فولادهای عملیات حرارتی پذیرچیست؟آنالیز فولادهای عملیات حرارتی پذیر وانواع آن

خانه » مقالات آموزشی » فولادهای عملیات حرارتی پذیرچیست؟آنالیز فولادهای عملیات حرارتی پذیر وانواع آن

فولادهای عملیات حرارتی پذیر برای ساخت قطعاتی بکار می رود که تحت بارگذاری های شدید کششی، خمشی و پیچشی در فرآیند مصرف قرار خواهند گرفت.

فولادهای عملیات حرارتی پذیرغیرآلیاژی نظیر IASC1221 و IASC1191 برای ساخت قطعاتی باسطح مقطع کم و استحکام پایین بکار می رود درحالیکه فولادهای عملیات حرارتی پذیر آلیاژی (حاوی عناصر آلیاژی کرم،نیکل،مولیبدن ویا وانادیم) نظیر IASC6580 یا IASC7225 برای ساخت قطعاتی با سطح مقطع بزرگ استفاده می شوند که معمولاً تحت بارگذاری شدید قرار می گیرند .

استحکام کششی این فولادها پس از سختکاری و تمپر تاحدود 1300 N/mm2 افزایش می یابد .

کاربردها

قطعات طول بلند در ماشین آلات ووسایل نقلیه که نیاز به: استحکام بالا ، مقاومت کششی بالا ، انعطاف پذیری خوب ، مقاومت بالا در برابر شکست دارند از این نوع فولاد ساخته میشوند مانند میل لنگ ها، محورهای غیر هم مرکز، اجزاء و قطعات دندانه دار، شفت های مربوط به صنایع سیمان، شاسی اتومبیل، صفحه دیسک .

فرآیندهای عملیات حرارتی

کارگرم ، نرماله ، آنیل ، خشن کاری ، آستنیته کردن ، کوئنچ ، بازگشت دادن ، ماشینکاری نهایی، نیتریده کردن

فولادهای عملیات حرارتی پذیر ، نرماله

دمای نرماله بین840-880 سانتی گراد است. زمان نگهداری با توجه به ضخامت تعیین می گردد و سپس در هوا سرد می شود.

فولادهای عملیات حرارتی پذیر ، آنیل

برای ساختار پرلیتی : در دمای 845 درجه سانتی گراد حرارت داده میشود ، سپس نسبتاً سریع تا 755 درجه سانتی گراد سردشده، آنگاه از 775 تا 665 درجه سانتی گراد باسرعت کمتر ازh/ 14 سرد می شود یا در 845 درجه سانتی گراد حرارت داده سپس تا 675 سانتی گراد سرد شده و به مدت 5 ساعت نگهداری می شود.

برای ساختار کروی : در دمای 750 درجه سانتی گراد حرارت داده شده سپس تادمای 665 درجه سانتی گراد باسرعت کمتر از h/ 6 سرد می شود و یا در دمای 750 درجه سانتی گراد حرارت داده، سپس تا 670 درجه سانتی گراد به صورت تقریباً سریع سرد شده و سپس در همین دما تا 9 ساعت نگهداری می شود. ماکزیمم سختی 241 HB است.

فولادهای عملیات حرارتی پذیر ، عملیات تنش زدائی

دمای تنش زدائی در محدوده 525-650 درجه سانتی گراد است. برای فولادهایی که تا مغز سخت شده اند تا 25 درجه سانتی گراد زیر دمای تمپر حرارت داده م یشود. برای فولادهایی که تا مغز نرم شده اند (آنیل) در دمای 600-650 درجه سانتی گراد حرارت داده می شود. سپس به مدت 0.5 تا 2 ساعت در این دما نگهداری کرده، سپس تا دمای 450 درجه سانتی گراد در کوره خنک کرده و در نهایت در هوای آزاد سرد می گردد .

فولادهای عملیات حرارتی پذیر ، عملیات سخت کاری

دمای سخت کاری برای کوئنچ در آب بین 830-860 درجه سانتی گراد است و برای کوئنچ در روغن بین 840-870 درجه سانتی گراد است (برای شکل های پیچیده و ضخامت های نازک کوئنچ در روغن پیشنهاد می شود.) پس از اینکه سطح نمونه به دمای آستینیته رسید زمان سخت کاری مساوی است با: (mm) ضخامت نمونه*0.7 = زمان نگهداری(دقیقه)

فولادهای عملیات حرارتی پذیر ، عملیات تمپر

بعد از سخت کاری بلافاصله باید بازگشت انجام شود. دمای بازگشت حدود 540-680 درجه سانتی گراد است. زمان نگهداری دردمای تمپر به دقیقه برابر: 2.5 درضخامت قطعه ( mm ) است. البته حداقل زمان نگهداری یک ساعت است.

