عملیات حرارتی

عملیات حرارتی بخش مهمی از فرآیند تولید قطعات است که شامل مجموعه ای از فرآیند های حرارت دادن در دمای خاص، نگهداری و خنک کردن قطعه به منظور بهبود خواص میباشد. عملیات حرارتی را میتوان در مراحل مختلف ساخت قطعات برای تغییر خواص آن مورد استفاده قرار داد. عملیات حرارتی می تواند برای تقویت استحکام، سختی و یا انعطاف پذیری فلزات مورد استفاده قرار بگیرد. عملیات حرارتی شامل طیف گسترده از آلیاژهای فولادی، آلیاژهای غیرآهنی مانند آلومینیوم، تیتانیوم، برنز و برنج می شود که همگی از طریق عملیات حرارتی تقویت می شوند. بسیاری از این فلزات در تولید خودروها، هواپیماها و سایر محصولاتی که نه تنها برای عملکرد بلکه برای ایمنی نیز به فلزات مقاوم متکی هستند، استفاده می شوند. 

خدمات عملیات حرارتی قابل ارائه در آزمایشگاه متالورژی جهاد شریف

• انجام عملیات حرارتی کوئنچ-تمپر، سختکاری، آنیل، تنش زدایی طبق سیکل عملیات حرارتی مورد نظر
• بررسی و تعیین سیکل عملیات حرارتی قطعات توسط متالوگرافی و سختی سنجی

تصویر متالوگرافی نمونه قبل از عملیات حرارتی

انواع روش های عملیات حرارتی

برخی از روش های عملیات حرارتی عبارتند از:

آنیل کردن: آنیلینگ یک فرآیند عملیات حرارتی است که برای اصلاح ریزساختار فلز به منظور بهبود شکل پذیری آن و در عین حال کاهش تنش داخلی و سختی کلی استفاده می شود. این فرآیند به هدف بهبود انعطاف پذیری در قطعات انجام میشود و علاوه بر فولادها بر روی فلزاتی مانند مس، آلومینیوم، نقره، فولاد و برنج استفاده می شود. این روش امکان آن را میدهد تا مواد به راحتی بدون ترک خوردگی شکل بگیرند. این فرآیند به ویژه برای فولادها مفید است که می توانند در فرآیندهای شکل دهی بسیار سخت یا شکننده باشند. فرآیند بازپخت شامل حرارت دادن فلز تا دمایی است که در آن ساختار کریستالی سیال می شود، اما فلز به شکل جامد باقی می ماند. فلز در این دما نگه داشته می شود، که اجازه می دهد هر گونه نقص در مواد خود را ترمیم کند. سپس به فلز اجازه داده می شود تا با سرعت کم به دمای کوره خنک شود تا ساختار کریستالی انعطاف پذیرتری ایجاد کند.

سخت کاری: عملیات حرارتی سخت شدن برای افزایش سختی سطح فلز از طریق گرم کردن و سرد کردن سریع استفاده می شود. فلز در یک کوره سخت‌کننده تا دمایی گرم می‌شود که ساختار داخلی آن را بدون ذوب شدن تغییر می‌دهد. سپس فلز به ازای هر اینچ از ضخامت یک ساعت در این دما نگه داشته می شود و به دنبال آن سرد می شود. فرآیند خنک‌سازی سریع، ساختار کریستالی سخت‌تر و پایدارتری ایجاد می‌کند.

سخت کاری سطحی (تشکیل فاز مارتنزیتی در مجاورت سطح)

کوئنچ-تمپر: کوئنچینگ به طور خاص به عملیات حرارتی گفته می شود که بر خنک شدن سریع فلز برای دستیابی به خواص فیزیکی یا مکانیکی مطلوب متکی است. فلزات حرارت دیده اغلب در روغن سرد می شوند، اما بسته به مواد و کیفیت مورد نظر، می توانند با استفاده از هوا، آب و آب نمک نیز کوئنچ شوند. مانند سایر فرآیندهای عملیات حرارتی، فلز تا نقطه ای زیر نقطه ذوب که در آن ساختار کریستالی سیال است، گرم می شود. بسته به خواص مورد نظر برای مدت زمان معینی نگهداری می شود و سپس در یکی از محیط های فوق الذکر کوئنچ می شود تا دمای ماده کاهش یابد و ساختار داخلی مورد نظر ایجاد شود.

تصویر متالوگرافی نمونه کوئنچ-تمپر 

تنش زدایی: فرآیندهای تنش زدایی شامل حرارت دادن مواد در بالای نقطه ای است که ساختار داخلی تغییر می کند و سپس با هوا خنک می شود. این فرآیند به ساختار اجازه می دهد تا پایدارتر شود و تنش داخلی را کاهش داده و استحکام و سختی فلز را افزایش دهد. به ویژه برای فلزاتی که در معرض فرآیندهای شکل دهی تنش زا قرار گرفته اند، مانند ماشین کاری و نورد، مفید است.