کلید فولاد یک مرجع بسیار عالی و کاربردی برای استفاده ی مهندسان و متخصصان رشته های فنی به خصوص کسانی است که با فولادها سر و کار دارند. اگر شما علاقمند به آموزش کلید فولاد، آشنایی با انواع فولادها و دریافت پاسخ پرسش های خود در این زمینه هستید، با وب سایت عصر مواد در آموزش گام به گام و نکته به نکته کلید فولاد همراه ما باشید. این آموزش به صورت پرسش و پاسخ تدوین شده است و در خلال مطالب نوشتاری، از عکس، اینفوگرافیک، فایل صوتی و ویدئو برای آموزش بهتر هم کمک گرفته می شود. با توجه به اینکه متن این آموزش به فاصله کوتاهی پس از تولید محتوا، عرضه می شود، برنامه ریزی ما بر این است که مثل سریال های نمایش خانگی، هر هفته یک یا دو قسمت از این مجموعه ی چند قسمتی در وب سایت عصر مواد منتشر و تقدیم صنعت گران، دانشجویان و کارشناسان رشته های فنی شود. شما می توانید عصر مواد و محتوای آن را از نسخه اندرویدی و شبکه های اجتماعی آن هم دنبال کنید. پرسش های خود را هم می توانید از قسمت پایین همین صفحه در ثبت دیدگاه ارسال کنید، در اسرع وقت پاسخ داده خواهد شد. برای اطلاع از سایر آموزش های گام به گام در وب سایت عصر مواد اینجا کلیک کنید.
در قسمت قبلی آموزش کلید فولاد، در خصوص روش های کربن دهی به فولادهای سمانتاسیون بحث شد. در این قسمت، ادامه آن مطلب را پی می گیریم.
پرسش ۲۸- پس از کربن دهی به فولادهای سمانته، سخت کاری سطحی آن ها چگونه انجام می شود؟
پس از کربن دهی به فولادهای سمانته، با فولادی سر و کار خواهیم داشت که سطح آن پر کربن و مغز آن کم کربن است. برای عملیات حرارتی فولادهای کربن داده شده به منظور دستیابی به سختی مورد نیاز سطحی از روش های زیر استفاده می شود:
- سخت کردن مستقیم:
در این روش، قطعه را بلافاصله پس از کربن دهی و از همان دمای کربن دهی به محیط سخت کننده یا کوئنچ که معمولاً روغن است انتقال می دهند. از این روش موقعی استفاده می شود که شکل قطعه ساده باشد و سریع سرد شدن فولاد از دامنه حرارتی کربن دهی باعث خسارت دیدن قطعه نشود. برای استفاده از سخت کاری مستقیم، باید عمق نفوذ کربن در فولاد نسبتاً کم (کمتر از ۰٫۵ میلی متر) و درصد کربن پوسته خارجی حداکثر در حدود کربن یوتکتویید باشد. همچنین نباید دما و زمان کربن دهی در حدی بوده باشد که دانه های آستنیت درشت شده باشند.
- سخت کردن یک مرحله ای:
در این روش، قطعه را پس از کربن دهی، در هوا یا جعبه سمانتاسیون تا دمای اتاق به آرامی سرد می کنند. سپس با توجه به درصد کربن سطح، آن را در دمای مناسب آستنیته کرده و در محیط سرد کننده مناسب (ترجیحاً روغن) سرد می کنند.
- سخت کردن دو مرحله ای:
این روش شامل دو مرحله سخت کردن به صورت سیکل های زیر است:
سیکل ۱:
- سرد کردن سریع و مستقیم قطعه بلافاصله پس از کربن دهی و از همان دما
- پس از سرد شدن قطعه از سخت کاری مرحله قبلی، آستنیته کردن قطعه در دمایی پایین تر از دمای کربن دهی و سرد کردن سریع مجدد
سیکل ۲:
- قطعه را پس از کربن دهی، به آرامی در هوا یا جعبه سمانتاسیون تا دمای اتاق سرد می کنند.
- قطعه را در محدوده دمایی ۹۰۰-۸۵۰ درجه سانتیگراد آستنیته کرده و سپس سریع (معمولاً در روغن) سرد می کنند (مرحله اول سخت کردن)
- قطعه را در محدوده دمایی ۸۲۰-۷۸۰ درجه سانتیگراد مجدداً آستنیته کرده و سپس سریع (معمولاً در آب) سرد می کنند (مرحله دوم سخت کردن)
از روش سخت کردن دو مرحله ای به دلیل گران و غیر اقتصادی بودن آن معمولاً استفاده نمی شود.
