فولاد یکی از مهم‌ترین آلیاژهایی است که در قرون اخیر مورد استفاده بشر قرار گرفته است. امروزه به هر کجا که نگاه کنید، می‌توانید نشانی از آن مشاهده نمایید. آشپزخانه، ماشین، ساختمان‌ها، پل‌ها، کارخانه‌جات و… از فولاد نهایت بهره و استفاده را می‌برند. شروع عصر فلزات و در ادامه آن آهنگری تحولات عظیمی در تولید انواع محصولات فلزی و پیشرفت صنعتی بوده است. امروزه با پیشرفت علم مواد، برای اینکه محصول ساخته‌شده از فولاد بالاترین سطح از کیفیت را داشته باشند، باید انواع روشهای عملیات حرارتی روی آن صورت بگیرد. پس آشنایی با اصول انجام عملیات حرارتی فولاد و روش های عملیات حرارتی در تولید فولاد برای هر صنعت‌گری بسیار ضرورت دارد. چراکه برای تولید محصولات فولادی باید با نحوه و اصول انجام عملیات حرارتی در فولاد آشنا باشید.
برای اینکه بتوان نسبت به گرم و سرد کردن، کار سرد، سخت کردن و همچنین سایر تغییرات ساختاری و شیمیایی فولاد اقدام کرد، راه‌های بی‌شماری وجود دارند. تمامی این‌گونه تغییرات باید مطابق با هدفی که داریم، اعمال شوند. عملیات حرارتی فولاد روشهایی که مستلزم گرم یا خنک کردن یک فلز تا دماهای بسیار بالا یا پایین برای دستیابی به خواصی مطلوب است. مانند سخت شدن یا نرم شدن یک ماده. فلزات تحت فرآیندهایی تخصصی قرار می‌گیرند تا به خصوصیات یا ساختار معین برسند. از سوی دیگر از برخی روش‌ها برای بازگرداندن فلزات به حالت و ساختار یکنواخت اولیه استفاده می‌شود.
در واقع عبارت است از گرم کردن فلز بدون اجازه رسیدن به مرحله ذوب و به دنبال آن خنک سازی تحت کنترل و دقیق برای به دست آوردن ویژگی‌های و خواص مکانیکی مورد نیاز. این کار میتواند فلز را تقویت کند یا آن را چکش خوارتر، مقاوم در برابر سایش یا انعطاف‌پذیرتر کند. در ادامه مطلب به‌صورت کامل به بررسی این موضوع خواهیم پرداخت؛ پس تا انتهای مطلب همراه ما باشید.
عملیات حرارتی تا حد زیادی یکی از حیاتی‌ترین بخش‌های فرآیند تولید فلزات و قطعات فلزی مانند لوله استیل و ورق استیل است. این عملیات شامل گروهی از روشهای حرارتی و فلزکاری است که خواص فلز را تغییر می‌دهد. به طور دقیق، عملیات حرارتی خواص فیزیکی، مکانیکی و گاهی شیمیایی فلزات را از طریق گرم و سرد کردن تغییر می‌دهد. این ویژگی‌ها عبارتند از قابلیت شکل‌پذیری، سختی، مقاومت در برابر دما، کشش‌پذیری، قابلیت ماشین‌کاری، استحکام و غیره. روشهای عملیات حرارتی با توجه به نوع مواد فلزی و خواص مورد نیاز متفاوت است.
برای صنعت‌گران مهم است که روش عملیات حرارتی مناسب را برای رسیدن به نیازهای خاص خود بدانند. افرادی که دوره‌های مهندسی را می‌گذرانند، با مباحث گوناگونی روبه‌رو می‌شوند که هرکدام از آنها اهمیت دارند. از مهم‌ترین سرفصل‌های مهندسی می‌توانیم به تکنیک‌های عملیات حرارتی اشاره داشته باشیم. این تکنیک‌ها در صنایع نفت‌وگاز، ماشین‌سازی، هوافضا و نظامی به‌وفور مورد استفاده قرار می‌گیرند؛ به همین علت آشنایی با آنها میتواند به کمک شما بیاید. در ادامه به معرفی رایج‌ترین اصول انجام عملیات حرارتی فولاد خواهیم پرداخت.
