سخت کاری سطحی یکی از انواع خدماتی است که در واحد عملیات حرارتی گروه صنعتی مبتکران صورت می‌پذیرد. در ادامه جزئیات این فرآیند را دقیق‌تر مورد بررسی قرار می‌د‌‌‌‌‌‌‌‌‌‎‍‍‍‌هیم.

 سختکاری سطحی یک از روش های سخت کاری فولاد

سخت کاری فولاد یک نوع عملیات حرارتی است که هدف از انجام آن، بهبود خواص‌ مکانیکی فولاد به ویژه سختی آن است. سخت کاری‌ (که سخت کاری سطحی نیز یکی از انواع آن است) ازجمله متداول ترین‌ عملیات‌های حرارتی تلقی می‌شود. عملیات‌حرارتی پس از تولید فولاد، یکی از فرآیند‌هایی است که درجهت رسیدن به خواص مکانیکی خاصی، مانند سختی انجام می‌پذیرد.

اما موضوعی که باید به آن توجه شود آن است که سخت‌کاری فولاد روش‌های متنوعی دارد که بسته به کاربرد و نوع آلیاژهای به کار رفته در فولاد، روش‌های متفاوتی را ممکن است برای انجام این فرآیند پیش بگیریم. بدین صورت که ما بسته به نوع فولادی که در اختیار داریم و همچنین کاربرد نهایی که از آن انتظار داریم، روش‌های متنوعی را در جهت سخت کاری فلزات انجام می‌دهیم. سختکاری فولاد به صورت کلی به دو روش سخت کاری حجمی و سخت کاری سطحی انجام می‌پذیرد.

سخت کاری سطحی چیست؟

سخت کاری سطحی یا Case Hardening، همانطور که پیش از این نیز به آن اشاره شد، نوعی عملیات حرارتی است که به صورت کلی شامل فرآیندهایی است که درطی آن خواص مکانیکی سطح فولاد (یا قطعه فولادی) تقویت می‌گردد. در این روش سختکاری، سختی سطح قطعه افزایش پیدا می‌کند، بدون آنکه ترکیب شیمیایی داخلی قطعه تغییر پیداکند. پس از انجام فرآیند سختکاری سطحی، مقاومت به سایش قطعه در عین چقرمگی مناسب داخلی افزایش پیدا می‌کند.

در سخت کاری حجمی (Through Hardening) عملیات حرارتی انجام شده بر روی قطعه به صورتی است که خواص مکانیکی کل قطعه بهبود پیدا می‌کند. درواقع در سخت‌کاری‌حجمی برخلاف سخت کاری سطحی، خواص مکانیکی سطح و هسته قطعه فولادی هر دو دستخوش تغییرات می‌شود. بدین ترتیب سخت کاری حجمی به نوعی در مقابل عملیات حرارتی سخت کاری سطح قرار می‌گیرد.

روش‌های سخت کاری سطحی

به صورت کلی سه روش اصلی برای سخت کاری سطحی وجود دارد:

  1. روش‌های نفوذی ترموشیمیایی
  2. روش‌های اعمال انرژی
  3. پوشش و اصلاح سطح

نوع قطعه، موارد کاربرد و ترکیب شیمیایی آن، در انتخاب روش انجام این فرآیند می‌تواند تاثیر گذار باشد.

روش‌های نفوذ ترمو شیمیایی

در روش‌های سختکاری نفوذ ترمو شیمیایی ترکیب شیمیایی سطح قطعه با عناصر سخت‌کننده، نظیر کربن، نیتروژن و بور دستخوش تغییر و اصلاح می‌شود. در این روش‌ها سختی ‌سطح به وسیله نفوذ عناصر شیمیایی افزایش پیدا می‌کند.

عملیات‌های‌ حرارتی کربورایزینگ یا سمانتاسیون، سخت کاری سطحی نیتراسیون (که خود شامل نیتراسیون گازی، نیتراسیون‌مایع و نیتراسیون پلاسمایی است)، بوردهی (که با نام‌های boriding  و boronizing  هم شناخته می‌شود)، کربونیتراسیون ونیتروکربوراسیون، در دسته‌بندی روش‌های سخت‌کاری نفوذ ترمو شیمیایی جای می‌گیرند.

لازم به ذکر است، درواحد عملیات حرارتی گروه صنعتی مبتکران، سخت کاری کربورایزینگ یا همان سمانتاسیون، با کیفیت بالا،عمق نفوذ و شیب سختی مناسب انجام می‌پذیرد.

اگر علاقه مندید اطلاعات بیشتری در رابطه با فرآیند سمانتسیون و نیتراسیون  کسب نمایید، ما در مقاله های زیر این دو فرآیند را به صورت دقیق برررسی کرده ایم. جهت کسب اطلاعات بیشتر بر روی لینک های زیر کلیک نمایید.

