسیدن به تعادل مدتی در آن دما باقی بماند . و سپس به‌طور ناگهانی آن را به داخل حمامی از آب سرد یا روغن فرو می‌برند تا دمای قطعه به دمای محیط برسد. این سرد کردن ناگهانی باعث ایجاد محلولی فوق اشباع به نام «مارتنزیت» می‌گردد که بسیار سخت می‌باشد. متأسفانه این فاز بسیار ترد و شکننده است. در حقیقت با افزایش سختی قطعه، استحکام آن کاهش می‌یابد.
برگشت دادن (تمپر کردن)
پس از عملیات کوئنچینگ می‌توان قطعه را دوباره تا دمای کمتری گرم کرده (در حدود ۲۰۰ تا ۷۰۰ درجه سلسیوس)، آن را Heat-Soak کرده، و سپس آن را به آهستگی خنک کرد. این کار باعث می‌شود مقداری از مارتنزیت دوباره به فریت و سمنتیت تبدیل شود. اگرچه اینکار باعث کاهش سختی می گردد اما میزان داکتیلیته یا قابلیت شکل‌پذیری قطعه را تا حدودی باز می گرداند . با تغییر متغیرهای دما و زمان در این فرایند می‌توان انواع مختلفی از فولادها با خواص مختلف تولید کرد. یک مهندس مواد باتجربه می‌تواند از این طریق فولاد مورد نیاز کاربردهای مختلف را تولید کند.
بازپخت (آنیلینگ)
فرایندهای کوئنچ کردن و برگشت دادن را می‌توان توسط بازپخت بازگردانی کرد. قطعه تا دمای بحرانی گرم می‌شود (مانند فرایند کوئنچ) اما اینبار اجازه داده می‌شود تا قطعه به آهستگی خنک شود. اینکار باعث بازگردانی شرایط محلول و همچنین خواص مکانیکی قطعه قبل از عملیات سختکاری می‌شود. معمولاً حتی اگر قطعه سختکاری نشده باشد، برای حذف تنش‌های ایجاد شده در حین فرایند شکل دهی و ساخت قطعه آن را بازپخت می‌کنند. این کار باعث بازگشت قطعه به حالت «راحت» و بدون تنش می‌شود.
نرماله کردن (نرمالیزاسیون)
نرمالیزه کردن شبیه به فرایند بازپخت می‌باشد . با این تفاوت که زمان کمتری به آن حرارت داده می شود . و سریع تر خنک کاری می‌شود. این کار باعث ایجاد فولادی نسبتاً مستحکم تر و سخت‌تر از فولاد بازپخت کامل می‌گردد . اما شرایط آن به فولاد بازپخت نزدیکتر از فولاد برگشت شده می‌باشد. معمولاً اگر نیازی به ساختاری کاملاً یکپارچه در تمام نقاط قطعه نباشد به جای بازپخت کامل (که طولانی‌تر بوده و نیاز به انرژی و درنتیجه هزینه بیشتری دارد) از نرماله کردن استفاده می‌شود.
کربن‌دهی سطحی
در کربوریزه کردن یا کربن دهی فولاد کم-کربن در محیطی با گاز مونواکسید کربن یا در زیر زغال حرارت داده می‌شود . این فرآیند باعث جذب کربن توسط سطح می‌گردد.
نیتریده کردن
در نیتریده کردن فولاد کم-کربن در محیطی با گاز نیتروژن حرارت داده می‌شود که باعث ایجاد نیتریدهای آهن سخت بر روی سطح
می‌گردد.
تنش زدایی
اعمال نیرو یا تغییرات دمایی می‌توانند در قطعه تنشی ایجاد کنند که ممکن است بسیار زیان بار باشد. این تنش‌ها تنش‌های باقیمانده نامیده می‌شوند. سبب تاب و ترک یا شکست زودهنگام در حین تولید یا در حین کار می شوند.
از عوامل تشکیل چنین تنش‌هایی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد: الف- وجود شیب حرارتی یا در واقع عدم سرد شدن یکنواخت قطعه. ب- ماشینکاری و کارسرد هدف از عملیات تنش‌گیری آن نیست که تغییرات عمدهای در خواص مکانیکی قطعه اتفاق بیفتد. در این عملیات از سازوکار بازیابی استفاده می‌شود و و در واقع تبلور مجدد و تغییرات ریزساختاری در آن انجام نمی‌شود. به منظور تنش زدایی، قطعات را طی زمان مشخصی زیر دمای A1 گرما می‌دهند. زمان گرما دهی بستگی به دمای عملیات و ابعاد قطعه دارد.
هر چقدر که دمای تنش‌گیری بالاتر انتخاب شود نیاز به زمان کمتری برای عملیات وجود دارد. در این عملیات نرخ گرم شدن و سرد شدن قطعه باید آهسته باشد تا تنش‌های حرارتی جدیدی به قطعه اعمال نشود. این عملیات حرارتی به منظور کاهش یا برطرف کردن تمامی تنش‌های ایجاد شده در اثر عملیات تغییر شکل سرد یا در عملیات جوشکاری انجام می‌گیرد. درجه حرارت معمولاً در زیر درجه حرارت A1 و در حدود ۴۰۰ درجه سلسیوس می‌باشد.
آستنیتی کردن فولاد
آستنیتی کردن فولاد اغلب اولین مرحله عملیات حرارتی است . که برای یکنواخت کردن غلظت کربن در کریستال‌های آستنیت ضروری می‌باشد . عمل آستنیتی کردن تابع درجه حرارت و زمان می‌باشد. (عامل درجه حرارت مهم‌تر از زمان است) هنگامیکه فولاد به درجه حرارت لازم برای تبدیل شدن به آستنیت می‌رسد، آستنیت در طی مراحل جوانه زنی و رشد تشکیل می‌گردد.
به منظور تبدیل کامل در فولادهای هیپوای تکتوئیدی وای تکتوئیدی اغلب ۳۰ تا ۵۰ درجه سلسیوس بالای درجه حرارت خط A3 حرارت می گیرد. درجه حرارت‌های دقیق را می‌توان از نمودار آهن-کربن انتخاب نمود. عموماً درجه حرارت نباید بسیار بالا انتخاب شود. چرا که آستنیت دانه درشت به وجود می‌آید؛ که ممکن است باعث شکستگی یا ایجاد ترک در فولاد شود. (در هنگام سرد شدن سریع از این درجه حرارت)
اندازه دانه‌های آستنیت با بالا رفتن درجه حرارت، افزایش می‌یابد. این رشد در نتیجه تمایل به کم شدن انرژی آزاد سیستم در اثر کاهش سطح دانه‌است. این نوع ساختار دانه‌ای را ساختار ویدمن اشتاتن می‌نامند. از طرفی اگر درجه حرارت بسیار پایین باشد، بعد از عمل سرد کردن سریع سختی کامل مورد نظر بدست نمی‌آید. تبدیل پرلیت به آستنیت از نوع نفوذ است.
آرتا استیل تهران متخصص واردات و توزیع انواع ورق های آلیاژی، استنلس استیل و فولاد ضد زنگ، میلگردهای استنلس استیل، لوله و پروفیل و ورقهای فنری، آمادگی خود را جهت همکاری و تأمین کلیه مقاطع فولادی و استنلس استیل به صنعتگران محترم اعلام می دارد. همچنین شما به راحتی می توانید با کارشناسان ما تماس و نسبت به ثبت سفارش خود اقدام نمایید .
