وبسایت رسمی شرکت میهن فولاد
۱۴۰۳ ۰۷ ۲۳
۰ دیدگاه
7 دقیقه
نویسنده: کیمیا حسینی
تمپرینگ چیست؟
تاریخچه تمپر کردن فولاد
تمپر کردن فولاد چگونه و با چه موادی انجام می‌شود؟
مراحل تمپرینگ فولاد
فولاد در طول بازگشت دادن، دچار چه تحولاتی می‌شود؟
مزایا و معایب تمپر کردن یا تمپرینگ فولاد
تفاوت تمپرینگ با کوئنچینگ
تفاوت آنیلینگ و تمپرینگ چیست؟
سوالات متداول
مطلب مفیدی بود
چاپ مطلب
اشتراک گذاری مطلب
مواد نقش مهمی را در زندگی ما ایفا می‌کنند و در این بین، فولاد به‌خاطر استحکام بالا و تطبیق‌پذیری، جایگاه خیلی خوبی دارد. اما فولاد خام، همیشه پاسخگوی نیازهای ما نیست. گاهی به تیغه‌ای تیز و برنده نیاز داریم و گاهی، به فنری منعطف و مقاوم. عملیات حرارتی، با تغییر ساختار فولاد، بدون تغییر در ترکیب شیمیایی آن، خواص مکانیکی آن را بهتر می‌کند. تمپر کردن یا تمپرینگ، یکی از روش‌های عملیات حرارتی است که با تنظیم دقیق دما و زمان، ویژگی‌هایی مانند سختی و انعطاف‌پذیری در فولاد ایجاد می‌کند. در ادامه این مقاله، به بررسی مفصل‌تر فرآیند تمپر کردن و مزایا و معایب آن می‌پردازیم. با ما همراه باشید.
تمپرینگ، یک فرآیند عملیات حرارتی مهم در متالورژی است. برای بهبود خواص مکانیکی فولاد سخت شده، به کار می‌رود. این فرآیند شامل حرارت‌دهی کنترل‌شده فولاد تا دمایی زیر دمای بحرانی، نگهداری در آن دما برای مدت زمان مشخص و سپس سرد کردن تدریجی آن تا دمای محیط است. فرآیند تمپر کردن، منجر به کاهش سختی و استحکام فولاد سخت شده و در عین حال، باعث بهبود ویژگی‌های آن می‌شود.
ساختار فولاد سخت شده، به‌دلیل وجود مارتنزیت با غلظت بالای کربن، ناپایدار و مستعد شکنندگی است. تمپر کردن، با تغییر این ساختار و تشکیل کاربیدهای ریز و پراکنده، تنش‌های داخلی را کاهش داده و مقاومت به ضربه فولاد را افزایش می‌دهد. پارامترهای اصلی در فرآیند تمپرینگ شامل دما و زمان نگهداری در آن دما هستند. انتخاب دقیق این پارامترها، به ترکیب شیمیایی فولاد، ابعاد قطعه و خواص مکانیکی مورد نظر بستگی دارد.
کشف ابزار فلزی تمپر شده در جلیل، شهری باستانی واقع در شمال اسرائیل، که قدمت آن به قرن دوازدهم میلادی می‌رسد، کاربرد این فرآیند در خاورمیانه در سده‌های گذشته را نشان می‌دهد. علاوه‌براین، بازگشت دادن در سایر نقاط جهان، از جمله آفریقا و آسیا، نیز به‌کار گرفته میشد. به‌عنوان مثال، شمشیرهای سامورایی ژاپن، که به واسطه استحکام و برندگی خود شناخته شده‌اند، نمونه‌ای از مهارت صنعتگران بر فرآیند تمپر کردن در گذشته به‌شمار می‌روند.
نکته قابل توجه آن است که تمپرینگ، با وجود گذشت قرن‌ها و ظهور تکنولوژی‌های پیشرفته در حوزه مهندسی مواد، همچنان به‌عنوان یک روش مؤثر و کاربردی در صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرد. امروزه، این فرآیند به‌طور گسترده در تولید طیف وسیعی از محصولات، از ابزارآلات صنعتی گرفته تا قطعات خودرو، به‌کار می‌رود و نقش زیادی در زندگی مردم ایفا می‌کند.
