شرایط بهینه عملیات حرارتی

کربن دهي (Carburizing) از شرایط بهینه عملیات حرارتی است که باعث می شود میزان کردن در سطح فولاد افزایش یابد. برای این کار، ابزار فولادی را در دمایی معادل ۱۷۰۰ ( oF(927 OC در معرض یک ماده پرکربن (جامد، مایع یا گازی) قرار می دهند تا کربن به سطح فولاد نفوذ کند. پس از کربن دهی، ایزار فولادی باید کوئنچ شود. بدین ترتیب سطح فولاد که کربن بیشتری دارد، سخت تر از عمق آن خواهد شد و مقاومت سایشی ابزار افزایش خواهد یافت.

نیتراسیون گازی

در عملیات نیتراسیون گازی (Gas nitriding)، قطعه کار در یک کوره با اتمسفر گاز آمونیاک تا دمای ۹۰۰۱۱۵۰( F (482-621C به مدت طولانی حرارت داده می شود. بدین ترتیب در ضخامت کمی از سطح فولاد، نیتریدهایی تشکیل می شود که خیلی سخت هستند. ابزارهای نیتروره شده، مقاومت سایشی فوق العاده ای دارند و سطح آنها کم اصطکاک است، به طوری که از چسبندگی و جوش خوردن آنها به قطعات مجاور جلوگیری می شود. مخصوصا در مواردی که سایش فلز بر روی فلز مطرح باشد، استفاده از نیتراسیون مفید خواهد بود. مقاومت در برابر خستگی ابزارهای نیتروره شده نیز بالا است

سیانوره کردن

سیانوره کردن یا غوطه ور کردن فولاد در حمام سدیم سیانید شرایط بهینه عملیات حرارتی در محدوده دمایی ۱۳۵۰ – ۱۶۰۰-732)F (871C یعنی کمی بالاتر از دمای تبدیل ساختاری فولاد انجام می شود. انتخاب دمای حمام بستگی به گرید فولاد دارد. با توجه به نیتریدها در این حمام، یک لایه سطحی بسیار سخت بر روی ابزار فولادی به وجود می آید که مقاومت سایشی خیلی زیادی نزدیک به مقاومت سایشی فولادهای نیتروره شده) خواهد داشت.

کربونیتراسیون

کربونیتراسیون که سیانوره کرده گازی نیز نامیده می شود، شبیه به عملیات سیانوره کردن است، با این تفاوت که هم کرین و هم نیتروژن به سطح فولاد نفوذ می کنند. قطعه کار در یک کوره که اتمسفر آن حاوی هیدروکرینها و آمونیاک است، تا محدوده دمایی ۱۲۰۰-۱۶۵۰ (F (649-899C

حرارت داده می شود. قطعات پس از کربونیتراسیون، کوئنچ و تمپر می شوند و یک سطح سخت و مقاوم در برابر سایش پیدا می کنند |

رسوب دهی بخار فیزیکی یا PVD

به روش Tin یک روش ایجاد پوشش های سخت بر روی ایزارها در خلاء و دمای پایین است. ابزارها را در راکتور دستگاه قرار داده شده و محفظه راکتور از هوا تخلیه می شود تا در آن خلاء نسبی به وجود آید. با تخلیه الکتریکی و تشکیل پلاسمای حاوی یونهای تیتانیم و نیتروژن می توان یک پوششPVD .بر روی ایزاها نشاند. یونهای تیتانیم در اثر فرایندهای تبخیر واکنشی فعال و پاشش واکنشی به وجود می آید. انرژی مورد نیاز برای ایجاد واکنشهای شیمیایی مورد نیاز از طریق یک میدان الکتریکی پر انرژی تامین می شودPVD

سطوحی که باید پوشش کاری شوند در راستای منبع ایجاد پوشش قرار داده می شوند. برای این منظور، ابزارها باید درون محفظه راکتور قرار گیرند. چنانچه قسمتهایی از ابزار نیاز به پوشش کاری نداشته باشد، باید با استفاده از ماسک مخصوص آن قسمت ها را جدا پوشاند. به روش تقریب PVD می توان از جنس تیتانیم نیترید، تیتانیم کر یونیترید، کرم نیترید و کرم کاربید بر روی ابزار ایجاد کرد. ضخامت پوشش هایPVD ۰,۰۰۰۰۸۰,۰۰۰۲۰

معمولا برای پوشش کاری ابزارهای برشی استفاده می شود PVD ارجحیت دارد. روش CVD نسبت به روش PVD در دمای پایین (دمایی به مراتب پایین تر از محدوده تمپرینگ اغلب فولادها) انجام می شود، لازم نیست عملیات حرارتی دیگری بر روی ایزار انجام شود. پوشش دادن ابزارهایی که تلرانس ابعادی دقیقی دارند، به روش PVD می باشد. با توجه به این که عملیاتin

رسوب دهی بخار شیمیایی یا CVD

روش پوشش دهی CVD در حال حاضر رایج ترین فرایند برای بهبود کیفیت سطوح ابزارها، در بین تولید کنندگان است. در این روش قطعه کار درون محفظه یک راکتور قرار گرفته و تا دمای ۱۸۵۰ – ۲۰۰۰( F1010-1093C حرارت داده می شود. گازهای موجود در فضای راکتور شامل عناصری هستند که باید به صورت پوشش بر روی ابزار رسوب کنند. این گازهای تحت شرایط کنترل شده به راکتور وارد می شوند. ضخامت پوشش CVD خیلی کم و در حدود ۰,۰۰۰۲۴-۰٫۰۰۰۴۰  Al2O3, TINC, TIC, TINاست. با این روش می توان پوشش هایی از جنسin و گاهی چند لایه مختلف از این مواد را بر روی ابزار به وجود آورد.

پوشش CVD مخصوصا برای ابزارهایی مناسب است که در معرض تنشهای فشاری سنگین قرار می گیرند مثلا قالبهای اکستروژن، فرم دادن و کشش

با توجه به دمای بالا به هنگام پوشش دهی CVD لازم است ابزارهای فولادی پس از پوشش کاری مجددا عملیات حرارتی شوند تا سختی مورد نیاز در فولاد زیر ساخت به وجود آید و ساختار فولاد نیز از نظر متالورژیکی بازیابی گردد.

ما در این مقاله شرایط بهینه عملیات حرارتی را مورد بررسی قرار دادیم.

منبع