فولاد عملیات حرارتی‌پذیر دسته ای از فولاد ها هستند که در یک سیکل حرارتی و برودتی موسوم به عملیات حرارتی، تغییر خواص و فازی تهیه می‌شوند. این در حالی است که هیچ نوع تغییری در ترکیب شیمیایی فولاد رخ نمی‌دهد. بلکه سختی، فرم‌پذیری، چقرمگی قابلیت ماشینکاری آن افزایش می‌یابد. عملیات حرارتی به روش‌های مختلف انجام شده و در نتیجه هر یک از این فرآیندها، فولاد حاصل شده دارای درصد کربن بیشتری نسبت به سایر فولادها خواهد بود. در ادامه با ما همراه باشید تا به اطلاعات کاملی درباره فولاد عملیات حرارتی‌پذیر دست یابید.
انواع فولاد عملیات حرارتی پذیر
فولاد عملیات حرارتی پذیر به طور کلی به چهار دسته یا زیر گروه تقسیم‌بندی می‌شود. این دسته‌بندی شامل موارد زیر خواهد بود.
فولادهای عملیات حرارتی‌پذیر غیر آلیاژی:
یکی از انواع فولاد عملیات حرارتی‌پذیر، نمونه‌های غیر آلیاژی آن است که درصد کربن بسیار بالایی دارد. این نمونه از فولاد حرارتی به دلیل عدم بهره‌مندی از آلیاژهای مختلف، ممکن است برای قطعات بزرگ مناسب نباشد. بدین ترتیب معمولا از این فولاد برای قطعات با مقاطع کوچک استفاده می‌شود. همچنین عمق سختی در این نمونه از فولاد حرارتی در حدود ۳ تا ۴ میلیمتر است. در حالی که در فولادهای آلیاژی میتوانیم ۱۰ تا ۱۲ میلی متر را نیز شاهد باشیم.
فولادهای عملیات حرارتی‌پذیر منگنزدار:
وقتی به دنبال فولادهای مستحکمی هستید که از فرآیند عملیات حرارتی تهیه شده باشند، باید به سراغ نمونه‌های آلیاژ دار این محصول صنعتی بروید. فولاد عملیات حرارتی‌پذیر منگنزدار، یکی از این نمونه فولادهای حرارتی آلیاژی است. فولادهای حرارتی منگنزدار مقاومت بسیار بالایی را ارائه می‌دهند که تهیه فولاد با چنین سطح مقاومت از روش‌های دیگر، بسیار هزینه‌بر خواهد بود.
فولادهای عملیات حرارتی‌پذیر کروم‌دار:
فولاد عملیات حرارتی پذیر کروم‌دار، خاصیت سختی‌پذیری و پلاستیسیته بسیار بالایی داشته و قابلیت استفاده برای تولید قطعات فولادی با مقاطع بزرگ وجود دارد.
فولادهای عملیات حرارتی‌پذیر کروم-مولیبدن‌دار:
فولاد عملیات حرارتی کروم – مولیبدن‌دار دسته دیگر از فولادهای حرارتی آلیاژی است که خاصیت سختی‌پذیری فولاد را در سطوح بیشتری نسبت به سایر آلیاژها ارائه می‌دهد.
انواع روش‌های عملیات حرارتی فولاد
انواع مختلف فرآیندهای عملیات حرارتی مشابه هستند، زیرا همه آنها شامل گرمایش و سرمایش فولادها هستند. با این حال، فرآیندها در دماهای گرمایش و نرخ سرمایش استفاده شده و نتایج نهایی متفاوت است. فرآیندهای معمولی مورد استفاده برای عملیات حرارتی فولادها عبارتند از:
1) عملیات آنیلینگ
آنیلینگ یک فرآیند عملیات حرارتی است که شامل گرمایش و سرمایش است. این فرآیند معمولاً برای نرم شدن فولاد استفاده می‌شود. این اصطلاح همچنین به روش هایی اشاره دارد که برای تغییر خواص مکانیکی یا فیزیکی، تولید یک ریز ساختار مشخص یا حذف گازها در نظر گرفته شده است. دمای عملیات و سرعت خنک شدن به نوع فولاد در حال آنیلینگ و هدف از عملیات بستگی دارد.
2) نرماله کردن
نرمالیزاسیون، فرآیندی است که در آن فولاد تا دمای بالاتر گرم می‌شود و سپس در هوای آزاد سرد می‌شود. هدف از عملیات نرماله‌سازی، حذف اثرات هر عملیات حرارتی یا کار سرد است. فرآیند نرماله‌سازی برای اطمینان از همگن ماندن آستنیت در هنگام گرم کردن مجدد انجام می‌شود. سازه‌های بعد از نرماله شدن با سازه های حاصل از آنیل متفاوت است.
3) سخت‌کاری
سخت‌کاری یکی دیگر از روش‌های تولید فولاد حرارت‌پذیر است که در کنار سخت شدن فولاد، قوی‌تر کردن آن نیز مدنظر خواهد بود. البته این کار برخی معایبی را نیز به همراه خواهد داشت. به طور مثال شکل‌پذیری فولاد کاهش یافته و فلز را در معرض شکنندگی قرار می‌دهد. به گونه ای که حتی شاید لازم شود تا فلز را کمی نرم‌تر کنید تا از میزان شکنندگی آن کاسته شود.
4) فولادهای کوئنچ تمپر.
عملیات حرارتی تمپرینگ که بعضی اوقات آن را با نام کشش نیز می‌شناسند، فرآیند دیگری است که برای گرم کردن مجدد فولادهای سخت شده مورد استفاده قرار می‌گیرد. البته سرعت سرد شدن مهم نبوده و به جز فولادهای خاص نیازی به توجه به این وضعیت نخواهد بود. فرآیند تمپرینگ باعث کاهش سختی فولاد شده و خواص فیزیکی و خاصی را در آن ایجاد می‌کند. این کار همچنین می‌تواند فولاد را اندکی نرم کند که چنین وضعیتی قابل اجتناب هم نیست. اما مقامت در برابر میزان سختی فولاد را که در طول این فرآیند از دست می‌دهید، می‌توان با کنترل دما تقلیل داد.
معرفی محصولات فولاد عملیات حرارتی‌پذیر:
فولاد عملیات حرارتی‌پذیر در گریدهای مختلف برای استفاده در کاربری‌های مختلف تولید می‌شود. در ادامه به پرکاربردترین گریدهای فولاد عملیات حرارتی‌پذیر می‌پردازیم.
mo40:
یک نوع فولاد عملیات حرارتی‌پذیر آلیاژی است که دارای درصدی از فلزات مولیبدن و کروم است. وجود این دو فلز در این آلیاژ باعث افزایش چقرمگی آن شده و برای تولید تجهیزات صنعتی که تحت ضربه، حرارت و یا فشار بالا قرار دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرد. این فولاد جزوه آلیاژهای کم کربن دسته‌بندی شده و از معروفترین و یکی از پرکاربردترین انواع فولاد آلیاژی است.
فولاد CK45:
فولاد CK45 از انواع فولادهای عملیات حرارتی‌پذیر است که دسته‌بندی فولادهای کم کربن قرار می‌گیرد. این فولاد در بازار داخلی به فراوانی وجود داشته و کاربردهای زیادی در صنعت خودروسازی دارد. میزان کربن این فولاد عملیات حرارتی‌پذیر ۰.۴۵ درصد بوده و در بین بازاریان با نام فولاد سیکا نیز شناخته می‌شود. مقاومت سایشی این فولاد بسیار بالا بوده و به همین دلیل برای تولید ابزارآلاتی که در معرض سایش زیاد قرار دارند، بهترین گزینه خواهد بود. به طور مثال، چرخ جرثقیل از جمله قطعاتی است که با این گرید فولاد ساخته می‌شود.
فولاد C45:
فولاد C45 از انواع گریدهای فولاد عملیات حرارتی‌پذیر است که با مقاومت بسیار عالی در برابر اصطکاک و ضربه شناخته می‌شود. از این فولاد حرارتی برای ساخت قطعات مهندسی و اجزای داخلی خودرو مانند یاتاقان‌ها، دنده‌ها و پیچ و مهره‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. این فولاد در دسته‌بندی فولادهای دارای درصد کربن متوسط بوده و این میزان کربن، استحکام کششی بسیار بالایی را برای آن به ارمغان آورده است.
فولاد CK35:
دسته‌ای دیگر از انواع فولاد عملیات حرارتی‌پذیر کربنی است که در دسته بندی فولادهای غیر آلیاژی قرار می‌گیرد. این فولاد دارای خاصیت شکل‌پذیری عالی و سختی‌پذیری متوسط است. همچنین قابلیت ماشینکاری آن نیز بسیار خوب بوده و در اجزای سازه‌های صنایع ماشین‌سازی کاربرد دارد. همچنین این فولاد برای تولید قطعات موتور خودرو وسایل و سایر نقلیه مورد استفاده قرار می‌گیرد.
فولاد CK55:
دسته‌ای دیگر از فولاد عملیات حرارتی‌پذیر است که دارای ۰.۵۵ درصد کربن در ترکیب خود است. این فولاد معمولاً در تولید انواع شفت و فنرهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این فولاد در برابر خوردگی استحکام پایین داشته و قابلیت جوشکاری آن نیز بالا است.
فولاد CK60:
یکی دیگر از دستگاه‌های پرکاربرد فولاد عملیات حرارتی‌پذیر آلیاژی است که استحکام و سختی‌پذیری بیشتری نسبت به سری CK45 دارد. این فولاد مقاطع با بارگذاری‌های سنگین مناسب بوده و در برابر اصطکاک نیز مقاومت بسیار بالایی از خود نشان می‌دهد. عمده کاربرد این فولاد برای تولید تسمه فولادی بوده و فشارهای ناشی از بارهای سنگین را خواهد داشت.
نکات مهم برای انتخاب گرید مناسب
فاکتورهای مختلفی وجود دارند که هنگام انتخاب گرید مناسب فولاد حرارتی وجود دارند. اگر بخواهیم ۶ فاکتور اصلی را در این باره معرفی کنیم باید به موارد زیر اشاره کنیم.
میزان کربن:
میزان کربن فولاد عملیات حرارتی‌پذیر فاکتور بسیار مهمی است که بر مبنای آن باید فولاد مناسب برای کسب و کار تولیدی خود را انتخاب کنیم. هر چه میزان کربن فولادی بیشتر باشد، استحکام آن نیز بیشتر خواهد بود.
محیط عملیاتی
هنگام انتخاب فولاد عملیات حرارتی‌پذیر باید به محیطی که قرار است در آن کار کند نیز توجه نماییم. از جمله فاکتورهایی که در این باره باید مورد توجه قرار دهیم، می توان به PH، دما عوامل فیزیکی اشاره کرد.
استحکام فولاد:
فاکتور مهم بعدی در انتخاب فولاد عملیات حرارتی‌پذیر، استحکام آن است. وقتی قرار است تا فولاد مورد استفاده ما در محیطی با فشارهای بالا کار کند، تهیه نمودن فولادی که مقاومت کمی در برابر فشارهای وارده داشته باشد، مناسب نخواهد بود. بدین ترتیب باید گریدی از فولاد را انتخاب کنیم که مقاومت مناسب را در برابر فشارهای وارده داشته باشد.
قابلیت ماشین کاری:
ماشینکاری یکی دیگر از ویژگی‌های مهم در انتخاب از بین گریدهای مختلف فولاد است که قابلیت شکل‌پذیری یک قطعه فولادی را بیان می‌کند. بدین صورت که بتوان آن را با دستگاه‌های ماشین ابزار صیقل داده و قطعات مختلفی را با آنها تولید نمود. ماشین ابزارکاران محترم با این اصل فولاد انتخاب شده باید قابلیت ماشینکاری داشته باشد، به خوبی آشنایی دارند. در صورتی که فولاد برای ماشینکاری مناسب نباشد، نه تنها فرایند تولید قطعه را مختل خواهد کرد، بلکه می‌تواند به دستگاه‌های ماشین ابزار نیز خسارت وارد کند.
مقاومت در برابر خوردگی:
از دیگر ویژگی‌های مهم هنگام انتخاب بین گریدهای مختلف فولاد عملیات حرارتی‌پذیر، مقاومت در برابر خوردگی آن است. خوردگی یک فولاد می‌تواند به دلیل حضور در محیط‌های مرطوب یا در معرض مواد شیمیایی رخ دهد.
