منظور از سخت ‌کاری پوسته (سخت‌ کاری سطح) چیست؟

دو ویژگی مهم انواع خاصی از فلزات، توانایی تحمل سایش و مقاومت در برابر فرورفتگی است. معیار اندازه‌گیری این دو ویژگی، سختی نام دارد که باید هنگام تصمیم‌گیری برای خرید فلزات، به آن توجه ویژه‌ای داشت. مسلماً بیشترین میزان سختی باید در بیرونی‌ترین سطح فلز وجود داشته باشد. چرا که این سطح فلز است که متحمل بیشترین ساییدگی می‌شود و محیط، تأثیر مستقیم بر آن دارد. به منظور اطمینان از سختی مناسب سطح فلز، در فرآیندی که به سخت‌کاری پوسته شناخته می‌شود، سختی سطح برخی از فلزات، دستخوش تغییراتی می‌شود. در این مطلب می‌خواهیم در مورد سخت‌کاری پوسته صحبت کنیم.

فایل صوتی مطلب

فایل صوتی زیر برای آن دسته از مخاطبین مجموعه اصفهان آهن تهیه شده است که فرصت کافی برای مطالعه این مطلب نداشته و یا تمایل دارند در هنگام مطالعه به فایل صوتی مطلب نیز گوش دهند.

سخت‌ کاری پوسته چیست؟

سخت کاری پوسته چیست

سخت‌کاری پوسته از روش‌های پردازش مواد است که به منظور افزایش سختی سطح بیرونی یک فلز، انجام ‌می‌شود. در نتیجه‌ی اِعمال فرآیند سخت‌کاری، لایه‌ای بسیار نازک ایجاد می‌شود که به طور قابل توجهی سخت‌تر از حجم عمده‌ی فلزی است که زیر آن واقع شده است.

برای اِعمال فرآیند سخت‌کاری، به دماهای بالا نیاز است. سخت‌کاری از طریق تغییر ساختار کریستالی فلز یا افزودن عناصر جدید به ترکیب سطح خارجی فلز همراه با اعمال حرارت بالا، باعث افزایش سختی سطح فلز می‌شود.

فرآیند سخت‌کاری را بعد از سایر فرآیندهای ساخت انجام می‌دهند؛ چرا که این عملیات، شکل‌پذیری و قابلیت تراش فلزات را کاهش می‌دهد.

چرا فرآیند سخت ‌کاری انجام می‌شود؟

دلایل متعددی برای انجام فرآیند سخت‌کاری پوسته، وجود دارد؛ از جمله مهمترین آن‌ها عبارتند از:

  • صرفه‌جویی در هزینه‌های تولید: برای حرارت‌دادن سطح خارجی فلز، انرژی و زمان کمتری نسبت به کل سطح مقطع آن، نیاز است. این موضوع باعث صرفه‌جویی گسترده در هزینه‌های تولید در مقیاس بالا می‌شود.
  • عملکرد بهتر:  فلزی که پوسته‌ی خارجی سخت و هسته‌ای شکل‌پذیر دارد، عملکرد بهتری هم خواهد داشت.

اگر می‌خواهید در مورد فولادها، اطلاعات بیشتری داشته باشید، می‌توانید مطلب «انواع فولاد کربنی، آلیاژی، ضدزنگ و کربنی و کاربرد آن‌ها» را بخوانید.

به طور کلی سخت‌کاری پوسته، نوعی عملیات حرارتی است که در دما و شرایط خاص به منظور سخت‌کردن سطح قطعه انجام‌ می‌پذیرد؛ در حالی که ترکیبات شیمیایی داخل قطعه همچنان بدون تغییر می‌ماند.

انواع روش‌های سخت‌ کاری پوسته

انواع روش های سخت کاری پوسته

سخت‌کاری پوسته از طریق روش‌های متعددی انجام ‌می‌شود. یکی از رایج‌ترین این روش‌ها از طریق گرم‌کردن و سرد کردن انجام می‌شود. روش اول، به این صورت است:

  • در این روش از یک منبع حرارتی، مانند سیم‌پیچ مولّد جرقّه (قرقره‌ی رومکروف) یا شعله‌ی اکسیژنی، به منظور گرم‌کردن سطح خارجی فولاد تا بالاتر از دمای بحرانی استفاده می‌شود. (دمای بحرانی، دمایی است که در آن ریزساختارهای فولاد، شروع به تغییرکردن می‌کنند و عموماً حدود 700درجه‌ی سیلسیوس است.)
  • بعد از مرحله‌ی حرارت‌دهی، سطح فلز با قرار گفتن در ماده‌ی خنک‌کننده، سریعا سرد می‌شود. این ماده‌ی خنک‌کننده می‌تواند آب نمک، آب، روغن یا هوا باشد. (بسته به سرعت خنک‌کنند‌گی مورد نیاز، از مواد خنک‌کننده‌ی متفاوت استفاده می‌شود.)
  • اِعمال این سرمایش سریع باعث می‌شود که ریزساختار مارتنزیت در فولاد تشکیل شود که مقاومت بسیار بالایی در برابر سایش دارد.

روش‌ دیگر سخت‌کاری پوسته، نیتروژن‌دهی می‌باشد. دلیل نام‌گذرای این فرآیند، شکل‌گیری نیترید روی سطح فلز است. مراحل نیتروژن‌دهی به این صورت است:

  • در این فرآیند، فلزات تا دمای بالا حرارت‌ می‌بینند و در معرض آمونیاک یا سایر مواد حاوی نیتروژن قرار می‌گیرند.
  • دمای بالا و قرارگیری در معرض نیتروژن، باعث تشکیل نیتریدها می‌شود. (نیتریدها در برابر سایش، ذاتاً بسیار سخت و مقاوم هستند.)
  • این فرآیند، تنها زمانی مؤثر است که فلز مورد نظر، حاوی عناصری با قابلیت تشکیل نیترید باشد؛ مانند کروم و مولیبدن.
  • دمای به‌ کاررفته در روش نیتروژن‌دهی، عموماً پایین‌تر از روش حرارت‌دهی و خنک‌کردن است. به علاوه، مرحله‌ی خنک‌شدن را ندارد؛ بنا بر این فلز دستخوش بدشکلی نمی‌شود.

فرآیند سخت‌ کاری پوسته روی کدام فلزات انجام می‌شود؟

سخت-کاری-فلزات

این فرآیند، معمولاً روی فلزات حاوی آهن انجام می‌شود. البته در بعضی موارد خاص، نیتروژن‌دهی روی آلیاژهای تیتانیوم و آلومینیوم نیز صورت می‌گیرد. فلزات آهنی که معمولاً سخت‌کاری پوسته می‌شوند، عبارتند از:

  • فولاد کم‌کربن
  • فولاد پُرکربن
  • چُدن
  • فولاد کم آلیاژ با استحکام بالا
  • فولاد ابزار
  • فولاد ضدزنگ

فولادهای ضد زنگ آستنیتی، معمولاً به عنوان فولادهای ضد زنگ مقاوم در برابر محیط‌های خورنده، انتخاب می‌شوند. دو نمونه از پُرمصرف‌ترین درجات فولادهای ضدزنگ آستنیتی، درجات ۳۰۴ و ۳۱۶ هستند. برای این که تفاوت این دو نوع فولاد را بدانید، می‌توانید روی لینک زیر کلیک کنید:

«تفاوت فولاد ضد زنگ 304 و 316»

فرآیند سخت‌ کاری معمولا برای کدام اشیاء انجام می‌شود؟

فرآیند سخت کاری

برخی از رایج‌ترین اشیائی که سخت‌کاری پوسته می‌شوند، عبارتند از:

  • چرخ‌دنده‌ها
  • اتصال‌دهنده‌ها
  • میل‌سوپاپ‌ها
  • میله‌ها
  • سنجاق‌ها

نتیجه‌گیری نهایی

همان طور که گفته شد، فرآیند سخت‌کاری برای سخت‌کردن سطح قطعه است بدون آن که ساختار شیمیایی آن، دستخوش تغییراتی شود. در بسیاری از کاربردهای صنعتی به قطعاتی نیاز است که دارای سطحی سخت باشند و در عین حال از چقرمگی خوبی نیز برخوردار باشند. به عنوان مثال، قطعاتی مانند میل لنگ، بادامک و چرخ‌دنده‌ها علاوه بر این که باید سطحی بسیار سخت در برابر سایش داشته باشند، باید در برابر ضربات حین کار نیز مقاوم باشند.

اگر سوال یا انتقادی در این زمینه دارید، سوالات خود را در بخش نظرات، مطرح کنید.

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

Play All Replay Playlist Replay Track Shuffle Playlist Hide picture