برای افزایش سختی آهن چه باید کرد؟

در فرایند سخت کاری آهن، سطح رویی آن تغییر کرده و خواص متالورژیکی، مکانیکی، فیزیکی و شیمیایی آن تغییر می‌کند که طی این تغییر، سختی سطح افزایش می‌یابد، بدون آن‌که درون آن دچار تغییر شود. افزایش سختی فولاد و ایجاد قطعاتی که مناسب برای کاربردهای خاص است، همواره مورد توجه قرار داشته است.

اما برای افزایش سختی آن چه باید کرد؟ چه روش‌هایی وجود دارد؟ در ادامه این مقاله درباره روش‌های مذکور و عوامل موثر بر سختی آهن بحث خواهیم کرد.

عوامل موثر در افزایش سختی آهن

سختی آهن و فولاد، تحت تاثیر عوامل مختلفی قرار می‌گیرد که از جمله آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• درصد کربن
• همگن بودن میکروساختار
• اندازه دانه‌های آستنیتی
• عناصر آلیاژی
• ناخالصی‌های غیر فلزی

هر یک از این عوامل به نوبه خود بر سختی آهن اثر می‌گذارند. با توجه به روش‌ها و عملیات‌های حین تولید، قیمت آهن نیز متفاوت خواهد بود.

روش‌های سخت کاری آهن

روش های سخت کاری آهن، در دو دسته مهم قرار می‌گیرند: عملیات ترموشیمی و عملیات موضعی. در هر یک از این گروه‌ها، روش‌هایی قرار می‌گیرند که در ادامه به معرفی آن‌ها خواهیم پرداخت.

عملیات ترموشیمی

طی عملیات ترموشیمی برای افزایش سختی آهن، ترکیب شیمیایی سطح فولاد تغییر می‌کند. کربن دهی، نیتروژن دهی و کربن نیتروژن دهی از روش‌های سخت کاری آهن به صورت ترموشیمی به شمار می‌روند.

کربن دهی

در پاسخ به سوال متداول برای افزایش سختی آهن چه باید کرد، می‌توانیم کربن دهی را به عنوان یکی از پرکاربردترین روش‌ها معرفی کنیم.

در این روش، قطعه فولادی را در مجاورت قطعه‌ای دارای کربن، همچون ذغال قرار می‌دهند. دمای کار در فرایند کربن دهی بالا است. در این دمای بالا، کربن آزاد شده و به سطح قطعه فولادی نفوذ می‌کند. کربن عنصری با اندازه کوچک است که به صورت بین نشین در سطح فولاد نفوذ کرده و موجب می‌شود که سطح این قطعات پرکربن شود. در حقیقت، در نهایت فرایند مذکور برای افزایش سختی آهن، سطح پرکربن و مغز قطعه کم کربن خواهد بود.

کربن دهی خود به روش‌های مختلف جامد یا پودری، کربن دهی مایع و کربن دهی گازی قابل انجام است. در پایان کربن دهی به دو روش اول، قطعه نیاز به سرد کردن دارد که آن را در روغن سرد می‌کنند. تغییرات شدید دما ممکن است به شکست قطعه منجر شود. به همین دلیل، سرد کردن در دو مرحله باید انجام شود. در مرحله اول، نمونه پس از فرایند در مجاورت هوا سرد می‌شود و در مرحله بعد، مجددا حرارت دیده و در روغن سرد می‌شود. این کار به قطعه این مهلت را می‌دهد که ساختارهای مارتنزیتی در سطح آن رشد کرده و سختی سطح بالاتر رود.

در مقایسه با دو روش اول، کربن دهی گازی روشی جدیدتر است که برای تولید انبوه، سریع و اقتصادی مناسب است.

به عنوان مثال، می‌توان میلگرد آیرومارت را تحت فرایند کربن دهی قرار داد. نتیجه این فعالیت، میلگردی با سطح سخت‌ و مغز نرم خواهد بود.

نیتروژن دهی و افزایش سختی آهن

ترکیبات نیترید فلزی، به افزایش سختی فولاد کمک می‌کنند. بنابراین، در فرایند نیتروژن دهی این اتم با ایجاد چنین ترکیباتی، به بالابردن سختی سطح کمک می‌کند. در فولادهای آلیاژی که حاوی آلومینیوم، مولیبدن، کروم و وانادیوم باشند، نیتروژن عملکرد بهتری دارد و سختی بالاتری ایجاد می‌کند.

