تمپر کردن فولاد نوعی فرایند حرارتی است که برای بهینهسازی و بهبود خواص مکانیکی آن انجام میگیرد. در ابتدا باید فرایند آستنیتی کردن فولاد را انجام داد که طی آن، دمای فولاد با سرعت زیادی کاهش مییابد. در مرحله بعد، فرایند تمپرینگ انجام میشود و دمای فولاد تا حد مشخصی افزایش مییابد. سپس فولاد به صورت کنترل شده خنک میشود. تمپر کردن فولاد باعث کاهش شکنندگی، تغییر انعطاف پذیری و افزایش استحکام آن میشود. این فرایند مقاومت فولاد را در برابر فشار و نیروهای خارجی افزایش میدهد. اگر قصد دارید اطلاعات بیشتری درباره قیمت محصولات فولادی به دست آورید، پیشنهاد میکنیم به صفحه قیمت آهن امروز مراجعه کنید.
عملیات تمپرکردن چگونه انجام میشود؟
تمپر کردن فولاد نوعی فرایند باستانی است که اولین بار در حدود ۱۱۰۰ تا ۱۲۰۰ سال قبل از میلاد در یکی از مناطق واقع شده در شمال اسرائیل انجام شد. به مرور زمان، این فرایند رواج پیدا کرد و به کشورهای آفریقایی و آسیایی راه یافت. در حال حاضر، فرایند تمپر کردن به عنوان یک تکنیک مطلوب برای عملیات حرارتی فولاد شناخته میشود.
این فرایند شامل چند مرحله مختلف است که فولاد را تحت دماهای مختلف قرار میدهد. بعد از انجام عملیات کوئنچ، فولاد باید در دمای تمپر یعنی بین ۱۵۰ تا ۷۰۰ درجه سانتیگراد قرار گیرد و تا حدودی گرم شود. سپس برای بازه زمانی مشخصی در دمای تمپر باقی میماند تا خواص مکانیکی و ساختار آن عوض شود. در مرحله بعد، فولاد نسوز باید به صورت کنترل شده خنک شود. زمان و دمای لازم برای تمپر کردن فولاد با توجه به نوع فولاد و خواص مکانیکی مورد نیاز متغیر است.
تمپرینگ در چه فولادهایی انجام میشود؟
این فرایند معمولا برای فولادهای کربنی و آلیاژی انجام میشود؛ زیرا این فولادها برای بهبود خواص مکانیکی به عملیات حرارتی نیازمند هستند. در واقع عملیات تمپرینگ باعث بهبود استحکام و سختی فولاد میشود و برای تقویت انواع فولاد مانند فولاد فنری و فولادهای سبک مناسب است. همچنین قطعات فولادی که در محیطهای خورنده نصب میشوند، باید تحت فرایند تمپرینگ قرار گیرند.
مراحل تمپر کردن فولاد
تمپر کردن فولاد طی مراحل مختلفی انجام میشود و کار چندان سادهای نیست. در ادامه هر یک از مراحل را به طور کامل به شما توضیح میدهیم.
- در مرحله اول، فولاد باید تا دمای مناسبی گرم شود. برای انجام این کار فولاد در کورههای گازی، کورههای القایی یا کورهای مقاومت الکتریکی قرار میگیرد و دمای محیط اطراف آن تا ۷۰۰ درجه سانتیگراد افزایش مییابد. یکی از بهترین گازها برای حرارت دادن فولاد، گاز بیاثر است که از اکسیداسیون روی سطح فولاد جلوگیری میکند.
- در مرحله دوم فولاد باید برای زمان مشخصی در دمای مورد نظر باقی بماند. یعنی فولادی که دمای آن تا ۷۰۰ درجه سانتیگراد افزایش یافته است، مدتی در این دما نگهداری میشود تا خواص آن تغییر کند. بعد از اینکه قطعه فولادی به دمای مورد نظر رسید و مدتی در آن دما باقی ماند، باید به آرامی سرد شود و به دمای محیط برسد یا اصطلاحاً فرایند نرمالیزه کردن فولاد انجام میشود. البته توجه داشته باشید که دمای لازم برای تمپر کردن فولاد همیشه ثابت نیست و به عواملی مانند نوع قطعه، ابعاد قطعه و ترکیبات شیمیایی آن بستگی دارد. بنابراین ممکن است فرایند تمپرینگ بعضی از فلزات در دمای پایینتری انجام شود.
