فولادهای عملیات حرارتی پذیر

  • نویسنده: حامیران
  • تاریخ و ساعت: 1395/11/17 - 13:04

فولادهای عملیات حرارتی پذیر

فولادهای عملیات حرارتی پذیر برای ساخت قطعاتی استفاده میشوند که تحت بارگذاری های شدید کششی، خمشی و پیچشی قرار میگیرند. فولادهای عملیات حرارتی پذیر غیرآلیاژی نظیر IASC1221 و IASC1191 برای ساخت قطعاتی  باسطح مقطع کم و استحکام پایین بکار میرود درحالیکه فولادهای عملیات حرارتی پذیر آلیاژی (حاوی عناصر آلیاژی کرم،نیکل،مولیبدن ویا وانادیم) نظیر IASC6580 یا IASC7225   برای ساخت قطعاتی با سطح مقطع بزرگ استفاده میشوند که معمولاً تحت بارگذاری شدید قرار میگیرند. استحکام کششی این فولادها پس از سختکاری و تمپر تاحدود 1300 N/mm2  قابل افزایش است.

 

آنالیز بعضی از فولادهای عملیات حرارتی پذیر

 

ترکیب شیمیائی ( درصد )

نام فولاد

 

Ni

 

Mo

 

Cr

 

S

 

P

 

Mn

 

Si

 

C

 

 

 

<0.40

 

 

<0.10

 

 

<0.40

 

 

<0.035

 

 

<0.035

 

 

0.50-0.80

 

 

<0.40

 

 

0.42-0.50

 

 

IASC1191

 

 

1.80-2.20

 

 

0.30-0.50

 

 

1.80-2.20

 

 

<0.035

 

 

<0.035

 

 

0.30-0.60

 

 

<0.40

 

 

0.26-0.34

 

 

IASC6580

 

 

1.30-1.70

 

 

0.15-0.30

 

 

1.30-1.70

 

 

<0.035

 

 

<0.035

 

 

0.40-0.80

 

 

<0.40

 

 

0.30-0.38

 

 

IASC6582

 

 

-

 

 

0.15-0.30

 

 

0.90-1.20

 

 

<0.035

 

 

<0.035

 

 

0.50-0.80

 

 

<0.40

 

 

0.38-0.45

 

 

IASC7225

 

 

کاربردها:

قطعات طول بلند در ماشین آلات ووسایل نقلیه که نیاز به:

§         استحکام بالا

§         مقاومت کششی بالا

§         انعطاف پذیری خوب

§         مقاومت بالا در برابر شکست

 

دارند از این نوع فولاد ساخته میشوند مانند میل لنگ ها، محورهای غیر هم مرکز، اجزاء و قطعات دندانه دار، شافتهای مربوط به صنایع سیمان، شاسی اتومبیل، صفحه دیسک.

کارگرم (فورجینگ):

 

درجه حرارت کارگرم 1050  است که تا پایان کارگرم نباید دما زیر 850  برسد وبرای جلوگیری از ترک خوردن احتمالی توصیه میشود به صورت آهسته درکوره سرد میشود.

 

فرآیندهای عملیات حرارتی

 

v    نرماله:

دمای نرماله بین840-880  است. زمان نگهداری با توجه به ضخامت تعیین میگردد و سپس در هوا سرد میشود.

 

v     آنیل:

برای ساختار پرلیتی: در دمای 845  حرارت داده میشود، سپس نسبتاً سریع تا 755  سردشده، آنگاه از 775  تا 665 باسرعت کمتر ازh14  سرد میشود یا در 845  حرارت داده سپس تا 675  سرد شده و به مدت 5 ساعت نگهداری میشود.                                                                           برای ساختار کروی : در دمای 750  حرارت داده شده سپس تادمای 665  باسرعت کمتر از h 6 سرد میشود و یا در دمای 750  حرارت داده، سپس تا 670  به صورت تقریباً سریع سرد شده و سپس در همین دما تا 9 ساعت نگهداری میشود. ماکزیمم سختی 241 HB  است.

 

v    تنش زدائی:

دمای تنش زدائی در محدوده 525-650   است. برای فولادهایی که تا مغز سخت شده اند تا 25  زیر دمای تمپر حرارت داده میشود. برای فولادهایی که تا مغز نرم شده اند (آنیل) در دمای 600-650  حرارت داده میشود. سپس به مدت 0.5 تا   2 ساعت در این دما نگهداری کرده، سپس تا دمای 450  در کوره خنک کرده و در نهایت در هوای آزاد سرد میگردد.

 

v    سختکاری:

دمای سختکاری برای کوئنچ در آب بین 830-860  است و برای کوئنچ در روغن بین 840-870  است (برای شکل های پیچیده و ضخامت های نازک کوئنچ در روغن پیشنهاد میشود.) پس از اینکه سطح نمونه به دمای آستینیته رسید زمان سختکاری مساوی است با:

(mm) ضخامت نمونه*0.7 = زمان نگهداری(دقیقه)

 

v    تمپر:

بعد از سختکاری بلافاصله باید بازگشت انجام شود. دمای بازگشت حدود 540-680  است. زمان نگهداری دردمای تمپر به دقیقه برابر ضخامت قطعه(mm) * 2.5 است. البته حداقل زمان نگهداری یک ساعت است.

 

v    سختکاری القایی و شعله ای:

دمای حرارت دادن سطحی در محدوده 875-900  است. برای قطعات ساده، پس از حرارت دادن در دمای فوق در آب یا آب و روغن کوئنچ کرده سپس در دمای 200  بازگشت داده که به سختی حدود 58RC خواهد رسید. برای قطعات پیچیده، پس از حرارت دادن در دمای فوق در روغن کوئنچ کرده، سپس در دمای 200  بازگشت داده که به سختی 45-52RC خواهد رسید.

 

v    نیتریده کردن:

نیتریده کردن در این فولاد بوسیله گاز آمونیاک صورت میگیرد. در این روش یک لایه نازک سخت بوجود می آید که یک جزء مرکب از نیترید اپسیلن است در این حالت نه تنها مقاومت به سایش سطحی افزایش پیدا میکند بلکه استحکام خستگی برای شافتها حدود 30%  افزایش می یابد.

 

این فولاد باید در ابتدا سختکاری و بازگشت داده شود سپس نیتریده شود. همچنین نیتریدکردن باید عملیات نهایی باشد زیرا هیچ عملیات دیگری نمیتوان پس از نیتریده کردن روی فولاد انجام داد. یک نوع سیکل نیتریده کردن به صورت زیر است:

 

ü      خشن کاری

ü      آستنیته کردن در دمای 845

ü      کوئنچ کردن در روغن

ü      بازگشت در دمای 620

ü      ماشینکاری نهائی

ü      نیتریده کردن به مدت 24 ساعت در دمای 525  در محلول آمونیاک 30%  یا نیتریده کردن در دمای 525  برای  ساعت با محلول آمونیاک 25% سپس نیتریده کردن در دمای 565  برای 20 ساعت با محلول آمونیاک 70-80%.

 

 

ترتیب عملیات

1. کارگرم 

2.نرماله     

3.آنیل   

4.خشن کاری    

5. آستنیته کردن       

6.کوئنچ

7.بازگشت دادن           

8.ماشینکاری نهایی             

9. نیتریده کردن

 

دماهای بحرانی

Ac1=730  ،    Ac3=800 ،  Ms=360

خواص فیزیکی

دما ( )

 

20

چگالی  (3 g/cm)

 

7.85

ضریب هدایت حرارت(W/m.k)

 

42

مقاومت ویژه الکتریکی(Cm.10-4.)

 

0.19

 

 

محدوده دما ( )

 

20

 

100

 

200

 

300

 

400

 

500

 

600

 

مدول الاستیسیته (103N/mm2)

 

210

 

205

 

195

 

185

 

175

 

165

 

155

 

 

محدوده دما( )

 

 

20-100

 

 

20-200

 

 

20-300

 

 

20-400

 

 

20-500

 

 

20-600

ضریب انبساط حرارتی10-6m/m )

 

 

11.1

 

 

12.1

 

 

12.9

 

 

13.5

 

 

13.9

 

 

14.1

 

 

خواص مکانیکی پس از نرماله دردمای محیط

 

 

محدوده قطر

(mm)

 

حداقل مقدار استحکام تسلیم (yp)

(N/mm2)

 

مقداراستحکام نهایی

 

(UTS)

(N/mm2)

 

حداقل کاهش

سطح مقطع (%)

 

حداقل ازدیادطول

EL%

 

حداقل انرژی ضربه

J(DVM)

 

 

طولی

 

 

مورب

 

 

عرضی

 

 

طولی

 

 

مورب

 

 

عرضی

 

 

<100

 

 

330

 

 

590-750

 

 

40

 

 

18

 

 

-

 

 

-

 

 

38

 

 

-

 

 

-

 

 

100-250

 

 

325

 

 

590-750

 

 

-

 

 

18

 

 

14

 

 

12

 

 

31

 

 

24

 

 

17

 

 

250-500

 

 

305

 

 

590-720

 

 

-

 

 

16

 

 

13

 

 

11

 

 

27

 

 

21

 

 

14

 

 

500-1000

 

 

295

 

 

590-720

 

 

-

 

 

15

 

 

12

 

 

10

 

 

24

 

 

17

 

 

14

 

 

خواص مکانیکی پس از سختکاری وتمپر در دمای محیط

 

محدوده قطر

(mm)

 

حداقل مقدار استحکام تسلیم (yp)

(N/mm2)

مقداراستحکام نهایی

(UTS)

(N/mm2)

حداقل کاهش

سطح مقطع (%)

حداقل ازدیادطول

EL%

حداقل انرژی ضربه

J(DVM)

 

 

طولی

 

 

مورب

 

 

عرضی

 

 

طولی

 

 

مورب

 

 

عرضی

 

 

<16

 

 

480

 

 

700-850

 

 

35

 

 

14

 

 

-

 

 

-

 

 

27

 

 

-

 

 

-

 

 

16-40

 

 

410

 

 

650-810

 

 

40

 

 

16

 

 

-

 

 

-

 

 

27

 

 

-

 

 

-

 

 

40-100

 

 

370

 

 

620-780

 

 

45

 

 

17

 

 

-

 

 

-

 

 

27

 

 

-

 

 

-

 

 

100-250

 

 

345

 

 

590-740

 

 

45

 

 

18

 

 

15

 

 

12

 

 

27

 

 

24

 

 

17

 

 

250-500

 

 

325

 

 

590-740

 

 

45

 

 

18

 

 

14

 

 

11

 

 

27

 

 

21

 

 

14

 

 

500-750

 

 

320

 

 

550-740

 

 

45

 

 

18

 

 

14

 

 

10

 

 

25

 

 

20

 

 

14

 

 

مقدار تضمین شده برای استحکام تسلیم در دماهای مختلف (دروضعیت سختکاری و تمپر)

 

 

دما محدوده قطر(mm)

 

20

100

200

250

300

350

 

 

40>

 

 

410

 

 

365

 

 

325

 

 

300

 

 

270

 

 

230

 

 

40-250

 

 

345

 

 

314

 

 

284

 

 

255

 

 

235

 

 

206

 

 

250-500

 

 

325

 

 

296

 

 

265

 

 

245

 

 

226

 

 

196

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*استحکام تسلیم برحسب N/mm2 میباشد.

 

به کانال تلگرام حامیران بپیوندید

به کانال رسمی حامیران در تلگرام بپیوندید