سخت کردن سطحی یا سخت کاری

سخت کاری یا سخت کردن سطحی (Surface or Case Hardening) نوعی عملیات حرارتی که در آن با استفاده از شرایط خاص کاری و محیطی سطح قطعه را سخت کرده در حالی که ترکیب شیمیایی داخل قطعه تغییر نمی کند و در نهایت قطعه ای حاصل می شود که سختی سطحی مطلوب در کنار چقرمه بودن دارد.

بسیاری از قطعات فولادی را می توان به نحوی عملیات حرارتی کرد که نهایتا در عین حال که از مقاومت به سایش خوبی برخوردار باشند دارای استحکام دینامیکی خوبی نیز باشند. این نوع عملیات حرارتی که اصطلاحا به سخت کردن سطحی موسوم است، آخرین عملیاتی بوده که باید در مرحله پایانی ساخت قطعه و پس از انجام تمام مراحل مربوط به شکل دادن نظیر ماشین کاری و غیره انجام گیرد.

علت انجام سخت کاری سطحی

در بسیاری از کاربردهای صنعتی نیاز به قطعاتی است که دارای سطحی سخت بوده و در عین حال از چقرمگی یا تافنس ضربه ای خوبی برخوردار باشند. از جمله این موارد، قطعاتی نظیر میل لنگ، میل بادامک و چرخدنده ها بوده که باید سطحی بسیار سخت و مقاوم در برابر سایش داشته باشند و در عین حال چقرمه و مقاوم در برابر ضربات وارد حین کار باشند.

بطور کلی روش‌های مورد استفاده برای سخت کردن سطحی به دو گرو عمده تقسیم می‌شوند:

  • در روش نوع اول تلاش بر تغییر ترکیب شیمیایی لابه خارجی بوده که با استفاده از نفوذ صورت می‌گیرد که به عملیات حرارتی-شیمیایی معروف است. در این روش سعی بر آن است که اتم‌های خارجی با ویژگی‌های مورد نیاز سطح به لایه خارجی سطح نفوذ می‌دهند تا سختی لایه خارجی را افزایش بدهند. برای مثال به منظور افزایش مقاومت سطحی آهن می‌توان ازاتم‌های کربن یا ازت یا به‌طور همزمان از هر دو استفاده کرد.

توجه شود که در این عملیات اتم‌های نفوذی باید شعاع اتمی بسیار کوچکی در مقابل اتم‌های سطح نفوذ داشته باشند تا بتوانند به راحتی و با انرژی کمی بین اتم‌های سطح نفوذ کنند و ساختار کریستالی جدیدی به وجود آورند.

  • در روش دوم مبنا بر این است که ترکیب شیمیایی تغییر نکند پس با عملیاتی روبرو هستیم که همراه با تغییرات فیزیکی ماده است.

از جمله مثال‌های روش دوم می‌توان به سخت کردن سطح توسط شعله حرارتی یا سخت کردن القایی اشاره کرد.

سختکاری سطحی بدون تغییر در ترکیب شیمیایی سطح ( مانند فرآیند القائی)

معمولاً در چرخدنده های بزرگ، شفت پرس، ناخن لودر و … کاربرد دارد. در این حالت بسته به کاربرد، قطر و ابعاد قطعه در حد 1 میلیمتر از سطح قطعه توسط کویل مسی حرارت داده شده و سخت می شود. با سختی سنجی در عمق( به صورت علمی) و یا مشاهده تغییر رنگ فولاد در بعضی نقاط( به صورت کارگاهی) می توان به عملیات سخت کردن القائی پی برد. کوچکترین اهمال در فرآیند سختکاری می تواند سبب ترک در نقاط تیز و لبه ها و حتی ذوب شدن موضعی شود.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *