عملیات حرارتی پس از نورد
عملیات حرارتی پس از نورد (Heat treatment after rolling) ، با توجه به اینکه ساختار پایانی فولادها در ویژگی های فیزیکی و مکانیکی آن ها کارایی زیادی دارد، ضروری می باشد. عملیات حرارتی به صورت های بازیابی، تابکاری، رشد دانه و بازپخت با سیکل های حرارتی مناسب انجام می شوند.
فرایندهای نورد که در خلال آن ماده به اندازه بسیار زیادی تغییر شکل می یابد نمی توانند از فرایندهای عملیات حرارتی جدا باشند. عملیات حرارتی نه تنها به عنوان یک ضرورت بلکه برای رسیدن به ویژگی های بهینه از فراورده مطرح می باشند. بنابراین فراورده های نورد ، چه گرم و چه سرد، یک یا چند فرایند حرارتی را تجربه می کنند، تا از این روش هم فرایند شکل دهی با سادگی بیشتری انجام پذیرد و هم ساختار متالورژیکی و ویژگی های فیزیکی و مکانیکی فراورده ها بهبود یابد.
چرا تابکاری؟
تغییر شکل فلزات در دمای اتاق سبب پیدایش کار سرد در فلز می شود. این موضوع رفتار فیزیکی و مکانیکی ماده را تغییر می دهد. عمده رفتار فیزیکی فلز که در اثر کار سرد دگرگون می شود، مقاومت الکتریکی آن است و عمده رفتار مکانیکی آن تنش تسلیم، تنش نهایی و سختی فلز است. رفتار مکانیکی در اثر کارسرد افزایش می یابد اما در عوض ویژگی چکش خواری فلز کاهش می یابد.
عمده انرژی مصرف شده برای کار سرد بصورت دما آشکار می شود و بخشی از این انرزی به صورت انرژی داخلی در ساختار کریستالی ماده ذخیره می شود. فرایند تابکاری یک عملیات حرارتی است که در خلال آن ساختار کریستالی ماده و در نتیجه رفتار فیزیکی و مکانیکی آن به شرایط پیش از تغییرشکل بازگشت داده می شود. این فرایند حرارتی به صورت حرارت دادن فلز کار سرد شده تا دمای معینی و سرد کردن آن انجام می پذیرد. چنانچه اندازه تغییر شکل بیش از اندازه چکش خواری فلز باشد، تغییر شکل در چند مرحله انجام می پذیرد و در بین مراحل فلز تابکاری میشود.
فرایند تابکاری می تواند تاثیر کار سرد را بگونه ای کامل و جزئی از بین ببرد که این به شرایط تابکاری یعنی دما و زمان تابکاری بستگی دارد.
فرایند تابکاری
تابکاری ساختار میکروسکوپی به هم ریخته و اعوجاج یافته فولاد را که در اثر کارسختی در نورد سرد ایجاد شده است همگن می کند، تنش های داخلی و ویژگی ناهمسانی ایجاد شده در فولاد را می زداید و ساختار کریستالی بازسازی شده و رشد دانه بدست می آید. به بیان دیگر، تابکاری سبب می شود که ویژگی چکش خواری و توانایی ماشین کاری فولاد افزایش یابد. افزون بر اینکه فولاد همه توانایی های اولیه خود را بدست می آورد. در شکل زیر که خط تابکاری پیوسته برای ورق را در کارخانه توشیبا نشان داده شده است، کوره تابکاری قابل مشاهده است:
تابکاری جعبه ای بوسیله کوره های مسدود، یکی از مرسوم ترین نوع تابکاری فولاد است که در آن فولاد تنش زدایی شده و ویژگی های مکانیکی و فیزیکی آن بهبود می یابد. اتمسفر کوره با آب بندی مناسب کوره و به گردش در آوردن گاز درون آن به گونه ای کنترل می شود که اکسیدزدایی به طور کامل انجام پذیرد. در هر مرحله از عملیات تابکاری، شماری از کلاف های بدست آمده از نورد سرد به صورت مناسب درون کوره چیده می شوند. المان های حرارتی کوره، بسته به طراحی کوره، در درون و یا پیرامون کلاف ها برای حرارت دادن یکنواخت قرار دارند. دمای تابکاری بسته به نوع فولاد، در محدوده 790 تا 1080 درجه سانتیگراد می باشد.
انواع تابکاری فولاد
در مورد فولادها فرایند تابکاری با شیوه ها و کیفیت های مختلف ممکن است انجام پذیرد. اینها عبارتند از:
- فرایند تابکاری: در این فرایند با قرار دادن فولاد کار سرد شده در دمایی بیش از دمای تبلور مجدد، در مدت زمان معینی، ساختار متالورژیکی و ویژگی های مکانیکی مورد نظر در فولاد ایجاد می شود. هدف مهم این فرایند تنش زدایی و برگرداندن ویژگی های اولیه ماده، به فراورده است. این فرایند در کوره های پیوسته و یا کوره های جعبه ای انجام می پذیرد.
- تابکاری کامل: در این حالت فراورده در خلال یک برنامه زمانی – دمایی مشخص و از پیش تعیین شده، گرم و سرد می شود. ساختار نهایی فراورده از نوع پرلیت با دانه بندی درشت خواهد بود. در این شرایط ماده از ویژگی چکش خواری خوبی بهره مند می شود.
- تابکاری هم دمایی: در این نوع تابکاری، شیوه سرد کردن فولاد سریعتر از حالت پیش خواهد بود، به گونه ای که تغییر حالتهای متالورژیکی در شرایط همدمایی انجام می پذیرد. نتیجه این نوع تابکاری، رسیدن به ساختار پرلیت با دانه بندی ریزتر است.
- تابکاری کروی: در این حالت به کمک بازپخت کردن فولاد و نرمالیز کردن آن کوشش می شود که ساختار فولاد بصورت کاربید کروی شود. در این روش زمان فرایند به دلیل نیاز به نگهداری طولانی فراورده در دمای زیر بحرانی، زیادتر از فرایندهای پیش می باشد.
منابع و پیوند ها
گردآوری شده توسط دپارتمان پژوهشی شرکت پاکمن
دکتر محمد محسن مشکسار ، اصول مهندسی نورد ، انتشارات دانشگاه شیراز ، 1384
برداشت از مطالب سایت با ذکر منبع بلامانع است
