استاندارد عملیات حرارتی فولادها

فولاد به عنوان یکی از مهم‌ترین آلیاژهای فلزی در صنایع مختلف، نقشی حیاتی در پیشرفت تمدن ایفا می‌کند. ایجاد تنوع در نوع و کاربرد فولاد، نیازمند فرآیندی تخصصی به نام عملیات حرارتی است تا خواص مکانیکی آن مطابق با نیاز نهایی تنظیم شود. این مقاله به عنوان راهنمایی جامع، استاندارد عملیات حرارتی فولادها را به تفصیل بررسی می‌کند و درک کاملی از این فرآیند پیچیده را به شما ارائه می‌دهد.

عملیات حرارتی فولادها چیست؟

عملیات حرارتی فولادها مجموعه‌ای از فرآیندهای گرمایش و سرد کردن کنترل‌شده است که بر روی فولاد اعمال می‌شود تا ریزساختار و خواص آن را به منظور دستیابی به ویژگی‌های مورد نظر، تغییر دهد. این فرآیندها می‌توانند شامل آنیل کردن، نرم‌کردن، سخت‌کاری و تمپر کردن باشند.

انتخاب فرآیند و پارامترهای مناسب برای عملیات حرارتی فولاد به عوامل مختلفی مانند نوع فولاد، شکل و اندازه قطعه، خواص مکانیکی مورد نظر و کاربرد نهایی آن بستگی دارد. درک صحیح از این عوامل و استفاده از استانداردهای مربوطه برای عملیات حرارتی، ضروری است تا بتوان به بهترین نتیجه از نظر خواص و عملکرد دست یافت.

استانداردهای عملیات حرارتی فولادها

استانداردهای مختلفی برای عملیات حرارتی فولادها وجود دارد که توسط سازمان‌های مختلف مانند ASTM، ASME و EN تدوین شده‌اند. این استانداردها جزئیات مربوط به فرآیندهای گرمایش، سرد کردن و زمان‌های نگه داشتن را برای انواع مختلف فولاد و کاربردهای خاص آن‌ها مشخص می‌کنند.

برخی از مهم‌ترین استاندارد عملیات حرارتی فولادها عبارتند از:

ASTM A182

• محدوده کاربرد: فولادهای کربنی و آلیاژی که برای سرویس‌های دمای بالا و پایین استفاده می‌شوند. این استاندارد فولادهای بسیاری با گرید F1 تا تا F430 را در برمیگیرد که در آن به الزامات عملیات حرارتی برای این فولادها می‌پردازد.

• جزئیات: این استاندارد شامل الزامات مربوط به فرآیندهای آنیل کردن، نرم‌کردن، سخت‌کاری و تمپر کردن برای گریدهای مختلف فولاد تحت پوشش آن است. در ادامه به این موارد اشاره می‌شود.
  • آنیل کردن:
    • دما: 593 تا 654 درجه سانتیگراد (1100 تا 1210 درجه فارنهایت)
    • زمان: 1 تا 2 ساعت در هر اینچ ضخامت
    • سرعت سرد کردن: 150 درجه سانتیگراد در ساعت (270 درجه فارنهایت در ساعت)
  • نرم‌کردن:
    • دما: 816 تا 871 درجه سانتیگراد (1500 تا 1600 درجه فارنهایت)
    • زمان: 1 تا 2 ساعت در هر اینچ ضخامت
    • سرعت سرد کردن: در آب یا روغن
  • سخت‌کاری:
    • دما: 816 تا 871 درجه سانتیگراد (1500 تا 1600 درجه فارنهایت)
    • زمان: 1 تا 2 دقیقه در هر اینچ ضخامت
    • سرعت سرد کردن: در آب یا روغن
  • تمپر کردن:
    • دما: 566 تا 654 درجه سانتیگراد (1050 تا 1210 درجه فارنهایت)
    • زمان: 1 تا 2 ساعت در هر اینچ ضخامت
    • سرعت سرد کردن: در هوا

• کاربردها: لوله‌های بویلر، لوله‌های مبدل حرارتی، خطوط لوله بخار، خطوط لوله فشار بالا و سایر کاربردهایی که نیاز به مقاومت و چقرمگی بالا در دماهای مختلف دارند.

ASME SA-213

• محدوده کاربرد: لوله‌های فولادی کربنی و آلیاژی بدون درز که برای بویلرها و مبدل‌های حرارتی استفاده می‌شوند.
• جزئیات: این استاندارد شامل الزامات مربوط به فرآیندهای آنیل کردن، نرم‌کردن، سخت‌کاری و تمپر کردن برای گریدهای مختلف فولاد تحت پوشش آن است. در ادامه به این موارد اشاره می‌شود.
  • آنیل کردن:
    • دما: 593 تا 654 درجه سانتیگراد (1100 تا 1210 درجه فارنهایت)
    • زمان: 1 تا 2 ساعت در هر اینچ ضخامت
    • سرعت سرد کردن: 150 درجه سانتیگراد در ساعت (270 درجه فارنهایت در ساعت)
    • نوع سرد کردن : در آب یا روغن
  • نرم‌کردن:
    • دما: 816 تا 871 درجه سانتیگراد (1500 تا 1600 درجه فارنهایت)
    • زمان: 1 تا 2 ساعت در هر اینچ ضخامت
    • نوع سرد کردن: در آب یا روغن
  • سخت‌کاری:
    • دما: 816 تا 871 درجه سانتیگراد (1500 تا 1600 درجه فارنهایت)
    • زمان: 1 تا 2 دقیقه در هر اینچ ضخامت
    • نوع سرد کردن: در آب یا روغن
  • تمپر کردن:
    • دما: 538 تا 621 درجه سانتیگراد (1000 تا 1150 درجه فارنهایت)
    • زمان: 1 تا 2 ساعت در هر اینچ ضخامت
    • نوع سرد کردن: در هوا
• کاربردها: بویلرهای بخار، مبدل‌های حرارتی، لوله‌های فوق گرم کننده، لوله‌های بخار دوباره گرم شده و سایر کاربردهایی که نیاز به مقاومت و چقرمگی بالا در دماهای بالا دارند.

 EN 10028

• محدوده کاربرد: لوله‌های فولادی بدون درز که برای سرویس‌های فشار بالا استفاده می‌شوند. ورق های آلیاژی و غیر آلیاژی که در فشار بالا کار می‌کنند.
• جزئیات: مفاد این استاندارد عملیات حرارتی فولاد را در ادامه می‌آوریم.
  • آنیل کردن:
    • دما: 593 تا 654 درجه سانتیگراد (1100 تا 1210 درجه فارنهایت)
    • زمان: 1 تا 2 ساعت در هر اینچ ضخامت
    • سرعت سرد کردن: 150 درجه سانتیگراد در ساعت (270 درجه فارنهایت در ساعت)
    • نوع سرد کردن : در آب یا روغن
  • نرم‌کردن:
    • دما: 816 تا 871 درجه سانتیگراد (1500 تا 1600 درجه فارنهایت)
    • زمان: 1 تا 2 ساعت در هر اینچ ضخامت
    • نوع سرد کردن: در هوا
  • سخت‌کاری:
    • دما: 816 تا 871 درجه سانتیگراد (1500 تا 1600 درجه فارنهایت)
    • زمان: 1 تا 2 دقیقه در هر اینچ ضخامت
    • نوع سرد کردن: در روغن
  • تمپر کردن:
    • دما: 566 تا 654 درجه سانتیگراد (1050 تا 1210 درجه فارنهایت)
    • زمان: 1 تا 2 ساعت در هر اینچ ضخامت
    • نوع سرد کردن: در هوا
• کاربردها: خطوط لوله فشار بالا، خطوط لوله انتقال گاز، خطوط لوله نفت و گاز، مبدل‌های حرارتی فشار بالا و سایر کاربردهایی که نیاز به مقاومت و چقرمگی بالا در فشارهای بالا دارند.

علاوه بر استانداردهای ذکر شده در بالا، استانداردهای متعدد دیگری نیز برای عملیات حرارتی فولادها وجود دارد که توسط سازمان‌های مختلف مانند API،DIN و JIS منتشر شده‌اند. انتخاب استاندارد مناسب برای یک کاربرد خاص به عوامل مختلفی از جمله نوع فولاد، شکل و اندازه قطعه، خواص مکانیکی مورد نظر و الزامات کد یا مشخصات بستگی دارد.

بیشتر بخوانید: تفاوت آنیل و تمپر

انتخاب فرآیند و پارامترهای مناسب برای عملیات حرارتی فولادها

انتخاب فرآیند و پارامترهای مناسب برای عملیات حرارتی فولاد به عوامل مختلفی مانند نوع فولاد، شکل و اندازه قطعه، خواص مکانیکی مورد نظر و کاربرد نهایی آن بستگی دارد.

• نوع فولاد: ترکیب شیمیایی و ریزساختار فولاد نقش اساسی در انتخاب فرآیند و پارامترهای مناسب برای عملیات حرارتی آن دارد.
• شکل و اندازه قطعه: شکل و اندازه قطعه می‌تواند بر نرخ گرمایش و سرد شدن و توزیع تنش در آن تأثیر بگذارد.
• خواص مکانیکی مورد نظر: خواص مکانیکی مورد نظر مانند سختی، چقرمگی و استحکام باید در انتخاب فرآیند و پارامترهای مناسب برای عملیات حرارتی فولاد در نظر گرفته شود.
• کاربرد نهایی: کاربرد نهایی فولاد می‌تواند محدودیت‌هایی را برای انتخاب فرآیند و پارامترهای مناسب برای عملیات حرارتی آن ایجاد کند.

مزایای عملیات حرارتی فولادها

عملیات حرارتی فولادها مزایای متعددی دارد که از جمله آنها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• افزایش سختی و استحکام: عملیات حرارتی می‌تواند سختی و استحکام فولاد را به طور قابل توجهی افزایش دهد. این امر فولاد را برای کاربردهایی که به مقاومت بالایی در برابر سایش، ضربه و بارگذاری نیاز دارند، مناسب می‌کند.
• بهبود چقرمگی: عملیات حرارتی می‌تواند چقرمگی فولاد را افزایش دهد. چقرمگی به توانایی فولاد برای جذب انرژی بدون شکستن اشاره دارد. این امر فولاد را برای کاربردهایی که در معرض تنش و ضربه ناگهانی هستند، مناسب می‌کند.
• کاهش تنش‌های داخلی: عملیات حرارتی می‌تواند تنش‌های داخلی موجود در فولاد را که ناشی از فرآیندهای ریخته‌گری، آهنگری یا ماشینکاری هستند، از بین ببرد. این امر از ترک خوردن و پیچ و تاب خوردن فولاد در حین استفاده جلوگیری می‌کند.
• بهبود قابلیت ماشینکاری: عملیات حرارتی می‌تواند قابلیت ماشینکاری فولاد را بهبود بخشد. این امر باعث می‌شود که فولاد به راحتی شکل داده شود و از آن قطعات دقیق‌تر و با کیفیت‌تر تولید شود.
• تنوع در خواص: عملیات حرارتی طیف وسیعی از خواص را در فولاد ایجاد می‌کند. این امر به مهندسان و طراحان این امکان را می‌دهد تا فولادی را با خواص دقیقاً مطابق با نیازهای خاص خود انتخاب کنند.

نتیجه‌گیری

عملیات حرارتی فرآیندی پیچیده و مهم است که نقش اساسی در تعیین خواص نهایی فولاد دارد. انتخاب فرآیند و پارامترهای مناسب برای عملیات حرارتی فولاد به عوامل مختلفی بستگی دارد. درک صحیح از این عوامل و استفاده از استانداردهای مربوطه برای عملیات حرارتی، ضروری است تا بتوان به بهترین نتیجه از نظر خواص و عملکرد دست یافت.

عملیات حرارتی مزایای متعددی از جمله افزایش سختی و استحکام، بهبود چقرمگی، کاهش تنش‌های داخلی، بهبود قابلیت ماشینکاری و تنوع در خواص را به ارمغان می‌آورد. به همین دلیل، از این فرآیند در طیف گسترده‌ای از صنایع و کاربردها استفاده می‌شود.

مشاوره رایگان خرید انواع مقاطع فولادی

اطلاعات ارائه شده در این مقاله جنبه کلی دارد و ممکن است برای همه فلزات و آلیاژها به طور دقیق صدق نکند. برای جزئیات بیشتر و انتخاب فرآیند مناسب با مشاوران شرکت وستاسازه تماس بگیرید. شرکت وستاسازه یکی از مراکز تخصصی فلزات در سطح کشور است. شما می‌توانید برای دریافت مشاوره رایگان، استعلام قیمت و خرید با یکی از شماره‎‌های زیر تماس حاصل فرمایید:

021-28426262

09391111886