جستجوي پيشرفتهجستجو    نسخه شماره 91 - 1384/09/01 - نسخه 91

 فرايندهاي عملياتي حرارتي 
نويسنده : مجتبي موسوي

عمليات حرارتي، فرايند گرم كردن و سرد كردن فلزي جامد براي رسيدن به خواص مطلوب و دلخواه مي‌باشد. دلايلي كه باعث انجام عمليات حرارتي مي‌شوند به شرح زير است:
-  تنش‌زدايي، تنش‌هاي ناشي از عمليات و فرايندهاي توليد
- ريز كردن دانه‌بندي
-  افزايش مقاومت به سايش با ايجاد لايه سخت بر سطح و در عين حال افزايش مقاومت به ضربه با به‌وجود آوردن مركز نرم‌تر در داخل قطعه
-  بهبود خواص فولاد به منظور اقتصادي كردن جايگزيني بعضي از انواع ارزان‌تر فولاد به جاي انواع گران آن
- افزايش جذب انرژي ضربه فولاد
-  بهبود خصوصيات برش در فولادهاي ابزار
- بهبود خواص الكتريكي
-  تغيير يا بهبود خواص مغناطيسي
در اين مقاله فرايندهاي عمليات حرارتي به اختصار معرفي خواهند شد.

فرايندهاي عمليات حرارتي
1. نرمالايزينگ
1
اين عمليات براي همگن كردن و ريز كردن دانه‌ها انجام مي‌شود. فولاد در عمليات نرمالايزينگ بعد از قرار گرفتن در دماي آستنيته شدن در هواي آرام يا با دمش اندك هوا خنك مي‌شود. به خاطر خصوصيات ذاتي فرايند ريخته‌گري، عمليات نرماله براي بلوم‌هاي ريخته شده پيش از انجام هر فرايند ديگري انجام مي‌شود. همچنين به‌طور معمول براي قطعات ريخته شده و فورج شده پيش از عمليات آب دادن، عمليات نرماله انجام مي‌شود.

2. آنيلينگ2
عنوان آنيلينگ به‌طور كلي به فرايندي اطلاق مي‌شود كه در آن فلز تا دماي خاصي گرم مي‌شود، سپس در آن دما براي مدتي نگهداري شده و با سرعت مشخص سرد مي‌شود. اين عمليات براي به دست آوردن فلزي نرم‌تر از حالت شروع عمليات يا ايجاد تغييرات دلخواه در ساختار فلز انجام مي‌شود.
دلايل انجام آنيلينگ به شرح زير است:
- بهبود قابليت ماشينكاري
- امكان انجام راحت‌تر عمليات كار سرد
- بهبود خواص مكانيكي يا الكتريكي
- افزايش پايداري ابعادي

3. تنش‌زدايي3
تنش پس‌ماند به دلايل مختلف در قطعات ايجاد مي‌شود. نورد، ريخته‌گري، آهنگري، خمكاري، آب دادن، سنگ زدن و جوشكاري از جمله منابع ايجاد تنش پس‌ماند در قطعه مي‌باشند. در اين عمليات، قطعه تا دماي حدود c595 حرارت داده مي‌شود و سپس به آرامي تا دماي اتاق سرد مي‌شود. قسمت‌هاي درون قطعه نيز بايد به دماي مذكور رسيده باشند. در هنگام سرد كردن به اين نكته توجه كنيد كه تمام نقاط قطعه به‌طور يكنواخت سرد شود خصوصاً در مورد قطعاتي كه پيچيدگي ابعادي دارند. در غير اين صورت مجدداً تنش پس ماند در قطعه ايجاد خواهد شد.

