تمپرینگ فولاد قرن هاست که وجود دارد. در ژاپن سلاح های تیغه دار را با استفاده از فولاد های سکوریتی می ساختند. این فرآیند شامل ریختن خاک رس در اطراف قسمت های خاصی از تیغه ی فولادی، گرم کردن تیغه در کوره وسپس خاموش کردن تیغه در آب بود. از آن زمان فرآیند های فلزکاری جدیدی پدید آمد، اما مفهوم کلی تمپرینگ ثابت باقی مانده است.
فولاد سکوریت شده چیست؟
ممکن است فکر کنید که فولاد سکوریت شده یک نوع فولاد منحصر به فرد با نسبت خاصی از آهن و کربن است. در حالی که فولاد سکوریت شده در واقع یک آلیاژ آهن است، اما مقدار آهن و کربن فولاد معمولی را دارد. تمپرینگ فولاد سطح بالاتری از استحکام را ارائه می دهد.
تمپرینگ فولاد چیست؟
تمپرینگ نوعی فرایند حرارتی برای آلیاژ های آهن و کربن است. این آلیاژ ها فولاد نامیده می شوند. به طور کلی، فرآیند عملیات حرارتی فولاد با گرم کردن، سرد کردن سریع و گرم کردن مجدد ماده مورد نظر انجام می شود. هنگامی که فولاد به سرعت سرد می شود، اتم ها در یک موقعیت ناپایدار یخ زده می شوند. فولاد بسیار سخت است، اما شکننده نیز می باشد. با تمپرینگ فولاد، اتم ها در موقعیت پایدار تری قرار می گیرند. مراحل گفته شده یک طرح کلی برای نشان دادن چگونگی افزایش خواص مکانیکی فولاد با تمپر کردن است. ترکیبات مختلف و سایر آلیاژ های فولاد ممکن است به زمان ها و دما های مختلفی بسته به استفاده شما از مواد نیاز داشته باشند.
فرآیند تمپرینگ
پس از رسیدن فولاد به دمای بحرانی برای مدت زمان مشخصی در آن دما نگه داشته می شود. دما و زمان دقیق فرآیند به عوامل مختلفی مانند نوع فولاد و خواص مکانیکی مورد نظر شما بستگی دارد. برای رسیدن فولاد به دمای بحرانی خود، باید از نوعی دستگاه گرمایش استفاده کرد. دستگاه های متداول عبارتند از کوره های گازی، کوره های الکتریکی یا کوره های القایی. بیشتر این فرآیند در خلاء یا با استفاده از گاز بی اثر برای محافظت از فولاد در برابر اکسیداسیون انجام می شود. هنگامی که کوره به دمای مطلوب برسد، مدت زمانی در این حالت ( زمان ماندگاری) می ماند. پس از زمان ماندگاری کوره خاموش شده و به فولاد اجازه داده می شود تا با سرعت از پیش تعیین شده خنک شود.
مزایای تمپرینگ فولاد
دلایل زیادی برای انتخاب فولاد سکوریت شده نسبت به سایر آلیاژ ها وجود دارد. بسته به صنعت و کار خود می توانید از درجه ها و ضخامت های مختلف استفاده کنید. مزیت اصلی تمپرینگ فولاد افزایش استحکام است. هنگامی که فولاد گرم و سرد می شود، قوی تر می شود. در نتیجه، می تواند نیروی بیشتری را بدون تسلیم شدن در برابر تغییر شکل تحمل کند. فولاد سکوریت شده نیز در برابر سایش و پارگی مقاومت بیشتری دارد. با توجه به این مزیت ها بیشتر شرکت ها فولاد سکوریت شده را نسبت به سایر فولاد ها انتخاب می کنند.
در ادامه کامل مزیت های تمپرینگ فولاد را شرح می دهیم.
شکل پذیری:
فرایند حرارت دادن، قطعه فولادی را به اندازه کافی نرم می کند تا بتوان آن را شکل داد. به دست آوردن شکل عالی همیشه این نیست که قطعه فولادی را تا یک دمای خاص گرم کنید. گاهی اوقات فولاد شما باید چندین بار و در چند دما گرم شود تا شکلی که مد نظرتان است تولید شود.
افزایش ماندگاری:
یکی دیگر از دلایل برای قرار دادن فولاد در این عملیات حرارتی، بیشتر شدن دوام فولاد است. تمپر کردن فولاد یک راه عالی برای افزایش ماندگاری فولاد است.
سرعت:
تمپر کردن تنها فرآیندی نیست که برای شکل دادن و تقویت اجزای فولادی استفاده می شود. آنیلینگ هم بسیار کاربرد دارد. اما وقتی این دو روش با هم مقایسه می شوند فولادی سکوریت قوی تر و سخت تر است. حرارت دادن فولاد فرآیند سریع تری می باشد و در زمان کمتری انجام می شود.
کاربرد های فولاد سکوریت شده
فولاد سکوریت شده در چندین درجه و ضخامت برای کاربرد های مختلف وجود دارد. برخی از گرید های رایج عبارتند از : گرید 80 ( فولادی با استحکام بالا و آلیاژ کم ). گرید 400 ( فولادی با سختی بالا و مقاوم در برابر سایش ). گرید 500 ( فولاد کربن متوسط با سختی بالا و مقاوم در برابر سایش ).
در اینجا چند نمونه از کاربرد های فولاد تمپر شده را نام میبریم.
- مخازن
- پل ها و ساختمان های بلند
- لودر
- چرخ دنده
- آستر های پوشیدنی کامیون کمپرسی
- تریلر کم لودر
- ناودان
رنگ فولاد تمپر شده
هنگامی که فولاد تازه گرم می شود، یک پوشش اسیدی تشکیل می شود. ضخامت اکسید آهن با افزایش دما، افزایش می یابد. اگر چه اکسید آهن عموما مات است، اما نور از قسمت های بالایی و پایینی پوشش عبور می کند. این پدیده منجر به ظاهر شدن رنگ ها بر روی سطح فولاد می شود. رنگ ها از زرد بسیار روشن تا قهوه ای، بنفش و در نهایت آبی متغیر است. با استفاده از این رنگ ها آهنگر می فهمد که دمای فولاد چقدر است.
چند مورد از رنگ ها و کاربردشان در زیر آورده شده است.
زرد روشن: 210 درجه سانتی گراد ( چاقو، تیغ)
زرد: 220 درجه سانتیگراد ( مته های سنگی، سنگ زنی)
آبی تیره: 290 درجه سانتی گراد ( پیچ گوشتی، آچار )
قهوه ای قرمز: 260 درجه سانتی گراد ( شیر، مته، چکش )
آبی روشن: 310درجه سانتی گراد ( فنر ها، چرخ دنده ها و اره های چوب بری )
آبی خاکستری: 320 درجه سانتی گراد ( فولاد ساختاری )
فرق تمپرینگ با بازپخت فولاد
هم بازپخت و هم تمپر شامل گرمایش و سرمایش فولاد برای بهبود خواص فیزیکی آن است. فولاد سکوریت شده مشابه فولاد آنیل شده نیست. آنیل یک فرآیند فلزکاری است که از روش خنک سازی کند و کنترل شده استفاده می کند، در حالی که تمپرینگ یک فرآیند فلزکاری است که از روش خنک سازی سریع استفاده می کند.با بازپخت فولاد تا دمای خاصی گرم شده و پس از آن در مدت طولانی سرد می شود. فولاد آنیل شده رسانایی الکتریکی بالایی دارد. فولاد سکوریت شده استحکام و سختی بالایی دارد.
منابع:
