عملیات حرارتی فولاد فنر خام و آبدار یا سخت شده
عملیات حرارتی فولاد فنر خام و آبدار یا سخت شده. برای فولادهای بکار رفته در قالب سازی باید ویژگیهای قالب ساخته شده را از نظر استحکام سایش، چقرمگی و پایداری ابعادی برآورده کند. شرط لازم جهت رسیدن به این خواص عملیات حرارتی مناسب و دقیق است. با عملیات حرارتی، فولاد ساختار مخصوص، سختی لازم، چقرمگی لازم و غیره را بدست می آورد.
اشتباه در عملیات حرارتی می تواند منجر به ساختار دانه درشت، کربن سوزی، پوسته شدن شدید سطح قطعه کار، ترکهای ناشی از سختکاری یا تابیدگی شدید گردد.
مواد گران قیمت بدین وسیله غیرقابل مصرف شده و ساعتهای کاری زیاد بدون استفاده می گردد. بدین جهت هر قالب سازی باید در موقعیتی از دانش فنی باشد که عملیات حرارتی درست را تعیین و آن را بدون خطا هدایت نماید. چون نوع مواد توسط طراح تعیین و خواص لازم فولاد در عملیات حرارتی تعیین می شود نباید جنس قطعات را تحت هیچ شرایطی به هنگام سفارش مواد جهت ماشین کاری و یا تامین قطعات یدکی قالب تغییر داد زیرا ممکن است باعث خرابی کل قالب گردد.
عملیات حرارتی فولادها را می توان به روش های زیر تقسیم بندی نمود:
- بازپخت
- سختکاری
- برگشت، پیرسازی
- سختکاری کربوره
- بهسازی
- سختکاری القایی
- نیتروره
عملیات حرارتی فولاد فنر خام و آبدار یا سخت شده
بازپخت
بازپخت، گرم کردن آرام تا دمای معین با و یا بدون نگهداری در دمای بازپخت و خنک کردن آرام بعدی آن است. انواع مهم بازپخت در قالب سازی بازپخت تنش زدایی، بازپخت نرمال و بازپخت کریستالیزاسیون مجدد است.
بازپخت تنش زدایی
هدف
حذف و یا کاهش تنشهای پس ماند در مواد که به هنگام خنک شدن غیر یکنواخت در ریخته گری، نورد، آهنگری، جوشکاری و یا سختکاری به وجود می آید.
روش
قطعه کار به آرامی تا دمای ۶۵۰-۵۵۰ سانتی گراد گرم شود. بعد از بازپخت چند ساعته در این دما، قطعه کار به آرامی خنک می شود. لازم به ذکر است در دماهای بالا تنش تسلیم فولاد کاهش می یابد. بدین جهت اتمها می توانند از وضعیت اجباری اعمالی، آزاد و تنشهای داخلی خود را کاهش دهند. البته در این حالت هیچ تغییر ساختاری روی نمی دهد.
مثالهای کاربردی
قالبها قبل از ماشینکاری نهایی، قطعات آهنگری و یا ریخته گری و اجزا جوشکاری شده.
عملیات حرارتی فولاد فنر خام و آبدار یا سخت شده
بازپخت نرم
هدف
فولاد سخت شده یا کارسختی شده تا حد امکان به وضعیت ساختاری نرم تحول پیدا کند.
روش
فولادهای هیپراوتکتوئیدی تا دمای ۷۲۰-۶۸۰ درجه سانتی گراد و فولادهای هیپواوتکتوئیدی تا دمای ۷۵۰-۷۳۰ درجه سانتی گراد گرم می شود. بسته به ابعاد قطعه کار تا چندین ساعت در این دما مانده و سپس به آرامی در کوره خنک می شود. اثر نرم شدن را می توان با بازپخت نوسانی و خیلی نزدیک به بالا و یا پایین خط PSK به دست آورد. لازم به ذکر است ورقه های بلند سمنتیت به دانه های گرد تغییر شکل می یابند، بدین وسیله قطعه کار به راحتی براده بردای می شود.
