پنج شنبه , ۳ فروردین ۱۳۹۶

20 درصد تخفیف نرم افزار آنالیز تصویر MIP

آنیل کردن

بسمه تعالی

 

عملیات حرارتی آنیل

فاطمه شجاع

رشته : مهندسی مکانیک

دانشگاه فناوری های نوین قوچان

خرداد ۹۵

عملیات حرارتی

گرم کردن و سرد کردن زمانبندی شده ی فلزات، سرامیک‌ها و آلیاژها را به منظور بدست آوردن خواص مکانیکی و فیزیکی مطلوب، عملیات حرارتی می‌نامند. عملیات حرارتی برای تغییر خواص فیزیکی، شیمیایی، مکانیکی و به ویژه متالورژیکی مواد استفاده میشود. عملیات حرارتی برای مواد غیرفلزی مانند شیشه‌ها و شیشه-سرامیک‌ها نیز بکار می‌رود.

 

دلایل عملیات حرارتی

تنش‌زدایی، تنش‌های ناشی از عملیات و فرایندهای تولید

ریز کردن دانه‌بندی

افزایش مقاومت به سایش با ایجاد لایه سخت بر سطح و در عین حال افزایش مقاومت به ضربه با به‌وجود آوردن مرکز نرم‌تر در داخل قطعه

بهبود خواص فولاد به منظور اقتصادی کردن جایگزینی بعضی از انواع ارزان‌تر فولاد به جای انواع گران آن

افزایش جذب انرژی ضربه فولاد

بهبود خصوصیات برش در فولادهای ابزار

بهبود خواص الکتریکی

تغییر یا بهبود خواص مغناطیسی

 

عملیات حرارتی فولادها

فولاد از نظر خواص مناسبی که در عمل دارد، یکی از مهمترین مواد فلزی است.

یکی از دلایل عمده‌ای که می‌توان فولادهایی با خواص مختلف بدست آورد همان

تبدیل ساختمان کریستالی آهن از آلفا به گاما با تغییر درجه حرارت می‌باشد. این تبدیل مطابق با نمودار آهن-کربن می‌تواند در حد زیادی تحت تاثیر کربن قرار گیرد. برای مثال سختی و استحکام در فولادهای سریع سرد شده (آب داده شده) بستگی به میزان درصد کربن موجود در آنها دارد.

– کربن‌دهی سطحی

– بازپخت کامل (آنیلینگ(

– آنیلینگ جهت کروی کردن سمنتیت

– نرماله کردن (نرمالیزاسیون(

– کوئنچ‌کردن

– برگشت دادن (تمپر کردن(

– تنش زدایی

متداول ترین عملیات حرارتی که معمولاً برای فولادها انجام می شود و ما به آن می پردازیم  به قرار زیر است:

۱آنیل کردن

۲- نرماله کردن

۳- کوئنچ و تمپر

 

عملیات آنیلینگ(بازپخت(:

حرارت دادن فولاد هیپوای تکتوئیدی وای تکتوئیدی در درجه حرارت مناسب برای تبدیل کامل به آستنیت و سپس سرد کردن آهسته، ترجیحاً در کوره می‌باشد. آنیل کردن کامل عمدتاً به منظور نرم کردن کامل فولادها قبل از عملیات شکل دادن و یا همچنین ریز کردن دانه‌ها صورت می‌گیرد

 

آنیل کردن (Annealing) درعلم مواد، به فرایندی می گویند که موجب تغییر خواص ماده مانند سختی و شکل پذیری آن می شود. این فرایند شامل گرم کردن ماده تا دمایی مناسب ، نگه داری در آن دما در زمان مشخص و کافی و سپس سرد کردن آن با سرعت مناسب تا دمای محیط می باشد. کلمه آنیل (بازپخت) مفهوم گسترده ای داشته و هم در بخش فلزات و آلیاژهای آهنی و هم غیر آهنی کاربرد دارد. این عملیات عموما برای نرم کردن مواد فلزی انجام می شود و در نتیجه آن خواصی مانند قابلیت ماشین کاری، خواص الکتریکی، قابلیت کار سرد و پایداری ابعاد آن و ساختار آلیاژ تغییر قابل توجه ای می کند.در فولادهای هیپوای تکتوئیدی ریز کردن دانه‌ها در درجه حرارتی حدود ۱۰ درجه سلسیوس بالاتر از درجه حرارت ای تکتوئید صورت می‌گیرد. حرارت دادن بالاتر از این درجه حرارت باعث ایجاد دانه‌های آستنیت درشت می‌گردد. و در تبدیل در موقع سرد کردن لایه‌های درشت سمنتیت پرلیت را احاطه می‌کند. اما به دلیل اینکه این شبکه اضافی سمنتیت ترد استو وجود مرز دانه ضخیم و سخت باعث تضعیف قابلیت براده برداری می‌گردد. لذا آنیل کردن کامل برای فولادهای هیپرای تکتوئیدی هرگز یک عملیات نهایی نخواهد بود.معمولاً عملیات آنیل کردن کامل گران تمام می‌شود. چرا که کوره در مدت زمان زیادی اشغال می‌گردد که از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست.

