تمامی دسته‌بندی‌ها

اخبار

پردازش حرارتی ریخته‌گری‌های فولادی و آهنی: راهنمای فنی جامعی از فرآیندها، پارامترها و کنترل کیفیت

Jul 17, 2026

توضیحات متا: راهنمای جامع مهندسی برای عملیات حرارتی ریخته‌گری فلزات. آموزش فرآیندهای تنش‌زدایی، نرمالیزه‌کردن، سردکردن سریع و بازپخت، بازپخت محلول، تنش‌زدایی حرارتی و اُستِمپرینگ — همراه با محدوده‌های دمایی، زمان‌های نگهداری، نرخ‌های سردشدن و تحولات ساختار ریز در فولاد کربنی، فولاد ضدزنگ، آهن چکش‌خوار و سایر مواد.


پردازش حرارتی عامل متمایزکنندهٔ نامرئی در ریخته‌گری فلزات است. دو قطعهٔ ریخته‌گری شده از یک دفعهٔ ذوب فلز، با ترکیب شیمیایی یکسان و هندسهٔ ریخته‌گری شدهٔ یکسان، می‌توانند خواص مکانیکی کاملاً متفاوتی داشته باشند — یکی شکننده و مستعد ترک‌خوردن، و دیگری مقاوم در برابر ضربه و خستگی — صرفاً بر اساس آنچه در کورهٔ پردازش حرارتی رخ می‌دهد.

برای مهندسانی که قطعات ریخته‌گری شده را مشخص می‌کنند، درک پردازش حرارتی امری اختیاری نیست. مشخصات پردازش حرارتی روی نقشهٔ فنی، به‌طور مستقیم تعیین‌کنندهٔ استحکام، شکل‌پذیری، مقاومت ضربه‌ای، قابلیت ماشین‌کاری و پایداری ابعادی قطعه است. پردازش حرارتی نادرست یا نامناسب، یکی از شایع‌ترین علل اصلی خرابی قطعات ریخته‌گری در عملیات است — و در عین حال یکی از قابل‌پیشگیری‌ترین آنها.

Workers loading large steel castings into industrial heat treatment furnace

این راهنما فرآیندهای اصلی پردازش حرارتی اعمال‌شده بر ریخته‌گری‌های فولادی و آهنی را پوشش می‌دهد، با پارامترهای عملی، توضیحات متالورژیکی و الزامات کنترل کیفیت.


بخش اول: چرا ریخته‌گری‌ها نیاز به عملیات حرارتی دارند

برخلاف محصولات شکل‌دهی‌شده (ورق، میله، زدن)، که در حین شکل‌دهی تحت پردازش ترمومکانیکی قرار می‌گیرند، ریخته‌گری‌ها در قالبی ساکن انجماد می‌یابند. ساختار ریز بلوری حالت ریخته‌شده کاملاً توسط نرخ خنک‌شدن از دمای ریخته‌گری تعیین می‌شود — که این نرخ بین بخش‌های ضخیم و نازک یک ریخته‌گری واحد تفاوت بسیار زیادی دارد.

اهداف انجام عملیات حرارتی

هدف مکانیسم فرآیند معمول
کاهش تنش‌های باقی‌مانده آرامش حرارتی تنش‌های کششی ناشی از خنک‌شدن نامتجانس پخت آزادسازی تنش
ریزدانه‌سازی ساختار دانه‌ای بازبلورشدن دانه‌های درشت حالت ریخته‌شده نرمال سازی
بهبود قابلیت ماشین‌کاری نرم‌کردن ماتریس؛ کروی شدن کاربیدها آنهالینگ کامل، آنهالینگ زیربحری
افزایش استحکام و سختی تشکیل مارتنزیت، باینیت یا پرلیت ریز سردکردن و تمرم
بهبود شکل‌پذیری ضربه‌ای تمرم مارتنزیت؛ ریزدانه‌سازی دانه‌ها نورمالایز + تمرم، سردکردن و تمرم
بازگرداندن مقاومت در برابر خوردگی حل‌کردن کاربیدهای کروم که در حین ریخته‌گری یا جوشکاری رسوب کرده‌اند آنیل محلول (فولاد ضد زنگ)
به میکروسروکتور خاص دست یابیم تبدیل ماتریس به آسفرایت برای ADI استخواندهی آستنی
از بین بردن شکنندگی هیدروژن هیدروژن منتشر شده از فولاد در دمای بالا پختن با هیدروژن (از شکنندگی)

یک کارخانه ی فولادی حرفه ای با قابلیت درمان حرارتی یکپارچه مانند: شرکت ماشین‌آلات پِنگ‌شین شهر داندونگ ، که کوره های عادی سازی، خنک سازی و تند کردن را با کنترل درجه حرارت کالیبراسیون شده و ثبت نمودار کار می کند، اطمینان حاصل می کند که هر ریخته در شرایط درمان حرارتی مشخص شده با ردیابی کامل از کارخانه می رود.


بخش ۲: فرآیند های درمان گرما برای فولاد

۲٫۱ آنیل کردن برای کاهش تنش (کاهش تنش)

هدف کاهش تنش‌های باقی‌مانده ناشی از انجماد و سرد شدن، بدون تغییر قابل توجه در ریزساختار یا خواص مکانیکی.