سمانتاسیون

نیتراسیون

سخت کاری سطحی با اعمال انرژی

در روش‌های سخت‌کاری سطحی‌ اعمال انرژی، برخلاف روش‌های ترمو‌شیمیایی که سختی سطح قطعه به وسیله اصلاح ترکیب شیمیایی سطح قطعه افزایش پیدا می‌کند، در ترکیب شیمیایی سطح فولاد تغییری ایجاد نمی‌شود. در این دسته از روش‌های سختکاری فولاد، ابتدا به وسیله اعمال انرژی دمای سطح افزایش پیدا می‌کند، سپس با کوئنچ ماهیت متالورژیکی سطح تحت استحاله فاز تغییر می‌کند و وارد فاز مارتنزیت می‌شود. از سخت کاری با اعمال انرژی تحت عنوان عملیات حرارتی موضعی نیز یاد می‌شود.

دراین روش یک سطح سخت به وسیله کوئنچ، بدون تغییر ترکیبات شیمیایی و اضافه شدن عناصر سخت کننده نظیرکربن برروی قطعه ایجاد خواهد شد. سخت کاری با شعله و سخت کاری سطحی القایی، از جمله روش‌های سختکاری با اعمال انرژی هستند. سخت کاری القایی میتواند بر روی سطح قطعه یک نوع سختی باتکرار و یکنواخت ایجاد کند.

قابل ذکر است سخت کاری القایی انجام شده در واحد عملیات حرارتی مبتکران، ازعمق ونفوذ بالا به همراه یکنواختی سختی مناسب، برخوردار می‌باشد.

روش سختکاری پوشش دهی یا اصلاح سطح

در روش‌های سخت‌کاری سطحی پوشش دهی یا اصلاح سطح، افزایش سختی‌سطح به وسیله اضافه شدن یک لایه جدید بر روی سطح قطعه انجام می‌شود. در این دسته از روش‌ها نیز مانند روش‌های اعمال انرژی ترکیبات شیمیایی سطح دستخوش تغییر نمی‌شود. بلکه به وسیله سلسله فرآیند‌هایی، یک لایه جدید بر روی سطح قطعه قرار خواهد گرفت. (البته تنها دروش القایونی ترکیب شیمیایی سطح قطعه نیز دستخوش تغییراتی خواهد شد)

پوشش کروم‌سخت، پوشش نیکل الکترولس، پاشش‌حرارتی، سختکاری با جوش، لایه‌نشانی با بخارشیمیایی، لایه‌‌نشانی با بخارفیزیکی و القاءیونی از جمله روش‌های بهبود سختی سطح هستند که در آن‌ها افزایش سختی به وسیله اضافه شدن یک لایه جدید بر روی سطح قطعه انجام می‌شوند.

زمان انجام سخت کاری سطحی

سختکاری سطحی به صورت کلی و در بیشتر موارد جزو فرآیند‌های نهایی تولید محسوب می‌شود. بسته به نوع قطعه، بهبود سختی سطح به وسیله عملیات حرارتی  می‌تواند پس از فرآیند پرداخت و ماشین‌کاری (نیتراسیون) و یا قبل از آن (کربونیتراسیون،کربورایزینگ،سخت کاری سطحی القایی) انجام شود. نوع قطعه، کاربرد و ترکیب آلیاژهای آن میتواند در زمان نهایی انجام سخت کاری تاثیر گذار باشد.

کاربرد سخت کاری سطحی فولادها

سخت کاری سطحی‌ فولاد می‌تواند به دلایل مختلفی انجام‌ شود. اما کاربرد سخت کاری سطحی فولاد‌‌‌ها، بیشتر برای مواردی است که قطعه نیاز به سطح سخت دارد، در عین اینکه نیاز است چقرمگی یا Toughness  بالایی نیز داشته باشد. عمده استفاده از سخت کردن سطح در صنعت و به طور کلی تولید قطعات صنعتی مثل چرخ دنده‌ها، شافت‌ها، پینیون‌ها، میل‌لنگ‌ها و سایر مواردی که نیاز است تا سطح قطعه فولادی سختی بالاتری داشته باشد است. سخت کاری در موارد نام برده به این دلیل انجام می‌شود تا قطعات مذکور دربرابر سایش مقاوم باشد و همچنین در عین حال خواص درونی آن مانند چقرمگی دستخوش تغییر نشود تادر نهایت بتواند فشار‌های وارده به قطعه را نیز کنترل نمایند.

همانطور که به آن اشاره شد، سخت‌ کاری سطحی یکی از انواع روش‌های سخت‌کاری است که در واحد عملیات حرارتی گروه صنعتی مبتکران انجام می‌پذیرد. انتخاب روش صحیح سخت کاری سطحی تاثیر بسازایی در افزایش راندمان و کاهش قیمت تمام شده این فرآیند دارد. واحد آموزش‌ و‌ مشاوره گروه صنعتی مبتکران، آماده است تا یاری رسان شما عزیزان در زمینه انتخاب بهترین فرآیند عملیات حرارتی باشد.