برگشت دادن: تفاوت میان نسخه‌ها

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
نمایش تاریخچه به صورت تعاملی
→ تفاوت قدیمی‌ترتفاوت جدیدتر ←
محتوای حذف‌شده محتوای افزوده‌شده
دیداریویکی‌متن
بدون خلاصۀ ویرایش
بدون خلاصۀ ویرایش
خط ۱: خط ۱:
[[پرونده:Tempering colors in steel.jpg|بندانگشتی|237x237px|یک قطعه فولادی با تمپر موضعی. رنگ‌های مختلف نشان می‌دهند که فولاد در هر نقطه تا چه دمایی بالا رفته‌است. رنگ کاهی روشن دمای ۲۰۴ درجه سلسیوس و آبی روشن نشاندهنده دمای ۳۳۷ درجه سلسیوس است.<ref>''Light, its interaction with art and antiquities'' By Thomas B. Brill - Plenum Publishing 1980 Page 55</ref><ref>Andrews, Jack (1994). ''New Edge of the Anvil: a resource book for the blacksmith. pp. 98–99''</ref>]]'''برگشت دادن''' یا '''تمپر کردن''' {{به انگلیسی|Tempering}} یک [[عملیات حرارتی]] است که در آن [[فولاد]] سختکاری یا نرماله شده، معمولاً تا دمایی کمتر از دمای بحرانی پایین (Ac<sub>1</sub>) گرم شده و با نرخ مناسبی خنک می‌شود. این کار عمدتاً برای افزایش [[شکل‌پذیری]] و [[چقرمگی]] انجام می‌شود، اما می‌تواند با هدف افزایش اندازه دانه‌های ماتریس نیز انجام شود. فولادها پس از سختکاری به این دلیل توسط گرمایش مجدد تمپر می‌شوند که ترکیب خاصی از خواص مکانیکی ایجاد گردد و همچنین تنش‌های ایجاد شده از عملیات کوئنچینگ آزاد شده و پایداری ابعادی ایجاد گردد. معمولاً اگر قطعه ای از دمایی بالاتر از دمای بحرانی بالا [[آبدهی (مکانیک)|کوئنچ]] شود آن را تمپر می‌کنند، با این حال ممکن است از این عملیات برای تنش زدایی قطعات [[جوشکاری]] شده یا آزادسازی تنش‌های القاشده توسط فرایندهایی مانند [[شکل‌دهی (فلزکاری)|شکل دهی]] و [[ماشین‌کاری|ماشینکاری]] نیز انجام شود.<ref name=":0">{{یادکرد کتاب|عنوان=ASM Handbook, Volume 4|نویسنده=ASM International. Handbook Committee|ISBN=0-87170-379-3|سال=1990}}</ref>
[[پرونده:Tempering colors in steel.jpg|بندانگشتی|237x237px|یک قطعه فولادی با تمپر موضعی. رنگ‌های مختلف نشان می‌دهند که فولاد در هر نقطه تا چه دمایی بالا رفته‌است. رنگ کاهی روشن دمای ۲۰۴ درجه سلسیوس و آبی روشن نشاندهنده دمای ۳۳۷ درجه سلسیوس است.<ref>''Light, its interaction with art and antiquities'' By Thomas B. Brill - Plenum Publishing 1980 Page 55</ref><ref>Andrews, Jack (1994). ''New Edge of the Anvil: a resource book for the blacksmith. pp. 98–99''</ref>]]'''برگشت دادن''' یا '''تمپر کردن''' {{به انگلیسی|Tempering}} یک [[عملیات حرارتی]] است که در آن [[فولاد]] سختکاری یا نرماله شده، معمولاً تا دمایی کمتر از دمای بحرانی پایین (Ac<sub>1</sub>) گرم شده و با نرخ مناسبی خنک می‌شود. این کار عمدتاً برای افزایش [[شکل‌پذیری]] و [[چقرمگی]] انجام می‌شود، اما می‌تواند با هدف افزایش اندازه دانه‌های ماتریس نیز انجام شود. فولادها پس از سختکاری به این دلیل توسط گرمایش مجدد تمپر می‌شوند که ترکیب خاصی از خواص مکانیکی ایجاد گردد و همچنین تنش‌های ایجاد شده از عملیات کوئنچینگ آزاد شده و پایداری ابعادی ایجاد گردد. معمولاً اگر قطعه ای از دمایی بالاتر از دمای بحرانی بالا [[آبدهی (مکانیک)|کوئنچ]] شود آن را تمپر می‌کنند، با این حال ممکن است از این عملیات برای تنش زدایی قطعات [[جوشکاری]] شده یا آزادسازی تنش‌های القاشده توسط فرایندهایی مانند [[شکل‌دهی (فلزکاری)|شکل دهی]] و [[ماشین‌کاری|ماشینکاری]] نیز انجام شود.<ref name=":0">{{یادکرد کتاب|عنوان=ASM Handbook, Volume 4|نویسنده=ASM International. Handbook Committee|ISBN=0-87170-379-3|سال=1990}}</ref>

در یک فولاد که توسط کوئنچ کردن ریزساختاری عمدتاً [[مارتنزیت|مارتنزیتی]] در آن ایجاد شده‌است، شبکه آهن ساختاری تتراگونال مرکز-بدنی به شدت کشیده شده دارد (مارتنزیت) و دارای اتم‌های کربن بینابینی است، و همین موضوع باعث بالا رفتن سختی فولادهای کوئنچ شده، می‌شود. در هنگام گرم شدن، اتم‌های کربن به راحتی پخش شده و در مراحل مختلفی واکنش می‌دهند تا در نهایت [[سمنتیت|کاربید آهن]] (Fe<sub>3</sub>C) یا سایر کاربیدهای آلیاژی در یک ماتریس فریتی شکل بگیرد که با گذشت زمان تنش آن کاهش می‌یابد. خواص فولاد تمپرشده در درجه اول از روی اندازه، شکل، ترکیب و توزیع کاربیدهای تشکیل شده، تعیین می‌شود، البته سختکاری محلول-جامد [[فریت]] نیز سهم نسبتاً کمی در خواص فولاد تمپر شده دارد. این تغییرات در میکروساختار باعث کاهش [[سختی]]، [[استحکام تسلیم]]، و استحکام نهایی شده، اما چقرمگی و شکل‌پذیری را افزایش می‌دهد.<ref name=":0" />

در شرایط خاصی، سختی ممکن است تحت تأثیر تمپرینگ قرار نگیرد و یا حتی ممکن است در اثر آن افزایش یابد. به عنوان مثال، تمپرکردن یک فولاد سخت شده در دمای تمپرینگ بسیار پایین ممکن است تغییری در سختی ایجاد نکند اما باعث افزایش مطلوب مقاومت تسلیم شود.<ref name=":1">{{یادکرد کتاب|عنوان=ASM Handbook: Steel heat treating, fundamentals and processes. Volume 4A|سال=2013|ناشر=ASM International|نویسنده=Jon L. Dossett, George E. Totten|صص=327}}</ref>

همچنین، آن دسته از فولادهای آلیاژی که حاوی یک یا چند عنصر تشکیل دهنده کاربید هستند (کروم، مولیبدن، وانادیوم و تنگستن) قادر به سخت شدن ثانویه هستند، یعنی ممکن است در اثر تمپرینگ تا حدی سخت شوند.


== تاریخچه برگشت دادن ==
== تاریخچه برگشت دادن ==
خط ۱۰: خط ۱۶:
* نرخ خنک کاری از دمای تمپرینگ
* نرخ خنک کاری از دمای تمپرینگ
* ترکیب شیمیایی فولاد، شامل درصد کربن، درصد عناصر آلیاژی و سایر عناصر
* ترکیب شیمیایی فولاد، شامل درصد کربن، درصد عناصر آلیاژی و سایر عناصر
فرایند تمپرینگ وابستگی زیادی به رابطه دما و زمان دارد. انتخاب نامناسب این متغیرهای فرایند می تواند باعث تردی ناشی از تمپرینگ، تنش زدایی ناکارامد، خواص مکانیکی نامطلوب، و تبدیل آستنیت باقی مانده شود. دما و زمان همچنین متغیرهای وابسته به هم هستند. در داخل محدوده، کاهش دما و افزایش زمان می تواند نتایج مشابهی با افزایش دما و کاهش زمان داشته باشد. با این حال باید توجه داشت که تغییرات جزئی در دما می تواند تاثیر زیادی بر روی فرایند تمپرینگ داشته باشد در حالیکه تغییرات جزئی در زمان تاثیر چندانی بر روی فرایند ندارد.<ref name=":1" />


مانند بسیاری از فرآیندهای عملیات حرارتی دیگر، "درجه حرارت تمپرینگ" بسیار مهم تر از "زمان تمپرینگ" است. توزیع و اندازه [[کاربید|کاربیدها]] به شرایط تمپرینگ بستگی دارد. به عنوان مثال، در دماهای تمپرینگ پایین، ریزساختار هنوز مارتنزیتی است، و ساختار سوزنی (acicular needle) آن، با شروع کاربیدها، از نوک آن شروع به گرد شدن می کند. در مقابل، یک ماتریس فریتی با پراکندگی خوب کاربیدها نتیجه نهایی تمپرینگ دما-بالا است. از ریزساختار حاصل اغلب به عنوان "مارتنزیت تمپرشده" یاد می شود با اینکه ریزساختار فولادهای تمپرشده معمولا حاوی مارتنزیت نیست.<ref name=":1" />
در یک فولاد که توسط کوئنچ کردن ریزساختاری عمدتاً [[مارتنزیت|مارتنزیتی]] در آن ایجاد شده‌است، شبکه آهن ساختاری تتراگونال مرکز-بدنی به شدت کشیده شده دارد (مارتنزیت) و دارای اتم‌های کربن بینابینی است، و همین موضوع باعث بالا رفتن سختی فولادهای کوئنچ شده، می‌شود. در هنگام گرم شدن، اتم‌های کربن به راحتی پخش شده و در مراحل مختلفی واکنش می‌دهند تا در نهایت [[سمنتیت|کاربید آهن]] (Fe<sub>3</sub>C) یا سایر کاربیدهای آلیاژی در یک ماتریس فریتی شکل بگیرد که با گذشت زمان تنش آن کاهش می‌یابد. خواص فولاد تمپرشده در درجه اول از روی اندازه، شکل، ترکیب و توزیع کاربیدهای تشکیل شده، تعیین می‌شود، البته سختکاری محلول-جامد [[فریت]] نیز سهم نسبتاً کمی در خواص فولاد تمپر شده دارد. این تغییرات در میکروساختار باعث کاهش [[سختی]]، [[استحکام تسلیم]]، و استحکام نهایی شده، اما چقرمگی و شکل‌پذیری را افزایش می‌دهد.<ref name=":0"/>


در جدول زیر اثر دمای تمپرینگ مختلف بر روی میزان سختی برخی فولادهای کوئنچ شده آورده شده است (برای جدول کامل به مرجع رجوع کنید.<ref name=":1" />):
در شرایط خاصی، سختی ممکن است تحت تأثیر تمپرینگ قرار نگیرد و یا حتی ممکن است در اثر آن افزایش یابد. به عنوان مثال، تمپرکردن یک فولاد سخت شده در دمای تمپرینگ بسیار پایین ممکن است تغییری در سختی ایجاد نکند اما ممکن است باعث افزایش مطلوب مقاومت تسلیم شود.<ref>{{یادکرد کتاب|عنوان=ASM Handbook: Steel heat treating, fundamentals and processes. Volume 4A|سال=2013|ناشر=ASM International|نویسنده=Jon L. Dossett, George E. Totten|صص=327}}</ref>
{| class="wikitable"
|+سختی های معمولی فولادهای مختلف کربنی و آلیاژی پس از تمپرینگ<ref name=":1" />
! colspan="12" |سختی، بر حسب [[سختی راکول|HRC]]، پس از 2 ساعت تمپرینگ در دمای (بر حسب درجه سلسیوس):
|-
!گرید
!درصد کربن
!205
!260
!315
!370
!425
!480
!540
!595
!650
!عملیات حرارتی
|-
| colspan="12" |فولادهای کربنی، سختکاری شونده در آب
|-
|1030
|0.3
|50
|45
|43
|39
|31
|28
|25
|22
|95 (بر حسب HRB)
|
|-
|1040
|0.4
|51
|48
|46
|42
|37
|30
|27
|22
|94 (بر حسب HRB)
|
|-
|1050
|0.5
|52
|50
|46
|44
|40
|37
|31
|29
|22
|
|-
| colspan="12" |فولادهای آلیاژی، سختکاری شونده در آب
|-
|3130
|0.3
|47
|44
|42
|38
|35
|32
|26
|22
|16
|
|-
|4130
|0.3
|47
|45
|43
|42
|38
|34
|32
|26
|22
|
|-
|8630
|0.3
|47
|45
|43
|42
|38
|34
|32
|26
|22
|
|-
| colspan="12" |فولادهای آلیاژی، سختکاری شونده در روغن
|-
|1340
|0.4
|57
|53
|50
|46
|44
|41
|38
|35
|31
|
|-
|3140
|0.4
|55
|52
|49
|47
|41
|37
|33
|30
|26
|
|-
|5150
|0.5
|57
|55
|52
|49
|45
|39
|34
|31
|28
|
|}


== جستارهای وابسته ==
== جستارهای وابسته ==

نسخهٔ ‏۷ دسامبر ۲۰۲۰، ساعت ۰۶:۳۴

یک قطعه فولادی با تمپر موضعی. رنگ‌های مختلف نشان می‌دهند که فولاد در هر نقطه تا چه دمایی بالا رفته‌است. رنگ کاهی روشن دمای ۲۰۴ درجه سلسیوس و آبی روشن نشاندهنده دمای ۳۳۷ درجه سلسیوس است.[۱][۲]

برگشت دادن یا تمپر کردن (به انگلیسی: Tempering) یک عملیات حرارتی است که در آن فولاد سختکاری یا نرماله شده، معمولاً تا دمایی کمتر از دمای بحرانی پایین (Ac1) گرم شده و با نرخ مناسبی خنک می‌شود. این کار عمدتاً برای افزایش شکل‌پذیری و چقرمگی انجام می‌شود، اما می‌تواند با هدف افزایش اندازه دانه‌های ماتریس نیز انجام شود. فولادها پس از سختکاری به این دلیل توسط گرمایش مجدد تمپر می‌شوند که ترکیب خاصی از خواص مکانیکی ایجاد گردد و همچنین تنش‌های ایجاد شده از عملیات کوئنچینگ آزاد شده و پایداری ابعادی ایجاد گردد. معمولاً اگر قطعه ای از دمایی بالاتر از دمای بحرانی بالا کوئنچ شود آن را تمپر می‌کنند، با این حال ممکن است از این عملیات برای تنش زدایی قطعات جوشکاری شده یا آزادسازی تنش‌های القاشده توسط فرایندهایی مانند شکل دهی و ماشینکاری نیز انجام شود.[۳]

در یک فولاد که توسط کوئنچ کردن ریزساختاری عمدتاً مارتنزیتی در آن ایجاد شده‌است، شبکه آهن ساختاری تتراگونال مرکز-بدنی به شدت کشیده شده دارد (مارتنزیت) و دارای اتم‌های کربن بینابینی است، و همین موضوع باعث بالا رفتن سختی فولادهای کوئنچ شده، می‌شود. در هنگام گرم شدن، اتم‌های کربن به راحتی پخش شده و در مراحل مختلفی واکنش می‌دهند تا در نهایت کاربید آهن (Fe3C) یا سایر کاربیدهای آلیاژی در یک ماتریس فریتی شکل بگیرد که با گذشت زمان تنش آن کاهش می‌یابد. خواص فولاد تمپرشده در درجه اول از روی اندازه، شکل، ترکیب و توزیع کاربیدهای تشکیل شده، تعیین می‌شود، البته سختکاری محلول-جامد فریت نیز سهم نسبتاً کمی در خواص فولاد تمپر شده دارد. این تغییرات در میکروساختار باعث کاهش سختی، استحکام تسلیم، و استحکام نهایی شده، اما چقرمگی و شکل‌پذیری را افزایش می‌دهد.[۳]

در شرایط خاصی، سختی ممکن است تحت تأثیر تمپرینگ قرار نگیرد و یا حتی ممکن است در اثر آن افزایش یابد. به عنوان مثال، تمپرکردن یک فولاد سخت شده در دمای تمپرینگ بسیار پایین ممکن است تغییری در سختی ایجاد نکند اما باعث افزایش مطلوب مقاومت تسلیم شود.[۴]

همچنین، آن دسته از فولادهای آلیاژی که حاوی یک یا چند عنصر تشکیل دهنده کاربید هستند (کروم، مولیبدن، وانادیوم و تنگستن) قادر به سخت شدن ثانویه هستند، یعنی ممکن است در اثر تمپرینگ تا حدی سخت شوند.

تاریخچه برگشت دادن

برگشت دادن یک عملیات حرارتی باستانی است. قدیمی‌ترین نمونهٔ مارتنزیت تمپر شده یک تبر است که در جلیل یافت شده‌است، که مربوط به ۱۱۰۰ تا ۱۲۰۰ سال قبل از میلاد است.[۵] این فرایند در سراسر جهان، از آسیا تا آفریقا استفاده می‌شده‌است. در مدت زمان روش‌های بسیاری برای خنک کردن قطعه برای کوئنچ کردن آن امتحان شده‌اند، مانند کوئنچ کردن با پیشاب، خون یا فلزاتی مانند جیوه یا سرب، اما فرایند برگشت دادن نسبتاً در طول زمان تغییری نکرده‌است. این فرایند اغلب با کوئنچ کردن اشتباه گرفته می‌شده و یک اصطلاح برای توصیف هر دو فرایند مورد استفاده بوده‌است. در سال ۱۸۸۹ میلادی، سر ویلیام چندلر رابرتز آستین نوشته‌است :"هنوز لغات "آب دیدن"،"برگشت دادن" و"سخت کردن"، حتی در نوشته‌های منابع برجسته، گیج کننده هستند. من برگشت دادن را به عنوان نرم کردن معرفی می‌کنم."[۶]

متغیرهای اصلی

متغیرهای مرتبط با تمپرینگ که بر ریزساختار و خصوصیات مکانیکی یک فولاد تمپرشده تأثیر می‌گذارند عبارتند از:[۳]

  • دمای تمپرینگ
  • زمان نگهداری قطعه در دما
  • نرخ خنک کاری از دمای تمپرینگ
  • ترکیب شیمیایی فولاد، شامل درصد کربن، درصد عناصر آلیاژی و سایر عناصر

فرایند تمپرینگ وابستگی زیادی به رابطه دما و زمان دارد. انتخاب نامناسب این متغیرهای فرایند می تواند باعث تردی ناشی از تمپرینگ، تنش زدایی ناکارامد، خواص مکانیکی نامطلوب، و تبدیل آستنیت باقی مانده شود. دما و زمان همچنین متغیرهای وابسته به هم هستند. در داخل محدوده، کاهش دما و افزایش زمان می تواند نتایج مشابهی با افزایش دما و کاهش زمان داشته باشد. با این حال باید توجه داشت که تغییرات جزئی در دما می تواند تاثیر زیادی بر روی فرایند تمپرینگ داشته باشد در حالیکه تغییرات جزئی در زمان تاثیر چندانی بر روی فرایند ندارد.[۴]

مانند بسیاری از فرآیندهای عملیات حرارتی دیگر، "درجه حرارت تمپرینگ" بسیار مهم تر از "زمان تمپرینگ" است. توزیع و اندازه کاربیدها به شرایط تمپرینگ بستگی دارد. به عنوان مثال، در دماهای تمپرینگ پایین، ریزساختار هنوز مارتنزیتی است، و ساختار سوزنی (acicular needle) آن، با شروع کاربیدها، از نوک آن شروع به گرد شدن می کند. در مقابل، یک ماتریس فریتی با پراکندگی خوب کاربیدها نتیجه نهایی تمپرینگ دما-بالا است. از ریزساختار حاصل اغلب به عنوان "مارتنزیت تمپرشده" یاد می شود با اینکه ریزساختار فولادهای تمپرشده معمولا حاوی مارتنزیت نیست.[۴]

در جدول زیر اثر دمای تمپرینگ مختلف بر روی میزان سختی برخی فولادهای کوئنچ شده آورده شده است (برای جدول کامل به مرجع رجوع کنید.[۴]):

سختی های معمولی فولادهای مختلف کربنی و آلیاژی پس از تمپرینگ[۴]
سختی، بر حسب HRC، پس از 2 ساعت تمپرینگ در دمای (بر حسب درجه سلسیوس):
گرید درصد کربن 205 260 315 370 425 480 540 595 650 عملیات حرارتی
فولادهای کربنی، سختکاری شونده در آب
1030 0.3 50 45 43 39 31 28 25 22 95 (بر حسب HRB)
1040 0.4 51 48 46 42 37 30 27 22 94 (بر حسب HRB)
1050 0.5 52 50 46 44 40 37 31 29 22
فولادهای آلیاژی، سختکاری شونده در آب
3130 0.3 47 44 42 38 35 32 26 22 16
4130 0.3 47 45 43 42 38 34 32 26 22
8630 0.3 47 45 43 42 38 34 32 26 22
فولادهای آلیاژی، سختکاری شونده در روغن
1340 0.4 57 53 50 46 44 41 38 35 31
3140 0.4 55 52 49 47 41 37 33 30 26
5150 0.5 57 55 52 49 45 39 34 31 28

جستارهای وابسته

منابع

  1. ↑ Light, its interaction with art and antiquities By Thomas B. Brill - Plenum Publishing 1980 Page 55
  2. ↑ Andrews, Jack (1994). New Edge of the Anvil: a resource book for the blacksmith. pp. 98–99
  3. ↑ ۳٫۰ ۳٫۱ ۳٫۲ ASM International. Handbook Committee (۱۹۹۰). ASM Handbook, Volume 4. شابک ۰-۸۷۱۷۰-۳۷۹-۳.
  4. ↑ ۴٫۰ ۴٫۱ ۴٫۲ ۴٫۳ ۴٫۴ Jon L. Dossett, George E. Totten (۲۰۱۳). ASM Handbook: Steel heat treating, fundamentals and processes. Volume 4A. ASM International. صص. ۳۲۷.
  5. ↑ Tool steels By George Adam Roberts, George Krauss, Richard Kennedy, Richard L. Kennedy - ASM International 1998 Page 2
  6. ↑ "Roberts-Austen, Sir William Chandler (1843–1902)". Oxford Dictionary of National Biography. Oxford University Press. 2018-02-06.
برگرفته از «https://fa.wikipedia.org/w/index.php?title=برگشت_دادن&oldid=30540271»