فولادهای عملیات حرارتی پذیر 9 - فولادهای عملیات حرارتی پذیرچیست؟آنالیز فولادهای عملیات حرارتی پذیر وانواع آن

فولادهای عملیات حرارتی پذیر ، عملیات سخت کاری القایی و شعله ای

دمای حرارت دادن سطحی در محدوده 875-900 درجه سانتی گراد است. برای قطعات ساده، پس از حرارت دادن در دمای فوق در آب یا آب و روغن کوئنچ کرده سپس در دمای 200 درجه سانتی گراد بازگشت داده که به سختی حدود 58RC خواهد رسید. برای قطعات پیچیده، پس از حرارت دادن در دمای فوق در روغن کوئنچ کرده، سپس در دمای 200 درجه سانتی گراد بازگشت داده که به سختی 45-52RC خواهد رسید.

فولادهای عملیات حرارتی پذیر 20 - فولادهای عملیات حرارتی پذیرچیست؟آنالیز فولادهای عملیات حرارتی پذیر وانواع آن

فولادهای عملیات حرارتی پذیر ، عملیات نیتریده کردن

نیتریده کردن در این فولاد بوسیله گاز آمونیاک صورت می گیرد. در این روش یک لایه نازک سخت بوجود می آید که یک جزء مرکب از نیترید اپسیلن است در این حالت نه تنها مقاومت به سایش سطحی افزایش پیدا میکند بلکه استحکام خستگی برای شفت ها حدود 30% افزایش می یابد .

فولادهای عملیات حرارتی پذیر 22 - فولادهای عملیات حرارتی پذیرچیست؟آنالیز فولادهای عملیات حرارتی پذیر وانواع آن

این فولاد باید در ابتدا سخت کاری و بازگشت داده شود سپس نیتریده شود. همچنین نیترید کردن باید عملیات نهایی باشد زیرا هیچ عملیات دیگری نمیتوان پس از نیتریده کردن روی فولاد انجام داد.

فولادهای عملیات حرارتی پذیر 21 - فولادهای عملیات حرارتی پذیرچیست؟آنالیز فولادهای عملیات حرارتی پذیر وانواع آن

خواص فیزیکی

دما ( C )	20
چگالی (3 g/cm)	7.85
ضریب هدایت حرارت(W/m.k)	42
مقاومت ویژه الکتریکی(Cm.10-4.Ω)	0.19

محدوده دما	20	100	200	300	400	500	600
مدول الاستیسیته (103N/mm2)	210	205	195	185	175	165	155

حدوده دما	20-100	20-200	20-300	20-400	20-500	20-600
ضریب انبساط حرارتی10-6m/m )	11.1	12.1	12.9	13.5	13.9	14.1

فولادهای عملیات حرارتی پذیر 17 - فولادهای عملیات حرارتی پذیرچیست؟آنالیز فولادهای عملیات حرارتی پذیر وانواع آن

خواص مکانیکی پس از نرماله دردمای محیط

حداقل انرژی ضربه J(DVM)	حداقل انرژی ضربه J(DVM)	حداقل انرژی ضربه J(DVM)	حداقل ازدیادطول EL%	حداقل ازدیادطول EL%	حداقل ازدیادطول EL%	حداقل کاهش سطح مقطع (%)	مقداراستحکام نهایی (UTS) (N/mm2)	حداقل مقدار استحکام تسلیم (yp) (N/mm2)	محدوده قطر (mm)
عرضی	مورب	طولی	عرضی	مورب	طولی	حداقل کاهش سطح مقطع (%)	مقداراستحکام نهایی (UTS) (N/mm2)	حداقل مقدار استحکام تسلیم (yp) (N/mm2)	محدوده قطر (mm)
		38			18	40	590-750	330	<100
17	24	31	12	14	18		590-750	325	100-250
14	21	27	11	13	16		590-720	305	250-500
14	17	24	10	12	15		590-720	295	500-1000

فولادهای عملیات حرارتی پذیر 15 - فولادهای عملیات حرارتی پذیرچیست؟آنالیز فولادهای عملیات حرارتی پذیر وانواع آن

خواص مکانیکی پس از سخت کاری و تمپر در دمای محیط

حداقل انرژی ضربه J(DVM)	حداقل انرژی ضربه J(DVM)	حداقل انرژی ضربه J(DVM)	حداقل ازدیادطول EL%	حداقل ازدیادطول EL%	حداقل ازدیادطول EL%	حداقل کاهش سطح مقطع (%)	مقداراستحکام نهایی (UTS) (N/mm2)	حداقل مقدار استحکام تسلیم (yp) (N/mm2)	محدوده قطر (mm)
عرضی	مورب	طولی	عرضی	مورب	طولی	حداقل کاهش سطح مقطع (%)	مقداراستحکام نهایی (UTS) (N/mm2)	حداقل مقدار استحکام تسلیم (yp) (N/mm2)	محدوده قطر (mm)
		27			14	35	700-850	480	<16
		27			16	40	650-810	410	16-40
		27			17	45	620-780	370	40-100
17	24	27	12	15	18	45	590-740	345	100-250
14	21	27	11	14	18	45	590-740	325	250-500
14	20	25	10	14	18	45	550-740	320	500-750