عملیات حرارتی در صنعت فولاد، نقش بسیار مهمی را ایفا می‌کند و تاثیر ویژه‌ای در افزایش کیفیت محصولات فولادی دارد. خروجی این عملیات مهم، تولید انواع فولاد با سختی‌های مختلف است. در مطلب حاضر، درباره انواع عملیات حرارتی و عملکرد آن در کوره القایی صحبت شده تا اگر تخصص یا نیاز شما در این زمینه باشد؛ اطلاعات مورد نیاز و کاربردی را کسب کنید.
عملیات حرارتی چیست؟
به گرم و سرد کردن تعمدی بر روی انواع فلزات و آلیاژها در زمان‌بندی مشخص، عملیات حرارتی گفته می‌شود. علت انجام این فرآیند، دستیابی به خواص مورد نظر فیزیکی، شیمیایی، متالوژیکی و مکانیکی مورد نظر است.
امکان انجام عملیات حرارتی روی اکثر فلزات و آلیاژها وجود دارد؛ اما هر کدام با توجه به نوعشان، مقاومت متفاوتی به این تغییر از خود نشان می‌دهند. برای مثال فرآیند نرم کردن فلزات، معمولا راحت‌تر از سخت کردن آن‌ها است.
عملیات حرارتی فولاد برای منسجم سازی مولکولی، تنش‌زدایی و بهبود خواص الکتریکی و مغناطیسی انجام می‌شود. از دیگر کاربردهای آن، افزودن خواص جدید به فولاد همچون انعطاف، ضربه‌پذیری بالا و مقاومت در برابر فرسایش است. همچنین گاهی عملیات حرارتی سهوا انجام می‌شود و آن هم در هنگام تولید در فرآیندهای جوشکاری و شکل‌دهی است که گرم و سرد کردن فلز را به همراه دارد.
از نظر شیمیایی با تبدیل ساختمان کریستالی آهن از آلفا به گاما در فرآیند تغییر درجه حرارت است که فولادهایی با خواص مختلف بدست میآیند. میزان درصد کربن در ای میان اهمیت ویژه‌ای پیدا می‌کند؛ چرا که سختی و استحکام فولادهای سریع سرد شده به میزان درصد کربنشان بستگی دارد.
انواع عملیات حرارتی
نحوه عملیات مذکور در انواع محصولات آهنی و غیرآهنی به صورت مختلف است. این روش‌های گوناگون است که می‌تواند اثرات ریز ساختاری مختلفی داشته باشد و بر همین اساس، گاهی ممکن است که دو فرآیند حرارتی با تجهیزات یکسان، نتایج متفاوتی به همراه داشته باشند. در ادامه انواع عملیات حرارتی را توضیح می‌دهیم:
عملیات حرارتی حجمی و سطحی
برای انجام عملیات حرارتی ابتدا باید قطعه مورد نظر، سختی سنجی شود تا مشخص گردد چه نوع عملیاتی باید بر روی قطعه صورت گیرد. افزایش سختی و استحکام بدون تغییر خواص ذاتی قطعه همچون نرمی مغز و چقرمگی انجام می‌شود. این عملیات بیشتر برای قطعاتی است که ترکیبی از سختی سطح و مقاومت در برابر نیروهای ضربه‌ای را نیاز دارند.
در عملیات حرارتی حجمی، قطعاتی که ضخامت زیادی دارند؛ قابلیت ترک یا تاب خوردگی پیدا می‌کنند که در عملیات سطحی می‌توان بر این مشکل غلبه کرد. چینش درست قطعات، گرمای لازم و رعایت دقیق سیکل گرمایش از جمله عواملی هستند که در عملیات حرارتی حجمی باید مورد نظر قرار گیرند.
عملیات حرارتی بر روی مواد مختلفی انجام می‌شود که چند مورد را برای شما شرح می‌دهیم:
عملیات حرارتی آلومینیوم
این کار معمولا به سه دلیل عمده انجام می‌شود:
افزایش استحکام و سختی آلومینیوم و مقاومت آن در برابر خوردگی
بالا بردن قابلیت شکل‌پذیری و نرمی آلیاژ آلومینیوم
برای از بین بردن تنش‌های ایجاد شده در عملیات جوشکاری یا ریخته‌گری
استحکام بخشی به آلومینیوم عموما به دو روش کارسختی و پیرسختی صورت می‌گیرد.
