0
04136674922

عوامل مهم ترک خوردن قطعات فولادی در عملیات حرارتی

یکی از عوامل اصلی شکست و انهدام قطعات صنعتی و ابزارهای فلزی، عملیات حرارتی غلط انجام شده بر روی آن ها است. در حقیقت، گفته می شود که بررسی و تحقیق در رابطه با علت شکست یک قطعه بهتر است که همیشه با مطالعه روش عملیات حرارتی آن قطعه شروع شود. بررسی علت شکست ابزارها نشان داده است که در بیشتر از ۸۰ درصد از آن ها، عملیات حرارتی غلط عامل اصلی شکست بوده و یا اینکه حداقل سهمی در شکست داشته است. یکی از بهترین راه ها برای مشخص کردن علت شکست و احتمال دخالت عملیات حرارتی در آن، مطالعه میکروساختار قطعه در محل شکست و نواحی اطراف آن است. در بسیاری از موارد، دیده شده است که عملیات حرارتی غلط منجر به شکسته شدن قطعه نشده ولی معایب مهم دیگری مانند پوسته شدن، کاهش و یا افزایش کربن سطح، اکسایش، سختی کم و یا سختی زیاد، سختی نایکنواخت و بالاخره دانه های درشت را به همراه داشته است. 

ترک خوردن در حین عملیات حرارتی و یا پس از آن از جمله عیوبی است که با عملیات حرارتی نامناسب قطعات، با آن روبرو می شویم. این پدیده می تواند در اثر عوامل مختلف اتفاق بیفتد که مهم ترین آن ها عبارت اند از:

 

 

الف) نرخ سرد شدن بسیار زیاد

به عنوان مثال، اگر فولادی که باید در روغن سخت شود را در آب سرد کنند، به احتمال بسیار زیاد ترک خواهد خورد. روغن هایی که به عنوان محیط سردکننده استفاده می شوند، اغلب حاوی مقداری آب است. این امر می تواند منجر به ترک خوردن قطعات در ضمن سرد شدن شود. در صورتی که قطعات فولادی در روغن آلوده به آب سرد شوند، از آنجایی که آب در ته مخزن روغن جمع می شود، احتمال ترک برداشتن قسمت پایینی آن ها که ابتدا وارد مخزن می شود وجود دارد.

 

ب) سرد کردن قطعه سریع سرد شده تا دمای اتاق قبل از اینکه باز پخت داده شود.

این نکته در رابطه با قطعات کوچک و آن هایی که دارای شکل ساده اند ممکن است مشکل آفرین نباشد، ولی قطعات حجیم و آن هایی که دارای شکل های پیچیده اند نسبت به این امر بسیار حساس اند. این قطعات را اغلب قبل از سرد شدن تا کمتر از ۶۰ الی ۸۰ درجه سانتیگراد، بازپخت می دهند. اگر امکان بازبخت بلافاصله پس از سریع سرد کردن نباشد، بهتر است که قطعات حداقل با قرار دادن در آب جوش تنش گیری نمود، تا اینکه احتمال ترک برداشتن آن ها حدف شود.

 

ج) متوقف کردن عمیات سریع سردی در نمایی بالا و انتقال مستقیم قطعات به کوره بازپخت با دمایی نسبتاً بالا.

تحت این شرایط، تشکيل مارتنزیت به طور موقت متوقف شده و در ضمن سرد کردن پس از بازبخت می تواند دوباره ادامه یابد. این امر باعث می شود که میکروساختار نهایی شامل مخلوطی از مارتنزیت بازبخت شده و مارتنزیت بازپخت نشده باشد. شرایط ساختاری مزبور می تواند منجر به ایجاد تنش های داخلی بسیار زیاد در قطعه شده و در نهایت منجر به ترک خوردن آن شود. خطر شکسته شدن قطعه در این مورد را می توان با بازپخت مجدد آن بلافاصله پس از بازپخت و سرد شدن تا دمای اتاق کاهش داد. از آنجایی که بازپخت عملیات کم خرجی است، بازپخت دو مرحله ای برای تمامی ابزارهای فولادی توصیه می شود.

 

د) کاهش کربن با اکسایش شدید قطعه در ضمن حرارت دادن و قبل از سریع سرد کردن نیز می تواند منجر به ترک برداشتن قطعه شود.

 

ه) نرخ زیاد گرم کردن، به خصوص در مورد قطعاتی که یک بار سخت شده اند و قرار است دوباره سخت شوند.

در صورتی که قطعه ای یک بار سخت شده باشد ولی به دلایلی نیاز به سخت شدن مجدد داشته باشد، توصیه می شود که قبل از گرم کردن به منظور سخت کردن مجدد قطعه کار به طور کامل آنیل شود. این امر به ویژه در مورد فولادهای ابزار تاکید می شود. این نوع فولادها باید پس از آنیل کامل تا ۵۰۰ درجه سانتیگراد به آهستگی سرد شوند.

 

و) معایب ناشی از طراحی و شکل قطعه

در مواردی که تغییرات ضخامت در قسمت های مختلف قطعه زیاد باشد و یا اینکه، زوایا و گوشه های تیز در قطعه وجود داشته باشد، امکان ایجاد تنش های داخلی ناشی از آهنگ های مختلف سرد شدن در قسمت های مختلف قطعه و در نتیجه شکسته شدن آن زیاد خواهد بود. 

 

در شرایطی که وجود سوراخ هایی که در قطعه وجود دارد باعث ترک خوردن و یا شکسته شدن آن شوند، توصیه می شود که به منظور جلوگیری از ورود مایع سرد کننده به داخل سوراخ ها، قبل از شروع عملیات حرارتی آن ها را با موادی نظیر پنبه نسوز، گل رس و یا میله های آهنی (که قابلیت سخت شدن ندارند) به طور کامل پر و مسدود کنند. این امر در صورتی امکان پذیر است که سخت کردن سطوح داخلی این سوراخ ها مورد نظر نباشد. 

ظاهر شکست در اغلب موارد، عامل اصلی که منجر به ترک خوردن قطعه شده است را مشخص می کند. اگر سطوح ترک تمیز باشند، به احتمال زیاد شکست بعد از عملیات حرارتی اتفاق افتاده و علت آن می تواند سختی بیش از حد و یا بازپخت نامناسب باشد. اگر قطعه در حمام نمک گرم شده و در محل شکست رسوب هایی از نمک دیده شود و یا قطعه در کوره موفلی گرم شده و در محل شکست اکسید فلزی مشاهده شود، واضح است که قبل از سریع سرد شدن، ترک در قطعه وجود داشته است. در این حالت، شکست به احتمال زیاد ناشی از نرخ زیاد گرم کردن و یا معایب داخلی در قطعه است. ترک هایی که رنگی منطبق و یا معادل با رنگ مربوط به دمای باز پخت داشته باشند، پس از سریع سردی و قبل از باز پخت به وجود آمده اند. 

 

منبع: اصول و کاربرد عملیات حرارتی فولادها، دکتر محمد علی گلعذار

ارسال دیدگاه