مشـاوره و پشـتیبانی

021-91303797

خدمات عملیات حرارتی

عملیات حرارتی

عملیات حرارتی

عملیات حرارتی به گروهی از پروسه های فلزکاری صنعتی و بر پایه حرارت گفته می شود که در جهت تغییر خواص فیزیکی و شیمیایی انجام می شود. مبنای انواع عملیات حرارتی به کار بردن فرایندهای گرمایشی یا سرمایشی، در دماهای بسیار پایین یا نسبتا بالا، به منظور تغییر در خواص مکانیکی فلز است. خدمات عملیات حرارتی شامل دسته های بسیار متنوعی می شود که بر اساس نوع ماده تحت عملیات، سیکل های گرمایش و سرمایش مورد استفاده و اتمسفر انجام فرایند، تقسیم بندی می شوند.

عملیات حرارتی سخت کاری

انواع عملیات حرارتی سخت کاری ، که تنوع بسیاری دارند، سطحی سخت و مقاومت به سایش روی قطعه ایجاد می کنند در حالی که درون قطعه نرمتر و چقرمه است. این ساختار همچون مانعی در مقابل شکست در اثر ضربه عمل می کند. سختی در چنین ساختاری به واسطه کوئنچ کردن یا اضافه کردن عناصر آلیاژی ایجاد می شود.

کربن دهی

کربن دهی عبارت از جذب و نفوذ کربن درون آلیاژهای آهنی به وسیله گرمایش تا دمایی بالاتر از دمای استحاله فوقانی آلیاژ است. دمای به کار رفته در فرایند کربن دهی معمولا در محدوده 900 تا 1040 درجه سانتیگراد است. گرمایش در محیطی کربن زا انجام می شود که در هر سه حالت گازی، مایع و جامد به کار می رود. نفوذ کربن در ساختار سطح قطعه موجب سختی پذیری بیشتر سطح قطعه در طی فرایند کوئنچ می شود.

کربن نیتروژن دهی

کربن نیتروژن دهی فرایندی است که طی آن قطعه ای از فولاد کم کربن در محیطی دارای کربن و نیتروژن در دمایی بالاتر از دمای استحاله حرارت می بیند. حرارت دهی به منظور جذب همزمان این دو عنصر انجام می شود. در ادامه قطعه تحت فرایند کوئنچ قرار می گیرد تا ساختاری سخت و مقاومت به سایش ولی با ضخامت کم روی قطعه ایجاد شود.

نیتراسیون

نیتراسیون عبارت از جذب نیتروژن روی سطح فولاد بوسیله نگه داشتن قطعه در اتمسفر دارای نیتروژن در دمایی زیر دمای استحاله پایینی است. دمای نیتراسیون معمولا بین 525 تا 565 درجه سانتیگراد است و نیتروژن فرایند از ترکیبات NH3 یا نمک های مذاب حاوی سیانید تامین می شود. این عملیات نیازی به کوئنچ ندارد. در کنار نیتراسیون گازی و نیتراسیون مایع یکی از فرایندهای دیگر معمول در سختکاری نیتراسیون، سختکاری به وسیله پلاسما است. سخت کاری به وسیله پلاسما در اتمسفر گاز یونیزه شده انجام می شود.

نیتروژن کربن دهی

نیتروژن کربن دهی فرایندی است که طی آن نیتروژن و کربن در اتمسفری حاوی نمک مذاب یا گاز، در دمایی زیر دمای استحاله پایینی آلیاژ، به طور همزمان جذب سطح می شوند. نیتروژن کربن دهی به طور همزمان مقاومت به سایش و مقاومت به خستگی را افزایش می دهد. لایه ایجاد شده بعد از این عملیات بسیار نازک است.

عملیات حرارتی القایی

عملیات حرارتی القایی

در عملیات سخت کاری سطحی که فقط به وسیله کوئنچ کردن انجام می شود، منبع گرمای فرایند کوئنچینگ می تواند شعله ، جریان القایی ، لیزر یا حتی اشعه الکترون بیم باشد که هر کدام موارد مصرف مخصوص به خود را دارند.

عملیات حرارتی فولاد

به طور کلی هدف از انواع عملیات حرارتی آلیاژهای مختلف بهبود خواص آنها از نظر ساختاری و خواص مکانیکی به منظور به کار بردن قطعه در کاربردهای مختلف است. همه آلیاژها به منظور رسیدن به خواص مکانیکی مطلوب مانند افزایش چقرمگی، افزایش استحکام کششی یا سختی و کاهش تنش پسماند تحت خدمات عملیات حرارتی قرار می گیرند. مکانیسم های متفاوتی که می تواند به این تغییرات منجر شود، شامل تغییر در اندازه دانه یا ایجاد رسوبات و فازهای ثانویه یا حل کردن آن ها می شود.

