سمانتاسیون

بطور کلی، فولاد سمانته، فولادهای ساده کربنی و یا کم آلیاژ کم کربنی هستند که میزان کربن در سطح آن‌ ها را به روش کربن‌ دهی می‌ توان به حدی افزایش داد که ساختار سطحیشان پس از سرد شدن سریع از دمای آستنیته، به زمینه ‌ی مارتنزیتی پر کربن با سختی بالا تبدیل شود.
در این صورت سطحی مقاوم به سایش و خستگی از ریزساختار مارتنزیت سخت پر کربن روی مغزی نرم و مقاوم به ضربه با ریزساختار مارتنزیت کم کربن یا پرلیت و فریت تشکیل می ‌شود.
عملیات سمانتاسیون یکی از زیرمجموعه‌ های عملیات حرارتی قطعات است که به منظور افزایش سختی بهبود مقاومت در برابر سایش و افزایش استحکام خستگی بدون تاثیر قرار گرفتن خواص درونی قطعه نظیر چقرمگی مغز به کار می ‌رود.
در صنعت نیاز به قطعات فولادی است که سطحی سخت و در عین حال از چقرمگی یا مقاومت به ضربه خوبی نیز برخوردار باشد. برای مثال قطعاتی مانند میل لنگ، میل بادامک و چرخ دنده باید سطحی بسیار سخت و مقاوم در برابر سایش و همچنین ، استحکام کششی و چقرمگی بالایی داشته و در برابر ضربه ‌هایی که در حین کار به آن وارد می‌ شود، مقاوم باشند.

چرایی استفاده از فولاد سمانتاسیون در صنعت

امروزه فولاد سمانتاسیون به عنوان یکی از پرکاربردترین مصالح در صنعت شناخته می‌شود. اما چه عواملی باعث شده‌اند که این نوع فولاد مورد استقبال قرار گیرد؟ شاید هم ندانید که فولاد سمانتاسیون چیست به همین دلیل در ابتدا باید به ویژگی‌های منحصر به فرد آن اشاره کرد. فولادهای سمانته، با سختی بالا، نرمی و چقرمگی قابل توجه، و استحکام کششی بسیار بالا، به راحتی می‌توانند نیازهای صنعت را برآورده کنند.

این نوع فولاد، در شرایط مختلف به‌خصوص در مواقعی که نیاز به مقاومت در برابر ضربه و سایش وجود دارد، عملکرد بسیار خوبی از خود نشان می‌دهد. ویژگی‌های منحصر به فرد فولاد سمانتاسیون به آن اجازه می‌دهد تا در تولید قطعات کلیدی صنعتی مانند میل لنگ، میل بادامک و چرخ دنده‌ها به کار گرفته شود. به عبارت دیگر، سمانتاسیون فولاد اتومات باعث بهبود کیفیت و دوام این قطعات می‌شود.

سمانتاسیون چیست؟ این عملیات حرارتی شامل فرآیندی است که در آن سطح فولاد با کربن غنی می‌شود تا ویژگی‌های سختی و استحکام بالاتری به آن افزوده شود. به همین دلیل، سمانتاسیون فولاد به گزینه‌ای ایده‌آل برای استفاده در ساخت قطعاتی تبدیل شده است که در معرض تنش‌های زیاد قرار دارند.

علاوه بر این، شاید ندانید که سمانتاسیون مس چیست؛ اما سمانتاسیون مس نیز به عنوان فرآیندهایی در صنعت مورد توجه هستند که به تقویت ویژگی‌های مکانیکی این فلزات کمک می‌کنند. همچنین، سمانتاسیون جعبه ‌ای به عنوان یک روش موثر در تولید قطعات فولادی با کیفیت بالا شناخته می‌شود.

در نهایت، استفاده از سمانتاسیون مس با آهن و فولاد سمانتاسیون نه‌تنها به دلیل ویژگی‌های فیزیکی آن، بلکه به خاطر کاربردهای متنوعش در صنایع مختلف، از جمله خودروسازی و ماشین‌سازی، به شدت رو به افزایش است. این ویژگی‌ها و مزایا، اهمیت فولاد خوش تراش سمانتاسیون را در دنیای صنعتی امروز دوچندان می‌کند.

روش‌ های مختلف عملیات حرارتی

روش ‌های مختلف عملیات حرارتی عموماً به سه گروه زیر تقسیم می ‌شود:
روش اول عملیات حرارتی، شیمیایی یا نفوذی که منجر به تغییر ترکیب شیمیایی در سطح فولاد و یا نفوذ یک عنصر جا نشین یا بین نشین به داخل قطعه می ‌شود. برای مثال: کربن دهی، نیتروژن دهی، کربن نیتروژن دهی، بور دهی و غیره. که کربن ‌دهی همان فرایند سمانتاسیون است.
روش دوم عملیات حرارتی موضعی بدون تغییر ترکیب شیمیایی سطح فولاد است. بطور مثال: سخت کردن القایی و شعله ‌ای
روش سوم سایر روش‌ های سخت کردن سطحی مانند سخت کردن لیزری، پرتو الکترونی و پلاسمایی است.

انواع گریدهای گروه فولاد سمانتاسیون

فولاد سمانته فولاد پایتخت شامل گریدهای مختلفی است که هر کدام ویژگی‌های خاصی دارند و در صنایع گوناگون کاربردهای متنوعی پیدا کرده‌اند. در ادامه متن، به معرفی برخی از مهم‌ترین این گریدها می‌پردازیم:

فولاد 1.7131

این گرید شامل عناصر کروم و منگنز است و تافنس و قابلیت ماشین‌کاری خوبی دارد. پس از عملیات سمانتاسیون، فولاد 1.7131 سختی سطحی بالایی پیدا کرده و در ساخت چرخ‌دنده‌ها، میل‌لنگ‌ها و قطعات ماشین‌آلات صنعتی که تحت بارگذاری ضربه‌ای و سایشی هستند، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

فولاد 1.5714

فولاد 1.5714 به دلیل وجود نیکل در ترکیبات خود، تافنس و مقاومت به ضربه بالایی دارد. این گرید برای تولید میل‌لنگ‌های موتورهای دیزل و غلتک‌های نورد بسیار مناسب است.

فولاد 1.5919

این گرید به خاطر حضور مولیبدن، سختی‌پذیری و مقاومت به خزش بالایی در دماهای بالا دارد. فولاد 1.5919 در ساخت چرخ‌دنده‌ها، قطعات موتورهای احتراق داخلی و ابزارآلات برشی به کار می‌رود.

فولاد 1.5920

این گرید نیز حاوی مولیبدن بوده و ویژگی‌های مشابهی با فولاد 1.5919 دارد. از فولاد 1.5920 برای تولید میل‌لنگ‌های موتورهای دیزل و قطعات ماشین‌آلات ساختمانی استفاده می‌شود.

فولاد 1.1141

به‌دلیل قابلیت ماشین‌کاری خوب فولاد پایتخت، فولاد 1.1141 به طور گسترده در صنعت کاربرد دارد. این گرید در ساخت پیچ و مهره، چرخ‌دنده‌های سبک و غلتک‌های انتقال مورد استفاده قرار می‌گیرد.

فولاد 1.3559

این فولاد در تولید چرخ‌دنده‌های هواپیما و قطعات توربین‌های گازی به کار می‌رود. فولاد 1.3559 به‌خاطر ترکیبات نیکل، کروم و مولیبدن، تافنس و مقاومت به خستگی بالایی دارد.

فولاد 1.5860

فولاد سمانته 1.5860 به دلیل وجود نیکل و مولیبدن در ترکیبات خود، تافنس ضربه‌ای و مقاومت به خستگی بسیار خوبی دارد و در ساخت چرخ‌دنده‌های خودرو و قطعات ماشین‌آلات کشاورزی استفاده می‌شود.

فولاد 1.6523

این گرید در تولید قطعات توربین‌های بخار و سایر قطعات حساس کاربرد دارد.

فولاد 1.6587

فولاد 1.6587 نیز برای ساخت چرخ‌دنده‌های هواپیما و قطعات توربین‌های گازی مناسب است.

فولاد 1.6566

این گرید در تولید چرخ‌دنده‌های هواپیما، قطعات توربین‌های بخار و دیگر قطعات صنعتی به کار می‌رود.

فولاد 1.5752

فولاد 1.5752، که شامل کروم و منگنز است، به تافنس و قابلیت ماشین‌کاری خوب شناخته می‌شود و در ساخت میل‌لنگ‌ها و قطعات ماشین‌آلات صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

فولاد 1.7147

این فولاد دارای سختی‌پذیری و مقاومت به خزش خوبی در دماهای بالا است و در تولید قطعات موتورهای احتراق داخلی و ابزارآلات برشی استفاده می‌شود.

فولاد 1.5732

فولاد 1.5732، علاوه بر کروم، حاوی نیکل است که مقاومت به ضربه و خوردگی را افزایش می‌دهد. این گرید برای ساخت میل‌لنگ‌های موتورهای دیزل و غلتک‌های نورد در محیط‌های خورنده مناسب است.

