میدانیم که فلزات، دارای خواص و ویژگی های منحصر به فردی هستند که در محیط های متفاوتی نیز مورد استفاده قرار می گیرند؛ برای مثال، در حوزه مهندسی، بیشتر سختی و استحکام فلز مدنظر است؛ از همین رو از برخی فلزات خاص استفاده می شود. علاوه بر این، امروزه، برای انجام عملیات حرارتی بر روی فلز، روش هایی وجود دارد که موجب تغییر خواص محصول می شود. عملیات حرارتی، از جمله فرایندهایی می باشد که ویژگی های ساختاری، مغناطیسی و الکتریکی فلزات را تغییر داده تا با محیط های مورد استفاده مطابقت کامل داشته باشند. در این مقاله قصد داریم به بررسی این فرایند و تاثیر آن بر فلزات بپردازیم. از همین رو پیشنهاد می کنیم تا انتهای مقاله، همراه ما در آهن مهام باشید. از لیست قیمت ورق های قیمت ورق کاویان ، قیمت ورق اکسین و قیمت ورق فولاد مبارکه نیز بازدید کنید.
عملیات حرارتی
گفتیم که عملیات حرارتی، معمولا به فرایندی گفته می شود که طی آن، خواص ساختای، الکتریکی و مغناطیسی فلز تغییر یافته تا با محیط های مورد استفاده، تطابق کامل را داشته باشد. این فرایند دارای انواع مختلفی است که از جمله عبارتند از:
– نرمالیزاسیون
– آنیل کردن
– برگشت دادن
– سخت کاری
– کوئنچ کردن
نرمالیزاسیون
یکی از روش های خالص سازی و یکنواخت سازی ترکیبات فلز، فرایند نرمالیزاسیون است که معمولا جهت تولید فولاد مستحکم و یا مقاوم کاربرد دارد. در این فرایند فلز پس از حرارت دیدن در دمای بالا، خنک شده و محصول عاری از هرگونه ناخالصی را تولید می کند. لازم به ذکر است که این روش (نرماله کردن) معمولا بر روی فلزاتی که در معرض ماشین کاری هستند مورد استفاده قرار می گیرد.
آنیل کردن
آنیل کردن، یکی دیگر از روش های خالص سازی فلز می باشد که معمولا در نرم کردن فلز هایی مانند مس، فولاد، برنج، آهن و نقره مورد استفاده قرار گرفته و ویژگی های تورق پذیری محصول را افزایش می دهد. در این روش، فلز پس از حرارت دیدن در دمایی معین، به صورت کنترل شده در دمای محیط سرد شده و وارد مراحل قالب گیری و برش می شود. لازم به ذکر است که فرایند آنیل کردن، شکل دهی و برش محصولات را آسان تر می کند و رسانایی الکتریکی آنها را نیز بالا می برد.
برگشت دادن
برگشت دادن یا تمپر کردن، از جمله فرایند هایی است که معمولا جهت نرم کردن و چقرمگی فلز مورد استفاده قرار می گیرد. فولاد تمپر نشده، فولادی بسیار سخت و در عین حال شکننده می باشد که جهت از بین بردن سختی اضافی، پس از سخت کاری، در دمای پایین حرارت داده شده و سپس، در هوای بدون باد خنک می شود. این فرایند موجب می شود تا فولادی سخت و با میزان شکنندگی کمتر تولید شود.
سخت کاری
سخت کاری، از دیگر فرایند هایی می باشد که معمولا جهت بهبود خواص مکانیکی فولاد و دیگر آلیاژ ها مورد استفاده قرار می گیرد و فلزی مستحکم و مقاوم را تولید می کند. در این فرایند، فلز در دمای بالا حرارت داده شده تا نسبتی از کربن در آن حل شود. سپس، آن را بلافاصله درون آب یا نفت قرار می دهند تا خنک شود.
لازم به ذکر است که فرایند سخت کاری، با وجود افزایش مقاومت و مستحکم کردن فلز، موجب افزایش میزان شکنندگی فلز می شود. از همین رو، اغلب از سخت کاری های سطحی استفاده می کنند تا از این طریق بتوان نرمی و سختی محصول را حفظ کرد.
کوئنچ کردن
کوئنچ کردن، از دیگر فرایند هایی است که از طریق کاهش زمان سرد کردن فلز، از تغییرات نامطلوب در فلز مانند تغییر فاز جلوگیری می کند. به این صورت که محصول پس از سرد شدن در دمای از پیش تعیین شده، بر اساس خواص مکانیکی مدنظر، به سرعت در آب، روغن و یا هوا نیز سرد می شود.
تاثیرات عملیات حرارتی بر فلز
علاوه بر موارد ذکر شده، عملیات حراتی برخی قسمت های مهم فلز از قبیل مقاومت الکتریکی، ساختار و مغناطیس را نیز تغییر می دهد که در ادامه ی مطلب به بررسی هر یک از آنها می پیردازیم.
مقاومت الکتریکی: در مقاومت الکتریکی، الکترون ها، هنگام عبور، با ساختار فلزی برخورد کرده و پراکنده می شوند. زمانی که فلز حرارت داده می شود، انرژی بیشتری جذب الکترون ها شده و با سرعت زیاد شروع به حرکت می کنند که این امر موجب پراکندگی بیشتر الکترون ها و در نتیجه افزایش مقاومت فلز نیز می شود.
ساختار: به طور کلی، فلز دارای ساختار متقارن از اتم هایی است که به آن، آلوتروپ و یا دگر شکل می گویند. با حرارت دیدن فلز، این اتم ها از جایگاه اصلی خود جابجا شده و ساختار تازه ای به نام فاز آلوتراپی را به وجود می آورند که دارای استحکام و نرمی منحصر به فردی نیز می باشد.
مغناطیس: از جمله فلزاتی که دارای خواص مغناطیسی هستند، میتوان به سه نوع فلز نیکل، آهن و کبالت اشاره کرد که به آنها فلزات فرومغناطیسی نیز گفته می شود. این نوع از فلزات، با حرارت دیدن در دمای مشخص (دمای کوری)، خاصیت مغناطیسی خود را از دست می دهند که این دما در آهن حدود 770 درجه سانتیگراد، در نیکل 330 درجه سانتیگراد و کبالت نیز 1100 درجه سانتیگراد نیز می باشد.
