عوامل موثر در فرآیند سمانتاسیون

مجموعه : دانش و فناوری
عوامل موثر در فرآیند سمانتاسیون

فرآیند سمانتاسیون چیست؟

امروزه با توجه به پیشرفت روزافزون صنایع گوناگون، میزان ساخت انواع فولاد نیز افزایش پیدا کرده است و روش‌های گوناگونی جهت دستیابی به انواع فولاد با ویژگی‌های دلخواه وجود دارد. فولاد سمانتاسیون، یکی از شناخته شده‌ترین و پرکاربردترین فولادهای ساخته شده در صنعت است که مانند سایر روش ها عملیاتی حرارتی به شمار می رود. فولاد سمانتاسیون طی فرایند مهم سمانتاسیون ساخته شده و به مرحله بهره‌برداری می رسد. سمانتاسیون نوعی عملیات حرارت دهی یا سخت‌کاری فولاد است که به منظور دستیابی به ویژگی هایی همچون افزایش کیفیت سطحی فولاد، بهبود مقاومت فولاد، افزایش استحکام و سختی فولاد در برابر عوامل خارجی و داخلی و… انجام می‌شود.

 

همانطور که پیش تر به آن اشاره شد، فرایند سمانتاسیون یکی از مهم‌ترین مراحل و فرایندهای دستیابی به فولادهایی با خواص مکانیکی و مقاومت و سختی سطحی بالاتر است. در این فرآیند، فولاد در دمای ۸۵۰ تا ۹۵۰ درجه سانتیگراد قرار گرفته و افزایش میزان کربن را به صورت پیوسته و کم، تجربه می‌کند. در نتیجه، در فرایند سمانتاسیون فولادهای کم کربن در مجاورت با انواع مواد هایی همچون حمام نمک، اتمسفر استاندارد و مواد جامد قرار می‌گیرند. پس از جذب کربن توسط فولاد، قطعه فولادی مورد نظر دوباره در دمای بالا و حدودی ۹۵۰ درجه سانتیگراد قرار داده می‌شود تا به خوبی گرما دیده شود. پس از آن قطعه فولادی به محل هایی با دمای پایین‌تر منتقل می شوند تا فرآیند خنک سازی یا کاهش پیوسته دما در آن ها صورت گیرد.

 

جالب است بدانید که اکنون قطعه گرما دیده شده به دلیل نفوذ مقدار مناسب و استاندارد از کربن و قرارگیری در شرایط دمایی بسیار بالا، دارای مقاومت بالا و سخت‌کاری سطحی بسیار مناسبی شده اند. البته بهتر است بدانید که طی فرایند گرمادهی به قطعه فولادی، میزان کربن در سطح خارجی فولاد به مقدار بسیار بالایی خواهد رسید که به منظور کاهش میزان کربن از تغییر فازهای آستنیت به مارتنزیت استفاده می‌شود. فرایند سمانتاسیون سبب تشکیل قطعات فولادی سمانته با برخورداری از مقاومت سطحی کربنی بالا و مقدار کمی از کربن در مرکز آن خواهد شد.

 

تولید قطعات فولادی با سختی و مقاومت بالا در برابر فرسایش، یکی از مهم‌ترین اهداف برای پیشبرد صنایع گوناگون است. فولادهای سمانته یا فولادهایی که طی فرایند سمانتاسیون به مرحله تولید و بهره‌برداری می‌رسند، به طور معمول از ویژگی‌هایی همچون سختی بالا، مقاومت فیزیکی استاندارد و چقرمگی برخوردار هستند و یکی از انواع فولاد برای ارتقا اهداف صنعتی به شمار می‌روند.

 

انواع روش های فرآیند سمانتاسیون

سمانتاسیون، یکی از پرکاربردترین و بهترین روش های تولید قطعات فولادی است. این فرآیند سبب بهبود کیفی قطعات فولادی و ساخت و دسترسی به قطعات مختلف در صنایع با کیفیت بالا شده است. بهتر است بدانید که فرایند سمانتاسیون نیز مانند تمامی روش های ساخت قطعات فولادی در صنعت روش‌های گوناگونی داشته و هر یک از این روش‌ها با توجه به هدف اصلی از ساخت فولاد، متفاوت هستند. در ادامه به برخی از روش‌های سمانتاسیون فولاد اشاره‌ای خواهیم داشت.

 

۱- سمانتاسیون گازی

سمانتاسیون گازی یکی از بهترین و رایج ترین روش‌های القای کربن در قطعات فولادی است. در فرایند سمانتاسیون گازی به دلیل افزایش عمق نفوذ کربن به داخل قطعات فولادی و تجزیه مداوم، قطعاتی با ویژگی‌های منحصر به فرد تولید می‌شوند. خوب است بدانید که سمانتاسیون گازی معمولاً در محیطی گازی انجام شده که این محیط شامل انواع هیدروکربن‌ها همچون متان، پروپان، بوتان و… هستند. در فرایند سمانتاسیون گازی، فولادهای کم کربن در دمای بالای حدودی ۸۵۰ تا ۹۵۰ درجه سانتیگراد (بیشتر از فشار اتمسفر) قرار گرفته، خنک می‌شود و در معرض گاز کربن به ویژگی‌های سختی و مقاومت مناسب دست پیدا می‌کنند.

 

۲- سمانتاسیون مایع

یکی از روش‌های مهم فولاد سمانته، سمانتاسیون مایع است. این روش بسیار سریع‌تر و مقرون به صرفه‌تر از سایر روش‌های سمانتاسیون است و به همین دلیل، شهرت بسیار بالایی پیدا کرده است. در فرآیند سمانتاسیون مایع، قطعات فولادی در مخلوط‌های نمک مذاب سرشار از عنصر کربن قرار گرفته که از ظرفیت‌های حرارتی بسیار بالایی برخوردار هستند. میزان ظرفیت بالای حرارتی در فرایند سمانتاسیون مایع، سبب نفوذ مخلوط‌های مایع و القای سریع‌تر و بهتر عنصر کربن به فولاد می‌شود. لازم به ذکر است تا بدانید، محلول‌های نمک مذاب در این فرآیند شامل ترکیبی از نمک‌های سدیم کربنات، سدیم کلرید مایع، باریوم کلرید و سدیم سیانید است.

ویژگی های فولاد سمانتاسیون

۳- سمانتاسیون جامد یا پودری

سمانتاسیون جامد یا همان سمانتاسیون پودری از دیگر روش‌های سمانتاسیون محسوب می‌شوند. در این روش، معمولاً قطعات فولادی در محیطی از اجزای جامد کربن ده همچون ذغال چوب و مواد انرژی ده جهت دریافت کربن قرار گرفته و محتویات محیط با قطعات فولادی به صورت جدا و با فاصله حدودی ۴۰ تا ۵۰ میلی‌متر قرار می‌گیرند. سپس محتویات محیط در عمق قطعات فولادی نفوذ کرده و پس از مجاورت در بازه زمانی معین، لایه‌ای از عنصر کربن بر قطعات فولادی ایجاد می‌شود. در این روش نیز پس از قرارگیری کامل قطعات فولادی در محیطی با دمای ۸۵۰ تا ۹۵۰ درجه سانتیگراد، کربن‌دهی مشخصی از طریق تماس با مواد کربن ده جامد انجام می‌شود.

 

۴- سمانتاسیون پلاسما یا خلا

از دیگر روش‌های سمانتاسیون، می‌توان به سمانتاسیون پلاسما یا خلا اشاره کرد. خوب است بدانید که فرایند سمانتاسیون در این روش، با قرارگیری قطعات فولادی در دمای بسیار بالا و در محیطی حاوی اکسیژن انجام می‌ شود. البته روش سمانتاسیون پلاسما یا خلا، روشی رایج نبوده و تنها در محيط های آزمایشگاه‌هایی انجام می‌شود.

 

روش‌های مختلف فرایند سمانتاسیون، امکان ساخت انواع فولادهای سمانته با ویژگی‌های دلخواه را در صنایع گوناگون فراهم ساخته‌اند. تفاوت فولاد اتومات و فولاد سمانته ابن است که فولاد اتومات به طور خاص برای استفاده در صنعت خودروسازی تولید می‌شود و دارای خصوصیاتی مانند مقاومت بالا در برابر ضربه، انعطاف‌پذیری مناسب، و دوام بالا است. اما فولاد سمانته شامل آهن و کربن است و اغلب دارای مقدار کمی از عناصر دیگر مانند منگنز، سیلیسیم، و فسفر می‌باشد. فولاد سمانته دارای خواص مکانیکی بالایی می‌باشد، اما مقاومت آن در برابر زنگ زدگی و یا خستگی می‌تواند پایین‌تر باشد.

