فولاد ck75 یکی از فولادهای فنری پرکاربرد و با کربن بالا در صنایع مختلف است. این فولاد به دلیل خواصی مانند مقاومت سایشی بالا، سختی ذاتی، و قابلیت شکل‌پذیری مناسب، در ساخت قطعاتی مانند فنرها، تیغه‌ها، ابزارهای دستی و حتی برخی قطعات خودرو مورد استفاده قرار می‌گیرد. اما یکی از عوامل تعیین‌کننده در استفاده از این فولاد، قیمت آن در بازار است. قیمت فولاد ck75 نسبت به فولادهای کم‌کربن یا فولادهای ساختمانی معمولی مانند st37 بیشتر است. دلیل این امر، درصد بالای کربن، نیاز به عملیات حرارتی دقیق و پیچیده، و خواص فیزیکی و مکانیکی منحصر به‌فرد آن است. در واقع، عملیات حرارتی مانند آنیل، سخت‌کاری و تمپرینگ نقش اساسی در بهینه‌سازی خواص این فولاد دارند؛ خواصی که مستقیماً بر قیمت‌گذاری این آلیاژ در بازار فولاد اثر می‌گذارند.
در این مقاله، ضمن بررسی مراحل عملیات حرارتی فولاد ck75، به این موضوع می‌پردازیم که چگونه فرآیندهای حرارتی می‌توانند ارزش‌افزوده ایجاد کرده و قیمت نهایی فولاد ck75 را تحت تأثیر قرار دهند. همچنین، به ارتباط بین کیفیت عملیات حرارتی و کاربری نهایی این فولاد در صنایع مختلف اشاره خواهیم کرد.
فولاد ck75 دارای ویژگی‌های فنی زیر است:
سختی: حدود 431HB برینل
مقاومت کششی نهایی: حدود 1080 مگاپاسکال
ساختار: فولادی با سختی‌پذیری متوسط و مقاومت بالا در برابر سایش
آلیاژهای اصلی: کربن بالا، نیکل، و کروم (که به ترتیب موجب افزایش سختی و مقاومت در برابر خوردگی می‌شوند)
این فولاد به دلیل همین ویژگی‌ها برای ساخت تیغه، فنر، ابزارهای دستی و قطعات تحت فشار مورد استفاده قرار می‌گیرد.
فولاد ck75 به دلیل داشتن مقدار زیاد کربن، در حالت اولیه سخت و شکننده است و ماشین‌کاری آن دشوار است. به همین دلیل این فولاد معمولاً در حالت آنیل‌شده (نرم) عرضه می‌شود تا قابلیت ماشین‌کاری افزایش یابد. سپس، بر اساس کاربرد نهایی، عملیات حرارتی بر روی آن اعمال می‌شود تا خواص مورد نظر مانند سختی، چقرمگی یا مقاومت سایشی ایجاد گردد.
فرآیند آنیل با هدف کاهش سختی، حذف تنش‌های داخلی و بهبود قابلیت ماشین‌کاری فولاد ck75 انجام می‌شود. این عملیات به فولاد اجازه می‌دهد ساختار یکنواخت‌تری پیدا کند و برای مراحل بعدی آماده شود.
ابتدا فولاد را به دمای حدود 926 درجه سانتی‌گراد حرارت می‌دهند؛ این دما به اندازه‌ای است که ساختار پرلیتی فولاد به آستنیت تبدیل شود.
در این مرحله، فولاد برای مدت زمان مشخص (معمولاً بین 1 تا 2 ساعت) در این دما نگه داشته می‌شود تا حرارت به‌طور یکنواخت به تمامی نقاط برسد.
پس از آن، فولاد به‌صورت بسیار آهسته سرد می‌شود تا از ایجاد تنش‌های ناخواسته جلوگیری گردد.
افزایش سختی نهایی و مقاومت در برابر سایش از طریق تبدیل ساختار فولاد به مارتنزیت، که ساختاری بسیار سخت و مقاوم است.
حرارت‌دهی فولاد تا دمای 820 تا 860 درجه سانتی‌گراد، که منطقه‌ی تبدیل کامل به فاز آستنیت است.
پس از رسیدن به این دما، فولاد به‌سرعت در روغن یا آب سرد می‌شود (عملیات کوئنچ). این سرد شدن سریع باعث می‌شود ساختار آستنیتی فرصت تبدیل به فازهای نرم‌تر را نداشته باشد و به‌صورت ناگهانی به مارتنزیت سخت و شکننده تغییر کند. ساختار مارتنزیتی بسیار سخت است، اما در عین حال بسیار شکننده می‌شود. اگر فولاد در این مرحله مستقیماً استفاده شود، احتمال ترک‌خوردگی و شکست ناگهانی وجود دارد.
برای رفع شکنندگی ناشی از سخت‌کاری و افزایش چقرمگی (مقاومت در برابر شکست)، عملیات تمپرینگ پس از کوئنچ ضروری است.
حرارت‌دهی مجدد فولاد سخت شده به دمایی بین 350 تا 700 درجه سانتی‌گراد (بسته به خواص مورد نیاز).
نگهداری فولاد در این دما به مدت 30 دقیقه تا 2 ساعت.
در نهایت، فولاد در هوای آزاد خنک می‌شود.
تعادل بین سختی و چقرمگی برقرار می‌شود؛ فولاد دیگر شکننده نیست اما هنوز سخت باقی می‌ماند.
در طول فرآیندهای مختلف مانند نورد، ماشین‌کاری یا جوشکاری، تنش‌هایی در ساختار داخلی فولاد ایجاد می‌شود. عملیات تنش‌زدایی با هدف حذف یا کاهش این تنش‌های پسماند انجام می‌شود تا از تاب‌برداشتن، ترک‌خوردگی یا شکست ناگهانی در آینده جلوگیری شود.
حرارت‌دهی فولاد تا دمای 600 تا 650 درجه سانتی‌گراد
نگهداری فولاد در این دما به مدت دو ساعت
کاهش تدریجی دما در داخل کوره تا رسیدن به دمای 450 درجه سانتی‌گراد با سرعت کنترل‌شده (حدود 10-20 درجه در ساعت)
فورجینگ فرآیند شکل‌دهی فلزات در حالت گرم است و در فولاد ck75 به منظور دستیابی به شکل نهایی قطعه و بهبود ویژگی‌های مکانیکی انجام می‌شود.
حرارت‌دهی فولاد تا دمای 850 تا 1050 درجه سانتی‌گراد
در این دما، فولاد به حالت پلاستیک درمی‌آید و امکان تغییر شکل بدون ایجاد ترک وجود دارد.
پس از پایان فورج، قطعه باید آهسته سرد شود یا مستقیماً وارد مراحل عملیات حرارتی بعدی مانند آنیل یا سخت‌کاری گردد.
اگر سرعت خنک‌سازی در این مرحله بیش از حد بالا باشد، تنش‌های پسماند و ساختار ناهمگن در قطعه نهایی به وجود می‌آید.
فولاد فنر ck75 را می‌توان به روش‌های مختلفی سخت کاری کرد. معمولا از روش کار سرد، حرارت و کوئنچ این فولاد، سخت‌کاری آن انجام می‌شود. این فولاد در مقایسه با فولادهای کم کربن، به مقدار نیروی بیشتری برای کار سرد نیاز دارد.
برای سخت‌کاری فولاد ck75 از دو روش حرارت‌دهی و پس از آن کوئنچ و روش کار سرد استفاده می‌شود. زمانی که فولادهای فنر در دمای پایین تغییر شکل می‌دهند، کار سرد اتفاق افتاده است. به این ترتیب ریز ساختار فولاد تغییر کرده و ساختمان فولاد به شکل ریزدانه درمی‌آید که در نتیجه سختی و استحکام آن افزایش می‌یابد.
پس از تولید، برای تنش‌زدایی فولاد، آن را در دمایی بین 600 تا 650 درجه سانتی‌گراد در مدت زمان 2 ساعت حرارت می‌دهند. سپس دمای فولاد در کوره اتمسفری کنترل شده تا به 450 درجه سانتی‌گراد برسد. در آخر فولاد فنر را در هوای آزاد خنک کرده تا به مقاومت و کیفیت مورد نظر برسد.
به دلیل درصد بالای کربن، جوشکاری فولاد ck75 نیازمند دقت فراوان و عملیات پیش‌گرم و همچنین رعایت قوانین جوشکاری متناسب با نوع الکترود جوشکاری است.
پیش‌نیازها:
پیش‌گرم تا دمای 260 تا 315°C
استفاده از روش‌های خاص جوشکاری (جوش قوسی با الکترود خاص)
گرم‌کردن مجدد بعد از جوشکاری تا دمای 649 تا 788°C برای جلوگیری از ترک‌خوردگی
نتیجه: جوشکاری فولاد CK75 ممکن اما پرریسک است.
کربن (C): عامل اصلی سختی‌پذیری و تنش تسلیم بالا
منگنز (Mn): بهبود مقاومت سایشی و سختی
کروم (Cr): افزایش مقاومت به خوردگی و اکسیداسیون
نیکل (Ni): بهبود چقرمگی و شکل‌پذیری در دمای پایین
ساخت تیغه‌ها و اره‌ها (نیاز به سختی و مقاومت سایشی بالا)
فنرهای صنعتی (الاستیسیته بالا و شکل‌پذیری)
ابزارهای دستی و کشاورزی
قطعات تحت بار ضربه یا خمش زیاد
اهمیت شناخت دقیق فرآیندهای حرارتی در کاربردهای صنعتی فولاد ck75
عملیات حرارتی فولاد ck75 از مراحل دقیق و تخصصی تشکیل شده است که هر کدام نقش مهمی در بهبود خواص نهایی این آلیاژ ایفا می‌کنند. آنیل، سخت‌کاری، تمپرینگ، تنش‌زدایی، و حتی کار سرد، همگی برای رسیدن به خواص فیزیکی و مکانیکی مطلوب طراحی شده‌اند. شناخت دقیق از رفتار حرارتی و ساختاری این فولاد، به مهندسان کمک می‌کند تا بتوانند در طراحی قطعات صنعتی، عملکرد و دوام بالاتری را تضمین کنند.
در نهایت، اگرچه جوشکاری این فولاد به دلیل درصد بالای کربن چالش‌برانگیز است، اما با رعایت تمهیدات خاص، می‌توان از آن در مونتاژ قطعات حساس نیز بهره‌برداری کرد.
نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *
نام*
ایمیل*
وبسایت
ذخیره نام، ایمیل و وبسایت من در مرورگر برای زمانی که دوباره دیدگاهی مینویسم.
Δ
صفحه نخست
محصولات
تلگرام
اینستاگرام
