هر آنچه در رابطه با عملیات حرارتی کوئنچ و تمپرینگ در ساخت لوله مبلی باید بدانید

یکی از پذیرفته‌شده‌ترین روش‌ها برای تغییر خواص مکانیکی فلزات سخت، روش عملیات حرارتی است. تغییر در پارامترهای مختلفی مانند سختی و مقاومت فلز یکی از بهترین راه‌ها برای افزایش سازگاری فلزات با نیازهای مختلف است. این عملیات تنها به تغییر خواص مکانیکی مواد پرداخته و خواص شیمیایی آن را دست‌نخورده باقی خواهد گذاشت. روش‌های گوناگونی برای عملیات حرارتی وجود دارد که دو مورد از بهترین‌های آن‌ها روش کوئنچینگ و تمپرینگ می‌باشد. در این مقاله در صباپروفیل به تفصیل، این دو عملیات را شرح خواهیم داد و به مزایا و کاربردهای آن در ساخت لوله مبلی نیز خواهیم پرداخت.

عملیات حرارتی کوئنچ و تمپرینگ دو فرآیند مهم در ساخت لوله مبلی هستند که برای بهبود خواص مکانیکی لوله مانند سختی، استحکام، و چقرمگی استفاده می شوند.

عملیات کوئنچینگ برای لوله مبلی

کوئنچینگ (Quenching) یک فرآیند عملیات حرارتی حیاتی است که در متالورژی برای افزایش خواص مکانیکی مواد مختلف، به‌ویژه آلیاژهای آهنی استفاده می‌شود. این عملیات شامل خنک کردن سریع یک ماده گرم شده (که معمولاً یک فلز است) برای دستیابی به تغییرات ریزساختاری مطلوب می‌باشد. به عبارت دیگر عملیات حرارتی کوئنچ شامل قرار دادن مواد در معرض یک محیط خنک کننده مانند آب، روغن یا هوا، با هدف دستیابی به ویژگی‌های خاص ماده، مانند افزایش سختی، استحکام و بهبود پایداری ابعادی می‌باشد. هنگامی که دمای یک فلز به بالاتر از دمای معین، که به عنوان دمای بحرانی یا تبدیل شناخته می‌شود برسد، ساختار اتمی آن دستخوش تغییرات می‌شود. این تغییرات می‌تواند منجر به تشکیل ریزساختارهای مختلف مانند مارتنزیت، بینیت یا پرلیت شود که دارای خواص متمایزی هستند.

پس کوئنچ فرآیندی است که در آن فولاد از دمای بالایی به سرعت سرد می شود. این کار باعث می شود که فولاد به صورت مارتنزیت تبدیل شود، که یک فاز سخت و محکم است. در ساخت لوله مبلی، کوئنچ معمولاً با استفاده از آب، روغن، یا هوای سرد انجام می شود. سرعت سرد شدن باید به گونه ای باشد که فولاد به صورت مارتنزیت تبدیل شود.

عملیات تمپرینگ برای لوله مبلی

تمپرینگ (Tempering) یکی از فرآیندهای عملیات حرارتی است که برای افزایش چقرمگی آلیاژهای مبتنی بر آهن استفاده می‌شود. اگر این فرایند را روی فولاد اجرا کنیم نام آن به عملیات تمپرینگ فولاد تغییر پیدا می‌کند. معمولاً این عملیات را پس از کوئنچینگ یا هاردنینگ انجام می‌دهند که هدف آن کاهش مقدار سختی اضافی می‌باشد. روش کار آن این گونه است که فلز را برای مدت معینی تا نقطه بحرانی آن حرارت داده و سپس به فلز اجازه می‌دهیم تا در دمای اتاق خنک شود.

دلیل اصلی اینکه تمپرینگ را بعد از کوئنچ کردن هم انجام می‌دهیم این است که حین کوئنچینگ، یک ریزساختار بسیار سخت به نام مارتنزیت تشکیل می‌شود. تمپر کردن با روش‌های گوناگونی باعث کاهش سختی مارتنزیت می‌شود. به عبارت دیگر عملیات کوئنچینگ باعث سخت شدن شدید فلز شده و تمپرینگ برای تعدیل این سختی انجام می‌شود.

پس تمپرینگ فرآیندی است که در آن فولاد مارتنزیتی به آرامی گرم می شود. این کار باعث می شود که برخی از تنش های داخلی فولاد کاهش یابد و چقرمگی آن افزایش یابد. در ساخت لوله مبلی، تمپرینگ معمولاً در دمای 200 تا 600 درجه سانتیگراد انجام می شود. زمان تمپرینگ نیز باید به گونه ای باشد که خواص مکانیکی مورد نظر حاصل شود.

فواید عملیات حرارتی کوئنچینگ و تمپرینگ در ساخت لوله مبلی

• افزایش سختی: کوئنچ و تمپرینگ باعث افزایش سختی لوله مبلی می شود. این امر باعث می شود که لوله در برابر سایش و خوردگی مقاوم تر شود.
• افزایش استحکام: کوئنچ و تمپرینگ باعث افزایش استحکام لوله مبلی می شود. این امر باعث می شود که لوله بتواند در برابر بارهای وارده مقاومت کند.
• افزایش چقرمگی: کوئنچ و تمپرینگ باعث افزایش چقرمگی لوله مبلی می شود. این امر باعث می شود که لوله در برابر شکست ناگهانی مقاوم تر شود.

معایب عملیات حرارتی کوئنچ و تمپرینگ در ساخت لوله مبلی

• هزینه: عملیات حرارتی کوئنچ و تمپرینگ هزینه بر است.
• زمان: عملیات حرارتی کوئنچ و تمپرینگ زمان بر است.
• تجهیزات: انجام عملیات حرارتی کوئنچ و تمپرینگ به تجهیزات خاصی نیاز دارد.

مراحل عملیات حرارتی کوئنچ و تمپرینگ در ساخت لوله مبلی

مراحل عملیات حرارتی کوئنچ و تمپرینگ در ساخت لوله مبلی به شرح زیر است:

1. پیش گرمایش: لوله مبلی را تا دمای خاصی گرم می کنند. این کار باعث می شود که فولاد به طور یکنواخت گرم شود و از ترک خوردن آن جلوگیری شود.
2. کوئنچ: لوله مبلی را از دمای بالایی به سرعت سرد می کنند.
3. تمپرینگ: لوله مبلی را به آرامی گرم می کنند.

کنترل کیفیت عملیات حرارتی کوئنچ و تمپرینگ در ساخت لوله مبلی

برای اطمینان از کیفیت عملیات حرارتی کوئنچینگ و تمپرینگ در ساخت لوله مبلی، باید پارامترهای زیر را کنترل کرد:

• دمای کوئنچ: دمای کوئنچ باید به گونه ای باشد که فولاد به صورت مارتنزیت تبدیل شود.
• سرعت کوئنچ: سرعت کوئنچ باید به گونه ای باشد که فولاد به صورت مارتنزیت تبدیل شود.
• دمای تمپرینگ: دمای تمپرینگ باید به گونه ای باشد که خواص مکانیکی مورد نظر حاصل شود.
• زمان تمپرینگ: زمان تمپرینگ باید به گونه ای باشد که خواص مکانیکی مورد نظر حاصل شود.

جمع‌بندی

عملیات حرارتی کوئنچینگ و تمپرینگ دو فرآیند مهم در ساخت لوله مبلی هستند که برای بهبود خواص مکانیکی لوله مانند سختی، استحکام، و چقرمگی استفاده می شوند و بر قیمت لوله مبلی نیز تاثیرگذارند. کنترل کیفیت این عملیات برای اطمینان از کیفیت لوله مبلی ضروری است.