چگونه کار می‌کند قطعه ریخته‌گری در دمایی پایین‌تر از محدوده تبدیل حرارتی (معمولاً ۵۵۰ تا ۶۵۰ درجه سانتی‌گراد برای فولادهای کربنی و فولادهای کم‌آلیاژ) گرم می‌شود، مدتی در آن دما نگه داشته می‌شود تا تنش‌های کششی به‌صورت حرارتی تنظیم شوند و سپس به‌آرامی سرد می‌گردد. هیچ تبدیل فازی رخ نمی‌دهد — این فرآیند صرفاً حرارتی-مکانیکی است.

جنس محدوده دما زمان نگه داشتن خنک‌سازی
فولاد کربنی (WCB، WCC) ۶۰۰ تا ۶۵۰ درجه سانتی‌گراد یک ساعت به‌ازای هر ۲۵ میلی‌متر ضخامت بخش، حداقل دو ساعت سرد کردن در کوره تا ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد، سپس سرد کردن در هوای آزاد
فولاد کم‌آلیاژ (۸۶۳۰، ۴۱۳۰) ۶۲۰ تا ۶۸۰ درجه سانتی‌گراد یک ساعت به‌ازای هر ۲۵ میلی‌متر، حداقل دو ساعت سرد کردن در کوره تا ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد، سپس سرد کردن در هوای آزاد
فولاد زنگ‌نزن اُستنیتی (۳۰۴، ۳۱۶) معمولاً در این دماها تنش‌زدایی نمی‌شود (خطر حساسیت‌یافتن وجود دارد) به‌جای آن عملیات آنیل محلول‌سازی را انجام دهید (بخش ۲٫۴ را ببینید)
فولاد زنگ‌نزن مارتنزیتی (۴۱۰، CA6NM) ۶۲۰ تا ۶۸۰ درجه سانتی‌گراد یک ساعت برای هر ۲۵ میلی‌متر سرد کردن در کوره تا ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد، سپس سرد کردن در هوای آزاد

زمانی که تنش‌زدایی را مشخص می‌کنید :

  • ریخته‌گری‌های بزرگ با تغییرات قابل‌توجه در ضخامت مقطع
  • ریخته‌گری‌هایی که تحت ماشین‌کاری گسترده‌ای قرار خواهند گرفت (تنش‌زدایی قبل از ماشین‌کاری از تغییر شکل در طول حذف فلز جلوگیری می‌کند)
  • ریخته‌گری‌هایی که در کاربرد نهایی نیازمند پایداری ابعادی هستند
  • ریخته‌گری‌هایی که جوش‌کاری خواهند شد (تنش‌زدایی پس از جوش‌کاری یا تعمیر جوش)

کنترل کیفیت بررسی یکنواختی دمای کوره (±۱۵ درجه سانتی‌گراد در سرتاسر منطقه کاری). نرخ خنک‌شدن به اندازه چرخه گرمایش اهمیت دارد — خنک‌شدن بیش از حد سریع، تنش حرارتی را مجدداً وارد می‌کند و هدف عملیات را بی‌اثر می‌سازد.

۲٫۲ آنیل کامل

هدف تولید ساختار ریزدانه‌ای نرم و قابل ماشین‌کاری با حداکثر شکل‌پذیری. آنیل کامل ساختار ریخته‌گری‌شده را به‌طور کامل به پرلیت درشت و فریت تبدیل می‌کند (برای فولادهای زیر‌اتکتوئیدی).

چگونه کار می‌کند قطعه ریخته‌گری بالاتر از دمای بحرانی بالایی (Ac₃) — معمولاً ۸۵۰ تا ۹۵۰ درجه سانتی‌گراد برای فولادهای کربنی — گرم می‌شود، مدتی در این دما نگه داشته می‌شود تا ساختار کاملاً آستنیتی شود، سپس بسیار آهسته (خنک‌شدن در کوره) برای تولید فریت-پرلیت در حالت تعادل خنک می‌گردد.

جنس دمای آستنیتی‌شدن زمان نگه داشتن نرخ خنک‌شدن
فولاد کربنی (WCB) ۸۷۰ تا ۹۰۰ درجه سانتی‌گراد یک ساعت برای هر ۲۵ میلی‌متر خنک‌شدن در کوره با نرخ حداکثر ۵۰ درجه سانتی‌گراد در ساعت تا دمای ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد، سپس خنک‌شدن در هوای آزاد
فولاد کم‌آلیاژ (8630) ۸۵۰ تا ۸۸۰ درجه سانتی‌گراد یک ساعت برای هر ۲۵ میلی‌متر خنک‌شدن در کوره با نرخ حداکثر ۵۰ درجه سانتی‌گراد در ساعت تا دمای ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد، سپس خنک‌شدن در هوای آزاد
فولاد با کربن بالا (بیش از ۰٫۵۰٪ کربن) ۷۹۰ تا ۸۲۰ درجه سانتی‌گراد یک ساعت برای هر ۲۵ میلی‌متر خنک‌سازی در کوره با نرخ حداکثر ۳۰ درجه سانتی‌گراد در ساعت تا دمای ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد، سپس خنک‌سازی در هوای آزاد

ریزساختار حاصل : فریت درشت + پرلیت (برای فولادهای زیراتکتوئیدی)؛ پرلیت درشت + سیمانیت (برای فولادهای فوق‌اتکتوئیدی).

سختی حاصل : فولاد کربنی WCB معمولاً پس از عملیات آنیل کامل ۱۳۰ تا ۱۷۰ HB است.

مواردی که باید آنیل کامل را مشخص کرد :

  • قطعات ریخته‌گری‌شده که نیاز به ماشین‌کاری گسترده دارند — ساختار نرم و یکنواخت، سایش ابزار را به حداقل می‌رساند
  • قطعات ریخته‌گری‌شده‌ای که پس از ریخته‌گری تحت کار سرد یا شکل‌دهی قرار می‌گیرند (در مورد قطعات ریخته‌گری‌شده نادر است، اما برای اجزایی که هم ریخته‌گری و هم Forge شده‌اند قابل اعمال است)
  • بیشترین نیاز به انعطاف‌پذیری برای ساختارهای بعدی

نکته عملی : آنیل کامل طولانی‌ترین و پرهزینه‌ترین عملیات حرارتی است. برای بیشتر ریخته‌گری‌های صنعتی، نرمالیزه‌کردن (بخش ۲٫۳) قابلیت ماشین‌کاری مناسبی را با زمان چرخه کوتاه‌تر و هزینه کمتر فراهم می‌کند. آنیل کامل فقط در مواردی استفاده می‌شود که نرمی بیشینه ضروری باشد.

۲٫۳ نرمالیزه‌کردن

هدف : اصلاح ساختار دانه‌ای درشت حاصل از ریخته‌گری، یکنواخت‌سازی ساختار ریز و ایجاد مقاومت متوسط با شکل‌پذیری خوب. نرمالیزه‌کردن رایج‌ترین عملیات حرارتی برای ریخته‌گری‌های فولاد کربنی و فولادهای کم‌آلیاژ است.

چگونه کار می‌کند : قطعه تا دمای بالای دمای بحرانی بالایی (Ac₃) گرم می‌شود، مدتی در آن دما نگه داشته می‌شود تا کاملاً آستنیتی شود و سپس در هوای ساکن خنک می‌شود. نرخ خنک‌شدن سریع‌تر (نسبت به آنیل) سبب تشکیل ساختار ریزتر فریت-پرلیت با اندازه دانه کوچک‌تر می‌شود.

جنس دمای نرمالیزه‌کردن زمان نگه داشتن خنک‌سازی
فولاد کربنی (WCB، WCC) ۸۹۰ تا ۹۲۰ درجه سانتی‌گراد یک ساعت به ازای هر ۲۵ میلی‌متر، حداقل یک ساعت خنک‌کردن در هوای ساکن
فولاد کم‌آلیاژ (۸۶۳۰، ۴۱۳۰) ۸۷۰ تا ۹۰۰ درجه سانتی‌گراد یک ساعت برای هر ۲۵ میلی‌متر خنک‌کردن در هوای ساکن
فولاد کربنی (LCB، LCC — دمای پایین) ۸۹۰ تا ۹۲۰ درجه سانتی‌گراد به‌همراه عملیات حرارتی در دمای ۶۰۰ تا ۶۵۰ درجه سانتی‌گراد مانند بالا خنک‌سازی در هوای آزاد به‌همراه عملیات حرارتی در کوره
فولاد منگنزی (هدفیلد) ۱۰۵۰ تا ۱۱۰۰ درجه سانتی‌گراد یک ساعت برای هر ۲۵ میلی‌متر خنک‌سازی سریع در آب (عملیات تنش‌زدایی محلول، نه عملیات نرمال‌سازی — به یادداشت زیر مراجعه کنید)

ریزساختار حاصل فِریت ریز + پِرلیت ریز. اندازه دانه معمولاً استاندارد ASTM ۵ تا ۸ (در مقایسه با ASTM ۱ تا ۳ برای حالت ریخته‌گری شده)

ویژگی‌های حاصل‌شده برای WCB (مقادیر معمولی) :

اموال حالت ریخته‌گری‌شده پس از نرمال‌سازی پس از نرمال‌سازی و عملیات حرارتی
مقاومت کششی (Mpa) 450–520 500–580 490–550
مقاومت کششی (MPa) 220–260 260–320 250–300
درصد تاواندگی 15–22 22–28 24–30
آزمون شارپی در دمای صفر درجه سانتی‌گراد (ژول) 8–15 15–25 20–35
سختی (HB) 140–170 150–180 140–170

یادداشت فولاد منگنز هدفیلد فولاد منگنز اُستنیتی (۱۱ تا ۱۴ درصد منگنز) با گرم‌کردن تا دمای ۱۰۵۰ تا ۱۱۰۰ درجه سانتی‌گراد و سپس خنک‌کردن سریع در آب (آب‌دهی)، در حالت محلول‌انیل می‌شود — نه با نرمالیزه‌کردن. خنک‌کردن در هوای آزاد باعث رسوب کاربید در مرزدانه‌ها شده و فولاد را شکننده می‌کند. آب‌دهی کربن را در حالت محلول نگه می‌دارد و ساختار ریز بلوری کاملاً اُستنیتی، مقاوم و قابل سخت‌شدن از طریق کار (work-hardenable) را ایجاد می‌کند که این ویژگی، فولاد هدفیلد را منحصربه‌فرد می‌سازد.

زمانی که باید نرمالیزه‌کردن را مشخص کرد :

  • ریخته‌گری‌های فولادی سازه‌ای عمومی‌المنفعت
  • ریخته‌گری‌هایی که استحکام ضربه‌ای بهتری نسبت به حالت ریخته‌گری‌شده دارند
  • به‌عنوان پیش‌درمانی قبل از آب‌دهی و بازپخت ( refinment دانه‌ها قبل از سخت‌کردن)
  • ریخته‌گری‌های تحمل‌کننده فشار (حالت نرمالیزه برای بسیاری از مشخصات ظرف‌های تحت فشار استاندارد است)

۲٫۴ آب‌دهی و بازپخت (Q&T)

هدف دستیابی به استحکام و سختی بالا با تنظیم دقیق استحکام ضربه‌ای از طریق تشکیل مارتنزیت و سپس بازپخت آن. Q&T بالاترین سطوح استحکام قابل دستیابی در ریخته‌گری‌های فولادی را تولید می‌کند.