 

انواع فرایندهای آنیل کردن:

انواع آنیل کردن انواع مختلفی داشته که هدف و نتیجه آنها متفاوت است. هر گاه عنوان خاصی برای آن ذکر نشود، منظور بازپخت کامل است که در آن آلیاژ آهنی تا بالاتر از دمای استحاله گرم شده و سپس به آرامی در داخل کوره سرد شده و کاملا نرم می شود.سیکل این عملیات با توجه به ترکیب و مشخصات آلیاژ متفاوت بوده و برای هر فولاد سیکل مشخصی وجود دارد.

 

آنیل کامل:

آنیل کامل عبارتست از حرارت دادن فولاد در گستره دمایی نشان داده شده در شکل زیر و سپس سرد کردن آهسته، معمولاً در کوره است. تحت شرایط فوق آهنگ سرد شدن در حدود ۰٫۰۲درجه سانتیگراد بر ثانیه است . همچنان که در شکل دیده می شود، گستره دمایی آستنیته کردن برای آنیل کامل، تابع درصد کربن فولاد است. بدین صورت که ، برای فولادهای هیپویوتکتویید حدود ۵۰ درجه سانیگراد بالای خط و برای فولادهای هایپریوتکتویید حدود ۵۰ درجه سانتیگراد بالای خط است. دماهای بحرانی و تا حدودی تحت تاثیر عناصر آلیاژی در فولادهای تغییر می کند. بنابر این، به طور کلی در عملیات آنیل کامل ، فولادهای هیپویوتکتویید را در ناحیه تکفاز آستنیت و فولادهای هایپر یوتکتویید را در ناحیه دوفازی آستنیت- سمنتیت حرارت می دهند.

علت آستنیته کردن فولادهای هایپر یوتکتویید در ناحیه دوفازی آستنیت- سمنتیت این است که سمنتیت پرویوتکتویید در این فولاد به صورت کروی و مجتمع شده در آید.اگر چنین فولادی تا بالای خط حرارت داده شود ،درضمن آهسته سرد شدن سمنتیت پرویوتکتویید به صورت شبکه پیوسته ای در مرز دانه های آستنیت رسوب می کندو در نتیجه منجر به ترد وشکننده شدن فولاد می شود.در عملیات آنیل کامل ، هدف ازآستنیته کردن فولادهای هایپر یوتکتویید در ناحیه دو فازی آستنیت – سمنتیت ، عبارت است از شکستن شبکه پیوسته کاربید یاد شده و تبدیل آن به زرات ریز و کروی شکل مجزا از یکدیگر است. نیروی محرکه در این عملیات عبارت است از کاهش انرژی فصل مشترک ناشی از کروی شدن ذرات کاربید و در نتیجه کاهش مقدار فصل مشترک آستنیت- کاربید است.

 

آنیل ایزو ترمال:

این عملیات شامل حرارت دادن فولاد در دو دمای مختلف است، ابتدا عملیات آستنیته کردن که در همان گستره دمایی مربوط به آنیل کامل انجام می شود و سپس سرد کردن سریع تا دمای دگر گونی و نگه داشتن برای مدت زمان کافی جهت انجام دگر گونی .

پس از پایان دگر گونی ، فولاد را با هر آهنگ سرد شدن دلخواهی می توان سرد کرد .منحنی زیر شمایی از مراحل گرم کردن و سرد شدن را در عملیات آنیل همدما برای یک فولاد هیپو یوتکتوییدنشان می دهد.

زمان لازم برای آنیل همدما در مقایسه با آنیل کامل به مراتب کمتر است، در حالی که سختی نهایی کمی بیشتر خواهد بود. همانند آنیل کامل ،میکروساختار حاصل از آنیل همدما در فولادهای هیپو یوتکتویید، یو تکتوییدو هایپر یوتکتوییدبه ترتیب عبارت است از فریت-پرلیت، پرلیت و پرلیت – سمنتیت است . ولی پرلیت حاصل نسبتاً ظریفتر و در صد فریت و سمنتیت پرویوتکتویید تا حدودی کمتر است.از جمله موارد عمده کاربرد آنیل همدما در رابطه با فولادهای آلیاژی است که دارای سختی پذیری بالایی اند . در صورتی که بر روی این فولادها عملیات حرارتی آنیل کامل انجام شود به علت سختی پذیری زیاد، ساختار نهایی حاصل به جای پرلیت خشن ، ممکن است پرلیت ظریف و یا حتی مخلوط از پرلیت ظریف و بینیت بالایی باشد.

 

آنیل اسفرودایز

تعادلی ترین ساختار در بین ساختارهای تعادلی ایجاد زمینه ای از فریت همراه با کره های ریز سمنتیت درآن است این ساختار دارای بالاترین خواص می باشد.

 

برای آلیاژهای غیر آهنی با ترکیب و ساختار مربوط به خود، عملیات بازپخت برای اهداف زیر انجام می شود:

۱- حذف کامل یا جزیی اثرات کار سرد (احتمال رخ دادن تبلور مجدد)

۲- آمیخته شدن کامل رسوبات به صورت ذرات درشت

۳- رسوب ذرات از محلول جامد

عملیات بازپخت خود به چند دسته تقسیم می شود:

–    نرمالیزاسیونNormalizing

در این عملیات، آلیاژهای آهنی تا بالاتر از دمای استحاله Ac3 گرم شده و بعد در هوای آزاد سرد می شود. ساختار و خواص فولادهای کم کربن در این عملیات، مشابه عملیات باز پخت کامل (Full Annealing) بوده اما نکته قابل ذکر اینکه نتیجه عملیات نرمالیزاسیون و بازپخت برای همه آلیاژهای آهنی یکسان نمی باشد.

–    آنیل فرایند

که به آن آنیل میانی نیز می گویند موجب نگهداری و حفظ شکل پذیری قطعه کار سرد شده می شود تا حین کار ترک نخورد. قطعه تا دمای آستینته شدن گرم شده و تا زمانی که تنش ها در آن کاهش یابند نگه داری می شود و سپس در کوره خنک می شود. در ادامه قطعه برای کار سرد بعدی آماده است.

–    بازپخت کامل

با آنیل کامل خاصیت شکل پذیری ماده افزایش یافته و ساختار یکنواختی با خواص دینامیکی خوب حاصل می شود.

–    تنش گیری

 

کوئنچ کردن

روش اجرای سیکلهای عملیات حرارتی و چگونگی رساندن دمای فولاد به دمای آستنیته کردن، یک کار تجربی است. با توجه به تنوع تکنیکهای عملیات حرارتی و تجهیزات مصرفی در کارگاهها و تفاوتهایی که در ابعاد، فرم و جرم قطعه کار وجود دارد، نمیتوان یک دستورالعمل مشخص برای اجرای سیکل عملیات حرارتی تدوین نمود. مسئولین کارگاه عملیات حرارتی باید دستورالعملهای کلی ارائه شده از طرف شرکتهای فولادسازی را با قابلیتها و محدودیتهای تجهیزاتشان تلفیق کرده و یک روش اجرایی برای هر قطعهای طرح کنند.

 

 


درخواست انجام پروژه آنالیز تصویر

همچنین ببینید

بررسی قابلیت ماشینکاری قطعات متالورژی پودر خام و تف جوشی شده آهن/چدن آسیاب پاششی شده

در این تحقیق به بررسی قابلیت ماشینکاری قطعات متالورژی پودر خام و تف‌جوشی شده آهن-چدن …

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

Time limit is exhausted. Please reload the CAPTCHA.