روش سخت کاری فولاد mo40

سخت کاری فولاد روشی است که طی آن حرارتی به روی فولاد داده شده که باعث می شود تا سطح رویی، خواص مکانیکی، متالوژیکی، شیمیایی و فیزیکی فولاد تغییر کرده و بهتر شود. این تغییرات تنها بر روی فولاد اتفاق افتاده و درون آن تغییر نمی کند. فولاد سخت کاری شده به دلیل تغییرات مثبتی که در آن ایجاد می شود برای کاربردهای صنعتی بسیار مناسب است. در این مقاله سعی داریم تا اطلاعات کاملی در زمینۀ سخت کاری فولاد بخصوص فولاد MO40 در اختیار خوانندگان قرار دهیم.

 

سخت کاری فولاد

سخت کاری فولاد چیست؟

سخت کاری فولاد، برگشت دادن فولاد با استفاده از حرارت است. این عملیات که نوعی از عملیات حرارتی است در شرایط خاص کاری و محیطی بر روی سطح قطعۀ فولادی انجام شده و باعث سخت شدن فولاد می شود اما ترکیبات داخلی فولاد تغییر نمی کند. این عملیات باعث بهتر شدن قطعه فولادی شده و بهبود می یابد.
سخت کردن فولاد را می توان به صورتی انجام داد که علاوه بر افزایش مقاومت نسبت به سایش، استحکام دینامیکی خوبی بیابد.
پس از ماشینکاری فولاد یعنی شکل دادن به قطعۀ فولادی عملیات حرارتی انجام می شود زیرا آخرین عملیاتی است که باید در مرحلۀ پایانی ساخت قطعه انجام شود.
عملیات حرارتی فلز را به گرم کردن و سرد کردن زمانبندی شدۀ فلزات، سرامیک ها و آلیاژها به منظور کسب خواص مکانیکی و فیزیکی مطلوب می گویند.

سخت کاری سطحی چیست؟

سخت کاری سطحی یا سخت کاری فولاد نوعی عملیات حرارتی بوده که در آن با استفاده از شرایط خاص کاری و محیطی، سطح قطعه فولادی را سخت می کنند و این اتفاق در حالی می افتد که ترکیب شیمیایی داخل قطعه تغییر نمی کند.

مراحل سخت کاری فلزات

سخت کاری فلز معمولاً طی سه مرحله انجام می شود که عبارت اند از:

  • در مرحله اول قطعه موردنظر حرارت داده می شود. دمای قطعه را به‌ آرامی تا ۷۰۰-۶۰۰ درجه سانتی‌ گراد می ‌رسانند. با این کار قطعه دچار تنش نمی شود. سپس قطعه فولادی را تا دمایی بالاتر از دمای فوق با ‌سرعت بالا حرارت می دهند. گرما دهی سریع به قطعات باعث می شود تا قطعه مورد نظر ساختاری به صورت دانه ریز به دست آورد.
  • در مرحله دوم، با توجه به ضخامت قطعه، قطعۀ گرم شده را یک ساعت در آن دما نگه می دارند.
    برای خنک شدن سریع قطعه پس از گرم شدن آن، به جای قرار دادن آن در جریان باد که به آرامی خنک شود؛ آن را در آب یا نیتروژن مایع، هوا، آب نمک، حمام نمک یا روغن غوطه ور کرده تا سریع خنک شود.
  • در مرحله سوم، عملیات سخت کاری با آب انجام می شود. معمولاً فولادهایی که آلیاژ بالایی دارند توسط هوا و فولادهای آلیاژ پایین با غوطه ‌ور شدن در روغن سخت کاری می شوند.

آیا سرعت خنک کردن (کوئنچ کردن) فولاد اهمیت دارد؟

از آنجایی که به هنگام گرم کردن فولاد آلیاژهای موجود در قطعۀ فولادی به حالت محلول جامد تبدیل می شود و سریع سرد کردن ناگهانی قطعه می تواند باعث تنش در قطعه شود به همین دلیل سرعت کوئنچ کردن فولاد نباید به حدی زیاد باشد که این اتفاق رخ دهد. برای پیشگیری از این اتفاق و جلوگیری از میزان تنش ها و ترک خوردگی سطح کار، باید به آرامی این کار انجام شود.
وقتی‌ که کوئینچ کردن توسط غوطه ‌وری در مایعات (مرحله دوم) انجام می‌ شود. غوطه ور کردن در روغن در مرحله دوم باید به سرعت انجام شود و گرنه لایه ای بر روی سطح قطعه بوجود می آید که مانع سخت کاری فولاد می شود.
البته لازم به ذکر است که سرعت سرد کردن فولاد بسته به میزان عناصر آلیاژی موجود در آن بستگی دارد. قطعه کوئنچ یا سرد شده نباید برای مدت طولانی در مجاورت هوا نگهداری شود و باید به سرعت به مرحله تمپرینگ فرستاده شود.

