عملیات گرمایی از روش های متداول و رایجی است که برای تغییر خواص مکانیکی گروه خاصی از فلزات استفاده می شود. 

تغییر سختی و مقاومت یک فلز و در عین حال تغییر ندادن ساختار و ترکیب آن، یک روش بسیار عالی برای مناسب ساختن ماده مورد نظر به منظور ایستادگی و پایداری در محیط هایی بخصوص و یا مصارفی ویژه محسوب می گردد. عملیات گرمایی انواع بسیار مختلفی دارد و هر کدام با توجه به نوع آلیاژ، فلز، محیط استفاده و دیگر شرایط مصرف، بکار گرفته می شوند. یکی ار معروف ترین روش های سخت کاری سطح فلزات و آلیاژ ها، روش کوئنچ کردن می باشد. 

کوئنچ کردن چیست؟ 

همانطور که در بالا توضیح داده شد، کوئنچ کردن یا آبدهی یک عملیات گرمایی به منظور بهبود خواص مکانیکی فلز می باشد. نام آن از کلمه کوئنچ در زبان انگلیسی به معنای سرد کردن سریع گرفته شده است و این امر چندان بی دلیل نیست. در طی این فرایند فلز مورد نظر ابتدا داغ شده و سپس سریع سرد می شود تا خواص مکانیکی آن تغییر کند. دمای مورد نظر برای انجام فرایند کوئنچ کردن معمولاً کمی بالاتر از دمای تبلور مجدد است، البته نباید آن را تا اندازه ای گرم کرد تا به نقطه ذوب برسد. ممکن است فلز را برای مدتی در این دما نگه داری کنند تا تمام فلز تا آن اندازه داغ شود. پس از حرارت دادن و گرم نگه داشتن آن به مدتی معین، آن را با مواد به خصوصی سرد می نمایند تا دمای آن به دمای اتاق برسد. همچنین ممکن است سرد سازی فلز به مدت بیشتر انجام شود تا همانند گرما کردن آن، تمام سطح فلز سرد شود. 

کوئنچ کردن با چه موادی انجام می شود؟ 

 موادی که به منظور سرد سازی در طی این عملیات بکار می روند، گوناگون بوده و هر کدام روش های خاصی را نیز برای سرد کردن فلز دارند. فاکتور هایی که هنگام کوئنچ کردن با یک ماده سرد کننده باید در نظر گرفت شامل سرعت سرد سازی، شرایط محیطی ماده سرد کننده، جایگزین کردن این ماده با مواد دیگر و هزینه آن می باشد.

 مواد سرد کننده به طور کلی در انواع زیر دسته بندی می شوند:

• هوا
• روغن
• آب
• محلول های نمکی

1. هوا 

هوا یک ماده رایج برای سرد سازی فلزات به هنگام کوئنچ کردن است. از مزایای اصلی هوا، ارزان بودن آن است. به عبارتی هوا به مقادیر بسیار زیادی در زمین موجود است. اگر فلزی را پس از گرم کردن در محیط قرار داده و به آن اجازه سرد شدن دهیم، در حقیقت آن را با هوا کوئنچ کرده ایم. در طی این نوع کوئنچ کردن، فلز صرفاً در محیط قرار داده شده تا دمای آن به دمای اتاق برسد و هیچ عمل دیگری بر روی آن انجام نمی شود. این روش را همچنین بوسیله فشرده کردن هوا و سپس دمیدن هوای فشرده شده بر روی سطح فلز حرارت دیده نیز می توان انجام داد؛ بدین ترتیب نسبت به سرد کردن با هوای ساکن، این روش سریعتر فلز را کوئنچ می کند. با اینحال این روش برای بسیار از فلزات کار ساز نیست و آنها را آهسته تر از آنکه بتواند خواص مکانیکی آنها را تغییر دهد، سرد می نماید. 

2. روغن 

مزیت روغن نسبت به هوا، توانایی آن در سرد کردن سریعتر نسبت به هوای فشرده است. به منظور کوئنچ کردن با روغن، قطعه داغ شده به درون مخزنی از روغن فرو برده می شود. نوع روغن مورد استفاده نیز متفاوت است و انتخاب هر نوع روغن شرایطی دارد. روغن را همچنین می توان بر روی سطح، با فشار زیاد پخش نمود. نوع روغن، باید با توجه به نوع استفاده از فلز، سرعت سرد شدن و نقطه اشتعال آن انتخاب کرد. 

3. آب 

 آب هم قادر است تا فلزات حرارت دیده را به سرعت سرد نماید. این ماده حتی سریع تر از روغن سطح فلز را کوئنچ می کند. به طریقی مشابه با سرد سازی با روغن، قطعه داغ را درون تانکری از آب فرو می برند. باز هم همانند روغن، می توان آب را بروی قطعه مورد نظر با فشار زیاد اسپری نمود. مزیت اصلی آن نسبت به روغن این است که عامل اشتعال پذیری که در رابطه با روغن موجب نگرانی می گردد، برای آب ایجاد مشکل نخواهد نمود.

4. محلول های نمکی 

محلول های نمک نسبت به آب، روغن و هوا با سرعت بیشتری فلز را سرد می کنند. دلیل این امر آنست که محلول نمک از تشکیل حباب های هوا، هنگام مجاورت با فلز داغ جلوگیری به عمل می آورد. به همین دلیل سطح بیشتری از فلز با مایع پوشانده شده و سرد می گردد. 

سخت کاری فولاد به روش کوئنچ 

هنگامی که صحبت از کوئنچ کردن می شود، لازم است تا نام فولاد را ذکر کنیم، زیرا خواص مکانیکی آن در هنگام کوئنچ کردن به راحتی تغییر می کنند. بنابراین باید با احتیاط کوئنچ کردن این ماده را انجام داد. 

به منظور سخت کاری فولاد، ابتدا آن را تا دمایی بالاتر از تبلور مجدد حرارت داده، سپس به سرعت از طریق یکی از چهار روش کوئنچ کردن که در بالا به آن اشاره شد، آن را سریعاً سرد می نمایند. خنک کردن سریع فلز سبب تغییر ساختار کریستالی فولاد می شود. با توجه به مقادیر کربن به کار رفته در آن، انواعی از فولاد مانند فولاد مارتنزیتی ممکن است پس از کوئنچ کردن دارای ریز ساختار سخت تر، اما شکننده تر شوند. به دلیل آنکه سختی و مقاومت فلز افزایش یافته اما شکل پذیری و امکان ترک خوردگی آن هم بالا می رود، پس از انجام کوئنچ، آن را آنیل و نرماله می نمایند.