سخت کاری دما(پایین،متوسط، بالا)

سخت‌کاری

یکی از عملیات‌های حرارتی که بر فلزات به ویژه فولادها درمقیاس حجمی انجام می‌گیرد، آستنیته کردن و کوئنچ می‌باشد که منجر به سخت شدن فولاد خواهد شد. به این منظور فولاد تا دمای آستنیته شدن گرم می‌شوند و طبق کاربرد موردنیاز با سرعت معینی به جهت افزایش سختی، استحکام و مقاومت به سایش، خنک‌سازی صورت می‌گیرد. لازم به ذکر است که دمای آستنیته، دمایی است که در آن ساختار فولاد به طور کامل به فاز آستنیت تبدیل می‌شود. با این توضیحات می‌توان نتیجه گرفت که بر اساس این دمای آستنیته شدن، سخت‌کاری به سه دسته دمای پایین، متوسط و دمای بالا طبقه‌بندی شده که دما در این عبارات به دمای آستنیته شدن قطعه موردنظر برمی‌گردد. این نوع عملیات‌های حرارتی می‌تواند بسته به کاربرد و نوع قطعه موردنظر، در حمام نمک، کوره گازی و یا کوره الکتریکی صورت بگیرد که شرکت سخت‌افزا با دارا بودن تمامی این تجهیزات، طیف گسترده‌ای از قطعات صنعتی را با دقت و کیفیت بالا، تحت عملیات قرار می‌دهد.

تفاوت در دمای آستنیته شدن در فولادهای گوناگون به درصد کربن، عناصر آلیاژی و ساختار اولیه آن‌ها یعنی اندازه دانه‌های آستنیت اولیه بستگی دارد. به طور مثال فولادهای کم‌کربن معمولاً دمای آستنیته شدن پایین‌تری نسبت به پرکربن دارند یا همچنین حضور عناصر آلیاژی همچون نیکل و منگنز می‌تواند این دما را کاهش دهد. بنابراین به هنگام انجام سخت‌کاری فولادهای کم‌کربن، دمای کمتری برای آستنیته شدن ساختار نیاز است که عملیات سخت‌کاری دما پایین به آن‌ها اطلاق خواهد شد.

• سخت‌کاری دمای پایین

فولادهایی که دارای درصد کمی کربن  و همچنین عناصر آلیاژی مانند منگنز، نیکل و مولیبدن که پایدارکننده آستنیت هستند، به این روش عملیات حرارتی می‌شوند. فولادهای سری 4000 (مثل 4140 و 4340) و همچنین فولادهای زنگ‌نزن آستیتی (مانند 304 و 316) در این دسته قرار گرفته که معمولاً در قطعات خودرو یا هوافضا مورد استفاده می‌باشند.

• سخت‌کاری دما متوسط

فولادهایی که در این گروه قرار می‌گیرند، دارای درصد کربن متوسطی  بوده و همچنین ممکن است که حاوی عناصر آلیاژی مانند کروم و یا وانادیوم باشند. به طور مثال فولادهای ساده کربنی ( 1045 یا 1050) و همچنین فولاد ابزار گرم‌کار (مانند W1 و T1) از این نوع می‌باشند و در ساخت ابزار، تجهیزات برش و قالب‌ها کاربرد دارند. گرم‌کار گروهی از فولادهای ابزار است که کاربردهای دما بالا دارند یعنی باید مقاومت به حرارت بالایی (350 تا 750 درجه سانتی‌گراد) در شرایط کاری داشته باشند، ضمن اینکه در برابر سایش، خستگی گرمایی و تغییرشکل نیز بسیار مقاوم هستند. این فولادها تنها شامل خانوده H می‌باشند.

• سخت‌کاری دما بالا

این نوع از عملیات حرارتی بر فولادهای پرکربن  و همچنین فولاهای حاوی عناصر آلیاژی نظیر تنگستن و کبالت انجام می‌گیرد که دمای آستنیته کردن بالایی دارند. فولادهای ابزار سردکار (مانند O1 و D1) یا فولادهای فنر (مثل 5160 و 6150) مثال‌هایی از این دسته هستند.

انتخاب نوع فولاد برای یک کاربرد خاص به عوامل مختلفی به ویژه خواص مکانیکی موردنیاز، هزینه و قابلیت دسترسی بستگی دارد. از این‌رو، با شناخت این خواص و دمای آستنیته شدن آن‌ها، می‌توان بهترین را برای کاربرد موردنظر اتخاز کرده و عملیات حرارتی مطابق با نوع و عملکرد قطعه و نیز ویژگی‌های موردانتظار آن انجام داد.

مرجع

1. Effect of Heat Treatment Processes on the Mechanical Properties of Medium Carbon Steel, T. Senthilkumar and T. K. Ajiboye, 2012.
2. Heat Treatment and Properties of Iron and Steel, T. G. Digges and S. J. Rosenberg.