فولاد

اختصاصی از یارا فایل فولاد دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

مقالات  عمران  با فرمت           DOC           صفحات  42

سرانجام این قطعه فولادی تحت عملیات حرارتی بازپخت (تمپرینگ) قرار می گیرد. بدین ترتیب یک ساختار ماتنزیتی بازپخت شده (تمپر شده) به دست می آید. این فرآیند عملیات حرارتی مارتمپرینگ یا سریع سرد کردن ناپیوسته نامیده می شود، شکل (7-59). اندازه گیریها نشان می دهند که سختی فولادهایی که مارتنزیتی شده و سپس عملیات حرارتی بازپخت معمول روی آنها انجام گرفته برابر سختی فولادهایی است که تحت عملیات حرارتی مارتمپرینگ قرار گرفته اند، اما مقاومت به ضربه فولادهایی که مارتمپرینگ شده اند در حدود سه برابر بالاتر است.

7-13-2 روش دوم- آستمپرینگ

آستمپرینگ یک نوع عملیات حرارتی از نوع تبدیل همدما یا ایزوترمال است که برای کسب ساختار باینیتی در تعدادی از فولادهای کربنی ساده انجام می شود. در این فرآیند ابتدا فولاد آستنیتی شده و سپس در حمام نمک مذاب با دمایی درست بالای دمای شروع تبدیل مارتنزیت (MS) سریع سرد شده و برای مدت زمان معینی در این دمای ثابت نگه داشته می شود. این مدت زمان به نوع فولاد و ابعاد آن بستگی دارد و باید به اندازه ای باشد که تبدیل آستنیت به باینیت به طول کامل انجام شود و سرانجام قطعه فولادی تا رسیدن به دمای اتاق در هوا سرد می شود، شکل (7-60). از مزایای این فرآیند در مقایسه با فرآیند سریع سرد کردن و بازپخت، افزایش مقاومت ضربه ای (در حدود دو برابر)، کاهش تنشهای داخلی و احتمال ترک برداشتن و تاب برداری است.

این فرآیند روش دومی را برای جایگزینی فرآیند سریع سرد کردن و بازپخت ارائه می دهد. از مزایای این روش یکی بهبود بیشتر مقاومت ضربه ای (تافنس) و انعطاف پذیری بعضی از فولادها در مقایسه با فرآیند سریع سرد کردن و بازپخت و دیگری کاهش تنشهای داخلی و نتیجتاً تاب و ترک برداری است. از معایب این فرآیند نیاز داشتن به حمام نمک مذاب و دیگری محدودیت این روش برای تعدادی از فولادهای خاص است.

شکل (7-60): نمودار فرآیند آستمپرینگ یک فولاد کربنی ساده برای کسب ریزساختار باینیت بدون نیاز به فرآیند بازپخت.

7-14 پیرسختی یا سخت کردن رسوبی

استحکام بخشی از طریق ایجاد رسوب از کریستال های محلول جامد فوق اشباع فرآیندی است که از اهمیت ویژه ای در صنعت برخوردار است. در این فرآیند عملیات حرارتی رسوب به صورت ریز و یکنواخت در فاز نرم زمینه پراکنده شده و منجر به افزایش استحکام آلیاژ می شود. شرط لازم برای تشکیل رسوب با توزیعی یکنواخت و ریز وجود محلول جامدی است که حلالیت آن با کاهش دما کاهش یابد. شکل (7-61) نمونه از کاهش حلالیت عنصر B (مانند Cu) را در عنصر B (مانند Al) نشان می دهد. آلیاژ Cu4%-Al نمونة متداولی از آلیاژی است که قابلیت پیرسختی شدن یا سختی رسوبی را دارد. فرآیند پیرسختی یا سخت کردن رسوبی شامل سه مرحلة عملیات حرارتی زیر است:

مرحلة اول- عملیات حرارتی به منظور حل سازی: در طی این عملیات ابتدا آلیاژ تا دمای بالای حلالیت حرارت داده می شود تا محلول جامد همگن a به دست آید. در این عملیات دما نباید به حداکثر دمای حلالیت برسد. زیرا حضور یک ریزساختار یوتکتیکی غیر تعادلی می تواند باعث ذوب موضعی شود. بنابراین این آلیاژ تا محدودة دمایی 500 تا Cْ548 (بین دمای حلالیت و یوتکتیک) حرارت داده می شود.

شکل (7-61): قسمتی از نمودار تعادلی دو عنصری A و B (Cu , Al) برای استفاده در عملیات حرارتی ست کردن رسوبی یا پیرسختی و ریزساختار حاصل

مرحلة دوم- سریع سرد کردن: بعد از عملیات انحلال یا حل سازی، آلیاژ، که فقط شامل محلول جامد همگن a است، سریع سرد می شود. در این موقعیت اتمهای عنصر B برای نفوذ و قرار گرفتن در محل های جوانه زنی برای شکل گیری فاز  فرصتی نداشته و محلول جامد a به صورت فوق اشباع از عنصر B در یک حالت ساختار غیر تعادلی به سر می برد.

مرحلة سوم- تشکیل رسوب و پیرسازی: سرانجام محلول جامدی فوق اشباع از B تا دمایی بسیار پایین تر از دمای انحلال حرارت داده می شود. از آنجا که محلول جامد فوق اشباع a ناپایدار است، تمایل خاصی جهت تشکیل فاز دوم (مانند ) و رسیدن به حالت تعادلی را دارد. با نگه داشتن این آلیاژ برای مدت زمان کافی در دمای پیرسازی، فاز دوم از طریق انجام پدیدة نفوذ شکل می گیرد. با تشکیل رسوبی از فاز دوم ساختار دوفازی به وجود می آید و ذرات رسوب به صورت ذرات ریزی در تمامی حجم شبکة a در صفحات کریستالی خاصی که ایجاد حداقل به هم خوردگی شبکه ای را سبب می شود (صفحات لغزشی با حداکثر فاصله از یکدیگر ارجحیت دارند) پراکنده می شود. پراکندگی و توزیع یکنواخت ذرات رسوبی موانعی را بر سر راه حرکت نابجاییها در صفحات لغزش ایجاد می کند و بدین ترتیب استحکام، حد تسلیم و سختی آلیاژ افزایش می یابد.

اندازه و شکل رسوب که تأثیر زیادی بر خواص مکانیکی آلیاژ قابل پیرسازی دارد، به دو عامل دما و زمان پیرسازی بستگی خواهد داشت. شکل (7-62). برای کسب خواص مورد نظر باید دما و مدت زمان حرارت دادن مرحلة سوم به دقت کنترل شود.