آشنایی با فرایند آنیلینگ فولاد

آشنایی با فرایند آنیلینگ فولاد

۶ دقیقه زمان مطالعه

آیا می‌دانید روزانه با استفاده از آهن چه مقدار مقطع فولادی در ایران تولید می‌شود؟ و از بین این چندین هزار تن تولید روزانه، چه مقدار از مقاطع تولید شده، ساختار درست و قابل قبولی دارند؟

در کشور ما سالانه حدود 25 میلیون تن فولاد تولید می‌شود و از بین این مقدار تولید، حجم قابل توجهی از محصولات فولادی، ساختار مناسبی برای استفاده در صنایع مختلف را ندارند. به دلیل اینکه این مقاطع دورریز نشوند و بتوان از آن‌ها استفاده کرد از فرایند آنیلینگ استفاده می‌کنند.

در بین محصولاتی که ساختار مناسبی ندارند، مقاطع فولادی مورد استفاده در صنعت ساختمان نیز وجود دارد که برای تولید آن انرژی و هزینه زیادی صرف شده است و بلا استفاده ماندن آن مقرون به صرفه نخواهد بود.

بنابراین در کل برای استفاده مجدد از محصولات فولادی که به درستی ساختاربندی نشده‌اند و یا به عبارتی از استاندارد کافی برای مصرف برخوردار نیستند، توسط فرایند آنلینگ یا بازپخت به قطعه استانداردی تبدیل می‌شوند.

آنیل چیست؟

در علم متالوژی آنیل کردن به فرایندی گفته می‌شود که طی یک عملیات حرارتی ساختار ماده به ساختاری منظم تبدیل می‌شود. طی این فرایند ساختار ماده به ماده‌ای با انعطاف‌پذیری بالا و سختی کم تبدیل می‌گردد. بنابراین می‌توان گفت عملیات آنیل کردن ماده‌ای با انعطاف‌پذیری و کارپذیری بالا تحویل می‌دهد.

همان‌طور که پیشتر گفته شد با استفاده از فرایند آنیل کردن ساختار آن دسته از مقاطع فولادی که قابل استفاده در صنعت نیست را می‌توان به محصول قابل استفاده تبدیل کرد.

در کل می‌توان گفت فرایند آنیلینگ فرایندی برای استاندارد کردن مقاطع فولادی می‌باشد. فرایند آنیلینگ بازپخت نیز نامیده می‌شود.

در فرایند بازپخت به فولاد و یا فلز مورد نظر حرارتی بیشتر از حرارت دمای تبلور داده می‌شود. پس از اینکه مقطع توسط فرایند آنیلینگ، بازپخت شد مقطع فولادی خصوصیات مکانیکی و فیزیکی بهتری خواهد داشت. به عنوان مثال خاصیت برشکاری و خمکاری مقطع بهبود خواهد یافت.

در فرایند آنیلینگ مقاطع فولادی به سرعت کمتری سرد می‌شوند. سرعت سرد شدن در فرایند بازپخت به نحوی باید باشد تا ساختاری بجز مارتنزیت ایجاد شود.

تصویر کوره آنیلینگ

کوره آنیلینگ

در فرایند آنیلینگ پس از حرارت دادن مقطع سرعت سرد کردن آن به آرامی انجام می‌شود. برای این کار پس از اتمام فرایند آنیل کردن، کوره را خاموش کرده و مقاطعی که در کوره قرار گرفته‌اند به آرامی سرد می‌شوند.

دمای کوره بعد از خاموش شدن به تدریج سرد شده و همین عامل اهداف فرایند آنیلینگ را به انجام می‌رساند.

ساختار نهایی مقطع در این فرایند پرلیتی خواهد بود. به این معنا که ساختار نرمی خواهد داشت. از این رو فرایند آنیلینگ به صورت آنیل هم دما و آنیل کامل انجام می‌شود. در ادامه درباره روش‌های فرایند آنیلینگ بیشتر صحبت خواهیم کرد.

کوره آنیل یا به صورت تک پایه‌ای خواهد بود و یا به صورت چند پایه‌ای انجام می‌شود. که تفاوت این دو در زیر آمده است:

کوره آنیل تک پایه

در این عملیات هر کوره روی یک پایه قرار خواهد گرفت، این پایه‌ها نسوز بوده و به شکل صفحات دایروی هستند.

کوره آنیل چند پایه

کوره‌های چند پایه نیز همان‌طور که از نام آن پیداست با استفاده از چند پایه ساخته می‌شود. در این فرایند با استفاده از کوره چند پایه انرژی بیشتری مصرف می‌شود اما هزینه نهایی مقرون به صرفه‌تر خواهد بود.

کوره آنیلینگ دارای بخش‌هایی است که این قسمت‌ها شامل مواردی هستند که در ادامه معرفی خواهیم کرد.

قسمت فن برای ایجاد جریان هوا احتراق، مشعل، سیستم پاشش سوخت، بخش پیش گرمایش هوای احتراق، کلاهک محافظ، تنظیم کننده هوا و سوخت و قسمت محفظه از بخش‌های مربوط به کوره آنیلینگ است.

تصویر فرایند آنیلینگ

انواع عملیات حرارتی فرایند آنیلینگ

فرایند آنیلینگ در سه حالت ممکن است انجام شود. انواع عملیات حرارتی آنیلینگ در درجه حرارت با هم تفاوت دارند. دسته‌بندی آنیل کردن در سه حالت آنیل کامل، آنیل ایزوترمال و آنیل اسفرودایز تقسیم‌بندی می‌شود.

