کتاب عملیات حرارتی : کربورایزینگ گازی

کربورایزینگ در شرایط خلاء و پلاسما به دلیل نوع تکنولوژی ، حجم سرمایه گذاری زیاد و مشکلات عملیات های بعدی ، مورد خاصی تلقی می شوند.کربورایزینگ جامد و کربورایزینگ در حمام نمک نیز عملا در حال منسوخ شدن می باشند. در مقایسه باروش های ذکر شده ، کربورایزینگ گازی به دلیل سهولت انجام ، سازگاری با تولید انبوه و محیط زیست از مزیت های خاصی برخوردار است. مسلما تشریح تکنولوژیکی این فرایند میتواند برای دانشجویان ، مهندسین و قشر صنعتگر که در صنایع مختلف قطعه سازی مشغول به کار هستند مفید واقع شود.
مقدمه
بهبود خواص خستگی سایشی، غلتشی و لغزشی در اثر انجام عملیات کربورایزینگ از دیرباز در حوزه‌های مختلف ماشین‌سازی صنایع خودرو و دیگر صنایع مورد توجه بوده است. به همین دلیل در دوره‌های مختلف روش خاصی برای انجام آن توسعه پیدا کرده است. کربورایزینگ در شرایط خلاء و پلاسما به دلیل نوع تکنولوژی‌، حجم سرمایه‌گذاری زیاد و مشکلات عملیات‌های بعدی، مورد خاصی تلقی می‌شوند. کربورایزینگ جامد و کربورایزینگ در حمام نمک نیز عملا در حال منسوخ شدن می‌باشند. در مقایسه با روش‌های ذکر شده، کربورایزینگ گازی به دلیل سهولت انجام‌، سازگاری با تولید انبوه و محیط‌زیست از مزیت‌های خاصی برخوردار است.
مسلما تشریح تکنولوژیکی این فرایند می‌تواند برای دانشجویان، مهندسین و قشر صنعتگر که در صنایع مختلف قطعه‌سازی مشغول به کار هستند مفید واقع شود. محتویات این کتاب توسط مؤلف در فصل اول به اختصار توضیح داده شده است، لذا از تکرار آن پرهیز می‌شود.
در پایان از همکاران محترم انتشارات فدک ایساتیس از بابت چاپ و همینطور آقای دکتر مالک نادری از دانشگاه آخن آلمان از بابت اینکه اصل منبع را در اختیار اینجانب قرار دادند کمال تشکر به عمل می‌آید.
اسرافیل بشارت

فهرست مطالب
فصل 1 مقدمه 1
فصل 2 دلایل انجام کربورایزینگ سطحی 5
1.2 خستگی خمشی 6
2.2 آسیب‌های تماسی 12
3.2 سایش 21
فصل 3 سختکاری فولاد 25
1.3 تعریف فولاد 26
2.3 آلوتروپی و اهمیت آن در عملیات حرارتی 26
3.3 گرمایش 29
4.3 تأثیر سرمایش آرام 29
5.3 تأثیر سرمایش سریع 30
6.3 مارتنزیت 32
7.3 ساختارهای غیرمارتنزیتی 34
8.3 بنیت 34
9.3 فریت و پرلیت 36
10.3 تأثیر عناصر آلیاژی روی استحکام فولاد 37
11.3 تغییرات سختی و غلظت کربن 39
فصل 4 سختی و سختی‌پذیری 41
1.4 سختی مغز و سختی‌پذیری 42
2.4 انتخاب مواد و داده‌های آزمون جومینی 46
3.4 تغییرات دامنه ترکیبی 50
4.4 اهمیت استحکام مغز 52
5.4 سختی‌پذیری و سختی سطح 55
فصل 5 تنش‌های باقیمانده 63
1.5 تنش‌های باقیمانده و خستگی 70
2.5 تحلیل تنش‌های باقیمانده 70
فصل 6 طراحی برای کربورایزینگ 73
1.6 فرآیندهای سطح - سختی جایگزین 74
2.6 ملاحظات طراحی 76
3.6 ملاحظات موادی 78
4.6 ملاحظات فرآیندی 81
5.6 مشخصات فرآیندی 83
فصل 7 تئوری کربورایزینگ 85
1.7 واکنش در فاز گازی 87
2.7 منواکسیدکربن و دی اکسیدکربن 87
3.7 هیدروژن و بخارآب 88
4.7 اکسیژن 89
5.7 تعادل شیمیایی و ضرایب تعادلی 90
6.7 ترکیب تعادلی 95
7.7 اکتیویته کربن (روابط ترمودینامیکی) 97
8.7 ارتباط بین اکتیویته کربن و غلظت کربن در فولاد 99
9.7 انتقال در لایه مرزی 100
10.7 واکنش در سطح مشترک گاز- فلز 102
1.10.7 سرعت و مکانیزم واکنش‌های سطحی در طول کربورایزینگ 102
11.7 کربورایزینگ در مخلوط 103
12.7 کربورایزینگ در مخلوط 104
13.7 کربورایزینگ در مخلوط 105
14.7 کربورایزینگ در مخلوط 107
15.7 تأثیر ضرایب سرعت واکنش 107
16.7 اندازه‌گیری ضریب سرعت 109
17.7 دیفوزیون 109
18.7 ضریب دیفوزیون 114
19.7 نقش عناصر آلیاژی روی اکتیویته‌ی کربن 116
20.7 تأثیر عناصر آلیاژی روی ضریب دیفوزیون 118
21.7 خلاصه 118
فصل 8 اتمسفر کربورایزینگ و روش‌های تولید آن 121
1.8 روش ژنراتوری 122
2.8 کنترل ژنراتور اندوترمیک 129
3.8 هزینه‌یابی‌ تولید گاز اندوترمیک 134
4.8 اتمسفرهای تغذیه‌ قطره‌ای 134
5.8 هزینه‌یابی اتمسفرهای متانولی 136
6.8 اتمسفرهای پایه‌ ازت 137
7.8 جنبه‌های اقتصادی 139
8.8 هزینه‌یابی اتمسفرهای پایه ازتی 141
9.8 مقایسه‌ی هزینه‌ی اتمسفرهای جایگزینی 141
10.8 سیستم ژنراتوری 141
11.8 اتمسفرهای تغذیه قطره‌ای 142
12.8 اتمسفر پایه ازت 142
13.8 خلاصه 142
14.8 کنترل اتمسفر کربورایزینگ 142
15.8 محدودیت کاربردی روابط تئوریکی پتانسیل کربن 147
16.8 شرایط غیر تعادلی 147
17.8 کربن مؤثر 149
18.8 تغییرات درجه حرارت 150
19.8 تأثیر دبی ورودی به کوره 150
20.8 تأثیر افزودن هیدروکربن 151
21.8 کنترل پتانسیل کربن 152
22.8 وسایل کنترل 153
23.8 کنترل 153
24.8 پروپ اکسیژن 157
25.8 دمای شبنم‌زنی 160
26.8 روش‌های دیگر 161
فصل 9 کنترل فرآیند کربورایزینگ 163
1.9 تعیین تغییرات کربن لازم در عمق 164
2.9 تعیین پارامترهای فرآیندی 170
3.9 تأثیر درجه حرارت 170
4.9 تأثیر زمان و پتانسیل کربن 172
5.9 کنترل اتمسفر 179
6.9 زمان بندی 179
فصل 10 کوره‌ها و تجهیزات 181
1.10 انواع کوره‌ها 182
2.10 کوره‌های تک شارژ 182
1.2.10 کوره‌های گودالی 182
2.2.10 کوره‌های تک شارژر کوئنچ‌دار 183
3.10 کوره‌های مداوم 185
1.3.10 کوره‌های مداوم کوچک 186
2.3.10 کوره‌های مداوم بزرگ 188
3.3.10 انتخاب کوره 189
4.3.10 گازدهی و خاموش کردن کوره‌های اتمسفردار 191
فصل 11 عملیات حرارتی قبل و بعد از کربورایزینگ 193
1.11 عملیات حرارتی قبل از کربورایزینگ 194
2.11 نرم‌کردن (Softening) 194
3.11 بازپخت و نرمالایزینگ مکمل 195
4.11 بازپخت (Annealing) 196
5.11 عملیات کوئنچ قبل از کربورایزینگ 196
6.11 عملیات حرارتی بعد از کربورایزینگ 196
7.11 اوستنیت‌زایی برای سختکاری 198
8.11 روش‌های سختکاری 200
1.8.11 کوئنچ مستقیم 200
2.8.11 کوئنچ بعد از گرمایش مجدد 201
9.11 کوئنچ دوگانه همراه با دو بار گرمایش مجدد 201
1.9.11 مارتمپرینگ 202
10.11 سختکاری موضعی 203
11.11 تأثیر دمای اوستنیت‌زایی روی خواص 204
12.11 تأثیر کوئنچ 207
13.11 برگشت 208
14.11 عملیات سرد یا عملیات زیر صفر 212
فصل 12 کنترل کیفیت 215
1.12 پذیرش مواد 216
2.12 آزمایشات حین فرآیند 219
3.12 بازرسی‌های نهایی 224
فصل 13 اعوجاج 227
1.13 تأثیر تغییرات فازی روی حجم مخصوص فولاد 228
2.13 اختلاف دما 230
3.13 آزاد شدن تنش‌های داخلی 231
4.13 تنش‌های حرارتی 232
5.13 تنش‌های استحاله‌ای 232
6.13 تنش‌های حرارتی و استحاله‌ای 232
7.13 یکنواختی گرمایش و سرمایش، و شکل هندسی قطعه 234
8.13 ترکیب شیمیایی 237
9.13 تأثیر دیگر پارامترهای تولید 239
1.9.13 طراحی قطعه 240
2.9.13 جهت آهنگری و تجمع ماکروسکپی 242
3.9.13 نحوه‌ی شارژ قطعات 242
4.9.13 گرمایش 244
5.9.13 کوئنچ 244
6.9.13 برگشت 245
7.9.13 عمق نفوذ و درصد کربن در سطح 246
10.13 عملیات اصلاحی بعد از سخت‌کاری 146
فصل 14 ساختار میکروسکپی سطوح سطح - سخت‌شده 249
1.14 اکسیداسیون داخلی 250
2.14 دکربوره شدن 257
3.14 کاربیدها 261
1.3.14 کاربیدهای کروی 262
2.3.14 کاربیدهای شبکه‌ای 266
4.14 اوستنیت باقیمانده 268
5.14 بنیت 274
فصل 15 کربونیترایدینگ 277
1.15 فرآیند عملیات 278
2.15 انتخاب دمای عملیات 278
3.15 تأثیر مقدار آمونیاک 279
4.15 مزایای کربونیترایدینگ 282
5.15 محدودیت‌ها 283
فصل 16 نکات ایمنی 285
1.16 مسئولیت 286
2.16 ایمنی در بخش عملیات حرارتی 287
3.16 کمک‌های اولیه 289
4.16 پوشش‌های محافظ 289
5.16 وسایل آتش‌نشانی 290
6.16 سیستم تهویه 290
واژه‌نامه 291
فهرست الفبایی 299