فولاد سمانته یا Carburizing Steel

فولاد سمانته یا (Carburizing Steel) یکی از انواع فولادهای کم‌کربن (معمولاً با محتوای کربن بین ۰.۱ تا ۰.۳ درصد) است که برای بهبود خواص سطحی، به‌ویژه سختی و مقاومت به سایش، تحت عملیات کربوره کردن قرار می‌گیرد. این نوع فولاد به دلیل ویژگی‌های خاص خود به‌طور گسترده در قطعاتی استفاده می‌شود که نیاز به سختی سطحی بالا و چقرمگی هسته دارند، مانند چرخ‌دنده‌ها و شافت‌ها.

ترکیب شیمیایی فولاد سمانته

فولادهای سمانته معمولاً محتوای کربن کمی دارند (بین ۰.۱ تا ۰.۳ درصد). این مقدار کم کربن باعث می‌شود که هسته فولاد نرم و چقرمه بماند، در حالی که سطح آن پس از عملیات کربوره سخت می‌شود. برای بهبود خواص مکانیکی، این فولادها ممکن است حاوی عناصری مانند:

• کربن (C): ۰.۱ تا ۰.۳ درصد
• منگنز (Mn): ۰.۵ تا ۰.۹ درصد
• کروم (Cr): ۰.۵ تا ۲ درصد
• نیکل (Ni): ۰.۵ تا ۲ درصد
• مولیبدن (Mo): ۰.۱۵ تا ۰.۳ درصد

عملیات کربوره کردن یعنی چه؟

کربوره کردن یا (Carburizing) فرآیندی است که در دماهای بالا (بین ۸۷۰ تا ۹۳۰ درجه سانتی‌گراد) انجام می‌شود. در این فرآیند، فولاد در محیط غنی از کربن (گاز یا پودر کربن‌دار) حرارت داده می‌شود تا کربن به لایه‌های سطحی نفوذ کند. ضخامت این لایه سخت شده، معروف به عمق کربن‌دهی (Case Depth)، بسته به زمان و دمای عملیات، معمولاً بین ۰.۵ تا ۲ میلی‌متر است. پس از عملیات کربوره، فولاد سریعاً کوئنچ می‌شود تا ساختار مارتنزیتی در سطح ایجاد شده و سختی آن افزایش یابد.

انواع روش های کربوره کردن فولاد سمانته

کربوره کردن فولاد سمانته (فولاد 1.7131 ) روش‌های مختلفی دارد که عبارتند از:

• کربوره کردن گازی (Gas Carburizing)
• کربوره کردن جامد (Pack Carburizing)
• کربوره کردن پلاسمایی (Plasma Carburizing)
• کربوره کردن در حمام نمکی (Salt Bath Carburizing)
• کربوره کردن خلاء (Vacuum Carburizing)
• کربوره کردن با پودر (Powder Carburizing)
• کربوره کردن مایع (Liquid Carburizing)

نقطه ذوب و جوش فولاد سمانته چقدر است؟

نقطه ذوب فولاد سمانته مشابه سایر فولادهای کربنی است و در محدوده ۱۴۵۰ تا ۱۵۲۰ درجه سانتی‌گراد قرار دارد.
نقطه جوش آن نیز در حدود ۳۰۰۰ تا ۳۲۰۰ درجه سانتی‌گراد است، اما در عمل به ندرت نیاز به جوش آوردن فولادهای سمانته وجود دارد.

خواص مکانیکی فولاد سمانتاسیون

• سختی سطحی: پس از کربوره و کوئنچ، سختی سطح فولاد می‌تواند به حدود ۵۸ تا ۶۲ راکول C (HRC) برسد. این سختی سطحی بسیار بالا است و باعث افزایش مقاومت به سایش و خوردگی در سطح قطعه می‌شود.
• سختی هسته: هسته فولاد که تحت تأثیر کربن‌دهی قرار نگرفته، معمولاً دارای سختی بین ۲۵ تا ۳۵ HRC است. این ترکیب از یک سطح سخت و یک هسته نرم باعث می‌شود قطعاتی که از فولاد سمانته ساخته شده‌اند، مقاومت خوبی در برابر خستگی و ضربه داشته باشند.
• استحکام کششی: استحکام کششی نهایی فولاد سمانته پس از عملیات حرارتی بین ۸۰۰ تا ۱۰۰۰ مگاپاسکال است. این مقدار استحکام باعث می‌شود فولاد بتواند بارهای سنگین را بدون تغییر شکل دائمی تحمل کند.
• مدول الاستیسیته: حدود ۲۰۰ گیگاپاسکال، مشابه سایر فولادهای کم‌کربن.
• چقرمگی: به دلیل هسته نرم، فولاد سمانته چقرمگی خوبی دارد که آن را مناسب برای کاربردهای تحت بارگذاری دینامیکی می‌کند.

فولاد سمانته چه کاربردهایی دارد؟

• چرخ‌دنده‌ها: به دلیل ترکیب سختی سطحی و چقرمگی داخلی، فولاد سمانته در چرخ‌دنده‌های صنعتی و خودرو به کار می‌رود.
• شافت‌ها: برای تحمل بارهای محوری و خستگی در شافت‌های مختلف، فولاد سمانته انتخاب مناسبی است.
• یاتاقان‌ها: در قطعاتی که نیاز به تحمل بارهای متناوب و مقاومت در برابر سایش دارند.
• قطعات هوافضا: به دلیل وزن کم و خواص مکانیکی بالا، در ساخت قطعات مختلف هواپیما و تجهیزات هوایی به کار می‌رود.
• میکسرهای صنعتی: در تیغه‌ها و سایر قطعات متحرک میکسرهای صنعتی که با مواد ساینده و خورنده در تماس هستند، از فولاد سمانته به منظور افزایش مقاومت به سایش و دوام استفاده می‌شود.
• کانوایرها: در زنجیرها، چرخ‌دنده‌ها و قطعات نوار نقاله که نیاز به مقاومت بالا در برابر سایش و فشار دارند، از فولاد سمانته می‌شود.

خواص حرارتی فولاد سمانته

• ضریب انبساط حرارتی: در حدود ۱۱ تا ۱۳ میکرومتر در متر بر درجه سانتی‌گراد.
• هدایت حرارتی: حدود ۴۰ تا ۵۰ وات بر متر کلوین.

میزان جوش‌پذیری فولاد سمانته

فولاد سمانته به دلیل وجود عناصر آلیاژی و عملیات حرارتی پیشین، ممکن است جوش‌پذیری پایینی داشته باشد. جوشکاری این فولاد معمولاً نیاز به پیش‌گرم کردن و کنترل دقیق دمای جوش دارد تا از ترک‌خوردگی و نقص در جوش جلوگیری شود.

فولاد سمانته چه زمانی قابل ماشین‌کاری است؟

قبل از عملیات کربوره، فولاد سمانته به‌خوبی قابل ماشین‌کاری است. اما پس از کربوره و کوئنچ، به دلیل سختی بالای سطح، ماشین‌کاری آن بسیار دشوار می‌شود و نیاز به ابزارهای سخت‌تر مانند کاربید تنگستن دارد.

میزان مقاومت به خوردگی فولاد سمانتاسیون

فولاد سمانتاسیون مقاومت به خوردگی ذاتی بالایی ندارد و معمولاً برای کاربردهایی که در معرض رطوبت یا مواد شیمیایی قرار دارند، به پوشش‌های محافظ یا آبکاری نیاز دارد.

محدودیت‌های استفاده از فولاد سمانتاسیون

فولاد سمانته به دلیل سختی سطح بالا و هسته نرم، ممکن است تحت شرایط تنش بسیار زیاد یا ضربه‌های ناگهانی دچار ترک‌خوردگی سطحی شود.
همچنین فولاد سمانته نیاز به عملیات حرارتی دقیق دارد و هرگونه اشتباه در کنترل دما و زمان کربوره کردن می‌تواند منجر به نقص در خواص مکانیکی شود.

