سه دسته عملیات حرارتی فلزات

فرآیندهای عملیات حرارتی فلز را می توان تقریباً به سه دسته تقسیم کرد: عملیات حرارتی کلی، عملیات حرارتی سطح و عملیات حرارتی شیمیایی. بسته به محیط گرمایش، دمای گرمایش و روش سرمایش، هر دسته را می توان به چندین فرآیند عملیات حرارتی مختلف تقسیم کرد. با استفاده از فرآیندهای عملیات حرارتی مختلف، یک فلز می تواند ساختارهای متفاوتی به دست آورد و در نتیجه خواص متفاوتی داشته باشد. فولاد پرمصرف ترین فلز در صنعت است و ریزساختار فولاد نیز پیچیده ترین است، بنابراین انواع مختلفی از فرآیندهای عملیات حرارتی فولاد وجود دارد.

عملیات حرارتی کلی یک فرآیند عملیات حرارتی فلز است که قطعه کار را به طور کلی گرم می کند و سپس آن را با سرعت مناسب خنک می کند تا خواص مکانیکی کلی آن تغییر کند. عملیات حرارتی کلی فولاد به طور کلی شامل چهار فرآیند اساسی است: بازپخت، نرمال کردن، خاموش کردن و تمپر کردن.

1. آنیلینگ

بازپخت به این صورت است که قطعه کار را تا دمای مناسب گرم کنید، زمان‌های نگهداری متفاوتی را با توجه به جنس و اندازه قطعه انتخاب کنید و سپس به آرامی آن را خنک کنید. هدف این است که ساختار داخلی فلز به حالت تعادل برسد یا به آن نزدیک شود یا تنش داخلی ایجاد شده در فرآیند قبلی را آزاد کند. عملکرد فرآیند و عملکرد خوب خدمات را بدست آورید یا ساختار را برای خاموش کردن بیشتر آماده کنید.

2. عادی سازی

نرمال سازی یا عادی سازی عبارت است از حرارت دادن قطعه کار تا دمای مناسب و سپس خنک شدن آن در هوا. اثر نرمال سازی شبیه به بازپخت است، با این تفاوت که ساختار به دست آمده ظریف تر است. اغلب برای بهبود عملکرد برش مواد استفاده می شود، و گاهی اوقات برای برآوردن نیازهای خاص استفاده می شود. قطعات بالا به عنوان عملیات حرارتی نهایی.

3. خاموش کردن

کوئنچ برای گرم کردن و حفظ قطعه کار، و سپس سرد کردن سریع آن در یک محیط خاموش کننده مانند آب، روغن یا سایر محلول های نمک معدنی، محلول های آبی آلی است.

4. معتدل کردن

پس از کوئنچینگ، فولاد سخت می شود اما در عین حال شکننده می شود. به منظور کاهش شکنندگی قطعات فولادی، قطعات فولادی کوئنچ شده به مدت طولانی در دمای مناسب بالاتر از دمای اتاق و زیر 650 درجه سانتیگراد نگهداری می شوند و سپس سرد می شوند. به این فرآیند تمپرینگ می گویند. بازپخت، نرمال کردن، خاموش کردن، و معتدل کردن "چهار آتش" در عملیات حرارتی کلی هستند. در میان آنها، خاموش کردن و تلطیف ارتباط نزدیکی دارند و اغلب با هم استفاده می شوند و ضروری هستند.

"چهار آتش" فرآیندهای عملیات حرارتی متفاوتی را با دماهای گرمایش و روش های خنک کننده متفاوت ایجاد کرده اند. برای به دست آوردن استحکام و چقرمگی خاصی، به فرآیند ترکیب کوئنچ و تمپرینگ در دمای بالا کوئنچ و تمپرینگ می گویند. پس از خاموش شدن برخی از آلیاژها برای تشکیل محلول جامد فوق اشباع، برای بهبود سختی، استحکام یا خواص الکترومغناطیسی آلیاژ در دمای اتاق یا دمای کمی بالاتر برای مدت زمان طولانی تری نگهداری می شوند. این فرآیند عملیات حرارتی درمان پیری نامیده می شود.

روش ترکیب موثر و نزدیک تغییر شکل پردازش فشار و عملیات حرارتی برای به دست آوردن استحکام و چقرمگی خوب قطعه کار، عملیات حرارتی تغییر شکل نامیده می شود. عملیات حرارتی انجام شده در اتمسفر فشار منفی یا خلاء، عملیات حرارتی خلاء نامیده می شود، که نه تنها باعث می شود قطعه کار اکسید یا کربن زدایی نشود و سطح قطعه کار شده صاف و تمیز نگه داشته شود و عملکرد قطعه کار را بهبود بخشد. همچنین می‌توان آن را به‌وسیله عامل نفوذگر از نظر شیمیایی عملیات حرارتی کرد.

در حال حاضر، با افزایش بلوغ فناوری لیزر و پلاسما، از این دو فناوری برای اعمال لایه ای از دیگر پوشش های مقاوم در برابر سایش، مقاوم در برابر خوردگی یا مقاوم در برابر حرارت بر روی سطح قطعات فولادی معمولی استفاده می شود تا خواص سطحی را تغییر دهد. قطعه کار اصلی این تکنیک جدید اصلاح سطح نامیده می شود.