اسفرودایزینگ یا کروی کردن فولاد چیست؟

گاهی برای تغییر خواص فیزیکی، مکانیکی و یا شیمیایی قطعات فولادی، می توان از عملیات حرارتی استفاده نمود. کروی کردن، نرمالیزه کردن، کوئنچ، آنیلینگ، تمپرینگ و غیره از جمله عملیات حرارتی به شمار می روند که هر یک کاربردهای متفاوتی دارند. اما در رابطه با اسفرودایزینگ چه می دانید؟ با ما همراه باشید تا بدانید اسفرودایزینگ یا کروی کردن فولاد چیست؟

اسفرودایزینگ به چه معناست؟

اسفرودایزینگ (Spherodizing) به نوعی عملیات حرارتی برای تبدیل آلیاژهای فولادی، به ویژه فولادهای کربنی، به آلیاژهای انعطاف پذیر و قابل تراش گفته می شود.

ساختار اسفرودایز بدست آمده، یک ریز ساختار است که حاوی ذرات سمانتیتی کره مانند می باشد. در واقع ساختار کروی یکی از نرم ترین و پایدار ترین حالت های فولاد به شمار می رود. فولادهای اسفرودایز شده از انعطاف پذیری و شکل پذیری بالایی برخوردار هستند. دلیل وجود چنین انعطلاف پذیری بالایی تنها یک عامل می تواند باشد و آن زمینه پیوسته فریتی آن است.

چگونگی فرایند اسفرودایزینگ یا کروی کردن فولاد

در فرایند اسفرودایزینگ یا کروی کردن فولاد، فاز سمانتیت یا کاربید آهن ( Fe3C) موجود در ریزساختار، از ساختار لایه ای به کروی تبدیل می گردد. چرا که ساختار لایه ای سمانتیت بسیار شکننده است و احتمال شکستن قطعه در این ساختار افزایش می یابد. اما ساختار کروی شکل آن می تواند باعث توزیع یکنواخت در زمینه فریتی شود. در نتیجه انعطاف پذیری قطعه فولادی بیشتر خواهد بود. بنابراین کروی کردن فولاد، به ویژه فولاد کربنی در بین صنایع مختلف از محبوبیت بالایی برخوردار است.

اما عملیات اسفرودایزینگ فولاد چگونه انجام می شود؟ فرایند اسفرودایزینگ در دمای معین انجام می شود، مدت زمان معینی در آن دما نگهداری می شود و به دنبال آن یک فرایند خنک سازی با سرعت مشخص صورت می گیرد. میزان دما، زمان و سرعت سرمایش به عوامل مختلفی بستگی دارد. به طور کلی سه روش برای کروی کردن فولاد وجود دارد که روش اول و دوم به دلیل آستنیته شدن جزئی، سریع تر صورت می گیرد. در ادامه به توضیح روش های اسفرودایزینگ یا کروی کردن فولاد می پردازیم:

• یکی از روش های اسفرودایزینگ، با آستنیته شدن جزئی فولاد همراه است. در این روش، ابتدا فولاد تا ناحیه دو فازی فریت – آستنیت (Ac1- Ac3) یا سمانتیت – آستنیت (Acm- Ac1) گرم خواهد شد. بعد از آن، فولاد در دمایی کم تر از دمای یوتکتوئید سرد می شود. فولاد مدتی در این دما نگهداری می شود تا ساختار کروی پیدا کند. در نهایت به منظور خنک سازی، فولاد در معرض هوا قرار می گیرد.
• یکی دیگر از روش های کروی کردن فولاد، گرم کردن آن تا بالای دمای Ac1 و سپس سرد کردن آن در دمایی زیر دمای Ar1 می باشد. معمولا در این روش، فولاد حدود نیم ساعت در این دما نگه داشته می شود تا ساختار کروی پیدا کند. البته کروی شدن در این روش نیاز به تکرار سینوسی این فرایند دارد.
• در روش سوم، فولاد در دمایی کم تر از دمای Ac1 گرم می شود و مدت زمانی آن را در همین دما نگه می دارند. سپس فولاد در معرض هوای آزاد قرار می گیرد تا سرد شود.