یکی از مهم‌ترین روشهای عملیات حرارتی، نرمال‌سازی یا نرمال کردن است که با حرارت دادن فولاد در دمای بالاتر از دمای بحرانی و دمای آستنیته (حدود ۵۰ درجه سانتیگراد)، نگه‌داشتن آن برای مدت زمان کافی در آن دما به منظور ایجاد ساختار آستنیتی و سپس سرد کردن آن در هوا است. به این ترتیب، فولاد ساختاری بسیار یکنواخت و ریزدانه پیدا میکند. برای اینکه فرایند تبدیل شدن به آستینیت به اتمام برسد، باید فولادهای موسوم به هیپو یوتکتوئیدی برای مدت زمانی مشخص در دمایی بالاتر از دمای آستنیت یا دمای تبلور نگه‌داشته شوند.
روند نرمال کردن منجر به افزایش انعطاف‌پذیری و چقرمگی می‌شود. فلزاتی که تحت عملیات سخت‌کاری حرارتی یا مکانیکی قرار می‌گیرند و ریزساختار آنها دچار ناهمگونی می‌شود باید نرمال شوند. فولاد تحت فرآیند نرمال سازی به ساختاری ریز دانه و یکنواخت می‌رسد و خواص مکانیکی آن بهبود می‌یابد. با این عملیات انعطاف‌پذیری و شکل‌پذیری و قابلیت ماشین‌کاری فولاد بهبود یافته ولی پس از نرمال شدن سختی فولاد اندکی کاهش می‌یابد.
از دیگر روش‌ها، آنیل کردن است. عملیات حرارتی آنیل کردن یا آنیلینگ باعث می‌شود که فولاد شکل‌پذیرتر و چکش‌خارتر شده ولی سختی آن کاهش یابد. برای اینکه بتوان فولاد را نرم‌تر کرد و باعث افزایش انعطاف‌پذیری آن شد، یا به عبارت دیگر برای کاهش شکنندگی فولاد و قابلیت خم شدن از فرآیند آنیلینگ استفاده می‌شود. تنش‌های داخلی ناشی از کار سرد، معمولا خواص مکانیکی فولاد را کاهش می‌دهد و عملیات آنیلینگ موجب بازگشت خواص و بهبود ویژگی‌های فولاد می‌شود. عملیات حرارتی آنیلینگ علاوه بر خواص اشاره شده موجب بهبود خواص دیگری نیز می‌شود که عبارتند از:
فرایند آنیل کردن تخت عنوان بازپخت نیز شناخته می‌شود. در این روش فولاد را تا دمایی بالاتر از دمای تبلور مجدد گرم می‌کنند. پس از مدت زمان مشخصی که فولاد در دمای بالا نگه داشته شد آن را برای رسیدن به دمای محیط در هوا سرد می‌کنند. فرایند سرد کردن معمولاً داخل کوره‌ای که تازه خاموش شده انجام می‌پذیرد و فولاد با سرعت بسیار پایین به دمای محیط می‌رسد. زمانی که فلز در دمای بالا قرار می‌گیرد، ساختار فریتی فلز به آستنیتی تبدیل می‌شود.
همچنین نابجایی‌های موجود در ریز ساختار فولاد نیز کاهش پیدا کرده و ساختار یکنواخت می‌شود و قابلیت شکل‌پذیری قطعه نیز با افزایش روبه‌رو خواهد شد. به این ترتیب با این فرایند چقرمگی فولاد بیشتر می‌شود. قطعات مسی، برنجی و آلومینیومی نیز می‌توانند با عملیات حرارتی آنیل کردن خواص بهتری پیدا کنند. این روش خود دارای دو دسته‌بندی متفاوت است که شامل آنیل کامل و آنیل هم‌دما می‌شود.
عملیات حرارتی تمپر کردن یا برگشت دادن بر روی آلیاژهای آهنی و فولادها باعث می‌شود تا قطعه فلزی دوام بیشتری داشته پیدا کند. برای کاهش مقداری سختی اضافی ناشی از کار سرد، معمولاً پس از سخت شدن، عملیات تمپر کردن انجام می‌شود. این فرآیند شامل حرارت دادن فلز برای یک زمان خاص در دمایی کمتر از نقطه بحرانی و سپس اجازه دادن به آن برای خنک شدن در هوای ساکن است. به‌این ترتیب شکنندگی و تنش‌های درونی با اعتدال کاهش می‌یابند.
در عملیات تمپر کردن با حرارت دادن فولاد تا کمتر از دمای بحرانی، بخشی از کربن محبوس در میان فاز آستنیتی آزاد شده و ترکیبی از سختی و چقرمگی به دست می‌آید. در این عملیات حرارتی توجه به میزان کربن فولاد بسیار مهم است. اگر کربن فولاد کم تا متوسط باشد این عملیات قابل انجام نیست.
از دیگر روشهای انجام آن می‌توانیم به نیتروژن دهی اشاره کنیم. در این روش یک محیط غنی از نیتروژن آماده می‌کنند. و قطعات فولادی تا دمایی پایین‌تر از استحاله یوتکتوئیدی (AC1) در این محیط گرم می‌شوند. سپس برای مدت‌زمان مشخصی فولاد در این محیط و دما قرارمی گیرد. تا قطعات بتوانند نیتروژن را به خود جذب کنند. پس از این مرحله سرد شدن اتفاق می‌افتد.
زمانی که نیتروژن به فولاد نفوذ پیدا میکند، می‌توانید شاهد ایجاد یک لایه سخت سطحی روی قطعه فولادی باشید. با این کار دیگر نیازی نیست بار دیگر فرایند سخت‌کاری را پشت سر بگذارید. این فرایند برای فولادهای کم‌کربن مناسب است. در فرایند نیتروژن دهی می‌توان از انواع جامد، مایع، گاز و پلاسمایی نیتروژن بهره برد.
روش دیگری که می‌توان از آن استفاده کرد، کربن‌دهی یا کربوره کردن است. در این فرایند لایه سطحی فولاد با کمک کربن، کربن‌دهی می‌شوند. این کار باعث سخت شدن سطحی فولاد خواهد شد. قطعه‌ای که از این روش به دست می‌آید، هر چند دارای یک سطح سخت است؛ اما بااین‌وجود حجم درونی آن همچنان حالت نرم‌تری دارد.
در یک نگاه کلی می‌توانیم این‌طور بیان کنیم که با این عملیات، سطح درونی کار کم‌کربن و سطح بیرونی پرکربن می‌شود. برای پشت سر گذاشتن عملیات حرارتی کربن‌دهی پنج روش وجود دارند. که شامل گزینه‌های کربن‌دهی جامد یا پودری، کربن‌دهی مایع، کربن‌دهی در خلأ، کربن‌دهی گازی و کربن‌دهی پلاسما می‌شوند.
آخرین مورد از اصول انجام این عملیات که در این مطلب به آن اشاره می‌کنیم، آستمپرینگ یا آس‌پخت می‌باشد. در حین سخت کردن فولاد ممکن است یک سری از تنش‌ها ایجاد شوند. برای اینکه بتوان این تنش‌های داخلی را در فولادهایی با کربن متوسط و بالا، کاهش داد، آستمپرینگ یکی از مناسب‌ترین راهکارها است. از نتایجی که با این فرایند به دست می‌آید، می‌توانیم به گزینه‌های زیر اشاره کنیم:
در این روش نیاز است تا فولاد را در محدوده دمایی ۷۹۰ تا ۹۵۰ درجه سانتیگراد گرم کرد. سپس باید برای سرد کردن آن از حمام مذاب نمک استفاده کنند که دمایی بین ۲۶۰ تا ۴۰۰ درجه سانتیگراد دارد. قطعه مدت‌زمان مشخصی در این حمام نگهداری می‌شود. و در نهایت تا دستیابی به دمای اتاق در همان حالت باقی می‌ماند.
از مهم‌ترین مواردی که در مقاله اصول انجام این عملیات باید به آن توجه کرد، محیط مورد نظر برای فرایند سرد کردن است. در واقع سومین مرحله عملیات حرارتی را سرد کردن تشکیل می‌دهد. در این مرحله باید مناسب‌ترین محیط را به‌منظور سرد کردن انتخاب کنید.
