یک مرحله ضروری در عملیات حرارتی فلزات، کوئنچ است. این شامل خنک کردن سریع یک جسم فلزی برای به دست آوردن یا تغییر کیفیت هایی مانند سختی، استحکام یا چقرمگی است.

سرد شدن سریع زمان قرار گرفتن در معرض فلز را در دمای بالا کاهش می دهد و آن را در برابر نقص محافظت می کند. علاوه بر این، فلز بسته به روش کاربرد و محیط ممکن است دستخوش تغییرات شود.

هوا، روغن، آب و آب نمک چند عامل خاموش کننده معمولی هستند.

روغن به طور گسترده برای خاموش کردن استفاده می شود زیرا به سرعت گرما را بدون ایجاد اعوجاج قابل توجهی در فلز منتقل می کند. حتی در حالی که خاموش کننده های سوزاننده مبتنی بر آب سریعتر هستند، نیرویی که با آن کار می کنند می تواند باعث خرد شدن یا اعوجاج برخی مواد شود.

تفاوت بین روغن و آب نکته اصلی مورد بحث است. در مقاله.

فرآیند کوئنچ چیست؟

کوئنچ یک فرآیند خنک کننده سریع است که منجر به سخت شدن مواد می شود. سرعت خاموش شدن بستگی به درجه مواد مربوطه، کاربرد و ترکیب اجزای آلیاژی دارد. علاوه بر این، چندین ویژگی محیط خاموش کننده نیز بر آن تأثیر می گذارد.

از لحاظ نظری، قبل از خاموش شدن، یک ماده فلزی یا شیشه ای بیش از دمای استاندارد خود تحت حرارت قرار می گیرد. پس از آن، آن را در خنک کننده سریع قرار می دهند تا فورا گرما از بین برود. این به اصلاح آن خواص در ساختار کریستالی ماده ای که در طی آن از بین می رود کمک می کندگرم کردن.

برای اینکه فلز یا شیشه سخت تر و سفت تر شود، اغلب آنها را خاموش می کنیم. دمای خاموش شدن یک جسم باید همیشه بالاتر از دمای تبلور مجدد آن باشد اما کمتر از دمای ذوب آن باشد.

مراحل فرآیند خاموش کردن

دو نفر در اطراف حوضچه ذوب فولاد کار می کنند

معمولاً سه مرحله خاموشی وجود دارد که وقتی یک قطعه داغ به مایع خاموش کننده نزدیکتر می شود رخ می دهد. این مراحل تغییر در ویژگی های کوئنچ و ماده را مشخص می کند. سه مرحله عبارتند از:

• مرحله بخار
• مرحله جوشاندن هسته ای
• مرحله همرفت

اکنون، بیایید آنها را عمیقاً بررسی کنیم.

مرحله بخار

مرحله تبخیر زمانی وارد عمل می شود که داغ است سطح قطعه تماس اولیه با مایع خاموش کننده برقرار می کند. منجر به تشکیل یک سپر بخار در اطراف عنصر می شود. رسانایی تا حدی در طول فاز بخار رخ می دهد.

با این حال، روش انتقال حرارت اولیه این مرحله تابش از طریق پوشش بخار است. پتوی تشکیل شده نسبتاً پایدار است.

تنها راه برای سرعت بخشیدن به حذف آن، هم زدن یا افزودن مواد افزودنی مختلف است. علاوه بر این، ترجیحاً این مرحله تا حد امکان کوتاه باشد

دلیل آن این است که به طور قابل توجهی به نواحی نرمی که در طول کوئنچ ایجاد می شوند کمک می کند. بنابراین، ریز ترکیبات ناخواسته ممکن استاگر اجازه ادامه ادامه داشته باشند، توسعه می یابند.

مرحله جوش هسته ای

این مرحله دوم بعد از فاز بخار است. زمانی شروع می شود که مایع نزدیک به سطح ماده شروع به جوشیدن می کند و مرحله بخار شروع به فروپاشی می کند. این سریعترین مرحله خنک کردن جزء داده شده است.

