تفاوت بین BK، GBK، BKS، NBK در فولاد.

تفاوت بین BK، GBK، BKS، NBK در فولاد.

چکیده:

بازپخت و نرمال کردن فولاد دو فرآیند متداول عملیات حرارتی هستند.
هدف عملیات حرارتی مقدماتی: از بین بردن برخی از عیوب در مواد اولیه و محصولات نیمه تمام و آماده سازی سازمان برای عملیات سرد بعدی و عملیات حرارتی نهایی.
هدف نهایی عملیات حرارتی: به دست آوردن عملکرد مورد نیاز قطعه کار.
هدف از بازپخت و نرمال سازی، از بین بردن برخی عیوب ناشی از پردازش گرم فولاد، یا آماده سازی برای برش بعدی و عملیات حرارتی نهایی است.

 بازپخت فولاد:
1. مفهوم: فرآیند عملیات حرارتی حرارت دادن قطعات فولادی تا دمای مناسب (بالاتر یا کمتر از Ac1)، نگه داشتن آن برای مدت معینی و سپس سرد شدن آهسته برای به دست آوردن ساختاری نزدیک به تعادل، آنیلینگ نامیده می شود.
2. هدف:
(1) کاهش سختی و بهبود انعطاف پذیری
(2) دانه ها را تصفیه کنید و نقص های ساختاری را از بین ببرید
(3) استرس درونی را از بین ببرید
(4) سازمان را برای خاموش کردن آماده کنید
نوع: (با توجه به دمای گرمایش، می توان آن را به بازپخت در بالا یا پایین تر از دمای بحرانی (Ac1 یا Ac3) تقسیم کرد. اولی را بازپخت مجدد تبلور تغییر فاز نیز می نامند که شامل بازپخت کامل، بازپخت پخشی هموژنیزاسیون، آنیل ناقص و بازپخت کروی، دومی شامل بازپخت با تبلور مجدد و بازپخت تنش زدایی می شود.)

•  بازپخت کامل (GBK+A):

1) مفهوم: فولاد هیپویوتکتوئیدی (Wc=0.3%~0.6%) را تا AC3+(30~50)℃ حرارت دهید و پس از آستنیته شدن کامل، حفظ حرارت و خنک شدن آهسته (به دنبال کوره، دفن در ماسه، آهک) فرآیند عملیات حرارتی برای به دست آوردن ساختاری نزدیک به حالت تعادل، آنیل کامل نامیده می شود.2) هدف: پالایش دانه ها، ساختار یکنواخت، حذف تنش داخلی، کاهش سختی و بهبود عملکرد برش.
2) فرآیند: بازپخت کامل و خنک شدن آهسته با کوره می تواند از رسوب فریت پرویوتکتوئید و تبدیل آستنیت فوق سرد شده به پرلیت در محدوده دمایی اصلی زیر Ar1 اطمینان حاصل کند.زمان نگهداری قطعه کار در دمای بازپخت نه تنها باعث سوختن قطعه کار می شود، یعنی هسته قطعه کار به دمای گرمایش مورد نیاز می رسد، بلکه تضمین می کند که تمام آستنیت همگن شده برای رسیدن به تبلور مجدد کامل دیده می شود.زمان نگهداری آنیل کامل به عواملی مانند ترکیب فولاد، ضخامت قطعه کار، ظرفیت بارگیری کوره و روش بارگذاری کوره مربوط می شود.در تولید واقعی، به منظور بهبود بهره وری، بازپخت و خنک کننده تا حدود 600 ℃ می تواند خارج از کوره و خنک کننده هوا باشد.
دامنه کاربرد: ریخته گری، جوشکاری، آهنگری و نورد فولاد کربن متوسط ​​و فولاد آلیاژی کربن متوسط ​​و غیره توجه: فولاد کم کربن و فولاد هایپریوتکتوئیدی نباید به طور کامل آنیل شوند.سختی فولاد کم کربن پس از بازپخت کامل کم است، که برای پردازش برش مناسب نیست.هنگامی که فولاد هایپریوتکتوئیدی به حالت آستنیت بالاتر از Accm گرم می شود و به آرامی سرد و آنیل می شود، شبکه ای از سمنتیت ثانویه رسوب می کند که به طور قابل توجهی استحکام، انعطاف پذیری و چقرمگی ضربه فولاد را کاهش می دهد.