استاندارد و گریدهای فولاد سمانته (سمانتاسیون)

برخی از استانداردها و گریدهای معروف فولاد سمانته عبارتند از:

استانداردهای فولاد 1.7131

• استاندارد DIN (آلمان):
  • 16MnCr5: یکی از فولادهای سمانته پرکاربرد که به دلیل ترکیب خوب مقاومت و سختی، در قطعاتی مانند چرخ‌دنده‌ها و شفت‌ها استفاده می‌شود.
  • 20MnCr5: گرید دیگر فولاد سمانته که مقاومت بهتری در برابر ضربه دارد و در قطعات سنگین‌تر کاربرد دارد.
• استاندارد AISI/SAE (آمریکا):
  • AISI 5115: فولادی مناسب برای قطعات سمانته که سختی سطحی بالا و مقاومت به سایش خوبی دارند
  • AISI 8620: یکی از پرکاربردترین فولادهای سمانته با ترکیب عالی استحکام و چقرمگی، مخصوصاً در صنایع خودروسازی.
• استاندارد EN (اروپا):
  • EN 1.7131 (16MnCr5): استاندارد اروپایی برای این گرید، مشابه گرید DIN.
  • EN 1.6523 (20NiCrMo2-2): گریدی دیگر از فولادهای سمانته که نیکل و مولیبدن برای افزایش چقرمگی و سختی اضافه شده است.

گریدهای معروف

1. 16MnCr5: یکی از پرکاربردترین گریدها که سختی بالا و قابلیت ماشین‌کاری خوبی دارد و برای قطعات صنعتی مانند چرخ‌دنده‌ها مناسب است.
2. 20MnCr5: دارای کربن کمتر و منگنز بیشتر نسبت به 16MnCr5، مناسب برای قطعاتی که نیاز به مقاومت به ضربه و سختی سطحی بالا دارند.
3. AISI 8620: این گرید به دلیل چقرمگی و مقاومت به ضربه مناسب در قطعاتی که تحت بارگذاری دینامیکی هستند استفاده می‌شود.
4. AISI 5115: مناسب برای قطعاتی که نیاز به سختی سطحی و مقاومت به سایش دارند.

فرآیندهای ساخت و تولید فولاد سمانته

فولاد سمانته معمولاً از طریق فرآیندهایی مانند نورد گرم یا سرد تولید می‌شود. پس از شکل‌دهی، عملیات کربوره و حرارت‌دهی برای بهبود خواص مکانیکی انجام می‌شود. بسته به نیاز قطعه، می‌توان از عملیات‌های تکمیلی مانند سنگ‌زنی و پولیش نیز استفاده کرد تا سطح کاملاً صاف و سخت شود.

روش‌های عملیات حرارتی فولاد سمانته

فولاد سمانته (Carburized Steel) به دلیل ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی منحصر به فرد، نیازمند عملیات حرارتی چند مرحله‌ای و دقیق است تا خواص مورد نظر در سطح و مغز آن بهینه شود. این عملیات حرارتی به‌طور کلی با هدف افزایش سختی سطحی و حفظ چقرمگی و انعطاف‌پذیری در مغز قطعه انجام می‌شود. در ادامه، به بررسی تخصصی روش‌های کلیدی عملیات حرارتی در این نوع فولاد می‌پردازیم.

1. کربوره کردن (Carburizing)

همانطور که در بخش‌های پیشین توضیح دادیم؛ کربوره کردن یک فرایند دیفوزیونی است که در آن اتم‌های کربن در دمای بالا به سطح فولاد نفوذ می‌کنند. این فرایند در محیطی کنترل شده با گازهای حاوی کربن مانند متان یا منوکسید کربن در دمایی حدود 900 تا 950 درجه سانتی‌گراد انجام می‌شود. هدف اصلی کربوره کردن، افزایش غلظت کربن در سطح قطعه است تا پس از انجام عملیات خنک‌سازی (Quenching)، ساختار مارتنزیتی سخت و مقاوم به سایش ایجاد شود. این لایه کربوره شده بسته به نوع کاربرد می‌تواند ضخامت‌های مختلفی داشته باشد، که معمولاً بین 0.5 تا 2 میلی‌متر است.

2. خنک‌سازی سریع (Quenching)

پس از کربوره کردن، قطعه فولادی به سرعت در محیط خنک‌کننده‌ای مانند روغن یا آب فرو برده می‌شود. هدف از کوئنچ کردن، تبدیل آستنیت (Austenite) به مارتنزیت (Martensite) است که به‌ویژه در لایه سطحی فولاد رخ می‌دهد. مارتنزیت به‌عنوان یک ساختار بلوری فوق‌اشباع از کربن، سختی بالایی دارد و به دلیل فشارهای داخلی که در طی خنک‌سازی ایجاد می‌شود، مقاومت به سایش بالایی به فولاد می‌بخشد. در این مرحله، مغز قطعه به دلیل سرعت پایین‌تر نفوذ حرارت نسبت به سطح، ساختار فریتی یا پرلیتی خود را حفظ می‌کند و خاصیت چقرمگی و انعطاف‌پذیری درونی خود را نگه می‌دارد.

3. برگشت دادن (Tempering)

بعد از خنک‌سازی، به منظور کاهش تنش‌های داخلی ناشی از تشکیل مارتنزیت و بهبود چقرمگی قطعه، فرایند برگشت دادن انجام می‌شود. در این فرایند، قطعه تا دمایی معمولاً بین 150 تا 200 درجه سانتی‌گراد حرارت داده می‌شود تا مارتنزیت به نوعی ساختار پایدارتر و متعادل‌تر تبدیل شود. این عملیات، بدون اینکه کاهش زیادی در سختی سطح ایجاد کند، انعطاف‌پذیری و مقاومت به شکست فولاد را بهبود می‌بخشد.

4. آنیلینگ (Annealing)

آنیلینگ یک عملیات حرارتی است که در آن فولاد تا دمای زیر بحرانی (معمولاً حدود 700 تا 800 درجه سانتی‌گراد) حرارت داده می‌شود و سپس به آهستگی خنک می‌شود. هدف از آنیلینگ، کاهش تنش‌های داخلی و بهبود خواص مکانیکی مانند شکل‌پذیری و ماشین‌کاری‌پذیری است. در فولاد سمانته، این عملیات قبل از کربوره کردن به‌منظور اصلاح ساختار دانه‌ای و آماده‌سازی برای نفوذ بهتر کربن انجام می‌شود.

5. نرماله کردن (Normalizing)

نرماله کردن به فرایند گرم کردن فولاد به بالای دمای بحرانی (Ac3) و سپس خنک کردن آن در هوا گفته می‌شود. این عملیات به منظور بهبود یکنواختی ساختار میکروسکوپی و جلوگیری از رشد دانه‌ها انجام می‌شود. در فولاد سمانته، نرماله کردن معمولاً قبل از کربوره کردن برای همگن‌سازی ساختار و دستیابی به ریزساختار پرلیت انجام می‌گیرد.

6. سخت‌کاری سطحی (Surface Hardening)

در برخی از کاربردها، پس از عملیات کربوره کردن و خنک‌سازی، نیاز به سخت‌کاری سطحی بیشتری وجود دارد. روش‌هایی مانند سخت‌کاری شعله‌ای (Flame Hardening) و نیتریدینگ (Nitrocarburizing) برای افزایش سختی سطح فولاد سمانته استفاده می‌شوند. این فرایندها باعث افزایش بیشتر مقاومت به سایش در لایه سطحی می‌شوند و فولاد را برای کاربردهای سنگین‌تر و شرایط سایش بالا آماده می‌کنند.

7. آستنیتی کردن (Austenitizing)

این فرایند شامل حرارت دادن فولاد تا محدوده دمای آستنیتی (معمولاً بین 850 تا 950 درجه سانتی‌گراد) و سپس سرد کردن آن است. آستنیتی کردن فولاد سمانته باعث تسریع در تشکیل مارتنزیت و افزایش مقاومت به سایش سطحی فولاد می‌شود. این مرحله عمدتاً در فرایندهای کربوره کردن و سخت‌کاری مد نظر قرار می‌گیرد.

هر یک از این عملیات‌های حرارتی نقش حیاتی در بهینه‌سازی خواص فولاد سمانته دارند. از کربوره کردن که به افزایش محتوای کربن سطحی و ایجاد سختی بالا کمک می‌کند تا برگشت دادن که باعث بهبود چقرمگی و جلوگیری از شکنندگی می‌شود، هر مرحله با دقت و کنترل دقیق دما و زمان انجام می‌شود.

آزمایش‌های سختی‌سنجی فولاد سمانته

برای سنجش سختی فولاد سمانته به‌عنوان یکی از مراحل اصلی کنترل کیفیت این فولاد، آزمایش‌های سختی‌سنجی با دقت و جزئیات بسیار زیادی انجام می‌شوند. فولاد سمانته به دلیل عملیات کربوره کردن، دارای لایه سطحی بسیار سخت و مغزی نرم‌تر است. این ویژگی باعث می‌شود که سختی‌سنجی این فولاد نیازمند تکنیک‌های دقیق و متناسب با ساختار لایه‌ای آن باشد. در ادامه، آزمون‌های تخصصی و روش‌های خاصی که برای فولاد سمانته به‌کار می‌روند، عبارتند از:

1. آزمون سختی سطحی راکول (Rockwell Superficial Hardness Test)

• روش آزمون: آزمون سختی سطحی راکول برای فولاد سمانته با استفاده از مقیاس‌های A و C انجام می‌شود. از یک فروکننده الماسی به شکل مخروطی استفاده می‌شود که تحت باری کمتر از آزمون راکول معمولی بر سطح فولاد فشار وارد می‌کند.
• اهمیت برای فولاد سمانته: این آزمون به دلیل حساسیت بالای خود به تغییرات کوچک در سختی سطحی، برای سنجش سختی لایه کربوره شده بسیار مناسب است. با توجه به اینکه ضخامت لایه کربوره شده معمولاً در حد میلی‌متر است، این آزمون می‌تواند جزئیات سختی سطح را با دقت بالا اندازه‌گیری کند.
• معیارهای سختی: برای فولادهای سمانته‌شده، معمولاً سختی سطحی باید در محدوده 55 تا 62 HRC باشد که بستگی به شرایط عملیات حرارتی و عمق کربوره کردن دارد.

2. آزمون سختی پروفیل سطحی و عمقی ویکرز (Vickers Depth Profiling Hardness Test)

• روش آزمون: در این آزمون از فروکننده هرمی‌شکل الماسی استفاده می‌شود که به صورت تدریجی نیرویی مشخص را به سطح فولاد وارد می‌کند. سپس از روی ابعاد اثر فرو رفتگی ایجاد شده، سختی محاسبه می‌شود. اما در آزمون پروفیل سطحی و عمقی، سختی در نقاط مختلف عمق لایه کربوره شده به دقت بررسی می‌شود.
• اهمیت برای فولاد سمانته: با توجه به اینکه فولاد سمانته دارای سختی متغیری از سطح تا عمق لایه کربوره شده است، این آزمون می‌تواند پروفیل تغییرات سختی را در لایه سطحی به دقت نشان دهد. این پروفیل نشان‌دهنده کیفیت عملیات کربوره کردن و همچنین میزان نفوذ کربن در سطح فولاد است.
• عمق سختی‌سنجی: معمولاً عمق لایه کربوره شده برای فولاد سمانته بین 0.5 تا 2 میلی‌متر است. در آزمون پروفیل ویکرز، نقاط سختی‌سنجی در فواصل بسیار کوچک از سطح به عمق اندازه‌گیری می‌شوند تا تغییرات دقیق سختی مشخص شود.

3. آزمون سختی میکرو ویکرز (Micro-Vickers Hardness Test)

• روش آزمون: این آزمون با استفاده از فروکننده الماسی بسیار کوچک و نیرویی کمتر از آزمون ویکرز معمولی انجام می‌شود. این آزمون برای سنجش سختی لایه‌های سطحی بسیار نازک و تغییرات جزئی در ساختار کریستالی سطح فولاد سمانته کاربرد دارد.
• اهمیت برای فولاد سمانته: فولاد سمانته دارای تغییرات ریزساختاری قابل توجهی در لایه‌های نازک سطحی است که توسط آزمون‌های معمول قابل شناسایی نیست. آزمون میکرو ویکرز می‌تواند به دقت سختی را در لایه‌های مختلف نازک سطحی و عمق کمتر از 1 میلی‌متر مشخص کند، که برای کنترل کیفیت فولاد سمانته حیاتی است.

4. آزمون سختی کنوپ (Knoop Hardness Test)

• روش آزمون: آزمون کنوپ شبیه به آزمون ویکرز است، با این تفاوت که از فروکننده‌ای با شکل غیرمتقارن استفاده می‌کند. این آزمون به‌طور ویژه برای اندازه‌گیری سختی لایه‌های نازک و مناطق ریزساختاری به‌کار می‌رود.
• اهمیت برای فولاد سمانته: به دلیل ساختار لایه‌ای فولاد سمانته، آزمون کنوپ می‌تواند سختی در لایه‌های نزدیک به سطح و ریزساختارهای کوچکی که در اثر کربوره کردن ایجاد شده‌اند را با دقت بیشتری اندازه‌گیری کند.

5. آزمون عمق سختی کربوره شده (Case Depth Hardness Test)

• روش آزمون: در این آزمون، سختی در مقاطع مختلف عمق لایه کربوره شده اندازه‌گیری می‌شود تا مشخص شود که آیا عملیات کربوره کردن به درستی تا عمق مورد نظر نفوذ کرده است یا خیر. معمولاً این آزمون با ترکیب روش‌های ویکرز و راکول انجام می‌شود.
• اهمیت برای فولاد سمانته: این آزمون به‌طور خاص برای فولادهای سمانته‌شده طراحی شده و می‌تواند تضمین کند که لایه کربوره شده به اندازه کافی عمیق و سخت است. همچنین این آزمون نشان‌دهنده کیفیت و یکنواختی عملیات حرارتی است.

6. سختی‌سنجی با استفاده از تجهیزات پرتابل (Portable Hardness Testing)

• روش آزمون: این نوع سختی‌سنجی با دستگاه‌های پرتابل انجام می‌شود که امکان سختی‌سنجی در شرایط عملیاتی و روی قطعات بزرگ را فراهم می‌کند. دستگاه‌هایی مانند Leeb و UCI (Ultrasonic Contact Impedance) برای این منظور به‌کار می‌روند.
• اهمیت برای فولاد سمانته: این تجهیزات برای کنترل کیفیت سریع قطعات تولید شده از فولاد سمانته در خطوط تولید و در محل کاربردهای صنعتی بسیار مناسب هستند. اگرچه دقت این آزمون‌ها معمولاً کمتر از آزمون‌های آزمایشگاهی است، اما می‌تواند برای بررسی‌های اولیه و میدانی به‌کار رود.

آزمون‌های غیر مخرب (NDT) فولاد سمانته

آزمون‌های غیرمخرب (NDT) برای فولاد سمانته به دلیل ویژگی‌های خاص این فولاد که حاصل فرآیند کربوره کردن است، به شیوه‌های پیشرفته و دقیق‌تری انجام می‌شود. فولاد سمانته دارای لایه سطحی بسیار سخت و مغزی نرم‌تر است که این لایه سطحی نه تنها باید عاری از ترک و نقص باشد، بلکه یکپارچگی آن برای کاربردهای مهندسی با بارگذاری شدید بسیار حائز اهمیت است. در ادامه، به بررسی تخصصی‌تر آزمون‌های غیرمخرب که به‌طور خاص برای ارزیابی لایه کربوره شده و یکپارچگی ساختاری فولاد سمانته استفاده می‌شوند، می‌پردازیم:

1. آزمون نفوذ مایعات (Liquid Penetrant Testing – LPT) برای لایه‌های کربوره‌شده

• روش و جزئیات: در این روش از مایعات نافذ با فرمولاسیون خاصی استفاده می‌شود که به دلیل دقت بیشتر برای شناسایی ترک‌های سطحی ریز در لایه کربوره شده فولاد سمانته به کار می‌رود. ترک‌های سطحی ممکن است به دلیل تنش‌های حرارتی و عملیات حرارتی غیردقیق در حین فرآیند کربوره کردن به وجود آمده باشند.
• اهمیت خاص در فولاد سمانته: ترک‌های سطحی در لایه کربوره‌شده ممکن است منجر به ایجاد تمرکز تنش و کاهش عمر خستگی قطعه شود. در فولاد سمانته، تشخیص دقیق این ترک‌ها در لایه سطحی بسیار حیاتی است، چرا که این لایه مسئول اصلی تحمل بارهای سطحی و مقاومت به سایش است.

2. آزمون ذرات مغناطیسی (Magnetic Particle Testing – MPT) در لایه‌های کربوره شده

• روش و جزئیات: در فولاد سمانته که سطح آن سخت و مغناطیسی است، آزمون ذرات مغناطیسی به شکل پیشرفته‌ای انجام می‌شود. ایجاد میدان مغناطیسی دقیق به همراه استفاده از ذرات مغناطیسی ریز، عیوب سطحی و زیر سطحی کوچک در لایه کربوره شده را شناسایی می‌کند.
• نکات تخصصی: فولاد سمانته به دلیل عملیات کربوره کردن ممکن است دچار ترک‌های میکروسکوپی یا ناپیوستگی‌های سطحی شود که با روش‌های متداول قابل شناسایی نیستند. آزمون MPT می‌تواند با دقت بالایی ترک‌ها و ناپیوستگی‌های زیر سطحی نزدیک به سطح را که در اثر کربوره کردن ایجاد شده‌اند، شناسایی کند.
• کاربرد تخصصی: این آزمون به‌ویژه در قطعاتی که پس از کربوره کردن در شرایط بارگذاری خستگی قرار می‌گیرند، بسیار اهمیت دارد. تشخیص این عیوب برای جلوگیری از شکست خستگی ضروری است.

3. آزمون التراسونیک (Ultrasonic Testing – UT) با فرکانس بالا برای فولاد سمانته

• روش و جزئیات: برای بررسی ساختار داخلی فولاد سمانته از امواج التراسونیک با فرکانس‌های بالا استفاده می‌شود تا حتی کوچک‌ترین تغییرات در ساختار کریستالی و ناپیوستگی‌های داخلی تشخیص داده شوند. این روش قابلیت شناسایی عیوب داخلی و حتی ترک‌های زیر سطحی کوچک را فراهم می‌کند.
• نکات تخصصی: به دلیل وجود تنش‌های حرارتی در فرآیند کربوره کردن، عیوبی مانند ترک‌های ریز داخلی ممکن است در فولاد سمانته ایجاد شوند. استفاده از امواج التراسونیک با فرکانس بالا به همراه آنالیز دقیق بازتاب‌های امواج، امکان تشخیص ترک‌های زیر سطحی و حتی نقص‌های درونی را فراهم می‌کند.
• کاربرد تخصصی: این روش برای ارزیابی کیفیت عملیات کربوره کردن و اطمینان از عدم وجود ترک‌های داخلی یا ناپیوستگی‌های ریز که ممکن است باعث کاهش عمر خستگی و شکست‌های ناگهانی شوند، بسیار کاربرد دارد.

