1403 / 09 / 24
عملیات کربن زدایی در فولاد؛ انواع روش ها و نکات کلیدی
کربنزدایی فولاد به پروسهای گفته میشود که در آن، کربن فولاد حذف میگردد. در فرایند کربنزدایی، میزان سختی فلز فولاد کاهش مییابد و در عوض شکلپذیری و انعطافپذیری آن بیشتر میشود. چنانچه مراحل کربن زدایی فولاد به طور ناخواسته و کنترل نشده پیش بیاید، برای فولاد مشکلات جدی به وجود میآید. با این تفاسیر، این پروسه چنانچه بهدرستی انجام شود، میتواند کاملاً مفید باشد، اما در صورت عدم انجام صحیح آن، فولاد عیب پیدا میکند. ما در این مقاله قرار است به بررسی فرایند کربنزدایی و انواع روشهای آن بپردازیم، پس تا انتها با ما باشید.
عملیات کربن زدایی فولاد چیست؟
در طی فرایند دکربوره شدن فولاد، اتمهای کربن از سطح فلز موردنظر حذف میشوند. به همین خاطر سطح فلز نسبت به لایههای زیرین آن مقدار کربن کمتری خواهد داشت. زمانی که فلز فولاد در محیطی گرم میشود که اتمسفر کربن زدا دارد، میزان غلظت کربن در لایههای سطحی آن تغییر میکند. زمانی این پروسه اتفاق میافتد که کربن با هیدروژن یا اکسیژن موجود در کوره واکنش میدهد. برای ایجاد چنین واکنشی لازم است دمای کوره را به 700 درجه سانتیگراد برسانند. هنگامی که کربن از فلز حذف میشود، سختی فولاد کاهش مییابد و سطح فلر بسیار نرم و انعطافپذیر میگردد.
در طی پروسه کربنزدایی، فاز فریت در سطح فولاد افزایش و میزان کاربید به طور نسبی کاهش مییابد. این عملیات به دو شیوه کامل و جزئی و کامل انجام میگیرد. در عملیات دکربوره شدن کامل، کل کربن موجود در سطح فلز حذف میگردد، در حالی که در فرایند دکربوره شدن جزئی، مقداری کربن را در سطح فلر باقی میگذارند. عملیات دکربوره شدن فولاد، در لایههای مرزی انجام میشود. تنها با ارزیابیهای میکروسکوپی میتوان فهمید که کربن زدایی فولاد در عمق چندمیلیمتری رخ داده است.
معرفی انواع روشهای کربنزدایی در فولاد
عملیات دکربوره شدن به شیوههای گوناگونی انجام میگیرد که در این بخش آنها را هم بررسی میکنیم.
1. کربن زدایی با اکسیژن تحت خلأ VOD
فرایند دکربوره شدن به طور ویژه برای فولاد زنگنزن انجام میگیرد که در آن کربن را بدون این که تأثیری بر میزان کروم بگذارد، حذف میکنند. در این عملیات، خلأ را با گاز اکسیژن پر میکنند تا ترکیبهای اکسیدشونده موجود در فولاد مانند فسفر و کربن از فلز حذف شوند. اکسیژن موجود در خلأ، با کربن واکنش میدهد و کربن مونوکسید تولید میکند. کربن مونوکسید تولید شده بر اساس اصل لوشاتلیه روی سرباره فلز قرار میگیرد. CO در شرایط خلأ به صورت مداوم حذف میشود و هر چه بر اساس اصل لوشاتلیه این حذف بیشتر باشد، تولید کربن مونوکسید نیز افزایش مییابد. این شرایط تا هنگامی که میزان کربن به حد موردنظر برسد، همچنان ادامه مییابد.
2. کربنزدایی با استفاده از آرگون و اکسیژن AOD
این پروسه نیز یکی از فرایندهای ثانویه فولادسازی محسوب میگردد و از آن برای فولادهای با آلیاژ بالا یا فولاد زنگنزن استفاده میگردد. پس از انجام فرایند ذوب، مواد مذاب کوره وارد مخازن AOD میشوند. بعد از انتقال مواد، بهوسیله گازهای اکسیژن و آرگون کربنزدایی و گوگردزدایی از روی فولاد صورت میگیرد. نکته مهم فرایند کربن زدایی فولاد این است که کاهش فشار CO را بهوسیله گازهای بیاثر انجام میدهند.
راهکارهای جلوگیری از دکربوره شدن فولاد
روشهای متنوعی وجود دارد که با استفاده از آنها میتوانید از دکربوره شدن فولاد جلوگیری کنید. این روشها عبارتاند از:
• سطح فلز را با روشهایی مانند گالوانیزه کردن، رنگآمیزی و فلزاتی مانند الماس و روی بپوشانیم.
• روی فلز فولاد را با استفاده از فلزات ضدزنگ مانند مولیبدن، کروم و نیکل پوشش دهیم.
• فلزات را در مکانهای خشک و خنک نگهداری کنیم تا در برخورد با رطوبت اکسید نشوند.
