همه چیز درباره سختی پذیری فولاد و عوامل موثر بر آن

آیا به دنبال فهم دقیق‌تری از مفهوم سختی‌ پذیری فولاد هستید یا می‌خواهید با عواملی که بر آن تأثیر می‌گذارند آشنا شوید؟ سختی‌ پذیری یکی از ویژگی‌ های مهم فولاد، به ویژه فولاد mo40، است که با انجام عملیات حرارتی به دست می‌آید. برای اندازه‌ گیری این ویژگی از آزمایش‌ های پیشرفته بهره می‌گیرند و در نهایت نتایج را به شکل نمودار نمایش می‌دهند.

سختی پذیری چیست؟

بسیاری از افراد مفهوم سختی پذیری فولاد را نمی دانند. این ماده که از دو جزء آهن و کربن ساخته شده است، به عنوان یک آلیاژ فلزی معرفی می شود. برای افزایش سختی در این ماده معمولا میزان کربن را در آن افزایش می دهند. البته دقت داشته باشید که با این کار نه تنها سطح فلز بلکه عمق آن نیز سخت تر می شود. حال خوب است که با مفهوم سختی پذیری نیز آشنا شویم.

برای توصیف کردن آلیاژ های فلزی از این اصطلاح استفاده می شود. معمولا سختی پذیری این ماده به عمق آن مرتبط شده اما میزان سختی آن فقط مربوط به سطح آن می شود. هر چه میزان سختی پذیری در فولاد افزایش یابد، فاکتور هایی هستند که در آن کم می شوند. یکی از مشخصه های مهمی که در این شرایط کاهش می یابد، قابلیت جوشکاری سرد و یا معمولی می باشد.

سختی پذیری فولاد

تفاوت سختی Hardness و سختی‌ پذیری Hardenability

خوب است بدانید که در بررسی‌ های انجام شده، مفهوم سختی‌ پذیری فولاد با واژه سختی کاملاً متفاوت است. منظور از سختی‌ پذیری در فولاد، به‌ویژه در فولاد ck45، توانایی این ماده فلزی برای سخت شدن پس از انجام عملیات حرارتی است. در مقابل، کلمه سختی به میزان مقاومت فولاد در برابر ضربه و نفوذ اجسام خارجی اشاره دارد. هرچه مقاومت این ماده در برابر نفوذ بیشتر باشد، سختی آن نیز بالاتر خواهد بود.

عوامل موثر بر سختی‌ پذیری

برای آشنایی بیش تر با سختی پذیری فولاد خوب است عوامل موثر بر آن را نیز بشناسیم. مواردی زیادی بر این سختی پذیری موثر هستند که مهم ترین آن ها عبارتند از:

• تبدیل آستنیتی

یکی از مهم ترین عوامل در میزان سختی پذیری فولاد این مورد می باشد. فرآیند حرارتی که بر روی فولاد انجام می گیرد، مستلزم گرم شدن این ماده در فاز آستنیت می باشد. در این فرآیند قسمت داخل محدوده آستنیتی به طور کامل گرم شده و سپس به طرز کنترل شده ای خنک می شود. دقت داشته باشید که اگر فرآیند خنک سازی این قطعه به آرامی انجام شود، ریز ساختار از پیرلیت و فریت ساخته می شود.

سرعت بالا در این عملیات نیز باعث تشکیل مارتنزیت در ریز ساختار می شود. در اکثر موارد هدف از این عملیات ایجاد مارتنزیت می باشد. این ماده یک ریز ساختار سخت ایجاد کرده که به استحکام بالا کمک می کند. البته دقت داشته باشید که این ساختار شکننده بوده و برای افزایش انعطاف و شکل پذیری باید تمپر شود.

