عملیات حرارتی فرآیندی است که در آن فلزات را به منظور تغییر خواص فیزیکی و مکانیکی آنها، در حالت جامد گرم و سرد می کنند. این فرآیند بدون تغییر در ترکیب شیمیایی فلز، می تواند خواصی مانند سختی، استحکام، چقرمگی، شکل پذیری و مقاومت به سایش را بهبود بخشد.
انواع روش های آنیلینگ
عملیات حرارتی را می توان به دو دسته کلی تقسیم کرد:
عملیات حرارتی بر اساس دما:
حرارت دهی آلیاژها تا دمای بالای 723 درجه سانتی گراد: این نوع عملیات حرارتی بیشتر برای فولاد و چدن مناسب است و شامل مراحل زیر می شود:
- سخت کاری (یا کوئینچینگ): گرم کردن فلز تا دما ی آستنیته و سپس سرد کردن سریع آن در یک محیط سرد مانند آب یا روغن. این عمل منجر به تشکیل ساختار مارتنزیت و افزایش سختی می شود.
- آنیل کردن کامل: گرم کردن فلز تا دمای آستنیته و سپس سرد کردن آهسته آن. این عمل باعث نرم شدن فلز و افزایش چقرمگی می شود.
- نرماله سازی: گرم کردن فلز تا دمای بالاتر از دمای آستنیته و سپس سرد کردن آن در هوا این عمل باعث همگن شدن ساختار و بهبود خواص مکانیکی می شود.
- آستمپرینگ و مارتمپرینگ: روش هایی برای به دست آوردن ترکیبی از سختی و چقرمگی است.
حرارت دهی آلیاژها تا دمای زیر 723 درجه سانتی گراد: این نوع عملیات حرارتی بیشتر برای فولاد مناسب است و شامل مراحل زیر می شود:
- کروی کردن: گرم کردن فلز تا دمای زیر دمای آستنیته و سپس سرد کردن آهسته آن. این عمل باعث کروی شدن ذرات سمنتیت و بهبود خواص ماشین کاری می شود.
- تنش زدایی: گرم کردن فلز تا دمای پایین و سپس سرد کردن آهسته آن. این عمل باعث کاهش تنش های داخلی ایجاد شده در حین فرآیند های تولید می شود.
- آنیل: مشابه آنیل کامل، اما در دمای پایین تر انجام می شود.
عملیات حرارتی بر اساس هدف:
- سخت کاری سطحی: افزایش سختی سطح فلز بدون کاهش چقرمگی هسته آن.
- نرم کردن: کاهش سختی و افزایش چقرمگی فلز.
- همگن سازی: یکنواخت کردن ترکیب شیمیایی آلیاژ.
- تنش زدایی: کاهش تنش های داخلی ایجاد شده در فلز.
کاربرد آنیلینگ
- افزایش سختی: بسیاری از قطعات صنعتی مانند ابزارهای برش، قالب ها و قطعات ماشین آلات به سختی بالایی نیاز دارند. عملیات حرارتی می تواند سختی سطح یا کل قطعه را افزایش دهد.
- افزایش استحکام: با عملیات حرارتی می توان استحکام کششی، تسلیم و خستگی فلزات را بهبود بخشید.
- افزایش چقرمگی: در برخی موارد، افزایش همزمان سختی و چقرمگی مورد نیاز است. عملیات حرارتی می تواند به این هدف کمک کند.
- کاهش تردی: عملیات حرارتی می تواند تردی برخی از آلیاژها را کاهش دهد و قابلیت شکل پذیری آن ها را افزایش دهد.
هدف از آنیل کردن
- افزایش استحکام: بسیاری از قطعات فلزی نیاز به استحکام بالا برای تحمل بارهای وارده دارند. عملیات حرارتی می تواند استحکام تسلیم و کششی فلز را به میزان قابل توجهی افزایش دهد.
- افزایش سختی: برای افزایش مقاومت به سایش و خراش، به خصوص در قطعاتی که در معرض اصطحکاک زیاد هستند، عملیات حرارتی برای سخت کردن سطح فلز انجام می شود.
- افزایش چقرمگی: برخی قطعات علاوه بر استحکام، نیاز به چقرمگی نیز دارند تا در برابر ضربه و شوک مقاوم باشند. عملیات حرارتی می تواند تعادل مناسبی بین استحکام و چقرمگی ایجاد کند.
- کاهش تنش های داخلی: در حین فرآیند های تولید مانند جوش کاری و ماشین کاری، تنش هایی در داخل فلز ایجاد می شود که می‌تواند باعث تغییر شکل یا ترک خوردگی قطعه شود. عملیات حرارتی تنش زدایی می تواند این تنش ها را کاهش دهد.
- تغییر خواص مغناطیسی: برخی از آلیاژها را می توان با عملیات حرارتی به حالت مغناطیسی یا غیرمغناطیسی تبدیل کرد.
- بهبود قابلیت ماشین کاری: عملیات حرارتی می تواند قابلیت ماشین کاری برخی از آلیاژها را بهبود بخشد.
آنیلینگ در ورق فولاد st37
آنیل کردن ورق فولاد ST37 معمولاً شامل سه مرحله اصلی است:
- گرم کردن: ورق فولادی تا دمای مشخصی که به دمای آنیل کردن معروف است، گرم می شود. دمای آنیل کردن برای فولاد ST37 معمولاً بین 850 تا 900 درجه سانتی گراد است.
- نگهداری در دما: ورق فولادی پس از رسیدن به دمای آنیل کردن، به مدت زمان مشخصی در این دما نگه داشته می شود تا تغییرات ساختاری لازم در آن ایجاد شود.
- سرد کردن آهسته: پس از اتمام زمان نگهداری، ورق فولادی به آرامی سرد می شود. سرعت سرد شدن بسیار مهم است و بر خواص نهایی فولاد تأثیرگذار است.