فرآیند آنیلینگ

بازپخت یک فرآیند عملیات حرارتی است که در آن یک فلز یا آلیاژ تا دمای مناسب گرم می شود، برای مدت معینی در آن دما نگه داشته می شود و سپس به آرامی معمولاً در کوره سرد می شود. ماهیت بازپخت حرارت دادن فولاد برای آستنیته کردن آن و به دنبال آن تبدیل پرلیتی است که منجر به ایجاد ریزساختار نزدیک به تعادل می شود.

اهداف آنیلینگ:

کاهش سختی و افزایش پلاستیک:این باعث می شود که مواد برای ماشین کاری و سرد کار آسان تر شود.

همگن کردن ترکیب و ساختار:این کار اندازه دانه را اصلاح می کند و خواص مواد را بهبود می بخشد یا ریزساختار را برای خاموش کردن آماده می کند.

از بین بردن استرس های داخلی و سخت شدن کار:این به جلوگیری از تغییر شکل و ترک خوردن کمک می کند.

بازپخت و نرمال سازی در درجه اول به عنوان عملیات حرارتی آماده سازی استفاده می شود. برای قطعات با تنش کم و الزامات عملکردی متوسط، بازپخت و نرمال‌سازی نیز می‌تواند به عنوان عملیات حرارتی نهایی عمل کند.

طبقه بندی روش های آنیل

روش های معمول آنیل با توجه به دمای گرمایش طبقه بندی می شوند:

بازپخت بالاتر از دمای بحرانی (Ac1 یا Ac3):این شامل بازپخت کامل، بازپخت انتشاری، آنیل ناقص و بازپخت کروی می شود.

بازپخت زیر دمای بحرانی (Ac1 یا Ac3):این شامل بازپخت تبلور مجدد و بازپخت تنش زدایی می شود.

هفت نوع روش آنیلینگ

آنیل کامل:

فرآیند:فولاد تا 20-30 درجه بالاتر از Ac3 گرم می‌شود، در آن دما نگه داشته می‌شود و سپس به آرامی (معمولاً در کوره) سرد می‌شود تا به یک ریزساختار نزدیک به تعادل (به طور کامل آستنیته) برسد.

برنامه های کاربردی:عمدتاً برای فولادهای هیپویوتکتوئیدی (0.3-0.6% C)، از جمله فولادهای کربن متوسط ​​و ریخته‌گری‌های فولادی با آلیاژ کربن کم تا متوسط، آهنگری، و بخش‌های نورد گرم استفاده می‌شود. همچنین گاهی اوقات برای جوشکاری استفاده می شود. فولادهای کم کربن، پس از بازپخت کامل، ممکن است سختی بسیار پایینی برای ماشین کاری داشته باشند. گرم کردن فولادهای هایپریوتکتوئیدی در بالای Accm و سرد شدن آهسته می تواند باعث رسوب Fe3CII در امتداد مرزهای دانه شود و به طور قابل توجهی استحکام، سختی، پلاستیسیته و چقرمگی را کاهش دهد که می تواند منجر به مشکلات بالقوه در عملیات حرارتی نهایی شود.

هدف:برای اصلاح اندازه دانه، همگن سازی ساختار، کاهش تنش داخلی، کاهش سختی و بهبود ماشین کاری. ریزساختار پس از آنیل کامل برای فولاد هیپویوتکتوئیدی فریت به اضافه پرلیت (F+P) است. در عمل، برای بهبود بهره وری، خنک سازی ممکن است در حدود 500 درجه متوقف شود و مواد می توانند با هوا خنک شوند.

بازپخت همدما:

فرآیند:پس از آستنیته شدن، فولاد به سرعت تا زیر دمای Ar1 سرد می شود و به صورت همدما نگهداری می شود تا زمانی که آستنیت به پرلیت تبدیل شود، سپس با هوا تا دمای اتاق خنک می شود. این روش زمان بازپخت را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد.

برنامه های کاربردی: Suitable for steels with stable austenite, such as high carbon steels (C > 0.6%), alloy tool steels, and high alloy steels (with total alloy content >10 درصد. بازپخت همدما برای دستیابی به ریزساختار و خواص یکنواخت مفید است. با این حال، برای قطعات فولادی با بخش بزرگ یا دسته های بزرگ مناسب نیست، زیرا اطمینان از شرایط همدما یکنواخت در سراسر آن دشوار است.

هدف:شبیه به بازپخت کامل، اما با تغییرات کنترل شده تر.

بازپخت ناقص:

فرآیند:فولاد تا دمایی بین Ac1 و Ac3 (برای فولادهای هیپویوتکتوئیدی) یا بین Ac1 و Accm (برای فولادهای هایپریوتکتوئیدی) گرم می شود، نگه داشته می شود و سپس به آرامی سرد می شود تا یک ریزساختار تقریباً تعادلی به دست آید.

برنامه های کاربردی:عمدتاً برای فولادهای هایپریوتکتوئید برای دستیابی به ساختار پرلیت کروی شکل استفاده می شود که تنش داخلی را کاهش می دهد، سختی را کاهش می دهد و ماشین کاری را بهبود می بخشد. بازپخت کروی شکلی از آنیل ناقص است.

آنیلینگ کروی:

فرآیند:فولاد تا 20-30 درجه بالاتر از Ac1 گرم می‌شود و برای مدت کوتاهی، معمولاً 2-4 ساعت، و به دنبال آن خنک‌سازی کوره یا نگهداری طولانی مدت همدما درست زیر Ar1 نگه می‌دارد.

