فولاد های قابل عملیات حرارتی

• آنیل کردن

در علم مواد و متالورژی آنیل کردن (Annealing) فرآیندی است که طی آن خواصی چون سختی و شکل پذیری ماده دچار تغییر می‌گردد. به بیان دیگر گرم نمودن و نگهداری ماده در دمایی مناسب و زمانی معین به منظور سرد کردن را آنیل کردن می‌نامند. عملیات آنیل هم برای آلیاژهای آهنی و هم غیرآهنی از مفهوم و کاربرد گسترده‌ای برخوردار است.

این فرآیند اغلب با هدف نرم کردن انواع فولادها انجام می‌شود که در نهایت خواصی همچون قابلیت ماشین کاری، خواص الکتریکی، سردکاری، پایداری ابعاد آن و ساختار آلیاژ فولاد دچار تغییر نیز می‌گردد.

فرآیند آنیل کردن در چندین نوع با هدف و نتیجه متفاوت قابل انجام است، لازم به ذکر است در صورتی که از نوع آنیل حرفی به میان نیامده باشد منظور بازپخت کامل است.

• نرماله کردن

فرآیند نرماله کردن فولاد به منظور یکنواخت نمودن و ریز شدن ساختار دانه های فولاد است. برای انجام این فرآیند ابتدا فولاد را حرارت داده و سپس آن را در دمای محیط قرار می دهند تا آزادانه و به آرامی سرد شود. دمای تعیین شده برای نرماله کردن حدودا 40 درجه سانتی گراد و بالاتر از دمای بحرانی می باشد.

اگر فرآیند با دمایی بیشتر از حد تعیین شده صورت بگیرد دانه های فولاد درشت تر شده، در نتیجه خواص فولاد نیز دچار تغییر خواهد شد.

نرماله کردن موجب یکنواختی ناهمواری ها و تخلل های داخلی فولاد می شود، به همین علت می تواند به عنوان مرحله آخر  و یا مقدمه ای برای عملیات های دیگر  انجام گیرد.

• کوئنچ

فرآیندی که طی آن فولاد از دمای سخت کاری یا آستنیته تا دمای محیط یا دمایی مشخص به سرعت سرد می گردد، کوئنچ کردن نامیده می شود. این فرآیند با روش هایی همچون فرو بردن فولاد گرم شده در روغن – آب – آب نمک – هوای آرام و حمام نمک و محلول پلیمری انجام می گیرد.

•  تمپرینگ

با حرارت دادن فولاد به منظور ایجاد ریز ساختارها فاز آستنیت نیز تشکیل می گردد، در صورتی که فولاد به سرعت سرد شود آستنیت تحت فشار قرار گرفته و فاز مارتنزیت به وجود می آید که دارای ساختاری شکننده و ترد است.

به منظور بهبود شرایط فولاد جهت استفاده در صنعت آن را تا زیر دمای بحرانی حرارت می دهند تا انعطاف پذیری آن افزایش پیدا کند.

• آستمپرینگ و مارتمپرینگ

به جز کوئنچ کردن از دو روش آستمپرینگ و مارتمپرینگ نیز برای سخت کردن فولادها استفاده می گردد.

هدف از به کارگیری روش آستمپرینگ به جای روش کوئنچ و تمپر عبارت است از:

• • • افزایش استحکام به ضربه و انعطاف پذیری در یک سختی یکسان
    •  حذف و یا کاهش امکان ایجاد ترک، تغییرشکل و تاب برداشتن و یا ایجاد تنش های داخلی در ضمن عملیات حرارتی

آستمپرینگ می تواند یک روش جایگزین مناسب و کاربردی برای کوئنچ کردن باشد.

برای انجام روش آستمپرینگ باید چند مرحله انجام گیرد:

1. ابتدا باید فولاد را آستنیته نمود. درجه حرارت آستنیته فولادها اغلب بین 790_950 درجه سانتی گراد بوده و بسته به نوع فولاد متفاوت است.
2. قطعه را بلافاصله در حمام نمک مذاب تا مرز دمای شروع استحاله مارتنزیتی (Ms) (معمولای دمای حمام نمک 400_260 می باشد.)
3. تا زمانی که آستنیت به بینیت تبدیل گردد قطعه در این دما نگهداری شود.
4. سرد نمودن قطعه در هوا تا رسیدن به دمای اتاق

عملیات حرارتی مارتمپرینگ

عملیات مارتمپرینگ یا سریع سرد کردن غیر پیوسته که آن را مار کوئنچینگ نیز می نامند شامل مراحل زیر است:

• آستنیته کردن فولاد
• سریع سرد کردن فولاد در روغن داغ ( 175 درجه سانتی گراد) تا دمایی درست بالاتر ( یا درست پایین تر) از دمای Ms. (معمولا 250-175  درجه سانتی گراد)
• نگه داشتن در محیط یاد شده تا این که دمای تمامی قطعه یکنواخت شود.این زمان 2 تا 4 دقیقه برای هر  1mm ضخامت قطعه است.
• سرد کردن با سرعت متوسط (معمولا در هوای فشرده) به گونه ای که سطح و مرکز قطعه تقریباً همزمان سرد شود و به مارتنزیت تبدیل شود.
• تمپر کردن قطعه به منظور افزایش چقرمگی.
•