پرسش ۲۹- میکروساختار فولادهای کربن دهی و سخت کاری شده شامل چه فازهایی است؟
قبل از عملیات حرارتی سخت کاری، سطح قطعات کربن دهی شده بسته به نوع فولاد، زمان کربن دهی و مقدار کربن سطح معمولاً شامل میکرو ساختاری چون پرلیت خالص، پرلیت و فریت در زمینه آستنیت اولیه و یا پرلیت و سمنتیت (کاربید) در زمینه آستنیت اولیه است. پس از عملیات حرارتی سخت کاری، میکرو ساختار فولاد شامل مارتنزیت به همراه آستنیت باقیمانده است. در صورتی که آستنیت باقیمانده بیشتر از ۳۰ درصد نبوده و به صورت ریز و پراکنده در ساختار توزیع شده باشد، معمولاً مخرب به حساب نمی آید. وقتی که درصد کربن در سطح از ۰٫۸۵ درصد فراتر رود، حضور کاربیدهای آزاد در میکروساختار تقریباً اجتناب ناپذیر است. در لایه های سطحی پر کربن به دلیل تشکیل تیغه های مارتنزیتی خشن (مارتنزیت بشقابی) و برخورد این تیغه ها به یکدیگر در ضمن رشد، ترک های ریزی به وجود می آید. احتمال تشکیل این ترک ها با ریز شدن دانه های فولاد، کاهش درصد کربن و در نتیجه تغییر مورفولوژی مارتنزیت به لایه ای و همچنین با بازپخت کردن مارتنزیت به طور قابل ملاحظه ای کاهش می یابد.
با حرکت از سطح به مغز قطعه، یک تغییر تدریجی در میکروساختار به سمت محصولات استحاله با درصد کم کربن به وجود می آید. در برخی فولادها، فقط یک تغییر ساختار از مارتنزیت پر کربن به مارتنزیت کم کربن دیده می شود ولی در فولادهای دیگر، تغییر ساختاری از پرلیت با سمنتیت پرویوتکتویید به پرلیت و بعد پرلیت و فریت پرویوتکتویید و در نهایت به طور عمده فریتی مشاهده می شود.
پرسش ۳۰- آیا می توان کربن دهی را به صورت موضعی انجام داد؟ کربن دهی موضعی چگونه انجام می شود؟
اگر فقط سخت کاری قسمت هایی از قطعه مدنظر باشد می توان با روش هایی از کربن دهی به سایر نواحی جلوگیری کرد تا آن نواحی همچنان نرم باقی بمانند. برای این منظور، معمولاً از روش هایی برای پوشاندن این نواحی به منظور جلوگیری از جذب سطحی و نفوذ کربن استفاده می شود. از جمله این روش ها می توان به استفاده از خمیرها ی محافظ و پوشش مسی اشاره کرد. پوشش مسی با آبکاری الکتریکی و یا الکترولس به ضخامت تقریبی ۴۰-۳۰ میکرون بر روی قسمت هایی از قطعه که نیاز به سخت کاری ندارد اعمال می شود. در دمای کربن دهی به دلیل غیر محلول بودن کربن در مس، امکان نفوذ کربن در مناطقی که دارای این پوشش باشند وجود ندارد. از پوشش مسی برای جلوگیری از کربن دار شدن در کربن دهی جامد، گازی و حمام های مذاب با غلظت حداکثر ۱۰ درصد سیانور استفاده می شود. در غلظت های بیشتر سیانور، لایه مسی سریع حل می شود. البته در غلظت های کمتر نیز مس به تدریج حل می شود و با وارد شدن به حمام نمک سیانور، از توانایی کربن دهی آن می کاهد.
پرسش ۳۱- چه فولادهایی کربن دهی یا سمانته می شوند؟
همان طور که قبلاً هم اشاره شد، در بسیاری از کاربردهای صنعتی نیاز به قطعات فولادی با سطح سخت و مغز نرم است تا سطحی بسیار سخت و مقاوم در برابر سایش داشته باشند، ضمن آنکه دارای استحکام مکانیکی خوبی هم بوده و بسیار چقرمه و مقاوم در برابر ضربه های وارده در حین کار هم باشند. گروهی از فولادهای کم کربن با سطح و مغز نرم را می توان بدون آنکه از چقرمگی مغز آن ها کاسته شود، به روش کربن دهی دارای سطح سخت نمود. این فولادها به فولادهای سمانته (سمانتاسیون یا کربوره) معروف هستند. فولادهای سمانتاسیون معمولاً دارای کربن پایین به مقدار ۰٫۰۷ تا ۰٫۲۵ درصد هستند. فولادهای سمانته آلیاژی علاوه بر همین مقدار کربن، دارای عناصر آلیاژی منگنز، کروم، نیکل و مولیبدن و … هم هستند که استحکام و سختی پذیری آن ها را افزایش می دهد. مقدار پایین کربن در این فولادها باعث می شود تا نتوان با سریع سرد کردن این فولادها از ناحیه آستنیتی شاهد تشکیل ریز ساختار سخت مارتنزیت در سطح آن ها بود. در واقع این فولادها قابلیت آبدادن ندارند و سختی نمی گیرند. در نتیجه ما می خواهیم با کربن دهی به سطح این فولادها کاری کنیم تا کربن سطحی به مقداری افزایش یابد که این فولادها قابلیت آبدادن پیدا کنند، به عبارت دیگر بتوان با سریع سرد کردن فولاد از ناحیه آستنیتی شاهد تشکیل مارتنزیت سخت پر کربن در لایه سطحی آن بود.
فولادهای سمانتاسیون در فصل اول کلید فولاد معرفی شده اند و فولادهایی چون C10، C15، Ck 10، Ck 15، ۱٫۵۷۵۲، ۱٫۵۹۱۹، ۱٫۵۹۲۰، ۱٫۶۵۲۳، ۱٫۷۱۳۱، ۱٫۷۱۴۷ و غیره از آن جمله اند. در ادامه این مطلب مشخصات گروهی از این فولادها معرفی می شود.
پرسش ۳۲- آیا فولادهای سمانتاسیون به صورت کربن دهی شده فروخته می شوند؟ یا خریدار، آن ها را کربن دهی می کند؟
فولادهای سمانته بدون کربن دهی تحویل می شوند. مصرف کننده یا کاربر، این فولادها را در شکل میلگرد، ورق و … با سختی های کمتر از ۲۵۰ برینل (با توجه به نوع فولاد سمانته، ضخامت و قطر محصول و نوع عملیات حرارتی ساخت، سختی سطحی متفاوت ولی در سخت ترین فولاد سمانته حداکثر ۲۴۵ برینل برای قطر ۱۵۰ میلی متر است) تحویل می گیرد. سپس آن ها را به محصول نهایی تبدیل کرده و در نهایت کربن دهی و سخت کاری سطحی می کند.
فولاد سمانتاسیون ۱٫۷۱۳۱
پرسش ۳۳- در کلید فولاد، کدام گرید از فولادهای سمانتاسیون معرفی شده است؟
در جدول زیر به تعدادی از فولادهای سمانتاسیون پر کاربرد کلید فولاد بر اساس شماره مواد آن ها ( استاندارد DIN EN 10027-2) و نامگذاری آن ها طبق استاندارد DIN EN 10027-1 اشاره می شود. در این جدول، معادل این فولادها در استانداردهای آمریکایی (مطابق AISI) نیز معرفی شده است
.
| نماد فولاد در AISI | نماد فولاد در DIN | شماره مواد فولاد |
| ۱۰۱۰ | C10E / Ck 10 | ۱٫۱۱۲۱ |
| ۱۰۱۵ | C15E / Ck 15 | ۱٫۱۱۴۱ |
| ۳۳۱۲-۳۳۱۶ -۳۳۱۰ | ۱۵NiCr13 | ۱٫۵۷۵۲ |
| ۳۱۱۵-۴۳۲۰ | ۱۵CrNi6 | ۱٫۵۹۱۹ |
| – | ۱۸CrNi8 | ۱٫۵۹۲۰ |
| ۸۶۱۷-۸۶۲۰ | ۲۰NiCrMo2-2 | ۱٫۶۵۲۳ |
| ۵۱۱۵-۵۱۱۷ | ۱۶MnCr5 | ۱٫۷۱۳۱ |
| ۴۸۲۰-۵۱۲۰ | ۲۰MnCr5 | ۱٫۷۱۴۷ |
| ۴۶۲۱H | ۱۷NiCrMo6-4 | ۱٫۶۵۶۶ |
| ۴۳۱۷ | ۱۸NiCrMo7-6 | ۱٫۶۵۸۷ |
پرسش ۳۴- نامگذاری فولادهای سمانتاسیون در استاندارد DIN و AISI چگونه انجام می گیرد؟ مفهوم نامگذاری فولادهای سمانتاسیون چیست؟
پاسخ این پرسش به همراه پاسخ چند پرسش دیگر از جمله مشخصات شیمیایی و مکانیکی فولادهای سمانته، عملیات حرارتی و کاربرد آن ها و نام تجاری این فولادها در قسمت های بعدی آموزش کلید فولاد تقدیم می شود.
ادامه این مطلب را هم اینجا از عصر مواد بخوانید. خواهشمند است نظرات، پیشنهادات و سوالات خود را در پایین همین صفحه در قسمت ثبت دیدگاه مطرح بفرمایید.
قسمت های قبلی:
آموزش گام به گام کلید فولاد – قسمت ۱
آموزش گام به گام کلید فولاد – قسمت ۲
آموزش گام به گام کلید فولاد – قسمت ۳
آموزش گام به گام کلید فولاد – قسمت ۴
آموزش گام به گام کلید فولاد – قسمت ۵
آموزش گام به گام کلید فولاد – قسمت ۶
آموزش گام به گام کلید فولاد – قسمت ۸
آموزش گام به گام کلید فولاد – قسمت ۹
آموزش گام به گام کلید فولاد – قسمت ۱۰
آموزش گام به گام کلید فولاد – قسمت ۱۱
آموزش گام به گام کلید فولاد – قسمت ۱۲
آموزش گام به گام کلید فولاد – قسمت ۱۳
آموزش گام به گام کلید فولاد – قسمت ۱۴
آموزش گام به گام کلید فولاد – قسمت ۱۵
آموزش گام به گام کلید فولاد – قسمت ۱۶
آموزش گام به گام کلید فولاد – قسمت ۱۷
آموزش گام به گام کلید فولاد – قسمت ۱۸
 |
 |
 |
 |
برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.