عملیات حرارتی تحت خلاء

سخت کاری تحت خلاء فولاد ها :
عملیات حرارتی سخت کاری تحت خلاء به فرایندی گفته می شود که در آن گرم کردن ( آستنیته کردن ) فولاد تحت خلاء و سرد کردن ( کوئنچ آن با گاز خنثی مانند نیتروژن یا آرگون انجام می شود.
در کوره خلاء دو محفظه ای پس از آستنیته شدن فولاد، قطعات به صورت خودکار به قسمت خنک کننده(cooling) منتقل شده و عملیات کوئنچ در محفظه جداگانه انجام می شود
فولاد هایی که امکان سخت کاری تحت خلاء را دارند :

فولادهای ابزار سردکار : K105,K107,K110 و…
فولادهای ابزار گرم کار : W300,W302,W320,W360 و…
فولادهای تندبر(خشکه هوایی)HSS

مزایای عملیات حرارتی تحت خلاء :

افزایش چقرمگی
یکنواختی سختی از سطح تا مغز قطعات
بهبود کیفیت سطحی و عدم نیاز به عملیات پرداخت کاری
عدم دکربوره شدن سطح قالب
کاهش شدید اعوجاج قطعات

چه چیز عملیات حرارتی تحت خلاء فولادها را از روش های سنتی متمایز می کند :
1- دمای واقعی آستنیتی کردن
دمای مورد نیاز برایآستنیتی کردن فولاد های ابزار سردکار 980 تا 1020 درجه سانتیگراد و برای فولاد های گرم کار 1020 تا 1050 درجه سانتیگراد و برای فولاد های تندبر HSS (خشکه هوایی ) 1200 تا 1250 درجه سانتیگراد می باشد. در اغلب کوره های سنتی ( به ویژه نمکی ) امکان حصول دمایی بیشتر از 970 وجود ندارد.

2- عدم وجود کاربید های حل نشده و آستنیت باقی مانده
به دلیل واقعی بودن دمای آستنیت کلیه کاربید ها حل شده و به دلیل بالا بودن سختی پذیری فولاد آستنیت باقی مانده به شدت کاهش می یابد. حال آنکه به دلیل آستنیته شدن ناقص فولاد در روش های سنتی[،برخی کاربیدها حل نمیشود و به دلیل عدم انحلال عناصر آلیاژی مانند W,NI,MO,V,Cr در زمینه و کاهش سختی پذیری فولاد، آستنیت باقی مانده افزایش می یابد.
3- یکنواختی سختی از سطح به مغز
به دلیل واقعی بودن دمای آستنیته کردن سختی پذیری فولاد بالاست و حین کوئنچ مغز قطعه نیز به دلیل ثابت ماندن دمای محیط کوئنچ ( گاز نیتروژن) سختی مشابه سطح قطعه را خواهد داشت.
4- کاهش شدید تنش پسماند حاصل از عملیات حرارتی
به دلیل جابجایی بدون تنش قطعات حین کوئنچ تنش حاصل از عملیات حرارتی به حداقل مقدار خود میرسد.
5- کاهش شدید اعوجاج
به دلیل چیدمان صحیح قطعات، اعوجاج در قطعات به حداقل مقدار خود می رسد و در اغلب موارد قابل اغماض است
6- افزایش چقرمگی
به دلیل یکنواختی ریز ساختار و نبود تنش پسماند در قطعات و انجام صحیح سیکل های تمپر، پس از عملیات چقرمگی به شدت افزایش می یابد

ویژگی های فرایند عملیات حرارتی سخت کاری تحت خلاء در شرکت سهند خودرو :
1- دمای واقعی آستنیته کردن
دمای مورد نیاز برایآستنیتی کردن فولاد های ابزار سردکار بین 980 تا 1020 درجه سانتیگراد و برای فولاد های گرم کار بین 1020 تا 1050 درجه سانتیگراد و برای فولاد های تندبر HSS (خشکه هوایی ) بین 1200 تا 1250 درجه سانتیگراد می باشد، در اغلب کوره های سنتی ( به ویژه نمکی ) امکان حصول دمایی بیشتر از 970 وجود ندارد.
2- ثابت ماندن دمای محیط کوئنچ
به دلیل ظرفیت حرارتی بالای گاز نیتروژن و وجود فن داخل کوره، دمای محیط کوئنچ ثابت می ماند.
3- پایین بودن سرعت سرد شدن
ویژگی های سرد کردن در‌ گاز نیتروژن مشابه سرعت سرد کردن در هوا است و از سرعت سرد کردن محیط های آب و روغن بسیار پایین تر است و به بهترین شکل می توان از خاصیت Air Quench فولاد های هوا سخت استفاده کرد، با این تفاوت که به دلیل خنثی بودن نیتروژن مشکلات اکسیداسیون سطحی و دکربوره شدن سطح در آن اتفاق نمی افتد.
4- عدم وجود اکسیژن در محیط
به دلیل وجود پمپ های قوی روتاری، دیفیوژن و روتس، خلاء 10-4mbar در محفظه Heating ایجاد می شود که غلظت اکسیژن را در محیط به شدت کاهش میدهد.
5- جابجایی قطعات بدون ایجاد تنش

با توجه به جابجایی قطعات به صورت اتوماتیک و بر روی ریل، حین کوئنچ هیچ تنشی به قطعه وارد نمی شود. با توجه به کاهش شدید اعوجاج قطعات در اغلب موارد می توان قطعات را پیش از عملیات حرارتی به ابعاد اصلی بسیار نزدیک نمود و ماشین کاری پس از عملیات حرارتی را حذف کرد یا به حداقل رساند.