چگونه کار می‌کند : ریخته گری استنتیزه می شود ، سپس به سرعت در آب ، روغن یا پلیمر خنک می شود تا مارتنسیت یک مرحله سخت اما شکننده متاسبل را تشکیل دهد. سپس آن را دوباره گرم (مضرب) به دمای زیر Ac1 برای کاهش شکنندگی در حالی که حفظ بیشتر افزایش قدرت.

مرحله ۱: استنتیزاسیون و خاموش کردن

Glowing hot steel casting quenched in water tank with dramatic steam

جنس دمای آستنیتی‌شدن ماده خنک کننده سختي معمولي
فولاد کربن (WCB، 0.25% C) ۸۷۰ تا ۹۰۰ درجه سانتی‌گراد آب یا 10٪ پلیمر 3545 HRC
فولاد کم‌آلیاژ (8630) ۸۵۰ تا ۸۸۰ درجه سانتی‌گراد روغن یا پلیمر 4552 HRC
فولاد کم آلیاژ (4140) 840870 °C پمپ 5056 HRC
SS مارتنسیتیک (410/CA15) 9501020 °C روغن یا هوا (در بخش های نازک قابل سخت شدن با هوا) 4048 HRC
SS مارتنسیتی (CA6NM) 10001050 °C روغن یا هوا ۳۸ تا ۴۴ HRC

شدت خاموش کردن نرخ خنک‌شدن باید از نرخ خنک‌شدن بحرانی فولاد بیشتر باشد تا تشکیل پرلیت یا بینیت جلوگیری شود. خنک‌سازی با آب سخت‌ترین روش است و بالاترین سختی را ایجاد می‌کند، اما همچنین بالاترین خطر تغییر شکل و ترک‌خوردگی را دارد. خنک‌کننده‌های روغنی و پلیمری خنک‌شدن کندتر و یکنواخت‌تری ایجاد می‌کنند — که برای اشکال پیچیده و فولادهای آلیاژی ترجیح داده می‌شوند.

مرحلهٔ دوم: بازپخت

دمای بازپخت سختی حاصل (WCB، تقریبی) ریزساختار حاصل کاربرد
۲۰۰ تا ۳۰۰ درجهٔ سانتی‌گراد ۳۲–۳۸ HRC مارتنزیت بازپخت‌شده (با کمترین ریزش کربیدها) قطعات مقاوم در برابر سایش و لبه‌های برش
۴۰۰ تا ۵۰۰ درجهٔ سانتی‌گراد ۲۵ تا ۳۲ HRC مارتنزیت بازپخت‌شده به‌همراه کربیدهای ریز سازه‌های با استحکام بالا، شافت‌ها
۵۵۰ تا ۶۵۰ درجه سانتی‌گراد ۱۸ تا ۲۵ HRC (۲۲۰ تا ۲۶۰ HB) مارتنزیت تمپر شده درشت‌شده / کربیدهای کروی‌شده مخازن فشار، سازه‌های عمومی
۶۵۰ تا ۷۰۰ درجه سانتی‌گراد ۱۵ تا ۲۰ HRC (۱۸۰ تا ۲۲۰ HB) کربیدهای کاملاً کروی‌شده در فریت بیشترین شکل‌پذیری؛ کاربرد در دمای پایین

هشدار نسبت به شکنندگی ناشی از تمپر فولادهای آلیاژی خاصی (به‌ویژه فولادهای حاوی منگنز، کروم و نیکل) در صورت سردشدن آهسته در محدوده دمایی ۳۷۵ تا ۵۷۵ درجه سلسیوس یا نگه‌داری طولانی‌مدت در این محدوده، مستعد شکنندگی حرارتی می‌شوند. مکانیسم این پدیده، تجمع عناصر ناخالصی (فسفر، آنتیموان، قلع و آرسنیک) در مرزهای دانه‌های آستنیت قبلی است. راهکارهای پیشگیری: عملیات حرارتی در دمای بالاتر از ۵۷۵ درجه سلسیوس و سپس سردکردن سریع از دمای عملیات حرارتی، یا استفاده از فولادهایی با محتوای پایین عناصر ناخالص غیرهدفمند.

Metallographic microstructure comparison — as-cast vs normalized steel grain structure

در شرکت ماشین‌آلات پنگ‌شین شهر داندونگ کارگاه عملیات حرارتی با کوره‌های کالیبره‌شده، کنترل دمای چندمنطقه‌ای و ثبت مداوم نمودار دما فعالیت دارد؛ به‌گونه‌ای که هر چرخه عملیات حرارتی و سخت‌کاری دقیقاً بر اساس پارامترهای تعیین‌شده انجام می‌شود و ردیابی کامل از نمودار بارگذاری کوره تا نتایج نهایی آزمون سختی تضمین می‌گردد.

