قاسم معتمدی
عضو جدید
«عمليات حرارتي»
قبل از ظهور متالوژي به عنوان يك علم، بسياري از عمليات مربوط به سخت كردن فولادها، افزايش قابليت شكل پذيري آنها و يا عمليات مشابه ديگر، در پرده اي از ابهام و اسرار نهفته بود. به بيان ديگر، تبديل يك قطعه آهن نرم و انعطاف پذير به يك ابزار و اسلحه فلزي مقاوم، سخت و برنده نظير شمشير، ويا چاقو، اساس و راز صنعتگران به حساب مي آمد و هيچگونه علم و دانشي براي روشن كردن چگونگي اين تغيير حالتها وجود نداشت. به عنوان مثال، براي مدتها تصور مي شد كه، كيفيت بسيار بالاي فولادهاي ساخته شده توسط صنعتگران شفليد در انگلستان، ناشي از خواص سحر آميز آب اين شهر است. در همين رابطه، گفته شده است كه زماني يك تاجر از ايالت يورك در انگلستان، مقادير بسيار زيادي از آب شهر شفليدر را به قيمت گزافي به ژاپن صادر نمود.
در گزارشها آمده است كه در زمان بسيار قديم، صنعتگران دمشق براي سخت كردن شمشيرهاي فولادي، آنها را ابتدا حرارت داده، كاملاً داغ كرده، و سپس در شكم برده هاي اسير شده فرو برده، به شدت حركت داده و مي چرخاندند. از جمله عوامل موثر در سخت شدن فولاد در اين روش وحشتناك عمليات حرارتي، مي تواند جذب نيتروژن خون باشد. در يادداشتهاي مربوط به تاريخچه عمليات حرارتي آمده است كه جيمز باوي سازندة اصلي چاقوي باوي در دوران غرب وحشي به منظور سخت كردن چاقوهاي خود آنها را پس از حرارت دادن و سرخ شدن، نه مرتبه پشت سر هم در روغن پلنگ فرو مي برده است.
گرچه از زمان باستان، عمليات حرارتي به عنوان يكي از مهمترين مراحل توليد ابزارهاي فولادي (به طور فلزي ) استفاده مي شده است، ولي ظهور آن به عنوان يك علم به اواسط قرن نوزدهم بر مي گردد. تا آن زمان، دانش بشر در زمينة عمليات حرارتي به مجموعه هايي از دستورالعملهاي به دست آمده از قرنهاي متوالي تجربه منحصر مي شود.
اين دستورالعملها كه اغلب ارزش بسيار زيادي داشته، از پدر به پسر به ارث مي رسيد. در اين ميان، بسياري از اسرار گم شده و دو مرتبه كشف مي شد، ولي طبيعت و ماهيت واقعي عمليات حرارتي همچنان در پرده ابهام باقي بود.
در قرن نوزدهم، با پيشرفت سريع علم، عمليات حرارتي نيز به جرگه علوم پيوست، جهش اوليه و ناگهاني كه در اين زمينه به وقوع پيوست، ناشي از مطالعات انجام شده توسط ميكروسكوپ نوري داده شد، "تكنيك متالوگرافي" براي مشاهده و مطالعة ساختار فلزات و آلياژها ارائه شد. اين تكنيك كه شامل پوليش و حكاكي با محلول شيميايي مناسب و مشاهده ساختار سطح نمونه توسط ميكروسكوپ نوري است، هنوز هم يكي از مهمترين ابزارهاي دانشمندان متالوژي براي مطالعه و تعيين ميكروساختار فلزات و آلياژها محسوب مي شود.
پيشرفتهاي وسيع نظريه هاي عمليات حرارتي پس از سالهاي 1920، مديون دستگاه آناليزكننده با پرتو ايكس است. به كمك اين دستگاه مطالعات عميق در رابطه با طبيعت، مكانيزم و سينتيك دگرگونيهاي حالت جامد انجام شد. در مدت دو يا سه دهه، اطلاعات بسيار و جامعي در رابطه با قوانين اثرات حرارتي برروي ميكروساختار و خواص فلزات و آلياژها به دست آمد. در اواخر سالها ي 1950 ميكروسكوپهاي الكترونيكي از نوع عبوري براي مطالعة تغييرات ميكرو ساختار دروني در اثر عمليات حرارتي و سپس تكنيكهاي جديد به منظور آناليز در مقياس ميكروسكوپي نظير استفاده از ميكروسكوپهاي اوژه به طور وسيعي به كار گرفته شدند.
در مرحلة جديد مطالعات، اثرات و نقش معايب شبكه هاي بلوري در فلزات بر روي چگونگي تغييرات ميكروساختار در اثر عمليات حرارتي مختلف بررسي شد. اهميت اين امر با توجه به اين نكته مشخص مي شود كه، در بسياري از موارد، معا يب بلوري اثرات بسيار شديد و حتي در برخي موارد اثرات تعيين كننده اي بر روي مكانيزم تغييرات ساختار و در نتيجه تغييرات خواص در ضمن عمليات حرارتي دارند. ارايه نظريه هاي جديد، بسط و گسترش آنها، بهبود روشهاي عمليات حرارتي موجود و ارائه روشهاي نوين نظير عمليات حرارتي – شيميايي (ترموشيمي) و بالاخره به كارگيري روشهاي جديد نظير القاي يوني به منظور سخت كردن سطحي، موجب گسترش هر چه وسيعتر گسترة عمليات حرارتي در دهه اخير شده است.
در گزارشها آمده است كه در زمان بسيار قديم، صنعتگران دمشق براي سخت كردن شمشيرهاي فولادي، آنها را ابتدا حرارت داده، كاملاً داغ كرده، و سپس در شكم برده هاي اسير شده فرو برده، به شدت حركت داده و مي چرخاندند. از جمله عوامل موثر در سخت شدن فولاد در اين روش وحشتناك عمليات حرارتي، مي تواند جذب نيتروژن خون باشد. در يادداشتهاي مربوط به تاريخچه عمليات حرارتي آمده است كه جيمز باوي سازندة اصلي چاقوي باوي در دوران غرب وحشي به منظور سخت كردن چاقوهاي خود آنها را پس از حرارت دادن و سرخ شدن، نه مرتبه پشت سر هم در روغن پلنگ فرو مي برده است.
گرچه از زمان باستان، عمليات حرارتي به عنوان يكي از مهمترين مراحل توليد ابزارهاي فولادي (به طور فلزي ) استفاده مي شده است، ولي ظهور آن به عنوان يك علم به اواسط قرن نوزدهم بر مي گردد. تا آن زمان، دانش بشر در زمينة عمليات حرارتي به مجموعه هايي از دستورالعملهاي به دست آمده از قرنهاي متوالي تجربه منحصر مي شود.
اين دستورالعملها كه اغلب ارزش بسيار زيادي داشته، از پدر به پسر به ارث مي رسيد. در اين ميان، بسياري از اسرار گم شده و دو مرتبه كشف مي شد، ولي طبيعت و ماهيت واقعي عمليات حرارتي همچنان در پرده ابهام باقي بود.
در قرن نوزدهم، با پيشرفت سريع علم، عمليات حرارتي نيز به جرگه علوم پيوست، جهش اوليه و ناگهاني كه در اين زمينه به وقوع پيوست، ناشي از مطالعات انجام شده توسط ميكروسكوپ نوري داده شد، "تكنيك متالوگرافي" براي مشاهده و مطالعة ساختار فلزات و آلياژها ارائه شد. اين تكنيك كه شامل پوليش و حكاكي با محلول شيميايي مناسب و مشاهده ساختار سطح نمونه توسط ميكروسكوپ نوري است، هنوز هم يكي از مهمترين ابزارهاي دانشمندان متالوژي براي مطالعه و تعيين ميكروساختار فلزات و آلياژها محسوب مي شود.
پيشرفتهاي وسيع نظريه هاي عمليات حرارتي پس از سالهاي 1920، مديون دستگاه آناليزكننده با پرتو ايكس است. به كمك اين دستگاه مطالعات عميق در رابطه با طبيعت، مكانيزم و سينتيك دگرگونيهاي حالت جامد انجام شد. در مدت دو يا سه دهه، اطلاعات بسيار و جامعي در رابطه با قوانين اثرات حرارتي برروي ميكروساختار و خواص فلزات و آلياژها به دست آمد. در اواخر سالها ي 1950 ميكروسكوپهاي الكترونيكي از نوع عبوري براي مطالعة تغييرات ميكرو ساختار دروني در اثر عمليات حرارتي و سپس تكنيكهاي جديد به منظور آناليز در مقياس ميكروسكوپي نظير استفاده از ميكروسكوپهاي اوژه به طور وسيعي به كار گرفته شدند.
در مرحلة جديد مطالعات، اثرات و نقش معايب شبكه هاي بلوري در فلزات بر روي چگونگي تغييرات ميكروساختار در اثر عمليات حرارتي مختلف بررسي شد. اهميت اين امر با توجه به اين نكته مشخص مي شود كه، در بسياري از موارد، معا يب بلوري اثرات بسيار شديد و حتي در برخي موارد اثرات تعيين كننده اي بر روي مكانيزم تغييرات ساختار و در نتيجه تغييرات خواص در ضمن عمليات حرارتي دارند. ارايه نظريه هاي جديد، بسط و گسترش آنها، بهبود روشهاي عمليات حرارتي موجود و ارائه روشهاي نوين نظير عمليات حرارتي – شيميايي (ترموشيمي) و بالاخره به كارگيري روشهاي جديد نظير القاي يوني به منظور سخت كردن سطحي، موجب گسترش هر چه وسيعتر گسترة عمليات حرارتي در دهه اخير شده است.
محیط سرد کننده
بررسی اثر درصد کربن و محیط سرد کننده بر سختی و ریز ساختار فولادهای ساده کربنی . فولادها گروهی از آلیاژهای آهن-کربن وعناصر دیگرند که بیشترین کاربرد را در صنعت و فناوری دارند. یکی از دلایل کاربرد وسیع فولاد ها عبارتست از خواص کاملا ً متنوعی که میتوان به کمک روشهای مختلف عملیات حرارتی در آنها بوجود آورد. نوع عملیات حرارتی انجام شده روی فولاد وهمچنین مقدار درصد کربن فولاد عامل اصلی تاثیر گزار بر میکرو ساختار نهایی فولاد می باشد. بسته به نوع عملیات حرارتی انجام شده میتوان یکی از میکرو ساختارهای مارتنزیتی ، بینیتی ، پرلیتی را بدست آورد.
میکروساختار مارتنزیت سخت ترین میکرو ساختاری است که میتوان در یک فولاد کربنی ساده بوجود آورد. تشکیل میکرو ساختار مارتنزیتی در صورتی امکانپذیر است که از دگرگونی آستنیت به مخلوط فریت وسمنتیت در دماهای بالا جلوگیری شود. مارتنزیت دقیقاً همان تر کیب شمیایی آستنیت اولیه را دارد .
محصول دگرگونی یوتکتویید در فولادها، میکروساختار منحصر به فردی موسوم به پرلیت است . پرلیت از لایه های متناوب فریت وسمنتیت تشکیل شده ومشابه اثر انگشت بر روی کاغذ است . به بیان دیگر، ساختار پرلیت توسط دسته هایی از لایه های متناوب فریت وسمنتیت با فواصل وجهات مختلف مشخص می شود..
بینیت درفولادها در گستره دمایی بین پاینترین دمای تشکیل پرلیت وبالاترین دمای تشکیل مارتنزیت، تشکیل می شود. از جمله مشخصه های عمده دگرگونی بینیتی این است که از بعضی از جنبه ها شبیه به دگرگونی پرلیتی واز برخی جنبه ها مشابه دگرگونی مارتنزیتی است.
میکروساختار مارتنزیت سخت ترین میکرو ساختاری است که میتوان در یک فولاد کربنی ساده بوجود آورد. تشکیل میکرو ساختار مارتنزیتی در صورتی امکانپذیر است که از دگرگونی آستنیت به مخلوط فریت وسمنتیت در دماهای بالا جلوگیری شود. مارتنزیت دقیقاً همان تر کیب شمیایی آستنیت اولیه را دارد .
محصول دگرگونی یوتکتویید در فولادها، میکروساختار منحصر به فردی موسوم به پرلیت است . پرلیت از لایه های متناوب فریت وسمنتیت تشکیل شده ومشابه اثر انگشت بر روی کاغذ است . به بیان دیگر، ساختار پرلیت توسط دسته هایی از لایه های متناوب فریت وسمنتیت با فواصل وجهات مختلف مشخص می شود..
بینیت درفولادها در گستره دمایی بین پاینترین دمای تشکیل پرلیت وبالاترین دمای تشکیل مارتنزیت، تشکیل می شود. از جمله مشخصه های عمده دگرگونی بینیتی این است که از بعضی از جنبه ها شبیه به دگرگونی پرلیتی واز برخی جنبه ها مشابه دگرگونی مارتنزیتی است.
آستنيته كردن
بررسی اثر دما و زمان آستنيته كردن بر سختي و ريز ساختار فولاد هاي ساده كربني .
تشكيل آستنيت و كنترل اندازه دانه هاي آن از جمله پارامتر هاي مهم در رابطه با بسياري از روشهاي عمليات حرارتي فولاد هاست. چگونگي دگرگوني آستنيت (ريز ساختار) و خواص مكانيكي (سختي و...) ساختارهاي حاصل از آن به شدت تحت تاثير اندازه دانه هاي آستنيت ، درصد كربن و عناصر آلياژي كه به صورت محلول در آستنيت وجود دارند قرار دارد. مهم ترين پارامتر هاي مؤثر بر روي اندازه دانه ها ، درصد كربن و همچنين درصد عناصر آلياژي محلول در آستنيت عبارتند از :
1- ساختار اوليه. 2- دماي آستنيته كردن. 3- زمان آستنيته كردن.
از نقطه نظر دگرگوني ، مرزدانه هاي آستنيت محل هاي مناسبي براي جوانه زني فاز هاي پرويوتكتوئيد و پرليت است. از اين رو، در آستنيت درشت دانه ، محلهاي مناسب براي جوانه زني كمتر بوده و در نتيجه دگرگوني نفوذي آستنيت به تعويق مي افتد. اين پديده باعث مي شود كه سختي پذيري فولاد افزايش يابد. همچنين اندازه دانه ها آستنيت با تغيير دادن دماي Ms بر روي دگرگوني تشكيل مارتنزيت اثر مي گذارد.
تشكيل آستنيت و كنترل اندازه دانه هاي آن از جمله پارامتر هاي مهم در رابطه با بسياري از روشهاي عمليات حرارتي فولاد هاست. چگونگي دگرگوني آستنيت (ريز ساختار) و خواص مكانيكي (سختي و...) ساختارهاي حاصل از آن به شدت تحت تاثير اندازه دانه هاي آستنيت ، درصد كربن و عناصر آلياژي كه به صورت محلول در آستنيت وجود دارند قرار دارد. مهم ترين پارامتر هاي مؤثر بر روي اندازه دانه ها ، درصد كربن و همچنين درصد عناصر آلياژي محلول در آستنيت عبارتند از :
1- ساختار اوليه. 2- دماي آستنيته كردن. 3- زمان آستنيته كردن.
از نقطه نظر دگرگوني ، مرزدانه هاي آستنيت محل هاي مناسبي براي جوانه زني فاز هاي پرويوتكتوئيد و پرليت است. از اين رو، در آستنيت درشت دانه ، محلهاي مناسب براي جوانه زني كمتر بوده و در نتيجه دگرگوني نفوذي آستنيت به تعويق مي افتد. اين پديده باعث مي شود كه سختي پذيري فولاد افزايش يابد. همچنين اندازه دانه ها آستنيت با تغيير دادن دماي Ms بر روي دگرگوني تشكيل مارتنزيت اثر مي گذارد.
آنیل کردن
بررسی فرآیندهای آنیل کردن شامل آنیل کامل، آنیل ایزوترمال و آنیل اسفرودایز .
واژه آنیل دارای معنی، مفهوم و کاربرد وسیعی است، بدین صورت که، به هر نوع عملیات حرارتی که منجر به تشکیل ساختاری بجز مارتنزیت و با سختی کم و انعطاف پذیری زیاد شوداطلاق می شود. از آنجایی که این مفهوم بسیار کلی است، عملیات حرارتی آنیل به یک سری فرایندهای مشخصتر و دقیقتر تقسیم می شود. این تقسیم بندی بر اساس دمای عملیات، روش سرد کردن، ساختار و خواص نهایی است.
آنیل کامل
آنیل کامل عبارتست از حرارت دادن فولاد در گستره دمایی نشان داده شده در شکل زیر و سپس سرد کردن آهسته، معمولاً در کوره است. تحت شرایط فوق آهنگ سرد شدن در حدود 0.02درجه سانتیگراد بر ثانیه است . همچنان که در شکل دیده می شود، گستره دمایی آستنیته کردن برای آنیل کامل، تابع درصد کربن فولاد است. بدین صورت که ، برای فولادهای هیپویوتکتویید حدود 50 درجه سانیگراد بالای خط و برای فولادهای هایپریوتکتویید حدود 50 درجه سانتیگراد بالای خط است. دماهای بحرانی و تا حدودی تحت تاثیر عناصر آلیاژی در فولادهای تغییر می کند. بنابر این، به طور کلی در عملیات آنیل کامل ، فولادهای هیپویوتکتویید را در ناحیه تکفاز آستنیت و فولادهای هایپر یوتکتویید را در ناحیه دوفازی آستنیت- سمنتیت حرارت می دهند.
علت آستنیته کردن فولادهای هایپر یوتکتویید در ناحیه دوفازی آستنیت- سمنتیت این است که سمنتیت پرویوتکتویید در این فولاد به صورت کروی و مجتمع شده در آید.اگر چنین فولادی تا بالای خط حرارت داده شود ،درضمن آهسته سرد شدن سمنتیت پرویوتکتویید به صورت شبکه پیوسته ای در مرز دانه های آستنیت رسوب می کندو در نتیجه منجر به ترد وشکننده شدن فولاد می شود.در عملیات آنیل کامل ، هدف ازآستنیته کردن فولادهای هایپر یوتکتویید در ناحیه دو فازی آستنیت – سمنتیت ، عبارت است از شکستن شبکه پیوسته کاربید یاد شده و تبدیل آن به زرات ریز و کروی شکل مجزا از یکدیگر است. نیروی محرکه در این عملیات عبارت است از کاهش انرژی فصل مشترک ناشی از کروی شدن ذرات کاربید و در نتیجه کاهش مقدار فصل مشترک آستنیت- کاربید است.
آنیل ایزو ترمال
این عملیات شامل حرارت دادن فولاد در دو دمای مختلف است، ابتدا عملیات آستنیته کردن که در همان گستره دمایی مربوط به آنیل کامل انجام می شود و سپس سرد کردن سریع تا دمای دگر گونی و نگه داشتن برای مدت زمان کافی جهت انجام دگر گونی .
پس از پایان دگر گونی ، فولاد را با هر آهنگ سرد شدن دلخواهی می توان سرد کرد .منحنی زیر شمایی از مراحل گرم کردن و سرد شدن را در عملیات آنیل همدما برای یک فولاد هیپو یوتکتوییدنشان می دهد.
زمان لازم برای آنیل همدما در مقایسه با آنیل کامل به مراتب کمتر است، در حالی که سختی نهایی کمی بیشتر خواهد بود. همانند آنیل کامل ،میکروساختار حاصل از آنیل همدما در فولادهای هیپو یوتکتویید، یو تکتوییدو هایپر یوتکتوییدبه ترتیب عبارت است از فریت-پرلیت، پرلیت و پرلیت – سمنتیت است . ولی پرلیت حاصل نسبتاً ظریفتر و در صد فریت و سمنتیت پرویوتکتویید تا حدودی کمتر است.از جمله موارد عمده کاربرد آنیل همدما در رابطه با فولادهای آلیاژی است که دارای سختی پذیری بالایی اند . در صورتی که بر روی این فولادها عملیات حرارتی آنیل کامل انجام شود به علت سختی پذیری زیاد، ساختار نهایی حاصل به جای پرلیت خشن ، ممکن است پرلیت ظریف و یا حتی مخلوط از پرلیت ظریف و بینیت بالایی باشد.
آنیل اسفرودایز
تعادلی ترین ساختار در بین ساختارهای تعادلی ایجاد زمینه ای از فریت همراه با کره های ریز سمنتیت درآن است این ساختار دارای بالاترین خواص می باشد.
روش های کروی کردن سمنتیت:
عملیات حرارتی طولانی مدت زیر خط
1. عملیات حرارتی فولاد هیپو دررنج وفولاد هایپر و سپس سرد کردن تا دمایی زیر و سپس نگه داشتن در این دما به منظور کروی شدن سمنتیت.
2. حرارت دادن فولاد هیپو در رنج و فولاد هایپر در رنج و سپس سرد کردن آهسته تا زیر و نگه داشتن در این دما به مدت زمان h5/0 و تکرار عمل فوق الذکر در چند مرتبه.
واژه آنیل دارای معنی، مفهوم و کاربرد وسیعی است، بدین صورت که، به هر نوع عملیات حرارتی که منجر به تشکیل ساختاری بجز مارتنزیت و با سختی کم و انعطاف پذیری زیاد شوداطلاق می شود. از آنجایی که این مفهوم بسیار کلی است، عملیات حرارتی آنیل به یک سری فرایندهای مشخصتر و دقیقتر تقسیم می شود. این تقسیم بندی بر اساس دمای عملیات، روش سرد کردن، ساختار و خواص نهایی است.
آنیل کامل
آنیل کامل عبارتست از حرارت دادن فولاد در گستره دمایی نشان داده شده در شکل زیر و سپس سرد کردن آهسته، معمولاً در کوره است. تحت شرایط فوق آهنگ سرد شدن در حدود 0.02درجه سانتیگراد بر ثانیه است . همچنان که در شکل دیده می شود، گستره دمایی آستنیته کردن برای آنیل کامل، تابع درصد کربن فولاد است. بدین صورت که ، برای فولادهای هیپویوتکتویید حدود 50 درجه سانیگراد بالای خط و برای فولادهای هایپریوتکتویید حدود 50 درجه سانتیگراد بالای خط است. دماهای بحرانی و تا حدودی تحت تاثیر عناصر آلیاژی در فولادهای تغییر می کند. بنابر این، به طور کلی در عملیات آنیل کامل ، فولادهای هیپویوتکتویید را در ناحیه تکفاز آستنیت و فولادهای هایپر یوتکتویید را در ناحیه دوفازی آستنیت- سمنتیت حرارت می دهند.
علت آستنیته کردن فولادهای هایپر یوتکتویید در ناحیه دوفازی آستنیت- سمنتیت این است که سمنتیت پرویوتکتویید در این فولاد به صورت کروی و مجتمع شده در آید.اگر چنین فولادی تا بالای خط حرارت داده شود ،درضمن آهسته سرد شدن سمنتیت پرویوتکتویید به صورت شبکه پیوسته ای در مرز دانه های آستنیت رسوب می کندو در نتیجه منجر به ترد وشکننده شدن فولاد می شود.در عملیات آنیل کامل ، هدف ازآستنیته کردن فولادهای هایپر یوتکتویید در ناحیه دو فازی آستنیت – سمنتیت ، عبارت است از شکستن شبکه پیوسته کاربید یاد شده و تبدیل آن به زرات ریز و کروی شکل مجزا از یکدیگر است. نیروی محرکه در این عملیات عبارت است از کاهش انرژی فصل مشترک ناشی از کروی شدن ذرات کاربید و در نتیجه کاهش مقدار فصل مشترک آستنیت- کاربید است.
آنیل ایزو ترمال
این عملیات شامل حرارت دادن فولاد در دو دمای مختلف است، ابتدا عملیات آستنیته کردن که در همان گستره دمایی مربوط به آنیل کامل انجام می شود و سپس سرد کردن سریع تا دمای دگر گونی و نگه داشتن برای مدت زمان کافی جهت انجام دگر گونی .
پس از پایان دگر گونی ، فولاد را با هر آهنگ سرد شدن دلخواهی می توان سرد کرد .منحنی زیر شمایی از مراحل گرم کردن و سرد شدن را در عملیات آنیل همدما برای یک فولاد هیپو یوتکتوییدنشان می دهد.
زمان لازم برای آنیل همدما در مقایسه با آنیل کامل به مراتب کمتر است، در حالی که سختی نهایی کمی بیشتر خواهد بود. همانند آنیل کامل ،میکروساختار حاصل از آنیل همدما در فولادهای هیپو یوتکتویید، یو تکتوییدو هایپر یوتکتوییدبه ترتیب عبارت است از فریت-پرلیت، پرلیت و پرلیت – سمنتیت است . ولی پرلیت حاصل نسبتاً ظریفتر و در صد فریت و سمنتیت پرویوتکتویید تا حدودی کمتر است.از جمله موارد عمده کاربرد آنیل همدما در رابطه با فولادهای آلیاژی است که دارای سختی پذیری بالایی اند . در صورتی که بر روی این فولادها عملیات حرارتی آنیل کامل انجام شود به علت سختی پذیری زیاد، ساختار نهایی حاصل به جای پرلیت خشن ، ممکن است پرلیت ظریف و یا حتی مخلوط از پرلیت ظریف و بینیت بالایی باشد.
آنیل اسفرودایز
تعادلی ترین ساختار در بین ساختارهای تعادلی ایجاد زمینه ای از فریت همراه با کره های ریز سمنتیت درآن است این ساختار دارای بالاترین خواص می باشد.
روش های کروی کردن سمنتیت:
عملیات حرارتی طولانی مدت زیر خط
1. عملیات حرارتی فولاد هیپو دررنج وفولاد هایپر و سپس سرد کردن تا دمایی زیر و سپس نگه داشتن در این دما به منظور کروی شدن سمنتیت.
2. حرارت دادن فولاد هیپو در رنج و فولاد هایپر در رنج و سپس سرد کردن آهسته تا زیر و نگه داشتن در این دما به مدت زمان h5/0 و تکرار عمل فوق الذکر در چند مرتبه.
سختي پذيري
بررسی و تعيين سختي پذيري فولاد ها با استفاده از تست جميني ( JominHardenability Test)
براي اين منظور از يك نمونه ي استوانه اي به قطر 25 ميلي متر (1 اينچ) و طول 100 ميلي متر (4 اينچ ) استفاده مي شود.
از آنجايي كه ساختار اوليه فولاد اثر قابل توجهي بر روي سختي پذيري آن دارد ، بهتر است كه نمونه ها قبل از آزمايش نرماله شوند . در اين روش نمونه مورد نظر را تا دماي سخت كردن فولاد حرارت داده وبه مدت تقريبا 20 دقيقه در آن دما نگه داشته و پس ازآن به كمك يك فواره آب با فشار و دبي مشخص ، نمونه را از يك انتها توسط آب 25 درجه سانتيگراد سرد مي كنند . فاصله ي فواره از انتهاي نمونه در حدود 5/12 ميلي متر ( 5/0 اينچ ) است .
تحت اين شرايط ، آهنگ سرد نقاط مختلف نمونه از انتهاي سريع سرد شده ( آب پاشيده شده )به سمت ديگر كاهش مي يابد . پس از سرد شدن دو طرف نمونه موازي طول آن به اندازه 4/0 ميلي متر از هر طرف سنگ زده و سختي نمونه در امتداد محور طولي از يك انتها به انتهاي ديگر و به فواصل 2 ميلي متر اندازه گيري مي شود . به اين ترتيب منحني تغييرات سختي بر حسب فاصله از انتهاي سرد شده كه به نمودار جميني مرسوم است را رسم مي كنند . البته در اين آزمايش براي سختي سنجي ما از روش راكول A استفاده كرديم و نيز سختي سختي را در 15 نقطه انجام داديم .
براي اين منظور از يك نمونه ي استوانه اي به قطر 25 ميلي متر (1 اينچ) و طول 100 ميلي متر (4 اينچ ) استفاده مي شود.
از آنجايي كه ساختار اوليه فولاد اثر قابل توجهي بر روي سختي پذيري آن دارد ، بهتر است كه نمونه ها قبل از آزمايش نرماله شوند . در اين روش نمونه مورد نظر را تا دماي سخت كردن فولاد حرارت داده وبه مدت تقريبا 20 دقيقه در آن دما نگه داشته و پس ازآن به كمك يك فواره آب با فشار و دبي مشخص ، نمونه را از يك انتها توسط آب 25 درجه سانتيگراد سرد مي كنند . فاصله ي فواره از انتهاي نمونه در حدود 5/12 ميلي متر ( 5/0 اينچ ) است .
تحت اين شرايط ، آهنگ سرد نقاط مختلف نمونه از انتهاي سريع سرد شده ( آب پاشيده شده )به سمت ديگر كاهش مي يابد . پس از سرد شدن دو طرف نمونه موازي طول آن به اندازه 4/0 ميلي متر از هر طرف سنگ زده و سختي نمونه در امتداد محور طولي از يك انتها به انتهاي ديگر و به فواصل 2 ميلي متر اندازه گيري مي شود . به اين ترتيب منحني تغييرات سختي بر حسب فاصله از انتهاي سرد شده كه به نمودار جميني مرسوم است را رسم مي كنند . البته در اين آزمايش براي سختي سنجي ما از روش راكول A استفاده كرديم و نيز سختي سختي را در 15 نقطه انجام داديم .