عملیات حرارتی برای تشکیل ساختارهای تعادلی چیست؟
عملیات حرارتی در این ساختارها تماماً شامل فریت(از ریشهی ferrum لاتین گرفته شده که به آهن اشاره میکند.) و سمنتیت(Fe3C ترکیب بین فلز آهنی و کربن است، 6/67% کربن و 3/93%آهن دارد.) ولی با توزیعهای متفاوتاند که اکثراً به کمک حرارت دادن فولاد در دمای نسبتاً بالا و یا به مدت زمان نسبتاً طولانی و سپس سرد کردن آهسته تا دمای اتاق بدست میآیند که علاوه بر فریت و سمنتیت کاربیدهای آلیاژی نیز وجود دارد.
بنابراین علاوه بر ترکیب شیمیایی و ساختار اولیه، دما و زمان حرارت دادن ازجمله پارامترهای کنترلکننده میکروساختار وخواص مکانیکی نهاییاند.
خواص مورد نیاز در این عملیات:
- بهبود انعطافپذیری
- کاهش تنشهای داخلی و باقیمانده از عملیات قبلی
- بهبود قابلیت ماشینکاری و ایجاد یکنواختی در میکروساختار
همگن کردن یا آنیل نفوذی
مشخصه فولادهای ریختهگری:
- ساختار شاخهای
- جدایش موضعی
- نایکنواختی در ترکیب شیمیایی
پدیدههای گفته شده ناشی از ناتعادلی در ضمن انجماد و عدم نفوذ کامل عناصر آلیاژی است که باعث افت خواص مکانیکی فولاد مثل قابلیت کارگرم و یا سرد و کاهش کیفیت و کارایی عملیات حرارتی مختلف میشوند، پس از این رو باید به کمک عملیات حرارتی مناسب یکنواخت شود برای این منظور قطعات موردنظر را در دمای نسبتاً بالا و برای مدت زمان نسبتاً طولانی که این زمان بستگی به ابعاد و ترکیب شیمیایی قطعه دارد حرارت داده و سپس به آهستگی تا دمای اتاق سرد میکنند.
از آنجا که دمای انتخاب شده نسبتاً بالاست نفوذ سریع بوده و بنابراین بعد از پایان عملیات نایکنواختی میکروساختار و ترکیب شیمیایی از بین میرود و فازهای ثانویه نظیر کاربید راسب شده به هنگام انجماد در آستنیت (محلول جامد کربن در آهن گاما است و دارای ساختار بلوری fcc است.) حل شده و به صورت محلول در میآیند.
گستره دمایی همگنکردن و کارگرم بر یکدیگر منطبقاند.
آنیل کردن یا بازپخت
معنی و مفهوم و کابرد وسیعی دارد.
هر نوع عملیات حرارتی منجر به تشکیل ساختاری به جز مارتنزیت (در آلیاژهای آهن-کربن و فولادها، مارتنزیت از سرد کردن آستنیت بوجود میآید و دقیقاً همان ترکیب شیمیایی آستنیت اولیه را دارد و نشان آن ms است.) و یا سختی کم و انعطافپذیری زیاد باشد اطلاق میشود.
عملیات حرارتی آنیل به فرایندهای مشخصتر و دقیقتر تقسیم میشود که بر اساس دمای عملیات ، روش سرد کردن، ساختار و خواص نهایی است.
آنیل کامل
عبارت از حرارت دادن فولاد و سپس سرد کردن آهسته معمولاً در کوره است که تحت این شرایط آهنگ سرد شدن در حدود 02/0 درجه سانتیگراد بر ثانیه است.
گسترده دمایی آستنیته کردن برای آنیل کامل تابع درصد کربن فولاد است به این صورت که برای فولادهای هیپویوتکتوییدی(شامل فریت پرویوتکتویید به همراه پرلیت یوتکتویید که شامل فریت یوتکتویید وسمنتیت است میباشند.) حدود 50 درجه سانتیگراد بالای خط A3و برای فولادهای هایپریوتکتویید حدود 50 درجه سانتیگراد بالای خطA1 که دمای بحرانی A1 و A3 تحت تاثیر عناصر آلیاژی در فولادها تغییر میکند.
