اصول عملیات حرارتی

اصول عملیات حرارتی

منظور از عملیات حرارتی ، گرم کردن قطعات فلزی در کوره در دما و زمان مشخص و نهایتاً

سرد کردن آن با یک شیب حرارتی مشخص ، برای دستیابی به یک ساختار متالورژیکی و در

نتیجه خواص مکانیکی مورد نظر ، می باشد.

نوع عملیات حرارتی بر روی فلزات را می توان با توجه به نوع ماده، به دو دسته کلی فلزات

آهنی و فلزات غیرآهنی تقسیم بندی کرد

 

دلایل عملیات حرارتی

در عملیات حرارتی فولاد معمولا یکی از اهداف زیر دنبال می شود.

1 تنش گیری حاصل از کار یا تنش گیری حاصل از سرد کردن ناهمگن

2 بهینه سازی ساختار دانه در فولادهایی که بر روی آنها کار گرم انجام شده است و ممکن

است دانه های درشت داشته باشند.

3 بهینه سازی ساختار دانه.

4 کاهش سختی فولاد و افزایش قابلیت شکا پذیری

5 افزایش سختی فولاد به منظور زیاد شدن مقاومت سایشی و یا سخت کردن فولاد برای

مقاومت بیشتر در شرایط کاری.

6 افزایش چقرمگی فولاد به منظور تولید فولادی که استحکام بالا و انعطاف پذیری خوبی

دارد و افزایش مقاومت فولاد در برابر ضربه.

7 بهبود قابلیت ماشین کاری

8 بهبود خواص برشی در فولاد ابزار

0 بهینه کردن خواص مغناطیسی فولاد

19 بهبود خواص الکتریکی فولاد.

آزمایش اول

موضوع آزمایش: آنیل کردن

هدف آزمایش: بررسی فرآیندهای آنیل کردن شامل آنیل کامل، آنیل ایزوترمال و آنیل

اسفرودایز

مقدمه:

آنیل کردن) Annealing :

واژه آنیل دارای معنی، مفهوم و کاربرد وسیعی است، بدین صورت که، به هر نوع عملیات

حرارتی که منجر به تشکیل ساختاری بجز مارتنزیت و با سختی کم و انعطاف پذیری زیاد

شوداطلاق می شود . ازآنجایی که این مفهوم بسیار کلی است، عملیات حرارتی آنیل به یک

سری فرایندهای مشخصتر ودقیقتر تقسیم می شود . این تقسیم بندی بر اساس دمای عملیات،

روش سرد کردن، ساختار و خواص نهایی است .

اهداف آنیل:

کاهش سختی . -

بهبود چقرمگی . -

تغییر خواص الکتریکی یا مغناطیسی . -

تجدید شکل پذیری . -

همگن کردن بافتهای ناهمگن و کاهش جدایش . -

حذف تنش های پسماند . -

پالایش اندازه دانه ها . -

آنیل کامل Full Annealing) :)

آنیل کامل عبارت از حرارت دادن فولاد در گستره ی دمایی نشان داده شدده و

سپس سرد کردن آهسته ، معمولاً در کوره است . تحت شرایط فدوق آهندگ سدرد شددن در

حدود 0.02 درجه سانتیگراد بر ثانیه است . گستره ی دمایی آستنیته کردن برای آنیل کامل ، تابع درصد کربن فولاد است . بدین صدورت که ،

برای فولادهای هیپویوتکتوئید حدود 59 درجه سانتیگراد بدالای خدط A3 و بدرای فولادهدای

هیپریوتکتوئید حدود 59 درجه سانتیگراد بالای خط A1 است . دماهای بحراندی A1 و A3 تدا

حدودی تحت تاثیر عناصر آلیاژی در فولادها تغییر می کند . بنابراین ، بطور کلی در عملیات

آنیل کامل ، فولادهای هیپریوتکتوئید را در ناحیه تکفازی آستنیت و فولادهای هیپریوتکتوئید

را در ناحیه دو فازی آستنیت سمانتیت حرارت می دهندد علت آستنیته کردن فولادهای –

هیپریوتکتوئید در ناحیه دو فازی آستنیت سمانتیت این است که سمانتیت پرویوتکتوئیددر –

این فولاد به صورت کروی و مجتمع شده در آید . اگر چنین فدولادی تا بالای خط Acm

حرارت داده شود ، در ضمن آهسته سرد شدن سمانتیت پرویوتکتوئید بصورت شبکه پیوسته ای

در مرز دانه های آستنیت رسوب می کندو در نتیجه منجر به ترد و شکننده شددن فدولاد می

شود . در عملیات آنیل کامل،هدف از آستنیته کردن فولادهای هیپریوتکتوئید در ناحیه دو

فازی آستنیت سمانتیت ، عبارت از شکستن شبکه ی پیوسته کاربید و تبدیل آن به ذرات –

ریز و کروی شکل مجزا از یکدیگر است . نیروی محرکه در این عملیات عبارت از کاهش

انرژی فصل مشترک ناشی از کروی شدن ذرات کاربید و در نتیجه کاهش مقدار فصل مشترک

آستنیت کاربید است . –

در عملیات آنیل کامل ، نه تنها دمای آستنیته کردن بلکه آهنگ سرد شدن نیز از اهمیت ویژه

ای برخوردار است .) . سرد کردن آهسته که معادل سرد شددن در کوره است

باعث می شود که  ابتدا فریت و سپس پرلیت از آسدتنیت

بوجود آید . به علت سرد شدن آهسته ، فریت تشکیل شده دارای دانه های درشت و هم

محور بوده و پرلیت دارای فاصله بین لایه ای نسبتاً زیاد)پرلیت خشن یا درشت( است . از جمله

مشخصه های مکانیکی این میکروساختار عبارت از کاهش سختی و استحکام و افزایش انعطاف

پذیری است.

روش انجام آزمایش:

ابتدا نمونه ای از فولاد CK45 آماده می کنیم و ساختار آنرا با استفاده از متالوگرافی مشاهده

می نماییم. سپس نمونه را به مدت 45 دقیقه در دمای 869 درجه سانتیگراد داخل

کوره قرار می دهیم . آنگاه اجازه می دهیم تا نمونه داخل کوره با سرعت حدود 0.02 درجه

سانتیگراد بر ثانیه سرد شود ) سرعت سرد شدن را می توان از روی میزان باز بودن درب کوره

کنترل کرد ( . آنگاه قطعه سرد شده را برای متالوگرافی آماده سازی نموده و متالوگرافی می

نماییم تا تغییر ساختار در اثر آنیل کامل را مشاهده نماییم .

نکته : البته برای تعیین تغییرات ریز ساختاری از آزمون سختی نیز می توان بهره گرفت .

نتیجه گیری: