موضوع مقاله: آس‌پخت | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # آس‌پخت | مقدمه: آس‌پُخت از جمله روش‌های عملیات حرارتی است که به منظور کاهش تنش‌های حاصل در حین سخت کردن فولادهای کربنی ساده (پرکربن) جانشین سریع سرد کردن مستقیم می‌شود. | ## بخش 1: آس‌پخت | این فرایند یکی از فرآیندهای عملیات حرارتی است که بر روی فلزات آهنی کربن متوسط و کربن بالا انجام می‌شود که در طی آن ساختار بینیتی در قطعه به‌وجود می‌آید. برای عملیات حرارتی مقاطع نازک فولادهای کربنی ساده تحت شرایطی که سختی در حدود ۵۰ راکول سی کافی بوده و استحکام ضربه و انعطاف‌پذیری بسیار خوبی مورد نیاز باشد، آس‌پخت بهترین روش عملیات حرارتی است. نتایج حاصل از مقایسه چقرمگی و ازدیاد طول برای فولاد ۱۰۹۵ تحت شرایط آس‌پخت‌شده و سریع سرد و بازپخت شده برای سختی یکسان نشان دهنده این مطلب است. علت اصلی افزایش چقرمگی و انعطاف‌پذیری به جایگزین شدن ساختار بینیتی به جای مارتنزیتی مربوط می‌شود. مانند روش مارت‌پخت (مجموعهٔ عملیات حرارتی برای تبدیل ساختار آلیاژ به مارتنزیت)،واژه‌های مصوّب فرهنگستان تا پایان سال ۱۳۸۹ (مجموع هشت دفتر فرهنگ واژه‌های مصوّب فرهنگستان) در عملیات آس‌پخت نیز فولادهایی مناسب هستند که از سختی‌پذیری نسبتاً خوبی برخوردار باشند. به نحوی که در ضمن سرد شدن در حمام نمک مذاب یا روغن داغ در دماهای بالا پرلیت تشکیل نشود. اینگونه به نظر می‌رسد که ساختار بینیت باید مدت‌ها قبل از کشف آن در فولادها حضور داشته‌باشد، اما به دلیل محدودیت‌های موجود در روش‌های متالوگرافی و ریزساختارهای مختلط که توسط روشهای عملیات حرارتی آن زمان مشخص شده‌اند، شناسایی نشده‌اند. آستنیت و دیگر ساختارهای فولاد در دماهای بالاتر بیش از پیش توصیف پذیر بودند و پیش‌تر مشخص شده بود که آستنیت می‌تواند در دمای اتاق وجود داشته باشد. روشهای معمول عملیات حرارتی در آن زمان دارای روشهای خنک‌کننده مداوم بوده و در عمل قادر به تولید ریزساختارهای کاملاً بینیتی نبودند. طیف وسیعی از آلیاژهای موجود به صورت ریزساختارهای مختلط یا مقادیر بیش از حد مارتنزیت تولید می‌شدند. ظهور فولادهای کم کربن حاوی بور و مولیبدن در سال ۱۹۵۸ باعث شد فولاد کاملاً بینیتی با خنک‌کننده مداوم تولید شود.Irvine, K.J. and Pickering, F.B JISI 188, 1958 بنابراین، کاربرد تجاری از فولاد بینیتیک در نتیجه توسعه روش‌های جدیدی برای عملیات حرارتی به وجود آمده‌است، که در آن قطعه در مدت زمان معینی در دمای ثابت نگه داشته می‌شود تا بتوان با ساختار یکپارچه به ادامه عملیات حرارتی پرداخت، که این فرایند آس‌پخت نامیده می‌شود. یکی از اولین کاربردهای فولاد آس‌پخت شده در جنگ جهانی دوم در پیچ‌های تفنگ‌ها بود. | ## بخش 2: آس‌پخت | استحکام ضربه زیاد در کنار سختی‌های بالا و اندازه نسبتاً کم اجزای سازنده باعث به کارگیری این نوع فولاد در کاربرد یاد شده بود. طی دهه‌های بعد، فرایند آس‌پخت انقلابی در صنایع ساخت فنر و به دنبال آن بست‌ها ایجاد کرد. این اجزا که معمولاً قسمتهای تشکیل دهنده آنها نازک هستند، نیازی به آلیاژ گران ندارند و به‌طور کلی دارای خواص الاستیک بهتری نسبت به همتایان مارتنزیت خود هستند. سرانجام این نوع فولاد وارد صنعت خودرو شد، جایی که یکی از اولین استفاده‌های آن در اجزای مهم ایمنی بود. اکثر براکت‌های صندلی اتومبیل و اجزای کمربند ایمنی به دلیل استحکام و انعطاف‌پذیری بالا از این نوع فولاد ساخته می‌شود. این خواص به آن امکان می‌دهد بدون خطر شکست ترد انرژی بیشتری را در هنگام تصادفات جذب کند. در حال حاضر، این نوع فولاد همچنین در یاتاقان‌ها، تیغه‌های ماشین چمن زنی، سیستم انتقال قدرت، صفحهات اموج و … استفاده می‌شود. در نیمه دوم قرن بیستم، شروع به استفاده تجاری از عملیات حرارتی آس‌پخت برای تولید چدن گردید. آهن انعطاف‌پذیر برای اولین بار در اوایل دهه ۱۹۷۰ تجاری شد و از آن زمان به یک صنعت بزرگ تبدیل شده‌است. (عامل درجه حرارت مهم‌تر از زمان است) هنگامیکه فولاد به درجه حرارت لازم برای تبدیل شدن به آستنیت می‌رسد، آستنیت در طی مراحل جوانه زنی و رشد تشکیل می‌گردد. به منظور تبدیل کامل در فولادهای هیپوای تکتوئیدی وای تکتوئیدی اغلب ۳۰ تا ۵۰ درجه سلسیوس بالای درجه حرارت خط A3 حرارت داده خواهد شد. این مرحله ممکن است در بسیاری از کوره ها ، در حمام نمکی با دمای بالا یا از طریق شعله مستقیم یا گرم کردن القایی انجام شود. هدف آن حفظ شکل محلول جامد شکل گرفته در دمای عملیات حرارتی می‌باشد که این کار با سرد کردن سریع آن انجام می‌شود. | ## بخش 3: آس‌پخت | همانند کوئنچ و تمپر کردن معمول در تمامی فرایند ها، فولادی که تحت عملیات حرارتی قرار می‌گیرد باید به اندازه کافی سریع سرد شود تا از ایجاد ریز ساختار پرلیت جلو گیری شود. نرخ خنک کردن برای جلوگیری از ایجاد پرلیت به ساختار شیمیایی ریز ساختار آستنیت و نوع آلیاژ بستگی دارد، همچنین نرخ خنک کردن به هندسه و ضخامت قسمت‌های مختلف قطعه وابسته است. در این نوع عملیات حرارتی کوئنچ کردن به طور معمول تا دمایی بالاتر از نقطه شروع مارتنزیت ادامه می‌یابد.در بعضی از فرآیندهای مرسوم ، قطعات دقیقاً در زیر نقطه شروع مارتنزیت کوئنچ می شوند تا ساختار حاصل مخلوطی کنترل شده از ریز ساختار مارتنزیت و بینیت باشد. دو جنبه مهم در عمل کوئنچ کردن نرخ خنک کردن و همچنین زمان نگه داشتن در دمای مشخص است.متداول ترین روش کوئنچ کردن حمام نمک نیترات مایع و نگه داشتن قطعه در این حمام نمک است.به دلیل محدوده دمای محدود برای انجام فرآیند معمولاً کوئنچ کردن در آب یا آب نمک امکان پذیر نیست ، اما از روغنهای با دمای بالا برای یک محدوده دمای مشخص استفاده می شود. کوئنچ کردن و دمای نگهدارنده پارامترهای اصلی فرایند هستند که سختی نهایی و در نتیجه خواص مواد را کنترل می کند. تِمپر کردن در این فرایند اگر قطعه به اندازه کافی سخت شده باشد و به صورت کامل به ریز ساختار بینیت و یا آسفریت تبدیل شده باشد نیازی به انجام عمل تمپر کردن نمی‌باشد. همانطور که مشخص است تمپر کردن می‌تواند باعث افزایش هزینه فرآیند شود و در زمانی که ریز ساختار به صورت کامل به بینیت یا آسفریت تبدیل شده باشد کاربرد چندانی ندارد. مزایا آس‌پُخت مزایای فراوانی را در ساخت و عملکرد یک قطعه ایجاد می‌کند که در ادامه به شرح آن‌ها می‌پردازیم: افزایش استحکام ضربه ( چقرمگی ) و انعطاف پذیری برای یک سختی مشخص و ثابت حذف و یا کاهش احتمال ترک برداشتن،تغییر شکل دادن و یا ایجاد تنشهای داخلی در ضمن عملیات حرارتی، برای عملیات حرارتی مقاطع نازک فولادهای کربنی ساده تحت شرایطی که سختی در حدود 50 راکول سی کافی بوده و استحکام ضربه و انعطاف پذیری بسیار خوبی مورد نیاز باشد ، آستمپرینگ بهترین روش عملیات حرارتی است. نتایج حاصل از مقایسه چقرمگی و ازدیاد طول برای فولاد 1095 تحت شرایط آستمپر شده ، سریع سرد و باز پخت شده برای سختی یکسان نشان دهنده این مطلب است.علت اصلی افزایش چقرمگی و انعطاف پذیری به جایگزین شدن ساختار بینیتی به جای مارتنزیت مربوط می شود . در این جا نیز فولادهایی مناسب برای آستمپرینگ اند که از سختی پذیری نسبتا خوبی برخوردار باشند.به نحوی که در ضمن سرد شدن در حمام نمک مذاب یا روغن داغ در دماهای بالا پرلیت تشکیل نشود.در رابطه با آستمپر کردن فولادهای کربنی ساده ( کم کربن ) که از سختی پذیری نسبتا کمی برخوردار بوده و بنابراین زمان لازم برای شروع دگرگونی در حوالی دماغه منحنی آی تی نسبتا کم است ، باید توجه داشت که فقط مقاطع نسبتا نازک‌ ( در حدود حداکثر 5 میلیمتر ) رامی توان با استفاده از روش آستمپرینگ عملیات حرارتی کرد.در حالی که مقاطع نسبتا ضخیم از فولاد های آلیاژی که سختی پذیری نسبتا خوبی داشته باشند را می توان آستمپر نمود. لیکن،اگر سختی پذیری بسیار زیاد باشد ،‌زمان لازم برای دگرگونی آستنیت به بینیت نیز زیاد می شود که در این صورت عملا آستمپر کردن فولاد روش بسیار طولانی بوده و لذا اقتصادی نیست . بعضی از فولاد های ساختمانی کم آلیا‍‍‍‍‍ژ نظیر فولادهای فنر تا 10 میلیمتر ضخامت و فولاد های کربنی ساده تا حداکثر 5 میلیمتر ضخامت را معمولا آستمپر می کنند.مدت زمان نسبتا طولانی لازم برای انجام کامل دگرگونی آستنیت به بینیت کاربرد عملیات حرارتی آستمپرینگ را در رابطه با فولادهای پر آلیاژ محدود می کنند. | ## جمع‌بندی | به طور معمول تغییرات بهبود فلز آس‌پُخت شده با کوئنچ و تمپر کردن معمول بر روی ریز ساختار مارتنزیت مقایسه می‌شود که در ادامه به آن اشاره می‌شود.