به طور کلی در عملیات آنیل کامل، فولادهای هیپویوتکتویید در ناحیه تکفازی آستنیت و فولادهای هایپریوتکتویید را در ناحیه دوفازی آستنیت – سمنتیت حرارت میدهند. علت آستنیته کردن فولادهای هایپریوتکتویید در ناحیه دوفازی آستنیت – سمنتیت این است که سمنتیت پریوتکتویید در این فولاد به صورت کروی و مجتمع شده درآید. اگر چنین فولادی تا بالای خطAcm حرارت داده شود، در ضمن آهسته سرد شدن سمنتیت پریوتکتویید به صورت شبکه پیوستهای در مرز دانههای آستنیت رسوب میکند و منجر به ترد و شکننده شدن فولاد میشود.
در عملیات آنیل کامل نه تنها دمای آستنیته کردن بلکه آهنگ سرد شدن و استحکام و افزایش انعطافپذیری است.
آنیل همدما
این عملیات شامل حرارت دادن فولاد در دو دمای مختلف است، ابتدا عملیات آستنیته کردن که در همان گسترهی دمایی مربوط به آنیلکامل انجام میشود و سپس سرد کردن سریع تا دمای دگرگونی و نگهداشتن برای مدت زمان کافی جهت انجام دگرگونی پس از پایان این عملیات فولاد را با هر آهنگ سرد شدن دلخواهی میتوان سرد کرد.
زمان لازم برای آنیل همدما یا آنیل کامل کمتر است در حالی که سختی نهایی کمی بیشتر خواهد بود.
همانند آنیل کامل، میکروساختار حاصل از آنیل همدما در فولادهای هیپویوتکتویید، یوتکتویید و هایپریوتکتویید به ترتیب عبارت از فریت-پرلیت، پرلیت و پرلیت-سمنتیت است. اما پرلیت حاصل نسبتاً ظریفتر و درصد فریت و سمنتیت پریوتکتویید تا حدودی کمتر است.کاربرد آنیل همدما در رابطه با فولادهای آلیاژی است که دارای سختیپذیری بالاییاند در صورتی که بر روی این فولادها عملیات حرارتی آنیل کامل انجام شود، به علت سختیپذیری زیاد ساختار نهایی حاصل بجای پرلیت خشن ممکن است پرلیت ظریف و یا حتی مخلوطی از پرلیت ظریف و بینیت بالایی باشد.
آنیل همدما در ضمن مراحل ساخت قطعات فولادی نیز استفاده میشود.
اگر یک شمش ریختهگری یا نورد شده از جنس فولاد آلیاژی سخت شونده در هوا را از ناحیه آستنیت تا دمای اتاق در هوا سرد کنند احتمال تشکیل ترکهای سطحی بر روی آن زیاد است. این پدیده به هنگام مارتنزیت شدن مغز قطعه و در نتیجه اعمال تنش کششی (ناشی از انبساط) بر روی سطح آن که قبلاً مارتنزیت و سخت شده است اتفاق میافتد. پس به منظور جلوگیری از ایجاد ترکهای سطحی، شمشهای گرم را درکورههای آنیل همدما در دمای 700درجه سانتیگراد نگه داشته تا دگرگونی آستنینت به پرلیت به طور کامل انجام شود. از این رو آهنگ سرد شدن اثر چندانی در ساختار و خواص نهایی ندارد، بعد از پایان دگرگونی قطعات معمولاً در هوا سرد میشوند.
نرماله کردن
یکی دیگر از انواع روشهای حرارتی است، که میکروساختار حاصل همانند آنیل کردن شامل پرلیت، مخلوطی از پرلیت و فریت و یا مخلوطی از پرلیت و سمنتیت (بستگی به ترکیب شیمیایی فولاد) است.
تفاوتهای مهمی بین نرماله کردن و آنیل کردن وجود دارد.
در نرماله کردن، دمای آستنیته کردن برای فولادهای هیپویوتکتویید کمی بالاتر از گسترهی دمایی مربوط به آنیل کردن است در حالی که برای فولادهای هایپریوتکتویید از گستره دمایی 50درجه سانتیگراد استفاده میشود. برخلاف آنیل کردن که فولاد در کوره سرد میشود، در عملیات نرمالهکردن قطعات پس از آستنیته شدن در هوا سرد میشوند که تحت چنین شرایطی سرد شدن در حدود 1/0 تا 1 درجه سانتیگراد بر ثانیه است.
