فولاد های سمانتاسیون ، فولاد آلیاژی سمانتاسیون چیست؟

خانه » مقالات آموزشی » فولاد های سمانتاسیون ، فولاد آلیاژی سمانتاسیون چیست؟

فولاد های سمانتاسیون

فولاد های سمانتاسیون ، عملیات سمانتاسیون یکی از زیرمجموعه‌های عملیات حرارتی قطعات فولادی است .

بطور کلی، فولاد سمانته فولادهای ساده کربنی و یا کم آلیاژ کم کربنی هستند که میزان کربن در سطح آن‌ها را به روش کربن‌دهی می‌توان به حدی افزایش داد که ساختار سطح آن‌ها پس از سرد شدن سریع از دمای آستنیته ، به زمینه‌ی مارتنزیتی پر کربن با سختی بالا تبدیل شود.

در این صورت سطحی مقاوم به سایش و خستگی از ریزساختار مارتنزیت سخت پر کربن روی مغزی نرم و مقاوم به ضربه با ریزساختار مارتنزیت کم کربن یا پرلیت و فریت تشکیل می‌شود.

در صنعت نیاز به قطعات فولادی است که دارای سطحی سخت باشد . در عین حال از چقرمگی یا مقاومت به ضربه خوبی نیز برخوردار باشند . برای مثال قطعاتی مانند میل لنگ، میل بادامک و چرخ دنده باید سطحی بسیار سخت و مقاوم در برابر سایش داشته باشند ، همچنین ، استحکام کششی و چقرمگی بالایی داشته باشند و در برابر ضربه‌هایی که در حین کار به آن وارد می‌شود ، مقاوم باشند .

روش های مختلف عملیات حرارتی به منظور سخت کردن

عموماً به سه گروه زیر تقسیم می‌شوند:

روش اول عملیات حرارتی، شیمیایی یا نفوذی که منجر به تغییر ترکیب شیمیایی در سطح فولاد و یا نفوذ یک عنصر جا نشین یا بین نشین به داخل قطعه می‌شود . برای مثال: کربن دهی، نیتروژن دهی، کربن نیتروژن دهی، بور دهی و غیره. که کربوره کردن همان فرایند سمانتاسیون می‌باشد.

روش دوم عملیات حرارتی موضعی بدون تغییر ترکیب شیمیایی سطح . بطور مثال: سخت کردن القایی و شعله‌ای

روش سوم سایر روش‌های سخت کردن سطحی مانند سخت کردن لیزری، پرتو الکترونی و پلاسمایی

عملیات سمانتاسیون

عملیات سمانتاسیون یکی از زیرمجموعه‌های عملیات حرارتی قطعات است که به منظور افزایش سختی بهبود مقاومت در برابر سایش و افزایش استحکام خستگی بدون تاثیر قرار گرفتن خواص درونی قطعه نظیر چقرمگی مغز به کار می‌رود .

این عملیات را در دما و زمان مختلف و معمولا در حمام نمک‌های سیانوری انجام می‌دهند. به دلیل مشکلات زیست محیطی که حمام‌های سیانوری ایجاد می‌کنند پروسه‌های کربونیتراسیون مایع به سمت توسعه حمام‌های بدون سیانور سوق داده می‌شوند .

فولاد سمانته دارای کربن پایین به مقدار ۰٫۰۷ تا ۰٫۲۵ درصد هستند. این درصد کربن موجب می‌شود، مغز قطعه کربن داده شده از چقرمگی و انعطاف‌پذیری خوبی برخوردار باشد.

مقدار پایین کربن در این فولادها باعث می‌شود که با سریع سرد کردن این فولادها از ناحیه آستنیتی، میکروساختار سخت مارتنزیت در سطح آن‌ها تشکیل نشود. در واقع این فولادها قابلیت آبدادن ندارند و سختی نمی‌گیرند.

فولادهای سمانته آلیاژی دارای عناصر آلیاژی منگنز، کروم، نیکل و مولیبدن و … هستند که استحکام و سختی پذیری آن‌ها را افزایش می‌دهد.

در نتیجه با کربن دهی به سطح این فولادها، کربن سطحی به مقداری افزایش می‌یابد که این فولادها قابلیت آبدادن پیدا می‌کنند، به عبارت دیگر می‌توان با سریع سرد کردن فولاد از ناحیه آستنیتی شاهد تشکیل مارتنزیت سخت پر کربن در لایه سطحی آن بود.

مکانیزم سمانتاسیون (کربوره کردن)

مكانيزم كلي عبارت است از:

ايجاد عنصر نفوذ كننده (كربن) به صورت اتمي
ايجاد شرايط مناسب براي جذب كربن توسط سطح قطعه
انتشار عنصر نفوذ كننده تا عمق مورد نظر در قطعه

انواع فولاد های سمانته

فولاد های سمانته به دو دسته تقسیم می شوند: سمانته های نیکل دار و سمانته های غیر نیکل دار، که فولاد 1.7131 از جمله فولاد های سمانته غیر نیکل دار می باشد.

در واقع اصطلاح سمانته یا سمانتاسیون به معنی سختکاری سطحی می باشد که در واقع نوعی عملیات حرارتی هستند که سطح نمونه سخت می گردد و مغز نمونه بدون تاثیر سختی می ماند که در واقع می گوییم سطح سخت و مغز چقرمه (نرم) است. این فولاد ترکیب شیمیایی 16 MnCR5 که در دمای 880-980 درجه سانتی گراد کربن دهی می گردد که در دمای780-820 سطح آن سخت می شود و در دمای 150-200 درجه ی سانتی گراد، تمپر می شود و سطح آن ماکزیمم (البته سایز های ریز) به 47HRC می رسد از موارد کاربرد آن می توان به چرخ های دندانه دار و اجزاء فرمان اشاره نمود.

فولاد های سمانتاسیون نوع اول

این فولاد سمانته به علت دارا بودن کرم و نیکل بالا در مقابل فشار و اصطکاک مقاومت بسیار عالی دارد . برای ساخت انواع چرخ دنده پیستون میله های هزار خار – گژن پین میل فرمان و … به کار می رود و با پلیش عالی در صنایع پلاستیک و ملامین نیز به کار می رود.با استاندارد 5919 (7210 آساب) تقریبا خواص مشابهی دارد .

فولاد های سمانتاسیون نوع دوم

این فولاد سمانته نیز برای ساخت کلیه قطعاتی که باید دارای سطح بسیار سخت و مغز نرم باشند به کار می رود . مانند انواع مختلف چرخ دنده – میل فرمان – کرانویل و پیتیون و غیره در صنایع پلاستیک نیز استفاده می شود . با استاندارد 7147 تقریبا خواص مشابهی دارد . برای ساخت پوسته های فک آسیاب و میل جک های هیدرولیکی نیز به کار می رود .

در جدول زیر تعدادی از فولاد سمانته پر کاربرد معرفی شده است:

نماد فولاد در AISI	نماد فولاد در DIN	شماره مواد فولاد
۱۰۱۰	C10E / Ck 10	۱٫۱۱۲۱
۱۰۱۵	C15E / Ck 15	۱٫۱۱۴۱
۳۳۱۲ – ۳۳۱۶ – ۳۳۱۰	۱۵ NiCr13	۱٫۵۷۵۲
۳۱۱۵ – ۴۳۲۰	۱۵CrNi6	۱٫۵۹۱۹
–	۱۸CrNi8	۱٫۵۹۲۰
۸۶۱۷ -۸۶۲۰	۲۰NiCrMo2-2	۱٫۶۵۲۳
۵۱۱۵-۵۱۱۷	۱۶MnCr5	۱٫۷۱۳۱
۴۸۲۰-۵۱۲۰	۲۰MnCr5	۱٫۷۱۴۷
۴۶۲۱H	۱۷ NiCrMo6-4	۱٫۶۵۶۶
۴۳۱۷	۱۸NiCrMo7-6	۱٫۶۵۸۷

ایجاد پوشش‌های پایه کروم بر فولاد ساده کم کربن به روش سمانتاسیون بسته‌ای

عملیات حرارتی سطحی فرایندی شامل گستره وسیعی از روش های مختلف می باشد . که برای افزایش سختی، بهبود مقاومت سایشی ، افزایش میزان مقاومت به خستگی و حتی افزایش مقاومت در برابر خوردگی به کار می رود ، بدون اینکه خواص درونی قطعه نظیر نرمی مغز و چقرمگی تحت تاثیر قرار گیرد .