• تاثیر اندازه دانه آستنیت بر سختی مارتنزیت

اندازه دانه از دیگر عوامل موثر بر این فاکتور می باشد. تاثیر این اندازه مشابه عناصر آلیاژی بوده و با افزایش آن، انتشار کربن کاهش می یابد. این امر در نهایت سبب تشکیل مارتنزیت می شود. زمانی که این دانه ها اندازه بزرگ تری داشته باشند، سطح کم تری در مرزهای دانه برای هسته زایی ایجاد می شود. این در حالی است که با کم شدن این اندازه ها، سطح مرز دانه افزایش یافته و در نهایت هسته پیرلیت تقویت می شود.

بنابراین در نمونه هایی از این مواد که دانه ریز تری دارند، سرعت هسته زایی بیش تر بوده و پیرلیت در مدت زمان کم تری تشکیل می شود. از طرفی بزرگ تر شدن اندازه این دانه ها می تواند اثرات مخربی بر کاهش چقرمگی داشته و میزان سخت پذیری فولاد کم آلیاژ افزایش می یابد.

• ترکیب

با افزایش میزان کربن در این ماده، در آستنیت تاخیر ایجاد می شود. با این کار کوئنچ فولاد آهسته تر شده و در عین حال سختی آن حفظ می شود. این میزان سختی فقط به مقدار کربن موجود در آن بستگی دارد. بنابراین عناصر آلیاژی اضافی هیچ تاثیری در این میزان سختی ندارند.

این عناصر مانند نیکل و کروم فقط باعث کاهش انتشار کربن موجود در این ماده می شوند. این در حالی است که برای تشکیل پیرلیت به انتشار این ماده نیاز است. با توجه به مطالبی که گفته شد، این عناصر آلیاژي فرآیند تشکیل مارتنزیت را ساده تر می کنند.

• نحوه اندازه‌ گیری سختی پذیری

میزان سختی‌ پذیری فولاد با آزمایش خاصی اندازه‌ گیری می‌شود که به نام آزمون جومینی شناخته می‌شود. این آزمون برای تعیین میزان سختی‌ پذیری فولاد، از جمله فولاد 1.7131، به کار می‌رود. با استفاده از این تست، می‌توان سختی یک قطعه را از سطح تا مرکز آن بررسی کرد. برای این آزمایش، یک قطعه استوانه‌ای از آلیاژ فلزی انتخاب و تحت عملیات حرارتی قرار می‌گیرد.

سپس این قطعه از یک طرف وارد آب هم‌ دما با محیط می‌شود و شروع به خنک شدن می‌کند. بخش انتهایی میله که در آب قرار دارد، نسبت به سایر قسمت‌ ها خنک‌ تر است. در نهایت، چندین آزمایش سختی راکول بر روی این میله انجام می‌شود تا سختی قسمت‌ های مختلف آن مشخص شود. پس از پایان آزمایش‌ ها، نتایج به صورت نمودار نمایش داده می‌شوند.

سختی‌ پذیری

جمع بندی

سختی پذیری فولاد که با مفهوم سختی این ماده کاملا متفاوت است، تحت تاثیر عوامل مختلفی افزایش یافته و یا این که کاهش می یابد. اندازه دانه، ترکیب و تبدیل آستنیتی از مهم ترین نمونه از عواملی هستند که در میزان این شاخص تاثیر می گذارند. برای اندازه گیری میزان این شاخص نیز از آزمایش های مختلفی استفاده کرده و در نهایت نتیجه را بر روی یک نمودار مشخص می کنند.

سوالات متداول سختی پذیری فولاد

منظور از مفهوم آستنیت چیست؟
منظور از این مفهوم محلول جامد کربن در آهن گاما می باشد که با استفاده از عملیات حرارتی بر روی آلیاژ آهن ایجاد می شود.

برای افزایش سختی پذیری فولاد میزان کربن را تا چه میزان افزایش می دهند؟
برای این منظور سطح کربن را تا ۰.۷۷ درصد افزایش می دهند.

اگر میزان کربن از مقدار گفته شده بیش تر شود، سختی پذیری فولاد چه تغییری می کند؟
در این شرایط کربن تاثیر معکوس گذاشته و میزان سختی پذیری در فولاد کاهش می یابد.