از آنجایی که در نرماله کردن فولادهای هیپویوتکتویید گسترهی دمایی آستنیته بالاتر از گسترهی دمایی مربوط به آنیل است، ساختار آستنیت و همچنین توزیع عناصر آلیاژی از یکنواختی برخوردار خواهد بود.
از دیگر اهداف مهم نرماله کردن:
ریزکردن دانههای درشتی که اغلب به هنگام کار گرم در دمای بالا و یا در ضمن ریختهگری و انجماد بوجود آمدهاند. هنگامی که قطعه کارگرم یا ریختهگری شده با دانههای درشت بین دمای Ac3 و Ac1 قرار بگیرد، دانههای جدید آستنیت جوانه زده و رشد میکنند در صورتی که دمای آستنیته کردن محدود شود ساختار همگن و دانههای ریز بوجود میآید، اما اگر حرارت دادن بالاتر از گسترهی دمایی باشد منجر به درشت شدن دانهها میشود؛ بنابراین عملیات نرماله کردن فولادهای هیپویوتکتویید، ابتدا آستنیتی با ساختار همگن و دانههای ریز بوجود و سپس در اثر سرد شدن در هوا به فریت و پرلیت تبدیل میشود.
از نظر خواص مکانیکی، میکروساختار حاصل از نرماله کردن میتواند به عنوان عملیات حرارتی نهایی منظور شود. در مواردی که هدف سختکردن قطعاتی باشد که دارای دانه های درشت هستند، نرماله کردن به عنوان عملیات حرارتی اولیه جهت ریز کردن دانهها استفاده میشود.
برای نرماله کردن فولادهای هایپریوتکتویید گسترهی دمایی بین خطAcm وحدود50درجه سانتیگراد بالای آن استفاده میشود انتخاب این گستره ی دما به منظور ریزکردن دانههای آستنیت، انحلال کاربیدهای راسب شده و همچنین شکسته شدن شبکهی پیوسته کاربیدی که احتمالاً در ضمن عملیات قبلی در مرز دانهها بوجود آمدهاند. از آنجا که در نرماله کردن قطعات از دمایی بالاتر از Acm در هوا سرد میشوند، احتمال تشکیل مجدد شبکه پیوسته کاربید در مرز دانه های آستنیت وجود دارد که میکروساختار حاصل ممکن است تا حدودی فولاد را ترد و شکننده کند. اما اگر قرار باشد این فولاد سخت شود در ضمن آستنیته شدن مجدد (سخت شدن) شبکهی پیوسته کاربید شکسته و ذرات مجتمع و کروی کاربید بدست میآید.
از آنجا که در نرماله کردن قطعات در هوا سرد میشوند، میکروساختارهای بدست آمده اختلاف قابل توجهی با میکروساختارهای حاصل از آنیل دارند.
با توجه به اینکه در نرماله کردن فریت و پرلیت در دمایی کمتر و با آهنگی بیشتر از آنیل کردن تشکیل میشوند، اندازه دانههای فریت وسمنتیت و فاصلهی بین لایهای پرلیت هر دو کاهش مییابد.
نکتهای که باید در رابطه با سرد شدن قطعات در هوا ضمن نرماله کردن توجه داشت این است که نقاط مختلف در داخل یک قطعه با آهنگهای متفاوت سرد میشوند و آهنگهای سرد شدن با تغییر ابعاد قطعه تغییر میکنند. به این صورت که هرچه قطعه حجیمتر باشد آهنگ سرد شدن قطعه و همچنین آهنگهای سرد شدن نقاط مختلف در داخل آن کمتر است. این موضوع به مقدار حرارتی که باید از داخل قطعه به خارج هدایت شود مربوط میشود در واقع هرچه قطعه حجیمتر باشد برای اینکه دمای قسمت مرکزی آن افت کند به زمان بیشتری نیاز است.
از اثر ابعاد قطعه بر روی آهنگ سرد شدن 2 نتیجه مهم استنتاج میشود؛ اول در مقاطع بزرگ آهنگ سرد شدن سطح قطعه ممکن است بیشتر از ناحیه داخلی باشد و باعث ایجاد تنش در آن شود.
