فرآیند عملیات حرارتی

فرآیند عملیات حرارتی به طور کلی شامل سه فرآیند است: گرمایش، عایق کاری و سرمایش، گاهی اوقات فقط دو فرآیند: گرمایش و سرمایش. این فرآیندها به هم پیوسته و بدون وقفه هستند.

گرمایش یکی از فرآیندهای مهم در عملیات حرارتی است. روش های گرمایشی زیادی برای عملیات حرارتی فلزات وجود دارد و اولین آنها استفاده از زغال سنگ و زغال سنگ به عنوان منابع گرما و سپس استفاده از سوخت های مایع و گاز بود. استفاده از الکتریسیته کنترل گرمایش را آسان می کند و آلودگی زیست محیطی ندارد. از این منابع حرارتی می توان برای گرمایش مستقیم و همچنین حرارت غیر مستقیم از طریق نمک ها یا فلزات مذاب و همچنین ذرات شناور استفاده کرد.

هنگامی که فلز گرم می شود، قطعه کار در معرض هوا قرار می گیرد و اغلب تحت اکسیداسیون و کربن زدایی قرار می گیرد (یعنی میزان کربن در سطح قطعات فولادی کاهش می یابد) که تأثیر بسیار نامطلوبی بر عملکرد سطح قطعات پس از عملیات حرارتی دارد. بنابراین، فلزات معمولاً باید در فضای قابل کنترل یا محافظ، نمک مذاب و خلاء حرارت داده شوند و همچنین می توان با استفاده از پوشش ها یا روش های بسته بندی، آنها را محافظت و گرم کرد.

دمای گرمایش کوره تف جوشی با خلاء بالا یکی از پارامترهای فرآیند مهم در فرآیند عملیات حرارتی است. انتخاب و کنترل دمای گرمایش موضوع اصلی در تضمین کیفیت عملیات حرارتی است. دمای گرمایش بسته به ماده فلزی در حال پردازش و هدف عملیات حرارتی متفاوت است، اما به طور کلی بالاتر از دمای انتقال فاز برای به دست آوردن ریزساختار با دمای بالا گرم می شود. علاوه بر این، تبدیل به زمان معینی نیاز دارد. بنابراین، زمانی که سطح قطعه کار فلزی به دمای حرارت مورد نیاز رسید، لازم است این دما برای مدت زمان معینی حفظ شود تا دمای داخلی و خارجی با هم سازگار بوده و دگرگونی ریزساختار کامل شود. این بازه زمانی را زمان نگهداری می نامند. هنگام استفاده از گرمایش با چگالی با انرژی بالا و عملیات حرارتی سطح، سرعت گرمایش بسیار سریع است و به طور کلی زمان عایق بندی وجود ندارد، در حالی که زمان عایق کاری عملیات حرارتی شیمیایی اغلب طولانی تر است.

خنک‌سازی همچنین یک مرحله ضروری در فرآیند عملیات حرارتی است و روش خنک‌سازی بسته به فرآیند متفاوت است و عمدتاً سرعت خنک‌سازی را کنترل می‌کند. سرعت سرد شدن بازپخت معمولاً آهسته‌ترین است، در حالی که سرعت خنک‌سازی عادی‌سازی سریع‌تر است و سرعت خنک‌کردن خاموش کردن سریع‌تر است. اما به دلیل انواع مختلف فولاد، الزامات مختلفی نیز وجود دارد، به عنوان مثال، فولاد سخت شده با هوا را می توان با همان سرعت خنک کننده معمولی خاموش کرد.

فرآیندهای عملیات حرارتی فلزات را می توان به طور کلی به سه دسته تقسیم کرد: عملیات حرارتی کلی، عملیات حرارتی سطحی و عملیات حرارتی شیمیایی. با توجه به رسانه های گرمایشی مختلف، دمای گرمایش و روش های سرمایش، هر دسته اصلی را می توان به چندین فرآیند مختلف عملیات حرارتی تقسیم کرد. استفاده از فرآیندهای عملیات حرارتی مختلف برای یک فلز می تواند منجر به ریزساختارهای متفاوت و در نتیجه خواص متفاوت شود. فولاد پرمصرف ترین فلز در صنعت است و ریزساختار آن نیز پیچیده ترین است، بنابراین انواع مختلفی از فرآیندهای عملیات حرارتی فولاد وجود دارد.