عملیات حرارتی
عملیات حرارتی به گرم کردن و خنک‌کاری (تحت شرایط محیطی کنترل‌شده) مواد برای ایجاد تغییر در ساختار و ویژگی آنها گفته می شود.
از آنجایی که توسط عملیات حرارتی می‌توان هم خواص فیزیکی و هم خواص مکانیکی مواد را تغییر داد (برای مثال: استحکام، سفتی، قابلیت ماشین‌کاری، مقاومت به سایش، و مقاومت به خوردگی) .
با توجه به این که این تغییر در خواص باعث تغییر خاصی در شکل قطعات نمی‌شود، عملیات حرارتی یکی از مهم‌ترین و پرکاربردترین فرایندهای صنعتی است.
در عملیات حرارتی معمولاً از گرمایش یا سرمایش تا دماهای ویژه‌ای، برای رسیدن به خواص موردنظر برای مثال سخت کاری یا نرم کردن ماده استفاده می‌شود.
با اینکه از عبارت «عملیات حرارتی» به صورت خاص برای گرمایش و سرمایش‌های هدفمند استفاده می‌شود، فرایندهایی مانند شکل دهی فلزات و جوشکاری نیز باعث گرمایش و سرمایش مواد و در نتیجه تغییر خواص آنها می‌شود.
برخی از تکنیک‌های عملیات حرارتی عبارتند از: بازپخت، سختکاری پوسته (Case Hardening)، پیرسختکاری، برگشت دادن، کربن دهی (Carburizing)، نرمال سازی و کوئنچ کردن.
فرآیندهای فیزیکی در عملیات حرارتی
طبق یافته های علم فیزیک ، مواد فلزی از ساختارهای بسیار ریزی به نام «دانه» (grain) یا «کریستالیت» ساخته شده‌اند(یه چیز تو مایه های اتم و مولکول های سازنده اجسام 🙂 ).
خواصِ این دانه‌ها (یعنی اندازه و نحوه قرارگیری آنها) مهم‌ترین عاملی است که خواص مکانیکی یک فلز را تعیین می‌کند.به کمک عملیات حرارتی روی فلز می توان با کنترل نرخ واپخش (Diffiusion) و نرخ سرمایش در میکروساختار ، ساختار کلی را تغییر داد.
عملیات حرارتی در فلزات معمولاً کمک می‌کند که خواص مکانیکی از قبیل سختی، استحکام، چقرمگی، شکل‌پذیری و الاستیسته را به نحو دلخواه (در صورت اجرای درست )تغییر داد.
دو مکانیزم در عملیات حرارتی آلیاژها باعث تغییر خواص مکانیکی می‌شود که عبارتند از : شکل‌گیری مارتنزیت که باعث می‌شود که کریستال‌ها به صورت ذاتی تغییر شکل دهند، و مکانیزم واپخش (یا دیفیوژن) باعث تغییر در همگن بودن ماده می‌شود.
ساختار بلوری متشکل از اتم‌هایی است که در یک ترتیب بسیار خاص دسته‌بندی شده‌اند، که یک شبکه نامیده می‌شود.
در بیشتر عناصر، این چینش بسته به شرایطی مانند درجه حرارت و فشار به خودی خود تغییر خواهد کرد. این تغییر چینش، که آلوتروپی یا پلی مورفیسم نامیده می‌شود، برای یک فلز خاص ممکن است در دماهای مختلف چندین بار رخ دهد.
در آلیاژها، این تغییر چینش ممکن است باعث شود یک عنصر که در حالت عادی قابل حل در فلز پایه نیست به‌طور ناگهانی در فلز انحلال پذیر شود، در حالیکه معکوس شدن آلوتروپی باعث خواهد شد این عناصر به صورت جزئی یا کامل غیرقابل انحلال شوند.
تأثیر ترکیب شیمیایی
ترکیب شیمیایی دقیق یک آلیاژ در نتیجه عملیات حرارتی بسیار تأثیر گذار است. اگر درصد اجزای تشکیل دهنده دقیقاً به اندازه باشد، آلیاژ در هنگام خنک شدن یک ریزساختار کاملاً پیوسته و یکسان تشکیل خواهد داد.
به چنین مخلوطی اصطلاحاً یوتکتوید (eutectoid) گفته می‌شود. اما اگر درصد حل شونده‌ها با مخلوط یوتکتوید تفاوت داشته باشد، معمولاً دو یا تعداد بیشتری ریزساختار به صورت همزمان شکل خواهند گرفت.
اگر میزان حل شونده‌ها کمتر از مخلوط یوتکتوید باشد به آن “هیپویوتکتوید” و اگر میزان حل شونده‌ها بیشتر از مخلوط یوتکتوید باشد به آن “هایپریوتکتوید” گفته می‌شود.[۴]
در نمودار فازی استاندارد فولاد، خط یوتکتوید با نماد A1 و مرز بین آستنیت و فریت+آستنیت با A3 نشان داده می‌شود. گذار از آستنیت به آستنیت+سمنتیت با نماد Acm نشان داده می‌شود.[۱]
به زودی مقاله های علمی در این بخش قرار خواهد گرفت .