همگن‌سازی عملیات حرارتی - کاهش جدایش و همگن‌سازی ترکیب مواد
همگن‌سازی آنیل، همچنین نامیده می‌شود همگن‌سازی یا آنیل نفوذی، یک فرآیند است عملیات حرارتی در درجه اول برای کاهش تفاوت‌های موضعی در ترکیب شیمیایی که در طول انجماد فلزات و آلیاژها رخ می‌دهد، استفاده می‌شود. این شامل گرم کردن ماده تا دمای به اندازه کافی بالا، آنیل طولانی مدت برای نفوذ اجزای آلیاژی و خنک‌سازی کنترل‌شده است.
برخلاف فرآیندهایی مانند عادی سازی, آنیل تنش‌زدایی یا سخت‌کاری و بهبود حرارتیهدف اصلی همگن‌سازی، دستیابی مستقیم به سختی، استحکام یا حذف تنش نهایی نیست. این فرآیند در درجه اول با هدف ... ناهمگنی شیمیایی ماده به ارث رسیده از انجماد را کاهش دهید.
همگن‌سازی در حالت جامد انجام می‌شود. دما باید به اندازه کافی بالا باشد تا امکان نفوذ عناصر آلیاژی کندتر با سرعتی که از نظر فنی مفید باشد، فراهم شود، اما در عین حال باید پایین‌تر از دمایی باشد که در آن ذوب می‌تواند در مناطق غنی‌شده موضعی ماده آغاز شود.
مهمترین هدف همگن سازی، کاهش ... جداسازی در طول انعقاد رخ می‌دهداین عملیات عمدتاً روی شمش‌ها، ریخته‌گری‌ها و محصولات نیمه‌تمام بزرگ قبل از پردازش بیشتر پلاستیک یا عملیات حرارتی انجام می‌شود. این عملیات هم برای فولادها و هم برای آلیاژها کاربرد دارد. آلومینیوم, نیکل و سایر فلزات.
جداسازی شیمیایی چیست؟
در طول انجماد یک آلیاژ، ترکیب فاز جامدی که تشکیل می‌شود معمولاً با ترکیب مایع باقی‌مانده یکسان نیست. عناصر منفرد ممکن است به درجات مختلف توسط کریستال‌های در حال رشد دفع شوند یا در فاز جامد در حال ظهور گنجانده شوند.
با پیشرفت انجماد، ترکیب مایع باقی مانده تغییر می‌کند. در نتیجه، بخش‌های قبلاً تشکیل شده از دندریت‌ها ممکن است ترکیب شیمیایی متفاوتی نسبت به نواحی تشکیل شده در مرحله نهایی انجماد داشته باشند.
یک الگوی مشخص ایجاد می‌شود جداسازی دندریتیهسته‌های دندریتی و فضاهای بین دندریتی ممکن است از نظر محتوا متفاوت باشند. زغال سنگ, منگنز, کروم, نیکل, مولیبدن, سیلیکون و سایر اجزای آلیاژی.
چنین تفاوت‌هایی بر دمای تبدیل موضعی، سهم فازهای منفرد، سختی‌پذیری، حساسیت به تغییر شکل و واکنش ماده به تغییرات بعدی تأثیر می‌گذارند. سخت‌کاری و بهبود حرارتیدر برخی آلیاژها، جدایش ممکن است تشکیل اجزای با نقطه ذوب پایین، نوارهای ساختاری یا رسوبات نامطلوب را نیز افزایش دهد.
