خلاصه اصول عملیات حرارتی!

عملیات حرارتی به فرآیند حرارتی فلز اشاره دارد که در آن ماده به وسیله حرارت دادن در حالت جامد، گرم، نگه داشته و سرد می‌شود تا سازماندهی و خواص مورد نظر به دست آید.

۱. عملیات حرارتی

۱. نرمال‌سازی: فولاد یا قطعات فولادی تا نقطه بحرانی AC3 یا ACM بالاتر از دمای مناسب گرم می‌شوند تا پس از خنک شدن در هوا، برای مدت زمان مشخصی در این دما باقی بمانند و ساختار پرلیتی حاصل از فرآیند عملیات حرارتی حاصل شود.

۲، آنیل کردن: قطعه کار از جنس فولاد یوتکتیک پس از مدتی نگهداری در دمای AC3 بالاتر از ۲۰ تا ۴۰ درجه، به آرامی در کوره (یا در ماسه یا آهک) تا ۵۰۰ درجه زیر دمای خنک‌کننده در فرآیند عملیات حرارتی هوا خنک می‌شود.

۳، عملیات حرارتی محلول جامد: آلیاژ تا یک ناحیه تک فاز با دمای بالا و دمای ثابت گرم می‌شود تا فاز اضافی به طور کامل در محلول جامد حل شود و سپس به سرعت سرد می‌شود تا یک فرآیند عملیات حرارتی محلول جامد فوق اشباع انجام شود.

۴. پیرسازی: پس از عملیات حرارتی محلول جامد یا تغییر شکل پلاستیک سرد آلیاژ، هنگامی که در دمای اتاق قرار می‌گیرد یا در دمایی کمی بالاتر از دمای اتاق نگهداری می‌شود، پدیده تغییر خواص آن با زمان رخ می‌دهد.

5، عملیات محلول جامد: به طوری که آلیاژ در فازهای مختلف به طور کامل حل شود، محلول جامد تقویت شود و چقرمگی و مقاومت در برابر خوردگی بهبود یابد، تنش و نرم شدن از بین برود، تا بتوان به پردازش قالب ادامه داد.

6، عملیات پیرسازی: حرارت دادن و نگه داشتن در دمای رسوب فاز تقویت‌کننده، به طوری که رسوب فاز تقویت‌کننده رسوب کند، سخت شود و استحکام را بهبود بخشد.

7، کوئنچینگ: آستنیته کردن فولاد پس از خنک شدن با سرعت خنک شدن مناسب، به طوری که قطعه کار در مقطع عرضی تمام یا محدوده خاصی از ساختار سازمانی ناپایدار مانند تبدیل مارتنزیت در فرآیند عملیات حرارتی داشته باشد.

۸، تمپرینگ: قطعه کار کوئنچ شده برای مدت زمان مشخصی تا نقطه بحرانی AC1 زیر دمای مناسب گرم می‌شود و سپس مطابق با الزامات روش، خنک می‌شود تا سازماندهی و خواص مورد نظر فرآیند عملیات حرارتی حاصل شود.

9، کربن‌نیتریداسیون فولاد: کربن‌نیتریداسیون فرآیندی است که همزمان کربن و نیتروژن را به لایه سطحی فولاد نفوذ می‌دهد. کربن‌نیتریداسیون مرسوم که با نام سیانید نیز شناخته می‌شود، کربن‌نیتریداسیون گازی دمای متوسط ​​و کربن‌نیتریداسیون گازی دمای پایین (یعنی نیتروکربوریزاسیون گازی) کاربرد گسترده‌تری دارند. هدف اصلی کربن‌نیتریداسیون گازی دمای متوسط، بهبود سختی، مقاومت در برابر سایش و استحکام خستگی فولاد است. کربن‌نیتریداسیون گازی دمای پایین بر پایه نیتریداسیون، هدف اصلی آن بهبود مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر خوردگی فولاد است.

10، عملیات تمپرینگ (کوئینچ و تمپرینگ): به طور کلی، عملیات تمپرینگ در دماهای بالا همراه با عملیات حرارتی که به عنوان عملیات تمپرینگ شناخته می‌شود، انجام می‌شود. عملیات تمپرینگ به طور گسترده در انواع قطعات سازه‌ای مهم، به ویژه قطعاتی که تحت بارهای متناوب مانند شاتون، پیچ، چرخ دنده و شفت کار می‌کنند، استفاده می‌شود. پس از عملیات تمپرینگ، برای رسیدن به ساختار سوهنیت تمپر شده، خواص مکانیکی آن بهتر از همان سختی ساختار سوهنیت نرمال شده است. سختی آن به دمای تمپرینگ در دمای بالا و پایداری فولاد در تمپرینگ و اندازه سطح مقطع قطعه کار بستگی دارد، که عموماً بین HB200-350 است.

11، لحیم کاری: با مواد لحیم کاری، دو نوع قطعه کار ذوب می شود که با فرآیند عملیات حرارتی به هم متصل می شوند و حرارت می دهند.

II.Tویژگی‌های فرآیند

عملیات حرارتی فلزات یکی از فرآیندهای مهم در تولید مکانیکی است، در مقایسه با سایر فرآیندهای ماشینکاری، عملیات حرارتی عموماً شکل قطعه کار و ترکیب شیمیایی کلی را تغییر نمی‌دهد، بلکه با تغییر ریزساختار داخلی قطعه کار یا تغییر ترکیب شیمیایی سطح قطعه کار، خواص قطعه کار را بهبود می‌بخشد. این فرآیند با بهبود کیفیت ذاتی قطعه کار مشخص می‌شود که عموماً با چشم غیرمسلح قابل مشاهده نیست. برای ساخت قطعه کار فلزی با خواص مکانیکی، فیزیکی و شیمیایی مورد نیاز، علاوه بر انتخاب معقول مواد و انواع فرآیندهای قالب‌گیری، فرآیند عملیات حرارتی اغلب ضروری است. فولاد پرکاربردترین ماده در صنعت مکانیک است و ریزساختار پیچیده فولاد را می‌توان با عملیات حرارتی کنترل کرد، بنابراین عملیات حرارتی فولاد محتوای اصلی عملیات حرارتی فلزات است. علاوه بر این، آلومینیوم، مس، منیزیم، تیتانیوم و سایر آلیاژها نیز می‌توانند برای تغییر خواص مکانیکی، فیزیکی و شیمیایی آن، برای دستیابی به عملکرد متفاوت، عملیات حرارتی شوند.

