عمليات حرارتي

[fanous 11,130]

مقدمه اي بر عمليات حرارتي :

قبل از ظهور متالوروژي به عنوان يك علم ، بسياري از عمليات مربوط به سخت كردن فولادها ، افزايش قابليت شكل پذيري آنها و يا عمليات مشابه ديگر ، در پرده اي از ابهام و اسرار نهفته بود .

به بيان ديگر ، تبديل يك قطعه آهن نرم و انعطاف پذير به يك ابزار و يا اسلحه فلزي مقاوم ، سخت و برنده نظير شمشير ، خنجر و يا چاقو ، اساس و راز صنعتگران به حساب ميامد و هيچگونه علم و دانشي براي روشن كردن چگونگي اين تغيير حالتها وجود نداشت . به عنوان مثال براي مدتها تصور ميشد كه كيفيت بسيار بالاي فولادهاي ساخته شده توسط صنعتگران شفيلد در انگلستان ، ناشي از خواص سحر آميز آب اين شهر است . در همين رابطه گفته شده است كه زماني يك تاجري از ايالت يورك در انگلستان ، مقادير بسيار زيادي از آب شهر شفيلدر را به قيمت گزافي به ژاپن صادر نمود .

در گزارشها آمده است كه در زمان بسيار قديم ، صنعتگران دمشق براي سخت كردن شمشيرهاي فولادي ، آنها را ابتدا حرارت داده ، كاملا داغ كرده و سپس در شكم برده هاي اسير شده فرو ميبردند و به شدت حركت ميداده و ميچرخاندند . از جمله عوامل موثر در سخت شدن فولاد در اين روش وحشتناك عمليات حرارتي ، ميتواند جذب نيتروژن خون باشد .

در يادداشت هاي مربوط به تاريخچه عمليات حرارتي آمده است كه جيمز باوي سازنده اصلي چاقوي باوي در دوران غرب وحشي به منظور سخت كردن چاقوهاي خود آنها را پس از حرارت دادن و سرخ شدن ، نه مرتبه پشت سر هم در روغن پلنگ فرو ميبرده است .

[fanous 11,130]

گرچه از زمان باستان ، عمليات حرارتي به عنوان يكي از مهمترين مراحل توليد ابزارهاي فولادي ( به طور كلي فلزي ) استفاده ميشده است ولي ظهور آن به عنوان يك علم به اواسط قرن نوزدهم بر ميگردد . تا آن زمان دانش بشر در زمينه عمليات حرارتي به مجموعه هايي از دستورالعملهاي به دست آمده از قرنهاي متوالي تجربه منحصر ميشد . اين دستور العملها كه اغلب ارزش بسيار زيادي داشته ، از پدر به پسر به ارث ميرسيد . در اين ميان بسياري از اسرار گم شده و دو مرتبه كشف ميشد . ولي طبيعت و ماهيت واقعي عمليات حرارتي همچنان در پرده ابهام باقي بود .

 

برگرفته از گزيده اي از پيشگفتار كتاب عمليات حرارتي دكتر گلعذار

[fanous 11,130]

عمليات حرارتي پسگرمي:

 

پسگرمی روی کل جوش و یا فقط یک قسمت از آن و برای به دست اوردن یک یا تمامی اهداف زیر انجام می شود:

1- تنش زدائی

2- افزایش چقرمگی

3- افزایش استحکام

4- افزایش مقاومت خوردگی

5- زدودن کار سرد

عملیات حرارتی گوناگونی وجود دارند که با تغییرات فوق مرتبط بوه و بنام های الف- عملیات حرارتی تنش زدایی ب- آنیله کردن یا تابانیده ج- نرمالیزه کردن، د- سخت کردن ه- آبدادن یا تمپره کردن و- استمپره کرده و ز- مارتمپره کردن خوانده می شوند. اختلاف بین این عملیات های حرارتی عموماً ‌به دمای به کار گرفته شده و یا روش سرد کردن مرتبوط می گردد دماهای عملیات حرارتی تنش زدایی زیر حد بحرانی فولاد است

در حالی که دماهای لازم برای آنیله کردن، نرمالیزه کردن و سخت کردن همیشه بالای حد بحرانی می باشند. شاید یک مورد استثناء برای این وجود داشته باشد عمل نرم کردن گاهی در دمای زیر حد بحرانی انجام می شود که به آن «آنلیه زیربحرانی» یا انیله تمپرهای می گوین گاهی دو عمل حرارتی برای یک منظور خاص به کار گرفته می شود انتخاب صحیح روش تعملیات حرارتی نیازمند بررسی عوامل متعددی نظیر نوع فولاد، شرایط ایجاد تنش در جوش و ساختار ناحیه گرما دیده می باشد.

عملیات حرارتی تنش زدائی

عملیات حرارتی تنش زدائی عبارت از گرم کردن یکنواخت یک سازه تا دمای مناسب زیر حد بحرانی و سپس سرد کردن یکنواخت آن است معمولاً ‌عملیات حرارتی در محدوده دمای بحرانی نامناسب هستند و به همین علت تنش زدایی در بیشتر موارد زیر حد بحرانی انجام می گیرد.