| نوع ناهمگونی | مشخصه | امکانات همگن‌سازی |
|---|---|---|
| ریزجداسازی | تفاوت‌های ترکیبی درون دندریت‌ها، دانه‌ها و نواحی بین دندریتی. | به دلیل مسیرهای انتشار نسبتاً کوتاه، می‌تواند به طور قابل توجهی محدود شود. |
| جدایش ماکرو | تفاوت‌های ترکیبی بین نواحی بزرگ یک شمش یا قطعه ریختگی، مثلاً محور و لایه‌های بیرونی آن. | معمولاً به دلیل فواصل حمل و نقل بسیار طولانی اجزا، در طول عملیات حرارتی صنعتی به طور مؤثر حذف نمی‌شود. |
| جداسازی دندریتی | تغییرات ترکیبی بین هسته دندریت و نواحی بین دندریتی که در حین انجماد رخ می‌دهد. | این یکی از انواع اساسی ناهمگنی است که با همگن‌سازی کاهش می‌یابد. |
| ناهمگنی فاز | توزیع ناهموار فازها و رسوبات مربوط به انجماد و ترکیب موضعی. | برخی از فازها ممکن است حل شوند یا تغییر شکل دهند؛ این اثر به نوع آلیاژ و پارامترهای فرآیند بستگی دارد. |
آنیل همگن‌سازی، ترکیب کل شمش را به طور کامل یکسان نمی‌کند. هدف اصلی آن کاهش ناهمگنی، در درجه اول در مقیاس ریزساختاری است. حذف جدایش ماکرو که فواصل سانتی‌متری یا بیشتر را در بر می‌گیرد، بسیار دشوارتر است، زیرا زمان انتشار مورد نیاز از نظر فناوری غیرقابل قبول خواهد بود.
چرا تفکیک جنسیتی بد است؟
توزیع غیر یکنواخت عناصر به این معنی است که نواحی مختلف یک شمش یا قطعه ریخته‌گری شده ممکن است مانند موادی با ترکیبات شیمیایی کمی متفاوت رفتار کنند.
این می‌تواند منجر به موارد زیر شود:
- تفاوت‌های محلی در سختی‌پذیری،
- روند ناهموار تغییرات در طول سخت شدن,
- تفاوت‌ها سختی و خواص مکانیکی،
- تشکیل نوار ساختاری پس از نورد یا آهنگری،
- توزیع ناهموار کاربیدها و سایر رسوبات،
- کاهش موضعی دمای ذوب اولیه،
- بدتر شدن حساسیت مواد به پردازش پلاستیک،
- واکنش ناهموار مواد به عملیات حرارتی بعدی.
بنابراین همگن‌سازی در درجه اول روشی است که ساختار ماده را برای پردازش بیشتر آماده می‌کند و نه یک پردازش نهایی معمول یک قطعه ماشین.
انتشار - مکانیسم همگن‌سازی عملیات حرارتی
همگن‌سازی ترکیب به این صورت انجام می‌شود انتشار اتم‌ها در مادهتفاوت در غلظت عناصر آلیاژی با حرکت آنها بین نواحی مجاور کاهش می‌یابد.
نیروی محرکه این فرآیند، تمایل سیستم به کاهش اختلاف پتانسیل شیمیایی است. در یک حالت ساده، این فرآیند را می‌توان به عنوان حرکت یک جزء از ناحیه‌ای با غلظت بالاتر به ناحیه‌ای با غلظت کمتر تصور کرد، اما در آلیاژهای چند جزئی واقعی، مکانیسم پیچیده‌تر است.
سرعت انتشار با افزایش دما به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد. بنابراین، همگن‌سازی به دمای بالا و زمان گرمایش به اندازه کافی طولانی نیاز دارد.
با این حال، عناصر منفرد با سرعت‌های متفاوتی حرکت می‌کنند. وگیل در فولاد، این یک عنصر بین‌نشینی است و معمولاً خیلی سریع‌تر از عناصر آلیاژی جانشینی مانند ... نفوذ می‌کند. کروم, نیکل, منگنز یا مولیبدن.
یکی از دلایل اصلی نیاز به زمان طولانی برای عملیات حرارتی همگن‌سازی صنعتی، نفوذ آهسته عناصر جانشینی است.
رابطه تقریبی بین زمان فرآیند و مسیر انتشار را می‌توان به صورت زیر نوشت:
- t – زمان انتشار مشخصه؛
- L – فاصله مشخصی که در آن قطار باید متعادل شود؛
- D – ضریب نفوذ یک جزء معین در یک فاز و دمای خاص.
برای ضریب نفوذ یکسان، دو برابر کردن فاصله انتقال تقریباً به چهار برابر شدن زمان منجر می‌شود. این رابطه به خوبی توضیح می‌دهد که چرا می‌توان تفاوت‌های ترکیبی بین هسته دندریت و ناحیه بین دندریتی را محدود کرد، اما یکسان‌سازی ترکیب بین محور و سطح یک شمش بزرگ بسیار دشوارتر است.
با این حال، این یک فرمول آماده برای تعیین زمان همگن‌سازی صنعتی نیست. در یک ماده واقعی، ضریب نفوذ به دما، فاز، نوع عنصر و ترکیب آلیاژ بستگی دارد.
تأثیر دما بر سرعت همگن‌سازی
ضریب نفوذ با افزایش دما به شدت افزایش می‌یابد. از نقطه نظر تکنولوژیکی، این بدان معناست که افزایش دما می‌تواند زمان لازم برای کاهش جدایش را به طور قابل توجهی کاهش دهد..
با این حال، شما نمی‌توانید دما را خودسرانه افزایش دهید.
نواحی بین دندریتی می‌توانند با اجزایی غنی شوند که نقطه ذوب موضعی را پایین می‌آورند. بنابراین، ماده ممکن است در دمایی پایین‌تر از دمای مربوط به ترکیب شیمیایی متوسط خود، شروع به ذوب موضعی کند.
این پدیده یکی از مهمترین محدودیت‌های فرآیند همگن‌سازی است.
فرآیند آنیل همگن‌سازی
- ارزیابی مواد. ترکیب شیمیایی، حالت پس از ریخته‌گری، پوسته جدایش، نوع فازها و وجود اجزایی که ممکن است در معرض ذوب موضعی قرار گیرند، تعیین می‌شوند.
- انتخاب دما. دما باید انتشار سریع و کافی را تضمین کند، اما باید پایین‌تر از دمایی باشد که در آن ذوب موضعی کنترل نشده شروع می‌شود.
- گرمایش کنترل شده. نرخ گرمایش با توجه به ابعاد، هندسه و حساسیت ماده به ترک خوردگی ناشی از گرادیان دما انتخاب می‌شود.
- یکسان‌سازی دمای مقطعی. در شمش‌های بزرگ و آهنگری‌ها لازم است زمان لازم برای گرم کردن هسته در نظر گرفته شود.
- همگن‌سازی آنیل. ماده برای مدت زمانی که برای محدود کردن جدایش و دستیابی به تبدیل‌های فازی مطلوب کافی باشد، در دمای بالا نگهداری می‌شود.
- خنک سازی کنترل شده روش خنک‌سازی به نوع آلیاژ، ساختار مورد نیاز و مرحله‌ی تکنولوژیکی بعدی بستگی دارد.
- پردازش بیشتر. بسته به نوع ماده، از آهنگری، نورد، اکستروژن استفاده می‌شود، عادی سازی، انواع دیگر آنیل کردن یا عملیات حرارتی بیشتر.
هر فرآیند همگن‌سازی با خنک‌سازی بسیار آهسته در کوره به پایان نمی‌رسد. به خصوص در آلیاژهای آلومینیوم ، سرعت خنک‌سازی می‌تواند بر جداسازی فازها و قابلیت پردازش بعدی ماده تأثیر بگذارد.
دما و زمان همگن‌سازی
هیچ دمای آنیل همگن‌سازی واحدی که برای همه مواد مناسب باشد، وجود ندارد. پارامترها به ترکیب آلیاژ، دمای شروع ذوب موضعی، فاصله بین بازوهای دندریتی، نوع رسوبات، اندازه قطعه کار و راندمان همگن‌سازی مورد نیاز بستگی دارند.
| پارامتر | معنی | عواقب انتخاب نادرست |
|---|---|---|
| دمای خیساندن | این سرعت انتشار و احتمال حل شدن یا تبدیل فازها را تعیین می‌کند. | دمای خیلی پایین، اثربخشی فرآیند را محدود می‌کند؛ دمای خیلی بالا می‌تواند منجر به ذوب موضعی و رشد بیش از حد دانه شود. |
| زمان گرمایش | این امکان را فراهم می‌کند که تفاوت‌های ترکیب‌بندی در یک فاصله مشخص کاهش یابد. | خیلی کوتاه باعث جداشدگی می‌شود؛ خیلی طولانی هزینه فرآیند را افزایش می‌دهد و ممکن است وضعیت و ساختار سطح را خراب کند. |
| سرعت گرمایش | این بر اختلاف دما در داخل بار تأثیر می‌گذارد. | گرم کردن سریع اجزای عظیم می‌تواند باعث ایجاد تنش‌های حرارتی بالا شود. |
| اتمسفر کوره | واکنش‌های نامطلوب سطحی با محیط را محدود می‌کند. | یک اتمسفر نامناسب می‌تواند باعث اکسیداسیون و در فولاد، باعث دی‌کربوریزاسیون سطح شود. |
| روش خنک کننده | این امر بر تبدیل و جداسازی فازها پس از حرارت دادن تأثیر می‌گذارد. | خنک‌سازی نامناسب ممکن است ساختار را خراب کند یا پردازش بیشتر را دشوار کند. |
| اندازه دسته | این بر زمان لازم برای یکسان شدن دما در سراسر مقطع تأثیر می‌گذارد. | زمان گرمایش خیلی کوتاه می‌تواند اختلاف دمای قابل توجهی بین سطح و هسته ایجاد کند. |
همگن‌سازی تک مرحله‌ای و چند مرحله‌ای
ساده‌ترین چرخه شامل گرم کردن ماده تا دمای تعیین‌شده و گرم کردن آن برای مدت زمان مشخص است.
با این حال، در آلیاژهایی با ترکیب پیچیده‌تر می‌توان از آن استفاده کرد همگن‌سازی چند مرحله‌ایپیش گرمایش در دمای پایین تر ممکن است منجر به تغییر شکل جزئی یا انحلال اجزا شود، که وجود آن، امکان استفاده ایمن از دمای بالاتر را محدود می کند.
پس از چنین مرحله‌ای، می‌توان دما را افزایش داد و انتشار عناصر کندتر را تسریع کرد.
یک چرخه چند مرحله‌ای یک راه حل جهانی نیست. باید متناسب با آلیاژ خاص تنظیم شود، زیرا یک توالی دمایی نادرست می‌تواند منجر به ذوب موضعی، رسوب نامطلوب یا رشد بیش از حد دانه شود.
آنیل همگن‌سازی فولاد
در فولادها، همگن‌سازی در درجه اول برای کاهش جدایش دندریتی در شمش‌ها و قطعات ریخته‌گری شده قبل از پردازش بیشتر عمل می‌کند.
تفاوت در توزیع، قبل از هر چیز مهم است منگنز, کروم, نیکل, مولیبدن, سیلیکون و سایر عناصر آلیاژی.
در فولادهای آلیاژی، توزیع ناهموار این اجزا می‌تواند باعث تفاوت‌های موضعی در سختی‌پذیری شود. پس از مراحل بعدی سخت شدن نواحی مختلف ماده ممکن است ریزساختارها و خواص متفاوتی از خود نشان دهند.
این فرآیند ممکن است مرحله‌ای از آماده‌سازی مواد برای مقادیر زیاد باشد. آهنگری با قالب باز و محصولات نیمه تمام از فولادهای آلیاژی سازه‌ای برای بهبود حرارتی.
نمونه‌هایی از گونه‌های این گروه عبارتند از: 40HNMA / 40NiCrMo6 / 40NiCrMo7 oraz 30H2N2M / 30CrNiMo8.
این بدان معنا نیست که هر محصول ساخته شده از این گریدها نیاز به عملیات آنیل همگن‌سازی جداگانه دارد. نیاز به این فرآیند توسط فناوری تولید شمش یا ریخته‌گری، اندازه محصول نیمه‌تمام، سطح جداسازی و فناوری پردازش بعدی تعیین می‌شود.
همگن‌سازی و آهنگری و نورد
همگن‌سازی اغلب مقدم است پردازش پلاستیک داغ.
کاهش ریزجدایش می‌تواند رفتار یکنواخت‌تر مواد را در حین تغییر شکل تسهیل کند. خودِ فرآیند پلاستیک نیز نقش مهمی در شکل‌دهی ساختار ایفا می‌کند: ساختار ریخته‌گری را تجزیه و طویل می‌کند، بر توزیع فاز تأثیر می‌گذارد و هندسه مطلوب محصول نیمه‌تمام را ممکن می‌سازد.
در صورت بزرگ بودن آهنگری با قالب باز ترکیبی از همگن‌سازی به درستی طراحی شده و آهنگری بعدی می‌تواند بخشی از کل فرآیندی باشد که از ساختار شمش به ماده‌ای با خواص یکنواخت‌تر منتهی می‌شود.
با این حال، همگن‌سازی جایگزین پردازش پلاستیک و برعکس نمی‌شود - این فرآیندها مشکلات مختلف تکنولوژیکی را حل می‌کنند.
همگن‌سازی و نرمال‌سازی
قرار گرفتن طولانی مدت فولاد در معرض دمای بالا ممکن است باعث شود رشد دانهماده پس از همگن‌سازی لازم نیست ریزساختاری مناسب برای عنصر نهایی داشته باشد.
بنابراین، برای گریدهای مناسب فولاد، پردازش بیشتر ممکن است شامل کار با پلاستیک یا عادی سازی.
هدف اصلی نرماله کردن، شکل‌دهی مناسب به ساختار فولاد پس از آستنیته کردن و خنک‌سازی در هوا است، در حالی که همگن‌سازی در درجه اول برای کاهش جدایش شیمیایی انجام می‌شود.
همگن‌سازی آلیاژهای آلومینیوم
در پاها آلومینیوم همگن‌سازی شمش‌ها گامی مهم در آماده‌سازی مواد برای پردازش بیشتر، از جمله نورد یا اکستروژن، است.
این فرآیند ممکن است:
- محدود کردن جدایش میکروسکوپی که در طول انعقاد رخ می‌دهد،
- تغییر ترکیب و مورفولوژی فازهای بین دندریتی،
- باعث انحلال اجزای خاصی در ماتریس می‌شوند،
- توزیع رسوبات ریز را شکل دهید،
- بر حساسیت شمش به پردازش پلاستیک بعدی تأثیر می‌گذارد.
سیلیکون ، مس ، منگنز و سایر اجزای یک آلیاژ معین می‌توانند نقش مهمی ایفا کنند .
همگن‌سازی آلیاژهای نیکل
در انتخاب شده سوپرآلیاژهای پایه نیکل جدایش که در حین انجماد رخ می‌دهد، به دلیل تعداد زیاد اجزای آلیاژی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.
اوبوک نیکل ممکن است مقادیر قابل توجهی وجود داشته باشد کروم, مولیبدن, نیوبیوم, تیتانیوم, آلومینیوم, کبالت و عناصر دیگر.
همگن‌سازی می‌تواند جدایش پس از انجماد را کاهش داده و ریزساختار را برای پردازش بیشتر آماده کند.
با این حال، انتخاب دما از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. نواحی غنی‌شده موضعی ممکن است دمای شروع ذوب پایین‌تری نسبت به ماده‌ای با ترکیب شیمیایی متوسط داشته باشند، بنابراین گرم شدن بیش از حد می‌تواند باعث ذوب موضعی شود.
تأثیر عناصر انتخاب شده بر همگن‌سازی
| عنصر | آیکون | اهمیت در طول همگن‌سازی |
|---|---|---|
| وگیل | C | در فولاد، به عنوان یک عنصر بین‌نشینی نسبتاً سریع پخش می‌شود؛ بر دگرگونی‌های فازی و تشکیل کاربیدها تأثیر می‌گذارد. |
| منگنز | Mn | ممکن است در طول انجماد فولاد، جدایش رخ دهد؛ توزیع ناهموار، از جمله موارد دیگر، بر سختی‌پذیری موضعی تأثیر می‌گذارد. |
| سیلیکون | Si | جزئی از بسیاری از فولادها و آلیاژهای آلومینیوم؛ رفتار آن به زمینه و ترکیب کلی آلیاژ بستگی دارد. |
| کروم | Cr | یک عنصر جانشینی با نفوذ بسیار کندتر از کربن؛ تفاوت‌های موضعی در مقدار آن ممکن است بر سختی‌پذیری و کسر فاز تأثیر بگذارد. |
| نیکل | Ni | یکی از اجزای بسیاری از فولادهای آلیاژی و سوپرآلیاژها؛ جدایش آن می‌تواند بر پایداری فاز موضعی تأثیر بگذارد. |
| مولیبدنوم | Mo | عنصر آلیاژی با نفوذ آزاد که جدایش آن در بسیاری از فولادهای پرآلیاژ و سوپرآلیاژها اهمیت دارد. |
| نیوب | Nb | یک جزء جدایش‌دهنده قوی در برخی از سوپرآلیاژها؛ در تشکیل فازها و رسوبات شرکت می‌کند که رفتار آنها بر انتخاب چرخه همگن‌سازی تأثیر می‌گذارد. |
| تیتانیوم | Ti | این عنصر ممکن است در تشکیل رسوبات پایدار و فازهای بین فلزی شرکت کند؛ از جمله موارد مهم در سوپرآلیاژهای نیکل. |
| آلومینیوم | Al | این ماده زمینه آلیاژهای آلومینیوم و جزء مهمی از سوپرآلیاژهای منتخب نیکل است. |
همگن‌سازی و سایر انواع آنیل
| فرایند | هدف اصلی | تفاوت از همگن‌سازی |
|---|---|---|
| همگن‌سازی آنیل | کاهش جدایش میکرو و تفاوت‌های ترکیبی محلی. | اساس، همگن‌سازی انتشار مواد است. |
| آنیلینگ کامل | بدست آوردن ساختار مناسب و نرم کردن فولاد از طریق تبدیل فاز و سرد کردن آهسته. | هدف اصلی آن یکسان‌سازی توزیع عناصر آلیاژی نیست. |
| آنیل ایزوترمال | انجام تبدیل در دمای ایزوترمال کنترل‌شده. | وظیفه اصلی آن کنترل تغییرات ساختاری است، نه حذف جدایش دندریتی. |
| آنیل تنش‌زدایی | کاهش تنش‌های پسماند. | این روش، یکنواخت‌سازی قابل توجهی در جدایش عناصر آلیاژی ایجاد نمی‌کند. |
| آنیل تبلور مجدد | از بین بردن اثرات خرد شدن و بازیابی خاصیت پلاستیسیته. | پدیده غالب، تشکیل دانه‌های جدید پس از تغییر شکل است. |
| آنیل کردن گلوله‌ای - کروی کردن | بدست آوردن شکل کروی تر کاربیدها. | این امر در درجه اول مورفولوژی کاربیدها را تغییر می‌دهد، نه توزیع همه عناصر آلیاژی را. |