به دلیل انتقال حرارت از سطح گرم شده و جذب متعاقب آن به مایع خاموش کننده، سرعت استخراج حرارت قابل توجهی امکان پذیر است. این اجازه می دهد تا مایع خنک شده جای خود را در سطح بگیرد.

چندین کوئنچ مواد افزودنی برای افزایش حداکثر سرعت خنک کننده سیال دارند. زمانی که دمای سطح جزء به زیر نقطه جوش مایع می‌رسد، جوشش پایان می‌یابد.

برای اجزایی که مستعد اعوجاج هستند، موادی مانند روغن‌ها و نمک‌های با دمای بالا نتایج خوبی ارائه می‌دهند. در غیر این صورت، مواد ممکن است شکننده شده و در طول کاربردهای مورد نظر به سرعت آسیب ببینند.

مرحله همرفتی

همرفت مرحله نهایی فرآیند است. زمانی اتفاق می افتد که ماده به دمای کمتر از نقطه جوش کوئنچنت برسد. مرحله همرفت شامل انتقال حرارت از طریق سیال توده ای است و نقطه شروع آن رسانایی است.

این مرحله کندترین مرحله است زیرا انتقال حرارت برای رسیدن به تمام مولکول های داخل حجم به زمان زیادی نیاز دارد. کنترل تخلیه گرما از طریق همرفت شامل متغیرهای زیادی از جملهگرمای ویژه کوئنچنت و هدایت حرارتی آن.

تفاوت دمایی بین کوئنچنت و ماده ممکن است بر فرآیند همرفت تأثیر بگذارد. معمولاً بیشتر اعوجاج در این نقطه اتفاق می‌افتد.

سه مرحله خاموش کردن بالا به ترتیب در یک مکان خاص انجام می‌شود. با این وجود، بسته به هندسه و هم زدن قطعه، نواحی مختلف فازهای مختلف را در زمان‌های مختلف آغاز می‌کنند>

Quenching از طریق هر رسانه ای انجام می شود و در زیر لیستی از 4 رسانه مختلف آورده شده است. هر کدام بسته به خواص، عناصر تماس، زمان، قوانین انتقال حرارت و روابط، جوانب مثبت و منفی دارند.

1. هوا: استفاده از دمای محیطی منظم برای مواد گرم شده را خنک کنید
2. آب نمک: محلول نمک و آب سریعترین وسیله خنک کننده در هنگام خاموش کردن است.
3. روغن: قابل اطمینان و سریعتر جایگزینی برای خاموش کردن هوا.
4. آب: در خاموش کردن مایعات سریعتر از هوا یا روغن.

اگرچه ادبیات اطلاعات زیادی در مورد رسانه های فوق دارد، بیایید بررسی کنیم دو مورد اصلی، روغن و آب.

خاموش کردن آب

آب این خاصیت را دارد که مواد را سریعتر از روغن و هوا خنک کند. بنابراین، خاموش کردن از طریق آب یک فرآیند سریع است.

• روش کوئنچ با آب نمک دارای یکواکنش شدیدتر در هنگام خنک کردن نسبت به هر روش دیگری، دم کردن آب موثرترین روش است.
• قبل از این فرآیند، آب باید در دمای اتاق یا دمای مورد نظر باشد. پس از آن، هنگامی که مواد گرم شده را در آب خنک کننده قرار می دهند، طبق مراحل، فازهای خود را تغییر می دهند.
• نتایج در کوئنچ آب سریعتر به دست می آید. مزیت دیگر این است که یک روش خنک کننده سریع است. بنابراین از نظر پول و زمان کمترین هزینه را دارد. با این حال، مطمئناً، نتیجه سریع با معایب قابل توجهی نیز همراه است.
• مضرات محصولات نهایی سفت، شکننده و به راحتی شکسته با این سرعت سریع یا آنی همراه است. ماده خاموش شده ممکن است دارای کیفیت صدا یا کیفیت بد باشد.
• کوئنچ با آب یک گزینه مناسب در مورد سخت شدن فولاد است. دلیل آن این است که فولاد روش منحصر به فردی برای خنک کردن دارد که می تواند از طریق آب به دست آید. فولاد کربنیزه شده بالاتر از دمای تبلور مجدد خود گرم می شود.
• با سرد کردن فوری فولاد، کوئنچ آب از ذوب شدن فولاد در این مرحله جلوگیری می کند، در صورتی که در غیر این صورت اگر متوقف نشود ذوب می شود. بنابراین، کوئنچ با آب نسبت به سایر رسانه ها برای فولاد مناسب تر است.

