عملیات حرارتی روی ورق استیل

استحکام، سختی و سایر خواص مکانیکی ورق فولادی بسته به درجه و ضخامت بسیار متفاوت است. در برخی از کاربردها مانند اتصالات تجهیزات ساختمانی و زیرساخت‌های ساختمانی نیاز دارند که ورق استیل مورد نظر ویژگی بهتری داشته باشد و از مقاومت بالاتری هم برخوردار باشد. این کار با عملیات حرارتی روی ورق استیل انجام می‌شود.

عملیات حرارتی روی ورق استیل در اصل یکی از عملیاتی است که برای اصلاح خواص فلزات و آلیاژهای فلزی انجام می‌شود. فرآیندهای متداول این عملیات، عبارتند از بازپخت، سخت شدن، همگن کردن، مارتمپرینگ، نرمال سازی، شات پنینگ، درمان محلول، تثبیت و تنش زدایی.

انواع عملیات حرارتی روی ورق استیل

عملیات حرارتی، شامل گرمایش شدید و سپس خنک‌سازی است که خواص فیزیکی و گاهی شیمیایی فولاد را تغییر می‌دهد که در نتیجه بر خواص مکانیکی مواد تاثیر می‌گذارد. 4 فرآیند متداول عملیات حرارتی عبارتند از:

• نرمال ‌سازی
• آنیل کردن
• تمپر کردن
• سخت شدن

قبل از بررسی هر یک از این فرآیندها، مهم است که تفاوت‌های بین خواص ورق استیل را که در طول عملیات حرارتی مورد هدف قرار می‌گیرند، درک کنید.

استحکام

باری که یک ماده می‌تواند تحمل کند، با نقطه تسلیم و استحکام کششی اندازه‌گیری می‌شود. نقطه تسلیم حداکثر نقطه تنش است که در آن یک ماده به طور دائم تغییر شکل می‌دهد و استحکام کششی نقطه‌ای است که در آن یک ماده خم شده می‌شکند.

سختی

سطح مقاومت در برابر سایش یک ماده معمولا با آزمایش ضربه چارپی اندازه‌گیری می‌شود.

چقرمگی

عملیات چقرمگی را نباید با استحکام یا سختی اشتباه گرفت. چقرمگی به توانایی یک ماده برای جذب ضربه بدون شکستگی اشاره دارد.

شکل پذیری

شکل پذیری به این معناست که چقدر می‌توان یک ماده را قبل از ضعیف شدن یا شکننده‌ شدن کشش داد.

ماشینکاری در عملیات حرارتی روی ورق استیل

سهولت یک ماده در عملیات جوش، سوراخ، پیچ و مهره یا ماشین‌کاری.

در حالی که هر یک از عملیات حرارتی متداول فرآیند زیربنایی یکسانی از گرمایش و سرمایش شدید دارند، خواص مکانیکی آن‌ها به طور متفاوتی تغییر می‌کند.

نرمال سازی

نرمال سازی شامل گرم کردن ورق استیل تا دمای بسیار بالا در داخل یک کوره است. صفحه برای مدت زمان کافی در آن دما نگه داشته می‌شود معمولا حداقل یک ساعت در هر 1 اینچ ضخامت صفحه. سپس از کوره خارج می شود تا در دمای اتاق با هوا خنک شود.

در طی این فرآیند، ساختار دانه صفحه برای افزایش سختی، شکل‌پذیری، ماشین‌کاری و استحکام تغییر می‌یابد. این ویژگی‌ها ورق نرمال ‌شده را برای کاربردهای سازه‌ای مانند ساخت ساختمان‌ها، پل‌ها یا سازه‌های فرا ساحلی که به ورق فولادی نیاز دارد که بتواند سطوح بالایی از تنش را تحمل کند و در عین حال شکل‌دهی آسانی داشته باشد، ایده‌آل می‌کند.

آنیل کردن یا همان بازپخت در عملیات حرارتی روی ورق استیل

بازپخت، مانند نرمال سازی، شامل گرم کردن ورق فولادی تا دمای بسیار بالا در داخل کوره است. با این حال، تفاوت بازپخت با عادی سازی، در فرآیند خنک سازی است. بازپخت خنک‌سازی کنترل ‌شده‌تری نسبت به نرمال‌سازی دارد، زیرا صفحه در یک کوره در دمای پایین‌تر و کمتر از بحرانی خنک می‌شود.

این فرآیند، ساختار دانه صفحه را تغییر می‌دهد تا شکل پذیری را افزایش دهد و باعث کاهش سختی شود. با افزایش استحکام و شکل‌پذیری، ورق استیل آنیل شده معمولا در پروژه‌های سازه‌ای که توانایی تحمل بارهای سنگین دارند؛ قابل استفاده است. مانند پل‎ها.

تمپر کردن

در حالی که نرمال کردن و بازپخت فقط یک دوره گرم شدن و خنک شدن دارند، تمپر کردن یک فرآیند دو قسمتی است. بخش اول فرآیند که به عنوان کوئنچ شناخته می‌شود، مواد را به دمای بالایی که معمولا بین 1500 تا 1650 درجه فارنهایت است می‌رساند. سپس صفحه به سرعت با آب سرد می‌شود و پس از خاموش شدن مواد، مجددا تا دمای کمتر از حد بحرانی (معمولا حدود 300 تا 700 درجه) گرم می‌شود و با هوا خنک می‌شود. این بخش از فرآیند به عنوان معتدل شناخته می‌شود.

تمپر کردن ساختار ورق استیل را تغییر می‌دهد و در نتیجه سختی، استحکام را افزایش می‌دهد. این سختی باعث می‌شود که ورق فولادی مورد نظر برای تجهیزات ساختمانی، مخازن تحت فشار و تجهیزات معدن ایده‌آل باشد. برخی از ورق‌های استیل با گریدهایی مانند A514 به دلیل افزایش استحکام، مقاومت کششی و تسلیم بیشتری نسبت به گریدهای آلیاژهای عملیات حرارتی نشده مانند ASTM A572 Grade 50 دارند.

سخت شدن

مانند کوئنچ و تمپرینگ، سخت شدن نیز شامل دو دوره گرمایش مجدد و سرد کردن ورق استیل است. در این فرآیند، ابتدا صفحه تا دمای بالا – بین 1000 تا 1300 درجه گرم می‌شود و سپس به سرعت خنک می‌شود.

سخت شدن استحکام ورق استیل را افزایش می‌دهد. این عملیات حرارتی باعث می‌شود که ورق مورد نظر در کاربردهایی که نیاز به مقاومت بالا دارند، مانند تجهیزات ساختمانی، واگن‌های ریلی، قاب‌های کامیون، اجزای لوله‌کشی و کشتی‌سازی استفاده شود.

انتخاب یک تامین کننده برای عملیات حرارتی روی ورق استیل

پس از تعیین اینکه آیا یک پروژه به ورق فولادی عملیات حرارتی شده نیاز دارد یا خیر، باید درجات و نوع عملیات مورد نظر هم انتخاب شود. فرد خریدار باید یک تیم تامین کننده مناسب برای این کار انتخاب کند. در اینجا چند فاکتور مهم وجود دارد که تیم‎‌های خرید باید در نظر بگیرند:

• نزدیکی مراکز توزیع به منظور کاهش زمان و هزینه‌های حمل و نقل.
• سیستم مدیریت کیفیت، مانند سیستم‌های دارای گواهی IS برای اطمینان از بازرسی محصولات برای مطابقت با استانداردهای نظارتی.