قابلیت جوشکاری فولاد عملیات حرارتی‌پذیر:
فاکتور مهم دیگری که هنگام انتخاب فولاد عملیات حرارتی‌پذیر باید مد نظر قرار بدهیم، می‌تواند این باشد که آیا چنین فولادی قابلیت جوشکاری دارد یا خیر. به طور کلی امکان چنین کاری وجود دارد. برای عملیات حرارتی‌پذیر می توانیم جوش بدهید. با این حال باید چنین فرآیندی با دقت بسیار بالا انجام شده و برای فولادهای با درصد کربن بالا و یا دارای درصد آلیاژ بالا بهتر است که جوشکاری حداقل مقدار انجام نشود.
کاربردهای فولاد عملیات حرارتی‌پذیر
فولاد عملیات حرارتی پذیر، برتری‌هایی که در خواص مکانیکی نسبت به آلیاژ ساده به دست آورده است، می تواند برای کاربری‌هایی که نیاز به فولاد مستحکم‌تری دارند، مورد استفاده قرار خواهد گرفت. به طور مثال صنایع خودروسازی بزرگترین مشتریان فولاد عملیات حرارتی‌پذیر هستند. به طور مثال، محورها، شفت‌ها، میل لنگ‌ها، قطعات دوار، قطعات دندانه دار از موارد کاربرد فولاد حرارت‌پذیر هستند. در صنایع دیگر نیز از انواع فولاد عملیات حرارتی‌پذیر استفاده می شود.
مزایای استفاده از فولاد عملیات حرارتی‌پذیر
عملیات حرارتی می‌تواند مزایای متعددی مانند افزایش استحکام، بهبود مقاومت در برابر سایش و افزایش چقرمگی را به همراه داشته باشد. به عنوان مثال، استحکام کششی فولاد عملیات حرارتی پذیر می‌تواند تا 50٪ افزایش یابد. این ویژگی، آن را برای کاربردهایی که در آن ها استحکام ضروری است، مانند قطعات هوافضا و قطعات خودرو، ایده‌آل می کند. علاوه بر این، از عملیات حرارتی می‌توان برای بهبود مقاومت در برابر خستگی با تغییر ریز ساختار فلزات از طریق فرآیندهای تمپر یا آنیلینگ استفاده کرد.
مزایای استفاده از فولاد عملیات حرارتی پذیر
کاهش تنش‌های داخلی در فولاد
عملیات حرارتی با کاهش تنش‌های داخلی در فولاد، باعث بهبود پایداری ابعادی آن می‌شود که به جلوگیری از تاب برداشتن یا اعوجاج در طول فرآیندهای ساخت و تولید کمک می‌کند. در نهایت، سختی سطح و مقاومت در برابر سایش را افزایش می‌دهد که آن را برای کاربردهایی که نیاز به دوام طولانی مدت و محافظت در برابر سایش و خوردگی دارند مفید می کند.
افزایش استحکام
عملیات حرارتی می تواند استحکام فلز را با تغییر ریز ساختار آن افزایش دهد. همچنین می‌توان از این فرآیند برای تغییر سختی، شکل‌پذیری و سایر خواص فلز استفاده کرد.
بهبود مقاومت در برابر سایش
عملیات حرارتی همچنین می‌تواند مقاومت به سایش یک فولاد را بهبود بخشد. این اغلب با سخت شدن فلز انجام می‌شود که آن را در برابر سایش و پارگی مقاوم‌تر می‌کند.
افزایش مقاومت در برابر خوردگی
یکی دیگر از مزایای عملیات حرارتی این است که می تواند مقاومت در برابر خوردگی فولاد را افزایش دهد. این ویژگی اغلب با کربوره کردن یا نیترید کردن سطح فلز انجام می‌شود، که مانعی ایجاد می‌کند که در برابر خوردگی محافظت می‌کند.
افزایش شکل پذیری
عملیات حرارتی در واقع می‌تواند شکل پذیری فولاد را افزایش دهد. این ویژگی، اغلب با آنیلینگ فولاد انجام می‌شود که تنش‌های داخلی را کاهش می‌دهد و فلز را انعطاف‌پذیرتر می‌کند.
بهبود رسانایی حرارتی
عملیات حرارتی همچنین می‌تواند هدایت حرارتی فولاد را بهبود بخشد. این ویژگی، اغلب با کربور کردن یا نیترید کردن سطح فلز انجام می‌شود که مانعی ایجاد می‌کند که هدایت حرارتی را بهبود می‌بخشد.
