معرفی عملیات حرارتی و انواع روش های آن

عملیات حرارتی

هدف از انجام عملیات حرارتی بر روی فولاد کربنی، تغییر خواص مکانیکی فولاد است به‌خصوص شکل‌پذیری، سختی، مقاومت تسلیم و مقاومت در برابر ضربه. توجه داشته باشید که هدایت الکتریکی و حرارتی فقط کمی تغییر می‌کند. مانند بیشتر روش‌های افزایش استحکام برای فولاد، مدول یانگ تحت تاثیر قرار نمی‌گیرد. همه روش‌های عملیاتی حرارتی فولاد در حقیقت تبادل انعطاف‌پذیری و استحکام است به این معنا که برای به‌دست‌آوردن استحکام بیشتر، انعطاف‌پذیری کاهش می‌یابد و بالعکس.

در فاز آستنیت، آهن حلالیت بیشتری نسبت به کربن دارد، به همین دلیل همه روش‌های عملیات حرارتی (به جز آنیل کردن) با گرم‌کردن فولاد شروع می‌شود تا زمانی که فاز آستنیت ایجاد شود. پس از این مرحله فولاد حرارتش را با نرخ متوسط تا کم از دست می‌دهد تا به کربن اجازه نفوذ داده و آهن کاربید (سمنتیت) را تشکیل می‌دهد و فاز فریت را باقی می‌گذارد و یا در نرخ بالا، کربن بدون آهن را محبوس می‌کند که فاز مارتنزیت را تشکیل می‌دهد.

نرخ خنک شدن فولاد با عبور از دمای یوتکتیک (حدود 727 درجه سانتی‌گراد) بر روی خروج کربن از فاز آستنیت و تشکیل فاز سمنتیت، تاثیر می‌گذارد. به‌طورکلی، سرد شدن سریع، کاربید آهن را به‌خوبی پراکنده می‌کند و پرلیت دانه‌ریز تولید می‌کند و سرد شدن آهسته، پرلیت درشت‌تری ایجاد می‌کند.

خنک‌کردن یک فولاد هیپویوتکتوئیدی (کمتر از 0.77 درصد وزنی c ) منجر به ساختار لایه‌ای - پرلیتی از لایه‌های کاربید آهن همراه با فریت - آلفا (آهن تقریباً خالص) می‌شود. اگر فولاد هایپریوتکتوئید (بیش از 0.77 درصد وزنی c) باشد، ساختار پرلیت کامل با دانه‌های ریز سمنتیت (بزرگ‌تر از پرلیت) است که بر روی مرزهای دانه تشکیل شده است. یک فولاد یوتکتوئیدی (0.77 درصد کربن) ساختاری پرلیت در سرتاسر دانه‌ها خواهد داشت که در مرزها سمانتیت وجود ندارد. مقادیر نسبی اجزاء با استفاده از قانون اهرم پیدا می‌شود.

انواع روش‌های عملیات حرارتی

از رایج‌ترین فرآیندهای عملیات حرارتی که بر روی فولادها و فلزات انجام می‌شود می توان به موارد زیر اشاره نمود:

1_عملیات حرارتی آنیل کردن

2_عملیات حرارتی سختی کاری سطحی

3_عملیات حرارتی همگن سازی

4_نرمال کردن فولاد

5_فرایند کوئنچ

6_عملیات تنش زدایی

7_عملیات تمپرینگ