فولاد 1.0570

این گرید به طور گسترده در صنعت برای تولید پیچ و مهره، چرخ‌دنده‌های بسیار سبک و غلتک‌های انتقال کاربرد دارد.

فولاد 1.7149

فولاد 1.7149 نیز در ساخت ابزارآلات برشی، چرخ‌دنده‌ها و قطعات موتورهای احتراق داخلی استفاده می‌شود.

اگر نمیدانید که روش سمانتاسیون چیست باید بگوییم استفاده از روش سمانتاسیون که شامل عملیات حرارتی برای افزایش سختی و مقاومت سطحی فولاد است، در بهبود ویژگی‌های این گریدها تاثیر بسزایی دارد. سمانتاسیون سخت و دیگر روش‌های مانند سمانتاسیون پودری نیز در فرآیندهای صنعتی متداول هستند.

به طور کلی، جعبه سمانتاسیون و فولاد آن به دلیل ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خود، در بسیاری از صنایع به‌ویژه در تولید قطعات حساس و مقاوم در برابر شرایط سخت به کار می‌رود.

عملیات سمانتاسیون

عملیات سمانتاسیون یکی از زیرمجموعه‌ های عملیات حرارتی قطعات است که به منظور افزایش سختی بهبود مقاومت در برابر سایش و افزایش استحکام خستگی بدون تاثیر قرار گرفتن خواص درونی قطعه نظیر چقرمگی مغز به کار می‌ رود.
این عملیات را در دما و زمان مختلف و معمولاً در حمام نمک‌ های سیانوری انجام می‌ دهند. به دلیل مشکلات زیست محیطی که حمام ‌های سیانوری ایجاد می‌ کنند پروسه ‌های کربونیتراسیون مایع به سمت توسعه حمام‌ های بدون سیانور سوق داده می ‌شوند. فولاد سمانته دارای کربن پایین به مقدار ۰٫۰۷ تا ۰٫۲۵ درصد هستند. این درصد کربن موجب می‌ شود، مغز قطعه کربن داده شده از چقرمگی و انعطاف ‌پذیری خوبی برخوردار باشد.
مقدار پایین کربن در این فولادها باعث می‌ شود که با سریع سرد کردن این فولادها از ناحیه آستنیتی، میکروساختار سخت مارتنزیت در سطح آن‌ ها تشکیل نشود. در واقع این فولادها قابلیت آبدادن ندارند و سختی نمی‌ گیرند. فولادهای سمانته آلیاژی دارای عناصر آلیاژی منگنز، کروم، نیکل و مولیبدن و … هستند که استحکام و سختی پذیری آن ‌ها را افزایش می‌ دهد.
در نتیجه با کربن ‌دهی به سطح این فولادها، کربن سطحی به مقداری افزایش می ‌یابد که این فولادها قابلیت آبدادن پیدا می‌ کنند، به عبارت دیگر می ‌توان با سریع سردکردن فولاد از ناحیه آستنیتی شاهد تشکیل مارتنزیت سخت پر کربن در لایه سطحی آن بود.

مکانیزم سمانتاسیون (کربوره کردن)

مکانیزم کلی عبارت است از:

• ایجاد عنصر نفوذ کننده (کربن) به صورت اتمی
• ایجاد شرایط مناسب برای جذب کربن توسط سطح قطعه
• انتشار عنصر نفوذ کننده تا عمق مورد نظر در قطعه

انواع فولادهای سمانته

فولادهای سمانته به دو دسته تقسیم می‌ شوند: سمانته های نیکل دار و سمانته های غیر نیکل دار، که فولاد ۱٫۷۱۳۱ از جمله فولادهای سمانته غیر نیکل دار است. در واقع اصطلاح سمانته یا سمانتاسیون به معنی سختکاری سطحی است که در واقع نوعی عملیات حرارتی هستند که سطح نمونه سخت می‌ گردد و مغز نمونه بدون تأثیر سختی می ‌ماند که در واقع می ‌گوییم سطح سخت و مغز چقرمه (نرم) است. این فولاد ترکیب شیمیایی ۱۶ MnCR5 که در دمای ۸۸۰-۹۸۰ درجه سانتی ‌گراد کربن دهی می ‌گردد که در دمای۷۸۰-۸۲۰ سطح آن سخت می ‌شود و در دمای ۱۵۰-۲۰۰ درجه ی سانتی ‌گراد، تمپر می شود و سطح آن ماکزیمم (البته سایز های ریز) به ۴۷HRC می رسد از موارد کاربرد آن می‌ توان به چرخ‌ های دندانه ‌دار و اجزا فرمان اشاره نمود.

فولادهای سمانتاسیون نوع اول

این فولاد سمانته به علت دارا بودن کرم و نیکل بالا در مقابل فشار و اصطکاک مقاومت بسیار عالی دارد. برای ساخت انواع چرخ دنده پیستون میله های هزار خار – گژن پین میل فرمان و … به کار می‌ رود و با پلیش عالی در صنایع پلاستیک و ملامین نیز به کار می ‌رود. با استاندارد ۵۹۱۹ (۷۲۱۰ آساب) تقریباً خواص مشابهی دارد.

فولادهای سمانتاسیون نوع دوم

این فولاد سمانته نیز برای ساخت کلیه قطعاتی که باید دارای سطح بسیار سخت و مغز نرم باشند به کار می ‌رود. مانند انواع مختلف چرخ دنده – میل فرمان – کرانویل و پیتیون و غیره در صنایع پلاستیک نیز استفاده می ‌شود. با استاندارد ۷۱۴۷ تقریبا خواص مشابهی دارد. برای ساخت پوسته ‌های فک آسیاب و میل جک‌ های هیدرولیکی نیز به کار می ‌رود.
ایجاد پوشش ‌های پایه کروم بر فولاد ساده کم کربن به روش سمانتاسیون بسته ‌ای عملیات حرارتی سطحی، فرایندی شامل گستره وسیعی از روش ‌های مختلف است. که برای افزایش سختی، بهبود مقاومت سایشی، افزایش میزان مقاومت به خستگی و حتی افزایش مقاومت در برابر خوردگی به کار می‌ رود ، بدون اینکه خواص درونی قطعه مانند نرمی مغز و چقرمگی تحت تأثیر قرار گیرد .
سمانتاسیون شامل مقادیر بیشتر کربن در سطوح فولادی با محتوای کربن کم است. بنابراین، برای فولاد خفیف یا فولاد آلیاژی که کربن اصلی از 0.25% کمتر است نشان داده می‌ شود. سمانتاسیون این سطح را تا مقادیر 1% افزایش می ‌دهد که موجب سطوح سخت و هسته سخت تر می ‌شود.
قطعات ساخته شده از فولاد با درصد متوسط یا زیاد کربن که عملیات خمش متعددی را متحمل دچار ترک خوردگی می ‌شود. اما اگر آن ‌ها با فولاد کم کربن (به عنوان مثال SAE1010) ساخته شده و سپس شکل دهی و سیمان‌ سازی شوند، ممکن است بدون داشتن قطعه با ترک به نتیجه خوبی داشته باشد.

سمانتاسیون را می توان به روش های جامد، گازی یا مایع انجام داد.

سمانتاسیون جامد

در این نوع سیمان سازی قطعه در یک جعبه فولادی قرار می گیرد که حاوی مواد سرشار از کربن است : ذغال سنگ، کک، کربنات کلسیم و روغن کتان. سپس قطعه در مدت زمان لازم برای به دست آوردن لایه مورد نظر، در دمای حدود 930 درجه سانتی‌گراد به کوره آورده می‌ شود. پس از آن، قطعه برای رسیدن به درجه سختی مورد نظر ارسال می‌ شود. مدت زمان نگهداری در کوره می‌تواند از یک تا سی ساعت متغیر باشد و لایه بدست آمده نیز از 0.3 میلی متر تا 2.0 میلی متر متغیر است.

سمانتاسیون گازی

سمانتاسیون گاز کارآمدترین فرایند است زیرا اجازه می‌ دهد تا سیمان سازی قطعات با قوام بیشتر و راندمان انرژی بهتری انجام شود. این فرایند معمولاً از گاز پروپان یا گاز طبیعی برای تولید کربن مورد نیاز استفاده می کنند و درجه حرارت از 850 درجه سانتی‌گراد تا 950 درجه سانتی‌گراد متفاوت است. پس از سمانتاسیون، فولاد در روغن حرارت داده می‌ شود.

سمانتاسیون مایع

سمانتاسیون مایع، این فرایند از نمک‌ های مذاب غنی از کربن استفاده می‌ شود که عمدتاً بر اساس نمک ‌های سیانید و کربنات است. درجه حرارت باید از 930 الی 950 درجه سانتی‌ گراد باشد زیرا نمک ‌ها در این دما مایع می ‌شوند و ذوب اولیه در حدود 650 درجا سانتی گراد است.
سپس قطعات از قبل گرم شده با دمای 400 درجه در حمام مذاب آغشته می شود. نقش پیش گرمایش از بین بردن آب و جلوگیری از شوک حرارتی می ‌باشد. قطعه را باید در آب نمک با 10 الی 15 % کلرید سدیم یا در روغن خنک سرد کنید.
در حال حاضر روند سمانتاسیون منسوخ در نظر گرفته شده و دیگر مورد استفاده گسترده نیست، اگر چه هنوز هم در بخش ‌هایی مانند محورها و دندانه ‌ها مورد استفاده قرار می ‌گیرد.

آشنایی با مهمترین مزایا و معایب فولاد سمانتاسیون

فولاد سمانتاسیون یکی از مواد اولیه کلیدی در صنایع مختلف به شمار می‌رود. این نوع میلگرد اتومات با داشتن ویژگی‌های خاص، کاربردهای متنوعی دارد. در این بخش، به بررسی مزایا و معایب فولاد سمانتاسیون می‌پردازیم.

مزایا

– قابلیت ماشین‌پذیری و جوش‌پذیری مناسب: فولاد های سمانتاسیون به‌راحتی قابل ماشین‌کاری و جوشکاری است، که این ویژگی در بسیاری از پروژه‌ها بسیار حائز اهمیت است.

– افزایش سختی و چقرمگی: این نوع فولاد به دلیل فرآیند سمانتاسیون، سختی و چقرمگی بالایی پیدا می‌کند و در برابر تنش‌های مکانیکی مقاومت خوبی از خود نشان می‌دهد.

– مقاومت بالا در برابر ضربه: فولادهای سمانتاسیون از مقاومت بالایی در برابر ضربه برخوردار هستند و می‌توانند در شرایط سخت عملکرد خوبی داشته باشند.

– مقرون به صرفه بودن قیمت: با توجه به ویژگی‌های آن، فولاد سمانتاسیون قیمت مناسبی دارد و به همین دلیل انتخاب خوبی برای پروژه‌های صنعتی است.

– عدم شکنندگی و زنگ‌زدگی: این نوع فولاد به دلیل کوره سمانتاسیون و ترکیبات خاص خود، دارای عدم شکنندگی و زنگ‌زدگی است که عمر مفید آن را افزایش می‌دهد.

– استحکام و پایداری بسیار بالا: فولاد سمانتاسیون به دلیل کوره سمانتاسیون گازی دارای استحکام و پایداری فوق‌العاده‌ای در شرایط مختلف است.

– افزایش خواص مغناطیسی: با استفاده از روش سمانتاسیون طلا، خواص مغناطیسی این فولاد بهبود می‌یابد.

– سختی بالا در دماهای بسیار زیاد: فولاد سمانتاسیون مقاومت خوبی در برابر دماهای بالا دارد و می‌تواند در شرایط حرارتی شدید نیز عملکرد خود را حفظ کند.

معایب

– قابلیت تراش به مقدار کم: در برخی موارد، قابلیت تراش فولاد سمانتاسیون محدود است که می‌تواند چالش‌هایی در فرآیند تولید ایجاد کند.

– قابلیت جوشکاری کم: با وجود قابلیت جوش‌پذیری، برخی از گریدهای فولاد سمانتاسیون در این زمینه محدودیت‌هایی دارند.

– شکل‌پذیری کم: این میلگرد سمانتاسیون معمولاً در مقایسه با سایر فلزات، شکل‌پذیری کمتری دارد که می‌تواند در برخی کاربردها مشکل‌ساز شود.

با توجه به مزایا و معایب موجود، سمانتاسیون عملیات حرارتی کارآمدی است که می‌تواند به بهبود ویژگی‌های فولاد کمک کند. فرایند سمانتاسیون می‌تواند شامل روش‌های مختلفی نظیر سمانتاسیون روی و سمانتاسیون پودری باشد.

به‌عنوان مثال، فولاد 7131 یکی از پرکاربردترین محصولات فولاد سمانته است که به‌دلیل استانداردهای کربن‌دهی اروپایی و قابلیت‌های خوبش، در صنایع مختلف کاربرد دارد. برای خرید بهترین محصولات فولاد سمانتاسیون و آگاهی از آخرین قیمت فولاد آلیاژی، می‌توانید با کارشناسان فولاد پایتخت تماس بگیرید.

در نهایت، با توجه به ویژگی‌های منحصر به فرد فولاد سمانتاسیون، انتخاب این نوع فولاد به‌عنوان گزینه‌ای ایده‌آل در بسیاری از پروژه‌ها توصیه می‌شود. به‌طور کلی، سمانتاسیون فولاد سمانته یکی از مراحل کلیدی در تولید قطعات مقاوم و باکیفیت است که به بهبود عملکرد آنها در شرایط مختلف کمک می‌کند.