تمپرینگ یک فرآیند عملیات حرارتی است

حرارت دادن فولاد

تمپرینگ یک فرآیند عملیات حرارتی است که در آن قطعه کار خاموش شده مجدداً تا دمای کمتر از A1 گرم می شود، برای مدت زمان مشخصی نگهداری می شود و سپس تا دمای اتاق خنک می شود. فولاد کوئنچ شده نباید مستقیما استفاده شود. باید تحت تمپر قرار گیرد که ریزساختار و خواص فولاد را تعیین می کند و یک مرحله عملیات حرارتی بسیار مهم است.

هدف از معتدل کردن

برای دستیابی به خواص مکانیکی مورد نظر
پس از کوئنچ، قطعه کار دارای سختی بالا اما شکل پذیری و چقرمگی کم است. برای برآوردن الزامات عملکردی مختلف برای قطعات مختلف، از تمپر برای اصلاح ریزساختار خاموش شده، تنظیم سختی و کاهش شکنندگی استفاده می‌شود که در نتیجه خواص مکانیکی مورد نظر قطعه کار ایجاد می‌شود.

برای تثبیت ابعاد قطعه کار
مارتنزیت و آستنیت باقی‌مانده که در طول کوئنچ تشکیل می‌شوند، ساختارهای ناپایداری هستند که ممکن است در طول زمان تجزیه شوند و باعث تغییرات ابعادی و شکلی شوند. تمپر کردن، ریزساختار خاموش شده را به یک ساختار پایدار تبدیل می‌کند و تضمین می‌کند که قطعه کار ابعاد و شکل خود را در طول استفاده حفظ می‌کند.

برای کاهش یا از بین بردن استرس های داخلی ناشی از خاموش کردن
خاموش کردن باعث ایجاد استرس داخلی قابل توجهی می شود. اگر این تنش‌ها به سرعت از طریق تلطیف رفع نشوند، ممکن است باعث تغییر شکل یا حتی ترک خوردن قطعه کار شوند.

دگرگونی ها در حین تلطیف فولاد کوئنچ شده

مارتنزیت خاموش شده و آستنیت باقیمانده فازهای ناپایدار هستند که وقتی از دمای اتاق تا زیر A1 گرم شوند به فریت و کاربید تجزیه می شوند. دگرگونی های خاص به دمای معتدل بستگی دارد:

تجزیه مارتنزیت (کمتر یا مساوی 200 درجه)
هنگامی که دمای زیر 80 درجه گرم شود، هیچ تغییر ریزساختاری قابل توجهی رخ نمی دهد، به جز برای خوشه بندی اتم های کربن در مارتنزیت. بین 80 درجه تا 200 درجه، مارتنزیت شروع به تجزیه می‌کند و اتم‌های کربن به‌صورت کاربید ε{4} (Fe2.4C) رسوب می‌کنند، که باعث کاهش فوق‌اشباع کربن در مارتنزیت و کاهش تتراگونالیته می‌شود. از آنجایی که دمای معتدل پایین است، تنها بخشی از کربن اضافی رسوب می کند و مارتنزیت را به عنوان محلول جامد فوق اشباع کربن در -Fe باقی می گذارد. کاربیدهای ریز ε-در امتداد رابط‌های محلول جامد فوق‌اشباع پراکنده می‌شوند و یک رابطه منسجم را حفظ می‌کنند (جایی که اتم‌ها در مرزهای فاز توسط دو شبکه کریستالی مشترک هستند). این ریزساختار، متشکل از یک محلول جامد کمتر فوق اشباع و کاربیدهای ε{13}، مارتنزیت تمپر شده نامیده می شود. به دلیل ماهیت ریز و بسیار پراکنده کاربیدهای ε{15}}، سختی فولاد در دمای زیر 200 درجه کاهش نمی یابد. با این حال، رسوب کاربیدهای ε{18} اعوجاج شبکه را کاهش می‌دهد، تنش خاموشی را کاهش می‌دهد و انعطاف‌پذیری و چقرمگی فولاد را اندکی افزایش می‌دهد.

تجزیه آستنیت باقیمانده (200-300 درجه)
آستنیت باقیمانده مشابه آستنیت سرد نشده است، بنابراین محصولات تبدیل تلطیف آن مانند آستنیت سرد نشده در شرایط دمایی مشابه است و بسته به دما، مارتنزیت، بینیت یا پرلیت را تشکیل می‌دهد.
هنگامی که فولاد بین 200 درجه و 300 درجه حرارت داده می شود، مارتنزیت به تجزیه ادامه می دهد و آستنیت باقی مانده شروع به تبدیل شدن به بینیت پایین می کند (200 درجه تا 300 درجه محدوده تبدیل بینیت پایین تر است). در این محدوده دما، تنش خاموش شدن بیشتر کاهش می یابد، اما سختی به طور قابل توجهی کاهش نمی یابد.

تبدیل کاربیدها (250-450 درجه)
وقتی در دمای بالای 250 درجه حرارت داده شود، افزایش توانایی انتشار اتم‌های کربن باعث می‌شود کاربیدهای ε{1} به تدریج به سمنتیت پایدار تبدیل شوند. در 450 درجه، همه کاربیدهای ε{4}}به سمنتیت بسیار پراکنده تبدیل می‌شوند. رسوب مداوم کربن، محتوای کربن موجود در محلول جامد - را تا سطح تعادل خود کاهش می‌دهد و آن را به فریت تبدیل می‌کند، هرچند که مانند سوزنی-می‌ماند. این ساختار که از سوزنی مانند فریت و سمنتیت بسیار پراکنده تشکیل شده است، تروستیت تمپر شده نامیده می شود. ساختار تروستیت سکوریت شده از فولاد 45 در شکل زیر نشان داده شده است. در این مرحله، سختی فولاد کاهش می‌یابد و چقرمگی و پلاستیسیته آن بیشتر می‌شود و تنش خاموشی تقریباً از بین می‌رود.

تجمع و رشد سیمانیت و تبلور مجدد فریت (450 درجه تا 700 درجه)
در دمای بالای 450 درجه، سمنتیت بسیار پراکنده به تدریج به صورت کروی تبدیل به ذرات ریز می شود و با افزایش دما، این ذرات رشد می کنند. به طور همزمان، فریت بین 500 درجه و 600 درجه شروع به تبلور مجدد می کند و از شکل های لت یا سوزنی{4}}به دانه های چند ضلعی تبدیل می شود.
این ساختار متشکل از سمنتیت دانه‌ای که بر روی یک ماتریس فریت چند ضلعی توزیع شده است، سوربیت تمپر شده نامیده می‌شود. ساختار سوربیت تمپر شده فولاد 45 در شکل زیر نشان داده شده است. اگر دما به 650 درجه A1 افزایش یابد، سمنتیت دانه‌ای درشت می‌شود و ساختاری از فریت چند ضلعی و سمنتیت دانه‌ای بزرگ‌تر را تشکیل می‌دهد که به عنوان پرلیت تمپر شده شناخته می‌شود.

دگرگونی فولاد کوئنچ شده در حین پخت در محدوده های دمایی مختلف رخ می دهد. حتی در یک دمای معتدل، انواع مختلفی از تبدیل ممکن است رخ دهد. خواص فولاد سکوریت شده به این تغییرات ریزساختاری بستگی دارد که به نوبه خود بر عملکرد مکانیکی آن تأثیر می گذارد. به طور کلی، با افزایش دمای تمپر، استحکام و سختی کاهش می‌یابد در حالی که شکل‌پذیری و چقرمگی بهبود می‌یابد، که این تغییرات در دماهای بالاتر بارزتر می‌شوند.

انواع و کاربردهای تمپرینگ

عامل اصلی تعیین کننده ریزساختار و خواص فولاد، دمای تمپر است. تمپرینگ بر اساس دما و ریزساختار حاصل به سه نوع طبقه بندی می شود:

دمای پایین-درجه حرارت (150-250 درجه)
معتدل شدن در دمای پایین- مارتنزیت معتدل تولید می کند. هدف حفظ سختی بالا و مقاومت در برابر سایش فولاد کوئنچ شده در عین کاهش تنش داخلی و شکنندگی و بهبود شکل پذیری و چقرمگی است. این روش عمدتاً برای فولادهای پر کربن و آلیاژی در ابزارهای برش، ابزارهای اندازه‌گیری، قالب‌های کوبنده سرد، یاتاقان‌های غلتشی، قطعات کربن‌دار و قطعات خاموش شده سطحی-استفاده می‌شود. سختی پس از تمپر معمولا بین 58-64 HRC است.

متوسط-دمای دمایی (350-500 درجه)
این روش باعث ایجاد تروستیت معتدل می شود. هدف آن دستیابی به استحکام تسلیم بالا، حد الاستیک و چقرمگی قابل توجه است. درجه حرارت متوسط-در درجه اول برای اجزای مختلف الاستیک و قالب های کار داغ- استفاده می شود. سختی پس از تمپر معمولاً از 35 تا 50 HRC متغیر است.

دمای بالا-درجه حرارت (500-650 درجه)
این روش سوربیت تمپر شده تولید می کند. هدف دستیابی به تعادلی از استحکام، سختی، شکل پذیری و چقرمگی است. هنگامی که خاموش کردن و معتدل شدن در دمای بالا با هم ترکیب می‌شوند، این فرآیند معمولاً به عنوان "کوئنچ و تمپرینگ" نامیده می‌شود. به طور گسترده ای برای اجزای ساختاری حیاتی در تولید خودروها، تراکتورها و ماشین آلات (مانند میله های اتصال، ناودانی، چرخ دنده ها و شفت های انتقال) استفاده می شود. سختی پس از تمپر معمولاً بین 200 تا 330 HBW است.
اگرچه مقادیر سختی فولاد پس از نرمال شدن و خاموش کردن-ترمپر کاملاً مشابه است، اجزای ساختاری حیاتی در تولید معمولاً به جای نرمال شدن، تحت تعدیل-کوئنچ قرار می‌گیرند. این به این دلیل است که ریزساختار سوربیت تمپر شده دارای سمنتیت دانه‌ای است، در حالی که سوربیتی که از نرمال‌سازی به دست می‌آید دارای سمنتیت لایه‌ای است. بنابراین فولاد کوئنچ شده و تمپر شده نه تنها استحکام بالاتری از خود نشان می دهد، بلکه در مقایسه با حالت نرمال شده، شکل پذیری و چقرمگی بهتری نیز دارد.
کوئنچ و تمپر می تواند به عنوان فرآیند عملیات حرارتی نهایی یا به عنوان یک عملیات مقدماتی قبل از سخت شدن سطح و عملیات حرارتی شیمیایی عمل کند. از آنجایی که سختی فولاد گرم شده زیاد نیست، امکان ماشینکاری آسان و مقادیر ناهمواری سطح پایین را فراهم می کند.
علاوه بر این سه روش معمولی تمپر، برخی از فولادهای آلیاژی{0}بالا در دمای 20 تا 40 درجه پایین‌تر از A1 تحت حرارت نرم‌کننده‌ای-در دمای بالا قرار می‌گیرند تا پرلیت سکوریتی را به عنوان جایگزینی برای بازپخت کروی به دست آورند.
برای اطمینان از تحول ریزساختاری کامل در حین تمپر کردن، قطعه کار باید بسته به مواد، دما، ضخامت، بار و روش گرمایش، برای مدت زمان کافی، معمولاً بین 1 تا 3 ساعت، در دمای سکوریت نگه داشته شود. روش خنک‌سازی پس از تمپر تأثیر کمی بر عملکرد فولاد کربنی دارد، اما برای جلوگیری از ایجاد تنش‌های جدید، معمولاً قطعات کار پس از تمپر کردن به آرامی در هوا خنک می‌شوند.

تماس با ما

برای اطلاعات بیشتر، لطفا با ما تماس بگیریدmetal@welongpost.com.