سوم.Tاو پردازش می‌کند

فرآیند عملیات حرارتی به طور کلی شامل سه فرآیند گرمایش، نگهداری و سرمایش است، گاهی اوقات فقط دو فرآیند گرمایش و سرمایش. این فرآیندها به یکدیگر متصل هستند و نمی‌توان آنها را قطع کرد.

گرمایش یکی از فرآیندهای مهم عملیات حرارتی است. عملیات حرارتی فلزات از جمله روش‌های گرمایشی بسیاری است که قدیمی‌ترین آنها استفاده از زغال چوب و زغال سنگ به عنوان منبع گرما و اخیراً استفاده از سوخت‌های مایع و گازی است. استفاده از برق، کنترل گرمایش را آسان می‌کند و هیچ آلودگی زیست‌محیطی ندارد. استفاده از این منابع حرارتی می‌تواند به طور مستقیم گرم شود، اما همچنین از طریق نمک مذاب یا فلز، به ذرات شناور برای گرمایش غیرمستقیم تبدیل می‌شود.

در گرمایش فلز، قطعه کار در معرض هوا قرار می‌گیرد، اکسیداسیون و دکربوریزاسیون اغلب رخ می‌دهد (یعنی محتوای کربن سطحی قطعات فولادی کاهش می‌یابد)، که تأثیر بسیار منفی بر خواص سطحی قطعات عملیات حرارتی شده دارد. بنابراین، فلز معمولاً باید در یک اتمسفر کنترل شده یا اتمسفر محافظ، نمک مذاب و گرمایش خلاء قرار گیرد، اما پوشش‌ها یا روش‌های بسته‌بندی نیز برای گرمایش محافظ موجود است.

دمای گرمایش یکی از پارامترهای مهم فرآیند عملیات حرارتی است، انتخاب و کنترل دمای گرمایش، برای اطمینان از کیفیت عملیات حرارتی از مسائل اصلی است. دمای گرمایش با توجه به ماده فلزی عملیات حرارتی شده و هدف عملیات حرارتی متفاوت است، اما به طور کلی برای دستیابی به سازماندهی دمای بالا، بالاتر از دمای گذار فاز گرم می‌شوند. علاوه بر این، تبدیل به زمان مشخصی نیاز دارد، بنابراین وقتی سطح قطعه کار فلزی به دمای گرمایش مورد نیاز می‌رسد، باید برای مدت زمان مشخصی در این دما حفظ شود تا دمای داخلی و خارجی ثابت باشند و تبدیل ریزساختار کامل شود که به عنوان زمان نگهداری شناخته می‌شود. استفاده از گرمایش با چگالی انرژی بالا و عملیات حرارتی سطحی، سرعت گرمایش بسیار سریع است و عموماً زمان نگهداری وجود ندارد، در حالی که زمان نگهداری عملیات حرارتی شیمیایی اغلب طولانی‌تر است.

خنک‌کاری نیز یک مرحله ضروری در فرآیند عملیات حرارتی است، روش‌های خنک‌کاری به دلیل فرآیندهای مختلف، عمدتاً برای کنترل سرعت خنک‌کاری استفاده می‌شوند. سرعت خنک‌کاری در آنیل کردن عمومی کمترین، سرعت خنک‌کاری در نرمال‌سازی سریع‌تر و سرعت خنک‌کاری در کوئنچ کردن سریع‌تر است. اما به دلیل انواع مختلف فولاد و نیازهای متفاوت، می‌توان فولاد سخت‌شده در هوا را با همان سرعت خنک‌کاری که در نرمال‌سازی استفاده می‌شود، کوئنچ کرد.

IV.پطبقه بندی فرآیند

فرآیند عملیات حرارتی فلزات را می‌توان تقریباً به سه دسته عملیات حرارتی کامل، عملیات حرارتی سطحی و عملیات حرارتی شیمیایی تقسیم کرد. با توجه به محیط گرمایش، دمای گرمایش و روش خنک‌کننده مختلف، هر دسته را می‌توان به تعدادی فرآیند عملیات حرارتی مختلف تفکیک کرد. یک فلز با استفاده از فرآیندهای عملیات حرارتی مختلف، می‌تواند ساختارهای مختلفی به دست آورد و در نتیجه خواص متفاوتی داشته باشد. آهن و فولاد پرکاربردترین فلز در صنعت هستند و ریزساختار فولاد نیز پیچیده‌ترین است، بنابراین انواع مختلفی از فرآیندهای عملیات حرارتی فولاد وجود دارد.

عملیات حرارتی کلی، گرم کردن کلی قطعه کار و سپس سرد کردن آن با سرعت مناسب برای دستیابی به ساختار متالورژیکی مورد نیاز است تا خواص مکانیکی کلی آن تغییر کند. عملیات حرارتی کلی فولاد شامل چهار فرآیند اساسی آنیل کردن، نرماله کردن، کوئنچ کردن و تمپر کردن است.

فرآیند یعنی:

آنیل کردن به این صورت است که قطعه کار با توجه به جنس و اندازه قطعه کار با استفاده از زمان‌های مختلف نگهداری، تا دمای مناسب گرم می‌شود و سپس به آرامی خنک می‌شود. هدف از این کار، ایجاد یا نزدیک کردن ساختار داخلی فلز به حالت تعادل، دستیابی به عملکرد و کارایی فرآیند خوب یا کوئنچ بیشتر برای سازماندهی آماده‌سازی است.

نرمال‌سازی به این صورت است که قطعه کار پس از خنک شدن در هوا تا دمای مناسب گرم می‌شود، اثر نرمال‌سازی مشابه آنیل کردن است، فقط برای ایجاد سازماندهی ظریف‌تر، که اغلب برای بهبود عملکرد برش ماده استفاده می‌شود، اما گاهی اوقات برای برخی از قطعات کم‌اهمیت‌تر به عنوان عملیات حرارتی نهایی نیز استفاده می‌شود.

کوئنچ کردن به این صورت است که قطعه کار گرم و عایق‌بندی می‌شود، در آب، روغن یا سایر نمک‌های معدنی، محلول‌های آبی آلی و سایر محیط‌های کوئنچ برای خنک شدن سریع. پس از کوئنچ، قطعات فولادی سخت می‌شوند، اما در عین حال شکننده می‌شوند، برای از بین بردن شکنندگی به موقع، معمولاً لازم است که به موقع تمپر شوند.

به منظور کاهش شکنندگی قطعات فولادی، قطعات فولادی در دمای مناسب بالاتر از دمای اتاق و کمتر از 650 درجه سانتیگراد برای مدت طولانی عایق‌بندی و سپس خنک می‌شوند، این فرآیند را تمپرینگ می‌نامند. آنیل کردن، نرماله کردن، کوئنچ کردن و تمپرینگ، عملیات حرارتی کلی در "چهار آتش" است که کوئنچ کردن و تمپرینگ ارتباط نزدیکی با هم دارند و اغلب همراه با یکدیگر استفاده می‌شوند و یکی از آنها ضروری است. "چهار آتش" با دمای گرمایش و حالت خنک‌کننده متفاوت، یک فرآیند عملیات حرارتی متفاوت را تکامل داده است. برای به دست آوردن درجه خاصی از استحکام و چقرمگی، کوئنچ کردن و تمپر کردن در دماهای بالا با فرآیندی به نام تمپرینگ ترکیب می‌شوند. پس از اینکه آلیاژهای خاصی کوئنچ می‌شوند تا یک محلول جامد فوق اشباع تشکیل دهند، آنها را برای مدت طولانی‌تری در دمای اتاق یا در دمای مناسب کمی بالاتر نگه می‌دارند تا سختی، استحکام یا مغناطیس الکتریکی آلیاژ بهبود یابد. چنین فرآیند عملیات حرارتی، عملیات پیرسازی نامیده می‌شود.

تغییر شکل تحت فشار و عملیات حرارتی به طور موثر و نزدیک با هم ترکیب می‌شوند تا قطعه کار با روشی که به عنوان عملیات حرارتی تغییر شکل شناخته می‌شود، استحکام و چقرمگی بسیار خوبی به دست آورد؛ در یک اتمسفر با فشار منفی یا خلاء در عملیات حرارتی که به عنوان عملیات حرارتی خلاء شناخته می‌شود، نه تنها می‌تواند باعث شود قطعه کار اکسید نشود، کربن‌زدایی نشود، سطح قطعه کار را پس از عملیات حفظ کند، عملکرد قطعه کار را بهبود بخشد، بلکه از طریق عامل اسمزی برای عملیات حرارتی شیمیایی نیز استفاده شود.

عملیات حرارتی سطحی فقط گرم کردن لایه سطحی قطعه کار برای تغییر خواص مکانیکی لایه سطحی فلز در فرآیند عملیات حرارتی است. برای اینکه فقط لایه سطحی قطعه کار بدون انتقال حرارت بیش از حد به قطعه کار گرم شود، منبع گرما باید چگالی انرژی بالایی داشته باشد، یعنی در واحد سطح قطعه کار انرژی گرمایی بیشتری بدهد، به طوری که لایه سطحی قطعه کار یا محلی بتواند در مدت زمان کوتاهی یا آنی به دمای بالا برسد. عملیات حرارتی سطحی از روش‌های اصلی خاموش کردن شعله و عملیات حرارتی گرمایش القایی است که معمولاً از منابع حرارتی مانند شعله اکسی استیلن یا اکسی پروپان، جریان القایی، لیزر و پرتو الکترونی استفاده می‌شود.

عملیات حرارتی شیمیایی یک فرآیند عملیات حرارتی فلز با تغییر ترکیب شیمیایی، سازماندهی و خواص لایه سطحی قطعه کار است. عملیات حرارتی شیمیایی با عملیات حرارتی سطحی متفاوت است زیرا اولی ترکیب شیمیایی لایه سطحی قطعه کار را تغییر می‌دهد. عملیات حرارتی شیمیایی روی قطعه کار حاوی کربن، محیط نمکی یا سایر عناصر آلیاژی محیط (گاز، مایع، جامد) در گرمایش، عایق بندی برای مدت زمان طولانی تر قرار می‌گیرد، به طوری که لایه سطحی قطعه کار از کربن، نیتروژن، بور و کروم و سایر عناصر نفوذ می‌کند. پس از نفوذ عناصر، و گاهی اوقات سایر فرآیندهای عملیات حرارتی مانند کوئنچ و تمپرینگ انجام می‌شود. روش‌های اصلی عملیات حرارتی شیمیایی عبارتند از کربن‌دهی، نیتریداسیون و نفوذ فلز.

عملیات حرارتی یکی از فرآیندهای مهم در فرآیند تولید قطعات مکانیکی و قالب‌ها است. به طور کلی، می‌تواند خواص مختلف قطعه کار مانند مقاومت در برابر سایش و خوردگی را تضمین و بهبود بخشد. همچنین می‌تواند سازماندهی حالت خام و تنش را بهبود بخشد تا انواع پردازش سرد و گرم را تسهیل کند.

برای مثال: چدن سفید پس از مدت طولانی عملیات حرارتی آنیل، می‌تواند چدن چکش‌خوار به دست آورد که انعطاف‌پذیری را بهبود می‌بخشد؛ چرخ‌دنده‌ها با فرآیند عملیات حرارتی صحیح، عمر مفیدشان می‌تواند بیش از ده‌ها برابر چرخ‌دنده‌های عملیات حرارتی شده باشد؛ علاوه بر این، فولاد کربنی ارزان‌قیمت از طریق نفوذ عناصر آلیاژی خاص، برخی از عملکرد فولاد آلیاژی گران‌قیمت را دارند و می‌توانند جایگزین برخی از فولادهای مقاوم در برابر حرارت و فولاد ضد زنگ شوند؛ قالب‌ها و دای‌ها تقریباً همگی نیاز به عملیات حرارتی دارند و فقط پس از عملیات حرارتی قابل استفاده هستند.

وسایل تکمیلی

I. انواع آنیل

آنیل کردن یک فرآیند عملیات حرارتی است که در آن قطعه کار تا دمای مناسب گرم می‌شود، برای مدت زمان مشخصی در این دما نگه داشته می‌شود و سپس به آرامی سرد می‌شود.

انواع مختلفی از فرآیندهای آنیل فولاد وجود دارد که بر اساس دمای گرمایش می‌توان آنها را به دو دسته تقسیم کرد: یکی در دمای بحرانی (Ac1 یا Ac3) بالای آنیل، که به عنوان آنیل تبلور مجدد تغییر فاز نیز شناخته می‌شود، شامل آنیل کامل، آنیل ناقص، آنیل کروی و آنیل انتشاری (آنیل همگن‌سازی) و غیره؛ دیگری زیر دمای بحرانی آنیل، شامل آنیل تبلور مجدد و آنیل تنش‌زدایی و غیره. بر اساس روش خنک‌سازی، آنیل را می‌توان به آنیل ایزوترمال و آنیل خنک‌سازی مداوم تقسیم کرد.

