کوئنچ کردن

عملیاتی که در طی آن فولاد را به سرعت از دمای سخت کاری (آستینیته شدن) تا دمای محیط یا دمای خاص دیگری سرد می کنند، کونچ کردن می گویند که به روش های مختلفی انجام میشود. از جمله روش هایی که برای این کار صورت میگیرد عبارت است از: فرو بردن فولاد گرم شده در روغن – آب – آب نمک - هوای آرام و حمام نمک که این روش ها به نوع فولاد بستگی دارد. در عملیات حرارتی فولاد های ابزار و قالب، کوئنچ کردن یکی از مهم ترین و حساس ترین عملیات به شمار می رود.

لازم به ذکر است که در سیکل کوئنچ کردن سختی و خواص فیزیکی فولاد به وجود می آید. سرعتی که برای سرد کردن فولادهای ابزار استفاده می کنند، به میزان عناصر آلیاژی ارتباط دارد. این سرعت سرد کردن را می شود با انتخاب محیط کوئنچ یعنی آب، روغن یا هوا به کنترل در آورد.

آن دسته از فولاد هایی که جزو گروه سخت شونده هستند، به هنگام خنک کردن در آب عناصر آلیاژی اندکی دارند (یا اصلا ندارند) ولی میزان عناصر آلیاژی در فولادهای سخت شونده که توسط روغن سرد می شوند بیشتر است. همچنین فولادهای سخت شونده که در معرض هوا قرارا می گیرند، جزو دسته ی فولادهای پر آلیاژ به حساب می آیند.

چند نکته مفید در عملیات کوئنچ فولاد های ابزار و قالب، در زیر آورده شده است:

• تا قبل از این که قطعه کار برای مدت کافی در دمای سختکاری نگهداشته شده باشد آن را کوئنچ نکنید.
• پس از کامل شدن سیکل کوئنچ، بلافاصله عملیات تمپرینگ را آغاز کنید.
• قطعه کار پس از کوئنچ نباید به مدت طولانی در دمای محیط نگهداشته شود و باید هر چه سریعتر تمپرینگ آن را انجام داد.
• سعی کنید که عملیات کوئنچ برای قطعات یک محموله تولیدی، یکسان اجرا شود و
• قطعات طویل و نازک را به صورت عمودی کوئنچ کنید تا خمش، کمانی شدن و پیچش آنها به حداقل برسد.

 کوئنچ کردن در آب

توصیه میشود به جای آب خالص، از آب نمک برای کوئنچ استفاده شود. دلیل این پیشنهاد این است که به هنگام کوئنچ قطعه فولادی خیلی داغ در آبع بخار ایجاد شده در مجاورت سطوح قطعه کار، یک مانع عایق ایجاد کرده و از انتقال حرارت مطلوب جلوگیری میکند، مخصوصا در گوشههای تیز داخلی، رزوهها، سوراخهای ته بسته و دیگر فرمهای مشابه. در نتیجه بعضی نقاط در قطعه کار نرم باقی میمانند (Soft spots) و این کوئنچ اختلافی باعث ایجاد تنش در قطعه کار شده و اعوجاج و/ یا ترک را در آن به وجود خواهد آورد.

افزودن نمک (حداکثر ۱۰% حجمی) به آب، فرایند کوئنچ فولاد را تسهیل میکند، زیرا کریستالهای نمک که بر روی سطح قطعه کار رسوب میکنند، به شدت منفجر میشوند. این انفجار کریستالها باعث به هم خوردن شدید مایع شده و از ایجاد سد بخار در حوالی قطعه کار در حال کوئنچ جلوگیری خواهد کرد. تلاطم مایع همچنین باعث دور شدن پوستههای ناشی از عملیات حرارتی از سطح قطعه کار و ادامه یکنواخت عملیات کوئنچ میگردد. بنابراین استفاده از آب نمک باعث سرد شدن یکنواخت قطعه کار خواهد شد.

 کوئنچ کردن در روغن

رعایت نکات زیر میتواند در عملیات کوئنچ فولاد در روغن مفید باشد:

• با توجه به این که کوئنچ فولاد داغ در روغن ممکن است خطر آتشسوزی داشته باشد، لازم است برای این کار از روغن با نقطه اشتعال لحظهای (Flash point) بالا استفاده شود.
• سرعت سرد شدن قطعه کار به هنگام کوئنچ شدن در روغن، آهستهتر از آب یا آب نمک است. بنابراین میزان تنشهای پس ماند در قطعه کار نیز پایینتر خواهد بود.
• برای کوئنچ کردن هر ۱ lb فولاد در یک ساعت، تقریبا ۱ galروغن مورد نیاز است. (تقریبا ۸٫۴ L برای هر کیلوگرم) مثلا اگر ۱۰۰۰ lb (45 kg) فولاد در هر ساعت کوئنچ شود، احتیاج به یک مخزن روغن به گنجایش ۱۰۰ gal (378 L) مورد نیاز خواهد بود.
• دمای روغن باید در حدود ۹۰-۱۳۰۰F(32-540C) نگهداشته شود تا عملیات کوئنچ به صورت مناسب انجام شود و
• روغن درون مخزن باید هم زده شود تا سرعت سرد شدن قطعه کار در آن یکنواخت باشد.