آخرین مطالب
عملیات کوئنچ و تمپر کردن فولاد به چه علت صورت می‌گیرد؟
مقالات آهن آلاتصنعت فولاد ایران در حال حاضر، در میان 10 کشور برتر تولیدکننده فولاد در جهان رتبه‌بندی می‌شود. شرکت‌های فولادی با بهره‌گیری از مرغوب‌ترین مواد اولیه، پیشرفته‌ترین تجهیزات و به‌روزترین دانش دنیا، همواره در صدد بهبود هرچه بیشتر کیفیت محصولات خود بوده‌اند. باتوجه به اهمیت کیفیت در محصولات آهنی، این شرکت‌ها در تولید کالای خود از استانداردهای جهانی و بین‌المللی و بهترین روش‌ها بهره می‌گیرند؛ ازجمله روش‌های منحصربه‌فرد که در خطوط تولید برای افزایش کیفیت و بهینه‌سازی فولاد به کار بسته می‌شود، کوئنچ و تمپر کردن فولاد است که در ادامه به‌طور مفصل به آن می‌پردازیم.
طبق نظر کارشناسان گرفت:
"عملیات کوئنچ و تمپر کردن دو نوع عملیات حرارتی هستند که به‌منظور افزایش مقاومت، از بین بردن تردی و شکنندگی و نهایتاً افزایش کیفیت مقاطع فولادی به کار می‌روند."
انواع عملیات حرارتی
عملیات حرارتی، فرایندی است که با ایجاد شرایطی خاص، موجب تغییراتی در محصولات فولادی و آهنی می‌شود و ساختار فیزیکی و شیمیایی آن را به شکل قابل‌توجهی تغییر می‌دهد. طی این تغییرات، ویژگی‌های ساختاری مانند مقاومت، سختی و استحکام فولاد تحت تأثیر قرار می‌گیرد. تلاش تولیدکنندگان مبنی بر این است که طی عملیات حرارتی، مقاومت و استحکام بیشتری به کالاهای فولادی ببخشند و کیفیت محصولات خود را به حداکثر برسانند. ازجمله رایج‌ترین و بهترین انواع عملیات حرارتی عبارتند از:
- کربن‌دهی سطحی
- نیتروژن‌دهی
- کروی‌کردن
- مارتمپر‌کردن
- تنش‌زدایی
- آنیل‌کردن (باز پخت)
- نرماله‌کردن
- کوئنچ‌کردن (سخت کردن)
- آستمپرکردن
- تنش‌زدایی
کوئنچ کردن چیست؟
یکی از انواع رایج و بسیار کاربردی عملیات حرارتی در افزایش استحکام، مقاومت و کیفیت محصولات فولادی، کوئنچ کردن است. در این عملیات، ابتدا فولاد را گرم کرده و دمای آن را به حدی بالاتر از دمای حرارتی می‌رسانند؛ سپس با استفاده از موادی مانند آب‌نمک، آب، حمام نمک، روغن سرد، محلول‌های پلیمری و هوای آرام قطعه فولادی را سرد می‌کنند. به‌این‌ترتیب، فرصت ایجاد فریت و پرلیت و نرم و انعطاف‌پذیرشدن ساختار فولاد از آن گرفته می‌شود و کیفیت موردنظر، به دست می‌آید.
برای بهینه شدن فولاد و افزایش کیفیت آن، بسیار مهم است که محصول موردنظر حتماً وارد فاز مارتنزیت شود. به‌همین‌منظور، زمانی‌که قطعه فولادی در نقطه یوتکتوئید (مرحله‌ای با فاز آستنیت ناپایدار) است، برای سرد کردن سریع آن دست‌به‌کار می‌شوند.
برخی تولیدکنندگان برای شروع و اتمام فاز مارتنزیت در دمای پایین‌تر، عناصری مانند منگنز و نیکل را پیش از شروع عملیات کوئنچ به آن اضافه می‌کنند. با ورود فولاد به فاز مارتنزیت، محصول نهایی سخت‌ترین ساختار ممکن برای یک فولاد سختی پذیر را به دست می‌آورد. در ادامه بهتر است با 24 اصطلاح رایج در بازار آهن بیشتر آشنا شوید.
مراحل کوئنچ
همان‌طورکه بیان شد، برای شروع عملیات کوئنچ فولاد لازم است ابتدا آن را تا حد مشخصی گرم کنند. بنابراین، در مرحله اول به آن حرارت می‌دهند تا زمانی‌که دمای آن بین 815 تا 900 درجه سانتی‌گراد قرار بگیرد. در این گام، دقت دو مورد از اهمیت بالایی برخوردار است؛ اول اینکه باید در گرمادهی و دمای دقیق قطعه فولادی پس‌ازآن دقت شود، دوم اینکه گرمادهی به سرتاسر قطعه فولادی باید به‌صورت مساوی و یکسان انجام شود. به‌این‌ترتیب، قطعه پس از اتمام فرایند به‌صورت یکدست و با همگونی ساخته می‌شود.