دوم اینکه در قطعات خیلی کوچک، به خصوص در مورد فولادهای آلیاژی سرد شدن در هوا ممکن است منجر به تشکیل بینیت و یا حتی مارتنزیت به جای مخلوط فریت و پرلیت شود با توجه به این نکته توصیه میشود که عملیات نرمالهکردن بر روی فولادهای آلیاژی اعمال نشود.
از جمله پارامترهای مهم بر روی خواص مکانیکی فولادهای نرماله و آنیلشده اثر میگذارد درصد کربن فولاد است.
هر چه درصد کربن بیشتر باشد(تا حد یوتکتویید) پرلیت بیشتری تشکیل شده و در نتیجه استحکام و سختی فولاد زیادتر و انعطافپذیری آن کمتر میشود.
برای محاسبه استحکام کششی(TS) فولاد های کربنی ساده و کم آلیاژ در شرایط نرمالهشدن از معادلههایی استفاده میشود:( در این معادلهها استحکام کششی برحسب ksi و درصد عناصر آلیاژی برحسب درصد وزنی است.)
برای فولاد گرم نور دیده شده TS= 27 + 56CP
برای فولاد آهنگری شده TS= 27 + 50CP
برای فولاد ریختهگری شده TS= 27 + 48CP
در اینجا CP که به مجموع پتانسیلهای کربن موسوم است از رابطهی زیر بدست میآید:
CP=[1+0.5(C-0.2)]C+0.15Si+[0.125+0.25(c-0.2)]Mn+[1.25-0.5(C-0.2)]P+0.2Cr+0.1Ni
همانگونه که از معادلههای فوق مشخص است، اثر اندازه و ابعاد قطعه در استحکام کششی در نظرگرفته شده است.
کروی کردن
انعطافپذیرترین و نرمترین شرایط در هر فولاد مربوط به میکروساختاری شامل سمنتیت کروی توزیع شده به طور یکنواخت در زمینه فریتی است، میکروساختار مورد نظر سمنتیت کروی در فولاد 1%Mn 0.66%C – است. انعطافپذیری زیاد این میکروساختار مستقیماً مربوط به زمینه کاملاً یکنواخت و پیوسته فریتی میشود. لازم به اشاره است که در پرلیت لایههای سمنتیت باعث ناپیوستگی و تقسیم زمینهی فریتی شده و در نتیجه تغییر شکل را به طور موثری کاهش میدهد.
پس در مقایسه با ساختار کروی، انعطافپذیری ساختار پرلیت کمتر و سختی آن بیشتر است.
انعطافپذیری بسیار خوب فولادهای کمکربن و کربن متوسط با سمنتیت کروی از این نظر اهمیت دارد که این فولادها اغلب توسط نورد سرد شکل میگیرند. از طرفی ساخت قطعات از جنس فولادهای پرکربن اغب نیاز به ماشینکاری زیاد دارند، سختی کم میکروساختار سمنتیت کروی این فولادها اهمیت زیادی دارد.
سمنتیت کروی پایدارترین میکروساختار موجود در فولادهاست که با حرارت دادن فولاد در مدت زمان مناسب در گستره دمایی به دست میآید. از آنجا که کرویکردن سمنتیت مستلزم نفوذ است، دما و زمان عملیات باید طوری انتخاب شوند که نفوذ به بهترین شکل انجام گرفته و در نتیجه در کوتاهترین زمان بیشترین درصد سمنتیت کروی شود.
آهنگ کروی شدن سمنتیت، بستگی به میکروساختار اولیه فولاد و همچنین نحوه عملیات حرارتی کروی کردن دارد. از نظر میکروساختاری، پرلیت بیشترین زمان را برای کروی شدن نیاز دارد و در بین میکروساختارهای مختلف پرلیتی زمان لازم برای کروی شدن به ترتیب از پرلیت خشن به پرلیت متوسط و سپس پرلیت ظریف کاهش مییابد. در واقع لایههای سمنتیت ابتدا درهمشکسته شده و به ذرات ریز سمنتیت تبدیل میشوند و در ادامه عملیات ذرات ریز به شکل کروی در میآیند. از این رو هر چه لایههای سمنتیت درشتتر باشد زمان کروی شدن هم بیشتر است.
اگر کاربیدهای اولیه به شکل ذرات ریز و مجزا از یکدیگر (بینیت) باشند، کروی شدن بسیار سریعتر خواهد بود. اگر ساختار اولیه مارتنزیت باشد، کروی شدن حتی سریعتر خواهد شد. در حقیقت در ساختارهای مارتنزیتی نیازی به شکسته شدن صفحات سمنتیتی و سپس کروی شدن نیست، بلکه کروی شدن به این صورت است که کربن فوق اشباع در ضمن خروج از شبکه آهن و تشکیل سمنتیت به شکل کروی رسوب میکند.
مهمترین روشهای عملیات حرارتی کروی کردن عبارتاند از:
- حرارت دادن فولاد تا زیر دمای Ac1، نگه داشتن برای مدت زمان کافی جهت کروی شدن و سپس سرد کردن آن در هوا تا دمای اتاق.
- حرارت دادن فولاد تا ناحیه دوفازی بین Ac1 – Ac3 برای فولادهای هیپویوتکتوییدی و یا بین Acm-Ac برای فولادهای هایپویوتکتویید به منظور آستنیته کردن جزیی، سرد کردن آهسته تا زیر دمای Ar1، نگه داشتن برای مدت زمان کافی جهت کروی شدن و سپس سرد کردن در هوا تا دمای اتاق.
- حرارت دادن فولاد تا بالای دمای Ac1 و آستنیته کردن جزیی، سرد کردن تا زیر دمای Ar1، نگه داشتن برای مدت زمانی در حدود 30 دقیقه، گرم کردن مجدد تا بالای Ac1 و تکرار عملیات تا اینکه میکروساختاری با سمنتیت کاملاً کروی شده به دست آید. پس از کروی شدن سمنتیت، قطعه را تا دمای اتاق در هوا سرد میکنند.
در اینجا تذکر این نکته ضروری است که پس از پایان سیکل عملیات حرارتی کروی کردن، آهنگ سرد شدن تا دمای اتاق اثری بر روی درصد سمنتیت کروی و یا ساختار زمینه ندارد.
اما بهتر است که قطعات در کوره و یا در هوا سرد شوند.
از آنجایی که در روشهای دوم و سوم فولاد به طور جزیی آستنیته میشود، تجزیه و شکسته شدن لایههای سمنتیت تسریع شده و انتظار میرود که کروی شدن فولادهای پرلیتی سریعتر از روش اول باشد. در روش سوم، فولاد متناوباً در حوالی Ae1 گرم و سرد میشود. در حقیقت هر بار که فولاد به ناحیه دوفازی میرسد، عمدتاً لایههای سمنتیت حل شده و با سرد شدن فولاد در زیر دمای Ar1 به کرههای سمنتیت افزوده میشود. پس میتوان نتیجه گرفت که کروی شدن فولادهای پرلیتی توسط روش سوم سریعتر از روش دوم است. علت حل شدن سمنتیت لایههای در ضمن گرم کردن و راسب شدن آن بر روی کرههای سمنتیت در ضمن سرد کردن، مربوط به انرژی آزاد سطحی کرههای سمنتیت است، تمایل لایهها به حل شدن بیشتر بوده و در عوض کرههای سمنتیت که پایدارترند محلهای مناسب برای راسب شدن سمنتیت در ضمن سرد شدن فولادند.
لازم به اشاره است که در روشهای دوم و سوم، دمای آستنیته کردن به همان گستره دمایی کروی کردن محدود شود. هرچه دمای آستنیته کردن پایینتر باشد میکروساختار آستنیت حاصل ناهمگنتر و ذرات سمنتیت حل نشده در آن بیشتر است. از آنجا که ذرات سمنتیت حل نشده به عنوان جوانههای اولیه برای تشکیل سمنتیت کروی عمل میکنند هر چه تعداد آنها بیشتر باشد (دمای آستنیته کردن پایینتر باشد)، تشکیل ساختار با سمنتیت کروی سریعتر خواهد بود. در ضمن عملیات آنیل و نرماله کردن، به علت بالا بودن دمای آستنیته کردن، میکروساختار آستنیت حاصل از یکنواختی نسبتاً خوبی برخوردار بوده و عاری از کاربیدهای حل نشده است. این شرایط تشکیل سمنتیت کروی را محدود و در عوض زمینه را برای تشکیل پرلیت مناسبتر میکند.
از آنجایی که عملیات کروی شدن مستلزم تجزیه و انحلال جزیی سمنتیت لایهها و سپس راسب شدن آن بر روی کرههای سمنتیت است، نفوذ کربن در فاز فریت نقش مهمی دارد، به این صورت که هرچه آهنگ نفوذ کربن زیادتر شود، کروی شدن نیز سریعتر میشود. به طور کلی، عناصر آلیاژی آهنگ نفوذ کربن در فاز فریت را کاهش میدهند پس عملیات کروی شدن را به تعویق میاندازد. از آنجا که رشد کاربیدهای آلیاژی مستلزم نفوذ عناصر آلیاژی کاربیدساز است و نفوذ این عناصر در مقایسه با کربن بسیار آهستهتر است، پس وجود عناصر آلیاژی کاربیدساز کروی شدن را به طور قابل ملاحظهای کاهش میدهد.
بازیابی و تبلور مجدد
انجام نورد سرد بر روی فولادها (تقریباً تمامی فلزات و آلیاژها) باعث استحکام و سختی و کاهش انعطاف پذیری و یا شکلپذیری آنها میشود. این پدیده که به کار سختی موسوم است ناشی از افزایش پیوسته معایب بلوری در اثر ادامه انجام کار سرد است. در اثر کار سرد انرژی داخلی فلز افزایش یافته و از نظر ترمودینامیکی ناپایدار خواهد شد. حرارت دادن چنین قطعهای باعث از بین رفتن معایب بلوری موجود و بازیابی میکروساختار و خواص فیزیکی و مکانیکی اولیه میشود.
بازیابی
در ضمن این عملیات حرارتی، تغییرات عمدهای که در ساختار بلوری فلز به وجود میآید، عبارت از کاهش و یا از بین رفتن معایب بلوری که از قدرت تحرک زیادی برخوردارند است. در این عملیات، معایب نقطهای نظیر جاهای خالی و اتمهای اضافی یکدیگر را خنثی میکنند، نابهجاییهای پیچی چپ گرد و راست گرد و نابهجاییهای لبهای مثبت و منفی به ترتیب در یکدیگر ادغام شده و حذف میشوند. در نتیجه انرژی داخلی کاهش مییابد. ادامه عملیات حرارتی بازیابی همراه با لغزش و صعود نابهجاییهای باقیمانده و ردیف قرار گرفتن آنهاست. به این ترتیب، مرزهای فرعی تشکیل میشوند. تشکیل مرزهای فرعی که به چندوجهی شدن موسوم است عملی خود به خود است، زیرا انرژی آزاد داخلی میکروساختار با دانههای فرعی در مقایسه با قطعهی نورد سرد شده به مراتب کمتر است. در واقع با ردیف قرار گرفتن نابهجاییها در زیر هم (به منظور تشکیل مرزهای فرعی) میدان تنش کششی هر نابهجایی بر میدان تنش فشاری نابهجایی دیگر اثر گذاشته و آن را کاهش داده و یا خنثی میکند. بدین ترتیب، بدون آنکه تعداد نابهجاییها تغییر کند، فقط با آرایش مجدد و مرتب شدن آنها انرژی داخلی کاهش مییابد. پس، نیروی محرکه در عملیات حرارتی بازیابی همان کاهش انرژی داخلی ناشی از حذف یا آرایش مجدد معایب بلوری حاصل در ضمن کار سختی است. در عملیات بازیابی خواص فیزیکی تقریباً به طور کامل بازیابی شده و تا حدودی به خواص فیزیکی قطعه قبل از نورد سرد برمیگردد. در حالی که، تغییرات خواص مکانیکی چندان محسوس نیست. در واقع، عملیات حرارتی تبلور مجدد که باعث بازیابی خواص مکانیکی قطعهی نورد سرد شده میشود. نکته مهمی که وجود دارد تغییراتی که در ساختار بلوری در ضمن عملیات بازیابی به وجود میآید را نمیتوان به کمک میکروسکوپ نوری مطالعه کرد و نیاز به میکروسکوپ الکترونی دارد.
