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 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.

عملیات حرارتی چیست؟

عملیات حرارتی یکی از مهم‌ترین فرآیندها در سخت کاری فولاد است و به طور معمول در روش‌های مختلف سخت کاری شده فولاد به کار می‌رود. این فرایند شامل افزایش دمای یک آلیاژ، مانند فولاد، تا دمای مشخص، نگه‌داری در این دما به مدت معین و سپس کاهش دما به آرامی است. هدف از عملیات حرارتی تغییر و بهبود خواص مکانیکی مانند استحکام، سختی، دوام و شکل‌پذیری فولاد و سایر آلیاژها است. به طور کلی، هدف اصلی این فرایند، افزایش مقاومت قطعات در برابر استهلاک و طول عمر آنهاست. از جمله روش‌های رایج در عملیات حرارتی می‌توان به آنیلینگ و تمپرینگ اشاره کرد.

هدف از انجام عملیات حرارتی

در عملیات حرارتی، اقدامات لازم برای افزایش سختی فلز به‌طور عمده در فاز جامد انجام می‌شود. در برخی موارد، ممکن است لازم باشد که فرآیندهای مربوط به عملیات حرارتی چندین بار تکرار شوند تا خواص مطلوب حاصل گردد. به همین دلیل، عملیات حرارتی می‌تواند به‌عنوان مجموعه‌ای از فرایندهای افزایش و کاهش دما در فاز جامد برای رسیدن به خواص مکانیکی بهینه تعریف شود. این فرایندها با اهداف زیر اجرا می‌شوند:

• افزایش سختی یا استحکام کششی فولاد: این تغییر معمولاً از طریق تغییر در فازهای شیمیایی به دست می‌آید.
• بهبود شکل‌پذیری مقاطع فلزی: این ویژگی به افزایش قابلیت کار با فلزات کمک می‌کند.
• آزادسازی تنش‌های داخلی: این کار به بهبود ساختار داخلی آلیاژ کمک می‌کند.
• اصلاح اندازه ذرات تشکیل‌دهنده آلیاژها: اندازه ذرات تأثیر مستقیم بر خواص مکانیکی دارد.
• بهبود قابلیت ماشین‌کاری: این ویژگی به فرآیندهای تولید کمک می‌کند.
• تغییر خواص مغناطیسی: عملیات حرارتی می‌تواند خواص مغناطیسی را تغییر دهد.
• اصلاح هدایت الکتریکی: این اصلاحات می‌تواند برای کاربردهای خاص مفید باشد.
• بهبود چقرمگی و تبلور مجدد ساختار فلزات سردکاری‌شده: این ویژگی موجب افزایش مقاومت به ضربه و تنش می‌شود.

عملیات حرارتی در سخت کاری فولاد

سخت کاری فولادها یکی از مراحل کلیدی در فرآیند تولید محصولات فولادی است. عوامل متعددی بر افزایش سختی فولاد تأثیر دارند و تغییر هر یک از این عوامل می‌تواند بر این خاصیت کلیدی تأثیرگذار باشد. روش‌های مختلفی برای افزایش سختی فولاد وجود دارد و بسته به هدف مورد نظر، بر روش سخت کاری فولاد خاصی تمرکز می‌شود. این روش‌ها به نوبه خود بر قیمت نهایی محصولات فولادی تأثیر می‌گذارند.

عوامل مؤثر در افزایش سختی فولاد

مهم‌ترین عواملی که در عملیات سخت کاری فولاد تأثیرگذار هستند شامل موارد زیر است:

• میزان درصد کربن در آلیاژ فولاد: درصد کربن یکی از عوامل کلیدی در سختی و استحکام میلگرد اتومات به شمار می‌رود.
• اندازه دانه‌های آستنیتی: دانه‌های ریزتر معمولاً باعث افزایش سختی و استحکام می‌شوند.
• همگن بودن میکرو ساختار: میکرو ساختار یکنواخت می‌تواند به بهبود خواص مکانیکی کمک کند.
• میزان ناخالصی‌های غیر فلزی: ناخالصی‌ها می‌توانند خواص مکانیکی را تحت تأثیر قرار دهند.
• عناصر آلیاژی: اضافه کردن عناصر آلیاژی مناسب می‌تواند به بهبود خواص فولاد خوش تراش کمک کند.

در فرآیند سخت کاری، توجه به این موارد از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. به عنوان مثال، فولاد اتومات به دلیل ویژگی‌های خاص خود در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. همچنین، قیمت سخت کاری فولاد بسته به نوع آلیاژ و روش‌های مورد استفاده متفاوت است.

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.

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

سخت کاری فولاد Mo40 برای افزایش مقاومت در برابر فشار

سخت کاری فولاد Mo40 یک فرآیند حیاتی است که با هدف افزایش قدرت و استحکام این نوع فولاد انجام می‌شود. این عملیات به ویژه برای کاربردهای صنعتی و قطعاتی که در معرض فشار و تنش‌های بالا قرار دارند، ضروری است. در متن ذیل، به مراحل کلیدی سخت کاری تکنو فولادMo40 برای افزایش مقاومت در برابر فشار و همچنین بهبود خواص مکانیکی آن پرداخته می‌شود.

مراحل سخت کاری برای افزایش قدرت فولاد Mo40

1. حرارت‌دهی به کوره: برای آغاز فرآیند سخت کاری فولادی، کوره باید تا دمای بین 843 تا 871 درجه سانتی‌گراد گرم شود. دمای معمولی برای این کار 840 درجه سانتی‌گراد در نظر گرفته می‌شود. این حرارت‌دهی به فولاد Mo40 اجازه می‌دهد تا ساختار ریز آن به حالت متعادل برسد.
2. نگهداری قطعه در کوره: پس از رسیدن به دمای مورد نظر، قطعه فولادی Mo40 باید حداقل به مدت 30 دقیقه به ازای هر اینچ ضخامت در کوره نگه‌داشته شود. این مرحله برای اطمینان از یکنواختی حرارت در سراسر قطعه حیاتی است.
3. سرد کردن قطعه: پس از اتمام مرحله حرارت‌دهی، قطعه را بلافاصله از کوره خارج کرده و در روغن غوطه‌ور کنید. این مرحله سرد کردن سریع، به فولاد کمک می‌کند تا در برابر فشار و تنش‌های ناشی از تغییر دما مقاومت بیشتری پیدا کند. استفاده از روغن به عنوان یک روش خنک‌کاری موجب می‌شود تا بهترین نتایج حاصل گردد.

این مراحل اولیه به ریزساختار فولاد Mo40 کمک می‌کند تا متعادل شود و در برابر فشارهای قوی مقاومت بیشتری پیدا کند.

تمپرینگ فولاد Mo40 برای کاهش خطر ترک‌خوردگی

برای کاهش خطر ترک‌خوردگی و شکنندگی قطعه کار، مراحل زیر باید انجام شود:

1. حرارت‌دهی مجدد: کوره را تا دمای بین 204.5 تا 648.5 درجه سانتی‌گراد گرم کنید.
2. نگهداری در دما: به ازای هر اینچ ضخامت، قطعه باید به مدت 15 دقیقه در این دما نگهداری شود.
3. خنک‌کاری در هوا: پس از اتمام این مرحله، قطعه فولادی Mo40 را از کوره خارج کرده و اجازه دهید در دمای محیط خنک شود.

با انجام این مراحل، عملیات تمپرینگ برای فولاد Mo40 به پایان می‌رسد. در این مرحله، دماهای مشخصی نظیر 315.5 درجه سانتی‌گراد می‌تواند استحکام کششی 225 ksi و سختی 50 راکوِل را برای فولاد ایجاد کند. در مقابل، دمای 537.87 درجه سانتی‌گراد می‌تواند استحکام کششی 130 ksi را به دست آورد. مهم است که دما را بیش از حد افزایش ندهید، زیرا این کار می‌تواند به کاهش استحکام کششی منجر شود.

نرمالایزینگ برای بهبود خواص مکانیکی

برای افزایش خواص مکانیکی فولاد Mo40، فرآیند دیگری به نام نرمالایزینگ وجود دارد که به ویژه برای برخی از گریدهای دیگر فولادی نیز کاربرد دارد. مراحل نرمالایزینگ به شرح زیر است:

1. حرارت‌دهی اولیه: کوره را تا دمای 913 درجه سانتی‌گراد گرم کنید.
2. نگهداری در دما: قطعه فولادی باید حداقل به مدت 30 دقیقه (ترجیحاً بیشتر) در این دما قرار گیرد.
3. خنک‌کاری در هوا: پس از اتمام حرارت‌دهی، قطعه را از کوره خارج کرده و اجازه دهید در هوای محیط خنک شود.

این روش‌ها در کل به افزایش طول عمر فولاد Mo40 کمک کرده و همچنین منجر به افزایش مقاومت آن در برابر ضربه و سایش می‌شود. بهبود در خواص مکانیکی این فولاد، نه تنها عملکرد آن را در شرایط سخت افزایش می‌دهد، بلکه طول عمر مفید آن را نیز به طرز چشمگیری بالا می‌برد.

سخت کاری در فولاد Mo40 یک فرآیند چند مرحله‌ای است که نیاز به دقت و توجه خاصی دارد. با اجرای صحیح مراحل سخت کاری انواع فولاد می‌توان استحکام و دوام این فولاد را به طرز قابل توجهی افزایش داد. این فرآیند نه تنها باعث بهبود خواص مکانیکی فولاد می‌شود، بلکه به کاهش احتمال ترک‌خوردگی و شکستگی آن نیز کمک می‌کند، که این موضوع در کاربردهای صنعتی بسیار حائز اهمیت است.

 شرکت‌هایی مانند فولاد پایتخت خدمات مختلفی در زمینه سخت کاری فولاد ارائه می‌دهند. خدمات سخت کاری فولاد شامل سخت کاری سطحی و سخت کاری فولاد زنگ نزن است. با توجه به نیاز مشتری، خدمات مختلفی نیز در این زمینه وجود دارد که می‌تواند شامل سخت کاری فولاد کار و روش‌های مختلف سخت کاری باشد.

در نهایت، جدول سخت کاری فولاد می‌توانند به شما در درک بهتر فرآیندها و خصوصیات مختلف کمک کنند. در صورت نیاز به مشاوره و اطلاعات بیشتر درباره سخت کاری سطحی فولاد، به شماره های درج شده در وب سایت فولاد پایتخت مراجعه کنید.

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.