کوئنچ روغن

یکی از محبوب ترین تکنیک های کوئنچ در بخش کوئنچ فلزات، کوئنچ با روغن است. روش بهینه برای سخت شدن آلیاژهای فلزی به آنها می دهدسختی و قدرت لازم بدون اینکه باعث سفت شدن و شکننده شدن آنها در طول فرآیند شود.

استفاده از کوئنچ روغن دارای چندین مزیت است، اما نکته اصلی این است که نسبت به سایر محیط های خاموش کننده آهسته تر گرم می شود و خنک می شود. برای مدت طولانی‌تری، به مواد گرم شده پایداری و زمان سخت شدن بیشتری می‌دهد.

به‌علاوه، این تضمین می‌کند که ماده خاموش شده بیش از حد شکننده نخواهد بود و کاملاً خوب نگه می‌دارد. بنابراین، به روش های آب، هوا یا آب نمک ترجیح داده می شود زیرا احتمال اعوجاج یا ترک خوردن بدنه فلز خاموش شده را کاهش می دهد.

کوئنچ یک فرآیند خنک کننده سریع است

تفاوت بین آب و روغن خاموش کردن

آب و روغن دو نوع مختلف رسانه هستند. هر دو در برخی جنبه ها قابل تشخیص هستند و در خاموش کردن رفتار متفاوتی دارند. جدول زیر خلاصه ای از تفاوت های بین دو رسانه را نشان می دهد. 22> روغن زدایی رسانایی حرارتی رسانایی حرارتی آب بیشتر است که به نوبه خود منجر به سرد شدن سریعتر و سخت شدن بیشتر می شود. رسانایی حرارتی روغن کمتر از آب است. بنابراین فرآیند سرد شدن و سخت شدن کندتر از آب است. حرارت ویژه حرارت مخصوص آب بیشتر از روغن است. یعنی آب بیشتر می گیردانرژی برای بالا و پایین بردن دمای آن. گرمای ویژه روغن حدود 50% گرمای آب است. برای خنک شدن به همان میزان، باید حرارت کمتری را از دست بدهد. ویسکوزیته آب کمتر از روغن چسبناک است. ویسکوزیته آن با اختلاف دما کمی تغییر می کند. روغن چسبناک تر از آب است. آنها قابل تنظیم هستند و افزودنی ها به خوبی می توانند خواص آنها را تغییر دهند. روغن چگالی کمتری نسبت به آب دارد. نرخ خاموش کردن اگر می خواهید چیزی بیشتر را خاموش کنید، روشی است که می توانید از آن استفاده کنید. به سرعت. روغن به سرعت گرما را بدون تحریف قابل توجه فلز منتقل می کند. محصول نهایی اگرچه روش خاموش کردن آب سریعتر، محصول نهایی تا حدودی شکننده است. فرایند خاموش کردن روغن کمی بیشتر طول می کشد. غالباً محصول برتری به دست می دهد.

آب کوئنچ در مقابل روغن گیری

نتیجه گیری

• یک روش خنک‌سازی سریع به نام کوئنچ باعث سخت شدن مواد می‌شود. نمرات، کاربردها و ترکیب اجزای آلیاژی فولاد همگی بر سرعت خاموش شدن تأثیر می‌گذارند.
• سرعت سرد شدن یک ماده به ویژگی‌های خاموش کننده نیز بستگی دارد. این مقاله رسانه های نفت و آب را برجسته کرده است. هر دو با توجه به منحصر به فرد هستندکاربردهای مختلف.
• روغن برای خاموش کردن خوب است زیرا بدون تغییر فلز گرما را به سرعت منتقل می کند. اگرچه کوئنچ‌های سوزاننده مبتنی بر آب سریع‌تر هستند، اما قدرتی که با آن کار می‌کنند، پتانسیل شکستن یا اعوجاج برخی مواد را دارد.