عملیات های سخت کاری فولاد و آهن

همانطور که در مقاله عملیات حرارتی فولاد اشاره داشتیم، سخت کاری یکی از عملیات هایی است که برای افزایش سختی و مقاومت فولاد استفاده میشود. 

سخت کاری آهن

به گرم کردن فولاد تا دمای مشخص و سپس سرد کردن آن به روش های مختلف، عملیات حرارتی میگویند، در صنایع مختلف گاهی ممکن است به روش هایی برای بهبود خواص فلزات احتیاج پیدا کنیم تا قطعه مورد نظر از سختی، چقرمگی و مقاومت بهتری برخوردار شود، به اینکار سخت کاری گفته میشود. از صنایعی که از این فرایند استفاده میکنند میتوان به ساخت قطعات و محصولات صنعتی از جمله: میل لنگ، چرخ دنده و... اشاره داشت.

دمای مورد نیاز برای عملیات حرارتی و عملیات سخت کاری آهن برای قطعات مختلف با اندازه ها و سایزهای مختلف متفاوت است و هر چه قطعه ای که قصد سخت کاری آن را داشته باشید بزرگتر باشد به طبع دمای بالاتری هم مورد نیاز است. قطعاتی که مورد عملیات سخت کاری قرار گرفته اند قیمت بالاتری نیر خواهند داشت، به عنوان مثال: قیمت ورق سیاه، قیمت ناودانی و... در مقایسه با قیمت محصول خام بالاتر خواهد بود. 

برای سخت کاری پس از اینکه فولاد و آهن به دمای خاصی رسید باید آن را با سرعت بالایی سرد کنید. برای اینکار میتوانیم از آب یا روغن هم استفاده کنیم.

بیشتر بدانید: عملیات ریخته گری فولاد

انواع روش‌های سخت کاری

سخت کاری آهن به روش های مختلفی انجام میشود اما تمام این روش ها در دو دسته بندی اصلی قرار میگیرند، این روش ها به شرح زیر هستند. 

عملیات ترموشیمی

در این عملیات، ترکیبات شیمایی سطح را تغییر میدهند، به عنوان مثال با استفاده از نیتروژن یا کربن میتوان میزان ترکیبات شیمایی سطح را تغییر داد. 

 عملیات موضعی

در این روش بر خلاف روش ترموشیمی از روش هایی برای تغییر دادن خاصیت های آهن تنها در بخش های خاص با استفاده از عملیات های حرارتی استفاده میشود و در این روش ترکیبات شیمایی قطعات مورد نظر تغییر نخواهند کرد.   در ادامه با انواع روش های موضعی بیشتر آشنا خواهیم شد.

کربن دهی

کرین در موادی مانند زغال وجود دارد، در صورتی که از ترکیبات ذغال و ترکیباتی که کربن دارند در دمای بالاتر استفاده کنید، باعث بالاتر رفتن سختی آن خواهد شد. برای اینکار باید ذغال را در دمای بالا برای عملیات حرارتی استفاده کرد، تا لایه از کربن بر روی قطعه مورد نظر ایحاد شود.
ضخامت لایه ای که روی محصول ایجاد میشود به طور مستقیم با زمان انجام اینکار در ارتباط هستند، و هر چه زمان کربن دهی بالاتر باشد، در نهایت فولاد پر کربن خواهیم داشت. 

نیتروژن دهی

در این روش همانطور که از نامش مشخص است. از نیتروژن و یا ترکیبات نیترید فلزی برای سخت کاری استفاده میشود، این روش معمولا برای آلومینیوم، وانادیم، کرم و... سختی بیشتر ایجاد میکند و اثر بخشی بیشتری دارد، و همچنن به دمای کمتری در مقایسه با روش قبلی نیاز خواهد داشت. 

سخت کردن شعله ای

در این روش عملیات سخت کاری به سه روش انجام میشود، در مرحله اول باید دمای قطعه را تا رسید به دمای مشخصی با استفاده از یک مشعل اکسیژن در کنار گازهای طبیعی از جمله پروپان بالا برد، سپس آن را در دمای مشخصی برای مدت زمان مشخصی نگه داری کرد و در نهایت با غوطه ور کردن آن در درون آب دمای آن را پایین آورد، علاوه بر سخت کردن قطعه استفاده از این روش مزیت دیگری هم دارد که مقاومت قطعه مورد نظر را در برابر خوردگی و اکسیداسیون افزایش میدهد.