عملیات حرارتی کوئنچ فولاد
همانطور که گفته شد، یکی از مهمترین عملیات حرارتی برای تمپر کردن، کوئنچ فولاد است که استحکام کششی فولاد و خواص آن را از نظر فیزیکی، شیمیایی و متالوژیکی تغییر میدهد. در واقع این فرایند باعث تغییر خواص فولاد میشود و آن را برای سایر فرایندهای صنعتی آماده میسازد.
البته توجه داشته باشید که عملیات حرارتی در دستههای مختلفی تقسیم بندی میشود و هر کدام دارای شرایط خاص خود هستند. این عملیات میتوانند خصوصیات و نحوه مصرف فولاد را تغییر دهند. برخی از مهمترین عملیات حرارتی شامل موارد زیر هستند:
- آنیل کردن (باز پخت)
- نرماله کردن
- سخت کردن یا کوئنچ کردن
- آستمپر کردن
- مارتمپر کردن
- تنش زدایی
- کروی کردن
- کربن دهی سطحی
- نیتروژن دهی
در فرایند کوئنچ کردن، دمای فولاد با سرعت زیاد از بالا به پایین کاهش مییابد و فولاد خنک میشود. این کار باعث سخت شدن و افزایش استحکام قطعه میشود. در این تکنیک، فولاد داغ در برخی مایعات خنک کننده مانند آب، روغن یا هوا وارد میشود و مقاومت آن افزایش مییابد. با این حال، توجه داشته باشید که ممکن است فولاد در مرحله کوئنچ کردن شکننده شود. به همین دلیل، معمولاً بعد از کوئنچ کردن فرایند تمپرینگ انجام میشود.
مراحل کوئنچ کردن فولاد
این عملیات حرارتی نیز طی مراحل خاصی انجام میشود و دارای پیچیدگیها و اصول خاصی است. کوئنچ کردن به عنوان یکی از رایجترین عملیاتهای حرارتی قطعات فولادی شناخته میشود و دارای چند مرحله است که در ادامه برای شما بیان خواهد شد:
در این عملیات حرارتی، دمای قطعه فولادی ابتدا تا ۸۱۵ یا ۹۰۰ درجه سانتیگراد افزایش مییابد. سپس فرایند کوئنچ کردن شروع میشود. نکته مهم این است که فرایند گرم کردن فولاد باید به صورت یکنواخت و یکسان انجام شود. یعنی تمامی بخشهای قطعه باید تا دمای مشخص گرم شود.
در مرحله بعد، فولاد گرم شده باید در یک مایع مناسب غوطه ور شود تا با سرعت بالا خنک شود. انتخاب سیال مناسب برای غوطهور کردن فولاد اهمیت بسیار زیادی دارد و روی خواص آن تاثیر میگذارد. میتوانید برای بررسی قیمت قطعات آهنی به کانال قیمت آهن مشهد مراجعه کنید.
مزایای تمپر کردن فولاد
در حال حاضر، تمپر کردن فولاد به عنوان یکی از مهمترین فرایندهای صنعتی شناخته میشود و مزایای گوناگونی دارد. به عنوان مثال، باعث کاهش شکنندگی فولاد میشود. در واقع فرایند تمپرینگ باعث میشود تا فولاد از حالت شکننده به یک ماده با استحکام بالا تبدیل شود.
این فرایند باعث بهبود خواص مکانیکی فولاد مانند استحکام کششی و مقاومت نسبت به ضربه خواهد شد. علاوه بر این، ساختار فولاد با استفاده از فرایند تمپرینگ به شکل بهتری کنترل میشود و میتوان به راحتی به خواص مکانیکی مورد نیاز دست یافت.
کاربردهای فولاد تمپر شده
فولادی که تحت فرایند تمپرینگ قرار میگیرد، کاربردهای مختلفی در صنعت دارد. به عنوان مثال، در صنعت خودروسازی برای تولید شفت و میل لنگ مورد استفاده قرار میگیرد. زیرا این قطعات به استحکام بالایی نیاز دارند و باید مقاومت زیادی نسبت به ضربه داشته باشند.
علاوه بر این، برای تولید انواع ابزارها مانند تیغه، مته و ابزارهای برش نیز کاربرد دارند. همانطور که میدانید، ابزارهای برش مانند مته باید از استحکام و دوام زیادی برخوردار باشند. گاهی اوقات از فولاد تمپرینگ شده در صنایع هوافضا برای تولید قطعات و تجهیزات خاص استفاده میشود.
تفاوت آنیل کاری و تمپر کردن
آنیل کاری و تمپر کردن دو فرایند کاملاً متفاوت هستند. آنیل کردن با اسامی دیگری مانند بازپخت نیز شناخته میشود و خواص ماده مانند سختی و فرم پذیری آن را تغییر میدهد. در این فرایند، دمای ماده تا حد مشخصی افزایش مییابد. سپس ماده در آن دما نگهداری شده و دمای آن به آرامی کاهش مییابد.
این کار تا جایی ادامه پیدا میکند که ماده به دمای محیط برسد و معمولاً برای نرم کردن فلز، بهبود ماشین کاری و بهبود رسانایی الکتریکی مورد استفاده قرار میگیرد. اگر فلز هنگام سرد شدن بیشتر از حد لازم سخت شود، دچار ترک خوردگی خواهد شد و ممکن است به خواص مکانیکی مورد نظر نرسیم.
به طور کلی، آنیل کاری باعث بهبود فرم پذیری ماده میشود و برای فلزات مختلف مانند فولاد، آلومینیوم و برنج مورد استفاده قرار میگیرد. هدف اصلی از آنیل کاری، کاهش سختی و بهبود نرمی یا انعطاف پذیری قطعات فولادی و فلزات است. اما هدف از انجام تمپرینگ، کاهش شکنندگی و افزایش استحکام قطعات فولادی است.
سخن آخر
تمپر کردن فولاد یکی از مهمترین بخشهای عملیات حرارتی فلزات است که باعث افزایش استحکام و بهبود خواص مکانیکی آنها میشود. در این فرایند، ابتدا دمای فولاد تا حد معینی افزایش مییابد. سپس با سرعت زیادی سرد خواهد شد.
فرایند تمپرینگ معمولاً برای قطعات فولادی که تحت تنشهای زیاد قرار دارند، مورد استفاده قرار میگیرد. شرایط تمپرینگ قطعات فولادی با توجه به نوع فولاد یا کاربرد فولاد قابل تغییر است.
اگر قصد دارید اطلاعات بیشتری درباره محصولات فولادی به دست آورید، پیشنهاد میکنیم با کارشناسان مجموعه آهن رسان و شماره (05131916☎) تماس بگیرید و سوالات خود را مطرح کنید.
سوالات متداول
تمپر کردن فولاد چیست؟
تمپر کردن فولاد نوعی عملیات حرارتی است که برای کاهش شکنندگی و افزایش استحکام قطعات آهنی و فولادی انجام میشود.
چه فولادهایی تحت عملیات تمپرینگ قرار میگیرند؟
معمولا فولادهای کربنی و آلیاژی تحت فرایند تمپرینگ قرار میگیرند. زیرا به استحکام و سختی بیشتری نیاز دارند. به عنوان مثال برای فولاد ابزار و فولادهای فنری از این فرایند استفاده میشود.
عملیات کوئنچ فولاد چه نقشی دارد؟
این عملیات حرارتی باعث افزایش استحکام فولاد میشود. اما برای کاهش شکنندگی معمولاً از فرایند تمپر کردن استفاده میشود.
تفاوت آنیل کاری و تمپر کردن چیست؟
آنیل کاری میزان سختی و استحکام فولاد را کاهش میدهد و در مقابل انعطاف پذیری آن را افزایش خواهد داد. در حالی که فرایند تمپر کردن برای کاهش شکنندگی و بهبود مقاومت انجام میشود.
مزایای تمپر کردن فولاد چیست؟
برخی از مهمترین مزایای فرایند تمپرینگ شامل افزایش استحکام، افزایش طول عمر، کاهش شکنندگی و مواردی مانند این هستند.