[Zohreh Gholami]

سخت كردن جوش و فولاد

سخت كردن جوش و فولاد عبارت از گرم كردن قطعه به اندازه  50 تا °F 100  در بالاي محدوده بحراني فولاد و سرد كردن بعدي ان با سرعتي بيش از سرعت بحراني  مي باشد. اين كار بنابر قابليت سختي پذيري فولاد  مورد نظر ممكن است به صورت كوئينچ  كردن در آب،  روغن يا هوا انجام شود. در دماي بالاي بحراني، ساختار قطعه به آستنيت تبديل مي شود. هنگام سرد كردن با سرعت بيش از سرعت بحراني، ساختار آستنيت به مارتنيزيت كه سخت ترين نوع ساختار است تبديل مي گردد سخت شدن مكرراً در ناحيه گرما ديده جوش ها اتفاق مي افتد كه معممولاً يك وضعيت نامطلوب تلقي مي شود. با اين حال، از اين فرايند در اماده سازي ابزار برش و شكل دهنده ها به منظور سخت كردن سطوح كار و جلوگيري از سائيدگي آنها استفاده مي شود.

دماهاي AC3, ACI براي اكثر فولادها در كتاب ها قابل دسترسي مي باشند ولي اغلب لازم است كه براي يك فولاد با تركيب غيرمعمولي دمايي را كه بالاي آن ساخت را قطعه تماماً به آستنيت تبديل مي گردد برآورد كرد فرملو زير محاسبه حداقل دماي آستنيتي كردن ساختار را با تقريب دقيق تري به دست مي دهد.

At+(°F) = 1570-323(%C)-25(%Mn)+80(%Si)-32(%Ni)-3(%Cr)

اين فرمول توسط گرانژ ابداع شده است و براي فولادهايي كه  3/0  تا 6/0   درصد كربن، صفر تا 2 درصد منگنز، صفر تا 1 درصد سيليس، صفر تا 5/3 درصد نيكل، صفر تا 5/1 درصد كرم و صفر تا 5/0  درصد موليبدن داشته باشند صادق است.

دماي واقعي كردن براي جوش ها بايد حداقل °F 50  بيشتر از دماي محاسبه شده به وسله فرمول بالا باشد.

در فرايند سختكاري، سرد كردن قطعه اغلب به صورت كوئنچ در يك مايع انجام مي شود. اين قسمت فرايند بسيار مهم است چون ممكن  است در اثر غلط بودن روش، ترك ايجاد شود. فرو بردن ناگهاني فولادهاي گرم و سرخ در يك مايع مي تواند داراي سه مرحله متمايز باشد كه سرعت انتقال حرارت را از فلز به مايع مشخص مي كنند. هنگامي كه يك مايع كوئنچ  كننده مانند آب داراي نقطه جوش پاييني باشد، فولاد گرم و سرخ به محض ورود به داخل آن توسط توده بخار محاصره مي شود كه اين لايه بخار باعث كند شدن سرعت انتقال حرارت مي گردد. پس از اينكه سطح قطعه تا اندازه اي سرد شده ضخامت لايه بخار كم و به تدريج ناچيز مي شود و مايع فرصت پيدا مي كند  كه با قطعه در تماس بوده و بلافاصله شروع به جوشيدن مي نمايد.  در اين موقع به علت تبخير آب و انتقال حرارت به صورت جابجائي وتشعشع، سرعت سرد شدن قطعه زياد مي شود پس از مدتي جوشش مايع متوقف شده و قطعه با سرعت كم و فقط به روش جابجائي سرد مي شود.  اين سه مرحله در اكثر فرايندهاي كوئينچ اتفاق مي افتد ولي مدت هر مرحله به نوع مايع مصرفي بستگي دارد.

هنگامي كه وان هاي نمكي براي كوئينچ به كار مي روند به محض ورود قطعه گرم به داخل آن لايه هاي بخار تشكيل نمي شوند بنابراين مرحله اول از فرايند حذف مي گردد، سرد شدن بلافاصله آغاز مي شود  ولي به علت نجوشيدن مايع و اختلاف كم بين دماي قطعه و  دماي مايع  سرعت سرد شدن قابل توجه نيست در كوئنچ با روغن به علت بالا بودن دماي جوش اكثر روغنها مرحله دوم كوتاه مدت است در محلولهاي آب نمك، مرحله اول فرايند يعني تشكيل بخار به علت خاصيت نمك، به كلي حذف مي شود، در نتيجه سرد شدن خيلي سريع انجام مي شود.