مرحله بعد به دلایل مختلفی مانند اهمیت مواد سردکننده و سرعت سرد کردن، نیازمند دقت بیشتری است. این مرحله شامل غوطه‌ور کردن فولاد (در نقطه یوتکتوئید) در سیالاتی مانند آب، آب‌نمک، روغن یا... به‌منظور سرد کردن سریع و ورود فولاد به فاز مارتنزیت است. نوع سیالاتی که در سردکردن فولاد به‌کار می‌رود، یکی از فاکتورهای تعیین‌کننده خواص و کیفیت محصول نهایی است.
برای مثال، غوطه‌ور کردن قطعه گرم شده در آب می‌تواند سختی خوبی به آب ببخشد؛ اما درعین‌حال ممکن است منجر به بروز ترک‌های ریز یا اعوجاج در آن شود. استفاده از روغن موجب سختی پایین‌تر قطعه نهایی (در مقایسه با سرد کردن با آب) می‌شود. زیرا لایه‌ای رسوب بر روی قطعه ایجاد می‌شود که سرعت سرد شدن را نسبت به حد نیاز کمتر می‌کند.
تمپر کردن یا برگشت دادن فولاد چیست؟
تمپرکردن فولاد که به‌عنوان عملیات برگشت‌دادن فولاد نیز شناخته می‌شود، درصورت بروز مشکل در کوئنچ کردن کاربرد پیدا می‌کند. طی این فرایند، بسیاری از خواص فیزیکی و شیمیایی مقاطع فولادی تغییر می‌کنند. این عملیات حرارتی معمولاً برای فولادهای دارای کربن کم یا متوسط کاربرد ندارد؛ زیرا موجب گرفته‌شدن قسمتی از کربن موجود در ترکیبات شیمیایی قطعات می‌شود.
مراحل تمپر
فرایند تمپر را می‌توان در سه مرحله دسته‌بندی کرد:
- حرارت‌دادن به قطعه با گازهای بی‌اثر برای دستیابی به دمای مناسب
- ثابت نگه‌داشتن دمای فولاد برای مدت‌زمان مشخص
- سردکردن فولاد با سرعت پایین
و اما تمپر دومرحله‌ای!
زمانی‌که از تمپر کردن صحبت می‌کنیم، درواقع منظور ما انجام تمپرینگ در دو مرحله و سپس انجام یک مرحله کوئنچ (سرد کردن) است. با انجام این فرایند، سختی مقاطع فولادی در بالاترین حد خود قرار می‌گیرد.
کوئنچ و تمپر برای چه هدفی انجام می‌شود؟
همان‌طورکه بیان شد، کوئنچ کردن فولاد باهدف افزایش سختی انجام می‌شود. با انجام فرایند کوئنچ، سختی و مقاومت قطعه فولادی تا حد قابل‌توجهی بالا می‌رود؛ بااین‌حال، احتمال ترد و شکننده شدن مقاطع پس از اتمام عملیات نیز وجود دارد. دراین‌صورت از عملیات حرارتی دیگری به نام تمپرکردن استفاده می‌شود. این عملیات موجب شکل‌پذیری بهتر شده و مقامت قطعه در برابر ضربه و تنش را افزایش می‌دهد.
مزایای تمپر و کوئنچ نسبت به سایر عملیات‌های حرارتی چیست؟
کوئنچ کردن فولاد موجب افزایش دوام و مقاومت کششی آن‌ها می‌شود و احتمال سایش آن در برابر سطوح مختلف را کاهش می‌دهد. این عملیات حرارتی در مقایسه با بسیاری از روش‌های دیگر، آسان‌تر است و آسیب به محیط‌زیست، هزینه‌های تولید و خطرات آتش‌سوزی را به حداقل می‌رساند. همچنین تمپرینگ می‌تواند مزایای زیر را در محصولات فولادی ایجاد کند:
- تسهیل جوشکاری
- بهبود شکل‌پذیری
- افزایش مقاومت در برابر سایش
- کاهش میزان شکنندگی مقاطع
در تولید کدام‌یک از محصولات فولادی از عملیات کوئنچ و تمپر استفاده می‌شود؟
از عملیات کوئنچ و تمپر در ساخت انواع تجهیزات موردنیاز در صنایع ساختمان‌سازی، خودروسازی و... استفاده می‌شود. پل‌ها، مخزن‌های ذخیره، وسایلی مانند اره و مته، انواع چرخ‌دنده و بسیاری از قطعات فولادی خودروها با استفاده از این عملیات‌های حرارتی ساخته می‌شوند.
سخن پایانی
عملیات‌های حرارتی باهدف بهبود کیفیت، افزایش مقاومت در برابر سایش و تنش، افزایش مقاومت کششی و بهبود ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی محصولات فولادی در فرایند تولید اعمال می‌شوند. همان‌طورکه بیان شد، دقت در تمام مراحل این فرایند از اهمیت بالایی برخوردار است و هرگونه غفلت از جزئیات هر مرحله می‌تواند محصولی شکننده و بی‌کیفیت را به وجود می‌آورد.
دیدگاه یا سوال خود را به اشتراک بگذارید
مطالب مرتبط