عملیات حرارتی آنیل فولاد

آنیل فولاد به طور کلی به مجموعه ای از انواع عملیات حرارتی گفته می شود که هدف آن ها گرم کردن فولاد تا دمایی بالا (معمولا در محدوده آستنیتی) و نگه داری آن در دمای مشخص است. در ادامه، مرحله سرمایش با سرعت مشخص به منظور رسیدن به ساختار ریزدانه مطلوب انجام می شود.

نمودار آهن کربن

نمودار آهن کربن

آنیل کامل، آنیل نرماله، آنیل همدما، آنیل کروی کردن و آنیل تنش زدایی تعدادی از خدمات عملیات حرارتی فولاد محسوب می شود. معمولا هر گاه از لفظ آنیل خالی استفاده شود، آنیل کامل مد نظر است. در آنیل کامل ، قطعه کاملا آستنیته شده و سپس با نرخ آهسته ای سرد میشود تا قطعه، نرم و چقرمه شود. در این شرایط ساختاری کاملا تعادلی شکل می گیرد که برای هر گونه تغییر شکل مناسب است.

نرماله کردن ، عملیات حرارتی است که شامل گرم کردن فولاد تا دمایی بالا و سپس سرد کردن آهسته آن در معرض هوا تا دمای اتاق می شود. این عملیات موجب این می شود که ساختار آلیاژ از پرلیت ریزدانه ای تشکیل شود که سختی کم و چقرمگی بالایی دارد.

عملیات حرارتی تمپر کردن فولاد

هدف از تمپر کردن فولاد که معمولا بعد از عملیات کوئنچینگ یا سرمایش سریع انجام می شود، کاهش تردی ساختار های ترد و سخت غیر تعادلی مثل مارتنزیت و افزایش چقرمگی است. این فرایند طی مکانیسم هایی صورت می گیرد که در ضمن نگه داشتن ساختار مارتنزیت موجب نرم تر شدن آن می شوند.

فرایند آستمپرینگ فولاد به منظور رسیدن به ساختاری متشکل از بینیت انجام می شود. طی این عملیات خواص مکانیکی قطعه تقویت می شود و احتمال اعوجاج یا بروز تنش های پسماند در آن کاهش می یابد. تشکیل بینیت بعد از کوئنچ تا دمای تشکیل بینیت و به وسیله استحاله همدما انجام می شود.

محصول فرایند مارتمپرینگ فولاد ، مارتنزیتی عاری از تنش پسماند و قطعه ای بدون اعوجاج است. این فرایند مشابه آستمپرینگ بوده با این تفاوت که زمان و دمای اختصاص داده شده برای تشکیل بینیت کافی نیست و پس از همگن شدن دمای قطعه مرحله کوئنچ از آستنیت به مارتنزیت ادامه می یابد.

عملیات حرارتی تنش زدایی فولاد

فرایند تنش زدایی به منظور رفع تنش های پسماند ایجاد شده حین عملیات حرارتی، مکانیکی یا هر فرایند دیگری که به نوعی گرادیان حرارتی، کار سرد و تغییرات فازی به جای می گذارد، انجام می شود. در این فرایند قطعه تا زیر دمای بحرانی پایینی گرم شده سپس با حداقل نرخ سرمایش سرد می شود.

عملیات حرارتی کروی کردن فولاد

کروی کردن فولاد مرحله مهمی پیش از کار سرد یا ماشین کاری است، به این دلیل که با تبدیل سمنتیت ساختار به شکل کروی منجر به افزایش چقرمگی و شکل پذیری فولاد می شود. در این فرایند فولاد تا دمای کمی فراتر از دمای آستنیته شدن گرم می شود تا زمان کافی به کره های آستنیت برای کروی شدن داده شود سپس به آرامی سرد می شود.

عملیات حرارتی زیر صفر فولاد

عملیات حرارتی فولاد با هدف افزایش درصد مارتنزیت ساختار قطعه فولادی و بهبود و رفع تنش های پسماند قطعه انجام می شود. دمای انجام این عملیات بستگی به تکنولوژی های در دسترس دارد و با کاهش بیشتر دما کیفیت عملیات بالاتر می رود

عملیات حرارتی چدن

انواع عملیات حرارتی چدن به فرایندهای تنش زدایی چدن، آنیل چدن، نرماله کردن چدن، مالیبل کردن چدن و سخت کاری چدن تقسیم میشود.

عملیات حرارتی فلزات

عملیات حرارتی فلزات

خدمات عملیات حرارتی تنش زدایی چدن مشابه تنش زدایی فولادها انجام می شود. مکانیسم های حاکم بر فرایند و ترتیب عملیات حرارتی در هر دو آلیاژ یکسان است. آنیل چدن تفاوت های قابل توجهی با فرایند آنیل فولاد دارد. هدف از عملیات آنیل چدن، تشکیل ساختاری از فریت و گرافیت است که انعطاف پذیری را افزایش داده و سختی را کاهش می دهد.