 

اساسی‌ترین ویژگی‌های فولاد سمانتاسیون

فولادهایی که طی فرایند سمانتاسیون تولید می‌شوند اغلب از ویژگی‌ها و خواص منحصر به فرد و خاصی پیروی می‌کنند. در واقع، بهتر است بدانید که انجام فرایند سمانتاسیون سبب به وجود آمدن این ویژگی‌ها در قطعات فولادی شده است. در ادامه به برخی از این ویژگی‌ها اشاره‌ای خواهیم داشت.

 

۱- برخورداری از سطح مستحکم و سخت

یکی از مهمترین ویژگی‌های فولادهایی که طی فرایند سمانتاسیون تولید می‌شوند، برخورداری از سطح مستحکم و سخت می‌باشد. همانطور که گفته شد، فرایند کربن‌دهی به فولادهای سمانتاسیون، با القای درصد مناسبی از کربن به سطح این فولاد و بهبود مقاومت سطحی انجام می‌شود. نفوذ کربن به عمق مناسبی از قطعات فولادی سبب افزایش سختی سطحی این فولاد شده است.

 

۲- برخورداری از قابلیت انعطاف پذیری

از دیگر ویژگی‌های فولادهای سمانتاسیون، می‌توان به انعطاف پذیری بالای این فولاد اشاره کرد. فرایند ساخت و تولید فولادهای سمانتاسیون، با قرارگیری قطعات فولادی در شرایط دمایی بسیار بالا و در نتیجه نرمی و انعطاف پذیری این فولاد صورت می گیرد. به همین دلیل فولادهای سمانتاسیون، از چقرمگی بالا و انعطاف پذیری استانداردی برخوردار بوده و از فولادهای پرکاربرد در صنعت به شمار می‌روند.

 

۳- برخورداری از مقاومت بسیار بالا

فولاد سمانتاسیون، از مقاومت بسیار بالایی برخوردار است. نفوذ کربن و سایر عناصر به بخش‌های مختلف فولاد سمانتاسیون حین تولید و قرارگیری این قطعات فولادی در دمای بسیار بالای ۸۵۰ تا ۹۵۰ درجه سانتیگراد، سبب مقاومت بسیار بالای این فولاد در برابر ضربه و اعمال فشارهای فیزیکی شده است. لازم به ذکر است تا بدانید یکی از دلایل مهم کاربرد بالای فولاد سمانتاسیون در صنایع گوناگون، مقاومت بالای این فولاد در برابر ضربات یا فشارهای پیش بینی نشده می باشد.

 

فولادهایی که طی فرایند سمانتاسیون ساخته و به مرحله تولید می‌رسند، اغلب شامل ترکیبات شیمیایی متنوعی همچون عناصر کربن، کروم، نیکل و… هستند و به همین دلیل، نوعی از فولادهای آلیاژی مهم در صنعت به شمار می‌روند و از ویژگی های مناسبی برخوردار هستند.

کاربرد فولاد سمانتاسیون

انواع گریدهای فولاد سمانتاسیون

فولادهای سمانته یا فولادهایی که طی فرایند سمنتاسیون ساخته می‌شوند، گریدهای گوناگونی دارند که هر یک دارای ویژگی‌های متفاوتی می‌باشد. جهت آشنایی بیشتر شما با محصولات سمانتاسیون، در ادامه به برخی از گریدهای این فولاد اشاره خواهیم داشت.

 

۱- فولاد ۵۹۱۹

فولاد ۵۹۱۹، از معروف ترین گرید های فولاد سمانتاسیون به شمار می‌رود که دارای عناصری همچون نیکل، کروم و مقدار بسیار زیادی کربن است. فولاد ۵۹۱۹، از مقاومت کششی و استحکام و سختی بالای برخوردار است.

 

۲- فولاد ۱۱۴۱

این فولاد از دیگر گریدهای فولاد سمانتاسیون است که دارای مقدار کربن کمتری می‌باشد و جهت ساخت آن از عناصر دیگری همچون گوگرد و منگنز استفاده شده است. فولاد ۱۱۴۱ از جمله فولادهایی با قابلیت ماشین کاری، خمکاری و جوشکاری بسیار بالا می‌باشد.