۲٫۵ عملیات حرارتی حل‌سازی (برای ریخته‌گری‌های فولاد ضدزنگ)

هدف : حل کردن کاربیدهای کرومیوم که در طول انجماد یا خنک‌شدن تشکیل شده‌اند، بازگرداندن ساختار ریز بلوری اتوستنیتی یکنواخت و مقاومت کامل در برابر خوردگی. این عملیات حرارتی ضروری برای ریخته‌گری‌های فولاد ضدزنگ اتوستنیتی است.

چگونه کار می‌کند : قطعه ریخته‌گری در دمایی گرم می‌شود که در آن کاربیدهای کرومیوم حل می‌شوند (معمولاً بین ۱۰۴۰ تا ۱۱۲۰ درجه سانتی‌گراد)، سپس برای یکنواخت‌سازی اتوستنیت مدتی نگه داشته می‌شود و در نهایت به‌سرعت خنک می‌گردد (با آب سرد می‌شود) تا کربن و کروم در محلول جامد باقی بمانند. خنک‌شدن آهسته در محدوده دمایی ۴۲۵ تا ۸۷۰ درجه سانتی‌گراد منجر به تشکیل کاربیدهای کرومیوم در مرزدانه‌ها (حساسیت‌یافتن) می‌شود که باعث کاهش محتوای کروم در ماتریس مجاور و از بین رفتن مقاومت در برابر خوردگی می‌گردد.

دسته بندی دمای عملیات حرارتی حل‌کردن زمان نگه داشتن خنک‌سازی
سی‌اف۸ / ۳۰۴ (استاندارد اِی۳۵۱) ۱۰۴۰ تا ۱۱۲۰ درجه سانتی‌گراد یک ساعت به ازای هر ۲۵ میلی‌متر، حداقل ۳۰ دقیقه بازدم با آب
سی‌اف۸ام / ۳۱۶ (استاندارد اِی۳۵۱) ۱۰۴۰ تا ۱۱۲۰ درجه سانتی‌گراد یک ساعت برای هر ۲۵ میلی‌متر بازدم با آب
سی‌اف۳ / ۳۰۴ال (استاندارد اِی۳۵۱) ۱۰۴۰ تا ۱۱۰۰ درجه سانتی‌گراد یک ساعت برای هر ۲۵ میلی‌متر بازدم با آب
سی‌اف۳ام / ۳۱۶ال (استاندارد اِی۳۵۱) ۱۰۴۰ تا ۱۱۰۰ درجه سانتی‌گراد یک ساعت برای هر ۲۵ میلی‌متر بازدم با آب
CD4MCu (دوبلکس، A890) ۱۰۴۰ تا ۱۱۰۰ درجه سانتی‌گراد یک ساعت برای هر ۲۵ میلی‌متر بازدم با آب
CE3MN / 2507 (سوپر دوبلکس، A890) ۱۰۶۰ تا ۱۱۲۰ درجه سانتی‌گراد بازپخت محلول‌سازی و خنک‌سازی با آب خنک‌سازی با آب — خنک‌سازی سریع برای جلوگیری از تشکیل فاز سیگما ضروری است

الزام حیاتی زمان بین خروج از کوره و غوطه‌وری در مخزن خنک‌کننده باید به حداقل برسد — ایده‌آل‌ترین حالت زمان کمتر از ۶۰ ثانیه برای مقاطع نازک و حداکثر ۲ تا ۳ دقیقه برای هر مقطع است. هر تأخیری باعث می‌شود سطح ریخته‌گری قبل از خنک‌سازی وارد محدوده دماهای حساس‌شدن شود.

موارد قابل توجه در فولادهای ضدزنگ دوبلکس علاوه بر حل‌شدن کربیدها، بازپخت محلول‌سازی تعادل مناسب بین فاز فریت و آستنیت را (معمولاً ۴۰ تا ۶۰ درصد فریت) ایجاد می‌کند. نرخ خنک‌سازی از دمای محلول‌سازی باید به‌قدری سریع باشد که تشکیل فاز سیگما و سایر ترکیبات بین‌فلزی را مهار کند — این ترکیبات باعث شکنندگی آلیاژ و از بین رفتن مقاومت در برابر خوردگی می‌شوند. دمای بازپخت محلول‌سازی و نرخ خنک‌سازی برای درجات دوبلکس باید با دقت بالا کنترل شوند.

تأیید پس از بازپخت محلول‌سازی، موارد زیر را تأیید کنید:

  • سختی (باید ≤۲۰۰ HB برای درجات اُستنیتی کاملاً آنیل‌شده باشد)
  • مقاومت در برابر خوردگی (ASTM A262 روش A یا E برای حساسیت‌یابی؛ ASTM G48 برای مقاومت در برابر حفره‌زدن درجات دوپلکس)
  • ریزساختار (بدون شبکه‌های پیوسته کربید در مرزدانه‌ها)

بخش ۳: فرآیندهای عملیات حرارتی برای ریخته‌گری‌های آهن

ریخته‌گری‌های آهن نسبت به فولادها به‌صورت متفاوتی به عملیات حرارتی واکنش نشان می‌دهند، زیرا گرافیت موجود در آن‌ها — که تغییر فاز نمی‌دهد — و محتوای بالاتر کربن و سیلیسیم، دمای و سینتیک تحولات را جابه‌جا می‌کنند.