هر کدام از این روش‌ها برای انجام هدف خاصی تعیین شده است. در زیر هر کدام از روش‌های فرایند آنیلینگ را معرفی خواهیم کرد.

آنیل کامل

طبق فرایند آنیل کامل، دمای فولاد یا مقطع فولادی تا درجه حرارت تعیین شده افزایش پیدا کرده و سپس به آرامی خنک می‌شود. طی این فرایند به مقطع دمایی بیشتر از دمای استحاله داده می‌شود.

آنیل ایزوترمال

طی این روش فولاد در دو مرحله حرارت داده می‌شود. به این صورت که ابتدا دمای مقطع تا دمای بیشتر از دما تبلور افزایش داده می‌شود. سپس قطعه تا دمایی حدودا بالاتر از دما اتاق سرد می‌شود این کاهش دما به سرعت انجام می‌شود. بعد از این مرحله دمای قطعه با سرعت کمتری کاهش می‌یابد.

به این ترتیب در دو مرحله کاهش دما انجام می‌پذیرد. به آنیل ایزوترمال، آنیل هم دما نیز گفته می‌شود. اصلی‌ترین روش برای آنیل کردن، روش آنیل ایزوترمال است.

آنیل اسفرودایز

در بین روش‌های آنیل کردن، آنیل اسفرودایز تعادلی‌ترین ساختار را دارا می‌باشد. طی این فرایند ساختار ماده دارای خواص بیشتری خواهد بود.

بنابراین می‌توان نتیجه گرفت دمای آنیل فولاد، دمای بیشتر از دمای تبلور می‌باشد. بعد از اعمال این دما، از حرارت قطعه کاسته می‌شود.

مزایای آنیل کردن

مقاومت فولاد پس از فرایند آنیلینگ بهبود می‌یابد. و این مقاومت تا حدی افزایش می‌یابد که میزان ترک‌خوردگی سطح تا حد قابل توجهی کمتر می‌شود. شکستگی و ترک خوردگی در مقاطع فولاد یک نقص به حساب می‌آید.

همان‌طور که اشاره کردیم فرایند بازپخت خصوصیات مکانیکی و فیزیکی فولاد را بهبود می‌بخشد عمده‌ترین مزایای آنیل کردن به ترتیب زیر است. البته این عملیات تنها روی فولاد انجام نمی‌شود و ممکن است روی دیگر فلزات نظیر آلومینیوم، مس و برنج نیز انجام شود.

  • افزایش انعطاف‌پذیری
  • ایجاد ساختار یکنواخت
  • افزایش قابلیت هدایت الکتریکی
  • بهبود خمکاری فلز
  • بهبود ماشین‌کاری فلز
  • ایجاد ساختار یکنواخت

در ویدیو زیر یک تکه فولاد تحت فرایند آنیلینگ حرارت داده می‌شود. سپس تست مقاومت روی مقطع انجام می‌شود. با مشاهده ویدیو تاثیر آنیل کردن روی استحکام فلز را بررسی کنید.

 تفاوت فرایند آنیلینگ و نرماله کردن فولاد

نرماله‌کردن نیز از جمله عملیات حرارتی می‌باشد که برای افزایش شکل‌پذیری و کاهش سختی انجام می‌شود. تحت این فرایند فولاد در دمای بیشتر از دمای تبلور حرارت داده می‌شود و سپس سرد می‌شود تا هم استحکام آن بیشتر شده و هم دیگر ویژگی‌های مکانیکی و فیزیکی آن بهبود یابد.

بنابراین می‌توان نتیجه گرفت هر دو فرایند آنیلینگ و نرماله کردن بسیار مشابه هم هستند اما تفاوتی بین این دو وجود دارد که موجب می‌شود هر یک از این روش‌ها در جایگاه مورد نیاز استفاده شود.

در فرایند آنیلینگ دمای قطعه تحت سرعت کنترل شده به آرامی کاسته می‌شود اما در نرماله کردن ماده در دمای محیط به آهستگی خنک می‌شود. در واقع عملیات سرد شدن مقطع با قرار گرفتن در معرض هوا خنک می‌شود.

در روش نرماله کردن مقطع سریع‌تر و در زمان کوتاه‌تری خنک می‌شود همچنین با توجه به کوتاه‌تر بودن دوره هزینه مقرون به صرفه‌تری هم خواهد داشت.

با فرایند آنیلینگ در این بخش آشنا شدیم برای آشنایی بیشتر با فرایند نرماله کردن فولاد پیشنهاد می‌شود به دانشنامه زیر مراجعه کنید.

بخوانید: نرماله کردن فولاد | تفاوت آن با دیگر فرآیندهای تولید میلگرد

جمع‌بندی

در این دانشنامه یکی از روش‌هایی که با استفاده از آن فولاد را می‌توان مقاوم‌تر کرد معرفی کردیم. البته فرایند آنیلینگ از جمله عملیاتی است که بعد از تولید، روی مقطع انجام می‌شود. آن دسته از مقاطعی که بعد از ساخت، ساختار درست و استانداردی نداشته باشند توسط فرایند آنیلینگ به مقطع بهبود یافته تبدیل می‌شوند.

برای اطلاع از قیمت روز آهن و انواع مقاطع فولادی به وبسایت عصرآهن مراجعه کنید و یا با مجموعه از طریق شماره 04133250280 در تماس باشید. برای خرید مقاطع فولادی مدنظر مثل میلگرد، تیرآهن، نبشی می‌توانید با همین شماره تماس بگیرید.

۲۳۷۶