مراحل اجرای سخت کاری فلزات چه هستند؟
سخت کاری فلزات، روشهای متنوعی دارد که هر یک برای افزایش سختی یک فلز یا یک آلیاژ خاص مورد استفاده قرار میگیرند. با این وجود، در تمام این روشها، سه مرحله حرارت دهی، نگهداری دما و خنککاری مشترک هستند.
تصویر متحرک بالا، فرآیند سخت کاری یک دنده فلزی با حرارتدهی القایی را نمایش میدهد. با قرارگیری قطعه در مرکز المنت، دمای اطراف آن به میزان قابل توجهی افزایش مییابد. اعمال آب، دمای قطعه را برای مدتی در بازه مشخص حفظ میکند. با پایین رفتن قطعه (فرو بردن آن به درون محیط خنککننده)، دمای آن به سرعت کاهش یافته و سختی آن بهبود مییابد.
حرارت دهی: مرحله اول سخت کاری فلزات
در مرحله اول سخت کاری فلزات، ماده در معرض دمای بسیار بالا قرار میگیرد. اعمال دمای بسیار بالا، تغییر و کنترل ترکیب شیمیایی و فیزیکی فلز را سادهتر میکند.
در واقع، حرارت دهی ماده تا یک دمای خاص (پیش از تغییر فاز)، باعث تشکیل محلول جامد و شروع تغییر ساختار میکروسکوپی (ریزساختار) آن میشود.
در مرحله حرارت دهی، میتوان تغییرشکلهای مورد نظر را به ماده اعمال کرد و سپس با کاهش دمای اصولی، آن را با خواص مکانیکی بهتر به حالت اولیه بازگرداند. به عبارت دیگر، حرارتدهی، فرآیندی است که امکان افزایش استحکام و سختی با تغییر ریزساختار ماده را فراهم میکند. کورههای گازی و القایی، از پرکاربردترین تجهیزات مورد استفاده برای حرارتدهی هستند.
نگهداری یا حفظ دما: مرحله دوم سخت کاری فلزات
پس از رساندن ماده به دمای مورد نظر، باید از ثابت ماندن دمای آن در حین تغییر ریزساختار اطمینان حاصل کرد. به فرآیند حفظ دمای ماده در حین سخت کاری، نگهداری یا اصطلاحا «خیساندن» (Soaking) میگویند. زمانبندی این فرآیند برای روشهای مختلف سخت کاری متفاوت است. با این وجود، معمولا اپراتور (فلزکار)، تمام بخشهای قطعه را بررسی میکند تا از رسیدن آنها به دمای مناسب برای یک بازه زمانی مشخص، مطمئن شود.
دمای نرماله کردن و دمای سخت کاری چیست ؟
«دمای نرماله کردن» (Normalizing Temperature)، دمایی است که در آن، ریزساختار ماده، یکنواخت و منظم ماده میشود. به عنوان مثال، ریزساختار مواد فولادی معمولا در دمای 815 تا 980 درجه سانتیگراد، شروع به نرماله شدن میکند. دمای نرماله کردن با عنوان «دمای سخت کاری» (Hardening Temperature) نیز شناخته میشود.
دمای بحرانی چیست ؟
«دمای بحرانی» (Critical Temperature)، دمایی است که در آن، ساختار بلوری ماده تغییر میکند.
دمای بحرانی بالایی چیست؟
«دمای بحرانی بالایی» (Upper Critical Temperature)، دمایی است که کاهش آن، باعث شروع تبلور مجدد ماده و بازگشت تدریجی ریزساختار آن به حالت اولیه میشود. در صورتی که ماده در دمای نرماله کردن قرار داشته باشد، کاهش دما، آن را به دمای بحرانی بالا میبرد. به عنوان مثال، دمای بحرانی بالایی مواد فولادی، با توجه به محتوای کربن آنها، بین 910 تا 723 درجه سانتیگراد است.
دمای بحرانی پایینی چیست؟
«دمای بحرانی پایینی» (Lower Critical Temperature)، دمایی است که در دمای پایینتر از آن، ریزساختار تشکیل شده در دمای نرماله دیگر وجود نخواهد داشت. به عنوان مثال، دمای بحرانی پایینی فولاد، 723 درجه است. این عدد نشان میدهد که در فرآیند سختکاری، هنگام اجرای خنککاری و کاهش دمای ماده به زیر دمای 723 درجه، ریزساختار فولاد به طور کامل تغییر میکند.
نگهداری دمای ماده حرارت دیده، با توجه به دمای سخت کاری و دماهای بحرانی انجام میگیرد. شروع خنککاری بر اساس میزان و بازه نگهداری این دماها، بر روی ریزساختار نهایی ماده و خواص مکانیکی آن، تاثیر مستقیم میگذارد.
مرحله سوم سخت کاری: خنک کاری یا کوئینچینگ
آخرین مرحله از سخت کاری، خنک کاری سریع قطعه حرارت دیده است. پس از اعمال حرارت به ماده و نگهداری آن در یک دمای مشخص، نوبت به کاهش دما میرسد.