فولاد قابل عملیات حرارتی به دسته ای از فولادها گفته می شود که از طریق فرآیندهایی مانند سخت کاری، آنیلینگ، نرماله کردن و تمپرینگ می توانند خواص مکانیکی خود را بهبود بخشند. این نوع فولادها در صنایع مختلفی مانند خودروسازی، ساخت قطعات صنعتی، هوافضا و تجهیزات سنگین استفاده می شوند. در این مقاله، به بررسی ویژگی های فولاد قابل عملیات حرارتی، انواع آن و تفاوت های آن با فولادهای غیرقابل عملیات حرارتی خواهیم پرداخت.
فولاد قابل عملیات حرارتی شامل آلیاژهایی است که در اثر اعمال حرارت و سرمایش کنترل شده، دچار تغییرات ساختاری و فیزیکی می شوند. این تغییرات باعث افزایش سختی، استحکام، چقرمگی و مقاومت به سایش فولاد می شوند. خواص مکانیکی از طریق کنترل دما و نرخ سرد شدن بهبود می یابد. همچنین، سختی و مقاومت در برابر سایش افزایش خواهد یافت. علاوه بر این، استحکام کششی و توان تحمل بارهای سنگین نیز زیاد می شود. این ماده کاربرد گسترده ای در صنایع مهندسی، خودروسازی و ابزار دقیق دارد.
فولادهای عملیات حرارتی پذیر به دلیل قابلیت تغییر در خواص مکانیکی از طریق فرآیندهای حرارتی مانند سخت کاری، تمپرینگ و کوئنچینگ، در صنایع مختلف کاربرد گسترده ای دارند. این فولادها پس از عملیات حرارتی، ویژگی هایی مانند سختی بالا، استحکام کششی بهبود یافته، مقاومت به ضربه و چقرمگی مطلوب را به دست می آورند. ترکیب این خواص، آن ها را برای تولید قطعاتی که تحت بارهای مکانیکی و شرایط کاری دشوار قرار دارند، ایده آل می سازد.
فولادهای قابل عملیات حرارتی گروهی از آلیاژهای آهنی هستند که با اعمال فرآیندهای حرارتی مانند کوئنچینگ، تمپرینگ و نرماله کردن، خواص مکانیکی آن ها بهبود می یابد. این فولادها بسته به ترکیب شیمیایی و میزان عناصر آلیاژی، در دسته های مختلفی مانند فولادهای کربنی، آلیاژی، ابزار و زنگ نزن قرار می گیرند. هر یک از این انواع برای کاربردهای خاصی در صنایع خودروسازی، ساخت ابزار، ماشین سازی و سازه های مهندسی مورد استفاده قرار می گیرند.
این نوع فولاد بیشتر در صنایع مخازن تحت فشار و دیگ های بخار استفاده می شود. دارای استحکام بالا و قابلیت جوشکاری مناسب است.
فولاد MO40 یکی از فولادهای آلیاژی با مقاومت مکانیکی بالا و کاربرد در صنایع خودروسازی و تجهیزات صنعتی است. این فولاد با ترکیب عناصری مانند کروم و مولیبدن، استحکام کششی و سختی بالایی دارد. به دلیل قابلیت عملیات حرارتی، در ساخت قطعاتی مانند شفت، چرخ دنده و محورهای تحت فشار مورد استفاده قرار می گیرد.
فولاد CK45 فولاد کربنی با استحکام متوسط است که برای تولید شفت ها، چرخ دنده ها و قطعات تحت تنش کاربرد دارد. این فولاد به دلیل قابلیت ماشین کاری مناسب و مقاومت در برابر ضربه، در صنایع خودروسازی و ماشین سازی مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین، با انجام عملیات حرارتی، می توان سختی و استحکام آن را برای کاربردهای خاص افزایش داد.
فولاد بلبرینگ با ترکیب خاصی از عناصر آلیاژی مانند کروم، باعث افزایش مقاومت به سایش، خستگی و اصطکاک می شود. این ویژگی ها آن را برای استفاده در تولید بلبرینگ ها، یاتاقان ها و سایر قطعاتی که تحت فشار بارهای سنگین و مداوم قرار دارند، ایده آل می سازد.
فولاد VCN 200 یک فولاد آلیاژی کم کربن با استحکام بالا و مقاومت خوب در برابر ضربه است که در صنایع خودروسازی و ساخت قطعات تحت فشار به کار می رود. این فولاد پس از عملیات حرارتی مانند کوئنچ و تمپرینگ، سختی و چقرمگی بالایی پیدا می کند که آن را برای ساخت شفت ها، محورهای دوار و قطعات ماشین آلات صنعتی ایده آل می سازد.
فولاد VCN 150 یک فولاد آلیاژی با استحکام بالا و مقاومت خوب در برابر سایش است که در صنایع هوافضا، خودروسازی و ساخت قطعات تحت بارگذاری دینامیکی کاربرد دارد. این فولاد پس از عملیات حرارتی، سختی و چقرمگی مطلوبی پیدا می کند که آن را برای تولید چرخ دنده ها، شفت ها و قطعات ماشین آلات سنگین ایده آل می سازد.
فولاد گرم کار 1.2344 به دلیل ترکیب آلیاژی خاص خود، در برابر شوک حرارتی و سایش، مقاوم بوده و در دماهای بالا خواص مکانیکی خود را حفظ می کند. این فولاد در ساخت قالب های فورج، اکستروژن و ابزارهای برش صنعتی که نیاز به استحکام و طول عمر بالا دارند، کاربرد گسترده ای دارد.
فولاد استنلس استیل 304 به دلیل داشتن کروم و نیکل در ترکیب خود، در برابر زنگ زدگی و اکسیداسیون بسیار مقاوم است. این فولاد علاوه بر کاربرد در صنایع غذایی و دارویی، در تجهیزات دکوراتیو، مخازن نگهداری مواد شیمیایی و قطعاتی که نیاز به جوش پذیری بالا دارند نیز استفاده می شود.
فولاد سمانتاسیون با فرآیند سخت کاری سطحی به دست می آید، به طوری که سطح آن به شدت سخت و مقاوم در برابر سایش می شود، در حالی که مغز فولاد نرم و منعطف باقی می ماند. این ویژگی باعث می شود که برای تولید چرخ دنده ها، شفت ها و قطعات حساس به ضربه که نیاز به ترکیب سختی سطحی و چقرمگی دارند، بسیار مناسب باشد.
فولاد خشک هوایی به دلیل فرآیند سخت شدن در دمای محیط، معمولاً برای تولید ابزارهای دستی و قطعاتی که نیاز به سختی بالا ندارند، مناسب است. این فولاد در مقایسه با فولاد های دیگر که نیاز به عملیات کوئنچینگ دارند، فرآیند تولید ساده تری دارد و هزینه کمتری را به دنبال دارد.
فولادهای عملیات حرارتی پذیر در صنایع مختلف کاربرد گسترده ای دارند. در صنعت خودروسازی، از این فولادها برای تولید قطعات مقاومی مانند میل لنگ، دنده ها، شفت ها و فنرها استفاده می شود. همچنین، در ابزارسازی و قالب سازی برای ساخت قالب های تزریق پلاستیک، ریخته گری و ابزارهای برش به کار می روند. در صنایع نفت و گاز، لوله های حفاری و اتصالات تحت فشار با استفاده از فولادهای عملیات حرارتی ساخته می شوند که در برابر سایش و دماهای بالا مقاوم هستند. در صنعت هوافضا و دفاع نیز از این فولادها برای ساخت قطعات موتور جت، بدنه هواپیما و تجهیزات نظامی استفاده می شود.
همچنین، در ساخت مخازن تحت فشار مانند دیگ های بخار و مخازن گاز، فولادهای عملیات حرارتی شده کاربرد دارند. در صنایع پزشکی، فولادهای زنگ نزن مانند 304 و 316 برای تولید ابزارهای جراحی و تجهیزات استریلیزه به کار می روند. در حمل و نقل ریلی نیز از این فولادها در ساخت ریل های قطار، شاسی کامیون ها و دیسک های ترمز استفاده می شود. همچنین، در صنعت ابزارسازی، فولادهای سخت کاری شده برای تولید ابزارهایی مانند مته ها، تیغه های اره و قیچی های صنعتی استفاده می شوند که مقاومت بالایی در برابر سایش و فشار دارند.
