سختی پذیری

تعداد بازدید: 3135
چهارشنبه 03 دي 1393

سختی پذیری

سختی پذیری (Hardenability) برای توضیح سهولت تشکیل مارتنزیت و هم چنین ارتباط بین ابعاد قطعه، آهنگ سرد شدن و ترکیب شیمیایی فولادها به کار می رود. در صورتی که آهنگ سرد شدن یک فولاد از ناحیه آستنیت بیشتر از آهنگ سرد شدن بحرانی باشد، سختی حاصل عمدتا بستگی به درصد کربن فولاد دارد. آهنگ سرد شدن بحرانی (Critical Cooling Rate) یا CCR حداقل سرعت سرد شدن است که از تشکیل پرلیت و بینیت جلوگیری می کند. اگر آهنگ سرد شدن کمتر از آهنگ سرد شدن بحرانی باشد، درصد مارتنزیت حاصل کاهش یافته و بنابراین سختی فولاد نیز کاهش می‌یابد. در اینجا منظور از کربن فولاد، مقدار کربنی است که در آستنیت به صورت محلول جامد باشد. به بیان دیگر، آن مقدار کربنی که پس از آستنیته شدن فولاد به صورت کاربید باقی می ماند، در دگرگونی تشکیل مارتنزیت شرکت نداشته و بنابراین اثری بر روی سختی مارتنزیت ندارد. ارتباط بین سختی، درصد کربن و درصد مارتنزیت در شکل زیر نشان داده شده است.

ارتباط بین سختی، درصد کربن و درصد مارتنزیت

سختی پذیری عبارت از توانایی یا قابلیت تشکیل مارتنزیت (و سخت شدن فولاد) در اثر سریع سرد شدن از ناحیه آستنیت است. سختی پذیری توسط ضخامت پوسته سخت شده مشخص می‌ شود. ضخامت پوسته سخت شده عبارت است از فاصله سطح تا محلی در داخل نمونه که دارای 50 درصد مارتنزیت باشد. 50 درصد بقیه ساختار را معمولا بینیت در نظر می‌ گیرند. بنابراین هر چه سختی پذیری یک فولاد بیشتر باشد ضخامت پوسته سخت شده و یا به عبارت دیگر ضخامت پوسته‌ای که در اثر سریع سرد شدن بیشتر از 50 درصد ساختار آن مارتنزیت شود بیشتر خواهد بود.

توزیع سختی در یک قطعه

برای مطالعه تغییرات سختی و پارامتر های مؤثر بر آن در یک قطعه سریع سرد شده نتایج حاصل از آزمایش‌ هایی در این رابطه بررسی می‌شود. در شکل های زیر تغییرات سختی از سطح به مرکز برای یک سری میله‌ های فولادی به قطر های مختلف و از جنس فولاد کربنی ساده1045 SAE  با ترکیب شیمیایی زیر: 

0.48%C , 0.6% Mn , 0.022% P , 0.014% S , 0.17% Si

که به ترتیب در آب و روغن سریع سرد شده باشند نشان داده شده است.

توزیع سختی در میله‌ هایی با قطر های متفاوت و از جنس فولاد 1045 SAE

الف) توزیع سختی در میله‌ هایی با قطر های متفاوت و از جنس فولاد 1045 SAE  که در آب سریع سرد شده اند      ب) توزیع سختی در میله‌ هایی با قطر های متفاوت و از جنس فولاد 1045 SAE  که در روغن سریع سرد شده اند

در حقیقت این دو شکل اثرات قطر یا ضخامت قطعه و شدت سردکنندگی محیط بر روی توزیع سختی در فولادهای کربنی ساده را نشان می‌ دهند. ملاحظه می‌ شود که بدون توجه به محیط سرد کننده حداکثر سختی در هر نمونه مربوط به سطح آن می‌ شود. به بیان دیگر در تمامی نمونه‌ ها سختی از سطح به طرف مرکز کاهش می‌ یابد. دلیل اینکه چرا سطح یک فولاد سریع سرد شده سخت تر از مرکز آن است را می‌ توان به کمک نمودار CCT توضیح داد. شکل زیر منحنی‌ های سرد شدن سطح و مرکز میله‌ ای به قطر 25 میلیمتر که در روغن سریع سرد شده است را نشان می‌ دهد. از آنجایی که آهنگ سرد شدن سطح به طور قابل ملاحظه‌ای بیشتر از آهنگ سرد شدن مرکز است، منحنی سرد شدن سطح نمونه از سمت چپ منحنی سرد شدن بحرانی گذشته و در نتیجه در سطح فقط مارتنزیت تشکیل می‌ شود. از طرف دیگر در مرکز نمونه که آهنگ سرد شدن کمتر است (منحنی سرد شدن آن سمت راست منحنی سرد شدن بحرانی قرار گرفته) علاوه بر مارتنزیت، مقداری بینیت نیز تشکیل شده که در نتیجه، سختی کاهش می‌ یابد.

