فولاد ابزار و عملیات حرارتی، بخش دوم
اصطلاحات و کلمات فنی
معرفی کلمات و اصطلاحات فنی عملیات حرارتی ضروری است بنابراین هر کسی می تواند شروع به شناخت و یاد گیری زبان متالوژی کند.
گداختگی (Annealing): نرم تر کردن فلز برای ماشین کاری، ساخت، شکل دهی و خم کاری. باافزایش دما به مقدار بالاتر از ناحیه آستنیتی، که با فرآیند خنک کاری بسیار آهسته‌ای تا دمای اتاق ایجاد می شود (شکل A).
آستنیت (Austenite):فازی است که با افزایش دمای فولاد ایجاد می شود. آستنیت فاز ایجاد شده‌ای است که از ۱۴ اتم (تشکیل دهنده یک ملکول) ایجاد می شود. ساختار ماده در فاز آستنیت به گونه‌ای است که در هر کنج مکعب یک اتم قرار می گیرند و همچنین در هر کدام از سطوح مکعب نیز یک اتم قرار دارد.
هوا سختی (air hard): گروهی از فولاد ها می باشند که بعد از رسیدن به دمای آستنیتی می بایست به واسطه هوا خنک کاری شود. هر چند، این مشکل وجود دارد که ممکن است فولاد هم دچار اکسیداسیون و هم دی‌کربوریزه (فرآیند از دست دادن کربن) (decarburize) شوند. بنابراین آستنیته کردن می بایست در اتمسفر کنترلی انجام شود –برای مثال خلاء یا شرایط کنترل شده دیگر.
اتمسفر (atmosphere): اتمسفر می تواند به سادگی هوا باشد. هر چند، ممکن است اکسیداسیون و دی‌کربوریزاسون انجام شود. اتمسفر می تواند خلاء باشد (خلاء به معنی اتمسفری با فشار بسیار پایین است). اتمسفر می تواند نیتروژن، آرگون و یاگازهای دیگر مانند گازهای هیدروکربنی مانند متان، بوتان و یا گازهای دیگر هیدروکربنی باشد.
بینیت (Bainite): فازی است که با افزایش دمای فولاد به بالای دمای آستنیته فولاد (دمای سخت کاری) و با انجام کوئنچ ادامه پیدا می کند تا به دمایی بالاتر از تشکیل فاز مارتنزیت برسد. در مرحله بعد برای مدتی فولاد (وابسته به سطح مقطع فولاد دارد) در آن شرایط نگهداری می شود تا فاز بینیت تشکیل شود. فاز بینیت می تواند سختی در حدود ۵۵ HRC ایجاد کند (مقدار سختی وابسته به دمای محیط در فرآیند کوئنچ دارد). بعد از انجام کوئنچ فولاد حرارت نمی بیند. اطمینان حاصل کنید تا فولاد زمان کافی برای تشکیل فاز بینیت را دارا بوده است.
ساختار شبکه‌ای توپر( BCC (Body centered cubic lattice structure: این عبارت بیان کننده ساختار ملکولی فولاد در دمای اتاق می باشد و می‌تواند به عنوان فریتی آستنیت (وابسته به مقدار کربن محتوی فولاد) نامیده شود. ساختاری است که دارای ۹ اتم می باشد- در هر گوشه از مکعب یک اتم و اتمی دیگر در مرکز مکعب (شکل B).
برنزنج (Boronizing): فرآیند اصلاح سطحی است که می تواند آلیاژهای بریدس (borides) بسیار سختی در سطح فلز ایجاد کند. همچنین شامل بور نیتریتد می شود. برنزنج می تواند سختی به اندازه ۱۸۰۰ ویکرز ایجاد کند و می‌تواند در محیط گازی، با روش سیمان کاری فشرده (Pack cementation method) نیز انجام شود.
کاربید(Carbide): می تواند به سادگی کاربید آهن تشکیل شود. کربن با المان های فرم دهنده کاربیدی مانند آهن، کروم، وانادیم، مولیبدن و تنگستن واکنش می دهد.
کربن (carbon): المانی که در داخل فولاد وجود دارد. مقدار بسیار کمی از آن می تواند خواص مکانیکی و خواص متالوژیکی فولاد را بسیار تغییر دهد. همچنین جزئی است که سبب تبدیل آهن به فولاد می شود.
کربوریزه (carburize): فرآیند اصلاح سطحی محسوب می شود که در آن به سطح فولاد کربن اضافه می شود. معمولا کربن استفاده شده فولاد کم کربن می باشد. به منظور ایجاد فولادی باسختی سطحی بالا با هسته سفت استفاده می شود. همچنین با نام سخت کاری پوسته (case hardening) نیز شناخته می شود. این پردازش را هم می توان با روش سیمان کاری فشرده ایجاد کرد و هم بااتمسفر گازی با گازهای هیدروکربنی غنی، کربوریزه کردن در فشار پایین (خلاء) نمک گداخته شده یا شرایط پلاسما ایجاد کرد.
دی‌کربوریزه (decarburization): به شرایطی اطلاق می شود که کربن از سطح فولاد خارج می شود. اگر مقدار کربن موجود در اتمسفر کمتر از کربن موجود در فولاد باشد، در اینصورت فولاد کربن خود را از دست خواهد داد. اگر مقدار کربن در اتمسفر بیشتر باشد در این صورت فولاد کربن به دست خواهد آورد.
Dead soft: به فرآیند تاب کاری فلزات اطلاق می شود که معمولا بر فلزات غیر آهنی اعمال می شود. هرچند می توان این شرایط را بر فولاد نیز اعمال کرد، باز هم همان معنی را برای ما خواهد داشت. فولاد در نرم ترین وضعیت خود قرار دارد.
نقطه شبنم (Dew point): به معنی دما و فشاری است که در آن گاز از حالت بخار به مایع تبدیل می شود. این کلمه معمولا به پتانسیل کنترل کربن در فرآیند عملیات حرارتی اطلاق می شود.
اعوجاج (Distortion): به واسطه تنش ایجاد شده در دستگاه به وجود می آید، و با افزایش و کاهش دما می تواند سبب تغییر فاز فولاد شود. اعوجاج ناشی از تغییر فاز نا همگون ایجاد می شود. امکان متوقف ساختن این فرآیند نیز وجود ندارد. هرچند، می توان اقداماتی به منظور کاهش مقدار اعوجاج استخراج کرد. همچنین با توجه به نحوه قرار گرفتن فولاد در کوره نیز ممکن است اعوجاج ایجاد شود. در حالت کلی دو نوع از این اعوجاج وجود دارد: تغیر اندازه و شکل.
باز پخت دوگانه(Double temper): در حالت کلی این فرآیند به سری های بالای فولاد ابزار مانند سریH، سریD و یا فولادهایی با سرعت بالا اعمال می شود. البته این موضوع تنها محدود به این سری از فولادها نیست، اما در حالت کلی بر آنها اعمال می شود. هدف این فرآیند در ابتدا تجزیه دمای فاز آستنیت باقیمانده‌ای که ممکن است در فولاد وجود داشته باشد است. هدف دوم، ته نشین سازی مقدار کاربید موجود در فولاد به منظور سخت تر کردن آن است. فولادهای ذکر شده که با نام فولادهای سخت کاری شده ثانویه نیز شناخته می شوند. سختی فولاد در نتیجه رسوب کاربید و تجزیه حرارتی آستنیت باقیمانده افزایش می یابد. در صورت لزوم از باز پخت‌های بیشتر نیز می توان بهره برد.
دیاگرام تعادل فازی (Equilibrium phase diagram): دیاگرامی که دما را با ساختار مرتبط می کند و مشخص کننده اتفاقاتی است که با تغییر دما رخ می دهد. برای مثال، می توان دیاگرام فازی آب نمک را نیز تشکیل داد. در حوزه بحث ما دیاگرام فازی ارتباط بین کربن موجود در آهن را با دما آشکار می سازد. همچنین با نام دیاگرام آهن کربن نیز شناخته می شود، یا اگر دقیق تر بحث کنیم دیاگرام تعادلی آهن آستنیت نیز نامیده می شود.
خط یوتکتوئید (eutectoid line): خط انتقالی است که در دیاگرام تعادلی آهن کربن ایجاد می شود و دو فاز فریت و سمنتیت را از هم جدا می کند.
ساختار شبکه‌ای وجوه مرکز پرFCCFace centered cubic lattice structure): ساختار ملکولی است که در آن در هر گوشه مکعب و در مراکز هر وجه مکعب یک اتم وجود دارد (۱۴ اتمی). به عنوان ساختار آستنیتی که در فولاد ایجاد می شود نیز شناخته می شود. بدون اعمال حرارت نمی توان این ساختار را به دست آورد. دمای تشکیل فاز آستنیت، دمایی بالاتر از خط بحرانی در دیاگرام آهن کربن است. به عبارت دیگر، دمای آستنیته شدن (دمای سخت کاری) وابسته به میزان کربن موجود در فولاد است.
فریت (Ferrite): واژه‌ای است که به فولادی اطلاق می شود که محتوی کربن کمتر از ۷/۰ درصد باشد. ساختار ملکولی فریت به شکل BCC می باشد. ساختاری که یک اتم روی هر صفحه و یک اتم در مرکز دارد (۹ اتمه).
کوره‌ای با بستر سیال (Fluidized bed furnace): سیستم انتقال حرارتی است که انرژی خود را به ذرات آلومینیوم اکسید منتقل می کند. این ذرات با عبور گاز موجود در فرآیند از بستر کوره تحریک می شوند و هر ذره جدا شده و حرارت را به واسطه برخورد منتقل می کنند.
گداختگی کامل (Full anneal): زمانی که فولاد به دمایی بالاتر از دمای بحرانی (دمای آستنیته) منتقل می شود و به آرامی و تحت شرایط کنترل شده، خنک می شود.
رشد ذرات (Grain growth): این اتفاق زمانی می‌افتد که دمای آستنیته بسیار بالا باشد و مدت زمان زیادی در این دما قرار گیرد.
منبع : Mold Making Technology
ترجمه : ایران ملد