کوئنچ در روغن

از آنجایی که کوئنچ در روغن خطرناک بوده و نیاز به دقت بیشتری دارد پس بهتر است پیش از انجام آن شرایطی را رعایت کنید. به عنوان مثال چون احتمال آتش سوزی زیاد است بهتر است از روغنی استفاده کنید که نقطۀ اشتعال بیشتری داشته باشد. معمولاً روغن کوئنچ باید دمایی بین 32 تا 540 سانتی گراد داشته باشد.

به دلیل اینکه سرعت سرد شدن فولاد در روغن کمتر از سرد شدن در آب و … بوده تنش پسماند کمتر است.
زمانی که قطعه در روغن بوده و در حال سرد شدن است باید به طور مداوم آن را هم زد تا تمامی قطعات به طور یکسان خنک شده و حرارت خود را از دست دهند.
عمق سخت کاری در فولادهایی که با روغن کوئینچ (خنک) می‌ شوند بالاتر از آن ‌هایی است که با آب کوئینچ می ‌شوند.
مزیت این روش این است که قطعات فولادی که توسط هوا کوئینچ می ‌شوند، معمولا مغز قطعه فولاد هم چقرمه نمی ‌ماند و سخت کاری می ‌شود.

 

سخت کاری فولاد با فولاد پایتخت

کوئنچ در آب

به هنگام کوئنچ کردن فلز در آب یک لایه بخار بر روی آن ایجاد می شود که باعث عدم سخت شدن بعضی از نقاط فولاد می شود. اما اگر برای کوئنچ از آب نمک استفاده شود؛ کریستال های نمک روی قطعه رسوب کرده و منفجر می شوند و همین دلیل باعث عدم تشکیل سد بخار شده و قطعه فولادی به صورت یکنواخت سرد می شود. بنابراین بهتر است از آب نمک به جای آب خالی استفاده شود.

نکته:

  • در ابتدا باید مراحل ماشین کاری و … بر روی فولاد انجام شده و سپس باید سخت کاری بر روی آن انجام شود.
  • اینکه فولاد به هنگام عملیات سخت کاری تاب بردارد طبیعی و اجتناب ناپذیر بوده است.
  • در صورتی که قطعه فولادی به سرعت گرم یا سرد شود فولاد تاب بر می دارد.
    در مرحله کوئنچ کردن بهتر است قطعاتی که نازک و یا طویل هستند را به صورت عمودی سرد کنید تا احتمال کمانی شدن آن را کم کرده و خم دار و یا پیچ دار شدن آن کم شود.

عملیات سخت کاری القایی چیست؟

در این روش که یک نوع عملیات سخت کاری سطوح است؛ سخت کاری به یک بخش فلز القا می شود.
در عملیات سخت کاری القایی یک میدان مغناطیسی و یک جریان الکتریکی باعث گرم شدن فلز شده و سپس بلافاصله خنک می شود؛ که همین امر باعث می شود تا در لایۀ بیرونی فلز تغییراتی ایجاد شود که سختی و شکنندگی آن را افزایش دهد.
این عملیات باعث حفظ ویژگی های هسته اصلی فلز می شود.

فولاد MO40 چیست؟

فولاد MO40 به طور گسترده برای ساخت تجهیزات صنعتی که تحت فشار یا ضربه و حرارت بالا قرار دارند مانند تیر، ستون، چرخ دنده و غیره به کار می رود؛ استفاده می شود.
این فولاد جزو آلیاژهای کم کربن است و به همین دلیل دارای توان کششی و مقاومت بسیار بالایی است.
همچنین به دلیل سختی بسیار بالای این فولاد، از آن در پروژه هایی که مقاومت به سختی و توان کششی بالا مدنظر باشد، استفاده می شود.

سخت کاری فولاد MO40 چگونه است؟

سخت کاری این فولاد، در دمای ۸۶۰-۸۲۰ در آب یا روغن انجام می شود.
سخت کاری این فولاد باعث افزایش طول عمر فولاد، همچنین افزایش مقاومت فولاد در برابر ضربه، سایش، خوردگی و … می شود. همانطور که پیش از این گفتیم عملیات سختی بر روی این فولاد باعث شده تا بر روی فولاد تغییراتی ایجاد شده و درون آن تغییری نکند. این تغییرات مثبت در این نوع فولاد باعث به دست آوردن ویژگی هایی می شود که آن را برای استفاده در صنایع مختلف بسیار محبوب می سازد.
فولاد MO40 در صنایع مختلف کاربرد دارد که از جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • غلتک های صنایع سیمان
  • محور های خودرو
  • ظروف تحت فشار
  • پیچ های مقاوم
  • دنده فرمان

نتیجه گیری

سختکاری فولاد به خصوص فولاد MO40 که یکی از مقاوم ترین فولادها به ضربه، شکستگی، سایش و … است. به عملیاتی گفته شده که توسط آن فولاد حرارت بالایی دیده و همین حرارت بالا باعث می شود تا خارجی ترین قسمت قطعه فولادی دچار تغییراتی شود و بهبود یابد به همین خاطر سخت کردن و مقاوم سازی فولاد که کار بسیار پر مشقت و هزینه سازی است، اما حاصل آن به دست آمدن فولاد آب دیده یا مقاوم می شود می تواند در صنایع مختلفی که فلز باید در برابر فشار، سایش و … بالا قرار گیرد، مقاوم شود.