آستمپرینگ از دیگر روشهای عملیات حرارتی است که به منظور کاهش تنشهای حاصل در ضمن سخت کردن فولاد ساده ی کربنی یا پر کربن جانشین کوئنچ کردن مستقیم می شود . در این روش سطح و مرکز نمونه در مرحله ی اول کوئنچ شدن ( قبل از Ms) با سرعتهای متفاوتی سرد می شود منتها از آنجایی که قبل از شروع استحاله دمای نقاط مختلف قطعه یکسان خواهند شد استحاله در نقاط مختلف تقریبا همزمان انجام گرفته و بنابراین تنشهای داخلی به حداقل ممکن کاهش می یابد . محصول نهایی فرایند آستمپرینگ بینیت می باشد ، بنابراین مراحل آن به صورت زیر است :

بررسی ساختار قطعه حاصل از عملیات آستمپرینگ و مارتمپرینگ

بررسی ساختار قطعه حاصل از عملیات آستمپرینگ و مارتمپرینگ،ساختار قطعه،شامل مراحل آستنیته کردن فولاد،سرد کردن در حمام نمک مذاب یا روغن ، مارتنزیتی (Ms) و…

گزارش آزمایش: بررسی ساختارهای حاصل از آستمپرینگ و مارتمپرینگ

هدف آزمایش

هدف از این آزمایش، بررسی ساختارهای حاصل از دو روش عملیات حرارتی آستمپرینگ (Austempering) و مارتمپرینگ (Martempering) و مقایسه تأثیر آن‌ها بر ریزساختار و خواص فولادها است. این روش‌ها به منظور کاهش تنش‌های داخلی و بهبود چقرمگی نسبت به روش کوئنچ و تمپر سنتی به کار می‌روند.

مقدمه: آستمپرینگ و مارتمپرینگ

• آستمپرینگ (Austempering): در این فرایند، فولاد پس از آستنیته شدن، به سرعت در محیطی مانند حمام نمک مذاب تا دمایی بالاتر از Ms​ (دمای شروع استحاله مارتنزیتی) و پایین‌تر از منطقه پرلیت سرد می‌شود. سپس قطعه در این دما به مدت زمان کافی نگه داشته می‌شود تا تمام آستنیت به بینیت تبدیل گردد. این روش منجر به تولید ساختاری با استحکام و چقرمگی بالا و کمترین میزان تنش داخلی می‌شود.
• مارتمپرینگ (Martempering): در این روش، فولاد پس از آستنیته شدن، به سرعت تا دمایی درست زیر Ms​ سرد می‌شود و برای مدت کوتاهی در آن دما نگه داشته می‌شود تا دمای قطعه یکنواخت شود. سپس قطعه در هوا تا دمای محیط سرد می‌شود که این امر باعث تبدیل آستنیت به مارتنزیت می‌گردد. محصول نهایی مارتنزیتی است که به دلیل هم‌زمان شدن استحاله در سطح و مرکز، تنش‌های داخلی کمتری دارد. این فرایند معمولاً با یک مرحله تمپر کردن (بازگشت) دنبال می‌شود تا چقرمگی فولاد افزایش یابد.

فرمول تقریبی دمای Ms​: Ms​=۵۳۹–۴۲.۳C%–۳۰.۴Mn%–۱۲.۱Cr%–۱۷.۷Ni%–۷.۵Mo%

نتایج آزمایشگاهی

• فولاد ST37 (کربن کم):
  • آستمپرینگ (حمام نمک ۴۸۵∘C): به دلیل دمای بالای حمام نمک نسبت به Ms​ (حدود ۴۳۵∘C)، ریزساختار حاصل مخلوطی از پرلیت و بینیت بود. این نتیجه نشان می‌دهد که کنترل دقیق دمای محیط سردکننده برای دستیابی به ساختار بینیت کامل ضروری است.
  • مارتمپرینگ اصلاح شده (روغن داغ ۳۸۵∘C): به دلیل پایین بودن دمای روغن نسبت به Ms​، ابتدا مارتنزیت تشکیل شده و سپس در مرحله تمپر (حرارت‌دهی ثانویه) آستنیت باقیمانده به بینیت تبدیل شده است. ریزساختار نهایی شامل مارتنزیت تمپر شده و بینیت بود.
• فولاد ASAB 760 (کربن متوسط):
  • آستمپرینگ (حمام نمک ۳۱۵∘C): با توجه به دمای Ms​ برای این فولاد (حدود ۲۶۵∘C)، دمای حمام نمک بالا بود و بنابراین به جای بینیت کامل، ریزساختار حاصل شامل فریت، پرلیت و مقادیر کمی بینیت و کاربیدهای آلیاژی بود.
  • مارتمپرینگ (روغن داغ ۲۱۵∘C): در این آزمایش، دمای روغن داغ پایین‌تر از Ms​ بود. ریزساختار حاصل پس از کوئنچ و تمپرینگ، شامل مارتنزیت ریزدانه در زمینه بود. آستنیت باقیمانده نیز در مرحله تمپر به بینیت تبدیل شده است.

بحث و نتیجه‌گیری

این آزمایش نشان داد که آستمپرینگ و مارتمپرینگ به ترتیب برای تولید ساختارهای بینیت و مارتنزیت تمپر شده با تنش داخلی کمتر به کار می‌روند. کنترل دقیق دمای محیط سردکننده نسبت به دمای Ms​ فولاد، برای دستیابی به ریزساختار مورد نظر بسیار حیاتی است. در هر دو روش، هدف اصلی، افزایش چقرمگی و مقاومت به ضربه فولاد است.

پاسخ به سوال

فرایند آسفورمینگ (Ausforming) چیست و چه کاربردی دارد؟ آسفورمینگ نوعی عملیات حرارتی-مکانیکی است که در آن، آستنیت در ناحیه دمایی پایدار میانی بین A۱​ و Ms​ به صورت پلاستیک تغییر شکل داده (فورج، نورد یا کشیده) می‌شود. این فرایند باعث ریز شدن ساختار آستنیت و افزایش چگالی نابه جایی‌ها می‌شود. پس از تغییر شکل، قطعه به سرعت سرد شده تا به مارتنزیت تبدیل شود. این عملیات به طور خاص برای فولادهای آلیاژی با منحنی TTT مناسب (که ناحیه بینیت عمیق دارند) به کار می‌رود. کاربرد اصلی آسفورمینگ تولید قطعاتی با استحکام بسیار بالا و چقرمگی و انعطاف‌پذیری عالی است که از طریق عملیات حرارتی معمولی قابل دستیابی نیست. به عنوان مثال، در تولید فنرهای تخت و قطعات با عملکرد بالا در صنعت هوافضا از این روش استفاده می‌شود.

مطالعه بیشتر