فولادهای قابل عملیات حرارتی و غیر قابل عملیات حرارتی تفاوت های اساسی دارند که باعث می شود هر کدام در کاربردهای خاص خود مورد استفاده قرار گیرند. فولادهای عملیات حرارتی پذیر معمولاً حاوی مقادیر بالاتری از عناصر آلیاژی مانند کروم، مولیبدن و نیکل هستند که این ترکیبات به فولاد اجازه می دهند در اثر عملیات حرارتی، خواص مکانیکی خود را تغییر دهند و به سطوح سخت تر و مقاوم تر دست یابند. این فولادها بعد از انجام فرآیندهایی همچون کوئنچ و تمپر، برای استفاده در قطعاتی که نیاز به استحکام بالا و مقاومت در برابر سایش و فشار دارند، مناسب می شوند. از این رو، فولادهای قابل عملیات حرارتی به طور گسترده در صنایع مختلفی مانند خودروسازی، ابزارسازی، هوافضا و تجهیزات صنعتی به کار می روند.
از سوی دیگر، فولادهای غیرقابل عملیات حرارتی که معمولاً ترکیب ساده تری دارند و درصد کربن پایین تری نسبت به فولادهای قابل عملیات حرارتی دارند، تغییرات ساختاری زیادی در اثر حرارت دهی تجربه نمی کنند. این فولادها بیشتر برای کاربردهای عمومی و ساختمانی استفاده می شوند و به دلیل جوش پذیری و فرم پذیری بهتر، در ساخت سازه های فلزی و ورق های فلزی نازک کاربرد دارند. همچنین، به علت مقاومت کمتر در برابر سایش و فشار، معمولاً برای قطعاتی که تحت بارهای سنگین قرار ندارند، استفاده می شوند. از آنجا که قیمت آهن آلات بر اساس ترکیب شیمیایی و فرایندهای تولید متفاوت است، فولادهای غیرقابل عملیات حرارتی معمولاً از نظر هزینه نسبت به فولادهای عملیات حرارتی پذیر ارزان تر هستند. اما در مقایسه با فولادهای عملیات حرارتی پذیر، این فولادها ممکن است در محیط های صنعتی و تحت شرایط سخت تر دوام کمتری داشته باشند و سریع تر در معرض خوردگی و زنگ زدگی قرار گیرند.
جمع بندی
فولادهای قابل عملیات حرارتی به دلیل توانایی تغییر خواص مکانیکی از طریق حرارت دهی، یکی از پرکاربردترین انواع فولاد در صنایع مختلف هستند. این فولادها می توانند با افزایش سختی، استحکام و چقرمگی، برای کاربردهایی که نیاز به مقاومت بالا در برابر سایش و فشار دارند، استفاده شوند. انتخاب نوع فولاد بسته به شرایط کاری و نیازهای صنعتی متفاوت است و رعایت استانداردهای عملیات حرارتی، تضمین کننده عملکرد بهینه این فولادها خواهد بود.
سوالات متداول
فولادهای قابل عملیات حرارتی بیشتر در صنایع خودروسازی، ابزارسازی، ساخت قالب و تجهیزات صنعتی کاربرد دارند.
خیر، تنها فولادهایی که دارای ترکیبات مناسب آلیاژی هستند، قابلیت عملیات حرارتی دارند.
این فولادها در تولید قطعاتی مانند چرخ دنده ها، شفت ها، میل لنگ ها، ابزارهای برش و قطعات تحت فشار استفاده می شوند.
مرکزآهن، مرجعی تخصصی و به روز برای کسب دانش و اطلاع از آخرین تحولات بازار آهن و فولاد است. با وبلاگ جامع ما، همیشه از آخرین اخبار و اطلاعات این صنعت آگاه باشید.