1، آنیلینگ کامل و آنیلینگ ایزوترمال

آنیل کامل، که به عنوان آنیل تبلور مجدد نیز شناخته می‌شود، که عموماً به عنوان آنیل کردن شناخته می‌شود، فولاد یا فولادی است که تا دمای Ac3 بالاتر از 20 تا 30 درجه سانتیگراد گرم می‌شود، عایق‌بندی به اندازه کافی طولانی است تا پس از خنک شدن آهسته، ساختار آن کاملاً آستنیته شود، تا ساختار تقریباً متعادلی از فرآیند عملیات حرارتی حاصل شود. این آنیل کردن عمدتاً برای ترکیب زیر یوتکتیکی انواع فولاد کربنی و آلیاژی ریخته‌گری، فورج و پروفیل‌های نورد گرم و گاهی اوقات برای سازه‌های جوش داده شده نیز استفاده می‌شود. عموماً اغلب به عنوان عملیات حرارتی نهایی تعدادی از قطعات کار نه چندان سنگین یا به عنوان عملیات پیش حرارتی برخی از قطعات کار استفاده می‌شود.

2، آنیلینگ توپ

آنیل کروی عمدتاً برای فولاد کربنی فوق یوتکتیک و فولاد ابزار آلیاژی (مانند ساخت ابزارهای لبه‌دار، گیج‌ها، قالب‌ها و دای‌های مورد استفاده در فولاد) استفاده می‌شود. هدف اصلی آن کاهش سختی، بهبود قابلیت ماشینکاری و آماده‌سازی برای کوئنچ‌های بعدی است.

3، آنیل کردن با روش کاهش استرس

آنیل تنش‌زدایی، که به عنوان آنیل دمای پایین (یا تمپر دمای بالا) نیز شناخته می‌شود، عمدتاً برای از بین بردن تنش‌های پسماند در قطعات ریخته‌گری، آهنگری، جوشکاری، قطعات نورد گرم، قطعات نورد سرد و سایر قطعات استفاده می‌شود. اگر این تنش‌ها از بین نروند، باعث می‌شوند فولاد پس از مدت زمان مشخصی یا در فرآیند برش بعدی تغییر شکل یا ترک ایجاد کند.

۴. آنیل ناقص به معنای گرم کردن فولاد تا Ac1 ~ Ac3 (فولاد زیر یوتکتیک) یا Ac1 ~ ACcm (فولاد بالای یوتکتیک) بین حفظ حرارت و خنک شدن آهسته است تا سازماندهی تقریباً متعادلی از فرآیند عملیات حرارتی حاصل شود.

II.در فرآیند کوئنچ، رایج‌ترین محیط خنک‌کننده مورد استفاده، آب نمک، آب و روغن است.

کوئنچ کردن قطعه کار با آب نمک، به راحتی به سختی بالا و سطح صاف می‌رسد، کوئنچ کردن نقطه نرم و سخت به راحتی انجام نمی‌شود، اما به راحتی باعث تغییر شکل جدی قطعه کار و حتی ترک خوردن آن می‌شود. استفاده از روغن به عنوان واسطه کوئنچ فقط برای پایداری آستنیت فوق سرد شده در برخی از فولادهای آلیاژی یا فولادهای کربنی با اندازه کوچک مناسب است.

سوم.هدف از عملیات حرارتی فولاد

1. کاهش شکنندگی، حذف یا کاهش استرس داخلی، فولاد در هنگام کوئنچینگ مقدار زیادی استرس داخلی و شکنندگی دارد، مانند عدم تمپرینگ به موقع که اغلب باعث تغییر شکل یا حتی ترک خوردگی فولاد می‌شود.

2. برای به دست آوردن خواص مکانیکی مورد نیاز قطعه کار، قطعه کار پس از خنک شدن، سختی و شکنندگی بالایی دارد. به منظور برآورده کردن الزامات خواص مختلف انواع قطعات کار، می‌توان سختی را از طریق تمپرینگ مناسب تنظیم کرد تا شکنندگی و چقرمگی و انعطاف‌پذیری مورد نیاز کاهش یابد.

۳. تثبیت اندازه قطعه کار

۴. از آنجایی که نرم کردن برخی از فولادهای آلیاژی با عملیات آنیل دشوار است، در این حالت اغلب پس از عملیات تمپرینگ در دمای بالا، از عملیات کوئنچ (یا نرماله کردن) استفاده می‌شود تا کاربید فولاد به طور مناسب متراکم شود و سختی آن کاهش یابد تا برش و پردازش آن تسهیل شود.

مفاهیم تکمیلی

1. آنیل کردن: به مواد فلزی اطلاق می‌شود که تا دمای مناسب گرم می‌شوند، برای مدت زمان مشخصی نگهداری می‌شوند و سپس به آرامی سرد می‌شوند. فرآیندهای معمول آنیل کردن عبارتند از: آنیل تبلور مجدد، آنیل تنش‌زدایی، آنیل کروی، آنیل کامل و غیره. هدف از آنیل کردن: عمدتاً کاهش سختی مواد فلزی، بهبود انعطاف‌پذیری، به منظور تسهیل برش یا ماشینکاری تحت فشار، کاهش تنش‌های پسماند، بهبود سازماندهی و ترکیب همگن‌سازی، یا برای عملیات حرارتی اخیر برای آماده‌سازی سازماندهی.

2، نرماله کردن: به فولاد یا فولادی اطلاق می‌شود که تا دمای بحرانی (بالاتر از 30 تا 50 درجه سانتیگراد) گرم شده و در زمان مناسب در هوای ساکن خنک شده و عملیات حرارتی روی آن انجام می‌شود. هدف از نرماله کردن عمدتاً بهبود خواص مکانیکی فولاد کم کربن، بهبود برش و ماشینکاری، اصلاح دانه‌ها، از بین بردن عیوب ساختاری و آماده‌سازی ساختار برای عملیات حرارتی بعدی است.

۳. کوئنچ: به فولادی اطلاق می‌شود که تا دمای Ac3 یا Ac1 (فولاد زیر نقطه بحرانی دما) بالاتر از دمای معینی گرم می‌شود، برای مدت زمان مشخصی نگه داشته می‌شود و سپس با سرعت خنک‌سازی مناسب، سازماندهی مارتنزیت (یا بینیت) در فرآیند عملیات حرارتی به دست می‌آید. فرآیندهای کوئنچ رایج عبارتند از کوئنچ تک-محیطی، کوئنچ دو-محیطی، کوئنچ مارتنزیتی، کوئنچ ایزوترمال بینیت، کوئنچ سطحی و کوئنچ موضعی. هدف از کوئنچ: به طوری که قطعات فولادی سازماندهی مارتنزیتی مورد نیاز را به دست آورند، سختی قطعه کار، استحکام و مقاومت به سایش را بهبود بخشند و برای عملیات حرارتی بعدی، آماده‌سازی خوبی برای سازماندهی انجام دهند.

4، تمپر کردن: به فولاد سخت شده، سپس گرم شده تا دمای زیر Ac1، زمان نگهداری و سپس سرد شده تا دمای اتاق فرآیند عملیات حرارتی اشاره دارد. فرآیندهای تمپر کردن رایج عبارتند از: تمپر کردن در دمای پایین، تمپر کردن در دمای متوسط، تمپر کردن در دمای بالا و تمپر کردن چندگانه.

هدف از عملیات تمپرینگ: عمدتاً برای از بین بردن تنش‌های ایجاد شده توسط فولاد در فرآیند کوئنچینگ، به طوری که فولاد از سختی و مقاومت در برابر سایش بالایی برخوردار باشد و از انعطاف‌پذیری و چقرمگی لازم برخوردار باشد.

5، تمپر کردن: به فولاد یا فولادی که برای عملیات حرارتی ترکیبی و تمپر کردن در دمای بالا استفاده می‌شود، اشاره دارد. در عملیات تمپر کردن فولاد، فولاد تمپر شده نامیده می‌شود. این به طور کلی به فولاد ساختاری با کربن متوسط ​​و فولاد ساختاری با آلیاژ کربن متوسط ​​اشاره دارد.

6، کربن‌دهی: کربن‌دهی فرآیندی است که در آن اتم‌های کربن به لایه سطحی فولاد نفوذ می‌کنند. همچنین برای این است که قطعه کار از جنس فولاد کم کربن، لایه سطحی از فولاد پرکربن داشته باشد و سپس پس از کوئنچ و تمپر در دمای پایین، لایه سطحی قطعه کار سختی و مقاومت به سایش بالایی داشته باشد، در حالی که قسمت مرکزی قطعه کار همچنان چقرمگی و انعطاف‌پذیری فولاد کم کربن را حفظ کند.

روش خلاء

از آنجا که عملیات گرمایش و سرمایش قطعات فلزی برای انجام به دوازده یا حتی ده‌ها عمل نیاز دارد. این اقدامات در داخل کوره عملیات حرارتی خلاء انجام می‌شود و اپراتور نمی‌تواند به آن نزدیک شود، بنابراین درجه اتوماسیون کوره عملیات حرارتی خلاء باید بالاتر باشد. در عین حال، برخی از اقدامات، مانند گرم کردن و نگه داشتن انتهای فرآیند کوئنچ قطعه فلزی، باید شش، هفت عمل باشد و ظرف ۱۵ ثانیه انجام شود. چنین شرایط چابکی برای انجام بسیاری از اقدامات، به راحتی می‌تواند باعث عصبی شدن اپراتور و ایجاد سوء عملکرد شود. بنابراین، تنها درجه بالایی از اتوماسیون می‌تواند هماهنگی دقیق و به موقع مطابق با برنامه را فراهم کند.

عملیات حرارتی خلاء قطعات فلزی در یک کوره خلاء بسته انجام می‌شود، آب‌بندی دقیق خلاء به خوبی شناخته شده است. بنابراین، برای به دست آوردن و رعایت نرخ نشت هوای اصلی کوره، برای اطمینان از خلاء کاری کوره خلاء، برای اطمینان از کیفیت عملیات حرارتی خلاء قطعات، اهمیت بسیار زیادی دارد. بنابراین، یک مسئله کلیدی کوره عملیات حرارتی خلاء، داشتن یک ساختار آب‌بندی خلاء قابل اعتماد است. به منظور اطمینان از عملکرد خلاء کوره خلاء، طراحی ساختار کوره عملیات حرارتی خلاء باید از یک اصل اساسی پیروی کند، یعنی بدنه کوره از جوشکاری گازبند استفاده کند، در حالی که بدنه کوره تا حد امکان سوراخ‌ها را باز یا بسته نکند، از ساختار آب‌بندی پویا کمتر استفاده کند یا از آن اجتناب کند تا احتمال نشت خلاء به حداقل برسد. اجزای بدنه کوره خلاء، لوازم جانبی مانند الکترودهای خنک شونده با آب و دستگاه خروجی ترموکوپل نیز باید طوری طراحی شوند که ساختار را آب‌بندی کنند.

بیشتر مواد گرمایشی و عایق فقط در شرایط خلاء قابل استفاده هستند. گرمایش کوره عملیات حرارتی خلاء و پوشش عایق حرارتی در خلاء و دمای بالا انجام می‌شود، بنابراین این مواد مقاومت در برابر دمای بالا، اثرات تابشی، رسانایی حرارتی و سایر الزامات را مطرح می‌کنند. الزامات مقاومت در برابر اکسیداسیون بالا نیست. بنابراین، کوره عملیات حرارتی خلاء به طور گسترده از تانتالوم، تنگستن، مولیبدن و گرافیت برای مواد گرمایشی و عایق حرارتی استفاده می‌کند. این مواد در حالت اتمسفری بسیار آسان اکسید می‌شوند، بنابراین، کوره عملیات حرارتی معمولی نمی‌تواند از این مواد گرمایشی و عایق استفاده کند.

دستگاه خنک شونده با آب: پوسته کوره عملیات حرارتی در خلاء، پوشش کوره، المنت‌های گرمایش الکتریکی، الکترودهای خنک شونده با آب، درب عایق حرارتی خلاء میانی و سایر اجزا، در خلاء و تحت شرایط کار حرارتی قرار دارند. در چنین شرایط بسیار نامساعدی، باید اطمینان حاصل شود که ساختار هر جزء تغییر شکل یا آسیب ندیده و آب‌بندی خلاء بیش از حد گرم یا سوخته نشده است. بنابراین، هر جزء باید مطابق با شرایط مختلف دستگاه‌های خنک کننده با آب تنظیم شود تا اطمینان حاصل شود که کوره عملیات حرارتی در خلاء می‌تواند به طور عادی کار کند و عمر مفید کافی داشته باشد.

استفاده از محفظه خلاء با ولتاژ پایین و جریان بالا: هنگامی که درجه خلاء خلاء در محدوده چند lxlo-1 torr باشد، محفظه خلاء هادی برق‌دار در ولتاژ بالاتر، پدیده تخلیه درخششی ایجاد می‌کند. در کوره عملیات حرارتی خلاء، تخلیه قوس الکتریکی جدی، عنصر گرمایش الکتریکی و لایه عایق را می‌سوزاند و باعث حوادث و تلفات عمده می‌شود. بنابراین، ولتاژ کاری عنصر گرمایش الکتریکی کوره عملیات حرارتی خلاء عموماً بیش از 80 تا 100 ولت نیست. در عین حال، در طراحی ساختار عنصر گرمایش الکتریکی، اقدامات مؤثری مانند تلاش برای جلوگیری از نوک تیز شدن قطعات و فاصله الکترودها بین الکترودها نباید خیلی کوچک باشد تا از ایجاد تخلیه درخششی یا تخلیه قوس الکتریکی جلوگیری شود.

تمپر کردن

با توجه به الزامات عملکرد مختلف قطعه کار، با توجه به دمای خنک کننده مختلف آن، می توان به انواع خنک کننده زیر تقسیم کرد:

(الف) تمپر کردن در دمای پایین (150-250 درجه)

تمپر کردن در دمای پایین برای تشکیل مارتنزیت تمپر شده. هدف از آن حفظ سختی و مقاومت به سایش بالای فولاد کوئنچ شده با فرض کاهش تنش داخلی و شکنندگی آن در حین کوئنچ است تا از لب پریدگی یا آسیب زودرس در حین استفاده جلوگیری شود. این روش عمدتاً برای انواع ابزارهای برش پرکربن، گیج‌ها، قالب‌های سرد کشیده شده، یاتاقان‌های غلتشی و قطعات کربنی و غیره استفاده می‌شود. سختی پس از تمپر کردن عموماً HRC58-64 است.

(ii) تمپر کردن در دمای متوسط ​​(250-500 درجه)

سازمان‌دهی بازپخت دمای متوسط ​​برای بدنه کوارتز بازپخت شده. هدف آن دستیابی به استحکام تسلیم بالا، حد الاستیک و چقرمگی بالا است. بنابراین، عمدتاً برای انواع فنرها و پردازش قالب‌های کار گرم استفاده می‌شود، سختی بازپخت عموماً HRC35-50 است.

(ج) تمپر کردن در دمای بالا (500-650 درجه)

عملیات حرارتی ترکیبی کوئنچینگ معمولی و عملیات حرارتی ترکیبی تمپرینگ در دمای بالا که به عنوان عملیات تمپرینگ شناخته می‌شود، هدف آن به دست آوردن استحکام، سختی و انعطاف‌پذیری است. چقرمگی از خواص مکانیکی کلی بهتری برخوردار است. بنابراین، به طور گسترده در خودروها، تراکتورها، ماشین ابزارها و سایر قطعات ساختاری مهم مانند شاتون‌ها، پیچ‌ها، چرخ‌دنده‌ها و شفت‌ها استفاده می‌شود. سختی پس از تمپرینگ معمولاً HB200-330 است.

پیشگیری از تغییر شکل

علل تغییر شکل پیچیده و دقیق قالب اغلب پیچیده هستند، اما ما فقط با تسلط بر قانون تغییر شکل، علل آن را تجزیه و تحلیل می‌کنیم و با استفاده از روش‌های مختلف از تغییر شکل قالب جلوگیری می‌کنیم تا بتوانیم آن را کاهش دهیم، اما همچنین آن را کنترل کنیم. به طور کلی، عملیات حرارتی تغییر شکل پیچیده و دقیق قالب می‌تواند روش‌های پیشگیری زیر را در پیش بگیرد.

(1) انتخاب معقول مواد. قالب‌های پیچیده دقیق باید از جنس فولاد قالب با ریزتغییرشکل خوب (مانند فولاد کوئنچ در هوا) انتخاب شوند، فولاد قالب با جداسازی کاربید بالا باید عملیات حرارتی آهنگری و تمپر معقولی داشته باشد، فولاد قالب بزرگ‌تر که آهنگری نمی‌شود می‌تواند عملیات حرارتی تصفیه مضاعف محلول جامد انجام دهد.

(2) طراحی ساختار قالب باید معقول باشد، ضخامت نباید خیلی متفاوت باشد، شکل باید متقارن باشد، برای اینکه تغییر شکل قالب بزرگتر بر قانون تغییر شکل تسلط داشته باشد، هزینه پردازش محفوظ است، زیرا قالب‌های بزرگ، دقیق و پیچیده می‌توانند در ترکیبی از سازه‌ها استفاده شوند.

(3) قالب‌های دقیق و پیچیده باید پیش عملیات حرارتی شوند تا تنش پسماند ایجاد شده در فرآیند ماشینکاری از بین برود.

(4) انتخاب معقول دمای گرمایش، کنترل سرعت گرمایش، برای قالب‌های پیچیده دقیق، می‌توان از گرمایش آهسته، پیش گرمایش و سایر روش‌های گرمایش متعادل برای کاهش تغییر شکل عملیات حرارتی قالب استفاده کرد.

(5) با فرض اطمینان از سختی قالب، سعی کنید از پیش خنک کننده، خنک کننده درجه بندی شده یا فرآیند خنک کننده دما استفاده کنید.

(6) برای قالب‌های دقیق و پیچیده، در صورت امکان، پس از کوئنچ، از عملیات حرارتی خلاء و سرمایش عمیق استفاده کنید.

(7) برای برخی از قالب‌های دقیق و پیچیده، می‌توان از عملیات حرارتی پیش‌گرمایی، عملیات حرارتی پیرسازی و عملیات حرارتی نیتریده کردن تمپر برای کنترل دقت قالب استفاده کرد.

(8) در تعمیر سوراخ‌های ماسه قالب، تخلخل، سایش و سایر عیوب، از دستگاه جوشکاری سرد و سایر تجهیزات تعمیر که تحت تأثیر حرارت قرار می‌گیرند، استفاده کنید تا از تغییر شکل در فرآیند تعمیر جلوگیری شود.

علاوه بر این، عملیات صحیح فرآیند عملیات حرارتی (مانند مسدود کردن سوراخ‌ها، بستن سوراخ‌ها، تثبیت مکانیکی، روش‌های گرمایش مناسب، انتخاب صحیح جهت خنک‌کاری قالب و جهت حرکت در محیط خنک‌کننده و غیره) و فرآیند عملیات حرارتی تمپرینگ معقول، برای کاهش تغییر شکل قالب‌های دقیق و پیچیده نیز اقدامات موثری هستند.

عملیات حرارتی کوئنچ و تمپرینگ سطحی معمولاً با گرمایش القایی یا گرمایش شعله انجام می‌شود. پارامترهای فنی اصلی عبارتند از سختی سطح، سختی موضعی و عمق لایه سخت‌کننده مؤثر. برای آزمایش سختی می‌توان از دستگاه سختی‌سنج ویکرز، همچنین می‌توان از دستگاه سختی‌سنج راکول یا راکول سطحی استفاده کرد. انتخاب نیروی آزمایش (مقیاس) به عمق لایه سخت‌شده مؤثر و سختی سطح قطعه کار مربوط می‌شود. در اینجا سه ​​نوع دستگاه سختی‌سنج وجود دارد.

اول، تستر سختی ویکرز وسیله مهمی برای آزمایش سختی سطح قطعات کار عملیات حرارتی شده است، می‌توان آن را از 0.5 تا 100 کیلوگرم نیروی آزمایش انتخاب کرد، لایه سخت کننده سطح را به ضخامت 0.05 میلی‌متر آزمایش می‌کند و بالاترین دقت را دارد و می‌تواند تفاوت‌های کوچک در سختی سطح قطعات کار عملیات حرارتی شده را تشخیص دهد. علاوه بر این، عمق لایه سخت شده موثر نیز باید توسط تستر سختی ویکرز تشخیص داده شود، بنابراین برای پردازش عملیات حرارتی سطحی یا تعداد زیادی از واحدها با استفاده از قطعه کار عملیات حرارتی سطحی، مجهز به تستر سختی ویکرز ضروری است.

دوم، دستگاه سختی‌سنجی راکول سطحی برای آزمایش سختی قطعه کار سخت‌کاری شده سطحی نیز بسیار مناسب است، دستگاه سختی‌سنجی راکول سطحی دارای سه مقیاس برای انتخاب است. می‌تواند عمق سخت‌کاری مؤثر بیش از 0.1 میلی‌متر از قطعات سخت‌کاری شده سطحی مختلف را آزمایش کند. اگرچه دقت دستگاه سختی‌سنجی راکول سطحی به اندازه دستگاه سختی‌سنجی ویکرز بالا نیست، اما به عنوان یک ابزار مدیریت کیفیت و بازرسی واجد شرایط برای کارخانه‌های عملیات حرارتی، توانسته است الزامات را برآورده کند. علاوه بر این، دارای عملکرد ساده، استفاده آسان، قیمت پایین، اندازه‌گیری سریع است و می‌تواند مستقیماً مقدار سختی و سایر مشخصات را بخواند. دستگاه سختی‌سنجی راکول سطحی می‌تواند برای آزمایش سریع و غیر مخرب قطعه به قطعه قطعه قطعه قطعه عملیات حرارتی سطحی استفاده شود. این امر برای کارخانه‌های فرآوری فلز و تولید ماشین‌آلات مهم است.

سوم، وقتی لایه سخت شده عملیات حرارتی سطحی ضخیم‌تر باشد، می‌توان از دستگاه سختی‌سنجی راکول نیز استفاده کرد. وقتی ضخامت لایه سخت شده عملیات حرارتی 0.4 تا 0.8 میلی‌متر باشد، می‌توان از مقیاس HRA استفاده کرد، وقتی ضخامت لایه سخت شده بیش از 0.8 میلی‌متر باشد، می‌توان از مقیاس HRC استفاده کرد.

سه نوع مقادیر سختی ویکرز، راکول و راکول سطحی را می‌توان به راحتی به یکدیگر، به استاندارد، نقشه‌ها یا به مقدار سختی مورد نیاز کاربر تبدیل کرد. جداول تبدیل مربوطه در استاندارد بین‌المللی ISO، استاندارد آمریکایی ASTM و استاندارد چینی GB/T ارائه شده است.

سخت شدن موضعی

اگر قطعاتی با سختی موضعی بالاتر مورد نیاز باشند، می‌توان از گرمایش القایی و سایر روش‌های عملیات حرارتی کوئنچ موضعی استفاده کرد. چنین قطعاتی معمولاً باید محل عملیات حرارتی کوئنچ موضعی و مقدار سختی موضعی را روی نقشه‌ها مشخص کنند. آزمایش سختی قطعات باید در ناحیه تعیین شده انجام شود. ابزارهای آزمایش سختی می‌توانند از دستگاه سختی‌سنج راکول برای آزمایش مقدار سختی HRC استفاده کنند، مانند لایه سخت‌شوندگی حرارتی کم‌عمق، می‌توان از دستگاه سختی‌سنج راکول سطحی برای آزمایش مقدار سختی HRN استفاده کرد.

عملیات حرارتی شیمیایی

عملیات حرارتی شیمیایی به معنای نفوذ یک یا چند عنصر شیمیایی اتم به سطح قطعه کار است تا ترکیب شیمیایی، سازماندهی و عملکرد سطح قطعه کار تغییر کند. پس از کوئنچ و تمپر کردن در دمای پایین، سطح قطعه کار دارای سختی بالا، مقاومت در برابر سایش و استحکام خستگی تماسی است، در حالی که هسته قطعه کار دارای چقرمگی بالایی است.

با توجه به موارد فوق، تشخیص و ثبت دما در فرآیند عملیات حرارتی بسیار مهم است و کنترل ضعیف دما تأثیر زیادی بر محصول دارد. بنابراین، تشخیص دما بسیار مهم است، روند دما در کل فرآیند نیز بسیار مهم است، در نتیجه فرآیند عملیات حرارتی باید تغییرات دما را ثبت کند، که می‌تواند تجزیه و تحلیل داده‌های آینده را تسهیل کند، و همچنین برای دیدن اینکه در چه زمانی دما الزامات را برآورده نمی‌کند، این امر نقش بسیار بزرگی در بهبود عملیات حرارتی در آینده خواهد داشت.

رویه‌های عملیاتی

۱- محل عملیات را تمیز کنید، بررسی کنید که آیا منبع تغذیه، ابزارهای اندازه‌گیری و کلیدهای مختلف سالم هستند و آیا منبع آب روان است یا خیر.

۲- اپراتورها باید از تجهیزات حفاظتی مناسب برای کار استفاده کنند، در غیر این صورت خطرناک خواهد بود.

3، سوئیچ انتقال قدرت جهانی کنترل را باز کنید، مطابق با الزامات فنی تجهیزات، بخش‌های درجه‌بندی شده از افزایش و کاهش دما را تنظیم کنید تا عمر تجهیزات و تجهیزات دست نخورده افزایش یابد.

4، با توجه به دمای کوره عملیات حرارتی و تنظیم سرعت تسمه مش، می‌توان بر استانداردهای دمایی مورد نیاز برای مواد مختلف تسلط یافت، از سختی قطعه کار و صافی سطح و لایه اکسیداسیون اطمینان حاصل کرد و ایمنی را به طور جدی رعایت نمود.

5. به دمای کوره تمپرینگ و سرعت تسمه توری توجه کنید، دریچه هوای خروجی را باز کنید تا قطعه کار پس از تمپرینگ، الزامات کیفیت را برآورده کند.

6، در کار باید به پست بچسبید.

7، برای پیکربندی دستگاه آتش نشانی لازم و آشنایی با روش های استفاده و نگهداری.