برنامه های کاربردی:اساساً برای فولادهای یوتکتوئیدی و هایپریوتکتوئیدی مانند فولادهای ابزار کربنی، فولادهای ابزار آلیاژی و فولادهای بلبرینگ. هدف تولید ریزساختاری است که در آن کاربیدها کروی می شوند و در نتیجه پرلیت کروی شکل می گیرد. این ساختار نرم‌تر و آسان‌تر برای ماشین‌کاری است، و در طول کوئنچ بعدی، اندازه دانه آستنیت خوب باقی می‌ماند و تمایل به تغییر شکل و ترک را کاهش می‌دهد. اگر شبکه ای از کاربیدها در فولاد هایپریوتکتوئیدی وجود داشته باشد، باید قبل از کروی سازی، نرمال سازی انجام شود تا از کروی شدن موفقیت آمیز اطمینان حاصل شود.

هدف:برای کاهش سختی، ساختار را همگن کنید و ماشین‌کاری را در آماده‌سازی برای کوئنچ بهبود بخشید. روشهای آنیلینگ کروی عبارتند از:

بازپخت کروی منفرد:فولاد را تا 20-30 درجه بالاتر از Ac1 گرم کنید، برای مدت زمان مناسب نگه دارید، سپس به آرامی در کوره سرد کنید. ساختار اولیه باید پرلیت ریز و بدون شبکه کاربید باشد.

بازپخت کروی ایزوترمال:پس از حرارت دادن و نگه داشتن، فولاد تا کمی زیر Ar1 برای نگهداری همدما خنک می شود. پس از اتمام، فولاد به آرامی تا حدود 500 درجه خنک می شود، سپس با هوا خنک می شود. این روش دارای مزایای چرخه کوتاه، ساختار کروی یکنواخت و کیفیت قابل کنترل است.

بازپخت چرخه ای کروی.

بازپخت انتشار (هموژنیزاسیون):

فرآیند:شمش فولاد، ریخته‌گری یا آهنگری تا دمای کمی پایین‌تر از جامد حرارت داده می‌شود و برای مدت طولانی نگه داشته می‌شود و به دنبال آن سرد شدن آهسته برای حذف جداسازی ترکیبات شیمیایی انجام می‌شود.

برنامه های کاربردی:برای فولادهای آلیاژی با کیفیت بالا و ریخته گری فولاد آلیاژی یا شمش با تفکیک قابل توجه استفاده می شود. پس از بازپخت انتشار، بازپخت کامل یا نرمال سازی برای اصلاح ساختار مورد نیاز است.

هدف:برای حذف جداسازی دندریتی و جداسازی منطقه ای تشکیل شده در طول انجماد، دستیابی به ترکیب و ساختار یکنواخت.

بازپخت تسکین استرس:

فرآیند:فولاد تا دمای کمتر از Ac1 (معمولاً 500-650 درجه ) گرم می شود، نگه داشته می شود و سپس به آرامی در کوره سرد می شود.

برنامه های کاربردی:از آنجایی که دما کمتر از Ac1 است، این روش بازپخت تغییرات ریزساختاری ایجاد نمی کند.

هدف:برای از بین بردن تنش های داخلی باقیمانده

تبلور مجدد:

فرآیند:همچنین به عنوان بازپخت میانی شناخته می شود، بازپخت تبلور مجدد شامل حرارت دادن فلز سرد کار شده تا دمایی بالاتر از دمای تبلور مجدد، نگه داشتن آن برای زمان مناسب و سپس سرد شدن آهسته برای کاهش سخت شدن کار و تنش باقی مانده است.

برنامه های کاربردی:این فرآیند زمانی استفاده می شود که فلز دچار تغییر شکل پلاستیک سرد قابل توجهی شده باشد و برای ایجاد تبلور مجدد باید بالاتر از دمای معینی گرم شود. کمترین دمایی که در آن تبلور مجدد رخ می دهد، حداقل دمای تبلور مجدد نامیده می شود، معمولاً 0. 4 برابر نقطه ذوب ماده.

هدف:برای حذف سختی کاری و تنش پسماند با تبدیل دانه های تغییر شکل یافته به دانه های هم محور یکنواخت.

انتخاب روش های آنیلینگ

انتخاب روش بازپخت معمولاً از این اصول پیروی می کند:

آنیل کامل:به طور معمول برای فولادهای هیپویوتکتوئیدی انتخاب می شود. برای کاهش زمان آنیل، می توان از آنیل همدما استفاده کرد.

آنیلینگ کروی:معمولا برای فولادهای هایپریوتکتوئیدی استفاده می شود. اگر الزامات سختگیرانه نباشد، آنیل ناقص ممکن است انتخاب شود. فولادهای ابزار و فولادهای بلبرینگ اغلب تحت بازپخت کروی قرار می گیرند. گاهی اوقات فولادهای کم یا متوسط ​​کربن برای اکستروژن سرد یا هدینگ سرد نیز کروی می شوند.

تبلور مجدد:برای حذف سخت شدن کار انتخاب شده است.

بازپخت تسکین استرس:برای حذف تنش های داخلی ناشی از مراحل مختلف پردازش انتخاب شده است.

بازپخت انتشار:اغلب برای فولادهای آلیاژی با کیفیت بالا و ریخته گری فولاد آلیاژی بزرگ برای بهبود ریزساختار و یکنواختی شیمیایی انتخاب می شود.