سخت کردن فولادها کوئنچ

صفحه 1:


صفحه 2:
سخت کاری به فرآیندی گفته می شود که طی آن و در شرایطی خاص, سطح رویی فولاد دچار تغیبر شده و خواص مکانیکی, متلوژیکی: شیمیایی و فیزیکی فولاد دچارتغییراتی می شود و بهبود می یاد. انواع مختلف فرآیندهای عملیات حرارتی یرای تغییر شرایط و خواص در فولادها استفاده می شوند که از جمله مهم ترین آن‌ها عبارت اند از: كوئنج كردن ‎Rate of Quenching‏ تمير كردن ‎Tempering‏ ‏مارتمبر كردن (ماركوئنج كرد, اروس هاى سحت _ثارى تولادها| آستمپر کردن ۴۲۳۵6۲۱۳9 شكل دهى أستنيتى ايزو فرم كردن مك كعم 

صفحه 3:
کولنچ عبارت است از سرد کردن سریع فلز یا آلیژ از دمای آستنیته .این عمل عموم با فرو بردن در آب ‎٠‏ روغن ‎٠‏ هوا ء محلول پلیمری و یا اسپری کردن اين محلولها روى آلياز انجام مى كيرد ۱ كوئنج كردن ( آب دهى ) ‎٠‏ لازم است قطعه تا بالاى دماى دكركونى كرم شود . فلز در اين دما به حالت بايدار رسيده و کربورها در آن حل شده و به طور همكن در تمام حجم قطعه توزیع می شوند. سپس قطعه را در آب . روغن ‎٠‏ محلول بليمر و يا نمك و نيز يا هوأی فشرده یا هوای مرطوب . سرد می کنند به طور کلی کوئنچ مقصود کوئنج کردن فولاد در حدود دمای ۵۰ - ۳۰ درجه (برای فولادهای هیپو یوتکتوئید ) یا ۷۰ - ۵۰ درجه ( برای فولاد هایپر يوتكتوئيد). نگهداری قطعه در این درجه حرارت تا ختم دگرگونی فاز ها و بس از آن سرد كردن سريع فولاد يا سرعتی بیش از سرعت بحوانی کوئنج می باشد . کوئتچ كردن يك عمل نهایی نیست . برای حذف قابلیت شکنندگی و تنشهایی که در اثر کوئنج ایجاد می شود و نیز برای به دست آوردن خصوصیات مکانیکی مورد نظر در فولاد ‎٠‏ بس از كوئنج قطعه . يك مرحله عملیات بازكشت ( تمير ) لازم است. BES} FOR 

صفحه 4:
هدف از انجام عملیات کوئنج و بازکشت (تمپر کردن) بر روی یک فولاد. الا بردن سختی ‏ افزایش مقاومت مکانیکی و تحمل در برار فرسایش آن است . در مورد فولادهای ساختمانی منظور از کوئنج و بازگشت برقرار ساختن رابطه مناسبى بين استحكام . حد الاستیک . سختی و مقاومت به ضربه می باشد . چگونگی گرم کردن نیز دارای اهمیت ویژه ای در کولنج فولادها می باشد . کوئنچ کردن فولادذاز دمای بالاتر از دمای لازم موجب کاهش سختی فولاد شده و اکسیداسیون . کربورزدایی سطحی و نیز رشد دانه ها و در نتیجه شکننده شدن قطعه رخ می دهد چرا كه هدف از سخت كردن فولادها . مارتتزیت کردن حداقل لایه سطحی آنها می باشد . ینابر اين آهنگ سرد کردن باید بخوبی انتخاب و کنترل شود که پرلیت و بینیت بوجود نیاید . از آنجایی که ضخامتها و ایعاد قطعه اغلب از قبل مشخص می شوند . لذا ضخامت پوسته مورد نیاز برای سخت شدن باید با انتخاب صحیح فولاد و محیط سرد کننده مناسب کنترل شود \Vapout Phase [Nucleate Boling Convective Cooling 

صفحه 5:
در آلیاژ های آهین - کربن و فولاد ها مارتنزیت از سرد کردن سریع آستدیت به وجود: من ‎aul‏ از آنجایی که دگرگینی آنستنیت به مارتنزیت یدون نفوذ انجام می شود. بستكى به تركيب شيميايى آلياز دارد و تا دو درصد کربن, مارتنزیت دقیقا همان ترکیب شیمیایی ینجا پر خلاف تشکیل پرلیت. لتم های کرین بین دو فاز فریت و سمنتیت توزیع نخواهند شد. بلکه در فضا های آستنیت اولیه را دارد. در هشت وجهی شبکه ۱066 محیوس شده و فاز جدید مارتتزیت را به وجود می آورند. یا تشکیل مارتنزیت» کرین محلول در شبکه 066 به مقدار زیادی افزلیش می یاب با افزلیش درصد کربن محلول در شبكه. جای خللی بیشتری از شبکه توسط کرین اشغال می شود. در نتيجه شبکه بلوری از ۵66 به-سمت ]۵6 «میل مین کند که.در آن پارامتر ت) شبکه بزرگتر از دو پارامتر دیگر است. نسبت ‎CLA‏ که به تتراگونالیته شبکه موسوم است با افزلیش درصد کربن آلیاژافزلیش می 1 از آنجایی که نفوذ در تشکیل مارتنزیت نقشی ندارد. مارتنزیت فازی ار است. اگر مارتنزیت تا دملیی حرارت داده شود که اتم های کربن قدرت کافی برای نفوذ پیدا کتند. از قضاهای خللی هشت وجهی خارج شده و تشکیل سمنتیت می دهند. در نتیجه شبکه بلوری مارتنزیت از حالت مکمب مستطیلی خارج شده و فازهای تعادلی موجود در نمودار تعادلی آهن - کربن یعنی سمنتیت و فریت به وجود 

صفحه 6:
بينيت در فولادها در گسترده ی دمایی بین پایین ترین دمای تشکیل پرلیت و بالائرين جمله مشخصه های عمده دگرگونی بینیتی که TEES fp, , TEES / 31 كه در كستره دمايى درست زير دماى تشكيل برليت به وجود مى أيد و ديكرى يا بينيت سوزتى شكل كه در دماهابى نزديك دمای با تشکیل می‌شود 

صفحه 7:
سرد کردن سریع نمونه از دمای ۷۵۰ درجه سانتی گرد در منطقه آستنیتی تا ۱۶۰ درجه سانتی گراد. نگهداری به مدت: 1۰ ثانیه در این دما در این مخدوده دماین سرعت سرد کرد به قدری وید است که پرلیت و بیتیت فرصت تشکیل نداشته و بنابراين فولاد تا دمای 1/5 به صورت آستنیت باقی می ماند. مسير سرد كردن سريع نمونه از منطقه آستديتى تا دماى +18 درجه سانتى كراد. نكه داشتن به مدت ‎7٠١‏ ‏ثانيه و كوئنج كردن تا دماى محيط دمای ۲۵۰ درجه سانتی گراد محدوده تشکیل بينيت يوذة ولى ۱۰۰ ثانيه زمان براى تشكيل أن كافى نمى باشد و در نتیجه در نقطه 6 ساختار فولاد ‎٠٠١‏ ‏آستنیت ناپادار است. لذا در مرحله دوم سريع سرد کردن از ۲۵۰ درجه سانتی گراد تا دمای محیطء قطمه تمام مارتنزیتی می شود صیر ۳: سرد کردن سریع قطعه تا دمای ۳۰۰ درجه سانتی گراد. نگهداری به مدت ۵۰۰ ثالیه . ‎wes‏ کردن تا دمای محیط این زمان نگهداری در دمای ۳۰۰ درجه سانتی گراد. موجب تبدیل ۵۰ ساختار قطعه به بیئیت می شود و ۵۰ باقی مانده در مرحله دوم سرد کردن. به مارتدزیت تبدیل می شود. 5 1 3 مسیر ۴: فر أبن غبیر قطنه در خمای قابت :۶۰۰ برجه سانتی گراد کاملا تبدیل به پرلیت می شود. از آنجایی که پرلیت نمی تواند مستقیما بهبینیت يا مارتنزیت تبدیل شود. لذا بس از كوئنج كردن مرحله دوم و رسیدن به دمای محیط. هم چنان پرلیتی بافی می ماند. 

صفحه 8:
استفاده از دیاگرام 6۲ چندان مشکل نمی باشد. دیاگرام ۲ مربوط به فولاد ساده کربنی یوتکتوئیدی همراه با تعدادی منحنی سرد شدن در شکل زیر نشان داده شده است. منحنی های مزبور چگونگی تشکیل ساختار میکروسکوپی مختلف در اثر سرعت های سرد شدن متفاوت را نشان می دهد. منحنی سرعت ,> 305 )> )3 ‎(Critical Cooling Rate)‏ به صورت اخط چین مشخص شده است و بر دماغه نمودار 6۲ مماس است. در هر سرعت سرد شدنی بیش تر از سرعت سرد شدن بحرانی (سمت چپ منحنی خط چین) فولاد به طور کامل مارتنزیت می شود. در حالی که اگر سرعت سرد شدن کم تر از سرعت سرد شدن بحرانی باشد (سمت راست منحنی خط چین) به جز مارتنزیت مقداری پرلیت نیز در ساختارنهایی وجود دارد. 4 4 

صفحه 9:
1000 800 2 3 2 0 a 5 Bainite 400 Martensite Fast\Coo! Moderat 2e0 1 10 100 7000 70000 Time (s) جهت تعیین مدت زمان لازم جهت تشکیل فاز مارتنزیت با توجه به نرخ 8۴نمودار سرد شدن 

صفحه 10:
كبالت و آلومينيم نقاط و را افرایث ‎j‏ ‏4 سین و را افرایش می‌دهند ومقدار آستنیت باقی ماند| 

صفحه 11:
بر اساس نتایج حاصل از آزمایش‌های انجام شده بر روی انواع مختلف فولادها برای هر کدام از آنها یک گستره دمایی آستنیته کرن برای سخت کرن مشخص شده که به دمای سخت کردن معروف می باشد. اين دما که به گستره سریع سردکردن ( 0116۳61۳9 6 ) نیز موسوم است به نحوی انتخاب شده است که فولاد پس از سریع سرد شدن در ضمن داشتن ساختاری با دلنه‌های ریز حداکثر سختی را نیز داشته باشد. با افزایش دمای سخت کردن (آستنیته کردن)» اندازه دانه‌ها و نیز مقدلر آستنیت باقیمانده افزایش می یابد .در میکروساختارها ‏ باقیمانده به شکل نواحی زاویه دار و سفید رنگ مشخص است . کاربیدهای آلیاژی گرچه سفید رنگ هستند ولی به صورت دانه های دایره ای و یا بیضی شکل ظاهر می شوند . نواحی سوزنی شکل و تیره رنگ. همان سوزنهای مارتتزیت می باشد. ۱ تابع ترکیب شیمیایی فولاد انتخاب دمای آستنیته كردن ۲ درصد کرین فولاد 

صفحه 12:
اکثر عناصر آلیاژی هنگام گرم کردن فولاد رشد دانه‌های آستنیتی را کند می‌کند. شدت تاخیر در رشد دانه‌های آستنیتی: توسط کاربیدها (کربوره‌های) کروم. تنگستن و مولبیدن در مقایسه با سایر عناصر پیشتر است و حضور نیکل و سیلیسیم سرعت رشد دانه‌های آستنیت را کم می‌کنند. ولی حضور منگنز و فسفر در فولاد باعث بالا بردن قابلیت رشد دانه‌های آستنیت می‌گردد. وجود عناصر آلیاژی به صورت محلول در آستنیت. پایداری آن را افزایش می‌دهد و در نتیجه سرعت کوئنج را پایین می‌آورد. اما در مواقعی که عناصر آلیاژی به صورت کاربید باشند ممکن است پایداری آستنیت کاهش یابد زیرا کاربیدها به صورت جوانه‌های کاملا آماده هستند و می‌توانند مراکز جوانه‌زنی برای دگرگونی آستنیت شده و در نتیجه سرعت درگرگونی آستنیت را بالا ببرند. اين پدیده باعث بالا بردن سرعت کوئنج و پایین آمدن عمق نفوذ کوئنج می‌شود که تشکیل آستنیت مستلزم نفوذ است. مرزدانه‌های آستنیتی محیط‌های مناسبی برای جوانه زنی فازهای پرو یوتکتوئید و پرلیت است. از اینرو در آستنیت درشت دانه فراهم سازی این محیط‌های مناسب برلی جوانه زنی کمتر بوده و در نتیجه سختی پذیری فولاد هرچه دانه‌های آستنیتی ریزتر باشند چگالی صفحات مارتنزیتی در واحد حجم بیشتر بوده و بنابراین سختی مارتنزیت نیز افزایش مىيايد. ايش مى يابد. 

صفحه 13:


صفحه 14:
جدول الف وه ‎UKE‏ ‎afer dagen gael gata‏ ۳۹ 770 | 375 ‎KS 3‏ 2 1000 | 47 “ ۳1 56 ‎Em :‏ 0 کل 3 ‎B50‏ 848 = | د م عل 4 | 7478 ‎wh ۳ 8‏ تموقة ‎(RA) gaa [aaa gs‏ 5 ‎BOK‏ 300 ۳ | 705 ‎TOKE‏ 300 7 ۳۹۹ سس | 556 | لي |76 |7151 0 | 30يته | 770 | 815 

صفحه 15:
اندازه دنه‌های آستنیت بویژه در مورد فولادهای پر آلیاژ که دمای آستنیته کردن آن‌ها نسبتا بالا باشد. در فولادهای آلیاژی یکنواخت شدن آستنیت نیاز به زمان نسبتا طولانی تری دارد. در اين فولادها عناصر آلیاژی به طور غیر یکنواخت بین فریت و کاربیدها عوامل پر اهمیت در تاثیر مدت توزیع می‌شوند. آهنگ نفوذ کربن در مقایسه با عناصر آلیاژی به مراتب بیشتر است. بنابر این یکنواخت شدن ترکیب شیمیایی آستنیت در فولادهای آلیاژی در مقایسه با فولادهای کربنی ساده نیاز به زمان آستنیته کردن بیشتری است. پس زمان نگهداری در دمای سخت کردن بستگی به نوع فولاد دارد. 

صفحه 16:
:چند نکته مفید در عملیات کوئنج فولاد های ابزار و قالب» در زیر آورده شده است .نا قبل از اين که قطعه کار برای مدت کافی در دمای سختکاری نگهداشته شده باشد آن را کوئنج نکنید * .پس از کامل شدن سیکل کوئنج. بلافاصله عملیات تمپرینگ را آغاز کنید * قطعه کار پس از کوئنج نبايد به مدت طولانى در دماى محيط نكهداشته شود و باید هر چه سریعتر تمپرینگ* آن را انجام داد سعى كنيد كه عمليات كوئنج براى قطعات يك محموله تولیدی, یکسان اجرا شود و * .قطعات طويل و نازک را به صورت عمودی کوئنچ کنید تا خمش, کمانی شدن و بيجش آنها به حداقل يرسد* میلگرد 5۳ دارای سختی پذیری بالایی برای سرد شدن با روغن و یا هوا می باشد و در طول عملیات حرارتی از پایداری متاسبی برخوردارند.البته در کار با فولاد 5۳۱ باید توجه داشت كه اين فولاد بزار در مقابل گرمادهی های سریع و نامتظم حساسیمین باشد. 

صفحه 17:
۲ روغن ۳ حمام نمک 

صفحه 18:
آب تون میاه ده دازای سرت نترهفردن بسا یی و اهب مایمات دزگزمی هه ارات میگ هرن ول مسرت ‎aslo: gay‏ مسئله ألودكى مخيط زيست و نيز شکست لاه اکسیدی است که در سطح قطعات فولادى . در موقع كرم كردن در كوره با اتمسفر معمولى ‎٠‏ بوجود مى أيند رین در ‎le os se oS aes‏ پیچیدکی وبا ترک در قطعه شود. إستقافة ازلاب بسو ‎SHB pal dy peep colo eis be‏ غبراهتی. فولدهای زنگ نزن آستنيتى و فلزات ديكر مورد استفاده قرار مى كيرد . به طور كلى آب برا سرد کردن سریع فولادهایی که در آنهاتشکیل لايه بخار و تقاط ترم حاصله . در آثر سرد کرهن در آب »مسفله ار یج تمی کنن.به کارمی رود . کونتج قطعات در آب با يك ‎nga‏ كاملا ‎coal gai ule ph ghee‏ مرحله در یک محدوده وسیمی از درجات حررتي کسترده شدم استا که دو نتبجه سرعت سرد شدن را در منطقه تجزيه آستديت يايين مى أورة ,يعلاوه در محدوده تشکیل مارتنزيت سرعت سرد شدن قطمه »در آب + خیلی بلاست . در نتیجه .در این حالت, تنش‌های ساختاری بزرگی در داخل قطعه یجاد مي شود که می تون موجب ايجاد تغيير شكل و حتى بروز تركها در محيط أب ‎٠‏ قابل تكرار باشد لازم ست عواملى همجون : دماى أب . نحوه بهمزدن و لودگی آن را کنترل کرد . وقتی دمای آب ۱۵ - ۳۲ * © باشد . بهتر می توان نتايع قليل تكرار يمست آورد چرا که با افزایش دمای آب قدرت سرد کنندگی آن کاهش می یه فدرت‌تردکنندکی آب گرم پیج احت: لقاع حوفس ‎gus‏ | به نله جوف آن شود . براى أنكه نتايج كوا نرباشد : قدرت سردکنندگی آب مشابه بخار آب خواهد شد و پایین تر می‌باشد. 

صفحه 19:
روغن در مقایسه با آب محیط سرد کننده بسیار ملایمتری است. آهنگ سرد شد و در حدود ۶۰۰6 " حداکثر بوده و در گسترده دمایی تشکیل مارتنزیت کم است از آنجابی که تونایی قابلیت خنک کنندگی توسط روغن در ایسه با آب نسبات کم است استفاده از آن بعنوان محیط سخت کننده برای فولادهای کم آلیاژ تا آلژ متوسط محدود به قطعات با ضخامت کم می‌شود. برایافزایش قدرت سردکنندگی روغن‌ها.بهم زدن یا تکان دادن شدید قطعه_در روف و یا گرم کردن روغن حدود ۵۰- ۸۰ ۲ 62 است که باعث کا هش ویسکوزیته می شود و این کاهش ویسکوزیته باعث افزایش قدرت سرد کنندگی می شود. روغن‌های مورد استفاده بایستی دارای پایداری حرارتی و ویسکوزیته کنترل شده باشند. روقن‌های کوئنج از نوع روغن‌های معدنی هستند که در بعضی اوقات حاوی مواد ضد اکسیدی می باشند. قدرت سرد کنندگی روغن پائین تر از آب و محلولهای نمکی می باشد لذا سرعت سرد كردن اين حمامها در انتهایسیکل کوئنج . یکنواخت است و در نتيجه خطر پیچیدگی یا ترک قطعه تا حد زیادی کاهش می یابدخواص مکانیکی قطعات بعد از عملیات حرارتی زیاد مهم نباشد ۰ می‌توان از روغن بعنوان محیط سرد کننده استفاده کرد. 

صفحه 20:
حمام‌های اين گروه برای عملیات حرارتی قطعات غیر حساس یه کار برده می‌شوند. زیرا امکان دکربور مشدن حین عملیات حرارتی وجود دارد. با توجه به ينامرد اگربعد از عملیات حرارتی» عملیات ماشینکاری و سنگ زدن مورد نظر باشد, بهتر است از اين گروه حمامها جهت عملیات حرارتی استفاده شود. در حمامهای سختکاری و آنیل نرمال, ممکن است با دکربوره جزیی در سطح قطعه مواچه شویم. در حمامهای سختکاری و آئیل سینیدی, دکرپور‌شدن رخ نمی‌دهد ولی احتمال جذب کرین و نیتروژن در سطح قطعه وجود دارد.تنها در حمامهای سختکاری و آنیل خنثی, هیچ گونه تبادل كرين و يا نيتروزن بين سطح قطعه و حمام وجود 

صفحه 21:
لذ مد هذ هذ سد عد oe سرعت سرد کردن محلول‌های نمک بیش‌تر از آب می‌باشد. دمای محیط سرد کننده در مورد محلول‌های نمکی کنترل کمتری لازم دارد. احتمال پیچیدگی قطعه و لمکان ایجاد نقاط نرم حاصله از حباب‌های بخاره کمتر است. احتیاج به خنک کردن حمام نمک و هم زدن نسبت به آب و روغن کمتر است. خورنده بودن محلول‌های نمکی بهای تمام شده بالا تر به علت بازدارنده‌های خوردگی هزینه‌های بالا به دلیل کنترل محلول نمک BEST FOR 

صفحه 22:
۳ پارلمتر انتقا لجرارتم ی اشد که معادل‌که مشخص‌کننده قدرتو شدتسرد کنندگیلست _ ‏فته نس‎ SG 17-۳1 - ‏9ج‎ =) تم 3 ‎Sag?‏ ‏انتقال حرارت از داخل به سطح نمونة ی ری ون نسم 55 نتر مهم ‎ll‏ كذا. فولادی وم 40-14 20-23 موبارامتز مهم تاثير ‎IS‏ انتقال حرارت از سطح قطعه توسط یک منود ‎ob‏ 0 محیط خنک کننده ‎Suh‏ ‎a‏ 14-20 = 40 50 شديد (متلاطم) 3 3 

صفحه 23:
پس از آستنیته کردن, از هر گروه یک نمونه را در آب و یکی را هو و یکی را در روغن سرد ميكنيم . به از اينكه نمونه ها كاملاً سرد شدند ابتدا نمونه ها را سختی سنجی کرده وسپس سطح نمونه ها را توسط عملیا ت سمباده زنی: پولیش و اچ کردن برای مطالعات ریز ساختاری آماده مى كنيم. باتوجه به جدول زیر نتایج بدست آمده به قرار زیر است: ۱ -با افزایش درصد کربن در فولاد» سختی فولاد افزایش می یابد. ۲ -با افزایش سرعت سرد کردن فولاد سختی فولاد افزایش می یابد. ۳ - علت ایجاد نقاط نرم در قطعات سرد شده در آب آستنیت باقی مانده است. نمونه ‎(au) 7‏ 5137 137 537 5 نام ۹5 6045 6645 (a) K100 100 100 100 

صفحه 24:
هف * تشکیل ساختار مارنتزیت و افزایش سختی نمونه فولادی با انجام عملیات حرارتی شکل ۲ نمونه کونج شده در آب با زر گمایی ۵۰۰6 لشكل؟) نمونه کئنج شده در آب با بزرگنمایی ۱۰۰ شکل 0 نموتهشاهد با بزرگنمایی ۱۰۰ 

صفحه 25:
ree ey هف * تشکیل ساختار مارنتزیت و افزایش سختی نمونه فولادی با انجام عملیات حرارتی تمونه كولتج شده در روغن ب بزركتمايى ۵۰۰ ادر كرسي معدو ررقو بابز كاين 

صفحه 26:


...دانشگاه عنوان: س خ ت ک ر د ن ف و ال د ه ا گردآورنده: ... استاد راهنما: 000 دی99 سخت کاری فوالد سخت کاری به فرآیندی گفته می‌ شود که طی آن و در شرایطی خاص ،سطح رویی فوالد دچار تغییر شده و خواص مکانیکی ،متالوژیکی ،شیمیایی و فیزیکی فوالد دچار تغییراتی می‌شود و بهبود می‌یابد. انواع مختلف فرآيندهاي عمليات حرارتي براي تغيير شرايط و خواص در فوالدها استفاده مي شوند که از جمله مهم ترین آن‌ها عبارت اند از: سخت کاری روش های فوالدها كوئنچ كردن Rate of ‏Quenching تمپر كردن Tempering مارتمپر كردن (ماركوئنچ كردن) آستمپر كردن Astempering شكل دهي آستنيتي ايزو فرم كردن ‏BEST FOR You ‏C O M PA N Y ‏O R G A N I C S کوئنچ کردن فوالدها کوئنچ عبارت است از سرد کردن سریع فلز یا آلیاژ از دمای آستنيته .این عمل عموما با فرو بردن در آب ،روغن ، هوا ،محلول پلیمری و یا اسپری کردن این محلولها روي آلیاژ انجام می گیرد کوئنچ کردن ( آب دهی ) ،الزم است قطعه تا باالی دمای دگرگونی گرم شود .فلز در این دما به حالت پایدار رسیده و کربورها در آن حل شده و به طور همگن در تمام حجم قطعه توزیع می شوند .سپس قطعه را در آب ، روغن ،محلول پلیمر و یا نمک و نیز با هوای فشرده یا هوای مرطوب ،سرد می کنند . به طور کلی کوئنچ مقصود کوئنچ کردن فوالد در حدود دمای ۳۰ – 50درجه (برای فوالدهای هیپو یوتکتوئید ) یا ۷۰ ۵۰درجه ( برای فوالد هایپر یوتکتوئید) ،نگهداری قطعه در این درجه حرارت تا ختم دگرگونی فاز ها و پس از آنسرد کردن سریع فوالد با سرعتی بیش از سرعت بحرانی کوئنچ می باشد .کوئنچ کردن یک عمل نهایی نیست . برای حذف قابلیت شکنندگی و تنشهایی که در اثر کوئنچ ایجاد می شود و نیز برای به دست آوردن خصوصیات مکانیکی مورد نظر در فوالد ،پس از کوئنج قطعه ،یک مرحله عملیات بازگشت ( تمبر ) الزم است. ‏BEST FOR You ‏C O M PA N Y ‏O R G A N I C S هدف ازکوئنچ کردن فوالدها هدف از انجام عملیات کوئنج و بازگشت (تمپر کردن) بر روی یک فوالد ،باال بردن سختی ،افزایش مقاومت مکانیکی و تحمل در برابر فرسایش آن است .در مورد فوالدهای ساختمانی منظور از کوئنج و بازگشت برقرار ساختن رابطه مناسبی بین استحکام ،حد االستیک ،سختی و مقاومت به ضربه می باشد .چگونگی گرم کردن نیز دارای اهمیت ویژه ای در کولنج فوالدها می باشد .کوئنچ کردن فوالدذاز دمای باالتر از دمای الزم موجب کاهش سختی فوالد شده و اکسیداسیون ،کربورزدایی سطحی و نیز رشد دانه ها و در نتیجه شکننده شدن قطعه رخ می دهد چرا که هدف از سخت کردن فوالدها ،مارتنزیت کردن حداقل الیه سطحی آنها می باشد .بنابر این آهنگ سرد کردن باید بخوبی انتخاب و کنترل شود که پرلیت و بینیت بوجود نیاید .از آنجایی که ضخامتها و ابعاد قطعه اغلب از قبل مشخص می شوند ،لذا ضخامت پوسته مورد نیاز برای سخت شدن باید با انتخاب صحیح فوالد و محیط سرد کننده مناسب کنترل شود . مارتنزیت در آلیsاژ هsای آهن – کsربن و فsوالد هsا ،مsارتنزیت از سsرد کsردن سsریع آسsتنیت بsه وجsود می آیsد .از آنجsایی کsه دگرگsونی آسsتنیت بsه مsارتنزیت بsدون نفsوذ انجsام می شsود ،بسsتگی بsه تsرکیب شsیمیایی آلیsاژ دارد و تsا دو درصssد کssربن ،مssارتنزیت دقیقssا همssان تssرکیب شsیمیایی آسsتنیت اولیsه را دارد .در اینجsا بsر خالف تشsssکیل پsssرلیت ،اتم هsssای کsssربن بین دو فsاز فsریت و سsمنتیت توزیsع نخواهنsد شsد ،بلکsه در فضsا هsای هشsت وجهی شsبکه bccمحبsوس شsده و فsاز جدیsد مsارتنزیت را بsه وجsود می آورنsد .بsا تشsکیل مsارتنزیت ،کsربن محلsول در شsبکه bccبsه مقsدار زیsادی افsزایش می یابsد .بsا افsزایش درصsد کsربن محلsول در شsبکه ،جsای خsالی بیشsتری از شsبکه توسsط کsربن اشsغال می شsود ،در نتیجsه شsبکه بلsوری از bccبsه سsمت bctمیsل می کنsد کsه در آن پsارامتر Cشsبکه بزرگsتر از دو پsارامتر دیگsر اسsت. نسsبت c/aکsه بsه تتراگونالیتsه شsبکه موسsوم اسsت بsا افزایش درصد کربن آلیاژ افزایش می یابد. از آنجsایی کsه نفsوذ در تشsکیل مsارتنزیت نقشsی نsدارد، مsارتنزیت فsازی ناپایsدار اسsت .اگsر مsارتنزیت تsا دمsایی بینی ت بینیت در فوالدها در گسترده ی دمایی بین پایین ترین دمای تشکیل پرلیت و باالترین دمای تشکیل مارتنزیت تشکیل می‌شود .از جمله ه های عمده دگرگونی بینیتی که مطالعه آن را مشکل مشخص ‌ آندواست. طبیعت دوگانه نموده شکل عمده بینیت وجود دارد، میکروساختارها، براساس یکی بینیت باالیی یا بینیت پر شکل که در گستره دمایی درست زیر ی آید و دیگری بینیت پایینی دمای تشکیل پرلیت به وجود م ‌ یا بینیت سوزنی شکل که در دماهایی نزدیک دمای Msتشکیل می‌شود. استفاده از دیاگرامTTT مسیر:1 سرد کردن سریع نمونه از دمای 750درجه سانتی گراد در منطقه آستنیتی تا 160 درجه سانتی گراد ،نگهداری به مدت 10ثانیه در این دما در این محدوده دمایی ،سرعت سرد کردن به قدری زیاد است که پرلیت و بینیت فرصت تشکیل نداشته و بنابراین فوالد تا دمای Msبه صورت آستنیت باقی می ماند. مسیر :2 سرد کردن سریع نمونه از منطقه آستنیتی تا دمای 250درجه سانتی گراد، نگه داشتن به مدت 100ثانیه و کوئنچ کردن تا دمای محیط دمای 250 درجه سانتی گراد محدوده تشکیل بینیت بوده ولی 100ثانیه زمان برای تشکیل آن کافی نمی باشد و در نتیجه در نقطه Cساختار فوالد %100 آستنیت ناپایدار است .لذا در مرحله دوم سریع سرد کردن از 250درجه گراد تا دمای محیط ،قطعه تمام مارتنزیتی می شود. سانتی مسیر :3 سرد کردن سریع قطعه تا دمای 300درجه سانتی گراد، نگهداری به مدت 500ثانیه ،کوئنچ کردن تا دمای محیط این زمان نگهداری در دمای 300درجه سانتی گراد ،موجب تبدیل %50ساختار قطعه به بینیت می شود و %50باقی مانده در مرحله:4دوم سرد کردن ،به مارتنزیت تبدیل می شود. مسیر در این مسیر قطعه در دمای ثابت 600درجه سانتی گراد کامال تبدیل به پرلیت می شود .از آنجایی که پرلیت نمی تواند مستقیما به بینیت یا مارتنزیت تبدیل شود ،لذا پس از کوئنچ کردن مرحله دوم و رسیدن به دمای محیط ،هم چنان پرلیتی باقی می ماند. مارتنزیت استفاده از دیاگرام CTچندان مشکل نمی باشد .دیاگرام CTمربوط به فوالد ساده کربنی یوتکتوئیدی همراه با تعدادی منحنی سرد شدن در شکل زیر نشان داده شده است .منحنی های مزبور چگونگی تشکیل ساختار میکروسکوپی مختلف در اثر سرعت های سرد شدن متفاوت را نشان می دهد. منحنی سرعت سرد شدن بحرانی (،)Critical Cooling Rate به صورت خط چین مشخص شده است و بر دماغه نمودار CTمماس است .در هر سرعت سرد شدنی بیش تر از سرعت سرد شدن بحرانی (سمت چپ منحنی خط چین) ،فوالد به طور کامل مارتنزیت می شود ،در حالی که اگر سرعت سرد شدن کم تر از سرعت سرد شدن بحرانی باشد (سمت راست منحنی خط چین) به جز مارتنزیت ،مقداری پرلیت نیز در ساختار نهایی وجود دارد. مارتنزیت جهت تعیین مدت زمان الزم جهت تشکیل فاز cttنمودار مارتنزیت با توجه به نرخ سرد شدن بر دگرگونی اثر عناصر آلیاژی مارتنزیت اثر دما و مدت زمان آستنیته کردن بر اساس نتایج حاصل از آزمایش‌های انجام شده بر روی انواع مختلف فوالدها برای هر کدام از آنها یک گستره دمایی آستنیته کرن برای سخت کرن مشخص شده که به دمای سخت کردن معروف می باشد .این دما که به گستره سریع سردکردن ( ) Cliercing rangeنیز موسوم است به نحوی انتخاب شده است که فوالد پس از سریع سرد شدن در ضمن داشتن ساختاری با دانه‌های ریز ،حداکثر سختی را نیز داشته باشد .با افزایش دمای سخت کردن (آستنیته کردن)، اندازه دانه‌ها و نیز مقدار آستنیت باقیمانده افزایش می یابد .در میکروساختارها استنیت باقیمانده به شکل نواحی زاویه دار و سفید رنگ مشخص است .کاربیدهای آلیاژی گرچه سفید رنگ هستند ولی به صورت دانه های دایره ای و یا بیضی شکل ظاهر می شوند .نواحی سوزنی شکل و تیره رنگ ،همان سوزنهای مارتنزیت می باشد. انتخاب دمای آستنیته کردن .1تابع ترکیب شیمیایی فوالد .2درصد کربن فوالد آستنیترشد دانه های اثر عناصر آلیاژی بر اکثر عناصر آلیاژی هنگام گرم کردن فوالد رشد دانه‌های آستنیتی را کند می‌کند ،شدت تاخیر در رشد دانه‌های آستنیتی ،توسط کاربیدها (کربوره‌های) کروم ،تنگستن و مولبیدن در مقایسه با سایر عناصر بیشتر است و حضور نیکل و سیلیسیم سرعت رشد دانه‌های آستنیت را کم می‌کنند .ولی حضور منگنز و فسفر در فوالد باعث باال بردن قابلیت رشد دانه‌های آستنیت می‌گردد .وجود عناصر آلیاژی به صورت محلول در آستنیت ،پایداری آن را افزایش می‌دهد و در نتیجه سرعت کوئنچ را پایین می‌آورد .اما در مواقعی که عناصر آلیاژی به صورت کاربید باشند ممکن است پایداری آستنیت کاهش یابد زیرا کاربیدها به صورت جوانه‌های کامال آماده هستند و می‌توانند مراکز جوانه‌زنی برای دگرگونی آستنیت شده و در نتیجه سرعت درگرگونی آستنیت را باال ببرند .این پدیده باعث باال بردن سرعت کوئنچ و پایین آمدن عمق نفوذ کوئنچ می‌شود که تشکیل آستنیت مستلزم نفوذ است. ه زنی فاز‌های پرو یوتکتوئید و پرلیت است .از مرزدانه‌های آستنیتی محیط‌های مناسبی برای جوان ‌ اینرو در آستنیت درشت دانه فراهم سازی این محیط‌های مناسب برای جوانه زنی کمتر بوده و در نتیجه سختی پذیری فوالد افزایش می‌یابد. هرچه دانه‌های آستنیتی ریزتر باشند چگالی صفحات مارتنزیتی در واحد حجم بیشتر بوده و بنابر‌این سختی مارتنزیت نیز افزایش می‌یابد. فوالد های آلیاژی پر کربن اثر دمای آستنیته کردن بر درصد کربوره‌ها ،مارتنزیت و آستنیت .باقی‌مانده پس از کوئنچ بر حسب دمای آستنیته کردن در این نوع فوالد‌ها چون با تغییر دمای آستنیته کردن ،مقدار کربن و کروم محلول در آستنیت تغییر می‌کند .لزا پس از کوئنچ ،مقدار مارتنزیت آن نیز متفاوت خواهد بود به اینگونه که حدودا به ازای هر ۱%کروم حل شده در فوالد ابزاری ۱۱% ،آستنیت باقی‌ مانده در آن حاصل می‌شود. كربني آستنيته كردن بر سختي و ريز ساختار سادهو زمان اثر دما بررسي هاي فوالد اثر مدت زمان آستنیته کردن عوامل پر اهمیت در تاثیر مدت زمان آستنیته کردن اندازه دانه‌های آستنیت بویژه در مورد فوالدهای پر آلیاژ که دمای آستنیته کردن آن‌ها نسبتا باال باشد. در فوالدهای آلیاژی یکنواخت شدن آستنیت نیاز به زمان نسبتا طوالنی تری دارد .در این فوالدها عناصر آلیاژی به طور غیر یکنواخت بین فریت و کاربیدها توزیع می‌شوند. آهنگ نفوذ کربن در مقایسه با عناصر آلیاژی به مراتب بیشتر است .بنابر این یکنواخت شدن ترکیب شیمیایی آستنیت در فوالدهای آلیاژی در مقایسه با فوالدهای کربنی ساده نیاز به زمان آستنیته کردن بیشتری است. پس زمان نگهداری در دمای سخت کردن بستگی به نوع فوالد دارد. فوالدهای پر کوئنچ کردن آلیاژی چند نکته مفید در عملیات کوئنچ فوالد های ابزار و قالب ،در زیر آورده شده :است تا قبل از این که قطعه کار برای مدت کافی در دمای سختکاری نگهداشته شده • .باشد آن را کوئنچ نکنید .پس از کامل شدن سیکل کوئنچ ،بالفاصله عملیات تمپرینگ را آغاز کنید • قطعه کار پس از کوئنچ نباید به مدت طوالنی در دمای محیط نگهداشته شود و • .باید هر چه سریعتر تمپرینگ آن را انجام داد سعی کنید که عملیات کوئنچ برای قطعات یک محموله تولیدی ،یکسان اجرا • شود و میلگرد SPKدارای سختی پذیری باالیی برای قطعات طویل و نازک را به صورت عمودی کوئنچ کنید تا خمش ،کمانی شدن و • سرد شدن با روغن و یا هوا می باشد و در .پیچش آنها به حداقل برسد طول عملیات حرارتی از پایداری مناسبی برخوردارند .البته در کار با فوالد SPKباید توجه داشت که این فوالد ابزار در مقابل گرمادهی های سریع و نامنظم حساس می باشد. سرد محیط های کننده(کوئنچ) .1آب .2روغن .3حمام نمک آب آب بعنوان محیط سرد کننده ،دارای سرع ت سرد کردن بسیار باالیی در مقایسه با مایعات دیگر می باشد .ازامتیازات دیگر آب ،ارزان و قابل دسترس بودن ،نداشتن مسئله آلودگی محیط زیست و نیز شکست الیه اکسیدی است که در سطح قطعات فوالدی ،در موقع گرم کردن در کوره با اتمسفر معمولی ،بوجود می آیند ..بنابراین در صورتی که ویژگی سرد کردن سریع آب موجب پیچیدگی و یا ترک در قطعه شود ،استفاده از آب بعنوان محیط کوئنج میسر است .درسطح وسیعی برای آبدهی فلزات غیرآهنی ،فوالدهای زنگ نزن آستنیتی و فلزات دیگر مورد استفاده قرار می گیرد .به طور کلی آب برای سرد کردن سریع فوالدهایی که در آنها تشکیل الیه بخار و نقاط نرم حاصله ،در اثر سرد کردن در آب ،مسئله ای را ایجاد نمی کند ،به کار می رود .کوئنچ قطعات در آب با یک مرحله کامال مشخص ایجاد قشر عایق همراه است .این مرحله در یک محدوده وسیعی از درجات حرارتی گسترده شده است که در نتيجه سرعت سرد شدن را در منطقه تجزیه آستنیت پایین می آورد .بعالوه در محدوده تشکیل مارتنزیت سرعت سرد شدن قطعه ،در آب ،خیلی باالست ،در نتیجه ،در این حالت ، تنش‌های ساختاری بزرگی در داخل قطعه ایجاد می شود که می تواند موجب ایجاد تغییر شکل و حتی بروز ترکهایی در آن شود .برای آنکه نتایج کوئنچ در محیط أب ،قابل تکرار باشد الزم است عواملی همچون :دمای آب ،نحوه بهمزدن و آلودگی آن را کنترل کرد .وقتی دمای آب C ° 32 - 15باشد ،بهتر می توان نتایج قابل تکرار بدست آورد چرا که با افزایش دمای آب قدرت سرد کنندگی آن کاهش می یابد .قدرت سردکنندگی آب گرم پائین است .لذا هر چقدر دمای آب به نقطه جوش نزدیکتر باشد ،قدرت سردکنندگی آب مشابه بخار آب خواهد شد و پایین تر می‌باشد. روغن روغن در مقایسه با آب محیط سرد کننده‌ بسیار مالیمتری است ،آهنگ سرد شد و در حدود " 600Cحداکثر بوده و در گسترده دمایی تشکیل مارتنزیت کم است از آنجایی که توانایی قابلیت خنک کنندگی توسط روغن در مقایسه با آب نسبات کم است استفاده از آن بعنوان محیط سخت کننده برای فوالدهای کم آلیاژ تا آلیاژ متوسط محدود به قطعات با ضخامت کم می‌شود. برای افزایش قدرت سردکنندگی روغن‌ها ،بهم زدن یا تکان دادن شدید قطعه در روغن و یا گرم کردن روغن حدود C " ۸۰ - ۵۰است که باعث کا هش ویسکوزیته می شود و این کاهش ویسکوزیته باعث افزایش قدرت سرد کنندگی می شود .روغن‌های مورد استفاده بایستی دارای پایداری حرارتی و ویسکوزیته کنترل شده باشند. روغن‌های کوئنج از نوع روغن‌های معدنی هستند که در بعضی اوقات حاوی مواد ضد اکسیدی می باشند. قدرت سرد کنندگی روغن پائین تر از آب و محلولهای نمکی می باشد ،لذا سرعت سرد کردن این حمام‌ها در انتهایسیکل کوئنج ،یکنواخت است و در نتیجه خطر پیچیدگی یا ترک قطعه تا حد زیادی کاهش می یابدخواص مکانیکی قطعات بعد از عملیات حرارتی زیاد مهم نباشد ،می‌توان از روغن بعنوان محیط سرد کننده استفاده کرد. حمام های نمک حمام‌هاي اين گروه براي عمليات حرارتي قطعات غير حساس به كار برده مي‌شوند .زيرا امكان دكربور ه‌شدن حين عمليات حرارتي وجود دارد .با توجه به اين امر ،اگر بعد از عمليات حرارتي ،عمليات ماشینکاری و سنگ زدن مورد نظر باشد ،بهتر است از اين گروه حمامها جهت عمليات حرارتي استفاده شود .در حمامهاي سختكاري و آنيل نرمال ،ممكن است با دكربوره جزيي در سطح قطعه مواجه شويم .در حمامهاي سختكاري و آنيل سيانيدي ،دكربوره‌شدن رخ نمي‌دهد ولي احتمال جذب كربن و نيتروژن در سطح قطعه وجود دارد .تنها در حمامهاي سختكاري و آنيل خنثي ،هيچ گونه تبادل كربن و يا نيتروژن بين سطح قطعه و حمام وجود ندارد.  .1سرعت سرد کردن محلول‌های نمک بیش‌تر از آب می‌باشد. .2دمای محیط سرد کننده در مورد محلول‌های نمکی کنترل کمتری الزم دارد. مزایااحتمال پیچیدگی قطعه و امکان ایجاد نقاط نرم حاصله از حباب‌های بخار ،کمتر است. .3 .4احتیاج به خنک کردن حمام نمک و هم زدن نسبت به آب و روغن کمتر است. .1خورنده بودن محلول‌های نمکی .2بهای تمام شده باال تر به علت بازدارنده‌های خوردگی معایب .3هزینه‌های باال به دلیل کنترل محلول نمک ‏BEST FOR You ‏C O M PA N Y ‏O R G A N I C S شدت سردکنندگی Hپارامتر انتقال حرارت می‌باشد که معادل که مشخص کننده قدرت و شدت سرد کنندگی است. فاکتور انتقال حرارت = F ضریب هدایت حرارتی = k دو پارامتر مهم تاثیر گذار .1انتقال حرارت از داخل به سطح نمونه فوالدی .2انتقال حرارت از سطح قطعه توسط یک محیط خنک کننده ساختار کوئنچ بر تاثیر محیط فوالد ها میکروسکوپی پس از آستنيته كردن ،از هر گروه يك نمونه را در آب و يكي را هوا و يكي را در روغن سرد ميكنـيم .به از اينكه نمونه ها كامًال سرد شدند ابتدا نمونه ها را سختي سنجي كرده وسپس سطح نمونـه هـا را توسط عمليا ت سمباده زني ،پوليش و اچ كردن براي مطالعات ريز ساختاري آماده مي كنيم .باتوجـه به جدول زير ،نتايج بدست آمده به قرار زير است: - 1با افزايش درصد كربن در فوالد ،سختي فوالد افزايش مي يابد. - 2با افزايش سرعت سرد كردن فوالد سختي فوالد افزايش مي يابد. - 3علت ايجاد نقاط نرم در قطعات سرد شده در آب آستنيت باقي مانده است. فوالدریزCK45 کننده بر سرد اثر محیط های نهایی ساختار هدف :تشکیل ساختار مارنتزیت و افزایش سختی نمونه فوالدی با انجام عملیات حرارتی آب شکل )3نمونه کوئنچ شده در آب با بزرگنمایی 500x شکل )2نمونه کوئنچ شده در آب با ‏xبزرگنمایی 100 ‏xشکل )1نمونه شاهد با بزرگنمایی 100 فوالدریزCK45 کننده بر سرد اثر محیط های نهایی ساختار هدف :تشکیل ساختار مارنتزیت و افزایش سختی نمونه فوالدی با انجام عملیات حرارتی روغ ن نمونه کوئنچ شده در روغن با بزرگنمایی 500xنمونه کوئنچ شده در روغن با بزرگنمایی 100x سپاس از توجه شما