شمایی از منحنی‌های سرد شدن برای سطح و مغز نمونه‌ای به قطر 95 میلیمتر که پس از آستنیته شدن، در روغن سریع سرد شده باشد.

از شکل های الف و ب مشخص است که با افزایش قطر یا ضخامت، سختی تمام نقاط از جمله سطح و مرکز نمونه‌ ها کاهش می‌ یابد. در حقیقت با افزایش ابعاد قطعه، آهنگ سرد شدن کاهش می‌ یابد و در نتیجه در مرکز آن پرلیت و فریت تشکیل شده که منجر به کاهش بیشتر سختی مرکز می‌ شود. از آنجایی که با افزایش ابعاد، منحنی سرد شدن سطح نیز به سمت راست منتقل می‌ شود سختی سطح نیز کاهش می‌ یابد.

پارامتر های دیگری که بر روی توزیع سختی در یک نمونه فولادی اثر دارد و از شکل های الف و ب نیز مشخص است، شدت سردکنندگی محیط است. از آنجایی که روغن نسبت به آب، محیط سرد کننده ملایم‌ تری است، آهنگ سرد شدن میله‌ های مختلف در روغن به مراتب کمتر از آهنگ سرد شدن میله‌ های مشابه در آب است. بنابراین، سختی نقاط مختلف نمونه‌ هایی که در روغن سریع سرد می شوند، همواره کمتر از سختی نقاط مشابه در نمونه های مشابهی است که در آب سریع سرد شده باشند. حتی سختی سطح نمونه‌ای به قطر 12.7 میلیمتر (0.5 اینچ) که در روغن سریع سرد شده باشد از سختی مورد انتظار از یک ساختار کاملا مارتنزیتی با 0.48 درصد کربن کمتر است. بنابراین به نظر می‌ رسد که با سریع سرد کردن نمونه‌ های فولادی SAE 1045 در روغن امکان متوقف کردن دگرگونی نفوذی (تشکیل پرلیت و بینیت) وجود ندارد.

توزیع سختی در میله‌ های فولادی 6140 SAE

ج) توزیع سختی در میله‌ های فولادی 6140 SAE  با قطر های مختلف که در آب سریع سرد شده باشند

    د) توزیع سختی در میله‌ های فولادی 6140 SAE  با قطر های مختلف که در روغن سریع سرد شده باشند

از جمله پارامتر های دیگر که بر روی توزیع سختی در قطعات فولادی مؤثر است، عناصر آلیاژی و مقدار کمی آنها در فولادهاست. به طور کلی، عناصر آلیاژی به جز کبالت اگر به صورت محلول در آستنیت باشند سختی نقاط مختلف نمونه سریع سرد شده را افزایش می‌ دهند. در رابطه با کبالت گفته می‌ شود که این عنصر انرژی فصل مشترک بین فریت - سمنتیت را کاهش داده و در نتیجه نیروی محرکه لازم برای تشکیل پرلیت از آستنیت را کاهش می‌ دهد. شکل‌ های فوق توزیع سختی در نمونه‌ های استوانه‌ای فولاد آلیاژی 6140 SAE با ترکیب شیمیایی

0.42%C , 0.023% S , 0.027% P , 0.73% Mn , 0.17%V , 0.94% Cr

که به ترتیب در آب و روغن سریع سرد شده باشند را نشان می‌ دهند. از مقایسه شکل‌ های ج و د شده با شکل های الف و ب نتیجه می‌ شود که سختی نقاط مختلف نمونه‌ های فولاد آلیاژی 6140 SAE همواره بیشتر از سختی نقاط مشابه نمونه‌ هایی از فولاد کربنی ساده 1045 SAE که در شرایط یکسان سریع سرد شده باشند. نقش عناصر آلیاژی به تأخیر انداختن نفوذ و در نتیجه افزایش مدت زمان لازم برای تجزیه آستنیت به مخلوط فریت و سمنتیت و بنابراین فراهم کردن امکان تشکیل مارتنزیت در آهنگ‌های سرد شدن کمتر است. در واقع حضور این عناصر نمودار TTT را به سمت راست جابه‌جا می‌ کند.

