شناخت خواص مواد اهمیت بالایی دارد و کاربرد مواد براساس خواص آن ها تعیین میشود، به همین دلیل باید این خواص را به درستی بشناسیم تا در موارد مختلف بهترین انتخاب را داشته باشیم.
سختی و سختی پذیری
سختی (Hardness) و سختی پذیری (Hardenability) دو ویژگی مهم مواد محسوب میشود. تفاوت سختی و سختی پذیری در ادامه توضیح داده شده است.
سختی چیست
سختی ماده به معنای تحمل ماده دربرابر سایش و خراش میباشد. هرچقدر ماده سخت تر باشد، مقاومت سطح ماده دربرابر تغییر شکل دائم یا نفوذ یک ماده ی دیگر به داخل آن، کمتر میشود. ماده ی سخت تر (مانند الماس) دیرتر خراش برمیدارد.
برای بررسی سختی فولاد باید میزان کربن آن را محاسبه کرد. هرچقدر کربن فولاد بیشتر باشد، فولاد سخت تر خواهد بود.
سختی سنجی اطلاعات ارزشمندی از نظر دوام، قدرت، انعطاف پذیری و قابلیت های مختلف را در اختیار ما میگذارد. به همین جهت در صنعت اهمیت بالایی دارد و در انتخاب سازه های ساختمانی، صنعت خودرو، هوافضا، کنترل کیفیت و … به آن توجه میکنند.
سختی سنجی همانطور که گفته شد میزان مقاومت ماده در مقابل نفوذ میباشد و از اصلی ترین دلایل بالا رفتن سختی یک فولاد می توان به میزان کربن موجود در آن ماده اشاره کرد. هرچه میزان کربن بالاتری داشته باشد سختی آن فولاد بالاتر میرود مانند Ck22 و Ck45 که فولاد Ck45 به دلیل بالاتر بودن میزان عنصر کربن سختی بالاتری نسبت به CK22 دارد.
از دیگر دلایل میزان سختی یک فولاد میتوان به اندازه دانه، نرخ کرنش، دما، عناصر آلیاژی و … اشاره کرد.
سختی پذیری چیست
سختی پذیری به معنای قابلیت تشکیل مارتنزیت در فولادها براثر سرد شدن سریع از ناحیهی آستنیت میباشد. مارتنزیت ریزساختار مقاوم و سختی است و باعث افزایش سختی میشود. بصورت کلی اگر مارتنزیت تا عمق زیادی شکل بگیرد فولادی با سختی پذیری بالا خواهیم داشت و اگر تا عمق کمی شکل بگیرند، سختیپذیری فولاد پایین خواهد بود.
روش تشخیص سختیپذیری با ضخامت پوسته سختشده ممکن میگردد. ضخامت پوسته سخت شده عبارت از فاصله سطح تا محلی در داخل نمونه که دارای 50 درصد مارتنزیت باشد است.50 درصد بقیه را معمولا بینیت در نظر می گیرند.
بنابراین هرچه سختی پذیری یک فولاد بیشتر باشد ضخامت پوسته سخت شده و یا به عبارت دیگر ضخامت پوسته ای که در اثر سریع سرد شدن بیشتر از 50 درصد ساختار آن مارتنزیت شود بیشتر خواهد بود.
مارتنزیت یک ریزساختار سخت را برای موارد تحت سایش و استحکام بالا فراهم میکند. ولی این ساختار شکننده است و برای بهبود شکل پذیری باید تمپر شود.
سختی پذیری فولاد با دانه های ریز کمتر از سختی پذیری فولاد با دانه های درشت خواهد بود. لیکن، استفاده از فولاد با دانه های درشت به منظور افزایش سختی پذیری عملا کاربرد صنعتی ندارند، زیرا افزایش سختی پذیری از این روش یا تغییرات ناخواسته و زیان آور در خواص فولاد نظیر افزایش تردی و کاهش انعطاف پذیری همراه است.
عناصر آلیاژی به جز کبالت تا حدی که در آستنیت کاملا حل شده باشند سختی پذیری را افزایش می دهند.
عناصر آلیاژی مانند نیکل، کروم و سایرین، باعث کاهش انتشار کربن در فولاد میشوند. این انتشار کربن برای تشکیل پرلیت مورد نیاز است. بنابراین، عناصر آلیاژی تشکیل مارتنزیت را راحت تر کرده و امکان تشکیل مارتنزیت را با سرعت کوئنچ پایین تر فراهم میکنند. این امر باعث میشود تا آن ماده به طور عمیق سخت تر شود.
