تفاوت میان نسخه‌های «برگشت دادن»

جز
(ویرایش به‌وسیلهٔ ابرابزار:)
 
[[پرونده:Tempering colors in steel.jpg|بندانگشتی|237x237px|یک قطعه فولادی با تمپر موضعی. رنگ‌های مختلف نشان می‌دهند که فولاد در هر نقطه تا چه دمایی بالا رفته‌است. رنگ کاهی روشن دمای ۲۰۴ درجه سلسیوس و آبی روشن نشاندهنده دمای ۳۳۷ درجه سلسیوس است.<ref>''Light, its interaction with art and antiquities'' By Thomas B. Brill - Plenum Publishing 1980 Page 55</ref><ref>Andrews, Jack (1994). ''New Edge of the Anvil: a resource book for the blacksmith. pp. 98–99''</ref>]]'''برگشت دادن''' یا '''تمپر کردن''' {{به انگلیسی|Tempering}} یک [[عملیات حرارتی]] است که در آن [[فولاد]] سختکاری یا [[نرماله‌کردن (متالورژی)|نرماله شده]]، معمولاً تا دمایی کمتر از [[دمای بحرانی]] پایین (Ac<sub>1</sub>) گرم شده و با نرخ مناسبی خنک می‌شود. این کار عمدتاً برای افزایش [[شکل‌پذیری]] و [[چقرمگی]] انجام می‌شود، اما می‌تواند با هدف افزایش اندازه دانه‌های ماتریس نیز انجام شود. فولادها پس از سختکاری به این دلیل توسط گرمایش مجدد تمپر می‌شوند که ترکیب خاصی از [[خواص مکانیکی]] ایجاد گردد و همچنین تنش‌های ایجاد شده از عملیات [[آبدهی (مکانیک)|کوئنچینگ]] آزاد شده و پایداری ابعادی ایجاد گردد. معمولاً اگر قطعه ای از دمایی بالاتر از دمای بحرانی بالا [[آبدهی (مکانیک)|کوئنچ]] شود آن را تمپر می‌کنند، با این حال ممکن است از این عملیات برای [[تنش زدایی]] قطعات [[جوشکاری]] شده یا آزادسازی تنش‌های القاشده توسط فرایندهایی مانند [[شکل‌دهی (فلزکاری)|شکل دهی]] و [[ماشین‌کاری|ماشینکاری]] نیز انجام شود.<ref name=":0">{{یادکرد کتاب|عنوان=ASM Handbook, Volume 4|نویسنده=ASM International. Handbook Committee|ISBN=0-87170-379-3|سال=1990}}</ref>
 
در یک فولاد که توسط کوئنچ کردن ریزساختاری عمدتاً [[مارتنزیت|مارتنزیتی]] در آن ایجاد شده‌است، شبکه کریستالی آهن ساختاری مکعب مستطیلی مرکز-بدنی به شدت کشیده شده دارد (مارتنزیت) و دارای اتم‌های [[کربن]] بینابینی است، و همین موضوع باعث بالا رفتن سختی فولادهای کوئنچ شده، می‌شود. در هنگام گرم شدن، اتم‌های کربن به راحتی پخش شده و در مراحل مختلفی واکنش می‌دهند تا در نهایت [[سمنتیت|کاربید آهن]] (Fe<sub>3</sub>C) یا سایر کاربیدهای آلیاژی در یک ماتریس [[فریت|فریتی]] شکل بگیرد که با گذشت زمان تنش آن کاهش می‌یابد. خواص فولاد تمپرشده در درجه اول از روی اندازه، شکل، ترکیب و توزیع کاربیدهای تشکیل شده، تعیین می‌شود، البته سختکاری محلول-جامد [[فریت]] نیز سهم نسبتاً کمی در خواص فولاد تمپر شده دارد. این تغییرات در [[ریزساختار|میکروساختار]] باعث کاهش [[سختی]]، [[استحکام تسلیم]]، و استحکام نهایی شده، اما چقرمگی و شکل‌پذیری را افزایش می‌دهد.<ref name=":0"/>
 
== تاریخچه برگشت دادن ==
برگشت دادن یک عملیات حرارتی باستانی است. قدیمی‌ترین نمونهٔ [[مارتنزیت]] تمپر شده یک تبر است که در [[جلیل]] یافت شده‌است، که مربوط به ۱۱۰۰ تا ۱۲۰۰ سال [[قبل از میلاد]] است.<ref>''Tool steels'' By George Adam Roberts, George Krauss, Richard Kennedy, Richard L. Kennedy - ASM International 1998 Page 2</ref> این فرایند در سراسر جهان، از آسیا تا آفریقا استفاده می‌شده‌است. در مدت زمان روش‌های بسیاری برای خنک کردن قطعه برای [[کوئنچ کردن|کوئنچ]] کردن آن امتحان شده‌اند، مانند کوئنچ کردن با پیشاب، خون یا فلزاتی مانند جیوه یا سرب، اما فرایند برگشت دادن نسبتاً در طول زمان تغییری نکرده‌است. این فرایند اغلب با کوئنچ کردن اشتباه گرفته می‌شده و یک اصطلاح برای توصیف هر دو فرایند مورد استفاده بوده‌است. در سال ۱۸۸۹ میلادی، [[سر ویلیام چندلر رابرتز آستین]] نوشته‌است :"هنوز لغات "آب دیدن"،"برگشت دادن" و"سخت کردن"، حتی در نوشته‌های منابع برجسته، گیج کننده هستند. من برگشت دادن را به عنوان نرم کردن معرفی می‌کنم."<ref>{{Cite journal|date=2018-02-06|title=Roberts-Austen, Sir William Chandler (1843–1902)|url=http://dx.doi.org/10.1093/odnb/9780192683120.013.35772|journal=Oxford Dictionary of National Biography|publisher=Oxford University Press}}</ref>
 
== متغیرهای اصلی ==
فرایند تمپرینگ وابستگی زیادی به رابطه دما و زمان دارد. انتخاب نامناسب این متغیرهای فرایند می‌تواند باعث تردی ناشی از تمپرینگ، تنش زدایی ناکارامد، خواص مکانیکی نامطلوب، و تبدیل آستنیت باقی مانده شود. دما و زمان همچنین متغیرهای وابسته به هم هستند. در داخل محدوده، کاهش دما و افزایش زمان می‌تواند نتایج مشابهی با افزایش دما و کاهش زمان داشته باشد. با این حال باید توجه داشت که تغییرات جزئی در دما می‌تواند تأثیر زیادی بر روی فرایند تمپرینگ داشته باشد در حالیکه تغییرات جزئی در زمان تأثیر چندانی بر روی فرایند ندارد.<ref name=":1"/>
 
مانند بسیاری از فرآیندهایفرایندهای عملیات حرارتی دیگر، «درجه حرارت تمپرینگ» بسیار مهم‌تر از «زمان تمپرینگ» است. توزیع و اندازه [[کاربید]]ها به شرایط تمپرینگ بستگی دارد. به عنوان مثال، در دماهای تمپرینگ پایین، ریزساختار هنوز مارتنزیتی است، و ساختار سوزنی (acicular needle) آن، با شروع کاربیدها، از نوک آن شروع به گرد شدن می‌کند. در مقابل، یک ماتریس فریتی با پراکندگی خوب کاربیدها نتیجه نهایی تمپرینگ دما-بالا است. از ریزساختار حاصل اغلب به عنوان «مارتنزیت تمپرشده» یاد می‌شود با اینکه ریزساختار فولادهای تمپرشده معمولاً حاوی مارتنزیت نیست.<ref name=":1"/>
 
در جدول زیر اثر دمای تمپرینگ مختلف بر روی میزان سختی برخی فولادهای کوئنچ شده آورده شده‌است (برای جدول کامل به مرجع رجوع کنید.<ref name=":12">{{یادکرد کتاب|عنوان=ASM Handbook: Steel heat treating, fundamentals and processes. Volume 4A|سال=2013|ناشر=ASM International|نویسنده=Jon L. Dossett, George E. Totten|صص=328}}</ref>):
|نرماله شده در دمای ۸۷۰ درجه سلسیوس، کوئنچ شده در روغن از دمای ۸۳۰–۸۷۰ درجه سلسیوس، [[نقطه شبنم]] متوسط ۱۳ درجه سلسیوس
|}
همان‌طور که از داده‌های جدول نیز مشهود است، افزایش دمای تمپرینگ باعث کاهش سختی هم در فولادهای کربنی و هم در فولادهای آلیاژی می‌شود. برخلاف [[مارتنزیت]] (که در آن فقط درصد کربن بر روی سختی مارتنزیت تأثیر می‌گذارد)، سختی [[فولاد آلیاژی]] کوئنچ و تمپر شده بیشتر از سختی [[فولاد کربنی]] کوئنچ و تمپرشده با همان درصد کربن است. تمپرکردن فولادهای آلیاژی خود می‌تواند باعث تولید کاربیدهای آلیاژی شود که حتی از [[سمنتیت|کاربیدآهن]] (Fe3C) موجود در فولادهای کربنی نیز سخت‌تر هستند. چقرمگی در دمای تمپرینگ بالاتر نیز بهبود می‌یابد، اگرچه در [[درجه حرارت]] متوسط یک افت در چقرمگی برای فولادهای کربنی و آلیاژی کاملاً شناخته شده وجود دارد.<ref name=":1"/>
 
=== نرخ خنک سازی ===
* تمپرینگ در محدوده ۵۴۰ الی ۷۰۵ درجه سلسیوس. در فولادهای کربنی ساده، در این محدوده دما، فقط تجمع بیشتر سمنتیت وجود دارد، اما در فولادهای آلیاژی که حاوی عناصر تشکیل دهنده کاربید هستند، تمپرکردن تا این محدوده دمایی باعث شکل‌گیری اولین پراکندگی‌های بسیار ریز از کاربیدهای غنی از آلیاژ می‌شود. اعتقاد بر این است که این پدیده به دلیل انحلال مجدد سمنتیت و رسوب همزمان کربن به عنوان کاربید خاص حاوی آلیاژ اتفاق می‌افتد. این واکنش اغلب منجر به تأخیر قابل توجه در روند نرم شدن می‌شود-گاهی حتی باعث افزایش سختی می‌شود- و معمولاً به آن "'''سخت شدن ثانویه'''" می‌گویند.
به محدوده‌های دمایی ذکر شده در بالا، گاهی "مرحله" نیز گفته می‌شود، که در اصل محدوده‌های نسبتاً متمایز دمای تغییر در ریزساختارها است. این محدوده‌های دمایی تا حدودی فرضی است، چرا که امکان همپوشانی گسترده‌ای در آنها وجود دارد. این همپوشانی به این دلیل است که واکنش‌ها با گرمایش قطعه تا دماهای بالا و بالاتر به صورت پیوسته رخ می‌دهند. با این حال مراحل توسط مقاله‌ها و تحقیقات مختلفی به صورت زیر از هم تفکیک شده‌اند:<ref name=":13">{{یادکرد کتاب|عنوان=ASM Handbook: Steel heat treating, fundamentals and processes. Volume 4A|سال=2013|ناشر=ASM International|نویسنده=Jon L. Dossett, George E. Totten|صص=329-330}}</ref>
* '''مرحله ۱:''' تشکیل کاربیدهای انتقالی و کاهش درصد کربن مارتنزیت به ۰٫۲۵٪ (به‌طور معمول از حدود ۱۰۰ تا ۲۵۰ [[درجه سلسیوس)]].
* '''مرحله ۲:''' تبدیل آستنیت حفظ شده به فریت و سمنتیت (۲۰۰ تا ۳۰۰ درجه سلسیوس)
* '''مرحله ۳:''' جایگزینی کاربیدهای انتقالی و مارتنزیت دما-پایین با سمنتیت و فریت (۲۵۰ تا ۳۵۰ درجه سلسیوس)
[[رده:متالورژی]]
[[رده:مهندسی مواد]]
[[رده:ویکی‌سازی رباتیک]]