توضیحاتی در مورد فرآیند کربن دهی و سخت کاری فولاد

فرآیند کربن دهی به افزایش میزان کربن در فولاد اطلاق می شود. این کار از طریق روش های مختلفی قابل انجام است و مقاومت به سایش و سختی سطح را افزایش می دهد. میزان وجود کربن در فولاد بسیار مهم است زیرا کربن نقش مهمی را در فولاد ایفا می کند. توجه به این نکته که اضافه کردن کربن تا درصدی معین سبب افزایش استقامت می شود، اما از حد مشخصی که گذر کند نتیجه ی روی فولاد نخواهد داشت. میزان استاندارد وجود کربن در فولاد 0.9 است.

فرایند کربن دهی

در فرآیند کربن دهی میزان وجود کربن باید خیلی دقیق مورد بررسی قرار گیرد تا در صورت نیاز زیاد یا کم شود. بطور کلی کربن عنصر است که غیر فلزی بوده که میزان آن در فولاد نتایج شگفت انگیزی را رقم می زند. کربن دهی معمولا بین دمای 850 تا 950 درجه سانتی گراد انجام می شود. استفاده از این درجه دما به این دلیل است که در این محدوده دما، فولاد (آستنیتی) بوده و قدرت حل شوندگی آن به نسبت کربن حداکثری است. در این محدوده دما اتم های کربن آزاد می شود و به راحتی در فولاد نفوذ می کند.

بدین ترتیب با حرارت دادن به فولاد با دمایی معین فرآیند کربن دهی به درستی صورت می گیرد. هرچند ممکن است مغز فولاد به نسبت سطح آن کربن کمتری را به خود جذب کند.

روش های فرآیند کربن دهی فولاد

روش های فرآیند کربن دهی فولاد به پنج روش مختلف صورت می گیرد. این روش ها عبارتند از :

• کربن دهی جامد یا پودری
• کربن دهی مایع یا کربن دهی در حمام نمک
• کربن دهی گازی
• کربن دهی در خلا
• کربن دهی پلاسما

در حال حاضر در کشور ایران بیشتر از روش های گاز، جامد و مایع برای کربن دهی استفاده می شود. روش های مذکور طبق محیط کربن دهی و ماده ی کربن دهی تقسیم بندی شده اند.

فرآیند کربن دهی جامد

برای کربن دهی به روش جامد، قطعات فولادی با مواد کربن ده جامد در جعبه سمانتاسیون قرار می گیرند. این جعبه از جنس فولاد نسوز بوده و کربن دهی درون آن صورت می گیرد. این جعبه به میزان 875 تا 925 درجه سانتی گراد حرارت می بیند و به وسیله ی خاک رس (ماده نسوز) از محیط بیرون کاملا جدا می شود. لازم است تا جعبه برای مدتی مشخص در این دما باقی بماند تا گاز co تشکیل شود، این گاز سبب تولید کربن می شود. طی فرآیندی اتم های کرن به سطح فولاد نفوذ می کند.

فرآیند کربن دهی مایع

دمای مناسب برای کربن دهی به روش مایع بین 850 تا 950 درجه سانتی گراد است. سیانیدی که در حمام مذاب وجود دارد قطعات فولادی را تحت تاثیر واکنش های شیمیایی قرار می دهد. این نکته مهم است که قطعات مدت مشخصی درون حمام مذاب قرار بگیرند تا نتیجه مطلوب حاصل شود. طی یک فرآیند شیمیایی (نیتروژن و منوکسید کربن) در سطح فولاد آزاد می شود که با تجزیه شدن منو اکسید کربن، نیتروژن و کربن به درون فولاد نفوذ می کنند.

فرآیند کربن دهی گازی

در فرآیند کربن دهی گازی دما به نسبت دو روش قبل بیشتر است. دمای مورد نیاز برای روش گازی 900 درجه سانتی گراد می باشد که در این دما فولاد تحت تاثیر گازها قرار می گیرد. بطور کلی گازهایی که در این روش مورد استفاده قرار می گیرد گاز اندوترمیک و گاز کربن زا است. (گاز کربن زا همان گاز متان است)

در بین سه روش کربن دهی جامد-مایع-گاز، روش کربن دهی گازی یکی از پرکاربردترین روش ها است.  فرآیندکربن دهی جامد بعضا مشکلاتی به وجود می آید که کربن دهی گازی آنها را برطرف می کند.

در انواع فرآیند کربن دهی نکاتی کلیدی باید رعایت شود. این نکات عبارتند از :

این فرآیند روی فولادهای انجام می شود که کم کربن هستند.

• فولاد کم کربن با یکی از مواد کربن ده مانند : جامد-مایع-گاز در تماس است.
• با اضافه کردن کربن به فولاد، سطح فولاد سخت می شود.
• با تولید سطح سخت فولاد مقاومت در برابر خستگی و سایش نیز ایجاد می شود.
• مغز قطعات اصولا مقدار کمتری از کربن را جذب می کند.
• با استفاده از کربن دهی تا عمق 6 میلی متر سختی در فولاد ایجاد می شود.

سخت کاری فولاد چیست؟

سخت کاری فولاد به فرآیندی گفته می شود که طی مراحلی (سطح خارجی) فولاد دچار تغییرات می شود در حالی که (سطح داخلی) بدون تغییر باقی می ماند. با ایجاد تغییرات روی سطح خارجی فولاد خاصیت های فیزیکی و شیمیایی، مکانیکی و متالورژیکی فولاد تغییر کرده و مطلوب تر می شود. قطعاتی که سخت کاری روی آنها انجام می شود می توانند در صنایع مختلف مورد استفاده قرار گیرند.

در سخت کاری فولاد ابتدا فولاد را تا بالاترین دما، حرارت می دهند تا به دمای انتقالی حداکثری برسد. بعد از گرم کردن فولاد حالا نوبت سرد کردن آن است، بدین ترتیب فولاد حرارت دیده به یکباره سرد می شود. این گرم و سرد کردن فولاد باید در زمان مشخصی صورت گیرد تا نتیجه ی مطلوب حاصل شود.

برخی از تغییرات بر اثر سخت کاری فولاد عبارت است از :

• افزایش قابلیت چکش خواری
• مطلوب تر شدن قابلیت ماشینکاری
• بهبود خاصیت مغناطیسی
• با ایجاد لایه کریستاله به افزایش مقاومت به سایش کمک شایانی می شود
• حذف تنش های باقی مانده
• بالا رفتن جذب انرژی بالا
• بالا رفتن سختی و مقاومت به ضربه
• مطلوب تر شدن خصوصیات برش و …

در پایان

بطور کلی سخت کاری فولاد به دلیل اینکه قطعات در صنایع مختلف مورد استفاده باشند انجام می شود. بطور مثال برای تولید میل لنگ و یا چرخ دنده ها، فولاد باید به درجه ای از سختی برسد تا در برابر فشارهای وارده کمتر و یا اصلا آسیب نبیند.

برای مطالعه مقالات مرتبط کلیک کنید

فرآیند کربن دهی نیز به دلیل افزایش استقامت فولاد انجام می شود. بطور کلی سخت کاری و کربن دهی برای یک هدف مشترک صورت می گیرند اما تفاوتی بین این دو فرآیند وجود دارد. در کربن دهی سطح تا عمق 6 میلی متر عایق می شود اما در سخت کاری فقط لایه سطحی عایق خواهد شد.

خرید انواع ورق استیل

اگر برای پروژه های خود نیاز به ورق استنلس استیل با کیفیت دارید ولی در انتخاب گرید مناسب برای کاربرد خود احتیاج به مشاوره و راهنمایی دارید، اصلا نگران نباشید فروشگاه مسیحا با تیم تخصصی مشاوره در کنار شماست. با کارشناسان ما تماس بگیرید و یا از طریق فرم لینک زیر وارد صفحه فرم در خواست مشاوره شوید.

درخواست مشاوره تخصصی کاملا رایگان