جستجو در تالارهای گفتگو

روش اجرای سیکلهای عملیات حرارتی و چگونگی رساندن دمای فولاد به دمای آستنیته کردن، یک کار تجربی است. با توجه به تنوع تکنیک‌های عملیات حرارتی و تجهیزات مصرفی در کارگاه‌ها و تفاوت‌هایی که در ابعاد، فرم و جرم قطعه کار وجود دارد، نمی‌توان یک دستورالعمل مشخص برای اجرای سیکل عملیات حرارتی تدوین نمود. مسئولین کارگاه عملیات حرارتی باید دستورالعملهای کلی ارائه شده از طرف شرکت‌های فولادسازی را با قابلیت‌ها و محدودیت‌های تجهیزاتشان تلفیق کرده و یک روش اجرایی برای هر قطعه‌ای طرح کنند. در این مورد باید نکات زیر را با دقت مورد توجه قرار داد: · زمان حرارت‌دهی قطعه کار باید به اندازه کافی طولانی باشد تا بتوان اطمینان یافت که همه نقاط آن به دمای سختکاری رسیده‌اند و عناصر آلیاژی و کاربایدها در زمینه فولاد حل شده‌اند. · در صورتی که حرارت اعمالی به قطعه کار، بیش از حد دمایی مطلوب باشد و یا قطعه کار برای مدت طولانی‌تری در این دما نگهداری شود، دانه‌های فولاد بیش از حد رشد می‌کنند و ممکن است پس از کوئنچ مقداری آستنیت در ساختار فولاد باقی بماند. · اگر دمای قطعه کار تا حد قابل توجهی پایین‌تر از حد دمایی مطلوب برای سختکاری باشد، سخت شدن اتفاق نمی‌افتد. در صورتی که دمای قطعه کار بالاتر بوده، ولی هنوز هم از دمای مطلوب سختکاری پایین‌تر باشد، قطعه‌کار به طور غیر یکنواخت می‌شود. به طوری که سطح آن سخت شده و داخل قطعه کاملا سخت نخواهد شد. در این شرایط ممکن است پس از کوئنچ، قطعه کار ترک بخورد. کوئنچ کردن کوئنچ کردن (Quenching) عبارت است سرد کردن سریع فولاد از دمای سختکاری (آستنیته شدن) تا دمای محیط یا دمای خاص دیگری، کوئنچ کردن را می‌توان به روشهای مختلفی انجام داد، مثلا فرو بردن فولاد گرم شده در روغن، آب، آب نمک (Brine) هوای آرام و حمام نمک (Salt bath) این بستگی به نوع فولاد دارد. کوئنچ کردن فولادهای ابزار و قالب، بحرانی‌ترین مرحله در عملیات حرارتی آنها محسوب می‌شود. سختی و خواص فیزیکی فولاد در سیکل کوئنچ کردن به وجود می‌آید. سرعت سرد کردن فولادهای ابزار به هنگام کوئنچ به میزان عناصر آلیاژی مربوط است و می‌توان این سرعت را با انتخاب محیط کوئنچ یعنی آب، روغن یا هوا کنترل کرد. فولادهای سخت شونده در آب عناصر آلیاژی اندکی دارند (یا اصلا ندارند) ولی میزان عناصر آلیاژی در فولادهای سخت شونده در روغن بیشتر است. فولادهای سخت شونده در هوا نیز جزو فولادهای پر آلیاژ محسوب می‌شوند. چند نکته مفید در عملیات کوئنچ فولادهای ابزار و قالب، در زیر آورده شده است: · تا قبل از این که قطعه کار برای مدت کافی در دمای سختکاری نگهداشته شده باشد آن را کوئنچ نکنید. · پس از کامل شدن سیکل کوئنچ، بلافاصله عملیات تمپرینگ را آغاز کنید. · قطعه کار پس از کوئنچ نباید به مدت طولانی در دمای محیط نگهداشته شود و باید هر چه سریع‌تر تمپرینگ آن را انجام داد. · سعی کنید که عملیات کوئنچ برای قطعات یک محموله تولیدی، یکسان اجرا شود و · قطعات طویل و نازک را به صورت عمودی کوئنچ کنید تا خمش، کمانی شدن و پیچش آنها به حداقل برسد. کوئنچ کردن در آب توصیه می‌شود به جای آب خالص، از آب نمک برای کوئنچ استفاده شود. دلیل این پیشنهاد این است که به هنگام کوئنچ قطعه فولادی خیلی داغ در آبع بخار ایجاد شده در مجاورت سطوح قطعه کار، یک مانع عایق ایجاد کرده و از انتقال حرارت مطلوب جلوگیری می‌کند، مخصوصا در گوشه‌های تیز داخلی، رزوه‌ها، سوراخ‌های ته بسته و دیگر فرم‌های مشابه. در نتیجه بعضی نقاط در قطعه کار نرم باقی می‌مانند (Soft spots) و این کوئنچ اختلافی باعث ایجاد تنش در قطعه کار شده و اعوجاج و/ یا ترک را در آن به وجود خواهد آورد. افزودن نمک (حداکثر 10% حجمی) به آب، فرایند کوئنچ فولاد را تسهیل می‌کند، زیرا کریستالهای نمک که بر روی سطح قطعه کار رسوب می‌کنند، به شدت منفجر می‌شوند. این انفجار کریستالها باعث به هم خوردن شدید مایع شده و از ایجاد سد بخار در حوالی قطعه کار در حال کوئنچ جلوگیری خواهد کرد. تلاطم مایع همچنین باعث دور شدن پوسته‌های ناشی از عملیات حرارتی از سطح قطعه کار و ادامه یکنواخت عملیات کوئنچ می‌گردد. بنابراین استفاده از آب نمک باعث سرد شدن یکنواخت قطعه کار خواهد شد. کوئنچ کردن در روغن رعایت نکات زیر می‌تواند در عملیات کوئنچ فولاد در روغن مفید باشد: · با توجه به این که کوئنچ فولاد داغ در روغن ممکن است خطر آتش‌سوزی داشته باشد، لازم است برای این کار از روغن با نقطه اشتعال لحظه‌ای (Flash point) بالا استفاده شود. · سرعت سرد شدن قطعه کار به هنگام کوئنچ شدن در روغن، آهسته‌تر از آب یا آب نمک است. بنابراین میزان تنشهای پس ماند در قطعه کار نیز پایین‌تر خواهد بود. · برای کوئنچ کردن هر 1 lb فولاد در یک ساعت، تقریبا 1 galروغن مورد نیاز است. (تقریبا 8.4 L برای هر کیلوگرم) مثلا اگر 1000 lb (45 kg) فولاد در هر ساعت کوئنچ شود، احتیاج به یک مخزن روغن به گنجایش 100 gal (378 L) مورد نیاز خواهد بود. · دمای روغن باید در حدود 90-1300F(32-540C) نگهداشته شود تا عملیات کوئنچ به صورت مناسب انجام شود و · روغن درون مخزن باید هم زده شود تا سرعت سرد شدن قطعه کار در آن یکنواخت باشد. منبع