انتخاب مواد خنک‌کننده مناسب، نقشی زیادی در تعیین ویژگی‌های فلز ایفا می‌کند. انواع اصلی مواد مورد استفاده در تمپر کردن عبارتند از:
هوا، گزینه‌ای خوبی برای تمپر کردن محسوب می‌شود. با این حال، سرعت خنک‌کنندگی هوا نسبتاً پایین است و برای فولادهای کم آلیاژ یا بدون آلیاژ که نیاز به خنکشدن سریع ندارند، مناسب‌تر است. در مقابل، فولادهای پرآلیاژ به‌دلیل ریسک ترک خوردن، به ندرت با هوا تمپر می‌شوند.
روغن، با سرعت خنک‌کنندگی بالاتر از هوا، گزینه‌ای متداول برای تمپر کردن بسیاری از انواع فولاد است. انواع مختلف روغن، با توجه به سرعت خنک‌کنندگی و نقطه اشتعال متفاوت، برای کاربردهای خاص مناسب هستند. استفاده از روغن به عنوان خنک‌کننده، خطر ترک خوردن و اعوجاج فلز را در مقایسه با آب کاهش می‌دهد.
آب، با سرعت خنک‌کنندگی بسیار بالا، برای تمپر کردن فلزاتی که نیاز به سخت شدن سریع دارند، مانند فولادهای کربنی ساده، مناسب است. با این حال، سرعت بالای خنکشدن با آب می‌تواند منجر به ترک خوردن یا اعوجاج در برخی فلزات شود. بنابراین، استفاده از آب به عنوان خنک‌کننده نیازمند دقت و کنترل دقیق دما است.
آب نمک، با سرعت خنک‌کنندگی حتی بالاتر از آب، برای سخت شدن سریع فلزات کاربرد دارد. وجود نمک در آب، تشکیل حباب‌های هوا روی سطح فلز را کاهش می‌دهد. این مسئله، باعث تماس یکنواخت‌تر فلز با خنک‌کننده و در نتیجه، کاهش ریسک اعوجاج می‌شود.
مراحل تمپرینگ به شرح زیر است:
در این مرحله، فولاد سخت شده در کوره‌های مجهز به اتمسفر کنترل‌شده (گاز خنثی یا خلا) تا دمایی زیر دمای بحرانی (معمولاً زیر 700 درجه سانتیگراد) گرم می‌شود. دقت در کنترل دما و یکنواختی توزیع حرارت در این مرحله از اهمیت بالایی برخوردار است.
پس از دستیابی به دمای مورد نظر، فولاد برای مدت زمان مشخصی در این دما نگهداری می‌شود. این زمان بسته به نوع فولاد، ابعاد قطعه و خواص مکانیکی مورد انتظار متفاوت خواهد بود.
پس از سپری شدن زمان نگهداری، فولاد به آرامی و به طور کنترل‌شده تا دمای محیط سرد می‌شود. سرعت سرمایش در این مرحله بسیار پراهمیت بوده و باید به گونه‌ای باشد که از ایجاد تنش‌های جدید در ساختار فولاد جلوگیری کند.
در طول فرآیند تمپرینگ، تغییرات ریزساختاری مهمی در فولاد رخ می‌دهد که منجر به تغییر خواص مکانیکی آن می‌شود. این تحولات عبارتند از:
تمپرینگ، مانند هر فرآیند دیگری، علاوه بر مزایای مهم، معایبی نیز دارد که آگاهی از آنها برای انجام فعالیت‌های صنعتی ضروری است.
درست است که این دو فرآیند اغلب در کنار یکدیگر به کار می‌روند، اما تفاوت‌هایی با یکدیگر دارند. کوئنچینگ، شامل گرم کردن فولاد تا دمای بالا و سپس سرد کردن سریع آن در مایعی مانند آب، روغن یا محلول پلیمری است. این سرمایش سریع باعث تشکیل ساختار مارتنزیتی در فولاد می‌شود که مشخصه آن، سختی بسیار بالا است. با این حال، فولاد کوئنچ شده معمولاً ترد و شکننده است و به راحتی می‌شکند.
تمپرینگ هم همان‌طور که پیش‌تر اشاره کردیم، فرآیندی است که پس از کوئنچینگ انجام می‌شود و شامل گرم کردن مجدد فولاد تا دمای پایین‌تر از دمای کوئنچ و سپس سرد کردن آهسته آن است. تمپرینگ، باعث کاهش سختی و در عین حال، افزایش انعطاف‌پذیری و چقرمگی فولاد می‌شود.
| ویژگی | کوئنچینگ | تمپرینگ |
| نتیجه | دستیابی به حداکثر سختی | کاهش سختی و افزایش چقرمگی |
| دما | بالاتر از دمای بحرانی | پایین‌تر از دمای بحرانی |
| سرعت سرد شدن | بسیار سریع | آهسته و کنترل‌شده (سریع معمولاً در هوا) |
| ساختار | مارتنزیت | مارتنزیت تمپر شده |
| خواص مکانیکی | سختی بسیار بالا، چقرمگی پایین | سختی کمتر، چقرمگی و انعطاف‌پذیری بالاتر |
آنیلینگ فرآیندی است که برای نرم کردن، بهبود ماشین‌کاری و افزایش شکل‌پذیری فولاد انجام می‌شود. در این فرآیند، فولاد تا دمای بالایی، بالاتر از دمای تبلور مجدد، گرم شده و برای مدت زمان مشخصی در این دما نگهداری می‌شود. سپس، فولاد به آرامی و به‌طور کنترل‌شده، معمولاً در داخل کوره، سرد می‌شود. آنیلینگ باعث حذف تنش‌های داخلی، ریز کردن دانه‌بندی و ایجاد ساختاری یکنواخت در فولاد می‌شود که نتیجه آن، افزایش شکل‌پذیری، چکش‌خواری و قابلیت ماشین‌کاری است.
| ویژگی | آنیلینگ | تمپرینگ |
| نتیجه | نرم‌کاری، افزایش شکل‌پذیری و قابلیت ماشین‌کاری | کاهش سختی، افزایش چقرمگی و انعطاف‌پذیری |
| دما | بالاتر از دمای تبلور مجدد | پایین‌تر از دمای تبلور مجدد |
| سرعت سرد شدن | بسیار آهسته (معمولاً در کوره) | نسبتاً سریع (معمولاً در هوا) |
| ساختار | فریت و پرلیت با دانه‌بندی ریز و یکنواخت | مارتنزیت تمپر شده با ساختار متعادل‌تر |
| خواص مکانیکی | سختی کم، شکل‌پذیری و چکش‌خواری بالا | سختی متوسط، چقرمگی و انعطاف‌پذیری مطلوب |
به‌طور کلی، تمپرینگ، فرآیندی دو مرحله‌ای شامل گرمایش و سرمایش کنترل‌شده فولاد سخت شده (مارتنزیتی) است که با هدف تعدیل خواص مکانیکی آن انجام می‌شود. این فرایند، باعث تنظیم استحکام و انعطاف‌پذیری می‌شود. فولاد را برای مقابله با تنش‌های مکانیکی آماده می‌کند. انتخاب دقیق دما و زمان تمپر کردن، با توجه به ترکیب شیمیایی فولاد و نیازمندی‌های خاص هر کاربرد، منجر به دستیابی به طیف وسیعی از خواص مکانیکی می‌شود. به همین دلیل، بازگشت دادن فولاد، نقشی انکارناپذیر در صنایع مختلف، از ساخت ابزار و ماشین‌آلات گرفته تا تولید قطعات خودرو و هواپیما، ایفا می‌کند.
بخش های مرتبط:
۰نظر ارسال شده است
نظر خود را در مورد مطلب تمپرینگ فولاد (Tempering) یا برگشت دادن چیست؟ بنویسید
