همگن سازی (Homogenising)
فهرست مطالب
عملیات حرارتی همگن سازی یا آنیل نفوذی، معمولا بر روی قطعاتی انجام می پذیرد که به یکی از دلایل ذیل دچار غیر یکنواختی توزیع عناصردر ترکیب شیمیایی خود باشند:
- تولید قطعه به روش ریخته گری
- تولید قطعه به روش متالورژی پودر
- تولید قطعه به روش جوشکاری
- وجود عناصری که جدایش راترغیب می کنند
مکانیزم همگن شدن آنالیز شیمیایی در این عملیات، انجام پدیده دیفیوژن عناصر در یکدیگر در دمای بالا می باشد.
جدایش در آلیاژهای صنعتی
جدایش به دوصورت می تواند در آلیاژهای صنعتی بوجود آید:
- جدایش میکروسکوپی
- جدایش ماکروسکوپی
جدایش میکروسکوپی
در عمل، جدایش میکروسکوپی با فاکتوری تحت عنوان نسبت جدایش میکروسکوپی سنجیده می شود. این فاکتور از تقسیم حداکثر درصد عنصر حل شده بر حداقل آن بعداز انجماد بدست می آید.
همچنین درصد فاز غیر تعادلی موجود در میکروساختار نیز می تواند معیاری برای سنجش جدایش میکروسکوپی در نظر گرفته شود.
میزان جدایش بستگی به سرعت انجماد و همچنین نوع انجماد دارد به گونه ای که در انجماد دندریتی هم محور، سرعت انجماد سبب افزایش مقدار جدایش و در انجماد دندریتی تک جهت سبب کاهش سرعت انجماد می گردد.
جدایش ماکروسکوپی
جدایش ماکروسکوپی به دلیل حرکت مایع یا جامد (با ترکیب متفاوت از متوسط ترکیب شیمیایی آلیاژ)در حین فرآیند انجماد اتفاق می افتد. این پدیده تحت شرایط ذیل صورت می پذیرد:
- انقباض ناشی از انجماد
- تاثیر جاذبه بر فازهای با دانسیته متفاوت
- نیروهای بیرونی مثل سانتریفیوژ ویا الکترومغناطیس
- تشکیل حبابهای گازی
- تغییر فرم فاز جامد در اثر تنشهای حرارتی و فشار استاتیکی
- نیروی مویینگی
در تمامی موارد مذکور، جدایش ایجاد شده سبب افت خواص مکانیکی و متالورژیکی، همچنین پراکندگی سختی درقطعه نهایی می گردد. برای رفع این نقیصه می بایست قطعات تحت عملیات هموژنیزاسیون یا همگن سازی قرار گیرند.
این عملیات شامل حرارت دهی در دمای بالا به منظور دیفیوژن قطعات در حالت جامد در یکدیگر بوده و نیروی محرکه ترمودینامیکی آن عبارتست از شیب غلظتی عناصر موجود در ترکیب شیمیایی آلیاژ .
به دلیل نیاز به دیفیوژن عناصر در یکدیگر، دمای عملیات می بایست به گونه ای انتخاب شود که ضریب دیفیوژن در حدی باشد که در زمان معمول عملیات حرارتی همگن سازی صورت پذیرد.
لذا این دما در آلیاژهایی مثل انواع فولادها، درحدی بالاست که کوره های معمول صنعتی امکان مهیا ساختن آن شرایط را ندارند.
بنابر این برای انجام عملیات همگن سازی می بایست از کوره های پیشرفته که قابلیت افزایش دما تا محدوده بالاتر از 1300 درجه سانتیگراد را دارند استفاده شود.