خلاصه درمان حرارتی

درمان حرارتی به یک تکنیک پردازش فلز اشاره دارد که در آن مواد در حالت جامد گرم، نگهدار و خنک می شوند تا به میکروسروکتور و خواص مورد نظر برسند.بسته به روش های گرمایش و خنک سازی، و همچنین ویژگی های تغییر میکروسtruktور و خواص، درمان حرارتی را می توان به انواع زیر طبقه بندی کرد:

• درمان گرما عمومی
• درمان حرارتی سطح
• سایر درمان های حرارتی

توسعه تاریخی درمان حرارتی

در قرن ششم قبل از میلاد، استفاده از سلاح های آهن و فولاد به تدریج گسترده شد. برای افزایش سختی فولاد، تکنیک های خاموش کردن به سرعت توسعه یافت. یافته های باستان شناسی از یانشی،استان هبی، چین ، شامل دو شمشیر و یک هالبارد ، همه نشان دهنده مارتنسیت در میکروساخت های خود را ، نشان می دهد که آنها خاموش شده اند.به طور فزاینده ای مشخص شد که محیط خنک کننده به طور قابل توجهی بر کیفیت خنک کننده تأثیر می گذارد..

در دوران سه پادشاهی، یک صنعتکار به نام پویوآن از شو گفته شده که 3000 شمشیر برای ژوگی لیانگ ساخته است، که ادعا می شود از آب چنگدو برای خاموش کردن استفاده می کند،نشان دهنده آگاهی اولیه در چین از چگونگی تأثیر کیفیت آب مختلف بر اثربخشی خنک کنندههمچنین استفاده از روغن و آب برای خنک سازی نیز ذکر شد.

شمشيرهايي که از مقبره ي پادشاه جينگ از ژونگشان (206 قبل از ميلاد تا 24 بعد از ميلاد) در دوران سلسله هان غربي کشف شده اند،در حالی که سطح دارای محتوای کربن بیش از 0.6٪ ، نشان دهنده استفاده از تکنیک های کاربوریزه کننده است. با این حال ، این دانش به عنوان یک راز شخصی "دستکاری" در نظر گرفته شده و به طور گسترده ای به اشتراک گذاشته نشده است ، که منجر به توسعه آهسته می شود.

در سال ۱۸۶۳، فلزات شناسان و زمین شناسان بریتانیایی شش ساختار فلزسازی مختلف فولاد را تحت میکروسکوپ نشان دادند و ثابت کردند که گرم کردن و خنک کردن منجر به تغییرات ساختاری داخلی می شود.فاز های با دمای بالا از فولاد با سرد شدن سریع به فاز های سخت تر تبدیل می شوندتئوری ایزومورفیسم آهن که توسط فرانسوی اسموند ایجاد شده است، همراه با نمودار فاز آهن-کربن که توسط دانشمند انگلیسی آستون توسعه یافته است،پایه ای نظری برای فرآیندهای مدرن درمان گرما ایجاد کرد.

خلاصه درمان حرارتی

در همین حال محققان روش هایی را برای محافظت از فلزات در طول فرآیند گرم کردن در درمان حرارتی فلزات برای جلوگیری از اکسیداسیون و decarburization کشف کرده اند. بین 1850 و 1880,مجموعه ای از اختراعات برای گرمایش محافظ با استفاده از گاز های مختلف (مانند هیدروژن) صادر شد.در سال 1889-1890، یک انگلیسی به نام لیک برای درمان گرمای روشن فلزات مختلف ثبت اختراع کرد.پیشرفت در فیزیک فلز و استفاده از فن آوری های جدید به طور قابل توجهی روند درمان حرارتی را پیشرفت کرده استیک پیشرفت قابل توجه بین سالهای 1901 تا 1925 رخ داد، زمانی که کوره های چرخشی برای کربوریزه کردن گاز در تولید صنعتی استفاده می شدند. در دهه 1930، پتانسیومترهای نقطه شبخوار ظهور کردند.اجازه می دهد تا پتانسیل کربن قابل کنترل در جو کورهتحقیقات بعدی روش هایی مانند کنترل پتانسیل کربن را با استفاده از ابزارهای مادربرد دی اکسید کربن و سُند های اکسیژن معرفی کرد. در دهه 1960، تکنولوژی درمان حرارتی شامل میدان های پلاسما،که منجر به توسعه فرآیند های نیتراید کردن یون و کاربوریزه کردن می شود.استفاده از تکنولوژی های لیزر و پرتو الکترون همچنین روش های جدیدی را برای درمان حرارتی سطح و درمان حرارتی شیمیایی فلزات معرفی کرد.

