تنش‌گیری
فرآیندی که با اعمال حرارت کنترل شده به یک قطعه فولادی، تنش‌های داخلی موجود در آن آزاد شده و کاهش می‌یابد. تنش‌های پسماند داخلی معمولاً در اثر تغییر فرم‌های ایجاد شده در مراحل مختلف تولید مانند جوشکاری، ماشینکاری، ریخته‌گری و عملیات حرارتی قبلی ایجاد شده و باقی مانده‌اند. لازم به ذکر است که اگر این تنش ها کنترل نشوند، می‌توانند منجر به تغییرشکل، ترک خوردگی و کاهش عمر مفید قطعه شوند.
از آنجایی که تنش‌زدایی در جوشکاری نیز صورت گرفته و علاوه بر آزادسازی تنش‌های باقیمانده با هدف اصلاح ساختار و خواص متالورژیکی ناحیه جوش انجام می‌شود، این فرآیند تنش‌گیری با عملیات حرارتی معمول پس از جوشکاری متفاوت است. به عنوان مثال فولادهای ساختمانی St37 پس از جوشکاری به منظور جلوگیری از تغییرشکل سازه و افزایش مقاومت به خستگی و یا فولاد کم‌آلیاژ سری 15CrMo مورد استفاده درمخازن تحت فشار برای اطمینان از یکپارچگی و جلوگیری از ترک‌خوردن در حین کار، تحت عملیات تنش‌گیری قرار می‌گیرند که به اختصار به این عملیات در جوشکاری Post weld heat treatment گفته می‌شود.
در عملیات حرارتی تنش‌گیری، قطعه فولادی تا دمای مشخص (منطقه دوفازی فریت- سمنتیت بین 500 تا 600 درجه سانتی‌گراد) حرارت‌دهی شده و سپس به صورت یکنواخت و به آرامی خنک می‌شود. دمای و زمان نگهداری به نوع و اندازه قطعه و میزان تنش‌های داخلی بستگی دارد که معمولاً مدت زمان یک ساعت کافی است. در این فرآیند، هیچگونه تغییر ساختار میکروسکوپی یا تغییر فازی رخ نداده و تنها عیوب نقطه‌ای و خطی کریستالی با یکدیگر ادغام شده یا جابه‌جا می‌شوند که در نتیجه، تنش‌های داخلی کاهش می‌یابند.
لازم به ذکر است که اطمینان از نرخ سردسازی آهسته، مستلزم صرف زمان و دقت بالایی می‌باشد. اگر این مرحله به آرامی انجام نگیرد، احتمال ایجاد تنش‌های جدید یا بزرگتر از مقادیر قبل وجود دارد که کاهش مقاومت به خزش در دمای بالا و نیز وقوع خوردگی تنشی را به دنبال خواهد داشت.
اثرات تنش‌گیری
- افزایش عمر خستگی: تنش‌های داخلی می‌توانند باعث کاهش عمر خستگی قطعات به خصوص در اجزای تحت بار مداوم شوند. تنش‌گیری با کاهش این تنش‌ها، عمر خستگی را افزایش می‌دهد.
- کاهش تغییرشکل: تنش‌های داخلی می‌توانند موجب تغییرشکل در قطعات بزرگ یا پیچیده شوند که توسط این عملیات حرارتی بهبود دقت ابعادی حاصل می‌شود.
- بهبود خواص مکانیکی همچون استحکام تسلیم و چقرمگی
- کاهش احتمال رخداد ترک خوردگی: تنش‌های داخلی می‌توانند باعث به وجود آمدن ترک‌های ریز شده که در طول زمان گسترش می‌یابند. تنش‌گیری با کاهش تنش‌ها، احتمال ترک خوردگی را کاهش می‌دهد.
مزایای تنش‌گیری
- افزایش کیفیت و طول عمر قطعات
- کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری
- بهبود قابلیت اطمینان محصولات
- کاهش احتمال بروز عیوب ناگهانی
کاربردهای تنش‌گیری
این عملیات به طور رایج در قطعات جوشکاری شده، ریخته‌گری، ماشینکاری و قسمت‌های عملیات حرارتی شده در صنایع مختلفی از جمله خودروسازی، هوافضا، ساخت تجهیزات صنعتی، ساختمانی و تولید قطعات دقیق استفاده می‌شود.
مرجع
- Stress Relieving Heat Treatment of 316L Stainless Steel Made by Additive Manufacturing Process, M. Gelatko, et.al,2023.
- Heat Treatment and Properties of Iron and Steel, Thomas G. Digges & S. J. Rosenberg,1960.