۸- هنگام خاموش کردن دستگاه، باید بررسی کنیم که تمام کلیدهای کنترل در حالت خاموش باشند و سپس کلید انتقال عمومی را ببندیم.

گرمای بیش از حد

از دهانه ناهموار قطعات یاتاقان لوازم جانبی غلتک می‌توان ریزساختار بیش از حد گرم شدن را پس از کوئنچ مشاهده کرد. اما برای تعیین دقیق درجه بیش از حد گرم شدن، باید ریزساختار را مشاهده کرد. اگر در سازمان کوئنچ فولاد GCr15، مارتنزیت سوزنی درشت ظاهر شود، این سازمان بیش از حد گرم شدن کوئنچ است. دلیل تشکیل دمای گرمایش کوئنچ ممکن است دمای بیش از حد بالا یا زمان گرمایش و نگهداری بیش از حد طولانی باشد که ناشی از طیف کامل بیش از حد گرم شدن است. همچنین ممکن است به دلیل سازماندهی اولیه کاربید جدی باشد، در ناحیه کم کربن بین دو باند، یک مارتنزیت سوزنی ضخیم موضعی تشکیل می‌شود که منجر به بیش از حد گرم شدن موضعی می‌شود. آستنیت باقیمانده در سازمان فوق گرم شده افزایش می‌یابد و پایداری ابعادی کاهش می‌یابد. به دلیل بیش از حد گرم شدن سازمان کوئنچ، کریستال فولاد درشت می‌شود که منجر به کاهش چقرمگی قطعات، کاهش مقاومت در برابر ضربه و کاهش عمر یاتاقان می‌شود. بیش از حد گرم شدن شدید حتی می‌تواند باعث ترک‌های کوئنچ شود.

کم گرم شدن

دمای کوئنچ پایین یا خنک‌کاری ضعیف، باعث ایجاد ساختار تورنیتی بیش از حد استاندارد در ریزساختار می‌شود که به عنوان ساختار کم‌گرمایش شناخته می‌شود و باعث کاهش سختی و کاهش شدید مقاومت در برابر سایش می‌شود و بر عمر یاتاقان‌های غلتکی تأثیر می‌گذارد.

رفع ترک خوردگی ها

قطعات یاتاقان غلتکی در فرآیند کوئنچ و خنک‌کاری به دلیل تنش‌های داخلی، ترک‌هایی به نام ترک‌های کوئنچ تشکیل می‌دهند. علل چنین ترک‌هایی عبارتند از: به دلیل کوئنچ، دمای گرمایش خیلی بالا یا خنک‌کاری خیلی سریع، تنش حرارتی و تغییر حجم جرم فلز در سازماندهی تنش بیشتر از مقاومت شکست فولاد است؛ سطح کار عیوب اصلی (مانند ترک‌های سطحی یا خراش) یا عیوب داخلی در فولاد (مانند سرباره، آخال‌های غیرفلزی جدی، لکه‌های سفید، باقیمانده انقباض و غیره) در کوئنچ، تشکیل تمرکز تنش؛ کربن‌زدایی شدید سطحی و جدایش کاربید؛ قطعات کوئنچ شده پس از تمپر کردن ناکافی یا تمپر کردن نابهنگام؛ تنش پانچ سرد ناشی از فرآیند قبلی خیلی بزرگ، چین‌خوردگی فورج، برش‌های عمیق تراشکاری، شیارهای روغن، لبه‌های تیز و غیره. به طور خلاصه، علت ترک‌های کوئنچ ممکن است یک یا چند مورد از عوامل فوق باشد، وجود تنش داخلی دلیل اصلی تشکیل ترک‌های کوئنچ است. ترک‌های کوئنچ عمیق و باریک هستند، با شکستگی مستقیم و بدون رنگ اکسید شده روی سطح شکسته. اغلب یک ترک مسطح طولی یا ترک حلقه‌ای شکل روی یقه یاتاقان است. شکل روی گوی فولادی یاتاقان S شکل، T شکل یا حلقه‌ای است. ویژگی ساختاری ترک کوئنچ عدم وجود پدیده دکربوریزاسیون در دو طرف ترک است که به وضوح از ترک‌های آهنگری و ترک‌های مواد قابل تشخیص است.

تغییر شکل عملیات حرارتی

قطعات یاتاقان NACHI در عملیات حرارتی، تنش حرارتی و تنش سازمانی وجود دارد، این تنش داخلی می‌تواند روی هم قرار گیرد یا تا حدی جبران شود، پیچیده و متغیر است، زیرا می‌تواند با دمای گرمایش، سرعت گرمایش، حالت خنک‌کننده، سرعت خنک‌کننده، شکل و اندازه قطعات تغییر کند، بنابراین تغییر شکل عملیات حرارتی اجتناب‌ناپذیر است. شناخت و تسلط بر قانون می‌تواند تغییر شکل قطعات یاتاقان (مانند بیضی شدن یقه، افزایش اندازه و غیره) را در یک محدوده قابل کنترل قرار دهد که برای تولید مفید است. البته، در فرآیند عملیات حرارتی، برخورد مکانیکی نیز باعث تغییر شکل قطعات می‌شود، اما می‌توان از این تغییر شکل برای بهبود عملکرد و کاهش و جلوگیری از آن استفاده کرد.

کربن‌زدایی سطحی

قطعات یاتاقان لوازم جانبی غلتکی در فرآیند عملیات حرارتی، اگر در یک محیط اکسیدکننده گرم شوند، سطح اکسید می‌شود به طوری که کسر جرمی کربن سطح قطعات کاهش می‌یابد و در نتیجه دکربوریزاسیون سطحی رخ می‌دهد. عمق لایه دکربوریزاسیون سطحی بیشتر از مقدار احتباس در پردازش نهایی، باعث می‌شود قطعات از رده خارج شوند. تعیین عمق لایه دکربوریزاسیون سطحی در بررسی متالوگرافی با استفاده از روش متالوگرافی و روش ریزسختی سنجی موجود انجام می‌شود. منحنی توزیع ریزسختی لایه سطحی بر اساس روش اندازه‌گیری است و می‌تواند به عنوان معیار داوری مورد استفاده قرار گیرد.

نقطه نرم

به دلیل گرمایش ناکافی، خنک‌کاری ضعیف، عملیات کوئنچینگ ناشی از سختی سطح نامناسب قطعات یاتاقان غلتکی، پدیده‌ای به نام نقطه نرم کوئنچینگ کافی نیست. این پدیده مانند دکربوریزاسیون سطحی است که می‌تواند باعث کاهش جدی مقاومت در برابر سایش سطح و استحکام خستگی شود.