آهنگ سرد شدن در سختی پذیری

آهنگ سرد شدن در سختی پذیری

تعداد بازدید: 7283
چهارشنبه 03 دي 1393

آهنگ سرد شدن در سختی پذیری

آهنگ سرد شدن در سختی پذیری (Cooling rate in Hardenability) یک فولاد تحت تأثیر دو پارامتر مهم تغییر می‌ کند: یکی انتقال حرارت از داخل به سطح نمونه فولادی و دیگری انتقال حرارت از سطح قطعه توسط محیط سرد کننده. توانایی انتقال حرارت یک فولاد توسط پارامتر نفوذ حرارتی یا نسبت هدایت حرارتی به گرمای ویژه حجمی آن مشخص می‌ شود. نفوذ حرارتی محصولات دگرگونی آستنیت با کاهش دما افزایش می‌ یابد. برای یک محیط سرد کننده سریع، نفوذ حرارتی مشخص کننده توزیع دما در ناحیه سریع سرد شونده در هر لحظه است. شکل زیر آهنگ‌ های سرد شدن نقاط مختلف در یک قطعه فولادی به قطر یک اینچ را هنگامی که در محیطی با شدت سردکنندگی 4=H سریع سرد شود، نشان می‌ دهد. آهنگ‌ های سرد شدن آهسته‌ تر در نقاط دور از سطح و نزدیک مرکز، زمان بیشتری را برای انجام دگرگونی نفوذی فراهم می‌کند. در حقیقت، همین شرایط است که منجر به سختی کم مراکز میله‌ هایی می‌شود؛ این پدیده، مخصوصا در میله‌ هایی با قطر های زیاد مشهودتر است. از آنجایی که عملا امکان کنترل خواص حرارتی در فولاد ها بسیار کم است مهم‌ ترین روش، کنترل آهنگ سرد شدن یک قطعه با انتخاب صحیح محیط سرد کننده مناسب انجام می‌ شود.

منحنی‌ های سرد شدن نقاط مختلف یک میله به قطر 4/25 میلیمتر (1 اینچ) وقتی که در محیطی با شدت سرد کنندگی 4=H سریع‌ سرد شده باشد

انتقال حرارت در فصل مشترک قطعه فولادی با محیط سرد کننده آن مسئله نسبتا پیچیده‌ای است. این پدیده بستگی به شدت تشعشع حرارت از سطح فولاد و جریان‌ های همرفت در داخل محیط سردکننده دارد. این امر باعث دور کردن حرارت از فصل مشترک فلز - محیط می‌ شود. بهترین راه برای بررسی این مسئله مطالعه نمودار سرد شدن یک نمونه فولادی در محیط مورد نظر است. برای رسم این نمودار ترموکوپل‌ هایی در نقاط مختلف نمونه نصب کرده و با استفاده از یک ثبت کننده با حساسیت زیاد افت دما برحسب زمان را ثبت می‌ کنند. شکل زیر نمونه‌ ای از این نمودار ها برای سطح و مرکز یک استوانه فولادی کوچک موقعی که از دمای بالا در تماس با یک مایع سرد قرار گیرد نشان داده شده است.

منحنی‌ های سرد شدن سطح و مرکز، نشان دهنده مراحل مختلف انتقال حرارت از یک جامد داغ به یک مایع سرد

در این شکل، چهار مرحله سرد شدن نشان داده شده است که عبارت‌اند از:

مرحله 'A: اولین مرحله تماس با مایع (Initial liquid contact stage)

این مرحله اولین اثر غوطه‌ ور شدن نمونه داغ در یک مایع سرد را نشان می‌ دهد و شامل تشکیل حباب‌ های بخار روی سطح نمونه است که منجر به تشکیل لایه بخار (مرحله A) می‌ شود. مرحله 'A فقط در حدود 0.1 ثانیه طول می‌ کشد و در ارزیابی مکانیزم کاهش دما از همیت بسیار کمی برخوردار است. فقط در صورتی می‌ توان به مرحله 'A پی برد که برای رسم منحنی کاهش دما برحسب زمان از وسایل و تجهیزات بسیار دقیق و حساس استفاده شود. به علاوه، در صورتی که مایع سرد کننده دارای گرانروی بالایی بوده، حاوی گاز باشد و یا در دمایی نزدیک دمای جوش استفاده شود مرحله فوق از بین می‌ رود.

مرحله A: مرحله سرد شدن توسط لایه بخار (Vapor blanket cooling stage)

این مرحله شامل تشکیل یک لایه بخار پایدار در اطراف قطعه و در نتیجه جدا کردن آن از محیط سرد اطراف است. این مرحله را هنگامی خواهیم داشت که حرارت حاصل از سطح نمونه از مقدار گرمای لازم برای به صورت بخار در آوردن مایع در واحد سطح قطعه بیشتر باشد. از آنجایی که در این مرحله سرد شدن قطعه توسط تشعشع حرارت از میان لایه بخار پایدار انجام می‌ شود و به علاوه لایه بخار نیز به عنوان یک عایق عمل می‌ کند، این مرحله یکی از مراحل سرد شدن آهسته است. این مرحله در محلول‌ های غیرفرار نظیر پتاسیم کلرید، لیتیم کلرید، سدیم هیدروکسید و اسیدسولفوریک (در غلظت‌های حدود 5 درصد) دیده نمی‌ شود. نمودارهای سرد شدن در محیط‌ های فوق بلافاصله از مرحله B شروع می‌ شود. اگر از موادی مانند

(1) محلول‌ های اشباع باریم‌ هیدروکسید، کلسیم‌ هیدروکسید (و یا مواد مشابه دیگر که به میزان کم در آب محلول‌ اند)

(2) محلول‌ های حاوی ذرات جامد بسیار ریز و معلق

(3) محلول‌ های کلوئیدی در آب

استفاده شود، در مرحله A لایه‌ای از مواد فوق بر روی سطح قطعه رسوب کرده و باعث طولانی شدن مراحل A و C می‌ شود. شرایط فوق معمولا منجر به تشدید عملکرد مرحله B خواهد شد. محلول‌ هایی که حاوی مواد ژلاتینی باشند نظیر پلی وینیل الکل، ژلاتین، صابون و نشاسته در اطراف لایه بخار تشکیل شده در مرحله A یک لایه ژلاتینی تشکیل داده و بنابراین مراحل مختلف سرد شدن را طولانی‌ تر می‌ کنند.

مرحله B: مرحله سرد شدن توسط انتقال بخار (Vapor transport cooling stage)

این مرحله بیشترین آهنگ انتقال حرارت را در بین مراحل مختلف دارد و هنگامی شروع می‌ شود که دمای سطح فلز آنقدر کاهش یابد که سبب ناپایداری لایه بخار شده و در نتیجه آن را به قطرات مایع تبدیل کند. این قطرات پس از تماس مجدد با فلز بلافاصله بخار شده و در اثر جذب گرمای نهان از قطعه، باعث سرد شدن سریع آن می‌ شوند. مدت زمان و آهنگ سرد شدن در این مرحله توسط پارامتر های مختلفی نظیر نقطه جوش مایع، اندازه و شکل حباب‌ های بخار کنترل می‌ شوند.

مرحله C: مرحله سرد شدن توسط مایع (Liquid cooling stage)

آهنگ سرد شدن در این مرحله از مراحل A و B کمتر است. مرحله C هنگامی شروع می‌ شود که دمای سطح فلز تا زیر دمای نقطه جوش مایع سرد کننده کاهش یابد. در زیر این دما، جوشیدن مایع متوقف شده و بنابراین اطراف قطعه را مایع اشغال می‌ کند. از این رو، دفع حرارت از این لحظه به بعد توسط هدایت و همرفت انجام می‌ شود. از جمله پارامتر های مؤثر بر روی آهنگ سرد شدن در این مرحله گرانروی مایع و اختلاف دما بین دمای محیط و نقطه جوش آن است.

به کمک منحنی‌ های سرد شدن می‌ توان اثرات پارامترهای مختلف را بر روی آهنگ سرد شدن یک قطعه در یک محیط مشخص بررسی کرد. به عنوان مثال، ایجاد تلاطم در محیط سرد کننده و یا حرکت دادن نمونه در آن باعث کاهش پایداری لایه بخار در مرحله A و تشکیل حباب‌ های کوچک‌ تر و مجزا از یکدیگر در مرحله B خواهد شد. اثر تلاطم محیط در مرحله C بدین صورت است که لایه‌های جامد و ژلاتینی که بر روی سطح قطعه و یا در فصل مشترک لایه بخار و محیط تشکیل شده است را به طور مکانیکی از بین برده و در نتیجه آهنگ سرد شدن در این مرحله نیز افزایش می‌ یابد. به علاوه، ایجاد تلاطم در محیط باعث می‌ شود که مایع سرد، سریع جانشین مایع گرم شده و در تماس مستقیم با قطعه قرار گیرد.

