آنیل فولاد

به این فرآیند، آنیلینگ یا بازپخت نیز گفته می شود. این فرآیند در دسته فرآیند های عملیات حرارتی قطعه قرار می گیرد. عملیات آنیلینگ فولاد به منظور بهبود خواص مکانیکی قطعات فولادی مورد استفاده قرار می‌گیرد. تنش های حاصل از کارسرد می توانند باعث شکست و از بین رفتن قطعه شوند. فرآیند آنیل کردن به گونه ای است که می توان از وقوع آن ها پیشگیری کرد.

اگر حرارت داده شده به قطعه، بیشتر از میزان حرارت لازم برای تبدیل فاز ها به فاز آستنیت باشد، دانه ها درشت شده و فولاد مورد نظر به شدت بی کیفیت خواهد شد. درمورد زمان نگهداری در دمای آنیل نیز اگر قطعه زمان طولانی در دمای آنیل نگه داشته شود، کیفیت آن کم خواهد شد. بنابراین باید به دمای کوره توجه شود تا از حد مشخص خارج نشود و افزایش یا کاهش دما نداشته باشد و همچنین قطعه مدت زمان مناسبی تحت آنیل قرار گیرد.

انواع روش های آنیل فولاد

• آنیل اسفرودایز
• انیل انحلالی
• آنیل کامل
• آنیل هم ‌دما (ایزوترمال)
• آنيل پیوسته

آنیل اسفرودایز

عملیات آنیل اسفرودایز یا کروی کردن به این صورت می باشد که به فولاد حرارت داده می شود، سپس برای مدت زمان کافی، تا حدی که ریزساختار سمنتیت کروی تشکیل شود، در آن دما نگه داشته می شود. پس از کروی شدن سمنتیت ، در دمای اتاق، قطعه سرد می شود.

آنیل انحلالی

این فرآیند آنیل ، بیشتر برای فولادهای ضد زنگ و آلیاژهای نیکل بالا برای افزایش مقاومت به خوردگی و حرارت استفاده می شود. در فرآیند آنيل انحلالی ، رسوبات موجود در ریزساختار حل می شوند. در این فرآیند، قطعه تا دمای رسیدن به ساختار تک فاز گرم شده و سپس با استفاده از آب و یا در هوای خنک به آرامی کوئنچ می شود. کوئنچ سریع در این فرآیند آنیل فولاد ، باعث تشکیل کاربیدها می شود. در مرحله بعد عملیات پیرسختی یا رسوب سختی نیز انجام می شود. ترکیب، اندازه و مقدار رسوباتی که در حین رسوب سختی ایجاد می شوند، سختی نهایی ، استحکام و سایر خواص مکانیکی قطعه را تعیین می کنند.

آنیل کامل

در آنیل کامل ، به فولاد در محدوده دمایی مشخص حرارت داده می شود و سپس درون کوره به آرامی سرد می شود. آهنگ و مدت زمان سردن شدن آهن در حدود 0.02 درجۀ سانتیگراد بر ثانیه است. در فرآیند انیل کامل ، افزایش دما به مقدار کربن موجود بستگی دارد. برای فولادهای هیپویوتکتوئیدی ، حرارت دهی به فولاد ، تا بالای نقطه تک فازی تشکیل آستنیت انجام می شود.

آنیل هم دما

آنیلینگ هم دما در دو مرحله انجام می شود و مشابه با آنیل کامل می باشد. در این فرآیند ابتدا به قطعه حرارت می دهند تا عملیات آستنیته کردن انجام ‌شود و سپس تا دمای تحول فازی، به طور سریع سرد می شود و در آن دما به منظور انجام دگرگونی، نگه داشته می شود.

آنیل پیوسته

فرآیند انيل پیوسته ، در آنیل ورق ، جزو رایج ترین روش ها می باشد. در فرآیند آنیل پیوسته ، دمای ورق را افزایش می دهند و درهمین حین، خواص ورق بهبود پیدا می کند. در این فرآیند، نباید دمای قطعه به مقدار زیادی بالا رود زیرا در مقابل برای خنک کردن آن باید انرژی زیادی صرف کرد. از فرآیند آنیل پیوسته برای تولید ورق نورد سرد، ورق گالوانیزه و قلع اندود استفاده می شود.

اگر برای فرآیند آنیل فولاد نام خاصی ذکر نشود، منظور بازپخت کامل است. در این نوع فرآیند انیل ، به آلیاژ بالاتر از دمای استحاله گرما داده می شود و سپس درون کوره به آرامی سرد می شود. دوره ‌ی فرآیندآنیل کامل ، با توجه به مقدار و مشخصات آلیاژ متفاوت است و هر فولاد دوره و سیکل مخصوص به خود را دارد.

مراحل عملیات آنیل پیوسته

مراحل فرآیند آنیل پیوسته شامل موارد زیر می باشد:

1. گرمایش
2. همگن سازی
3. خنک کاری

گرمایش

 در مرحله گرمایش، فولاد به تدریج گرم می شود تا به حداکثر دمای مورد نیاز برای آنیل فولاد برسد. حرارت دهی در مرحله گرمایش، به صورت تدریجی و تقریبا یکنواخت می باشد. حرارت دهی به قطعه به صورت تبادل تشعشعی و توسط مشعل های لوله های تشعشعی می باشد. اگر شعله مستقیم با قطعه در تماس باشد، باعث ایجاد تنش های حرارتی و ناصافی قطعه خواهد شد.

فرآیند گرمایش عموما خود به چند قسمت تقسیم می شود که شامل ناحیه پیش گرم و ناحیه گرمایش است. اگرچه واحدهای پیش گرم و گرمایش دارای ساختار یکسانی هستند اما تمایز بین این واحدها بر مبنای تقسیم بندی متالورژیکی در تمامی فرآیندهای آنیل پیوسته می باشد.

همگن سازی

بعد از مرحله گرمایش، قطعه را از بین المان های برقی عبور میدهند به این منظور که دمای آن کمی بیشتر افزایش یابد. البته نرخ گرمایش در این مرحله کم می باشد تا دمای قطعه تقریبا در تمام نقاط آن همگن شده و اختلاف درجه حرارت در نقاط مختلف داخل قطعه کم شود.

خنک کاری

 در مرحله آخر فرآیند آنیل کردن فولاد ، قطعه را خنک می کنند. خنک کردن قطعه به صورت یکنواخت و توسط جت هوا انجام می شود و باید به صورت یکنواخت باشد. در مرحله خنک کاری، ورق به تدریج حرارت خود را از دست داده و به توزیع دمای تقریبا یکنواخت می رسد. در نهایت قطعه وارد روی مذاب می گردد. دمای قطعه در خروج از هر بخش اندازه گیری و کنترل می شود.

تفاوت آنیل کامل و آنیل هم دما

نحوه تغییر ریزساختار در فرآیند آنیل فولاد

در طول فرآیند آنیل فولاد سه اتفاق برای ریزساختار قطعه فلزی رخ می دهد:

• بازیابی (recovery)
• تبلور مجدد (recrystallization)
• رشد دانه (Grain Growth)

بازیابی

در طول عملیات کار سرد، عیوب و تنش های داخلی در قطعه ایجاد می شوند. در عملیات حرارتی بازیابی ، این عیوب و تنش ها از بین می روند. در نهایت، انرژی داخلی شبکه کاهش می یابد. عملیات بازیابی قبل از پدید آمدن دانه های بدون کرنش انجام می شود و اندازه و شکل دانه را تحت تاثیر قرار نمی دهد.

تبلور مجدد

در این مرحله، دانه های جدید بدون کرنش بوجود می آیند و رشد می کنند. این دانه ها با رشدشان، جایگزین دانه هایی که در عملیات کارسرد تغییر شکل پیدا کرده بودند، می شوند.

رشد دانه

وقتی تبلور مجدد تمام شود و دانه های جدید جایگزین دانه های قبلی شوند، دانه های جدید رشد کرده و به هم می پیوندند. در نتیجه ریزساختار تبدیل به یک ساختار درشت و خشن می شود و قطعه تا حدودی استحکام خود را از دست می دهد.

کاربرد آنیلینگ فولاد

آنیل فولاد ، به منظور منعطف ساختن فولاد استفاده می شود که می توان گفت کاربرد اصلی این فرآیند می باشد. در حین کار سرد، شکل ‌دهی به فولاد، کشش، خم پذیری و… ، فولاد تا جایی سخت می شود که کار بیشتر بر روی آن غیرممکن شده و یا انجام هر کار دیگری منجر به ترک و یا شکستگی آن می شود. دلیل این امر آن است که بازپخت ، تنش‌های مکانیکی تولید شده در حین ماشین کاری یا سنگ زنی را آزاد می‌کند.

 عملیات آنیل فولاد در این مرحله باعث انعطاف پذیری بیشتر فولاد شده درنتیجه امکان فرم دهی بیشتر در این مرحله فراهم می شود. به عبارت دیگر، می توان گفت که کاربرد آنيل فولاد در از بین بردن تنش های داخلی ای است که هنگام جامد شدن در قطعه ایجاد شده است. اگرچه عملیات حرارتی آنیلینگ عموما برای مقاطع فولادی مورد استفاده قرار می‌گیرد، اما امکان آنیل کردن فلزات دیگری نظیر مس، آلومینیوم و برنج نیز وجود دارد.

ویژگی های فولاد آنیل شده

به طور کلی فرآیند آنیل فولاد ، ویژگی های زیر را در قطعه نهایی ایجاد می کند:

• بهبود قابلیت ماشین کاری
• افزایش قابلیت هدایت الکتریکی
• کاهش سختی
• افزایش کارپذیری
• افزایش انعطاف پذیری
• کاهش تنش های داخلی
• ایجاد ساختار یکنواخت

هزینه عملیات آنیل فولاد

آنیلینگ از جمله روش های عملیات حرارتی می باشد که در پیشرفت صنعت و قطعات مورد استفاده در صنعت تاثیر بسزایی داشته است. با استفاده از فرآیند آنیل فولاد می‌توان از قطعات مختلف، کاربردهای گوناگون را انتظار داشت و با استفاده از آنیل کردن است که این قطعات می‌توانند نقش خود را به‌درستی ایفا کنند. هزینه عملیات آنیل فولاد به دلیل دمای کاری پایین، عملیات سرد کردن آرام و ایمن بودن این روش، مقرون به صرفه بوده و به دلیل بهبود خواص قطعات آنیل شده، توجیه اقتصادی خواهد داشت.

خدمات آنیل فولاد

فرآیند آنیل کردن یکی از روش هایی است که به منظور استاندارد سازی قطعات به کار می رود. فرآیند آنیلینگ ، قطعه نهایی را برای مصارف صنعتی مناسب می سازد. اگرچه روش های دیگری نیز برای استاندار سازی قطعات وجود دارند، اما فرآیند آنیل فولاد ، به دلیل دمای کاری پایین، آسان بودن و قابلیت تعمیم به تولیدات انبوه، بیشتر در صنعت مورد توجه قرار گرفته است. خدمات آنیل کردن روی انواع فلزات بخصوص فولاد و مس قابل انجام است.