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: