تأثیر سرعت سرد کنندگی روغن در عملیات حرارتی بر سختی فولاد یک موضوع مهم است که در کارگاه‌های عملیات حرارتی قطعات فلزی بررسی می‌شود. در این مقاله به بررسی تأثیر سرعت سرد کنندگی روغن در عملیات حرارتی بر سختی فولاد پرداخته شده است. در کارگاه‌های عملیات حرارتی، علاوه بر روغن، آب و محلول‌های پلیمری نیز به عنوان محیط‌های کوئینچ استفاده می‌شود. اما استفاده از آب ممکن است منجر به ایجاد ترک در سطح قطعات شده و استفاده از محیط‌های پلیمری به دلیل هزینه بالا، کمتر مورد توجه قرار می‌گیرد. از آنجا که شرکت‌های تولید کننده روغن‌های عملیات حرارتی ممکن است مشخصات فنی متفاوتی را عرضه کنند، انتخاب روغن مناسب بسیار حائز اهمیت است. از این رو، روغن‌های عملیات حرارتی به عنوان محیط‌های کوئینچ پرکاربردترین گزینه در عملیات حرارتی محسوب می‌شوند.

سوال های متداول درباره تاثیر سرعت سرد کنندگی روغن عملیات حرارتی بر سختی فولاد:

1. آیا در کارگاه‌های عملیات حرارتی قطعات فلزی، همیشه فقط از روغن‌ها برای عملیات کوئیچ استفاده می‌شود؟

   خیر، بطور معمول، آب، روغن و محلول‌های پلیمری، سه نوع از محیط‌های کوئینچ مورد استفاده در صنعت عملیات حرارتی بشمار می‌آیند و روغن‌ها تنها یکی از انواع محیط‌های مورد استفاده در عملیات کوئینچ هستند.

2. آیا احتمال تغییر در مشخصات فنی روغن‌های عملیات حرارتی در محموله‌های مختلفی که خریداری می‌شوند وجود دارد؟

   بله، این احتمال وجود دارد که شرکت‌های تولید کننده روغن‌های عملیات حرارتی ایرانی، بدلیل شرایط و محدودیت‌های فعلی، هر بار روغنی با مشخصات فنی به نسبت متفاوت، عرضه نمایند، خصوصا اگر تامین و خرید این روغن‌ها از منابع و شرکت‌های نامعتبر انجام شود.

3.  استفاده از آب بعنوان محیط کوئینچ چه عوارضی می‌تواند داشته باشد؟

   استفاده از آب، بعنوان محیط کوئینچ، بدلیل سرعت سرد کنندگی بالا، امکان دارد منجر به ایجاد ترک در سطح قطعات کوئینچ شده گردد که حالت مطلوبی نیست.

4. استفاده از محیط‌های پلیمری در عملیات کوئینچ چه عیبی می‌تواند داشته باشد؟

   استفاده از محیط‌های پلیمری بدلیل هزینه بالای آن‌ها، اغلب مقرون به صرفه نیستند و لذا از آن‌ها کمتر استقبال می‌شود، مگر در موارد خاص.

5. پرکاربردترین محیط عملیات حرارتی در عملیات کوئینچ کدام است؟

   در صنعت عملیات حرارتی، به دلیل مشکلات ناشی از استفاده از آب و محلول‌های پلیمری بعنوان محیط‌های کوئینچ، استفاده از روغن‌های عملیات حرارتی بیشترین کاربرد را دارند و در واقع روغن‌ها، پرکاربردترین نوع محیط‌های عملیات حرارتی محسوب می‌شوند.

6. چه روشی برای تست عملکرد یک محیط عملیات حرارتی وجود دارد؟

   یکی از روش‌های معمول برای تست عملکرد یک محیط عملیات حرارتی، مانند روغن کوئینچ، رسم منحنی تغییرات درجه حرارت قطعه کوئینچ شده بر حسب زمان و یا به عبارت دیگر، رسم منحنی سرد شدن محیط کوئینچ است. در نمودار زیر، نمونه‌ای از استفاده از منحنی سرد شدن آورده شده است و در آن منحنی سرد شدن روغن کوئینچ مربوط به دو نمونه روغن کارکرده و روغن نو و استفاده نشده بهران 145، مقایسه شده است.

7. زمانی که یک قطعه فولادی از دمای آستنیت به یک محیط کوئینچ می‌گردد، انتقال حرارت به چه صورتی انجام می‌شود؟

   در زمان ورود یک قطعه فولادی با دمای بالا به یک محیط کوئینچ، در واقع انتقال حرارت در سه مرحله به ترتیب زیر اتفاق می‌افتد:

   

   مرحله تشکیل فیلم بخار: در اولین مرحله از انتقال حرارت، بدلیل دمای بالای قطعه، یک لایه بخار پایدار در اطراف قطعه تشکیل می‌شود که این لایه قطعه را از محیط کوئینچ اطراف آن جدا می‌سازد و در نتیجه عملیات سرد شدن قطعه فلزی با کندی انجام می‌شود.

   

   مرحله جوشیدن: در مرحله دوم از انتقال حرارت که در واقع سریع‌ترین سرعت انتقال حرارت در بین مراحل مختلف انتقال حرارت را دارا است، دمای سطح قطعه به حدی کاهش می‌یابد که لایه بخار ناپایدار می‌شود و بخار تبدیل به حباب‌های گاز می‌شود. در این حالت، جوشش اطراف قطعه اتفاق می‌افتد و حرارت بیشتری از قطعه به محیط کوئینچ منتقل می‌شود.

   

   مرحله سرد شدن: در مرحله نهایی از انتقال حرارت، قطعه فولادی با سرعتی که در بستر کوئینچ قرار گرفته است، سرد می‌شود. سرعت سرد شدن قطعه به اندازه کافی بالا باید باشد تا از تشکیل لخته‌های موزاییکی یا شکستگی‌ها در قطعه جلوگیری شود.

8. در صورت کاهش کیفیت روغن های عملیات حرارتی چه اتفاقی خواهد افتاد؟

   وقتی کیفیت روغن‌های عملیات حرارتی کاهش پیدا می‌کند، با گذشت زمان سرعت سرد کنندگی این روغن‌ها در عملیات کوئینچ کاهش می‌یابد. در نتیجه، میزان سختی مغز فولادهای کوئینچ شده کاهش می‌یابد و ساختار آنها به سمت تشکیل فازهای تعادلی پیش خواهد رفت. در یک مطالعه تستی، مشاهده شده است که استفاده از روغن تازه کوئینچ می‌تواند سختی مغز قطعات فولادی را تا 8 درصد افزایش دهد.