4. سخت‌كاري سطحي4
در اين عمليات سطح سخت و با مقاومت بالاي سايشي بر روي قطعه ايجاد مي‌شود و در عين حال ساختار داخلي قطعه نرم باقي مي‌‌ماند كه در برابر ضربه كاملاً مقاومت دارد. سطح سخت شده به عنوان پوسته (Case) و داخل قطعه با عنوان مغز (Core) شناخته مي‌شود. معمولاً بعد از عمليات سخت‌كاري سطحي بايد عمليات برگشت براي بهبود خواص پوسته انجام شود. يكي از روش‌هاي سخت‌كاري سطحي، كربوراسيون است. اين روش به 3 صورت كربوره گازي، كربوره مذاب و كربوره جامد انجام مي‌شود. در هر روش كربن از محيط اطراف قطعه كه گاز، مذاب يا جامدات است به داخل سطح فولاد كه در دماي حدود 850 تا 950 درجه سانتيگراد قرار دارد نفوذ كرده و بعد از انجام عمليات آب دادن با ايجاد فاز سخت مارتنزيت باعث افزايش سختي سطح قطعه مي‌شود. فولاد مناسب براي انجام عمليات كربوره در حدود 2/0 درصد كربن دارد و بعد از انجام عمليات كربوره، ميزان كربن در سطح به مقدار 8/0 تا 1 درصد خواهد رسيد.

5. آب دادن5
اصطلاح آب دادن به فرايند ايجاد ساختار مارتنزيتي در فولاد اطلاق مي‌شود. در اين حالت فولاد بعد از قرار گرفتن در دماي آستنيته كه معمولاً در حدود 815 تا 870 درجه سانتيگراد مي‌باشد به سرعت سرد مي‌شود.

                                                          شكل 1: نمايش محدوده انجام عمليات حرارتي با توجه به دياگرام فازي آهن- كربن
6. محيط خنك‌كننده6
انتخاب شرايط سرد شدن و محيط مناسب براي هر فولاد بستگي به ميزان سختي‌پذيري آن دارد. ضخامت مقاطع و شكل و پيچيدگي قطعه و سرعت مناسب سرد شدن از عوامل مؤثر بر ايجاد ساختارهاي متفاوت در حين عمليات آب دادن مي‌باشند. محيط‌هاي خنك‌كننده غالباً گازي يا مايع مي‌باشند. بعضي از انواع آن عبارتند از:
- روغن
- آب
- پليمرهاي مذاب
- آب به تنهايي يا همراه با نمك
- گازهاي خنثي نظير هليم، آرگون و نيتروژن كه به عنوان محيط‌هاي خنك‌كننده گازي بعد از عمليات آستنيته كردن در خلاء، استفاده مي‌شوند.
7. بازگشت دادن7
اين عمليات بر روي فولادها يا قطعاتي كه تحت عمليات آب دادن يا نرمالايزينگ قرار گرفته‌اند به منظور افزايش چقرمگي8 و كاهش سختي انجام مي‌شود. عمليات بازگشت براي اغلب فولادها با حرارت دادن آنها در محدوده دمايي 205 تا 595 درجه سانتيگراد و نگه داشتن در آن دما براي مدت يك ساعت يا بيشتر انجام مي‌شود. دما يا زمان بيشتر باعث كاهش سختي و استحكام بيشتر فولاد خواهد شد. ساختار ايجاد شده بعد از عمليات بازگشت در فولاد به عنوان مارتنزيت برگردانيده شده يا Temperd Martensit شناخته مي‌شود.
در شكل يك، محدود دمايي انجام عمليات حرارتي با توجه به دياگرام فازي آهن- كربن نشان داده شده است.


پانوشت‌ها:
1. Normalizing
2. Annealing
3. Stress Relieving
4. Surface H ardening
5. Quenching
6. Quenching Media
7. Tempering

منبع:
1. Heat treater's Guide, Practices and Procedures for Irons and Steels- 2nd Edition- 1995- ASM


نسخه چاپي ارسال به دوستان
آغاز سخن
خبر و نظر
پرونده ماه
اقتصادي
گزارش
كار آفرينان
بورس خودرو
خودرو سازي ايران
خودرو سازي جهان
مديريتي
فرهنگي
فني مهندسي
مكا نيك خودرو
فرهنگ خودرو
چكيده پايان نامه
معرفي كتاب