کاربرد
با بازپخت نرم می توان فولادهای ابزاری را جهت سختکاری آماده نمود. اگر قطعات سخت شده می بایست ماشینکاری شود، ابتدا بازپخت نرم می شود. ساختکار مناسب جهت شکل دادن بدون برداری با بازپخت نرم ایجاد می گردد.
بازپخت نرمال
هدف
با بازپخت نرمال ساختار یکنواخت و دانه ریز با دانه های گرد ایجاد می گردد.
روش
ابتدا قطعه کار به آرامی تا حدود ۶۰۰ درجه سانتی گراد و سپس با سرعت تا ۵۰ درجه سانتی گراد بالای خط GSK گرم می شود. قطعه کار تا مدت زمانی در این دما نگهداشته می شود که کل سطح مقطع به این دما برسد ( حدود ۲۰ دقیقه برای قطر ۵۰ م.م ) خنک شدن در هوای ساکن انجام می گیرد. لازم به ذکر است باز بازپخت نرمال ساختار کاملاً درست می شود. ساختار دانه ریز ایجاد می شود. دانه های درشت نامطلوب است زیرا فولاد را شکننده می کند.
کاربرد
ساختار یکنواخت و دانه درشت قطعات آهنگری، جوشکاری، نورد، کشش و ریختگی نرمالیزه می شود، یعنی با عملیات بازپخت نرمال ساختار یکنواخت و دانه ریز می شود. ساختار دانه درشت در بازپخت طولانی مدت یا بازپخت در دمای بالا به وجود می آید. بازپخت نرمال ساختار را دوباره دانه ریز می کند.
بازپخت کریستالیزاسیون مجدد
هدف
ساختار تغییر شکل یافته در تغییر شکل سرد باید با بازپخت کریستالیزاسیون مجدد، دوباره به وضعیت اصلی برگردد. قطعه کار تغییر شکل سرد داده شده استحکام کششی افزایش یافته و ازدیاد طول نسبی کاهش یافته دارد. بعد از بازپخت دوباره می توان تغییر شکل انجام داد.
روش
بسته به درجه تغیر شکل، به مدت چندین ساعت در دمای ۶۵۰-۵۵۰ درجه سانتی گراد نگهداشته می شود. در درجه تغییر شکل بالا دماهای پایین کافی است. لازم به ذکر است دانه های دراز ( کش آمده ) تغییر شکل سرد باعث تنشهای داخلی می گردد. در این بازپخت اتمها خود را از وضعیت اجباری ازاد و کریستال های بدون تنش تشکیل می دهند.
عیوب بازپخت
بازپخت در دمای پایین به تحول ساختار موردنظر منجر نمی شود. بازپخت در دمای بالا منجر به درشت شدن دانه ها می گردد. در دماهای بالا سطح قطعه کار پوسته می کند. به علاوه در سطح قطعه کار کربن می سوزد که دیگر قابل سختکاری نیست. بازپخت دراز مدت در دمای بالا منجر به کربن سوزی می گردد. این فولاد به اصطلاح سوخته خواص مکانیکی پایینی دارد، غیر قابل سختکاری و کاملاً بدون استفاده است.
سختکاری
خدمات
باعملیات حرارتی سختی و استحکام سایشی مواد افزایش می یابد. البته این امر با کاهش چقرمگی و ازدیاد طول نسبی همراه است.
کاربرد
ابزارهای براده برداری و بدون برداری باید سخت و مقاوم به سایش باشند. فولادهای سازه ای تحت بارهای سایشی باید سخت شوند.
روشها
سختکاری در سه مرحله انجام می شود:
- گرم کردن تا دمای سختکاری
- نگهداری در دمای سختکاری
- کونچ کردن ( تخلیه سریع گرمای قطعه کار )
گرم کردن تا دمای سختکاری
جهت جلوگیری از تنشها و اختلاف دمای زیاد، قطعه کار ابتدا به آرامی و به طور یکنواخت تا دمای ۷۰۰-۶۰۰ درجه سانتی گراد حرارت داده می شود. سپس تا دمای سختکاری که برای هر فولادی مقداری مشخص شده است با سرعت بالا حرارت داده می شود، که بدین وسیله ساختار دانه ریز به دست می آید. در بازپخت دراز مدت سطح قطعه کار سوخته و پوسته می کند.،ضمناً ساختار آن دانه درشت می شود. با استفاده از گاز محافظ و یاحرارت دادن آن در حمام نمک از این پدیده جلوگیری می شود.
دمای ساختاری
به نوعی فولاد و نیز شکل و ابعاد قطعه کار بستگی دارد. برای قطعات نازک و پیچیده حد پایین و برای قطعات بزرگتر و ساده حد بالای دمای سختکاری که توسط تولیدکنندگان توصیه می شود اعمال می شود.
در فولادهای غیر آلیاژی توصیه می شود که قطعه کار حدود ۶۰-۳۰ درجه سانتی گراد بالای خط GSK در دیاگرام آهن – کربن حرارت داده شود در این دما اجزا ساختار پرلیت به آستنیت تحول پیدا می کند. اگر دمای سختکاری پایین باشد فولاد نرم و اگر دمای سختکاری بالا باشد فولاد دانه درشت می شود.
تحول ساختار در گرم کردن
در ساختار آستینی اتم آهن در مرکز وجه مکعب قرار دارد و اتم کربن در مرکز مکعب می نشیند در دمای زیر خط PSK اتم کربن در خارج از شبکه آهن بصورت پیوند شیمیایی Fe3-C قرار می گیرد.
نگهداری در دمای سختکاری
برای اینکه ساختار سطح مقطع کاملاً به آستنیت تحول پیدا کند باید دمای سختکاری حدود ۱۰ دقیقه برای هر ۱۰م.م ضخامت سطح مقطع نگهداشته شود. در ابعاد بالای ۶۰م.م مدت زمان نگهداری T با فرمول سرانگشتی زیر بدست می آید:
T=20+D/2
- T مدت زمان نگهداری به min
- D قطر یا ضخامت قطعه کار به mm
کونچ
برای اینکه افزایش سختی مهمی در قطعه کار ایجاد شود باید فولاد خیلی سریع سرد شود. هر فولادی یک سرعت خنک کاری بحرانی دارد. حرارت قطعه کار باید با آنچنان سرعتی دفع گردد که با اطمینان از سرعت خنک کاری بحرانی تجاوز کند. اگر سرعت خنک کاری خیلی کم باشد ایجاد سختی یکنواخت در تمام نقاط قطعه کار تضمین نمی شود. بسته به خواسته مورد نظر مواد خنک کاری متفاوتی استفاده می شود.
از سرعت خنک کردن خیلی بالا باید پرهیز کرد تا تنشهای پس ماند تا حد امکان کمتر شده و ترک سختکاری روی ندهد. در کونچ کردن در مایعات دقت شود که قطعه به سرعت در سیال غوطه ور شده و به طور پیوسته و خوب به هم زده شود.بدین وسیله از ایجاد عایق دم هوایی در روی قطعه کار جلوگیری تا مانع فرآیند سختکاری نشود. قطعات توخالی باید طوری غوطه ور شود که هوای محبوس شده در آن بتواند به طرف بالا راه پیدا کند.
قطعات نامتقارن غالباً به طور عمودی و همراه با جرم اضافی دیگری در سیال خنک کن غوطه ور می شود. بدین ترتیب اجزا نارک و ضخیم قطعه کار تقریباً به طور همزمان در حمام خنک می شود.
عملیات حرارتی فولاد فنر خام و آبدار یا سخت شده
تحول ساختار هنگام کونچ کردن
در خنک کردن آرام ساختار آستنیتی، اتم کربن توسط اتم آهن از مرکز شبکه مکعبی رانده می شود. اتم کربن با آهن پیوند کاربید آهن ( Fe3C ) خیلی سخت تشکیل و به شکل نوار در خارج از شبکه می نشیند. در خنک کردن سریع ( مثلاً کونچ در آب سرد ) اتم کربن زمان کافی ندارد تا بتواند از مرکز مکعب بیرون آمده و تشکیل کاربید آهن بدهد، یعنی اتم کربن به صورت بسته در شبکه می ماند.
بدین وسیله شبکه ای تحت تنش حاصل می شود. این تنش داخلی دلیل افزایش سختی بالاست. این ساختار سوزنی شکل ظریف به نام کاشف آن یعنی آقای مارتن، مارتنزیت نامگذاری شده است. از دیاگرام تحول زمان-دما که برای فولادهای مختلف تهیه شده است می توان ساختار، اجزا ساختار و سختی HRC در ارتباط با دما و زمان را تعین کرد.
در سرعت ثابت کونچ جهت سختکاری تا دمای محیط در امتداد خط خنک کاری اجزا ساختار زیر جدا می شود:
- %۱۰فرریت
- ۶۰%پرلیت
- ۲۰%ساختار باینیت
- ۱۰%مارتنزیت
سختی قابل حصول ۲۸HRC است.
عملیات حرارتی فولاد فنر خام و آبدار یا سخت شده-برگزاری کلاسهای آموزش شناسایی و انتخاب فولادها
عمق سختکاری
مواد خنک کاری ابتدا گرمای سطح را دفع می کند. در مقاطع ضخیم به خاطر قابلیت هدایت حرارتی پایین فولاد خنک شدن منطقه مغزی فولاد نسبتاً طولانی است. بدین ترتیب که مثلاً ممکن است مغز قطعه کار دارای چند صد درجه سانتیگراد باشد در حالی که دمای سطح آن همان دمای محیط است. این پدیده به این منجر می شود که سرعت بحرانی درمغز قطعه کار حاصل نشود و فولاد سختکاری مغزی نگردد.
در ساختار داخلی اتم کربن می تواند از مرکز مکعب آزاد و با آهن پیوند کاربید آهن را بدهد. فولادهای غیرآلیاژی عمق سختکاری حدود ۶م.م دارند در حالیکه مغز آن نرم و چقرمه باقی می ماند. می توان گفت که قطعه کاری از فولاد غیرآلیاژی تا قطر ۱۲م.م سختکاری مغزی می گردد.
فولادهای آلیاژی سرعت خنک کاری پایینی دارند. عناصر آلیاژی منگنز، کرم، تنگستن، مولیبدن و غیره باعث می شود که فولاد در خنک کاری ملایم و آهسته نیز سخت شوند. بدین جهت فولادهای سخت کاری روغنی عمق سختکاری بیشتری از فولادهای سختکاری آبی دارند. فولادهای سخت کاری هوایی (خشکه هوایی) سرعت خنک کاری بحرانی خیلی پایینی دارند. این فولادها سختکاری مغزی کامل می شود.
برگشت
قطعه کار سخت شده بی اندازه ترد و شکننده است. با انجام عمل برگشت، فولاد سختکاری شده، چقرمه شده سختی آن مقداری پایین آمده و تنشهای پس ماند برطرف می گردد.
کاربرد
بسته به هدف کاربردی ابزار، مثلاً جهت چقرمگی بالا و سختی پایین برگشت در دمای بالا انجام می شود. اگر سختی و مقاومت سایشی بالا مورد نظر باشد برگشت در دمای پایین انجام می گیرد.
روش
قطعه کار بلافاصله بعد از کونچ دوباره گرم می شود. دمای برگشت بستگی به نوع فولاد دارد. هر فولاد نمودار برگشت مربوط به خود را دارد. اثر عمل برگشت را می توان با نگهداری درازمدت در دمای پایین و یا نگهداری کوتاه مدت در دمای بالا برآورد کرد. در مورد فولادهای ابزاری برگشت مضاعف بسیار مفید است. این کار به ویژه از نظر چقرمگی خوب است. فولادها ابزاری باید حدود ۲ ساعت در دمای برگشت نگهداری شود.
رنگهای برگشت
در سطح قطعه کار سخت شده و نیز پرداخت شده بسته به دما، لایه های اکسیدی مختلفی از نظر ضخامت به وجود می آید. اگر روی سطح سخت شده نور سفید تابیده شود، بسته به ضخامت لایه اکسید تبدیل به نور زنگی می شود. رنگ نور ایجاد شده بستگی به مزان دما دارد. تعیین دما به کمک رنگهای برگشت امروزه با روشهای اندازه گیری مدرن جایگزین شده است. در فولادهای آلیاژی این روش به کار نمی رود، زیرا این فولادها به آسانی زنگ نمی زنند.
تغییر ابعاد در سختکاری و برگشت
منظور از این تغییر ابعاد، تغییرات غیر قابل جلوگیری ابعادی و شکلی می باشد. دلیل این تغییر اندازه در اختلاف جرم مخصوص ساختار فرریت-سمنتیت، استنیت و مارتنزیت می باشد. ساختار مارتنزیت فولاد سختکاری شده عموماً از ساختار اولیه نرم، حجم بیشتری دارد. عناصر آلیاژی، مقدار آستنیت باقی مانده و سرعت خنک کاری روی تغییر ابعاد موثر است. بعلاوه اینکه آیا فولاد سخت کاری مغزی می شود یا سطحی، خیلی اهمیت دارد.
بزرگترین حجم در افزایش حجم در فولادهای غیر آلیاژی و آن هم در سختکاری مغزی روی می هد. افزایش حجم حدود ۱%-۰.۷ است. این مقدار در فولادهای کم آلیاژ و پر آلیاژ تا مقدار %۰.۵ بالغ می شود.
تغییر ابعاد در راستای طولی، عرضی یا ضخامت با هم فرق دارد که بستگی به راستای الیاف (یا نورد ) دارد. اصولاً اندازه های خیلی دقیق که با اضافه بار سنگ زنی زیاد نتوان تغییر اندازه ایجاد شده را دوباره متعادل کرد در راستای عمود بر راستای الیاف اصلی قرار می گیرد. برای ابزارهای پیچ بری و برش نیز اندازه گیری دقیق، فولادهای با تغییر ابعادی خیلی جزئی پیش بینی شده است. مقدار دقیق تغییر اندازه را می توان از تولید کننده فولاد استعلام کرد.
تغییر اندازه ایجاد شده در سخت کاری با عمل برگشت تغییر می کند. در فولادهای ابزاری کم آلیاژ در دمای برگشت زیر ۲۰۰ درجه سانتی گراد کاهش حجمی کوچکی روی می دهد. دلیل آن در تغییر ساختار مارتنزیت است. بین دمالی ۲۰۰ و ۳۰۰ درجه سانتی گراد افزایش حجمی ایجاد می شود. اندازه قطعه کار نسبت به وضعیت قبل از برگشت بزرگتر می شود. افزایش بعدی در دمای برگشت منجر به کاهش دوباره حجمی می شود.
در فولادهای پر آلیاژ بسته به نوع فولاد رفتارهای متقاوتی ظاهر می شود. تغیر اندازه در سختکاری و برگشت بایدبا هم جمع شود.
پیرسازی
فولادهای ابزاری که باید پایداری ابعادی بالا داشته باشد بعد از سختکاری یا برگشت، پیرسازی می شود. ضمن پیرسازی بخش بیشتر آستنیت باقی مانده به مارتنزیت تحول پیدا می کند. بعد از پیرسازی ابعاد پایدار می ماند، بدین معنی که ابعاد آن دیگر تغییر نمی کند.
روشها
در روش پیرسازی طبیعی قطعه کار به مدت چندین ماه در انبار نگهداشته می شود. از این روش به خاطر اینکه اقتصادی نیست از روش پیرسازی مصنوعی استفاده می کنند. پیرسازی مصنوعی به صورتهای زیر انجام می گیرد.
۱-پیرسازی حرارتی
در دمای ۱۲۰-۱۰۰ درجه سانتی گراد در حمام روغن یا کوره هوای گرم سیرکوله، بسته به ابعاد آن به مدت ۶۰-۲۰ ساعت.
۲-پیرسازی نوسانی
در دمای ۱۰۰ درجه ساتی گراد در حمام روغن یاکوره هوای گرم سیرکوله به مدت ۴-۲ ساعت. خنک کاری در آب نمک با دمای ۵-درجه سانتی گراد این فرایند چندین بار تکرار می شود.
۳-پیرسازی دما پایین
در دمای ۸۰-درجه ساتی گراد تا ۱۰۰- سانتی گراد. عملیات خنک کاری دما پایین در تجهیزات و مخازن ویژه ای انجام می گیرد برای خنک کاری دما پایین از مواد یخ خشک ( از ۵۵- الی ۶۰- درجه سانتی گراد )، مخلوط یخ خشک- الکل ( حدود۸۰- درجه سانتی گراد )، هوای مایع (۱۹۱- درجه سانتی گراد )، اکسیژن مایع ( ۱۹۶- ) استفاده می شود.
بعد از اینکه همه مقاطع قطعه کار خنک شد، که بسته به پارامترهای مختلف حدود ۱۰ الی ۲۰ دقیقه طول می کشد، باید همواره عملیات برگشت روی آن انجام گیرد. برای این کار بهتر است قطعه کار به مدت کوتاهی تا دمای ۱۰۰ درجه سانتی گراد گرم شود.
۴- پیرسازی لرزش
این روش در دمای محیط و به کمک نوسانات مافوق صوت انجام و حدود ۳۰ دقیقه طول می کشد.
کاربرد
پیرسازی فرامین، اجزا اندازه گیری و اجزا دقیق باعث پایداری بالای- ابعادی و- فرم می شود. در قالبها باعث افزایش سختی و نیز سختی یکنواخت می گردد.
عملیات حرارتی فولاد فنر خام و آبدار یا سخت شده
عملیات حرارتی فولادهای ابزاری
در قالب سازی، فولادهای ابزاری غیر آلیاژی، فولادهای سردکار و فولادهای گرم کار کاربرد بیشتری دارند. از فولادهای تندبر در قالب سازی به ندرت استفاده می شود.
فولادهای ابزاری غیر آلیاژی
در فولادهای ابزاری غیر آلیاژی مقدار کربن آن مشخص کننده خواص آن می باشد. مقدار کربن در این فولادها ۱.۵% الی ۰.۴۵% است. این فولادها غالباً با آب سخت می شوند. عمق سختکاری آن حدود ۵-۲م.م است. دمای بازپخت نرم ۷۱۰-۶۸۰ سانتی گراد می باشد. برگشت آن بسته به هدف کاربردی بین ۱۸۰ و ۳۰۰ درجه سانتی گراد است. سختی و استحکام سایشی این فولاد فقط تا دمای ۲۵۰ درجه سانتی گراد پایدار می ماند.
فولادهای سردکار
در مورد دستورالعمل عملیات حرارتی فولادهای سرد کار توجه به توصیه های تولید کننده آن بسیار مفید است. دماهای- بازپخت نرم،- سختکاری و- برگشت بستگی زیاد به عناصر آلیاژی آن داشته و بدین جهت بسیار متفاوت است.
به طور مثال فولاد سردکار با شماره مود ۱.۲۴۳۶ در دمای برگشت ۱۰۰درجه سانتی گراد سختی ۶۴HRC، در دمای برگشت ۲۰۰ درجه سانتی گراد سختی ۸۳HRC و در دمای برگشت ۳۰۰درجه سانتی گراد سختی ۶۰HRC به دست خواهد آورد.
سختی فولادتندبر با شماره مواد ۱.۳۲۴۷ بعد از برگشت بیشتر از سختی آن بعد از کونچ است. به علاوه در مورد این فولاد توجه شود که ابتدا تا دمای ۶۰۰-۴۰۰ درجه سانتی گراد، سپس در پیش گرم اولیه تا دمای ۸۵۰ درجه سانتی گراد و در پیش گرم ثانویه تا دمای ۱۰۵۰ درجه سانتی گراد گرم و سختکاری آن در دمایی بین ۱۱۸۰ درجه سانتی گراد و ۱۲۱۰ درجه سانتی گراد انجام گیرد. دماها و مدت زمانهای نگهداری باید دقیقاً مراعات شود.
عملیات حرارتی فولاد فنر خام و آبدار یا سخت شده
فولادهای گرم کار
در مورد دستورالعمل عملیات حرارتی فولادهای گرم کار هم، به ویژه انواع پرآلیاژ آن، توجه به توصیه های تولید کننده آن مخصوصاً رعایت دقیق مدت زمان گرم کردن و مدت زمان نگهداری بسیار مفید است. سختی این فولادها بستگی به دمای برگشت دارد. به طور مثال فولاد قالب آهنگری با شماره مواد ۱.۲۷۱۳ در دماهای برگشت زیر مقادیر استحکامی متفاوتی دارد.
عملیات حرارتی فولاد فنر خام و آبدار یا سخت شده
عملیات حرارتی فولادهای سازه ای
در مورد فولادهای سازه ای نه فقط به افزایش سختی و استحکام بلکه به حداکثر مقدار چقرمگی ممکن که قابل دسترسی است توجه می شود. بدین جهت فرآیند عملیات حرارتی فولادهای سازه ای از فولادهای ابزاری متفاوت است.
بهسازی
هدف
منظور از عملیات حرارتی دستیابی به ساختار دانه ریز ضمن افزایش تنش تسلیم و چقرمگی و تغییر جرئی سختی آن می باشد.
کاربرد
اجزا تحت تنش بالا با حداقل ابعاد ممکن از فولادهای بهسازی آلیاژی و غیرآلیاژی ساخته می شود. به طور مثال در ساختمان جیگ و فیکسچر اهرم های گیرنده از فولادهای بهسازی ساخته می شود.
روشها
بهسازی طبق مراحل زیر انجام می گیرد:
- گرم کردن تا دمای سختکاری و کونچ
- برگشت در دمای بالا
انتخاب فولادهای بهسازی
انتخاب فولادهای بهسازی بستگی به سطح مقطع و تنش تسلیم یا چقرمگی مطلوب دارد. فولادهای بهسازی غیر آلیاژی در مقاطع بزرگ بهسازی عمقی و سرتاسری نمی شود، زیرا سرعت خنک کاری بحرانی در داخل قطعه کار قابل دستیابی نیست. بدین جهت در مقاطع بزرگ و بار گذاریهای بالا از فولادهای بهسازی آلیاژی استفاده می شود.
سختکاری کربوره
اصولاً قطعه کار بعد از عمل کربن دهی به آرامی خنک، سپس تا دمای سختکاری گرم و نهایتاً در آب یا روغن کونچ می شود. برگشت بعدی در دمای بین ۱۵۰ و ۲۰۰ درجه سانتی گراد چقرمگی را افزایش و سختی را کاهش می دهد. در سختکاری مستقیم بعد از کربن دهی، عمل کونچ انجام می گیرد. این روش از نظر مصرف انرژی اقتصادی است، ولی به علت دانه درشت شدن ساختار فقط برای اجرا تحت تنش پایین به کار می رود. فولادهای دانه ریز که تمایلی به دانه نتیجه بهتر با بازپخت میانی بعد از کربن دهی و قبل از کونچ به دست می آید.
نتیجه بهتر با بازپخت میانی بعد از کربن دهی و قبل از کونچ به دست می آید. این فرآیند،که پر هزینه هم است، سختکاری مضاعف نام دارد. در قطعاتی که بعد از سختکاری کربوره علاوه بر سنگ زنی نیاز به ماشینکاری دیگری هم دارند، مثلاً محل پیچ بری و در بوش سوراخکاری،
فرآیند کار با ترتیب زیر اجرا می شود:
- تراشکاری اولیه ضمن منظور کردن اضافه بار محل مربوطه
- عمل کربن دهی
- تراشکاری محل مربوطه ( و حذف کربن از نقطه فوق که در سختکاری باید نرم باقی بماند )
- سختکاری
- سنگ زنی
- پیچ بری
در قطعات ساده می توان نقاطی را که باید نرم باقی نمانند با خمیر پوشناد و یا پوشش مس داد تا به هنگام کربن دهی، عمل کربن گیری انجام نگیرد.
نیتروره
هدف
بانیتروره کردن، سطحی خیلی سخت و مقاوم به سایش به وجود می آید. بخاطر دمای بازپخت پایین ( تا حدود ۵۰۰ درجه سانتی گراد ) تابیدگی خیلی جزئی در قطعه کار ایجاد میوشد ونیز به خاطر حذف عتمل کونچ هیچگونه تنشی در آن ایجاد نمی شود.