این فرایند در دماهای کمتری نسبت به کربن دهی قابل انجام است و پس از پایان یافتن این عملیات، قطعه را در مجاورت هوا خنک می‌کنند.

کربن – نیتروژن دهی

می‌توان، کربن و نیتروژن را به صورت همزمان به سطح فولاد افزود و سختی آن را به این صورت افزایش داد. با وجود این دو عنصر ترکیب سطح نمونه فولادی، تفاوت زیادی با مغز آن خواهد داشت. گفتنیست که کربن نیتروژن دهی برای افزایش سختی آهن به طور معمول در محیط‌های گازی صورت می‌گیرد.

این روش، نسبت به حالتی که تنها نیتروژن یا تنها کربن به سطح نفوذ کنند، تاثیر بالاتری در افزایش سختی دارد.

ورق ck45، به عنوان مقطعی فولادی با سختی بالا شناخته می‌شود. قیمت ورق ck45 در آیرومارت همه‌روزه آپدیت می‌شود.

عملیات موضعی

در روش‌های گروه عملیات موضعی، ترکیب شیمیایی سطح نمونه تغییر نمی‌کند. از جمله روش‌های این گروه می‌توان به سخت کردن شعله‌ای و سخت کردن القایی اشاره کرد.

سخت کاری شعله ای

عملیات حرارتی سطح قطعه در این روش، سه مرحله دارد. در اولین مرحله قطعه تحت حرارت قرار می‌گیرد تا به دمای مشخصی برسد. این حرارت توسط مشعل اکسیژن در کنار شعله گاز استیلن یا گاز طبیعی تامین می‌شود. پس از رسیدن به دمای مذکور، ساختار سطح فولاد کاملا آستنیتی می‌شود. در نهایت نیز قطعه در آب یا روغن سرد می‌شود. با توجه به اینکه حرارت به صورت موضعی تنها به سطح وارد می‌شود، می‌توان گفت که سخت کاری تنها در نقاط تحت حرارت انجام می‌شود. بنابراین، تنها سطح فولاد سخت شده و مغز آن نرم باقی خواهد ماند.

به کمک سخت کاری شعله‌ای، عمر خستگی قطعه آهنی و استحکام خمشی و پیچشی آن افزایش می‌یابد. گفتنیست، به دلیل احتمال اکسید شدن سطح قطعه و کاهش کربن سطحی به این روش، لازم است از شعله‌های اکسیدکننده ضعیف یا احیاکننده استفاده کرد تا چنین عیبی بروز داده نشود.

سخت کاری القایی

سخت کاری القایی، روشی مشابه با نوع شعله‌ای است. تفاوت این دو روش تنها در منبع حرارت مورد استفاده است. در سخت کاری القایی، سیم پیچی وجود دارد که میدان مغناطیسی بزرگی ایجاد می‌کند. در قطعه فولادی با قرارگیری در مجاورت این میدان، جریان الکتریکی برقرار می‌شود که منجر به افزایش دمای نمونه خواهد شد. پس از طی کردن مدت زمان لازم، قطعه در آب یا روغن، سرد خواهد شد.

دمای سخت کاری فولاد

دمای سخت کاری فولاد و افزایش سختی آهن، به نوع آلیاژ، ابعاد قطعه و شکل آن وابسته است. قطعات نازک‌تر، با شکل ظاهری پیچیده‌تر به دمای کمتری نیاز دارند در حالی که هر چه قطعه اندازه بزرگتری داشته باشد، دمای بالاتری باید به آن اعمال شود.

خرید انواع مقاطع فولادی از بازرگانی فولاد آیرومارت

امروزه، انواع مقاطع فولادی و فولادهای آلیاژی، کاربرد فراوانی در صنایع مختلف دارند. با توجه به نوع آلیاژ و همچنین فرایندها و عملیات حرارتی صورت گرفته بر روی آن‌ها، قطعات فولادی مقاومت و سختی متفاوتی با هم خواهند داشت.

مجموعه بازرگانی فولاد آیرومارت، ارائه دهنده تمامی این مقاطع به شماست. شما می‌توانید هر یک آهن آلات مورد نظر خود را در حجم سفارشی از این بازرگانی خریداری نمایید.

جهت ثبت سفارش، به وبسایت این شرکت به نشانی iromart.com مراجعه کرده و یا از طریق شماره تلفن 02145306 با کارشناسان این مجموعه تماس بگیرید.