چهار نوع درمان گرما

تبر کردن

گرم کردن پس از خنک کردن منجر به یک میکروسروکتور شناخته شده به عنوان سوربیت خنک شده می شود.در درجه اول برای از بین بردن استرس خاموش کردن و دستیابی به میکروسروکتور مورد نظربسته به دمای تند شدن ، می توان آن را به تند شدن کم ، متوسط و دمای بالا طبقه بندی کرد ، که در نتیجه به ترتیب مارتنسیت ، تروستیت و سوربیت تند شده است.

ترکیبی از سخت گیری با دمای بالا پس از خنک کردن به عنوان خنک کردن و سخت گیری شناخته می شود، با هدف دستیابی به تعادل قدرت، سختی، پلاستیک،و سختی برای خواص مکانیکی جامعاین فرآیند به طور گسترده ای در اجزای ساختاری مهم در خودروها، تراکتورها و ماشین آلات مانند میله های اتصال، بولت ها، دنده ها و میله ها استفاده می شود.سختی آن معمولاً بین HB200 تا HB330 است.

شستشو

در طول فرآیند گرم کردن، تحول مروارید رخ می دهد. هدف اصلی گرم کردن این است که میکروسروکتور داخلی فلز را به حالت متعادل یا نزدیک به آن برساند.آماده سازی برای پردازش بعدی و درمان حرارتی نهایی. تبرین تخلیه استرس برای از بین بردن استرس های باقیمانده ناشی از فرآیندهایی مانند تغییر شکل پلاستیکی، جوش و آنهایی که در کاسینگ ها وجود دارد انجام می شود. قطعات کاری که تحت جعل قرار می گیرند،بازیگری، جوشکاری و ماشینکاری شامل فشارهای داخلی است که اگر به سرعت مورد توجه قرار نگیرد، می تواند منجر به تغییر شکل در طول پردازش و استفاده شود و بر دقت تأثیر بگذارد.

استفاده از گرم کردن تخفیف استرس برای از بین بردن استرس های داخلی تولید شده در طول پردازش بسیار مهم است. دمای گرم کردن برای گرم کردن تخفیف استرس کمتر از دمای تحول فاز است.بنابراین هیچ تغییری در ساختار میکروسکوپی در طول کل فرآیند درمان گرما رخ نمی دهد.فشارهای داخلی در درجه اول از طریق آرامش طبیعی در طول فاز نگه داشتن و خنک شدن آهسته کاهش می یابد.

خاموش کردن

خاموش کردن شامل گرم کردن قطعه یا بخش فلزی بالاتر از دمای تحول فاز است، نگه داشتن آن،و سپس به سرعت آن را با سرعت بالاتر از نرخ خنک شدن بحرانی خنک می کند تا یک ساختار مارتنسیتی حاصل شود.اهداف اصلی خاموش کردن عبارتند از:

1. بهبود خواص مکانیکی: به عنوان مثال، بهبود سختی و مقاومت در برابر سایش ابزارها و لوله کشی ها، افزایش محدودیت انعطاف پذیری اسپرینگ ها و افزایش عملکرد مکانیکی کلی اجزای شاخه.

2. بهبود خواص مواد: برای برخی فولادهای ویژه، مانند افزایش مقاومت در برابر خوردگی فولاد ضد زنگ یا افزایش مغناطیس دائمی فولاد مغناطیسی.

در طول خاموش کردن، انتخاب محیط مناسب خاموش کردن و استفاده از روش صحیح خاموش کردن ضروری است. روش های خاموش کردن رایج شامل خاموش کردن یک مایع، خاموش کردن دو مایع است.,خاموش کردن مرحله ای، خاموش کردن ایزوترمیک و خاموش کردن محلی.

عادی شدن

نرمال کردن با خنک کردن هوا مشخص می شود، به این معنی که دمای محیط، روش های انبار، جریان هوا و ابعاد قطعه کار همه بر ساختار و عملکرد پس از نرمال شدن تأثیر می گذارد.ساختار استاندارد شده همچنین می تواند به عنوان یک روش طبقه بندی برای فولاد های آلیاژ استفاده شود.نمونه هایی با قطر 25 میلی متر به 900 درجه سانتیگراد گرم و با هوا خنک می شوند تا ساختارهایی را که فولاد های آلیاژ را به شکل مروارید طبقه بندی می کنند، به دست آورند.فولادی باینیتیک، مارتنسیتیک و آستنیتیک

1. برای فولاد های هیپوئوتکتویید، عادی سازی برای حذف ساختار دانه های خشن و ساختار Widmanstätten در ریخته ها، جعل و جوش استفاده می شود؛ اندازه دانه را تصفیه کنید؛و می تواند قبل از خاموش شدن به عنوان قبل از گرمایش عمل کند.

2. برای فولاد هایپرووتکتویید، عادی سازی می تواند سیمانیت ثانویه شبکه ای و پالایش پارلیت را از بین ببرد، خواص مکانیکی را بهبود بخشد و از آن استفاده کند.

3. برای صفحه های فلزی نازک با کربن کم، عادی سازی می تواند سیمانیت آزاد را در مرزهای دانه حذف کند تا عملکرد عمیق را بهبود بخشد.

4. برای فولاد های کم کربن و کم کربن، استاندارد سازی می تواند مقدار قابل توجهی از لیمل های لیملی را تولید کند، افزایش سختی به HB140-190،به این ترتیب جلوگیری از "galling" در هنگام برش و بهبود قابلیت ماشینکاریدر مواردی که هم استاندارد سازی و هم گرم کردن برای فولاد های کربن متوسط قابل استفاده است، استاندارد سازی اقتصادی تر و راحت تر است.

5. برای فولاد های ساختاری متوسط کربن معمولی با الزامات عملکرد مکانیکی کمتر سختگیرانه، استاندارد سازی می تواند جایگزین خنک کردن و سپس سخت گیری در دمای بالا شود.ارائه سادگی در عملیات در حالی که ثبات میکروسtruktور و ابعاد فولاد.

6. نورمال کردن در دمای بالا (در بالای Ac3، با 150-200 °C) می تواند جداسازی ترکیبات را در قطعات ریخته شده و تقلب شده به دلیل نرخ انتشار بالاتر در دمای بالا کاهش دهد.دانه های ضخیم از نورمال سازی دمای بالا می توانند با نورمال سازی دمای پایین تر تصفیه شوند.

7. برای برخی از فولادهای آلیاژ کربن پایین و متوسط مورد استفاده در توربین ها و دیگ ها، استاندارد سازی اغلب برای دستیابی به یک ساختار باینیتیک مورد استفاده قرار می گیرد.پس از آن با دمای بالا برای مقاومت خوب در 400-550 °C.

8. علاوه بر قطعات و مواد فولادی ، عادی سازی نیز به طور گسترده ای در درمان حرارتی آهن کششی برای دستیابی به ماتریس مروارید استفاده می شود و باعث افزایش قدرت آهن کششی می شود.