زمانی که فرایند عملیات حرارتی روی فلزات صورت بگیرد، باعث به وجود آمدن تغییر خواص الکتریکی مغناطیسی و ساختاری آنها می‌شود. با در نظر گرفتن این موضوع که کاربرد هر یک از فلزات متفاوت از دیگری است، محیط‌های گوناگون نیز ویژگی‌های خاص و متفاوت از یک دیگر را می‌طلبند. به طور مثال زمانی که وقت انجام کارهای مهندسی باشد سختی و استحکام فلز در اولویت قرار می‌گیرد، اما همین موضوع در انجام کارهای الکتریکی متفاوت است و مقاومت ویژه پایین اهمیت بیشتری به دنبال دارد. چندین روش متفاوت و گوناگون وجود دارد که با توجه به هر یک عملیات حرارتی انجام می‌شود که در ادامه به طور کامل‌تر در مورد آن صحبت می‌کنیم.
عملیات حرارتی چیست؟
منظور از عملیات حرارتی همان فرایندی است که در طی آن فلزات در حالت اولیه خود و بدون هر تغییر شکل ظاهری در وهله اول گرم شده و سپس در نهایت سرد می‌شوند.
هدف کلی جهت انجام این فرایند کمک برای بهبود یافتن خواص فیزیکی و شیمیایی، شامل افزایش استحکام، سفتی، مقاومت به سایش و غیره است.
در حالت کلی بسیاری از فلزات امکان انجام عملیات حرارتی روی آنها وجود دارد. تعداد بسیار زیادی از آلیاژ‌های غیر آهنی موجود، زمانی که این فرایند روی آنها انجام شود مقاومت و سختی بالاتری به خود می‌گیرند.
بیشتر بخوانید: خدمات ریخته گری گریز از مرکز در تهران
دسته‌بندی فرایندهای عملیات حرارتی
عملیات حرارتی از انواع مختلف و گوناگونی برخوردار است و هر یک نیز دارای اثرات ریز ساختاری کاملاً متفاوتی با دیگری می‌باشند. تمام عنوان‌هایی که از نظر علمی و تکنیکی برای فرایندهای مختلف و گوناگون عملیات حرارتی به کار گرفته می‌شود، کاملاً متناسب با آنها است. اما در برخی مواقع با توجه به اینکه یک عملیات حرارتی را با هدفی خاص و تعیین شده انجام می‌دهند، این امکان وجود دارد که تناسب کاملی میان عملیات و روندی که برای آن در پیش می‌گیرند وجود نداشته باشد.
به طور مثال زمانی که عملیات تنش‌گیری و برگشت صورت می‌گیرد برای هر یک تجهیزات کاملاً مشابه و روش‌های یکسانی از نظر دما و زمان به کار گرفته می‌شود، ولی هدف کلی از انجام هر یک متفاوت خواهد بود.
تمام فرایندهایی که مربوط به عملیات حرارتی است با در نظر گرفتن نوع ماده به دو دسته آهنی و غیرآهنی تقسیم می‌شوند. نوع آهنی آن شامل فولاد، چدن و غیره و نوع آهنی آن آلیاژهایی همچون آلومینیوم، منیزیم، تیتانیوم، مس و غیره را در بر می‌گیرد.
به چه منظوری عملیات حرارتی انجام می‌شود؟
همانطور که در مطالب فوق نیز بیان کردیم هدف کلی و اصلی برای انجام این کار بهبود در خواص فیزیکی بدون به وجود آمدن هرگونه تغییر در شکل اصلی و ماهیت شیمیایی فولاد، فلزات و غیره است.
البته موارد متعدد دیگری همچون از بین بردن تنش‌های باقیمانده در قطعه مد نظر، افزایش یافتن مقاومت به سایش و غیره نیز از دیگر هدف‌های مهم انجام عملیات حرارتی محسوب می‌شود.
