اصول علمی و کاربردهای صنعتی مدرن فرآیندهای کوئنچ: جهش عملکرد از ابزارهای برش به بست ها

فولاد در اصل آلیاژی از آهن و کربن است. هنگامی که فولاد تا دمای بحرانی خود (معمولاً بالای 727 درجه، دمای آستنیته) گرم می شود، ساختار کریستالی آن از بدنه-مکعب مرکزی (BCC) به صفحه{3}}مکعب مرکزی (FCC) تبدیل می شود. اتم های کربن به طور یکنواخت در فضاهای بین بافتی شبکه کریستالی حل می شوند و آستنیت نرم و بسیار انعطاف پذیر را تشکیل می دهند.

کلید خاموش کردن در خنک سازی سریع (معمولاً با استفاده از آب، روغن، محلول های پلیمری یا گازها) نهفته است. این فرآیند از انتشار و رسوب اتم‌های کربن جلوگیری می‌کند و شبکه کریستالی را مجبور می‌کند که در حین سرد شدن تحت برش{1}}مثل بازسازی قرار گیرد و یک بدنه فوق‌اشباع-ساختار چهارضلعی مرکزی (BCT)-مارتنزیت تشکیل دهد. شبکه مارتنزیتی به دلیل "موقعیت" اتم های کربن به شدت منحرف می شود و استرس داخلی زیادی ایجاد می کند و در نتیجه سختی ماده را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. برای مثال، سختی فولاد کم کربن معمولی می‌تواند از HB 120 به بیش از HRC 50 پس از کوئنچ افزایش یابد.

با این حال، در حالی که مارتنزیت سخت است، شکننده است، مانند فنر محکم. بنابراین، پس از خاموش کردن، معمولاً برای آزاد کردن مقداری تنش داخلی و رسوب دادن کاربیدهای ریز، تمپر (گرم کردن و نگهداری در دمای پایین) لازم است تا درجه خاصی از چقرمگی را با حفظ سختی بالا بازیابی و تعادل بین سختی و انعطاف پذیری حاصل شود.

در زمینه اتصال دهنده های فولادی زنگ نزن، اگرچه فولادهای زنگ نزن آستنیتی (مانند 304 و 316) به دلیل ویژگی های غیرمغناطیسی و مقاوم در برابر خوردگی{3}}شان به طور گسترده ای مورد توجه قرار می گیرند، اما استحکام آنها نسبتاً کم است (استحکام کششی تقریباً 520 مگاپاسکال). برای کاربردهایی که نیاز به استحکام بالاتری دارند، فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی (مانند 410 و 420) به انتخاب ترجیحی تبدیل می‌شوند{8}}این مواد می‌توانند به تعادلی بین استحکام بالا و مقاومت خوردگی متوسط ​​از طریق خاموش کردن و تمپر کردن دست یابند.

کاربردهای معمولی عبارتند از:

پیچ های ست فولاد ضد زنگ: برای تثبیت محوری در ماشین آلات دقیق مورد استفاده قرار می گیرد که به سختی سطح بالایی برای مقاومت در برابر سلب شدن نیاز دارد.

پیچ‌های خود{0}}حفاری فولاد ضد زنگ: نوک مته برای اطمینان از حفاری کارآمد در صفحات فلزی خاموش می شود.

پیچ تاخیری فولاد ضد زنگ: برای تحمل بارهای برشی بالا، کوئنچ استحکام هسته را بهبود می بخشد.

پیچ های شش سر استیل ضد زنگ: در محیط‌های خشن مانند نمای ساختمان و کشتی‌سازی، نسخه‌های{0}}با استحکام بالا برای اطمینان از قابلیت اطمینان اتصال به عملیات حرارتی متکی هستند.

شایان ذکر است که همه بست های فولادی ضد زنگ برای خاموش کردن مناسب نیستند. فولاد زنگ نزن آستنیتی (مانند پیچ ​​های معمولی SS و پیچ های سر تابه فولادی ضد زنگ) را نمی توان با عملیات حرارتی تقویت کرد. بهبود استحکام آن عمدتاً به سخت شدن کار سرد متکی است. با این حال، اگر تاپکون فولادی ضد زنگ از مواد مارتنزیتی ساخته شده باشد، برای برآورده کردن الزامات استحکام کششی و برشی باید تحت کوئنچ و تمپر قرار گیرد.