آنیل چدن برای هر نوع چدن با شکل و درصد گرافیت و کربن متنوع، به شکل متفاوتی انجام می شود. نرماله کردن چدن با هدف تشکیل پرلیت ریزدانه انجام می شود. این عملیات منجر به افزایش استحکام کششی و مقاومت به سایش قطعه چدن انجام می شود. ساختار نرماله شده برای سخت کاری القایی نیز مناسب است. در عملیات نرماله کردن چدن، نرخ سرمایش باید کنترل شده باشد، به شکلی که منجر به اعوجاج و ایجاد ترک در ساختار قطعه نشود.

عملیات حرارتی قطعات فلزی

عملیات حرارتی قطعات فلزی

مالیبل کردن چدن نیز با هدف ایجاد چدن مالیبل انجام می شود. طی این فرایند ساختار ترد و شکننده چدن سفید به ساختار قابل ماشین کاری، چکش خوار و مقاوم در برابر شوک چدن مالیبل تبدیل می شود. در این عملیات، شبکه بین دندریتی کاربیدی به گرافیت های توده ای کروی تبدیل می شود.

عملیات حرارتی آلومینیوم

خدمات عملیات حرارتی آلومینیوم متشکل از آنیل (عملیات حرارتی مشترک بین اغلب آلیاژهای مختلف) و انواع عملیات حرارتی مربوط به رسوب سختی آلومینیوم اعم از همگن سازی، عملیات حرارتی انحلالی و پیرسازی طبیعی یا مصنوعی می شود.

عملیات حرارتی T6 آلومینیوم

عملیات حرارتی T6 آلومینیوم

آلومینیوم مانند هر آلیاژ دیگری تحت کار سرد و کارسختی ناشی از آن قرار می گیرد. هدف از آنیل آلومینیوم بهبود قابلیت شکل دهی قطعه آلومینیومی و ادامه فرایند کار مکانیکی است. آنیل قطعه کارسخت شده آلومینیوم در دماهای 260 تا 440 درجه انجام می شود.

نمودار فازی آلومینیوم منیزیم

نمودار فازی آلومینیوم منیزیم

رسوب سختی آلومینیوم مهمترین فرایند عملیات حرارتی این آلیاژ است که دارای استاندارد مشخصی است که با حرف T مشخص می شود. آلیاژهای عملیات حرارتی پذیر آلومینیوم طی فرایند رسوب سختی رسوب هایی در زمینه خود تشکیل می دهند که موجب افزایش استحکام قطعه می شود. مکانیسم تشکیل رسوبات و دمای فرایند ممکن است برای هر گرید از آلیاژهای آلومینیوم به گونه خاصی انجام شود.

عملیات حرارتی مس

خدمات عملیات حرارتی مس شامل فرایند های آنیل، تنش زدایی و رسوب سختی می شود. آنیل مس همانند آلیاژهای دیگر معرفی شده به جهت ترمیم کار سختی و ادامه کار مکانیکی انجام می شود. همانند سایر آلیاژها، آنیل مس در دمایی بالاتر از دمای تبلور مجدد انجام می شود.

عملیات حرارتی آلیاژ مس

تاثیر عملیات حرارتی مختلف آلیاژ مس بریلیم روی استحکام کششی قطعه

همگن سازی آلیاژهای مس نیز با هدف ترمیم جدایش و باقی پدیده های متالورژیکی ناشی از فرایند ریخته گری انجام می شود. مکانیسم استحکام دهی اغلب آلیاژهای مس کار سرد است. با این وجود، برخی از آلیاژهای مس از قبیل مس بریلیوم، مس کروم و مس زیرکونیوم رسوب سختی نیز می شوند. به دلیل کاربرد صنعتی کمتر این آلیاژهای مس، به آنها در این بخش پرداخته نشده است.

عملیات حرارتی سوپرآلیاژها

مهمترین خدمات عملیات حرارتی سوپرآلیاژها رسوب سختی است. آن دسته از سوپرآلیاژهایی که توسط ایجاد رسوبات سخت می شوند، مثل اینکونل 718، تحت عملیات مختلف رسوب سختی قرار می گیرند تا رسوبات مختلف در آن ها تشکیل شود. تشکیل این رسوبات افزایش قابل ملاحظه استحکام دما-بالا و مقاومت به خزش این آلیاژها را به همراه دارد.

هزینه عملیات حرارتی

تعیین معیاری کلی در خصوص هزینه عملیات حرارتی، به آسانی ممکن نیست. هر کدام از عملیات حرارتی ذکر شده بسته به نوع آلیاژ مورد استفاده نیاز به تجهیزات خاصی دارند و به راحتی با یکدیگر قابل جایگزینی نیستند. بنابراین هزینه عملیات حرارتی جزو هزینه های قابل صرف نظر یا قابل کاهش در بین خدمات مختلف این حوزه نیست. ممکن است قطعه ای در فرایند عملیات حرارتی نیاز به اتمسفر خنثی یا خلا داشته باشد که در این صورت هزینه عملیات حرارتی بسیار بالا می رود.

متنوع ترین خدمات صنعتی
بررسی و مقایسه ارائه دهندگان خدمات
محتوای تخصصی
مشاوره تخصصی رایگان
ثبت نام رایگان ارائه دهندگان