تبلور مجدد
از جمله اثرات کار سرد عبارت از تغییر شکل دانهها در جهت اعمال نیرو و ایجاد تنشهای داخلی است. در این عملیات دانههای جدید هممحور و عاری از تنش در فلز نورد سرد شده به وجود میآید. در ضمن این عملیات، تغییراتی که در اثر کار سرد در خواص فیزیکی و مکانیکی به وجود آمده از بین میرود و قطعه به حالت قبل از کار سرد برمیگردد. در حقیقت، تبلور مجدد ادامه ی عملیات حرارتی بازیابی است و دانههای جدید عاری از تنش میتوانند از دانههای فرعی حاصل از عملیات بازیابی به وجود آیند. اساساً فرآیند تبلور مجدد شامل جوانه زنی و رشد بوده که نیروی محرکه برای این عملیات، ناشی از کاهش انرژی آزاد حجمی در اثر کاهش چگالی نابهجاییهاست. عملیات حرارتی تبلور مجدد فولادها در ناحیه دوفازی فریت – سمنتیت انجام میشود، تغییرات ساختار همراه با تغییر فاز نخواهد بود. به طورکلی میکروساختار فولادهای کمکربن و کربن متوسط قبل از کار سرد شامل سمنتیت کروی و یا عمدتاً فریت با مقدار کمی پرلیت است، که هردو از انعطافپذیری خوبی برخوردارند. فریت موجود در این ساختار عاری از تنش بوده و دارای دانههای هممحور است. کار سرد، دانههای فریت را در جهت انجام مکانیکی تغییر شکل داده و معایب بلوری را در آن افزایش میدهد. پس از اینکه تبلور مجدد به پایان رسید (ساختار تغییر شکل یافته به طور کامل توسط دانههای هممحور و عاری از تنش جایگزین شد)، اگر باز هم حرارت دادن قطعه ادامه یابد، دانههای هممحور موجود شروع به درشت شدن میکنند. این عملیات به رشد دانه موسوم است و هنگامی که قطعه در دمای بالا قرار دارد، رشد دانهها هم ادامه خواهد داشت. رشد دانهها به این صورت انجام میگیرد که با مهاجرت مرز دانهها، دانههای ریز به ترتیب به دانههای درشت مجاور ملحق میشوند. نیروی محرکه یا عامل ترمودینامیکی رشد دانهها همان انرژی مرز دانههاست، که با درشت شدن دانهها مرز دانهها کاهش مییابد پس انرژی داخلی فلز نیز کاهش خواهد یافت.
خلاصهای از نیروی محرکه، مکانیزم و نتایج حاصل از بازیابی، تبلور مجدد و رشد دانهها
بازیابی
نیروی محرکه: کاهش انرژی داخلی توسط آرایش مجدد نابهجاییها
مکانیزم: جابهجایی جاهای خالی و اتمها به منظور صعود و لغزش نابهجاییها
نتیجه: تنشهای داخلی حذف میشوند. نواحی عاری از تنش به وجود میآیند (جوانهزنی مرحله تبلور مجدد)
تبلور مجدد
نیروی محرکه: کاهش بیشتر در انرژی داخلی توسط حذف نابهجاییها باقیمانده پس از بازیابی
مکانیزم: رشد نواحی عاری از تنش توسط جهش تک تک اتمها در مرز بین نواحی از تنش و زمینه
نتیجه: مجموعههایی از دانهها (غالباً با جهات مشخص) تشکیل میشوند، استحکام کم میشود، انعطافپذیری زیاد میشود.
رشد دانهها
نیروی محرکه: کاهش انرژی داخلی مرز دانهها
مکانیزم: با جهش اتمها در مرز دانهها، دانههای ریز حذف و دانههای درشت رشد میکنند.
نتیجه: کاهش استحکام
برای اطلاع از قیمت سیمجوش co2 و خرید سیم co2 و دیگر محصولات دلتاوایر با شماره ۰۹۱۲۱۱۴۷۷۹۳ به نام طبایی تماس بگیرید.