عملیات سرمایش (سردسازی) چیست؟
دسترسی سریع به محتوای این مطلب
عملیات حرارتی از روش‌های مرسوم برای تغییر خواص مکانیکی برخی فلزات خاص به حساب می‌آید. عملیات حرارتی با تغییر سختی، چقرمگی و استحکام یک فلز، بدون تغییر در ترکیب شیمیایی آن، باعث بهینه‌سازی در مصارف گوناگون می‌شود. عملیات حرارتی به روش‌های متفاوتی بر روی فلزات انجام می‌شود. یکی از رایج‌ترین نوع این روش‌ها، عملیات سرمایش (سرد سازی) می‌باشد.
فایل صوتی مطلب
سرمایش (سردسازی) چیست؟
عملیات سرمایش، یکی از انواع مختلف عملیات حرارتی است. این روش، شامل سردکردن سریع فلز برای سازگار‌کردن خواص مکانیکی آن با محیط می‌باشد. در این روش، فلز تا دمایی بالاتر از دمای تبلور مجدد و پایین‌تر از دمای ذوب خود، حرارت‌دهی می‌شود. سپس، فلز در این دما برای مدت‌زمان معینی می‌ماند تا گرما به طور کامل در فلز نفوذ کند. پس از آن، با فرو بردن فلز در محیطی دیگر، دمای آن به دمای محیط بازمی‌گردد. به منظور کاهش دمای حاصل از عملیات آبدهی در سرتاسر فلز، ممکن است فلز برای مدت‌زمان بیشتری در محیط مذکور باقی بماند.
انجام فرآیند عملیات حرارتی موجب تغییر خواص الکتریکی، مغناطیسی و ساختاری فلزات می‌شود. همان‌طور که کاربرد فلزات متفاوت است، محیط‌های متفاوت هم ویژگی‌های متفاوتی را می‌طلبند. برای این منظور مقاله «عملیات حرارتی چیست و چه تاثیری بر خواص فلزات دارد؟» را بخوانید.
محیط‌های سردسازی:
برای انجام عملیات سرمایش، از محیط‌های متنوعی می‌توان بهره برد که هر محیط، ویژگی‌های مخصوص به خود را دارد. انتخاب محیط سردسازی به سرعت سرد کردن، چالش‌های زیست‌محیطی مکان مورد نظر، جایگزین‌های محیط مورد نظر و قیمت آن بستگی دارد. هوا، آب، روغن و آب‌نمک از محیط‌های سردسازی رایج به شمار می‌روند. در ادامه به بررسی این محیط‌ها می‌پردازیم:
هوا:
از محیط‌های معمول جهت سردکردن فلز طی عملیات سرمایش، هوا می‌باشد. از اصلی‌ترین مزایای این محیط، دسترسی سریع و راحت به آن است چرا که فراوانی این ماده روی زمین، زیاد است. در واقع هر ماده‌‌ی گرمی که برای رسیدن به دمای محیط در معرض هوا قرار بگیرد، عملیات سرمایش توسط هوا را گذرانده است.
به منظور سرعت بخشیدن به عملیات سرمایش، به جای هوای ساکن از هوای فشرده‌شده و پُرفشار در اطراف فلز بهره می‌برند. اما حتی هوای فشرده‌شده نیز سرعت بالایی در جهت سرمایش فلزات ندارد و این امر به تغییر خواص مکانیکی فلز می‌انجامد.
روغن:
استفاده از روغن به جای هوا به مراتب سرعت سرمایش فلز حرات‌دیده را افزایش می‌دهد. برای این منظور، قطعه‌ی حرارت‌دیده در محفظهای مملو از انواع خاصی از روغن، فرو بُرده می‌شود. روش دیگر، پاشیدن روغن روی قطعه‌ی مورد نظر می‌باشد. در مصارف گوناگون، از روغن‌های متفاوتی استفاده می‌شود؛ زیرا سرعت سردسازی هر روغن متفاوت است.
آب:
آب نیز توانایی سردکردن سریع فلزات حرارت‌دیده را دارد. آب، حتی قادر است فلزات را سریع‌تر از روغن سرد کند. سرمادهی با آب نیز مشابه روغن، با غوطه‌ورسازی فلز حرارت‌دیده در محفظهای مملو از آب انجام می‌شود. روش دیگر، پاشیدن آب روی فلز می‌باشد. از مزایای آب، عدم اشتعال‌پذیری آن است.
آب نمک:
آب نمک، مخلوطی از آب و نمک می‌باشد که از تمام محیط‌های گفته‌شده، سرعت سردسازی بالاتری دارد. چون زمانی که مخلوط آب و نمک در تماس با فلز حرارت‌دیده قرار می‌گیرد، از شکل‌گیری حباب‌های هوا جلوگیری می‌کند. این یعنی سطح بیشتری از فلز در معرض مایع قرار می‌گیرد.
مشاهده کنید: کدام فلز بهترین رسانای الکتریکی است؟
استحکام‌بخشی فولاد توسط فرآیند سرمایش
در مبحث عملیات سرمایش، بررسی فولاد نیز خالی از لطف نیست. زیرا خواص مکانیکی این فلز نسبت به عملیات سرمایش، بسیار حساس می‌باشد. در فرآیندی که به «استحکام‌بخشی از طریق سرمایش» شناخته می‌شود، فولاد تا دمایی بالاتر از دمای تبلور مجدد حرارت‌دهی شده و سپس به سرعت توسط عملیات سرمایش، سرد می‌شود.
این سرمایش سریع، باعث تغییر در ساختار کریستالی فولاد می‌شود. بسته به محتوای کربن و عناصر آلیاژی موجود در فولاد، ریزساختارهای سخت‌تر و شکننده‌تری مانند مارتنزیت یا باینیت در طی این فرآیند حاصل می‌شوند که باعث افزایش استحکام و سختی فولاد می‌شوند. این در حالی است که از سوی دیگر باعث کاهش مقاومت فولاد نسبت به ضربه و چکش‌خواری نیز می‌شوند.
عملیات سرد سازی در محیط‌های متفاوتی بر روی فلزات انجام می‌شود. برای انتخاب هر کدام از این محیط‌ها، باید عوامل مختلفی مانند سختی‌پذیری و وزن قطعات در نظر گرفته شود تا عملیات سرمایش به بهترین شکل ممکن انجام پذیرد.
مشاهده کنید: اطلاع از نقطه ذوب فلزات برای به کارگیری در فرآیند مربوطه است. برای اطلاع در این زمینه می‌توانید مقاله «نقطه ذوب فلزات» را در سایت بخوانید.
نتیجه‌گیری نهایی عملیات سرمایش
همان طور که گفته شد، یکی از رایج‌ترین روش‌های عملیات حرارتی، عملیات سرد سازی است که به منظور سرد کردن فلز برای سازگاری آن با دمای محیط است. آب متداول‌ترین محیط مورد استفاده در عملیات سرمایش است که بالاترین سختی را ایجاد می‌کند، که البته در بعضی از مواقع ممکن است باعث ترک‌های ریز در قطعه شود. فلز فولاد نسبت به عملیات سرد سازی حساس‌تر است، به این دلیل، برخی از فولادها پس از عملیات سرمایش، بازپخت یا نُرمالیزه می‌شوند.
اگر در این زمینه سوال یا تجربه‌ای دارید، آن را در بخش ارسال نظرات با ما درمیان بگذارید.