۳٫۱ آزادسازی تنش (آهن خاکستری و آهن چکش‌خوار)

جنس دمای زمان نگه داشتن خنک‌سازی
آهن خاکستری (بدون آلیاژ) ۵۱۰ تا ۵۶۵ درجه سانتی‌گراد یک ساعت برای هر ۲۵ میلی‌متر خنک‌سازی در کوره تا ۲۰۰ درجه سانتی‌گراد، سپس خنک‌سازی در هوای آزاد
آهن خاکستری (آلیاژدار، مثلاً Ni-Cr) 550590 °C یک ساعت برای هر ۲۵ میلی‌متر خنک‌سازی در کوره تا ۲۰۰ درجه سانتی‌گراد، سپس خنک‌سازی در هوای آزاد
آهن ریخته‌گری انعطاف‌پذیر (فِریتی) ۵۱۰ تا ۵۶۵ درجه سانتی‌گراد یک ساعت برای هر ۲۵ میلی‌متر سرد کردن در کوره تا ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد، سپس سرد کردن در هوای آزاد
آهن کش (آلودی) 550590 °C یک ساعت برای هر ۲۵ میلی‌متر سرد کردن در کوره تا ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد، سپس سرد کردن در هوای آزاد

یادداشت : کاهش فشار بیش از 600 °C برای آهن خاکستری می تواند باعث رشد دانه های گرافیت و تغییر ابعاد دائمی شود. دمای زیر 600 °C برای آهن خاکستری نگه داشته شود مگر اینکه یک چرخه گرمایش عمدی (با تغییر ابعاد انتظار می رود) مشخص شود.

۳.۲ انیلر شدن آهن نرم (Ferritising Anneal)

هدف : تولید یک ماتریس کاملاً فریت برای حداکثر انعطاف پذیری و مقاومت ضربه (همانطور که برای درجه QT400-18 / 60-40-18 مورد نیاز است).

فرآیند : گرم کردن به 900950 °C، نگه داشتن برای austenitize (کربن از ماتریس به austenite حل می شود) ، سپس کوره آهسته از طریق محدوده eutectoid (700760 °C) خنک می شود تا اجازه دهد کربن از austenite به گره های گرافیتی موجود پخش شود نتیجه یک ماتریس فرایت با گره های گرافیت حداکثر انعطاف پذیری، حداقل قدرت است.

پارامترها ارزش
دمای آستنیتی‌شدن 900950 °C
زمان نگه داشتن 1 ساعت در هر 25 میلی متر + 1 ساعت
خنک‌سازی خنک‌کردن کوره با نرخ حداکثر ۵۰ درجه سانتی‌گراد در ساعت در محدوده دمایی ۷۶۰ تا ۶۹۰ درجه سانتی‌گراد؛ سپس خنک‌کردن در هوای آزاد

نتیجه : ویژگی‌های QT400-18: استحکام کششی ≥۴۰۰ مگاپاسکال، استحکام تسلیم ≥۲۵۰ مگاپاسکال، ازدیاد طول ≥۱۸٪، سختی ۱۳۰ تا ۱۸۰ HB، انرژی ضربه شارپی ≥۱۴ ژول (دمای محیط).

۳٫۳ عملیات نرمالیزه‌کردن آهن چکش‌خوار

هدف : تولید ماتریس عمدتاً پرلیتی برای افزایش استحکام و مقاومت در برابر سایش (درجه‌های QT600-3 و QT700-2).

فرآیند : آستنیت‌زایی در دمای ۸۷۰ تا ۹۳۰ درجه سانتی‌گراد، سپس خنک‌کردن در هوای آزاد. نرخ خنک‌شدن سریع‌تر (نسبت به عملیات آنیل) انتشار کربن به سمت گره‌های گرافیتی را مهار می‌کند و باعث می‌شود کربن در حین تبدیل یوتکتوئیدی به‌صورت پرلیت رسوب کند.

هدف درجه دمای نرمالیزه‌کردن خنک‌سازی نتیجه معمول
QT600-3 ۸۷۰ تا ۹۰۰ درجه سانتی‌گراد هواي ساكن پرلیت + فریت (ساختار هدف‌گیری‌شده); سختی ۱۹۰ تا ۲۷۰ HB
QT700-2 ۸۸۰ تا ۹۲۰ درجه سانتی‌گراد خنک‌کردن اجباری با جریان هوای فشرده یا غوطه‌وری در روغن، همراه با عملیات تمپر در دمای ۵۵۰ تا ۶۰۰ درجه سانتی‌گراد پرلیت ریز یا مارتنزیت بازپخت‌شده؛ ۲۲۵ تا ۳۰۵ HB

۳٫۴ عملیات حرارتی آستمپرینگ (آهن چدن نشکن آستمپر شده — ADI)

هدف ایجاد ساختار ریز بلوری آست‌فریتی (فلز آهنی سوزنی‌شکل + آستنیت پایدارشده با کربن) که ترکیبی از استحکام بسیار بالا و شکل‌پذیری قابل‌استفاده ایجاد می‌کند — باکیفیت‌ترین درجه از آهن چدن نشکن.

چگونه کار می‌کند ریخته‌گری ابتدا آستنیتیزه می‌شود (دمای ۸۵۰ تا ۹۳۰ درجه سانتی‌گراد)، سپس در حمام نمک مذابی با دمای ۲۳۰ تا ۴۵۰ درجه سانتی‌گراد (بالاتر از دمای شروع تشکیل مارتنزیت) خنک می‌شود. سپس در این دما (آستمپر) به‌مدت لازم نگه داشته می‌شود تا تبدیل آست‌فریت کامل گردد، و در نهایت تا دمای محیط خنک می‌شود. نتیجه نهایی تشکیل ماتریسی از فلز آهنی سوزنی‌شکل ریز در ماتریسی از آستنیت پایدار غنی‌شده از کربن است — بدون مارتنزیت و بدون پرلیت.