مراحل عملیات حرارتی انواع روش‌های عملیات حرارتی همه را نام برده و توضیح دهید.
انواع مختلفی از عملیات حرارتی اصلی که روی فلزات صورت می‌گیرد به شرح زیر است.
- آنیل کردن
این فرایند معمولاً برای نرم کردن برخی فلزها مانند آهن، فولاد، مس، برنج و نقره مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای انجام آن نیز در وهله اول فلز مد نظر را تا میزان لازم حرارت داده و سپس اجازه می‌دهند تا به صورت کاملاً دقیق و کنترل شده و به آرامی در دمای محیط و عادی سرد شود. آنیل کردن این قابلیت را دارد تا باعث تغییر خواص فیزیکی و شیمیایی محصول شود و این موضوع تا جایی ادامه دارد که خاصیت تورق پذیری محصول به میزان لازم افزایش پیدا کرده و سختی آن کاهش پیدا می‌کند.
- نرمالیزاسیون (نرماله)
این فرایند معمولاً جهت یکنواخت سازی ترکیب و اندازه دانه به شدت کاربردی محسوب می‌شود. برای شروع فرایند در وهله اول فلز مد نظر را از پیش حرارت داده و سپس به کمک هوا و دمای محیط خنک خواهد شد.
فلزی که در نهایت به دست می‌آید به هیچ عنوان ناخالصی ندارد و می‌توانید شاهد استحکام و سختی هرچه بیشتر آن باشید. معمولا از این فرایند جهت تولید یک فولاد سخت‌تر و مستحکم‌تر استفاده خواهد شد. به طور کلی فرایند نرماله کردن بیشتر برای موادی مورد استفاده قرار می‌گیرد که اکثراً در معرض ماشین کاری هستند، چرا که با انجام این کار می‌توانند موجب بهبودی این ویژگی شوند.
- سخت کاری
این نوع فرایند نیز نقش مهم و حائز اهمیتی برای فولاد و دیگر آلیاژ‌ها به همراه دارد تا از این طریق امکان بهبود بخشیدن خواص مکانیکی آنها فراهم شود. در زمان انجام فرایند سخت کاری فلز را در یک دمای کاملاً بالا حرارت می‌دهند و تا هر زمان که یک نسبت مشخص از کربن حل نشود، دما حفظ خواهد شد. در مرحله بعد فلز آب دیده شده به صورتی است که امکان سرد کردن آن درون آب یا نفت با بالاترین زمان ممکن انجام می‌شود. انجام فرایند سخت کاری در نهایت باعث تولید آلیاژی خواهد شد که استحکام فوق العاده بالایی دارد و در برابر سایش نیز کاملاً مقاوم است.
تاثیر عملیات حرارتی بر فولاد یا فلزات
تا به اینجای کار متوجه شدید که عملیات حرارتی چیست و به چه منظور انجام می‌شود، حتی به توضیح تمام مراحل و روش‌های آن نیز پرداختیم. اما در این قسمت باید بگوییم که انجام این فرایند باعث می‌شود خواص فیزیکی مختلف فولاد و دیگر آلیاژ‌های غیر آهنی به آن صورتی که انتظار می‌رود بهبود پیدا کند. این عملیات بدون به وجود آمدن هرگونه تغییر در شکل ظاهری و خواص شیمیایی فلز و فولاد صورت می‌گیرد.
جمع بندی
در موارد بالا به تمام جزئیات عملیات حرارتی برای شما پرداختیم و در این قسمت باید بیان کنیم که مهم‌ترین بخش‌هایی که باعث تغییر عملیات حرارتی خواص فلزات می‌شوند عبارتند از مقاومت الکتریکی، انبساط حرارتی ساختار مغناطیس و هر یک نیز بنا به شرایط و با توجه به نوع فلزات باید به بهترین شکل ممکن رعایت شوند. عملیات حرارتی برای بسیاری از فلزات و فولاد فوق العاده مهم و حائز اهمیت تلقی می‌شود.
