آلیاژهای غیر آهنی و برخی فولادهای زنگ نزن را نمی توان به شیوه های معمول برای آلیاژهای آهنی عملیات حرارتی کرد. دلیل آن این است که آلیاژهای غیر آهنی مثل فولادها دستخوش تبدیل فاز نمی شوند. سخت گردانی و. سازوکارهای سخت گردانی این گونه آلیاژها اساسا با فولادها متفاوت است.
تبدیل فاز با استفاده از عملیات حرارتی
آلیاژهای قابل عملیات حرارتی آلومینیم، آلیاژهای مس، فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی و بعضی فولادهای زنگ نزن دیگر، با فرایندی بنام سخت گردانی رسوبی استحکام دهی و سخت می شوند.
این عملیات حرارتی روشی است که در آن ذرات کوچک ( یک فاز مجزا و موسوم به رسوب ها ) در زمینه فاز اصلی به طور یکنواخت پراکنده می شوند. در این فرایند به دلیل آن که انحلال پذیری یک عنصر (یک جزء آلیاژ) در عنصر دیگر از حد مشخص تجاوز می کند، رسوب تشکیل می شود.
فاز کاپا غنی از آلومینیم است، ساختاری fcc دارد و انعطاف پذیر است. زیر دمای پایین (یعنی، زیر منحنی انحلال پذیری پایین) دو فاز وجود دارد: کاپا و تتا (یک ترکیب بین فلزی سخت CuAl). این آلیاژ را می توان عملیات حرارتی و خواص آن را به دو روش مختلف: عملیات انحلال و سخت گردانی رسوبی اصلاح کرد.
عملیات حرارتی انحلال :
در عملیات انحلال، آلیاژ تا محدوده فاز محلول جامد کاپا، مثلا، ۱۰۰۰° گرم می شود و سپس به سرعت مثلا با آبدهی در آب خنک می شود. ساختار بدست آمده بلافاصله بعد از آبدهی فقط حاوی تک فاز کاپا است. این آلیاژ استحکام متوسط و انعطاف پذیری قابل ملاحظه ای دارد.
سخت گردانی رسوبی :
آلیاژ دوباره تا یک دمای میانی گرم شده و در آن دما برای یک دوره زمانی نگه داشته می شود که در این مدت عمل رسوب انجام می شود. اتم های مس در سایت های جوانه زنی نفوذ کرده و با اتم های آلومینیم ترکیب می شوند؛
در این فرایند فاز تتا تولید می شود، که به صورت رسوب های بسیار ریز میکروسکوپی (که در B با نقاط ریز درون دانه های فاز کاپا نشان داده شده) تشکیل می شود. این ساختار گر چه انعطاف پذیری کم دارد، از ساختار موجود در A مستحکم تر است. افزایش استحکام آن ناشی از افزایش مقاومت در برابر حرکت نابجایی ها در ناحیه رسوب ها است. حاصل می شود.
عملیات حرارتی پیر سازی
از آنجا که فرایند رسوبی تابع زمان و دما است، بنابراین این فرایند پیرسازی نیز نامیده می شود و بهبود خاصیت به پیرسختی موسوم است. چنانچه این فرایند در دمایی بالاتر از دمای اتاق انجام شود، پیر سازی مصنوعی یا اجباری نامیده می شود.
اما، آلیاژ های چندی از آلومینیم در دمای اتاق و طی یک دوره زمانی، سخت گردانی و مستحکم تر می شوند؛ این فرایند پیرسازی طبیعی نامیده می شود.
چنین آلیاژهایی ابتدا آبدهی می شوند؛ سپس، چنانچه لازم باشد با تغییر شکل پلاستیک در دمای اتاق شکل داده می شوند و بلاخره رها می شوند، تا با پیر سختی طبیعی، سختی و استحکام گیرند. عمل پیر سختی طبیعی را می توان با سرد کردن یخچالی آلیاژ آبدهی شده در مدتی ک.تاه تر انجام داد (عملیات سرمازا)
سخت گردانی سطحی :
(به همین دلیل این فرایند سخت گردانی سطحی نامیده می شود). این روش برای اصلاح مقاومت نسبت به دندانه گذاری، خستگی و ساییدگی سطح، از سودمندی خاص برخوردار است.
کاربردهای نوعی برای سخت گردانی سطحی عبارتند از: دندانه چرخ دنده ها، بادامک ها، شفت ها، یاتاقان ها، بست ها، پین ها، صفحه کلاچ های اتومبیل ها، ابزارها و قالب ها.
سختی گردانی کامل این قطعات ممکن است مطلوب نباشد، زیرا یک قطعه سخت، فاقد چقرمگی لازم برای این کاربردها است. یک ترک کوچک سطحی می تواند به سرعت در سرتاسر چنین قطعه ای منتشر شده و موجب شکست کامل قطعه شود.
دیدگاهتان را بنویسید