عملیات حرارتی فولاد: آنیلینگ
هدف از انجام آنیلینگ،برعکس سخت کاری است. فلزات را بازپخت می کنید تا استرس را کاهش دهید، فلز را نرم کنید، شکل پذیری را افزایش دهید و ساختار دانه آنها را بهبود بخشید.
بدون مرحله پیش گرمایش مناسب، جوشکاری می تواند منجر به ایجاد فلزی با دمای متفاوت، حتی بعضی از نواحی مذاب در کنار قسمت هایی شود که در دمای اتاق هستند.
در این شرایط، جوشکاری می‌تواند ساختار فلز را ضعیف‌تر کند: با سردتر شدن جوش، تنش‌های داخلی در کنار نقاط سخت و شکننده ایجاد می‌شود. آنیل کردن یکی از راه‌های رفع مشکلات رایج ذکر شده و کاهش استرس‌های داخلی است.
فولاد آنیلینگ
برای بازپخت فولاد و سایر فلزات آهنی برای رسیدن به بالاترین سطح شکل‌پذیری، باید فلز را به آرامی تا دمای مناسب گرم کنید، آن را خیس کنید و سپس اجازه دهید به آرامی خنک شود یا آن را در نوعی ماده عایق قرار دهید و از کوره خارج کنید و اجازه دهید به آرامی با هم خنک شود.
مدت زمانی که اجازه می دهید فلز خیس بخورد به نوع و جرم آن بستگی دارد. اگر فولاد کم کربن باشد، به بالاترین دمای بازپخت ممکن نیاز داشته باشد و با افزایش محتوای کربن، دمای آنیل کاهش می یابد. برای اطلاعات بیشتر در مورد آنیل، می توانید راهنمای ما در مورد آنیلینگ چیست را برای توضیح بیشتر مرور کنید.
عملیات حرارتی فولاد: نرمال سازی
هدف از نرمال سازی حذف هرگونه تنش داخلی ناشی از عملیات حرارتی، ماشینکاری، آهنگری، شکل دهی، جوشکاری یا ریخته گری است. شکست فلز می تواند ناشی از تنش کنترل نشده باشد، بنابراین نرمال سازی فولاد قبل از هر گونه سخت شدن می تواند به اطمینان از موفقیت پروژه ها کمک کند.
تفاوت بین آنیل و نرمال کردن چیست؟
نرمال سازی فقط برای فلزات آهنی مانند فولاد اعمال می شود. اما یک تفاوت کلیدی دیگر در فرآیند عملیات حرارتی وجود دارد: هنگام نرمال سازی، پس از اینکه فلز تا دمای بالاتر گرم شد، پس از خارج کردن از کوره با هوا خنک می شود.
فولاد نرمال شده قوی تر از فولاد آنیل شده است. هم با استحکام بالا و هم شکل پذیری بالا، سخت تر از فولاد آنیل شده است. اگر قطعه فلزی نیاز به مقاومت در برابر ضربه یا حداکثر چقرمگی برای مقاومت در برابر تنش های خارجی داشته باشد، معمولاً توصیه می شود که به جای آنیل، نرمال شود.
از آنجایی که فلزات نرمال شده با هوا خنک می‌شوند، جرم فلز تعیین‌کننده کلیدی نرخ خنک‌سازی و سطح سختی قطعه است. در طول نرمال سازی، قطعات نازکتر سریعتر در هوا خنک می شوند و نسبت به قطعات ضخیم تر، سخت تر می شوند. اما با آنیلینگ و خنک شدن کوره آن، سختی هر دو قسمت ضخیم و نازک قابل مقایسه خواهد بود.
فولاد عملیات حرارتی: سخت شدن
هدف از سخت شدن فقط سخت شدن فولاد نیست، بلکه قوی تر کردن آن نیز می باشد. متأسفانه، سخت شدن فقط نکات مثبتی ندارد. در حالی که سخت شدن باعث افزایش استحکام می شود، همچنین شکل پذیری را کاهش می دهد و فلز را شکننده تر می کند. پس از سخت شدن، ممکن است لازم باشد فلز را نرمال سازی کنید تا مقداری شکنندگی از بین برود.
برای سخت شدن بیشتر فولادها، باید از دو مرحله اول عملیات حرارتی (حرارت با دمای آهسته و سپس خیساندن در یک زمان مشخص تا دمای یکنواخت) استفاده کنید، مرحله سوم متفاوت است. هنگامی که فلزات را سخت می کنید، با فرو بردن آنها در آب، روغن یا آب نمک به سرعت آنها را سرد می کنید.
اکثر فولادها برای سخت شدن نیاز به خنک شدن سریع دارند که کوئنچ نامیده می شود، اما چند فولاد وجود دارند که می توانند با موفقیت با هوا خنک شوند.
همانطور که آلیاژها به فولاد اضافه می شوند، سرعت خنک کننده مورد نیاز برای سخت شدن آن کاهش می یابد. یک پوشش نقره ای برای این وجود دارد: سرعت خنک شدن کندتر خطر ترک خوردن یا تاب برداشتن را کاهش می دهد.
سختی فولاد کربنی به محتوای کربن آن بستگی دارد: تا 80/0 درصد کربن، توانایی سخت شدن در کنار محتوای کربن افزایش می‌یابد. فراتر از %80، می توانید مقاومت سایش را به دلیل تشکیل سمنتیت سخت افزایش دهید، اما نمی توانید سختی را افزایش دهید.
وقتی آلیاژهایی را به فولاد اضافه می کنید تا سختی آن را افزایش دهید، توانایی کربن برای سخت شدن و استحکام را نیز افزایش می دهید. این بدان معناست که میزان کربن مورد نیاز برای تولید بالاترین سطح سختی در فولاد آلیاژی در مقایسه با فولاد کربنی ساده کمتر است. در نتیجه، فولاد آلیاژی معمولاً عملکرد بهتری نسبت به فولاد کربنی ساده دارند. .
هنگامی که فولاد کربنی سخت می شود، فولاد باید در کمتر از یک ثانیه تا دمای زیر 1000 درجه فارنهایت خنک شود. اما، هنگامی که آلیاژهایی را به فولاد اضافه می کنید و کارایی کربن را افزایش می دهید، این محدودیت زمانی را بیش از یک ثانیه افزایش می دهید.
این به شما اجازه می دهد تا برای بدست آوردن سختی مشخص، یک محیط خاموش کننده کندتر انتخاب کنید.
به طور معمول، فولاد کربنی در آب نمک یا آب خاموش می شوند، در حالی که فولاد آلیاژی در روغن خاموش می شوند. متأسفانه، کوئنچ فرآیندی است که استرس داخلی زیادی ایجاد می‌کند و برای تسکین فولاد، یکی از گزینه‌ها تعدیل آن است.
درست قبل از سرد شدن قسمت، آن را از حمام کوئنچ با دمای 200 درجه فارنهایت خارج کرده و اجازه دهید هوا خنک شود. محدوده دما از دمای اتاق تا 200 درجه فارنهایت “محدوده ترک” نامیده می شود و شما نمی خواهید فولاد موجود در محیط خاموش کننده از آن عبور کند. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد اعتدال به ادامه مطلب مراجعه کنید.
فولاد عملیات حرارتی: معتدل
بعد از اینکه فلزی را سخت کردید، چه با بدنه یا شعله، و پس از سرد شدن سریع ذاتی فرآیند، تنش‌های داخلی وارد کرد، فولاد اغلب هم سخت‌تر از حد نیاز است و هم بسیار شکننده است. پاسخ ممکن است تعدیل فولاد برای کاهش آن شکنندگی و حذف یا کاهش تنش های داخلی باشد.
در طول اعتدال، شما:
- حرارت دادن فولاد تا دمای تنظیم شده کمتر از دمای سخت شدن آن
- فولاد را در آن دما برای مدت مشخصی نگه دارید
- فولاد را معمولاً در هوای ساکن خنک کنید
اگر این آشنا به نظر می رسد، حق با شماست! تمپر شامل همان سه مرحله عملیات حرارتی است. تفاوت اصلی در دمای تلطیف و تأثیر آن بر سختی، استحکام و البته شکل پذیری است.
هنگامی که یک قطعه فولادی را گرم می کنید، سختی ناشی از سخت شدن را کاهش می دهید و خواص فیزیکی خاصی ایجاد می کنید. تمپر کردن همیشه به دنبال سخت شدن است و در عین حال که شکنندگی را کاهش می دهد، فولاد را نیز نرم می کند. متأسفانه نرم شدن فولاد با تمپر اجتناب ناپذیر است. اما میزان سختی که از دست می دهید را می توان بر اساس دما در حین تمپر کنترل کرد.
در حالی که سایر فرآیندهای عملیات حرارتی بازپخت، نرمال شدن و سخت شدن همیشه شامل دماهای بالاتر از نقطه بحرانی بالایی فلز هستند، تلطیف همیشه در دماهای زیر آن انجام می شود.
هنگام گرم کردن مجدد فولادی که سخت شده است، حرارت را در 212 درجه فارنهایت شروع می کنید و تا زمانی که به نقطه بحرانی کم نزدیک شوید ادامه می دهید.
برای انتخاب سختی و استحکامی که می‌خواهید، می‌توانید دمای معتدل را از پیش تنظیم کنید. در صورتی که ضخامت قطعه کمتر از یک اینچ باشد، حداقل زمان تمپر کردن باید یک ساعت باشد. اگر ضخامت آن بیش از یک اینچ باشد، می توانید برای هر اینچ ضخامت یک ساعت دیگر اضافه کنید.
سرعت سرد شدن حاصل از تلطیف تاثیری بر اکثر فولادها ندارد. بعد از اینکه یک قطعه فولادی را از کوره تمپر خارج کردید، معمولاً آن را در هوای ساکن خنک می‌کنید، همانطور که در فرآیند عادی سازی انجام می‌دهید. اما، مانند تمام فرآیندهای مختلف عملیات حرارتی، تفاوت‌هایی وجود دارد که خارج از محدوده این پست وبلاگ است.
اگر به تمپر کردن علاقه دارید، فقط بدانید که تمپر کردن تنش‌های داخلی ناشی از خاموش شدن را کاهش می‌دهد، شکنندگی و سختی را کاهش می‌دهد و در واقع می‌تواند استحکام کششی فولاد سخت‌شده را تا دمای 450 درجه فارنهایت افزایش دهد. بیش از 450 درجه فارنهایت، استحکام کششی کاهش می یابد.
