آشنایی با عملیات حرارتی تبلور مجدد

تبلور مجدد (recrystallization) عبارت است از عملیاتی که در آن، در اثر حرارت دادن دانه‌های جدید هم‌ محور و عاری از تنش در فلز کار سرد شده به وجود می‌آید. از اثرات کار سرد می توان به تغییر شکل دانه‌ها در جهت اعمال نیرو و ایجاد تنش‌های داخلی اشاره کرد. همچنین عملیات‌ تبلور مجدد، تغییراتی که در اثر انجام کار سرد در خواص فیزیکی و مکانیکی به وجود آمده، از بین می‌رود و قطعه به حالت قبل از کار سرد برمی‌گردد.

در واقع، تبلور مجدد ادامه عملیات حرارتی بازیابی است و در آن دانه‌های بدون از تنش می‌توانند از دانه‌های فرعی حاصل از عملیات بازیابی به وجود آیند. کلا فرایند تبلور مجدد شامل جوانه‌زنی و رشد بوده که نیروی محرکه برای این عملیات، ناشی از کاهش انرژی آزاد حجمی در اثر کاهش نابجایی هاست.

جهت اطلاع از قیمت روز لوله گالوانیزه کلیک نمایید.

از آنجایی که عملیات حرارتی تبلور مجدد فولادها در ناحیه دوفازی فریت‌ – آستنیت انجام می‌شود، تغییرات ایجاد شده در ساختار همراه با تغییر فاز نخواهد بود. در شرایط کلی میکروساختار فولادهای کم کربن و کربن متوسط قبل از کار سرد شامل سمنتیت کروی و یا عمدتاً فریت با مقدار کمی پرلیت است، که هر دو آن‌ها انعطاف‌پذیری خوبی دارند.

فریت موجود در این ساختار عاری از تنش بوده و دارای دانه‌های هم محور است.کار سرد، دانه‌های فریت را برای انجام کار مکانیکی تغییر شکل داده و معایب بلوری را در آن زیاد می‌کند. در این حالت انجام عملیات حرارتی تبلور مجدد موجب می‌شود که دانه‌های جدید هم محور و عاری از تنش در زمینه فریت تغییر شکل یافته و رشد کند.

پس میکروساختار اولیه دوباره به وجود می‌آید. اگر حرارت دهی در دمای مناسب و به مدت زمان کافی در این فرآیند صورت گیرد، هیچ گونه اثری از انجام کار سرد در ساختار دیده نخواهد شد.

برای اطلاعات بیشتر درباره لوله ها می توانید به مقاله لوله مانیسمان چیست مراجعه نمایید.

عوامل موثر بر تبلور مجدد

بعد از اینکه تبلور مجدد خاتمه یافت ( ساختار تغییر شکل یافته به صورت کامل توسط دانه‌های هم‌محور و عاری از تنش جایگزین شد)، اگر باز هم حرارت دادن قطعه را ادامه دهیم، دانه‌های هم‌ محوری که وجود دارند شروع به درشت شدن می‌کنند.

جهت اطلاع از قیمت تیرآهن کلیک نمایید.

این عملیات به رشد دانه ( grain growth) معروف است و تا زمانی که قطعه در دمای بالا قرار دارد، رشد دانه‌ ها هم ادامه خواهد داشت.

در واقع رشد دانه‌ها به این صورت انجام می‌گیرد که با مهاجرت مرز دانه‌ها، دانه‌های ریز به ترتیب به دانه‌های درشت مجاور ملحق می‌شوند. در این شرایط نیروی محرکه یا عامل ترمودینامیکی رشد دانه‌‌ها همان انرژی مرز دانه‌هاست؛ بدین صورت که با درشت شدن دانه‌ها، مرز دانه‌ها کم می شود و بنابراین انرژی داخلی فلز نیز کم خواهد شد.

