تمپر کردن فولاد چیست و چه مراحلی دارد ؟

همواره صنعت فولاد و سازه های فولادی در حال گسترش و پیشرفت هستند و به دنبال راهکارهایی برای بالا بردن سطح کیفیت این محصولات هستند.

از همین رو عملیات حرارتی یکی از روش های محبوب برای تغییر خواص مکانیکی فلزات خاص می باشد.

توانایی تغییر در سختی فلز، مقاومت و استحکام فلز در حالی که ترکیب شیمیایی آن حفظ شود، راهی عالی برای متناسب کردن فلز با نیازهای محیط و نیازهای شغلی است.

در واقع روش های زیادی برای عملیات حرارتی وجود دارد اما از مهم ترین آن می توان به تمپر کردن فولاد اشاره کرد.

اگر قصد دارید اطلاعات بیشتری در این رابطه کسب کنید می توانید تا انتهای این مقاله از (تهران آهن) ما را همراهی فرمایید.

تمپر کردن فولاد یا (کوئنچ) نوعی فرایند عملیات حرارتی است. تمپر کردن به منظور خنک سازی سریع فلز برای تنظیم خواص مکانیکی آن است.

برای انجام فرایند خنک سازی، یک فلز به عنوان مثال فولاد را توسط موادی مانند آب، آب نمک، هوای آرام، محلول های پلیمری و … سرد می کنند و تا دمای بالاتر از شرایط طبیعی گرم می‌شود، به طور معمول در دمایی بالاتر از دمای تبلور مجدد، اما زیر دمای ذوب!

فلز ممکن است برای مدت زمانی در این دما نگه داشته شود. زمانی که فلز در دمای مطلوب نگه داشته شود در یک محیط خاموش می شود تا دوباره خود را با دمای اتاق سازگار کند و به دمای اتاق برسد.

همچنین ممکن است این فلز برای مدت‌زمان طولانی خاموش شود تا خنک‌کننده حاصل از فرآیند خنک‌سازی در کل ضخامت مواد توزیع شود.

تمپر کردن فلزات و به خصوص تمپر کردن فولاد دارای ریشه قدیمی می باشد و به نوعی یک عملیات حرارتی باستانی می باشد.

از قدیمی ترین نمونه تمپر کردن فولاد می توان به جلیل (شهری در شمال اسرائیل) اشاره کرد که مربوط به 1100 تا 1200 قبل از میلاد می باشد.

به طور کلی از عملیات حرارتی و تمپر کردن فولاد در سراسر جهان از آفریقا تا آسیا استفاده می شود و در واقع هنوز هم یک روش بسیار مناسب عملیات حرارتی فولاد است.

اما این عملیات های حرارتی دارای انواع مختلفی می باشند که در زیر به آن ها اشاره شده است.

• آنیل کردن (بازپخت)
• نرماله‌ کردن
• کوئنچ‌ کردن
• آستمپر کردن
• مارتمپر کردن
• تنش‌‌زدایی
• کروی کردن
• کربن‌‌دهی سطحی
• نیتروژن دهی

برای اینکه متوجه شوید که چگونه عملیات تمپر کردن انجام می شود، در ابتدا باید انواع مواد اصلی که در آن استفاده می شود را بشناسید.

• هوا
• روغن
• آب
• آب‌نمک

برای استفاده از هوا نیاز به پرداخت هیچگونه هزینه ای نمی باشد و در اصل به راحتی در هر مکانی یافت می شود.

در حقیقت، هر ماده‌ای که گرم می‌شود، با قرار‌دادن در محیط اتاق خنک می‌شود.

اگرچه حتی هوای فشرده نیز ممکن است بسیاری از فلزات را خیلی آهسته خنک کند تا خواص مکانیکی را تغییر دهد. نکته قابل‌توجه اینجاست که اگر فولاد عناصر آلیاژی زیادی داشته باشد، آن را در هوا سرد می‌کنند و برعکس این موضوع، اگر عناصر آلیاژی خیلی اندکی داشته باشد یا فاقد آلیاژ باشد، آن را در آب سرد می‌کنند.

روغن یک روش سریع تر نسبت به هوای فشرده برای خاموش کردن فلزات گرم شده می باشد.

برای این کار نیاز است یک قسمت از فلز گرم شده را در مخزن که با نوعی روغن پر شده است قرار دهید. . انواع مختلف روغن اغلب بسته به نوع کاربرد آن‌ها مورداستفاده قرار می‌گیرد، زیرا میزان خنک‌کنندگی و نقاط اشتعال آن‌ها متفاوت است.

آب نیز یکی از موادی است که می تواند در سریع ترین زمان ممکن فلزات گرم شده را خاموش کند و فرو نشاند.

در واقع آب از روغن ها نیز سریع تر می تواند این کار را انجام دهد و فلزات را خاموش کند.

به روشی مشابه خاموش شدن روغن، مخزنی از آب پر می‌شود و فلز گرم شده در آن غوطه‌ور می‌شود.

همان‌طور که می‌دانید، آب‌نمک مخلوطی از آب و نمک است. آب‌نمک سریع‌تر از هوا، آب و حتی روغن فلز را خنک می‌کند. دلیل این امر این است که مخلوط نمک و آب هنگام قرارگرفتن در تماس با فلز گرم شده، باعث می‌شود که از ایجاد حباب روی سطح فلز جلوگیری شود.

شاید برای شما مقاله فولاد آلومینایزینگ چیست و چه کاربردی دارد جالب باشد 

تمپر کردن فولاد در مراحل زیر انجام می شود.

همان طور که اشاره شد، تمپر کردن فولاد به عملیاتی گفته می شود که طی آن فولاد در کوره های گازی، کوره‌‌های مقاومت الکتریکی یا کوره‌‌های القایی در دمایی کمتر از 700 درجه سانتی گراد گرم و داغ می شوند.

معمولا از گاز بی‌اثر برای حرارت دادن استفاده می‌شود. استفاده از این گاز باعث تشکیل اکسیداسیون روی فولاد نمی‌شود.

در این مرحله باید فولاد را در دمای مشخص شده که کمتر از 700 درجه سانتی گراد می باشد تا زمان مشخص شده نگه داشته شود.

فولاد مد نظر پس از اینکه در دمای مناسب و تا زمان مشخصی در کوره ها نگه داشته شد، به آرامی سرد می شوند تا به سازگاری با دمای محیط برسند.

عوامل مختلفی مانند خواص مکانیکی مورد نیاز برای قطعه نهایی، ابعاد قطعه و ترکیبات شیمیایی آن و نوع و میزان عناصر آلیاژی موجود در آن در انتخاب دما و مدتی زمانی که باید قطعه فولادی در آن قرار بگیرد، دخیل هستند.