موضوع مقاله: سیانوردهی | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # سیانوردهی | مقدمه: به عبارتی این عملیات کربونایترایدینگ است با این تفاوت که در فاز مایع انجام می‌شود. | ## بخش 1: سیانوردهی | سیانوردهی معمولاً بر روی اجسامی انجام می‌گیرد که فرسایش ضخامت کمی از سطحشان، آن‌ها را غیرقابل استفاده می‌نماید، نظیر چرخ دنده‌ها که در اثر فرسایش کمی از سطح ایجاد سر و صدای زیادی نموده و غیرقابل استفاده می‌گردند. کربن فولادهایی که برای سیانوردهی به کار می‌روند، بین ۰٫۲تا ۰٫۴ درصد تغییر می‌کند. اگر مقدار سیانور حمام از ۴۵ درصد بیشتر باشد، پس از گرم شدن، خیلی سریع اکسیده می‌شود و در نتیجه، سیانوردهی نامنظم خواهد بود؛ لذا برای آنکه سیانور به سرعت از بین نرود، حدود ۲۰ درصد سدیم کلرید و ۳۵ درصد سدیم کربنات، به نمک مذاب اضافه می‌کنند. در بعضی از موارد، برای سیانوردهی قطعاتی که دقیق‌تر هستند، مقداری استرانسیم کلرید، برای ثابت نمودن سیانور، به محلول می‌افزایند. برای کربن‌دهی قطعات خیلی نازک، تا حدود چند دهم میلی‌متر، قطعه را می‌توان مستقیماً آب داد. باید توجه داشت که پس از سیانوردهی، مقداری نمک در روی قطعه باقی می‌ماند که در حقیقت از دست می‌رود در نتیجه بهای عمل گران‌تر تمام می‌شود. علاوه بر نمک‌های مذکور، مقداری از نمک‌های دیگر را، به عنوان فعال‌کننده، به حمام سیانوردهی اضافه می‌نمایند. اگر منظور تنها کربن‌دهی باشد، به نمک مقداری کلرید باریم افزوده می‌شود ولی اگر لازم باشد در عین حال مقداری نیتروژن نیز در قطعه نفوذ نماید، به حمام سولفورسیانور یا سیانات اضافه می‌شود، به‌طور کلی، مقدار سیانور در حمام سیانوردهی، نسبت به مقدار آن در حمام کربن‌دهی سیانوراسیون، بالاتر است. حداکثر عمق نفوذ به‌دست آمده در اثر عملیات سیانوراسیون، ۰٫۲۵ میلی‌متر است ولی حداکثر قابل دسترسی در اثر کربن‌دهی در حمام مایع سیانوردهی، به حدود ۶٫۵ میلی‌متر می‌رسد. در دماهای ۸۸۰ و ۹۰۰ درجه سلسیوس، عمل جذب، شامل کربوراسیون تنها بوده و در سایر دماها، نیتروژن نیز در جسم نفوذ می‌نماید که بر روی سختی سطحی و مقاومت قطعه مؤثر است. ترکیب حمام‌های مختلف، برای چند درجه حرارت عمل، داده شده‌است: +درجه حرارت عمل و ترکیب درصد حمام‌های مختلف سیانوردهیدرجه حرارت عمل °Cنمک۹۰۰–۹۲۵۹۰۰۸۸۰۸۲۰–۸۴۰۶۸۰–۷۰۰۶–۱۶۲۵۱۵۲۷۲NaCN - - - -۲KCN۰–۲۰۲۵ -۲۷۴۴NaCl۰–۲۰ -۱۵ -۴۴KCl۳۰–۵۵۲۵۴۵ - -BaCl2حداکثر۳۰۲۵۲۵۲۵ -Na2CO3 -حداکثر۱حداکثر۱۵۸KOCN -حداکثر۰٫۵حداکثر۰٫۵حداکثر۱حداکثر۱NaSCN چون با تجزیه سیانور، مقدار آن در نمک به تدریج کم می‌شود، لذا باید ترکیب حمام را مرتباً کنترل کرده و در فواصل زمانی معین، سیانور را بدان اضافه کرد. سطح حمام را باید با لایه‌ای از ذرات ریز گرافیت پوشانید تا از تولید گاز و خروج آن از حمام جلوگیری شود. این نوع سیانوردهی در دمای حدود ۵۷۰ درجه سلسیوس صورت می‌گیرد و مدت زمان عمل، بین ۳۰ دقیقه تا ۳ ساعت می‌تواند تغییر کند. لوله‌ای هوای خشک را وارد محلول می‌کند، جنس این لوله و بوته سیانوراسیون از تیتانیم است. سیانوردهی در درجه حرارت پایین، موجب نفوذ نیتروژن بیشتری می‌شود، زیرا در درجه حرارت‌های پایین، آهن در حالت α بوده و تقریباً قادر به حل کربن در خود نیست. | ## بخش 2: سیانوردهی | ضخامت کلی این قشر در حدود ۰٫۵ تا ۱ میلی‌متر تغییر می‌کند؛ و سختی سطحی در اثر سیانوردهی فولادهای کربنی، تا حدود ۲۵۰ الی ۳۰۰ ویکرز بالا می‌رود، ولی در فولادهای آلیاژی، تا حدود ۶۰۰ الی ۱۱۰۰ ویکرز می‌رسد. در اثر این عملیات، حد خستگی قطعه به مقدار زیادی بالا رفته و حساسیت به ترک نیز کم می‌شود. این حمام بر مبنای سیانات و کربنات لیتیم، سدیم و پتاسیم به همراه مقدار کمی پتاسیم سولفید (KS) می‌باشد. برای به هم زدن مذاب و تشدید فعالیت واکنش‌ها، هوای خشک توسط یک لوله، به درون مذاب دمیده می‌شود. در هنگام اجرای عملیات، سیانات در سطح فولاد تجزیه شده، CO و نیتروژن نوزاد تولید می‌کند که در نتیجه کربن و نیتروژن جذب سطح فولاد شده و سپس به درون قطعه نفوذ می‌کنند. در این عملیات، مقداری سیانور تولید می‌شود که توسط اکسیژن هوا به سیانات تبدیل می‌شود: 2CN^{-} {+} O2 -> 2 CNO^{-} +ترکیب درصد کلی یک حمام Sursulf-S2+Li+Na+K-CO32-CNO2-CNیون۲–۱۰۱٫۲۵±۰٫۲۲۰±۲۲۴٫۵±۲۱۹±۲۳۶±۲≤۰٫۸غلظت(ppm) ب - سیانوردهی در درجه حرارت متوسط برای بدست آوردن یک قشر سیانوره با ضخامت کم (حدود ۰٫۲۵–۰٫۳۵ میلی‌متر)، عملیات در دمای حد واسط (۸۶۰–۸۲۰ درجه سلسیوس) و در حمام‌هایی با ترکیب در صد زیر انجام می‌گیرد: + درصد نمک‌ها در حمام سیانوردهی دمای متوسطNa2CO3NaClNaCNنمک۲۵–۵۰۲۵–۵۰۲۰–۲۵درصد مدت زمان عمل، وابسته به ضخامت قشر مورد نظر می‌باشد. + حدود زمان لازم برای عملیات سیانوردهی، بر حسب ضخامت قشر سیانوره۰٫۴۰۰٫۳۰۰٫۲۵۰٫۲۰۰٫۱۵۰٫۱ضخامت قشر سیانوره به میلی‌متر۱۲۰۹۰۶۰۴۰۲۰۱۰زمان عملیات به دقیقه در جریان عملیات سیانوردهی، سیانور سدیم بر حسب مقدار اکسیژن هوا به طریق زیر اکسید می‌شود: 2Na2CN + 3.2O2 -> CO3Na2 + C +2N 2NaCN + 2O2 -> CO3Na2 + CO +2N در این حالت، چون شبکه‌های بلوری فولاد شامل مخلوطی از آهن α و γ می‌باشد، مقدار کربن حل شده، نسبت به حالت قبل، بیشتر خواهد بود؛ لذا در سطح فلز، در عین حال، نیترید و کاربید، هر دو وجود خواهند داشت. در نتیجه عملیات سیانوردهی در دمای متوسط، مقدار کربن قشر سیانوره از مقدار کربنی که با عملیات سمانتاسیون به دست می‌آید، (۰٫۶–۰٫۷ در صد کمتر است، ولی درصد نیتروژن در قشر سیانوره به حدود ۰٫۸–۱٫۲ در صد می‌رسد. انجام عملیات سیانوردهی در دمای متوسط (۸۶۰–۸۲۰ درجه سلسیوس) امکان می‌دهد تا قطعه مستقیماً آبداده شود. این نوع سیانوراسیون معمولاً بر روی قطعات کوچک صورت می‌گیرد و در صنایع اتومبیل سازی بر روی پیچ بی‌انتهای فرمان(قرقری)، مهره‌ها، محورهای کوچک و امثال آنها انجام می‌شود. ج - سیانوردهی در درجه حرارت بالا برای آنکه بتوان یک قشر سیانوره با ضخامت بیشتری به دست آورد (در حدود ۰٫۵–۲ میلی‌متر)، عملیات در درجه حرارت بالاتر (حدود ۹۶۰–۹۳۰ درجه سلسیوس) انجام می‌گیرد. در این حالت، سیانوردهی معمولاً دارای ترکیبی در حدود زیر می‌باشد: + درصد نمک‌های محلول در حمام در سیانوردهی دما بالاNaClBaCl2NaCNنمک۱۰۸۲۸درصد برای جلوگیری از اتلاف شدید حرارت و سوختن سیانور، دراین حالت، دیواره حمام دارای پوششی از گرافیت می‌باشد. به این جهت، خصوصیات قشر سیانوره در این حالت، به خصوصیات قشر سمانته نزدیک‌تر است. با این تفاوت که ساختار قشر سمانته‌ای که در اثر این عملیات به دست می‌آید، از ساختار قشر سمانته تنها، باوجود یک قشر نازک از فاز کربونیترید (به ضخامت ۰٫۰۳–۰٫۰۲ میلی‌متر)، قابل تشخیص است. پس از سیانوردهی، قطعات را در هوا سرد نموده، سپس آنها را در حمام نمکی با در کوره گرم کرده و آب می‌دهند. | ## بخش 3: سیانوردهی | در این عملیات، به‌ندرت ممکن است قطعه را بلافاصله پس از خروج از حمام سیانوراسیون آب داد، زیرا در درجه حرارت بالای سیانوراسیون (۹۶۰–۹۳۰ درجه سلسیوس) دانه‌های آستنیت درشت می‌شوند و لذا آب دادن مستقیم (با سرد کردن سریع قطعه تا دمای آب‌دهی قطعه خطرناک می‌باشد. به‌طور کلی، مقدار کربن و نیتروژن جذب شده توسط فولاد، اساساً به مقدار سیانور و دمای حمام بستگی دارد. با افزایش مقدار سیانور موجود در حمام، از ۱۰ تا ۵۰ درصد، غلظت کربن نیز در سطح قطعه زیاد می‌شود، در حالی که غلظت نیتروژن آن کاهش می‌یابد. مزایا و معایب سیانوردهی مزایای سیانوردهی، نسبت به سمانتاسیون، به قرار زیر است: زمان لازم برای به دست آوردن یک ضخامت معین کمتر است. اگر جسم قبل از سیانوردهی صیقلی شده باشد، پس از سیانوردهی با سرد کردن سریع قطعه، سطح جسم شفاف و خوشرنگ می‌گردد. باید دقت کرد که نیتراتها و سیانورها اشتباهاً با یکدیگر مخلوط نشوند، زیرا ایجاد انفجار می‌کنند. عیب سیانوراسیون، قیمت تمام شده بالا و نیز مضر بودن سیانور و لذا لزوم ایجاد تشکیلات جدی، برای حفاظت افراد و محیط زیست، می‌باشد. شرایط ایمنی در کارگاه‌های سیانوردهی باوجود آنکه مقداری سیانوری که در صنایع متالورژی به کار می‌رود بالاست، تجربه نشان داده‌است که در این کارگاه‌ها، رعایت بعضی احتیاط‌های اولیه و بهداشتی بسیار ضروری است. شرایط ایمنی و مواردی که در یک کارگاه سیانوردهی باید مورد توجه قرار گیرد عبارتند از: انفجارهای کوچکی که موقع فروبردن قطعه سیانوره در آب (برای آب دادن) رخ می‌دهد، خطرناک نیستند. برعکس، قطعه‌ای که وارد حمام سیانوردهی می‌شود، باید کاملاً خشک باشد، و الا ورود قطرات آب، یا رطوبت، باعث انفجار و پاشیده شدن نمک‌ها به بیرون می‌شود. باید بر روی ظرف‌های محتوی سیانور سدیم نوار قرمز چسبانده و روی آن کلمه «سم» نوشته شود. باید احتیاط کرد که در هیچ شرایطی املاح حمام‌هایی که در آنها اعمال بازگشت انجام می‌شود، و عموماً نیترات‌ها می‌باشند، با املاح حمام سیانور مخلوط نشوند، و الا باعث ایجاد انفجار و پاشیده شدن نمک‌ها به خارج خواهد شد. سیانوردهی در درجه حرارت بالا، موجب تحریک مخاط بینی و گلو می‌گردد، لذا باید تهویه کارگاه توسط وانتیلاتورهای قوی و به‌طور کامل، انجام شود. سیانور، در مجاورت اسید، تولید اسید سیانیدریک می‌نماید که اگر توسط ریه‌ها جذب شود، موجب مسمومیت بسیار شدیدی خواهد شد؛ لذا هرگز نباید نمک‌های سیانوردار را در مجاورت اسیدها قرار داد، بلکه لازم است آنها را در محیط‌های قلیایی نگهداری کرد. کارگرانی که با سیانور کار می‌کنند، باید دستکش به دست داشته باشند و هیچ گونه زخم یا خراشی در سطح بدن آنها وجود نداشته باشد. | ## جمع‌بندی | مهم‌ترین این لوازم عبارتند از وسایل ضروری برای تنفس مصنوعی - آمپول آمیل نیتریت، آمونیوم تیوسولفات نیم لیتر محلول هیپو سولفیت سدیم (که از قبل تهیه شده و در هر ماه تجدید می‌شود).