| عادی‌سازی | شکل‌دهی ساختار فولاد و در شرایط مناسب، اصلاح دانه‌بندی. | یک چرخه معمولی به اندازه همگن‌سازی بلندمدت، کاهش جداسازی را فراهم نمی‌کند. |
| سخت کاری و عملیات حرارتی | بدست آوردن ساختار و خواص مکانیکی مورد نیاز. | اینها فرآیندهایی هستند که در درجه اول بر ریزساختار و خواص نهایی متمرکز هستند، نه بر یکسان‌سازی ترکیب پس از انجماد. |
مزایای همگن‌سازی آنیل
یک فرآیند به درستی انتخاب شده می‌تواند:
- کاهش ریزجدایش اجزای آلیاژی،
- تفاوت‌های ترکیبی محدود بین هسته‌های دندریت و نواحی بین دندریتی،
- کاهش ناهمگونی توزیع فازهای خاص،
- بهبود یکنواختی پاسخ مواد به عملیات حرارتی بیشتر،
- تسهیل پردازش پلاستیک بعدی،
- برخی از علل ایجاد نواربندی ساختاری را محدود کنید،
- شمش‌ها و ریخته‌گری‌های بزرگ را برای آهنگری یا نورد بیشتر آماده کنید.
با این حال، نباید فرض را بر افزایش خودکار سختی ، استحکام کششی یا استحکام ضربه گذاشت . خواص نهایی همچنین به اندازه دانه، ریزساختار، فازها و مراحل تکنولوژیکی بعدی بستگی دارد.
محدودیت‌ها و خطرات همگن‌سازی
- همگن‌سازی به طور مؤثر جدایش ماکرو را از بین نمی‌برد. در فواصل زیاد رخ می‌دهد.
- این روشی برای خالص‌سازی آلیاژ نیست z فسفر, گوگرد یا آخال‌های دائمی غیرفلزی.
- حفره‌های ناشی از انقباض، ترک‌ها یا تخلخل‌های ریخته‌گری را از بین نمی‌برد.
- دمای خیلی بالا ممکن است باعث ذوب موضعی شود.، به ویژه در مناطقی که با اجزای با نقطه ذوب پایین غنی شده‌اند.
- گرمای بیش از حد ممکن است باعث رشد دانه شود.
- زمان طولانی فرآیند، مصرف انرژی و هزینه‌های پردازش را افزایش می‌دهد.
- یک فضای نامناسب می‌تواند منجر به اکسیداسیون سطح شود.و در مورد فولاد نیز برای کربن‌زدایی.
اثربخشی همگن‌سازی چگونه ارزیابی می‌شود؟
اثربخشی این فرآیند در درجه اول با مقایسه ریزساختار و توزیع اجزا قبل و بعد از عملیات حرارتی ارزیابی می‌شود.
موارد زیر ممکن است مورد استفاده قرار گیرد:
- میکروسکوپ نوری،
- میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM،
- تجزیه و تحلیل ترکیب محلی با استفاده از روش EDS،
- میکروآنالیز الکترونی،
- نقشه‌برداری از توزیع عناصر،
- مطالعات نسبت و توزیع فازها،
- اندازه‌گیری‌های محلی سختیاگر بتوانند اطلاعات کمکی در مورد ناهمگونی ساختار ارائه دهند.
میانگین ترکیب شیمیایی نمونه برای تأیید همگن‌سازی کافی نیست. دو ماده می‌توانند ترکیب شیمیایی میانگین یکسانی داشته باشند، اما در عین حال از نظر توزیع عناصر بین هسته‌های دندریت و نواحی بین دندریتی تفاوت قابل توجهی داشته باشند.
تحقیق خواص مکانیکی مکمل ارزیابی هستند، اما خود نتیجه سختی، استحکام کششی Rm lub استحکام ضربه ترکیب شیمیایی یکسان را اثبات نمی‌کند.