تصمیم تنش زدایی °F 1250-900 می باشد که پایین تر از حد بحرانی است، مدت دمای تنش زدائی فولاد معمولاً برای هر اینچ ضخامت یک ساعت است. برای قطعات پیشگرم شده اغلب تشن زدایی لازم می شود. قطعات پیچیده یا فولادهایی که میل زیادی به ترک خوردن دارند باید بلافاصله پس از جوشکاری و قبل از سرد شدن تا دمای پیشگرمی،‌در کوره های تنش زدایی قرار بگیرند.

اگرچه عملیات تنش زدایی فقط به خاطر از بین بردن تنش ها به کار می روند و تغییرات ساختاری فولاد از ان انتظار نمی رود ولی با این حال تاثیرات عمومی عملیات حرارتی تنش زدایی به صورت های زیر می باشند:

- بازیابی(Recovery)

- افت تنش(Relaxation)

- تمپره کردن (از بین بردن نواحی سخت)

- تبلور مجدد(Recrestauization)

- گرداله سازی(spheroidizing)

اثر اول عمومی است، اثر دوم هنگای ایجاد می شود که تنش زدائی در دمای بالا و به مدت کافی انجام بگیرد، اثر سوم فقط موقعی به دست می آید که در اثر جوشکاری نواحی سخت به وجود امده باشند و دو اثر آخر در جوشکاری کم اهمیت هستند.

سازه های جوش شده چه هنگام جوشکاری مهار شده و چه آزاد بوده باشند در آستانه تنش تسلیم دارای تنش های پسماند یا باقیمانده هستند، این تنشها قادر اشکالاتی در جوش به وجود بیاورند البته احتمال پدید امدن این اشکالات به ترکیب شیمایی فولاد، روش جوشکاری، طرح جوش و شرایط بهره برداری و غیره بستگی دارد. با این وصف از بین بردن این تنش ها فوائد زیر را نیز در پی خواهد داشت:

- به حداقل رسانیدن احتمال گسترش خرابی، مخصوصاً ‌در مواردی که چقرمگی بالایی مورد نیاز باشد.

- پایداری بیشتر ابعاد

- مقاومت فراوان در مقابل خوردگی، مخصوصاً ترک خوردگی تنشی(SCC)

[fanous 11,130]

از بین بردن این تنش های باقیمانده و تنش های واکنش در جوش چقدر اهمیت دارد؟ آیا لازم است این تنش ها به صفر برسند، و آیا ممکن است که یک جوش کاملاً از تنش آزاد شود؟

جوش ها در اثر انقباض ناشی از جوشکاری داری تنش های چند محوره می باشند در بررسی و تحلیل احتمال شکست ترد این تنش ها اهمیت زیادی دارند عوامل دیگری نظیر چقرمگی فولاد، احتمال ایجاد شیار در طراحی جوش، و دماهائی که این بارها در آن وارد می شوند در این بررسی نقش دارند. لازم است یک فرمول عملی وتجربی بریا محاسبه و براورد میزان اهمیتاین عوامل در پدیده شکست ترد به دست آید.

آزادسازی تنش ها در جوش عموماً بر اس تجربه بوده و از اطلاعات به دست آمده از آزمایشات چقرمگی ، تیزی ومقدار شیار و میزان تنش های باقیمانده حاصل می گردد.

پایداری ابعادی در یک جوش مستقیماً از تنش هایی که در قطعه محبوس مانده باشند،‌متاثر می شود. هنگامی که یک جوش در عین حال که در زیر تنش های پسماند یا باقیمانده قرار دارد تراشیده شود پخش مجدد تنش ها و انقباض جوش رخ می دهد تراشکار نمی تواند مطمئن باشد که در جهت درستی تراشکاری می کند یا نه، چون جوش همزمان با تراش قطعه به انقباض خود ادامه می دهد. تنش زدائی جوش قبل از ماشینکاری باعث می شود که قطعه از نظر شکل پایدار بماند و ابعاد آن هنگام ماشینکاری تغییر نکن سوال این است که این تنش ها باید تا چه حد آزاد شوند تا پایداری ابعاد تأمین شود میزان مجاز تنش باقیمانه در مرحله اول به مقدار فلزی که باید تراشیده شود محل آن نسبت به ناحیه تنش دار و اختلاف مجاز در اندازه های نهایی بستگی دارد.

بسیاری از فلزات و آلیاژها در معرض ترک خوردگی تنشی قرار دارند. فولاد از این امر مستثنی نمی باشد. این نوع خرابی خوردگی در فولاد را شکنندگی سودسوزآور می نامند. تغییر ماهیت محیط خورنده یا کاهش تنش می تواند احتمال ترک خوردگی تنشی را از بین ببرد. اغلب تنش پسماند خیلی زیاد در نزدیکی جوش باعث تشدید شرایط ایجاد ترک می گردد و کاهش این تنش ها به وسیله عملیات حرارتی تنش زدائی برای از بین بردن احتمال ایجاد ترک کافی می باشد.

در روی جوش ها اکثراً کار سرد انجام می شود و مهندس جوش یا ناظر از آن بی اطلاع می ماند این نوع کار سرد معمولاً‌در اثر خشم سرد یا چکش کاری اتصال در هنگام جفت کردن و تراز به وجود می آید.

[مهندس خوش فکر 11,397]

خیلی عالیه...........:ws2: