عملیات حرارتی بر روی ورق ها

در این نوشته برآنیم عملیات حرارتی بر روی ورق ها را به تفصیل شرح دهیم.

عملیات حرارتی چیست

عملیات حرارتی مجموعه‌ای از فرآیندهایی هستند که در آنها مواد فلزی، معمولاً در شکل اندازه‌گیری شده‌ای مانند ورق، نمای داده می‌شوند به گونه‌ای که خصوصیات آنها از جمله سختی، مقاومت، پلاستیسیته، ریزساختار، و دیگر خواص مکانیکی و فیزیکی بهبود یابند یا تغییر کنند. این فرآیندها عمدتاً با تغییر دماهای مواد و سپس خنک کردن آنها انجام می‌شوند، بدون آنکه مواد فلزی در آنها تغییر شکل فیزیکی مهمی از خود نشان دهند.

جهت اطلاع از ورق سیاه 10 میل قیمت کلیک نمایید.

 

تاکید اصلی در این فرآیندها بر روی تغییر ریزساختار مواد فلزی است. این ریزساختار می‌تواند به وسیله تغییرات در دما و سرعت خنک‌شدن کنترل شود. این فرآیندها معمولاً در صنایع مختلفی از جمله صنایع فولادسازی، خودروسازی، ماشین‌سازی، و ساخت و ساز استفاده می‌شوند.

 

 

سختکاری

هدف از سختکاری نه تنها افزایش سختی بلکه افزایش مقاومت فولاد آلیاژی است. اگر ورق آلیاژی مقدار کربن کافی در ترکیب خود داشته باشد، می‌توان سختکاری آن را با حرارت دادن و سپس به سرعت کوئنچ کردن (خنک‌سازی) انجام داد. در طی این فرآیند ریزساختار آستنیت ایجاد می‌شود که می‌تواند از نوع فریت، مارتنزیت یا سمنتیت باشد. با انجام عملیات سختکاری، سختی و مقاومت ورق آلیاژی افزایش می‌یابد، اما همزمان شکننده‌تر شده و قابلیت شکل‌پذیری کمتری خواهد داشت. بنابراین معمولا پس از سختکاری، فولاد را تمپر می‌کنند تا شکنندگی آن کاهش یابد.

جهت اطلاع از خرید ورق سیاه کلیک نمایید.

 

سختکاری ورق آلیاژی در سه مرحله انجام می‌شود. ابتدا فولاد را تا دمای مشخصی به آهستگی گرم کرده و سپس برای مدت زمان معینی به صورت یکنواخت غوطه‌ور می‌کنند تا دمای آن کاهش یابد. مرحله سوم ممکن است بسته به نوع فولاد متفاوت باشد. در اکثر موارد قطعه فولادی را به سرعت در آب یا روغن فرو برده و خنک می‌کنند. به این کار کوئنچ کردن گفته می‌شود. در برخی از موارد نیز نیازی به این کار نبوده و اجازه می‌دهند فولاد در هوای آزاد خنک شود.

معمولا فولادهای کربن مانند A36 را در آب یا آب و نمک کوئنچ می‌کنند، ولی فولادهای آلیاژی مانند MO40 در روغن خنک‌سازی می‌شوند. انواع مختلف سختکاری عبارتند از سختکاری القایی، شعله‌ای و موضعی.
برای اطلاعات بیشتر درباره ورق ها می توانید به مقاله انواع ورق فلزی و کاربرد آن ها مراجعه نمایید.

جهت اطلاع از قیمت ورق دو میل سیاه کلیک نمایید.

 

تمپر کردن

این عملیات بر روی فولادهای کربنی مانند CK45 برای کاهش سختی و در نتیجه کاهش شکنندگی پس از سختکاری انجام می‌شود. دمای تمپر کردن به کاربرد محصول فولادی بستگی دارد. به طور کلی هرچه درجه حرارت پایین‌تر باشد، استحکام و سختی بیشتر خواهد بود. از طرف دیگر، هر چه دما بالاتر باشد، قطعه کار نهایی نرم‌تر خواهد شد.

برای تمپر کردن فولاد، آن را تا دمایی پایین‌تر از دمای سختکاری گرم می‌کنند. سپس اجازه می‌دهند فولاد برای مدت زمان مشخصی در آن دما قرار بگیرد و بعد آن را در هوای آزاد خنک می‌کنند. با انجام این کار، تنش‌های داخلی نیز از بین می‌روند.

 

 

آنیل کردن

آنیل کردن دقیقا برعکس عملیات سختکاری است. آنیل کردن ورق آلیاژی به معنای گرم کردن فولاد تا دمای بحرانی، غوطه‌ور کردن و سپس خنک کردن آن به آرامی است. خنک‌سازی معمولا با مدفون کردن قطعه در نوعی ماده عایق انجام می‌شود. مدت زمان غوطه‌ور بودن فولاد به نوع و جرم آن بستگی دارد. اگر فولاد کم کربن باشد به بالاترین درجه حرارت نیاز است و با افزایش مقدار کربن، دمای آنیلینگ کاهش می‌یابد.

آنیل کردن باعث می‌شود تا فولاد نرم‌تر شود و در نتیجه قابلیت ماشینکاری و کارپذیری بیشتری بدست آورد. ورق‌های آلیاژی را می‌توان تحت عملیات مختلف آنیلینگ مانند تبلور مجدد، آنیلینگ کامل، جزئی و پایانی قرار داد.

جوشکاری ورق آلیاژی بدون انجام پیش‌گرمایش در دمای مناسب می‌تواند منجر به ایجاد فلزی شود که قسمت‌های مختلف آن تحت دمای متفاوت قرار گرفته است. در چنین شرایطی جوشکاری باعث ایجاد تنش‌های داخلی در کنار محل جوش و شکننده شدن آن می‌شود. برای رفع این مشکل می‌توان از عملیات آنیل برای از بین بردن تنش‌های داخلی استفاده کرد.

جهت اطلاع از قیمت ورق سیاه قطعات کلیک نمایید.

 

نرماله کردن

عملیات نرمال سازی و آنیل کردن دو روش حرارتی متفاوت هستند که هر کدام برای بهبود خواص مکانیکی ورق آلیاژی استفاده می‌شوند.

در آنیل کردن، ورق آلیاژی به دمای بالا (معمولاً بالاتر از دمای بحرانی) گرم می‌شود و سپس به آرامی و به مرور زمان خنک می‌شود. این عملیات باعث تشکیل ریزساختار فریت و سمنتیت در ورق می‌شود که بهبودهایی مانند استحکام و سختی را به ورق می‌دهد، اما شکل‌پذیری آن را کاهش می‌دهد.

در عملیات نرمال سازی، ورق آلیاژی نیز به دمای بالا گرم می‌شود اما در این حالت به طور سریع‌تر خنک می‌شود. این سرعت خنک شدن بیشتر، باعث حفظ ریزساختار فریت در مقابل تبدیل آن به سمنتیت می‌شود. به عبارت دیگر، این عملیات به تولید یک ریزساختار فریتی تقریباً نازک که بسیار مقاوم است و خواص مکانیکی بهتری را فراهم می‌کند، کمک می‌کند.

جهت اطلاع از قیمت ورق ۴ میل سیاه کلیک نمایید.

 

از آنجا که فولاد نرمال شده معمولاً دارای خواص مکانیکی بهتری نسبت به وضعیت قبلی خود است، برای قطعاتی که نیاز به مقاومت در برابر ضربه یا بارهای سنگین دارند، معمولاً عملیات نرمال سازی انجام می‌شود. این عملیات می‌تواند به کاهش تنش‌های ناشی از فرآیندهای مختلف مانند جوشکاری، ریخته‌گری یا خنک‌سازی کمک کند و در نتیجه، خواص مکانیکی ورق را بهبود بخشد.
پیشنهاد مطالعه : آشنایی با ورق گالوانیزه 

 

 

تنش‌زدایی

تنش‌زدایی یک فرایند حرارتی است که برای کاهش تنش‌های داخلی در قطعات فولادی استفاده می‌شود. این تنش‌ها معمولاً به دلیل فرآیندهای پیشینی مانند ماشینکاری، شکل‌دهی، جوشکاری و یا حتی خنک‌سازی سریع ایجاد می‌شوند.

در این فرایند، دمای فولاد به نزدیک‌ترین دمای بحرانی آن (نقطه آستنیت) کاهش می‌یابد تا تنش‌های داخلی در محدوده مادون قابل کنترل قرار گیرند. سپس، قطعه فولادی به طور آهسته و یکنواخت خنک می‌شود. این فرآیند باعث کاهش تنش‌های داخلی در قطعه می‌شود و بازسازی ریزساختار آن را فراهم می‌کند.

تنش‌زدایی می‌تواند مزایای زیادی داشته باشد، از جمله افزایش استحکام، افزایش دوام، کاهش احتمال خستگی و شکست، و بهبود خواص مکانیکی و عملکرد کلی قطعه. این فرآیند معمولاً برای قطعاتی که به دلیل تنش‌های داخلی ممکن است در معرض خطر شکست یا خستگی قرار بگیرند، مانند قطعات از فولاد درونی، قطعات جوش‌دار و غیره، انجام می‌شود.

جهت اطلاع از قیمت ورق سیاه 8 میل کلیک نمایید.

 

کربن‌دهی

فرایند احیا یا کربن‌دهی (که به عنوان سختکاری سطحی هم شناخته می‌شود) یک روش فرآیندی است که برای افزایش محتوای کربن در سطح فولاد کم کربن و سپس افزایش سختی سطحی آن به کار می‌رود.

در این فرایند، فولاد کم کربن در حضور یک ماده دیگر (مانند گاز متان یا گاز آمونیاک) گرم شده و ماده دیگر از خود کربن را آزاد می‌کند. کربن آزاد شده در اثر این تجزیه به سطح فولاد جذب می‌شود و در نتیجه مقدار کربن در سطح آن افزایش می‌یابد.

این افزایش در محتوای کربن سطحی باعث ایجاد لایه‌ای از فازهای سخت و مقاوم می‌شود، که به عنوان لایه سختکاری شناخته می‌شود. این لایه سختکاری سطحی افزایش می‌یابد و به تبدیل فولاد به یک سطح با سختی بالاتر و مقاومت به خوردگی و سایر فرآیندهای سایشی کمک می‌کند، در حالی که هسته داخلی فولاد باقی می‌ماند و چقرمگی خود را حفظ می‌کند. این فرایند برای بهبود خواص سطحی فولاد و افزایش مقاومت آن در برابر خوردگی و سایر عوامل سایشی بسیار مفید است.

(برای اطلاع از قیمت ورق سیاه 10 میل و قیمت ورق سیاه 12 میل و قیمت ورق سیاه 6 میل و قیمت ورق سیاه 2میل و قیمت ورق سیاه 3 میل و ورق ۴ میل سیاه و ورق سیاه 8 میل به صفحه مربوطه مراجعه نمایید)