آنیل همگن‌سازی یک عملیات نفوذی با دمای بالا است که در درجه اول برای کاهش ریزجدایش رخ داده در حین انجماد در نظر گرفته شده است. این فرآیند عمدتاً در فناوری شمش، ریخته‌گری و محصولات نیمه‌تمام بزرگ قبل از پردازش بیشتر استفاده می‌شود.
اثربخشی همگن‌سازی به دما، زمان، طول مسیر نفوذ، نوع عناصر جدایش‌کننده و فازهای موجود بستگی دارد. دمای بالا نفوذ را تسریع می‌کند، اما خطر ذوب موضعی و رشد دانه را نیز افزایش می‌دهد. همگن‌سازی جایگزینی برای ... نیست. عادی سازی, سخت‌کاری و بهبود حرارتی یا سایر فرآیندهای نهایی که ریزساختار و خواص مکانیکی را شکل می‌دهند. در عوض، این یک گام تکنولوژیکی اولیه است که هدف آن تهیه ماده‌ای با همگنی شیمیایی بیشتر برای عملیات بعدی است.
روش‌های عملیات حرارتی و ترموشیمیایی فولاد
آنیل همگن‌سازی تنها یکی از فرآیندهایی است که برای اصلاح ریزساختار و خواص فولاد استفاده می‌شود. بسته به نتیجه مورد نظر، از فرآیندهای نرماله کردن، تنش‌زدایی، سخت‌کاری، تمپر کردن و ترموشیمیایی مانند کربن‌دهی و نیتریداسیون نیز استفاده می‌شود.
روش‌های عملیات حرارتی فولاد
- عادی سازی فولاد - اصلاح دانه‌ها و یکپارچه‌سازی ریزساختار.
- آنیل تنش‌زدایی - کاهش تنش‌های پسماند
- نرم شدن فولاد - کاهش سختی و بهبود حساسیت به پردازش بیشتر.
- آنیلینگ کامل - آستنیته کردن و سرد کردن آهسته.
- آنیل ایزوترمال - تبدیلی که در دمای مناسب انتخاب شده انجام می‌شود.
- آنیل کردن گلوله‌ای - کروی کردن – تغییر در مورفولوژی سمنتیت یا سایر کاربیدها.
- آنیل تبلور مجدد - حذف اثرات خرد شدن و بازیابی خاصیت پلاستیسیته.
- همگن‌سازی آنیل - کاهش جداشدگی و همگن‌سازی ترکیب مواد.
- سخت کاری و عملیات حرارتی - شکل‌دهی ریزساختار و خواص با سخت‌کاری و تمپر کردن.
- فولاد تمپر شده – اصلاح کنترل‌شده خواص فولاد پس از سخت شدن.
- سخت‌کاری القایی – گرمایش القایی سطحی و سرمایش سریع
- سخت شدن شعله‌ای – سخت شدن سطح پس از گرم کردن موضعی با شعله.
- اشباع بیش از حد - به دست آوردن محلول جامد فوق اشباع با استفاده از یک چرخه حرارتی مناسب.
- پیری - جداسازی فاز کنترل‌شده که منجر به تقویت مواد می‌شود.
روش‌های عملیات حرارتی-شیمیایی فولاد
- نیترید کردن فولاد - غنی‌سازی انتشاری لایه سطحی با نیتروژن.
- فولاد کربن دهنده - غنی‌سازی انتشاری سطح با کربن.
- کربنیتراسیون - غنی‌سازی همزمان لایه سطحی با کربن و نیتروژن.
- نیتروکربوریزاسیون / نیتروکربوریزاسیون - غنی‌سازی لایه در درجه اول با نیتروژن و کربن.
- حفاری - اشباع نفوذی سطح با بور.
- آبکاری کروم دیفیوژن - غنی‌سازی لایه با کروم از طریق نفوذ.
- آلومینایزینگ نفوذی - غنی‌سازی لایه در آلومینیوم از طریق نفوذ.