معایب استفاده از فولاد عملیات حرارتی‌پذیر
علی رغم مزایای فراوان آن، هنوز برخی از معایب مربوط به عملیات حرارتی وجود دارد که باید قبل از استفاده از این فرآیند در نظر گرفته شود.
معایب استفاده از فولاد عملیات حرارتی پذیر
افزایش احتمال اکسیداسیون فولاد
یکی از معایب اصلی این است که عملیات حرارتی اگر در طول فرآیند به درستی محافظت نشوند، می تواند باعث اکسیداسیون فولاد شود. اکسیداسیون منجر به تغییر رنگ و همچنین زبری سطوح می‌شود که بسته به کاربرد مورد نظر ممکن است بر ظاهر یا عملکرد محصول تأثیر منفی بگذارد.
احتمال بروز شوک حرارتی
گرم کردن خیلی سریع یا خیلی داغ فولاد می‌تواند منجر به ترک خوردن یا تاب برداشتن به دلیل شوک حرارتی شود. این امر می تواند به قطعات غیر قابل تعمیر آسیب برساند.
عملیات حرارتی می تواند گران باشد.
در برخی از موارد ممکن است به تجهیزات تخصصی برای تولید فولاد عملیات حرارتی‌پذیر نیاز داشته باشند که بسته به نوع تجهیزات، می تواند هزینه را به میزان قابل توجهی افزایش دهد.
می تواند باعث ایجاد اعوجاج در فولاد شود.
اعوجاج به طور کلی می‌تواند توسط عوامل مختلفی ایجاد شود. ماده ای که تحت یک فرآیند عملیات حرارتی قرار می‌گیرد، ممکن است پارگی یا براق شدن سطحی داشته باشد که پس از آن باعث افزایش تنش بر روی قطعه می‌شود. تنش بیش از حد ناشی از ماشینکاری، به‌ویژه ناشی از سوراخ‌کاری و فرزکاری، می‌تواند اعوجاج ایجاد کند.
راهنمای خرید فولاد عملیات حرارتی‌پذیر
موارد زیادی وجود دارند که به هنگام خرید فولاد حرارت‌پذیر باید مد نظر قرار بدهیم. از جمله آنها می‌توان به موارد زیر اشاره نمود.
نکته اول اینکه به هنگام خرید فولاد عملیاتی حرارت پذیر باید دقت کنیم که صورت انتخاب شده برای کار صنعتی ما مناسب باشد. خوشبختانه تولید فولاد حرارت‌پذیر به روش های مختلف انجام می‌شود و آلیاژهای مختلفی نیز برای کاربری های مختلف صنعتی تولید شده‌اند. نکته ای که وجود دارد این است که باید بهترین آلیاژ فولاد حرارت‌پذیر را برای کسب و کار خود انتخاب کنیم. اگر در این حوزه اطلاعات کافی ندارید، میتوانید از راهنمایی‌های مشاورین گروه بانک فولاد بهره ببرید.
نکته دیگری که هنگام خرید فولاد حرارتی باید مد نظر قرار بدهیم، بحث قیمت فولاد عملیات حرارتی‌پذیر است. پارامتر قیمت انواع از اهمیت بسیار بالایی برخوردار بوده و خریداران معمولاً تمایل دارند تا بهترین قیمت فولاد آلیاژی را برای محصول از نمایندگی‌های فروش فولاد عملیات حرارتی‌پذیر دریافت کنند. با این حال، در بحث خرید فولاد حرارتی، در کنار توجه به پارامتر به کیفیت محصول نیز توجه فرمایید. به این دلیل که ممکن است شرکت‌هایی وجود داشته باشند که پایین‌ترین قیمت‌ها را در بازار عرضه کنند. با این حال محصول آنها کیفیت لازم را نداشته و به نوعی باعث هدر رفت سرمایه خریدار می‌شود.
با دانستن این موضوعات، اهمیت دریافت مشاوره تخصصی از کارشناسان فعال در حوزه آهن و فولاد، در تجربه خریدی مطمئن، کارآمد خواهد بود. در این صورت اگر نیاز به دریافت راهنمایی های بیشتر خرید فولاد حرارت‌پذیر دارید، میتوانید با کارشناسان گروه بانک فولاد در ارتباط باشید.
کلیه حقوق این وب سایت متعلق به گروه میهن فولاد می باشد. طراحی و اجرا: براش‌کد