• بازپخت کروی:

1) مفهوم: فرآیند بازپخت برای کروی کردن کاربیدها در فولاد را آنیل کردن کروی می گویند.
2) فرآیند: فرآیند بازپخت کروی عمومی Ac1 + (10 ~ 20) ℃ با کوره تا 500 ~ 600 ℃ با خنک کننده هوا خنک می شود.
3) هدف: کاهش سختی، بهبود سازماندهی، بهبود انعطاف پذیری و عملکرد برش.
4) دامنه کاربرد: عمدتاً برای ابزارهای برش، ابزارهای اندازه گیری، قالب ها و غیره فولاد یوتکتوئید و فولاد هایپریوتکتوئید استفاده می شود.هنگامی که فولاد هایپریوتکتوئید دارای شبکه ای از سمنتیت ثانویه باشد، نه تنها سختی بالایی دارد و انجام برش دشوار است، بلکه شکنندگی فولاد را افزایش می دهد که مستعد رفع تغییر شکل و ترک است.به همین دلیل، پس از کار گرم فولاد باید یک فرآیند بازپخت کروی اضافه شود تا نفوذ پولکی در سیمانیت ثانویه مشبک و پرلیت برای بدست آوردن پرلیت دانه‌ای، کروی شود.
سرعت سرد شدن و دمای همدما نیز بر اثر کروی شدن کاربید تأثیر می گذارد.سرعت سرد شدن سریع یا دمای همدما پایین باعث می شود که پرلیت در دمای پایین تری تشکیل شود.ذرات کاربید خیلی ریز هستند و اثر تجمع اندک است که باعث می شود کاربیدهای پوسته پوسته شدن آسان شود.در نتیجه سختی بالاست.اگر سرعت سرد شدن خیلی آهسته باشد یا دمای همدما خیلی زیاد باشد، ذرات کاربید تشکیل شده درشت تر و اثر تجمع بسیار قوی خواهد بود.به راحتی می توان کاربیدهای دانه ای با ضخامت های مختلف تشکیل داد و سختی را کم کرد.

•  بازپخت هموژنیزاسیون (بازپخت انتشار):

1) فرآیند: فرآیند عملیات حرارتی حرارت دادن شمش های فولادی آلیاژی یا ریخته گری تا 150 ~ 00 ℃ بالاتر از Ac3، نگه داشتن برای 10 ~ 15 ساعت و سپس به آرامی خنک شدن برای از بین بردن ترکیب شیمیایی ناهموار.
2) هدف: از بین بردن جداسازی دندریت در حین کریستالیزاسیون و همگن سازی ترکیب.به دلیل دمای حرارت بالا و زمان طولانی، دانه های آستنیت به شدت درشت می شوند.بنابراین، به طور کلی لازم است که یک بازپخت کامل یا نرمال سازی برای پالایش دانه ها و رفع عیوب گرمای بیش از حد انجام شود.
3) دامنه کاربرد: عمدتاً برای شمش های فولادی آلیاژی، ریخته گری و آهنگری با الزامات کیفیت بالا استفاده می شود.
4) نکته: بازپخت انتشار با دمای بالا دارای چرخه تولید طولانی، مصرف انرژی بالا، اکسیداسیون و کربن زدایی جدی قطعه کار و هزینه بالا است.فقط برخی از فولادهای آلیاژی با کیفیت بالا و ریخته گری فولاد آلیاژی و شمش های فولادی با تفکیک شدید از این فرآیند استفاده می کنند.برای ریخته‌گری‌هایی با اندازه‌های عمومی کوچک یا ریخته‌گری‌های فولاد کربنی، به دلیل درجه تفکیک کمتر، می‌توان از بازپخت کامل برای پالایش دانه‌ها و حذف تنش ریخته‌گری استفاده کرد.

• بازپخت تسکین استرس

1) مفهوم: بازپخت برای حذف تنش ناشی از پردازش تغییر شکل پلاستیک، جوشکاری و غیره و تنش پسماند در ریخته‌گری را آنیلینگ تنش زدایی می‌گویند.(هیچ اعوجاجی در حین بازپخت تنش‌زدایی رخ نمی‌دهد)
2) فرآیند: قطعه کار را به آرامی تا 100 ~ 200 ℃ (500 ~ 600 ℃) زیر Ac1 گرم کنید و آن را برای مدت زمان معینی (1 ~ 3 ساعت) نگه دارید، سپس آن را به آرامی تا 200 درجه سانتیگراد با کوره خنک کنید و سپس خنک کنید. آن را از کوره خارج کنید
فولاد به طور کلی 500 تا 600 ℃ است
چدن معمولاً از 550 سگک در دمای 500-550 ℃ فراتر می رود که به راحتی باعث گرافیت شدن پرلیت می شود.قطعات جوش به طور کلی 500 ~ 600 ℃ هستند.
3) دامنه کاربرد: از بین بردن تنش پسماند در قطعات ریخته گری، آهنگری، جوش داده شده، قطعات سرد مهر و قطعات کار شده برای تثبیت اندازه قطعات فولادی، کاهش تغییر شکل و جلوگیری از ترک خوردن.

عادی سازی فولاد:
1. مفهوم: حرارت دادن فولاد به 30-50 درجه سانتیگراد بالاتر از Ac3 (یا Accm) و نگه داشتن آن برای مدت زمان مناسب.فرآیند عملیات حرارتی خنک‌سازی در هوای ساکن، نرمال‌سازی فولاد نامیده می‌شود.
2. هدف: پالایش دانه، ساختار یکنواخت، تنظیم سختی و غیره.
3. سازمان: فولاد یوتکتوئید S، فولاد هیپویوتکتوئید F+S، فولاد هیپریوتکتوئید Fe3CⅡ+S
4. فرآیند: عادی سازی زمان حفظ حرارت مانند بازپخت کامل است.باید بر اساس قطعه کار از طریق سوختن باشد، یعنی هسته به دمای گرمایش مورد نیاز برسد و عواملی مانند فولاد، ساختار اصلی، ظرفیت کوره و تجهیزات گرمایشی نیز در نظر گرفته شود.متداول‌ترین روش خنک‌سازی نرمال‌کننده، خارج کردن فولاد از کوره گرمایش و خنک کردن طبیعی آن در هوا است.برای قطعات بزرگ نیز می توان از دمیدن، پاشش و تنظیم فاصله انباشته شدن قطعات فولادی برای کنترل میزان سرمایش قطعات فولادی برای دستیابی به سازماندهی و عملکرد مورد نیاز استفاده کرد.

5. محدوده کاربرد:

• 1) بهبود عملکرد برش فولاد.فولاد کربن و فولاد کم آلیاژ با محتوای کربن کمتر از 0.25٪ پس از بازپخت سختی کمتری دارند و به راحتی در هنگام برش "چسبانده می شوند".از طریق درمان عادی، فریت آزاد را می توان کاهش داد و پرلیت پوسته پوسته را می توان به دست آورد.افزایش سختی می‌تواند ماشین‌کاری فولاد را بهبود بخشد، عمر ابزار و سطح سطح قطعه کار را افزایش دهد.
• 2) عیوب پردازش حرارتی را از بین ببرید.ریخته‌گری‌های فولادی سازه‌ای با کربن متوسط، آهنگری، قطعات نورد و قطعات جوش‌کاری شده مستعد عیوب بیش از حد گرم شدن و سازه‌های نواری مانند دانه‌های درشت پس از گرم شدن هستند.از طریق عملیات عادی سازی، می توان این ساختارهای معیوب را از بین برد و هدف از پالایش دانه، ساختار یکنواخت و از بین بردن تنش داخلی را به دست آورد.
• 3) از بین بردن کاربیدهای شبکه فولاد هایپریوتکتوئید، تسهیل بازپخت کروی.فولاد هایپریوتکتوئیدی باید قبل از کوئنچ کروی شده و آنیل شود تا ماشین کاری تسهیل شود و سازه برای کوئنچ آماده شود.با این حال، هنگامی که کاربیدهای شبکه جدی در فولاد هایپریوتکتوئید وجود دارد، یک اثر کروی خوب به دست نخواهد آمد.کاربید خالص را می توان با عادی سازی درمان حذف کرد.
• 4) بهبود خواص مکانیکی قطعات ساختاری رایج.برخی از قطعات فولاد کربنی و فولاد آلیاژی با تنش کم و الزامات عملکرد پایین برای دستیابی به عملکرد مکانیکی جامع خاص نرمال می شوند که می تواند جایگزین عملیات حرارتی نهایی قطعات شود.

انتخاب بازپخت و نرمال سازی
تفاوت اصلی بین آنیل و نرمال سازی:
1. سرعت خنک کننده نرمال شدن کمی سریعتر از بازپخت است و درجه سرد شدن بیشتر است.
2. ساختار به دست آمده پس از نرمال شدن ریزتر است و استحکام و سختی آن بیشتر از آنیل است.انتخاب بازپخت و نرمال سازی:

• برای فولاد کم کربن با محتوای کربن <0.25٪، معمولاً به جای آنیل کردن از نرمال کردن استفاده می شود.از آنجایی که سرعت خنک‌سازی سریع‌تر می‌تواند از رسوب سیمانیت سوم آزاد در امتداد مرز دانه توسط فولاد کم کربن جلوگیری کند، در نتیجه عملکرد تغییر شکل سرد قطعات مهر زنی را بهبود می‌بخشد.نرمال سازی می تواند سختی فولاد و عملکرد برش فولاد کم کربن را بهبود بخشد.در فرآیند عملیات حرارتی، نرمال سازی می تواند برای پالایش دانه ها و بهبود استحکام فولاد کم کربن استفاده شود.
• فولاد کربن متوسط ​​با محتوای کربن بین 0.25 تا 0.5٪ نیز می تواند به جای آنیل نرمال شود.اگرچه سختی فولاد کربن متوسط ​​نزدیک به حد بالای محتوای کربن پس از نرمال شدن بیشتر است، اما هنوز هم می توان آن را کاهش داد و هزینه نرمال سازی کم و بهره وری بالا را به همراه داشت.
• فولاد با محتوای کربن بین 0.5 تا 0.75 درصد، به دلیل محتوای کربن بالا، سختی پس از نرمال شدن به طور قابل توجهی بالاتر از آنیل است و برش آن دشوار است.بنابراین، آنیل کامل به طور کلی برای کاهش سختی و بهبود برش استفاده می شود.پردازش پذیری
• فولادهای پر کربن یا فولادهای ابزار با محتوای کربن > 0.75 درصد معمولاً از بازپخت کروی به عنوان یک عملیات حرارتی اولیه استفاده می کنند.اگر شبکه سمنتیت ثانویه وجود دارد، ابتدا باید نرمال شود.

منبع: ادبیات حرفه ای مکانیک.

تدوینگر: علی