سرعت سرد کردن، با محیط انتخابی رابطه مستقیم دارد. به‌طورکلی از مهم‌ترین محیط‌ها که به‌منظور سردکاری به آب‌نمک، آب، روغن، هوا و کوره اشاره کنیم . از بین موارد ذکرشده می‌توانیم این‌طور بیان کنیم قدرت سردکنندگی آب‌نمک بسیار بیشتر است. رتبه‌های بعدی به ترتیب به آب، روغن و هوا اختصاص دارند.
بدون شک انواع آلیاژ استیل و فولاد از پرکاربردترین آلیاژهایی به‌حساب می‌آیند که در اطراف ما به چشم می‌خورند. برای اینکه بتوان به فولاد زنگ نزن مناسب دست یافت، روشهای عملیات حرارتی مختلفی وجود دارند. که هر یک می‌توانند ویژگی‌های خاص خودشان را به فولاد بدهند. و فولاد را آماده مصرف در صنایع مختلف کنند. از مهم‌ترین اصول انجام عملیات حرارتی فولاد می‌توان به کربن‌دهی، نیتروژن‌‌دهی، آنیل کردن، تمپرکردن و نرماله کردن اشاره کنیم. در هر یک از روشهای مذکور شرط و شروطی وجود دارند که باید به‌صورت کامل رعایت شوند؛ در غیر این صورت نمی‌توانید انتظار نتیجه‌ای مطلوب و باکیفیت را داشته باشید.
گروه صنعتی فولاد کاران از سال ۱۳۷۰فعالیت خود را در زمینه‌ی تولید و تامین مقاطع مختلف فولادی و آهن, از قبیل میلگردهای فولادی و آلیاژی , میلگردهای ساختمانی, انواع مقاطع ترانسمیسیون , ورق‌های آلیاژی , ورق‌های روغنی و سیاه و گالوانیزه‌ی هفت الماس ,آغاز نموده است . تلاش مجموعه فولادکاران در این مدت در جهت رضایتمندی و تامین دقیق سفارشات معطوف بوده است.
ما را در شبکه‌های اجتماعی دنبال کنید:
اینستاگرام : https://instagram.com/foladkaran.tehran?igshid=MWZjMTM2ODFkZg==
فیسبوک: https://www.facebook.com/jamal.fazli.948
لینکدین: https://www.linkedin.com/in/jamal-fazli-65890a1b6
پینترست: https://nl.pinterest.com/fuladk
آپارات: https://www.aparat.com/FuladKaran
تفاوت فولاد CK45 و MO40 در صنعت ساخت و تولید، انتخاب فولاد مناسب برای قطعات و تجهیزات مختلف از اهمیت
تسمه CK45 چیست؟ تسمه CK45 یکی از محصولات فولادی مهم و پرکاربرد است که به دلیل خواص مکانیکی برتر و
لوله مانیسمان رده 80 چیست؟ مانیسمان رده 80 یا لوله مانیسمان رده 80، یکی از انواع لولههای بدون درز (Seamless)
به شما قول میدهیم که ایمیل شما بصورت امانت پیش ما خواهد بود و آن را به هیچ شرکت تبلیغاتی نخواهیم داد.
لطفا برای دریافت آخرین مطالب ارزشمند فولادکاران، ایمیلتان را در کادر روبرو وارد کرده و دکمه ارسال را فشار دهید.
گروه صنعتی توسعه تجارت فولاد کاران از سال ۱۳۷۰ فعالیت خود را در زمینه‌ی تولید و تامین مقاطع مختلف فولادی و آهن, از قبیل میلگردهای فولادی و آلیاژی , میلگردهای ساختمانی, انواع مقاطع ترانسمیسیون , ورق‌های آلیاژی , ورق‌های روغنی و سیاه و گالوانیزه‌ی هفت الماس ,آغاز نموده است. همچنین این شرکت خدماتی چون برشکاری فولاد های آلیاژی با دستگاه های تمام اتوماتیک با پرسنل مجرب با بالاترین دقت و در سریعترین زمان ممکن و همچنین تابگیری انواع مقاطع فولادی اعم از ورق و میلگرد و چهار پهلو و … با دستگاه پرس قابل انجام می‌باشد.
فولاد های آلیاژی
آهن الات ساختمانی