عملیات حرارتی تبلور مجدد یک فرایند مهم در علم مواد و مهندسی مواد است که برای بهبود ویژگی‌های ساختاری و خواص مواد استفاده می‌شود. این عملیات به افزایش یا بهینه‌سازی ترتیب بلورها در ساختار مواد کمک می‌کند. در زیر به مفهوم و مراحل اصلی عملیات حرارتی تبلور مجدد اشاره خواهم کرد:

1. تبدیل فازی: در این مرحله، ماده از حالت یکنواخت به حالت بلوری تبدیل می‌شود. این تبدیل معمولاً به دلیل تغییر دما صورت می‌گیرد. این تبدیل فازی می‌تواند به صورت یک مرحله‌ای یا چند مرحله‌ای باشد.
2. تبدیل گرمایی: در این مرحله، ماده گرمایی کسب می‌کند تا به دماهای بلندتری برسد. این گرمایی، مواد را به دماهایی بیش از دمای تبدیل فازی آنها می‌رساند.
3. نگهداری در دمای بالا: مواد بعد از تبدیل فازی و تبدیل گرمایی در دمای بالا (که ممکن است به عنوان دمای تبلور مجدد شناخته شود) نگه داشته می‌شوند. این مرحله به مواد این امکان را می‌دهد که ساختار بلوری خود را بهبود ببخشند و به حالتی با خواص بهینه تر برسند.
4. سرد شدن: در این مرحله، مواد از دماهای بالا به دماهای پایین‌تر سرد می‌شوند. این فرآیند به مواد کمک می‌کند تا ساختار بلوری به شکل مورد نظر حفظ شود.
5. تنظیمات پارامترها: در هر مرحله از فرآیند، ممکن است انجام تنظیماتی بر روی پارامترهای مختلف مواد (مانند دما، فشار، زمان و نرخ خنثی) نیاز باشد تا بهترین نتایج حاصل شود.

عملیات حرارتی تبلور مجدد در بسیاری از صنایع از جمله صنایع فلزات، سرامیک، پلیمرها و کریستال‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. این فرآیند می‌تواند بهبود در خواص مکانیکی، الکتریکی، حرارتی، و سایر ویژگی‌های مواد ایجاد کند.

جهت اطلاع از قیمت ورق سیاه فولاد مبارکه اصفهان کلیک نمایید.

عملیات حرارتی تبلور مجدد در کجا استفاده می شود

عملیات حرارتی تبلور مجدد در انواع مختلف صنایع به منظور بهبود ویژگی‌های مواد به کار می‌رود. در زیر تعدادی از صنایع و کاربردهای اصلی این عملیات آورده شده است:

1. صنایع فلزات:
   • فولادسازی: در تولید فولاد، عملیات حرارتی تبلور مجدد به منظور بهینه‌سازی ساختار بلوری فولاد و بهبود خواص مکانیکی آن مورد استفاده قرار می‌گیرد.
   • آلومینیوم و آلیاژهای آن: در صنایع آلومینیوم، تبلور مجدد برای بهبود خواص مکانیکی و ساختار بلوری آلومینیوم و آلیاژهای آن اجرا می‌شود.
2. صنایع سرامیک:
   • تولید سرامیک‌های پیشرفته: در ساخت سرامیک‌های پیشرفته مانند اکسیدهای فلزی، عملیات حرارتی تبلور مجدد برای بهبود چگالی، مقاومت مکانیکی و خواص الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
3. صنایع پلیمرها:
   • تولید پلیمرهای بلوری: در بسیاری از صنایع پلیمری، اعمال حرارتی تبلور مجدد به منظور بهبود شفافیت، سختی و مقاومت مکانیکی پلیمرها اجرا می‌شود.
4. صنایع کریستال‌ها:
   • تولید کریستال‌ها: در تولید کریستال‌ها، عملیات حرارتی تبلور مجدد برای بهبود ساختار بلوری و بهبود خواص نوری و الکتریکی مورد استفاده است.
5. صنایع الکترونیک:
   • تولید نیمه‌رساناها: در تولید نیمه‌رساناها مانند سیلیکون، تبلور مجدد جهت بهبود خواص الکتریکی و تراکم بلورها به کار می‌رود.
6. تولید بلورهای زیستی:
   • تحقیقات در زمینه بلورهای زیستی: در زمینه بلورهای زیستی و بیولوژیکی، این فرآیند برای تحقیقات و بهبود فهم ما از ساختار بلورهای زیستی استفاده می‌شود.

جهت اطلاع از قیمت ورق استیل 304 نگیر کلیک نمایید.

استفاده از این عملیات به تولید مواد با خواص بهینه و تطابق با نیازهای خاص صنایع کمک می‌کند و بهبودهای چشمگیری در خصوصیات مواد فراهم می‌کند. و همچنین برای خرید لوله مانیسمان می توانید وارد سایت حامیران شوید.