 

۳- فولاد ۵۹۲۰

گرید دیگر فولادهای سمانتاسیون فولاد ۵۹۲۰ است. فولاد ۵۹۲۰ دارای مقدار کربن کمتری نسبت به سایر گریدها می‌باشد و کروم به کار رفته در این فولاد بسیار بالاست. وجود مقدار معین از عناصر کربن و کروم در مراحل تولید این فولاد سبب استحکام بالا و مقاومت مناسب این فولاد شده است.

 

۴- فولاد ۷۱۳۱

یکی دیگر از گریدهای مهم فولادهای آلیاژی سمانتاسیون، فولاد ۷۱۳۱ است. این فولاد دارای مقدار کروم بسیار کم و کربن بسیار بالایی می‌باشد و از چقرمگی و مقاومت بسیار مناسبی برخوردار شده است.

 

۵- فولاد ۳۵۵۹

فولاد ۳۵۵۹، از سختی و استحکام استاندارد و معقولی برخوردار بوده و از گریدهای فولاد سمانتاسیون به شمار می‌رود. این فولاد نیز مانند سایر محصولات سمانتاسیون، از مقاومت و سختی مناسب و استحکام بالایی برخوردار است.

 

جالب است بدانید که هر یک از گریدهای فولاد سمانتاسیون، دارای ویژگی‌های خاصی می‌باشد که استفاده از آنها را در صنایع گوناگون به میزان بسیار بالایی رسانده است. هر یک از گریدهای فولاد سمنتاسیون دارای ویژگی‌های خاص و ترکیبات شیمیایی گوناگونی است که دارای کاربردها و خواص متنوعی می‌باشند.

 

کاربردهای فولاد سمانتاسیون در صنعت چیست؟

فولاد سمانتاسیون به جهت کاربردهای متفاوتی که در زمینه های صنعتی گوناگون دارند، کاربردهای بی‌شماری نیز از خود به جا گذاشته‌اند. در ادامه به برخی از مهم‌ترین کاربردهای فولاد سمنتاسیون در صنایع گوناگون اشاره‌ای خواهیم داشت.

 

۱- صنعت ساخت سازه‌های گوناگون

یکی از مهمترین و بهترین کاربردهای فولادهای سمانتاسیون، ساخت سازه‌های گوناگون با ویژگی‌های منحصر به فرد می‌باشد. از جمله این سازه‌ها می‌توان به انواع ساختمان‌ها، انواع پل‌ها، بسیاری از تجهیزات و تاسیسات صنعتی و… اشاره کرد. ویژگی‌هایی همچون استحکام کششی بالا و قابلیت انعطاف پذیری مناسب فولاد سمانتاسیون، سبب کاربرد بالای این محصولات شده است.

 

۲- صنعت خودروسازی

از دیگر کاربردهای فولاد سمانتاسیون می‌توان به تولید انواع اجزا و قطعات خودرو در صنعت خودروسازی اشاره کرد. قابلیت‌ها و ویژگی‌های مناسب فولاد سمانتاسیون امکان ساخت انواع قطعات خودرو را فراهم کرده است.

 

۳- صنایع الکترونیک

یکی دیگر از مهم‌ترین کاربردهای فولاد سمانتاسیون، امکان پیشبرد اهداف در زمینه صنایع الکترونیک می‌باشد. از فولادهای سمانتاسیون برای تولید قطعات الکترونیکی و انواع ماشین آلات پیچیده در این صنایع استفاده می‌شود.

 

۴- ساخت انواع قطعات برای تولید دستگاه های صنعتی

ساخت انواع قطعات برای تولید دستگاه‌های صنعتی با استفاده از فولاد سمانتاسیون فراهم شده است. همانطور که می‌دانید فولاد سمنتاسیون دارای ویژگی انعطاف پذیری و نرمی بالا و استحکام کششی و مقاومت بسیار زیادی است که وجود این ویژگی‌ها امکان ساخت انواع چرخ دنده‌ها، انواع ابزارهای برشی، انواع قطعات فرم دهی، محرک‌ها، انواع پیچ‌ها، اجزای سبک یا سنگین دستگاه ها، غلطک‌ها، میل ها، ماشین آلات کوچک و… فراهم کرده است.

 

کاربردهای بسیار زیاد و منحصر به فرد فولاد سمانتاسیون، سبب بهبود کیفیت، مقاومت، کارکرد و عملکرد بهتر محصولات شده و به کاربردهای هر کدام از محصولات صنعتی،سازگاری بهتر و بیشتری می بخشند.

برچسب‌ها: