عملیات حرارتی تنش زدایی برای آزاد سازی تنش های پس ماند وقفل شده در ساختار فولادها استفاده می شود. این تنش ها به دلیل تغییر فرمهای ایجاد شده در مراحل مختلف تولید، در قطعه باقی می مانند. شایان توجه است که این عملیات با عملیات حرارتی معمول پس از جوش کاری تفاوت دارد. زیرا در تنش زدایی جوش، علاوه بر آزادسازی تنش های پس ماند، اصلاح ساختار و خواص متالورژیکی ناحیه جوش نیز مورد نظر است.
برای مثال اکثر فولادهای فریتی پس از جوشکاری، به منظوراصلاح ساختار منطقه تحت تاثیر جوش(Heat affected zone) و بهبود تافنس شکست تحت عملیات حرارتی بعد از جوش(Post weld) قرار می گیرند. علاوه بر این فولادهای آستنیتی و آلیاژهای غیر آهنی نیز پس از جوشکاری برای افزایش مقاومت در مقابل آسیب های محیطی تحت عملیات حرارتی قرار می گیرند.
عملیات حرارتی تنش زدایی عبارتست از حرارت دهی یکنواخت تمام یا بخشی از یک سازه در دمای مناسب و زیر دمای استحاله( به عنوان مثال زیر AC1 برای فولادهای فریتی) و نگهداری در این دما به مدت معلوم و در نهایت خنک کاری آرام و یکنواخت تا دمای محیط. شایان توجه است که به منظور اطمینان از کاهش آرام درجه حرارت، فرآیند خنک کاری مستلزم صرف زمان و دقت بالایی است. این موضوع علی الخصوص در مواردی که سازه دارای بخشهایی با ابعاد و سطح مقطع متفاوت باشد، از اهمیت ویژه ای برخوردار است.
اگر خنک کاری به آرامی انجام نپذیرد، احتمال بوجود آمدن تنشهای جدید بابزرگی کمتر یا حتی بیشتر از مقادیر قبل ازعملیات، وجود دارد. عملیات تنش زدایی سبب کاهش خطر اعوجاج و اثرات مخرب ناشی از تنشهای پس ماند جوش می گردد. یکی از اثرات بسیار زیانبار تنش های پس ماند جوش، بروز پدیده ای موسوم به خوردگی تحت تنش (stress corrosion cracking) است. همچنین این تنش ها سبب کاهش مقاومت خزش در دمای بالا می گردند.
از دیگر مضرات تنش های پس ماند می توان به تاثیر آن در کاهش مقاومت قطعه در برابر شکست ترد نام برد. در جنس هایی که تمایل چندانی به شکست ترد ندارند (مثل فولاد های زنگ نزن آستنیتی)، وجود تنش های پس ماندسبب بروز پدیده خوردگی تحت تنش(Stress corrosion cracking)، حتی در محیط های با خوردندگی کم می شود.
منابع متعددی برای بجا گذاشتن تنش های پس ماند در قطعات صنعتی وجود دارد. به گونه ای که از اولین مرحله تولید که ریخته گری شمش بوده، تا ماشین کاری و سنگ زنی نهایی امکان ایجاد تنش پس ماند وجود دارد. تنش های پس ماند می توانند حین نورد، ریخته گری، جوشکاری یا فورجینگ، همچنین در حین عملیات فرم دهی مثل خم کاری، کشش، برش و ماشین کاری یا بطور کلی هرجا که مواد تحت کرنشهای پلاستیک ( بالاتر از نقطه تسلیم) قرارگیرند، اتفاق افتد. در زیر به تعدادی از این منابع اشاره شده است.
تنش زدایی در آلیاژهای مختلف مستلزم بروز پدیده خزش در مقیاس میکروسکپی (یا حتی در برخی موارد ماکروسکپی) در دمای تنش زدایی است. به همین دلیل در صورتی که آلیاژ مورد نظر، به خاطر وجود عناصری مثل کروم، ازمقاومت خزش بالایی برخوردار باشد، باید در دمایی بالاتر از آنچه که برای فولادهای معمولی و کم آلیاژ انتخاب می کنیم عملیات شود.
دمای نرمال برای فولادهای کم آلیاژ در محدوده 595-675 درجه سانتیگراد قرار دارد. در حالیکه برای فولادهای پرآلیاژ این دما تا محدوده 900-1065 درجه سانتیگراد نیز بالا می رود. برای فولادهای پر آلیاژ مثل فولادهای زنگ نزن آستنیتی، بنا به ضرورت گاهی دمای تنش گیری تا 400 درجه سانتیگراد پایین آورده می شود. البته پر واضح است که این دما فقط برای حذف تنش های جزیی کافی است. بنابراین محدوده کلی تنش زدایی برای فولاد های زنگ نزن آستنیتی، بسته به شرایط و کاربردآنها در محدوده 480-925 درجه سانتیگراد قرار دارد. که در بهترین شرایط ( بالاترین دمای تعریف شده در این محدوده ) 85% تنش های پس ماند حذف می شوند.
نکته ی مهم این است که تنش زدایی فولادهای زنگ نزن آستنیتی، در محدوده دمایی مورد نظر ممکن است آن ها را دچارحساسیت مرز دانه ای نماید و در نتیجه مقاومت آنها نسبت به خوردگی به شدت پایین آید. برای رفع این نقیصه عملیات آنیل محلولی(Solution annealing) در دمای تقریبی 1065 درجه سانتیگراد پیشنهاد می گردد. این عملیات که شامل نگهداری در دمای مذکور و به دنبال آن سردکردن سریع است( به دلیل عدم وجود استحاله، سردکردن سریع در این فولادها سبب ایجاد تنش های جدید نمی شود)، تنش های موجود در فولاد را تقریبا به طور کامل حذف می نماید و از حساس شدن آن نیز جلوگیری می کند.
تنش پس ماند در بعضی از آلیاژهای مس سبب بروز پدیده S.C.C می گردد. این تنش ها را می توان به روش های مکانیکی یا حرارتی برطرف نمود. در صنعت، تنش زدایی حرارتی بیشتر مورد توجه قرار دارد. زیرا این روش ارزان و قابل کنترل بوده و همچنین پایداری ابعادی بیشتری را به دنبال خواهد داشت. تنش زدایی آلیاژ ها مس در محدوده دمایی 200-400 درجه سانتیگراد صورت می پذیرد که نسبت به فولادها پایین تر است.
مقاومت مواد نسبت به کاهش تنشهای داخلی آنها در دمای مشخص، به تاثیر این دما در تغییرتنش تسلیم ماده مربوط می شود. برای درک بهتر موضوع ذکر این نکته ضروری است که علت اصلی آزاد شدن تنشها در عملیات حرارتی، در واقع قرارگرفتن آلیاژ در دمای بالا به منظور کاهش نقطه تسلیم بوده تا تنشهای موجود سبب تسلیم قطعه شده و نهایتا آزاد شوند.