گرچه منحنی‌ های سرد شدن سطح و مرکز در شکل فوق منحصرا مربوط به یک نمونه آزمایشی مشخص است ولی لازم به اشاره است که مکانیزم سرد شدن دقیقاً مشابه با مکانیزم سرد شدن یک نمونه واقعی در ضمن عملیات حرارتی است. همچنین، گرچه منحنی سرد شدن به دست آمده بستگی به اندازه و جنس نمونه مورد آزمایش، موقعیت ترموکوپل‌ها و شرایط مایع سرد کننده دارد، با این حال با استفاده از فرمول‌ های انتقال حرارت که تحت شرایط مشخص از منحنی‌ های سرد شدن به دست آمده است می‌ توان منحنی‌ های سرد شدن تحت شرایط دیگر را استنتاج کرد. همچنین با استفاده از اطلاعات فوق می‌توان شدت یا قدرت سرد کنندگی میحط‌ های مختلف را مشخص کرد.

منابع و پیوندها

گردآوری شده توسط دپارتمان پژوهشی شرکت پاکمن

گلعذار. م، اصول و کاربرد عملیات حرارتی فولادها و چدن ها، اتشارات دانشگاه صنعتی اصفهان.

برداشت از مطالب سایت با ذکر منبع بلامانع است

سرعت سرد شدن در سختی پذیری
سرعت سرد شدن و سختی پذیری
آهنگ سرد شدن در سختی پذیری
اثر سرعت شدن بر سختی پذیری
Cooling rate in Hardenability
آهنگ سرد شدن در سختی پذیری چیست
اثر سرعت شدن بر سختی پذیری چیست
برچسب ها: سختی پذیریعملیات حرارتی
دریافت گواهی تائیدیه شرکتهای دانش بنیان
دریافت گواهی تائیدیه شرکتهای دانش بنیان شرکت پاکمن بنا به ارزیابی های انجام ش ...بیشتر
برندینگ شرکت پاکمن
درباره گروه تاسیساتی شرکت پاکمن شرکت پاکمن در سال 1354تاسیس شد و در ادامه فعا ...بیشتر
دریافت گواهینامه صلاحیت پیمانکاری شرکت دانش بنیان پاکمن از سازمان برنامه و بودجه
دریافت گواهینامه صلاحیت پیمانکاری شرکت دانش بنیان پاکمن از سازمان برنامه و بودجه ...بیشتر
بیستمین نمایشگاه تجهیزات و تاسیسات سرمایشی و گرمایشی اصفهان بهمن ماه 1400
عنوان: بیستمین نمايشگاه بين المللی تجهيزات و تاسيسات سرمايشی و گرمايشی اصفهان ...بیشتر
نمایشگاه نفت ، گاز و پتروشیمی بیست و ششمین دوره-شهریور 1400
عنوان نمایشگاه : نمایشگاه نفت ، گاز و پتروشیمی بیست و ششمین دوره شهر ...بیشتر
بیستمین نمایشگاه سرمایشی و گرمایشی و تاسیسات تهران 1400
عنوان: بیستمین نمایشگاه سرمایشی و گرمایشی و تاسیسات تهران 1400 شهر: تهران ...بیشتر
تقویم نمایشگاهی 1400
نمایشگاه به عنوان يكی از مهمترين بخش های تجاری و اقتصادی ایران با بهره مندی از ف ...بیشتر
تجلیل از شرکت پاکمن به عنوان واحد نمونه صنعتی در روز گرامیداشت صنعت ، معدن و تجارت
  مراسم گرامیداشت روز صنعت و معدن، در روز سه شنبه 10 تیرماه 99 در استان ...بیشتر
انتخاب نفرات برتر در مسابقه اینستاگرامی عکاسی تاسیسات موتورخانه
مسابقه اینستاگرامی عکاسی تاسیسات موتورخانه   درباره مسابقه با توجه ...بیشتر
کارت واکسن پرسنل پاکمن
درباره خبر: کارتهای مربوط به پرسنل کارخانه به شرح زیر میباشد مشاهده کارتها ...بیشتر
بیست و یکمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان تهران 1400
عنوان: بیست و یکمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان تهران 1400 شهر: تهران ...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 ها ...بیشتر