کاربرد
فولادهای نیتروره در ابزارسازی برای ساخت انواع فرامین و نیز قالبهای پرسکاری، مواد مصنوعی، لاستیک، قالبهای تزریق، مواد ترموپلاستیک،اجرا قالبهای اکستروژن پیوسته مواد مصونی و ماشنیها تزریق به کار می رود. پایداری- پیرسازی و – خوردگی سطح نیتروره و نیز مقاومت به سایش و خواص لغزشی خوب ( ضریب اصطکاک پایین ) آن، ویزگی کاربردهای این فولاد را بهتر می کند.
روش
در روش نیتروره فولادهای آلیاژی دارای کرم، آلومینیم و گاهی نیکل تا دمای ۵۲۰-۵۰۰ درجه سانتی گراد در جریان گاز آمونیاک بازپخت می شود. البته این کار را می توان در دمای ۵۷۰-۵۵۰ درجه ساتی گراد در حمام مذاب نمک سیانید انجام داد. در این عملیات حرارتی بازپخت، نیتروژن داخل سطح قطعه کار نفوذ و به خاطر پیوند با عناصر آلیاژی افزایش فوق العاده سختی در سطح آن را باعث می گردد.
با این روش به سختی ویکرز ۱۰۰۰HV که معادل بیش از سختی راکول ۶۸HRC است می توان دست یافت. این سختی تا دمای ۵۰۰ درجه سانتی گراد بدون تغییر باقی می ماند. اگر قرار است قسمتهایی از قطعه کار نرم باقی نماند، این قسمتها با قلع اندود کاری پوشناند می شود. ضخامت لایه نیتروره بسته به مدت زمان بازپخت، روش نیتروره ( نیتروره حمام نیتروره گاری ) و نوع فولاد نیتروره چند دهم میلیمتر می باشد. عیب این روش بازپخت طولانی مدت ان است. مدت زمان لازم برای عمق سختکاری حدود ۰.۱م.م در نیتروره حمام نمک و گازی به ترتیب ۲ و ۸ ساعت است.
از آنجا که تغییرات سختی از سطح کار به طرف مغز آن آرام است کنده شدن سطح سخت آن به سختی امکانپذیر است. بااینهمه از ایجاد لبههای تیز و پره های نازک در قطعه کار پرهیز شود، چون در این موارد عمل نیتروره از دو طرف انجام می گیرد مغزی چقرمه و نرم باقی نمی ماند. در قطعات جدار نارک لبه قطعات گرد ومدت زمان نتروره کوتاه شود.
بهسازی فولادها بسیار مفید است، زیرا در حالت بهسازی خواص مکانیک بهتری داشته و جهتایجاد لابه نتیروه بدونعیب و حکم ساختار بهسای شده لازم است.
سخت کاری القایی
هدف
در سختکاری القایی فقط لایه سطحی سختکاری می شود. بدین وسیله قطعه ای با سطحی سخت و مقاوم به سایش با مغزی نرم و چقرمه حاصل می شود.
کاربرد
این روش در قالب سازی کاربرد نسبتاً کمتری داشته ولی در ماشین سازی و صنایع خودرو در محدوده وسیعی کاربرد استفاده می شود. نقاط انداره گیری فرامین بزرگ و میل راهنماها با این روش سختکاری می شود.
روش
در سختکاری القایی گرما توسط جریان متغیر فرکانس بالا ایجاد و سطح قطعه کار به دمای موردنظر می رسد. عمق سختکاری و ضخامت لایه سختکاری به فرکانس جریان متغیر بستگی دارد. در فرکانس بالا عمق سختکاری کمتر است. اگر عمق سختکاری بیشتر مطلوب باشد از فرکانس پایین استفاده می کنند. بعد از گرم شدن فولاد، در آب یا روغن کونچ و در دمای ۲۰۰-۱۵۰ درجه سانتی گراد برگشت می شود.
با عضویت در کانال تلگرام bohlerco@ از خدمات ویژه مجموعه ورق فنری بهلر بهره مند شوید.
۱- تخفیف ویژه
۲- ارائه نمونه رایگان
۳- ارائه مشاوره رایگان
۴- ارائه سرتیفیکیت
۵- تسهیلات در حمل و نقل
برگزاری کلاسهای آموزش شناسایی و انتخاب فولادها
بدون دیدگاه