کارسختی یا کرنش سختی:
در این فرآیند استحکام مکانیکی آلومینیوم با انجام دادن کارهای مکانیکی روی آن افزایش می‌یابد. این عملیات از طریق فرآیندهای کار سرد همچون کشش یا پرس نیز انجام می‌شود.
پیرسختی:
در آلیاژهای عملیات حرارتی‌پذیر برای افزایش استحکام آلومینیوم انجام می‌شود. در این فرآیند حد حلالیت با کم کردن دما کاهش می‌یابد. در مرحله اول آلیاژ به میزان لازم حرارت داده می‌شود،؛در مرحله دوم به سرعت سرد می‌گردد که به آن کوئنچ نیز می‌گویند و در مرحله آخر قطعه در دمایی معین در زمان مشخص قرار می‌گیرد تا آلیاژهای اضافی‌اش خارج شوند. انجام این عملیات در دمای اتاق پیرسازی طبیعی و در دمای بالا پیرسازی مصنوعی نامیده می‌شود.
ضمن انجام این فرآیند، فراموش نکنید که آلیاژ را در دمای بالا به مدت زیاد قرار ندهید؛ چرا که سختی آن کاهش می‌یابد.
عملیات حرارتی فولاد فنر
فولاد فنر به مجموعه‌ای از فولادهایی گفته می‌شود که در ساخت فنر به ویژه در سیستم تعلیق اتومبیل و صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. این ابزار به شکل میله‌هایی با مقطع گرد یا مسطح و سیم، ورق یا نوار تولید می‌شود.
آلیاژ فولاد فنر در برابر نیروهای قابل پیچش، بدون کج شدگی، توانایی مقاومت بسیاری دارد. معمولا عملیات حرارتی که روی فولاد فنر انجام می‌شود؛ آنیل کردن در دمای پایین نام دارد. این فرآیند برای آزاد کردن کرنش در هنگام تغییر شکل صورت می‌گیرد.
آنیل کردن در عملیات حرارتی که با اصطلاح بازپخت نیز شناخته می‌شود؛ برای از بین بردن سختی فولاد و نرم کردن آن جهت راحت کردن شکل دهی، ماشین‌کاری و براده برداری انجام می‌شود.
عملیات حرارتی چاقو
یکی از نکات مهمی که در این فرآیند باید مدنظر قرار گیرد؛ گریدهای فولادی مناسب برای چاقو است. اهمیت گرید فولاد و نحوه ساخت آن در این است که سختی و دوام تیغه و همچنین توانایی فولاد برای تیز نگه داشتن لبه و مقاومت در برابر خوردگی را تعیین می‌کند.
عملیات حرارتی مس
از جمله ویژگی‌های مس، هدایت الکتریکی و حرارتی بالا، مقاومت به خوردگی و قابلیت ماشین‌کاری خوب آن است. عملیات حرارتی مس شامل یکنواخت‌سازی، تنش‌زدایی، حل‌سازی، رسوب سختی، کوینچ و تمپر کردن می‌شود. لازم به ذکر است که آلیاژهای مس معمولا بیشترین میزان پیرسختی را از خود نشان می‌دهند و آلیاژهایی که فاقد مس هستند؛ به آسانی جوشکاری میشوند.
عملیات حرارتی استنلس استیل
به این نوع فرآیند عملیات حرارتی ورق استیل نیز گفته می‌شود که برای بدست آوردن بیشترین میزان چکش‌خواری و خواص مکانیکی مورد نیاز و همچنین از بین بردن ضعف خوردگی‌های ناشی از ترکیب کروم با کربن صورت می‌گیرد.
انجام این عملیات بر روی ورق استیل، نیازمند صرف دقت فراوان است؛ چرا که در قطعات بزرگ و دمای بالا ممکن است، مشکلاتی همچون تغییر شکل و خزش قطعات بروز کند. برای همین معمولا استفاده از کوره القایی در عملیات حرارتی موضعی برای انجام این کار پیشنهاد می‌شود. شرکت کنترل سوییچ از جمله تولیدکنندگان کوره القایی ترانزیستوری است که سابقه سال‌ها فعالیت ملی و بین‌المللی در این عرصه را دارد.