4. آزمون جریان گردابی (Eddy Current Testing – ECT) پیشرفته

• روش و جزئیات: در این روش از کویل‌های جریان گردابی با تنظیمات حساس و چند کاناله استفاده می‌شود تا لایه کربوره‌شده و تغییرات سختی سطحی فولاد سمانته به‌طور دقیق شناسایی شود. این روش امکان بررسی پروفیل سختی سطحی فولاد سمانته را فراهم می‌کند.
• نکات تخصصی: فولاد سمانته به دلیل ساختار لایه‌ای خود، پروفیل سختی غیر یکنواختی دارد که باید به دقت بررسی شود. آزمون جریان گردابی پیشرفته با تنظیمات دقیق قادر به تشخیص تغییرات جزئی در خواص سطحی و عمق لایه کربوره‌شده است. همچنین این روش می‌تواند ترک‌ها و عیوب سطحی نزدیک به سطح را شناسایی کند.
• کاربرد تخصصی: این آزمون به‌ویژه برای کنترل کیفیت فولاد سمانته پس از عملیات حرارتی و کربوره کردن بسیار مفید است و می‌تواند به شناسایی عیوب ریز و تغییرات غیر طبیعی در لایه کربوره شده کمک کند.

5. آزمون پرتونگاری (Radiographic Testing – RT) با وضوح بالا

• روش و جزئیات: پرتونگاری با استفاده از پرتوهای ایکس با وضوح بالا برای شناسایی نقص‌های داخلی در فولاد سمانته انجام می‌شود. به دلیل عملیات حرارتی و تغییرات ساختاری در فرآیند کربوره کردن، فولاد سمانته ممکن است دارای نقص‌های داخلی باشد که تنها با این روش قابل شناسایی است.
• نکات تخصصی: در فولاد سمانته، پرتونگاری ایکس می‌تواند با دقت بالا عیوب داخلی نظیر ترک‌های ناشی از تنش‌های حرارتی، حفره‌های گازی و ناپیوستگی‌های داخلی را شناسایی کند. این روش به دلیل توانایی در نمایش دقیق عیوب داخلی در فولادهای با ساختار پیچیده، کاربرد ویژه‌ای در کنترل کیفیت این نوع فولاد دارد.
• کاربرد تخصصی: پرتونگاری به‌ویژه برای بررسی قطعات پیچیده‌ای که در معرض بارگذاری بالا هستند و عدم وجود عیوب داخلی در آن‌ها بسیار حیاتی است، اهمیت دارد.

6. آزمون نشت شار مغناطیسی (Magnetic Flux Leakage – MFL) برای شناسایی ناپیوستگی‌های زیر سطحی

• روش و جزئیات: این روش با استفاده از میدان مغناطیسی و تشخیص نشت شار در نقاطی که دارای ناپیوستگی‌های زیر سطحی هستند، عیوبی مانند ترک‌های ریز و حفره‌های داخلی را شناسایی می‌کند.
• نکات تخصصی: در فولاد سمانته که تغییرات مغناطیسی و مکانیکی در لایه‌های مختلف رخ می‌دهد، این آزمون می‌تواند ناپیوستگی‌های ریز در لایه‌های کربوره‌شده را با دقت بالا شناسایی کند. نشت شار مغناطیسی در نقاطی که تغییرات ساختاری و مکانیکی غیر یکنواخت وجود دارند، تشخیص داده شده و آنالیز می‌شود.
• کاربرد تخصصی: این آزمون برای ارزیابی قطعاتی که نیاز به تحمل بارهای مکانیکی سنگین دارند و عدم وجود ترک‌های ریز و عیوب زیر سطحی برای آن‌ها حیاتی است، استفاده می‌شود.

سوالات متدوال فولاد سمانته