فاکتورهای مهم در کروی کردن فولاد

همانطور که پیش تر گفتیم، اسفرودایزینگ فرایندی است که طی آن فولاد به قطعه ای انعطاف پذیر تبدیل می شود. برای اسفرودایز کردن فولاد باید یک سری عوامل رعایت شود تا نتیجه کار رضایت بخش باشد. در ادامه به توضیح این نکات مهم برای کروی کردن فولاد می پردازیم:

دمای اسفرودایزینگ فولاد

دمایی که برای اسفرودایز کردن فولاد انتخاب می شود، از اهمیت بالایی برخوردار است. در دمای پایین احتمال حل نشدن و باقی ماندن ذرات سمانتیت در ساختار فولاد وجود دارد. هر چند این ذرات باقی مانده می تواند سرعت فرایند اسفرودایزینگ را افزایش دهد.

اما اگر دمای بالایی انتخاب شود، باعث حل شدن لایه های سمانتیت در زمینه خواهد شد. هر چند سرعت فرایند کروی کردن فولاد کاهش می یابد، ولی در عوض ساختار یکنواخت تری بدست می آید.

زمان مورد نیاز برای اسفرودایزینگ فولاد

علاوه بر دما، زمان نیز بر فرایند اسفرودایزینگ تاثیر بسزایی دارد. چنانچه زمان زیادی برای کروی کردن فولاد در نظر گرفته شود، احتمال بهم پیوستن دوباره ذرات سمانتیتی کروی به یکدیگر و ایجاد ساختار لایه ای وجود دارد.

از طرف دیگر، اگر زمان کافی برای اسفرودایزینگ یا کروی کردن فولاد وجود نداشته باشد، ممکن است بخش هایی از ریز ساختار همچنان به صورت لایه ای باقی بمانند. هر چند بعد از اتمام فرایند، فولاد نرم تر می شود ولی غیر یکنواخت بودن آن می تواند مشکلاتی را حین استفاده از قطعه ایجاد کند.

فولادهای مناسب برای اسفرودایزینگ

فرایند اسفرودایزینگ یا کروی کردن فولاد اغلب برای فولادهای کربنی انجام می شود تا خاصیت انعطاف پذیری بالایی پیدا کنند. چرا که وجود درصد بالای کربن باعث عدم انعطاف پذیری فولاد می شود و نیاز به اصلاح دارد. چنانچه درصد کربن در فولاد کم باشد، نیازی به انجام عملیات اسفرودایزینگ نیست. زیرا باعث نرم شدن بیش از حد و کاهش استحکام آن خواهد شد.

تاثیر عناصر آلیاژی بر اسفرودایزینگ فولاد

همانطور که گفتیم، کروی کردن فولاد نیاز به تجزیه شدن لایه سمانتیت در زمینه فریتی دارد. از این رو، سرعت رشد سمانتیت های کروی به سرعت نفوذ کربن در فاز فریت بستگی دارد. هر چقدر سرعت نفوذ کربن بیشتر باشد، فرایند اسفرودایزینگ یا کروی کردن فولاد نیز با سرعت بیشتری انجام می شود. اما عناصر آلیاژی چه تاثیری بر این روند دارند؟ در واقع این عناصر می توانند مانع نفوذ کربن شوند و در نتیجه نفوذ با تاخیر انجام می گردد. بنابراین در صورتی که درصد عناصر آلیاژی در فولاد بالا باشد، عملیات اسفرودایزینگ گزینه مناسبی نیست.

برای مشاوره رایگان با کارشناسان خبره ما در آهن هایپر و راهنمایی برای خرید با مناسب ترین قیمت با شماره زیر تماس بگیرید

۰۲۱-۷۲۰۲۵