درجه ADI (استاندارد ISO 17804) دمای آستمپرینگ مقاومت کششی (Mpa) درصد تاواندگی سختی (HB) کاربرد معمول
ADI 800-10 ۳۸۰ تا ۴۵۰ درجه سانتی‌گراد حداقل ۸۰۰ دقیقه 10 min 250–310 ADI با شکل‌پذیری بالا؛ قطعات سیستم تعلیق و نگهدارنده‌ها
ADI ۱۰۵۰-۷ ۳۲۰ تا ۳۸۰ درجه سانتی‌گراد ۱۰۵۰ دقیقه ۷ دقیقه 320–380 ADI با استحکام متوسط؛ دنده‌ها، میله‌های محرک
ADI ۱۲۰۰-۳ ۲۸۰ تا ۳۴۰ درجه سانتی‌گراد ۱۲۰۰ دقیقه ۳ دقیقه 340–420 ADI با استحکام بالا؛ صفحات مقاوم در برابر سایش، اجزای ریلی
ADI ۱۴۰۰-۱ ۲۳۰ تا ۲۸۰ درجه سانتی‌گراد ۱۴۰۰ دقیقه ۱ دقیقه 380–480 حداکثر استحکام؛ قطعات سایشی معدنی، دنده‌های سنگین

فرآیند آستمپرینگ امکان جایگزینی فولاد ریخته‌گری‌شده و حرارت‌درمان‌شده با ADI را در بسیاری از کاربردها فراهم می‌کند — با هزینه‌ای پایین‌تر و مزایای اضافی از جمله ریخته‌گری تقریباً به شکل نهایی، کاهش ماشین‌کاری و جذب تنش‌های برتر. این بخش سریع‌ترین بخش رشد‌یافته بازار چدن کِرِی‌است.


بخش ۴: کنترل کیفیت عملیات حرارتی

۴٫۱ نیازمندی‌های کوره

الزام مشخصات
یکنواختی دما ±۱۵ درجه سانتی‌گراد در سرتاسر منطقه کاری (AMS 2750 یا معادل آن)
کنترل دما کنترل‌کننده PID با بازخورد ترموکوپل
ثبت دما دستگاه ثبت‌کنندهٔ پیوستهٔ نمودار یا ثبت‌کنندهٔ دیجیتال داده‌ها — ثبت دائمی برای هر چرخه
قرارگیری ترموکوپل حداقل یک ترموکوپل تماسی روی ریخته‌گری (برای قطعات حیاتی) علاوه بر ترموکوپل‌های کنترل کوره
کالیبراسیون کالیبره‌سازی ترموکوپل‌ها و کنترل‌کننده‌های کوره هر سه تا شش ماه یک‌بار؛ با قابلیت ردیابی به استانداردهای ملی

Heat treatment furnace digital control panel and temperature chart recorder

۴٫۲ آزمون تأیید پس از عملیات حرارتی

آزمایش در صورت لزوم پذیرش
سختی (برینل/راکول) هر دستهٔ عملیات حرارتی بر اساس مشخصات ماده یا نقشه
آزمون کشش بر اساس هر عملیات حرارتی یا هر دستهٔ ریخته‌گری بر اساس استاندارد ماده (ASTM، EN)
برینل ضربه‌ای کاربرد در دمای پایین؛ تجهیزات فشاری مطابق با مشخصات در حداقل دمای طراحی فلز
متالوگرافی اجازه‌نامه فرآیند جدید؛ بررسی شکست ریزساختار مطابق با شرایط مشخص‌شده است
آزمون خوردگی (استاندارد اِی‌اس‌تی‌ام ای۲۶۲، جی۴۸) فولاد ضدزنگ پس از عملیات آنیل محلول‌سازی بدون حساسیت‌شدن؛ مقاومت مناسب در برابر خوردگی نقطه‌ای
آزمون‌های غیرمخرب پس از عملیات حرارتی (آزمون مغناطیسی، آزمون اولتراسونیک) ریخته‌گری‌هایی که به ترک‌خوردگی ناشی از سردکردن شدید مستعد هستند؛ قطعات تحمل‌کننده فشار هیچ ترکی ناشی از عملیات حرارتی وجود ندارد

۴٫۳ عیوب رایج در عملیات حرارتی

Hardness testing on heat-treated steel casting with Brinell/Rockwell tester

نقص علت جلوگیری
ترک‌خوردگی ناشی از سردکردن شدید سرعت سردشدن بیش از حد شدید؛ گوشه‌های تیز؛ پیش‌گرم‌کردن ناکافی؛ انتخاب نامناسب محیط سردکننده برای اشکال پیچیده از محیط سردکننده پلیمری یا روغن استفاده کنید؛ شعاع گردکردن را افزایش دهید؛ قبل از آستنیت‌سازی پیش‌گرم‌کنید
سختی ناکافی دمای آستنیت‌سازی بیش از حد پایین؛ تأخیر در سردکردن؛ تحریک ناکافی محیط سردکننده؛ کاهش کربن سطحی دمای کوره را بررسی کنید؛ زمان انتقال را به حداقل برسانید؛ جریان کافی محیط سردکننده را تضمین کنید؛ از جو محافظ استفاده کنید
سختی بیش از حد / شکل‌پذیری پایین کم گرما؛ دمای گرما بیش از حد پایین درجه حرارت کوره ترمینگ را بررسی کنید؛ دستگاه ضبط نمودار را بررسی کنید
تحریف گرمایش یا خنک سازی نامتفاوت؛ فشارهای باقیمانده از ریخته گری؛ پشتیبانی ناکافی در هنگام گرمایش استفاده از گرمایش مرحله ای؛ کاهش استرس قبل از سخت شدن؛ پشتیبانی از ریخته ها به درستی در کوره
حساسیت (فولاد ضد زنگ) خنک شدن آهسته در محدوده 425870 °C پس از گرم کردن محلول آب بلافاصله از دمای محلول خاموش می شود؛ با ASTM A262 بررسی کنید
پاکسازی از کربن گرم کردن در اتمسفر اکسید کننده بدون محافظت استفاده از اتمسفر کنترل شده (گاز اندوترم، نیتروژن، خلاء) یا پوشش محافظتی

بخش پنجم: مشخص کردن درمان حرارتی بر روی نقشه ها و سفارشات خرید

مشخصات کامل درمان حرارتی هیچ جایی برای تفسیر نمی گذارد. عناصر زیر باید در نقشه ریخته یا مشخصات روش درمان حرارتی همراه باشد:

الگوی مشخصات

HEAT TREATMENT REQUIREMENT:

Process: Normalize + Temper
Material: ASTM A216 Grade WCB
Normalizing temperature: 900 ± 15 °C
Holding time at temperature: 1 hour per 25 mm of maximum section thickness, minimum 2 hours
Cooling: Still air cool to ambient temperature
Tempering temperature: 620 ± 15 °C
Holding time at temperature: 1 hour per 25 mm, minimum 2 hours
Cooling after tempering: Still air cool

Required properties after heat treatment:
- Hardness: 140–170 HB
- Tensile strength: 485–620 MPa
- Yield strength: 250 MPa minimum
- Elongation: 22% minimum

Documentation:
- Furnace chart recorder trace for each cycle, identified with casting heat number
- Hardness test results for each casting or representative sample
- Tensile test results from test bar cast from same heat and heat-treated with castings

نتیجه‌گیری

درمان گرما جایی است که فلزات سازی با تولیدات ملاقات می کند. این مرحله ی تک فرآیند است که می تواند ارزش یک کاسینگ را ضرب کند یا نابود کند. تفاوت بین یک کاسینگ که با مشخصات مطابقت دارد و یکی که در سرویس شکست می خورد اغلب 20 ° C در دمای کوره ، 30 دقیقه زمان نگه داری یا 10 ثانیه بین خروج کوره و غوطه ور شدن خاموش است.

اصول کلیدی برای درمان گرمایی موفق قطعات ریخته شده:

  1. کاملا مشخص کنید دمای، زمان، روش خنک کننده و خواص مورد نیاز. "بررسي گرما به 150 HB" مشخصات نيست.
  2. دقت کن نمودار کوره، آزمایش سختی و آزمایش مکانیکی قابل مذاکره نیست.
  3. فرآیند را با ماده تطبیق دهید — چرخه‌ی عملیات حرارتی که برای فولاد کربنی توسعه داده شده، برای فولاد ضدزنگ یا آهن چکش‌خوار کاربرد ندارد.
  4. توالی کلی ساخت را در نظر بگیرید — قبل از ماشین‌کاری تنش‌زدایی انجام دهید؛ در صورت تنگ بودن محدوده‌ی تلرانس، پس از ماشین‌کاری اولیه عملیات حرارتی را انجام دهید؛ و همیشه خواص قطعه‌ی نهایی یا یک میله‌ی آزمون نماینده را تأیید کنید.
  5. با یک ذوب‌گاه که مالک فرآیند عملیات حرارتی است همکاری کنید — انجام عملیات حرارتی به‌صورت برون‌سپاری، شکاف‌هایی در ردیابی، پاسخگویی و کنترل فرآیند ایجاد می‌کند که جبران آن دشوار است.

در شرکت ماشین‌آلات پِنگ‌شین شهر داندونگ ، عملیات حرارتی بخشی جدایی‌ناپذیر از فرآیند تبدیل ریخته‌گری به قطعه‌ی تمام‌شده است. با کوره‌های کالیبره‌شده، ثبت مداوم نمودارها، آزمون‌های مکانیکی داخلی و سیستم کیفیت مستندشده و مورد تأیید استاندارد ISO 9001، ما ریخته‌گری‌ها را دقیقاً در شرایط عملیات حرارتی که شما مشخص می‌کنید تحویل می‌دهیم — همراه با مستندات کامل فرآیند.


آیا به ریخته‌گری‌های فولادی یا آهنی با عملیات حرارتی تأییدشده نیاز دارید؟ شرکت ماشین‌آلات پِنگ‌شین شهر داندونگ، محدوده لیائونینگ در چین، خدمات یکپارچه‌ای از جمله ریخته‌گری، عملیات حرارتی، ماشین‌کاری سی‌ان‌سی و تضمین کیفیت را از طریق واحدی به مساحت ۸۰٬۰۰۰ مترمربع ارائه می‌دهد. برای دریافت پیش‌فاکتور فنی، مشخصات مواد و نیازمندی‌های عملیات حرارتی خود را با ما در میان بگذارید.

اخبار

دریافت نقل‌قول رایگان

نماینده ما به‌زودی با شما تماس خواهد گرفت.
ایمیل
موبایل/واتس‌آپ
نام
نام شرکت
پیام
0/1000