سختی فلزات
سختی فلزات [به انگلیسی: Metal Hardness] مشخصهای است که سایش سطح و مقاومت سایشی فلز را تعیین میکند. توانایی یک ماده برای مقاومت در برابر فرورفتگی در اثر ضربه (سختی راکول) به سختی و همچنین شکلپذیری یک ماده مرتبط است. درجات مختلفی از سختی ممکن است در بسیاری از فلزات با عملیات حرارتی سطح به دست آید.
در این فرآیند همزمان با این که ساختار دانه فلز تحت شکلگیری سرد قرار میگیرد، دانهها کشیده شده و تغییر میکنند. با این کار سطح فلز سختتر میشود و در برابر تغییر شکل ناشی از تماس مقاومت میکند. حرارت دادن فلز را تا دمایی ادامه میدهند که در آن دانهها شروع به حل شدن کنند. یک سری از حالتهای استاندارد عملیات حرارتی موجود است. این حالتها و در دسترس بودن آنها در یک آلیاژ خاص بسته به ماهیت دانهها در هنگام تبلور مجدد آنها متفاوت است. تعیین حالت در واقع با این اندازه دانه تعیین میشود نه قدرت تسلیم فلز.
افزایش سختی فلزات – سخت کاری آهن و فولاد
روشهای مختلفی برای سخت کاری فلزات با استفاده از سنگ زنی یا در طول فرآیند ساخت وجود دارد. هر یک از مکانیزمهای سخت کاری، تبدیل بی نظمیهای شبکه کریستالی به ساختار کریستالی منظم است که در نتیجه یک سطح فلزی سخت و انعطافپذیر به وجود میآید. در زیر برخی از روشهای سخت کاری فلزات به اختصار آورده شدهاست:
سختی کرنشی
سختی کرنشی [به انگلیسی: Strain Hardening یا Work Hardening] به سخت شدن سرد سطح فلز اشاره دارد که در دمای اتاق اتفاق میافتد. در متالورژی، این نوع سخت کاری به افزایش سختی فلز که به طور عمدی یا تصادفی با چکش کاری، نورد کردن، کشیدن یا سایر فرآیندهای فیزیکی ایجاد میشود، اشاره دارد. اگرچه چند تغییر شکل اولیه با چنین عملیاتی استحکام فلز را تضعیف میکند، اما سختی آن با تغییر شکلهای مداوم افزایش مییابد. دلیل این پارادوکس ظاهری در ساختار کریستالی فلز نهفته است. با اعمال تنش، کریستالها روی هم میلغزند. اما، به دلیل پیچیدگی ساختار کریستالی، هرچه این لغزشها بیشتر شوند، بیشتر تمایل دارند تا موانعی را در راه لغزش بیشتر قرار دهند، زیرا خطوط نابجایی مختلف یکدیگر را قطع میکنند.
استحکام بخشی با محلول جامد
استحکام بخشی با محلول جامد [به انگلیسی: Solid Solution Strengthening] به فلزی در فرآیند آلیاژسازی اشاره دارد که در آن یک ماده آلیاژی در یک ماده جامد اضافه میشود. یک یا چند جزء عنصری به محلول گرم اما جامد اضافه میشوند. سپس فلز به سرعت سرد میشود تا عنصر در محلول جامد جذب شود.
پیر سختی
پیر سختی [به انگلیسی: Age Hardening] فرآیندی است که در چند روز اول پس از ریختهگری به سرعت اتفاق میافتد، سپس در چند هفته آینده بسیار کندتر اتفاق میافتد. این فرآیند اغلب به عنوان “پیر سختی طبیعی” نامیده میشود. نسخه مصنوعی دیگر این فرآیند را میتوان با حرارت دادن فلز برای مدت کوتاهی در دمای بالا مورد استفاده قرار داد. نتیجه این است که خواص را تثبیت میکند و آلیاژ را بیشتر تقویت میکند. این فرآیند به عنوان “پیر سختی مصنوعی” یا تهنشینی [به انگلیسی: Precipitation ] شناخته میشود.
آنودایز کردن
آنودایز کردن [به انگلیسی: Anodization] یک فرآیند خاص برای افزایش سختی آلومینیوم است. مرحله نهایی در ایجاد آلومینیوم آنودایز کردن و آب بندی سطح آن با استفاده از آب جوش دیونیزه یا نمک آب بند فلزی است. آب بندی برای بستن منافذ فیلم اکسید و ایجاد یکنواختی به استثنای اجزای آلیاژی مورد نیاز است.
سخت کاری پوسته یا سخت کاری سطح
سخت کاری پوسته [به انگلیسی: Case Hardening] به یک فرآیند عملیات حرارتی سطحی اشاره دارد که برای تولید یک سطح سخت و مقاوم در برابر سایش بر روی فلز استفاده میشود. روشهای سخت کاری پوسته شامل کربنسازی، سیانی شدن، نیتریدینگ، سخت کاری شعله و سخت کاری القایی الکتریکی است.
تمپر کردن
تمپرینگ [به انگلیسی: Tempering] یک فرآیند عملیات حرارتی است که در فلزات نورد سرد شده استفاده میشود. همزمان با این که ساختار دانه یک فلز تحت شکلگیری سرد قرار میگیرد، دانهها کشیده میشوند و تغییر میکنند. سطح سختتر میشود و در برابر تغییر شکل ناشی از تماس مقاومت میکند. حرارت دادن فلز نورد سرد شده را تا دمایی ادامه میدهند که در آن دانهها شروع به حل شدن در یکدیگر کنند.