منابع و پیوندها

سختی پذیری چیست
hardenability
hardenability چیست
سهولت تشکیل مارتنزیت
توزیع سختی در یک قطعه
برچسب ها: سختی پذیریمارتنزیتعملیات حرارتی
هجدهمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان تهران 97
هجدهمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان تهران 97   ...بیشتر
هفدهمین نمایشگاه بین المللی تاسیسات ساختمان و سیستم های سرمایشی و گرمایشی تهران 97
هفدهمین نمایشگاه بین المللی تاسیسات ساختمان و سیستم های سرمایشی و گرمایشی تهران ...بیشتر
هفدهمین نمایشگاه صنعت ساختمان و صنایع وابسته مازندران 97
بیستمین نمایشگاه صنعت ساختمان و صنایع وابسته مازندران 97   ...بیشتر
تقویم نمایشگاه های بین المللی سال 1397
نمایشگاه به عنوان يكی از مهمترين بخش های تجاری و اقتصادی ایران با بهره مندی از ف ...بیشتر
دوازدهمین نمایشگاه ساختمان و تاسیسات گرمایشی و سرمایشی زنجان 97
بیستمین نمایشگاه ساختمان و تاسیسات گرمایشی و سرمایشی زنجان 97   ...بیشتر
بیستمین نمایشگاه بین المللی ساختمان شیراز 97
بیستمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان شیراز 97   ...بیشتر
هفدهمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان و راهسازی بیرجند
هفدهمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان و راهسازی بیرجند 97     ...بیشتر
شانزدهمین نمایشگاه ساختمان و سیستم های گرمایشی و سرمایشی کرمانشاه
شانزدهمین نمایشگاه صنعت ساختمان و سیستم های سرمایشی و گرمایشی کرمانشاه 97 &nb ...بیشتر
یازدهمین نمایشگاه بین المللی سیستم های سرمایشی و گرمایشی ارومیه 97
چهاردهمین نمایشگاه بین المللی سیستم های گرمایشی و سرمایشی ارومیه 97   ...بیشتر
چهاردهمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان ارومیه 97
چهاردهمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان ارومیه 97     ...بیشتر
چهاردهمین نمایشگاه بین المللی ساختمان کیش 97
چهاردهمین نمایشگاه بین المللی عمران و ساختمان کیش 97     ...بیشتر
راندمان بویلر
شاخص های مؤثر در محاسبات راندمان بویلر، یکی از اساسی ترین ضوابط مؤثر در ارتقا سط ...بیشتر
کتاب موتورخانه بخار شرکت پاکمن
سرشناسه: میرزازاده، قربانعلی، 1325 عنوان و نام پدید آور: موتورخانه بخار/ ق ...بیشتر
مقررات ملّي ساختمان ايران مبحث نوزدهم
دانلود فایل PDF مقررات ملی ساختمان ایران-مبحث نوزدهم-صرفه جویی در مصرف انرژی ...بیشتر
راه اندازی سختی گیر نیمه اتوماتیک رزینی
دستور العمل راه اندازی سختی گیر های نیمه اتوماتیک رزینی سختی گیرهای رزینی از ...بیشتر
جانمایی بویلر در موتورخانه
براي عملکرد مناسب بويلرها و تجهيزات وابسته بايد فضاي کافي را در موتورخانه به آن ...بیشتر
کتاب انتخاب بویلر شرکت پاکمن
سرشناسه: میرزازاده، قربانعلی، 1325 عنوان و نام پدید آور: انتخاب بویلر/ قرب ...بیشتر
مراحل آموزش و نگهداری دیگ های بخار سیار
مقدمه از دیرباز استفاده از تجهیزات مولد بخار در صنایع مختلف از جمله صنایع نفت ...بیشتر
معرفی کتابچه دیگ آبگرم شرکت پاکمن
راه اندازی آموزش و بهره برداری از   Hot Water Boilers   ...بیشتر
معرفی کتابچه موتور خانه استخر
نام مقاله: کتابچه موتور خانه استخر نام نویسنده: دپارتمان پژوهش شرکت پاکمن ...بیشتر
دستور العمل نصب، نگهداری و راه اندازی بویلر بخار
دستور العمل نصب، نگهداری و راه اندازی بویلر بخار براي استفاده بهينه از بویلر ...بیشتر