• بهمنظور جلوگیری از تماس فلز با رطوبت و آب، سطح آن را با واکسهای حفاظتی بپوشانیم.
• از روشهای حرارتی مانند کویل کردن و حرارتدهی برای جلوگیری از کربن زدایی فولاد استفاده کنیم.
• فولاد را به صورت مرتب تمیز کنیم و اجازه ندهیم با مواد شیمیایی همچون اسیدها تماس یابند.
• از آلیاژهایی که نسبت به دکربوره شدن مقاوم هستند، مانند آلومینیوم، تیتانیوم و مس استفاده کنیم.
فولاد دکربوره شده چه کاربردی در صنعت دارد؟
فولاد دکربوره شده به دلیل ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی خاصی که دارد در صنایع گوناگونی استفاده میشود که به شرح زیر است:
1. صنایع الکترونیکی
از فولادی که کربن آن حذف شده است در هسته ترانسفورماتورها و موتورهای الکتریکی استفاده میکنند. این قطعات به دلیل کاهش تلفات مغناطیسی و همچنین هدایت مغناطیسی بهتری که دارند، در صنعت الکترونیک استفاده میشوند.
2. خودروسازی
همانطور که میدانید در صنعت خودروسازی به قطعاتی نیاز است که در برابر حرارت، تنش و فشار مقاومت خوبی داشته باشند. از کربن زدایی فولاد در صنعت خودروسازی بهمنظور کاهش شکنندگی قطعات و همچنین افزایش انعطافپذیری استفاده میکنند.
3. صنعت هوافضا
کربن زدایی فولاد را برای برخی از موارد بسیار خاص در صنعت هوافضا به کار میبرند؛ زیرا این قطعات به خوبی میتوانند در مقابل فشارهای مکانیکی مقاومت نمایند. به طور کلی، از فولادی که کربنزدایی روی آن انجامگرفته است در مواردی استفاده میکنند که نیاز به مقاومت مکانیکی در قطعات وجود داشته باشد.
4. نفت و گاز
در پالایشگاههای نفت و گاز برای استخراج منابع به تجهیزات و لولههای حفاری نیاز دارند. این لولهها باید در تنشهای محیطی و مکانیکی سخت بهخوبی دوام بیاورند. در این شرایط، وجود فولاد دکربوره شده میتواند مقاومت مکانیکی تجهیزات را به طور قابلتوجهی افزایش دهد.
5. تولید تجهیزات پزشکی
در تولید لوازم و تجهیزات پزشکی که نیاز است دارای برخی خواص مکانیکی باشند، از این نوع فولاد استفاده میکنند. فولاد دکربوره شده قادر است شرایط بسیار مطلوبی برای سطح قطعات موردنظر ایجاد نماید. به همین خاطر در تولیدات مختلف مورد بهرهبرداری قرار میگیرد.
چگونه میزان کربن زدایی فولاد را اندازه میگیرند؟
با چشم غیرمسلح نمیتوان مقدار کربنزدایی در فولاد را به طور دقیق اندازه گرفت. یکی از بهترین و سادهترین روشها برای تعیین میزان کربنزدایی، تست سختیسنجی محسوب میگردد. در این روش، مقاومت کششی و سختی فولاد را پیش از رسیدن به تبلور مجدد، اندازه میگیرند. روش دیگری که میتوان از آن استفاده کرد نیز بررسی قطعهای از فولاد در زیر میکروسکوپ، بعد از تبلور مجدد است.
فولاد دکربوره شده چه ویژگیهایی دارد؟
در این بخش به برخی از ویژگیهای فولاد دکربوره شده که آن را برای استفاده در صنایع مختلف مناسب کرده است، اشاره میکنیم.
• افزایش میزان انعطافپذیری فلز
• کاهش مقدار سختی فلز
• کاهش چشمگیر هزینههای تولید
• کاهش مقدار جوشپذیری
• افزایش میزان نرمی فلز و کاهش وزن
• افزایش استحکام در برابر خوردگی
• کاهش میزان مقاومت سایشی
جمعبندی
در این مقاله به بررسی فرایند کربن زدایی فولاد پرداختیم. در طی این فرایند، فولاد انعطافپذیری بیشتری پیدا میکند. به همین خاطر آن را در صنایع مختلفی مانند نفت و گاز، خودروسازی، ماشینسازی، الکترونیک و هوافضا به کار میبرند. فولادی که فرایند دکربوره شدن روی آن انجامگرفته است، مقاومت بالایی در مقابل خوردگی و سایش دارد. کنترل کیفی فرایند کربنزدایی باید بهدرستی و با روشهای صحیح انجام گیرد. عدم اجرای صحیح مراحل سبب میشود محصول نهایی، ویژگیهای مطلوبی نداشته باشد. برای کسب اطلاعات بیشتر در خصوص این فرایند و همچنین قیمت ورق گالوانیزه میتوانید به سایت فولادفیدار مراجعه کنید یا با کارشناسان این شرکت تماس بگیرید.
