کسانی که با فلز سر و کار دارند، باید در زمینه های مختلفی خبره باشند. این افراد نه تنها باید روش های مختلف کار با فلزات را بدانند، بلکه باید از این که انوع مختلف فلز نسبت به این روش ها چه واکنشی نشان می دهند، اطلاع داشته باشند.

حتی اگر بخواهیم فقط یک فلز مانند آلومینیوم را مورد بحث قرار دهیم، گرید های مختلف آلیاژ های پایه آلومینیوم خواص متفاوتی دارند و در برابر عوامل محیطی به طریقی متفاوت واکنش نشان می دهند. 

فلزاتی که در این مقاله مورد بحث هستند، فولاد ضد زنگ و آلومینیوم هستند. 

کوئنچ کردن چیست؟ 

 تاریخچه استفاده از این روش به هزاره دوم قبل از میلاد بر می گردد. در آن زمان آهنگران می دانستند که با استفاده از تغییر دما، می توان خواص مختلفی را به فولاد و آهن داد. با این حال، شواهد داغ کردن و آبدهی به عنوان روش هایی جداگانه در قرن 15 ام میلادی بدست آمد. بعد ها آهنگران به تدریج تکنیک هایی را برای کوئنچ کردن کامل قطعات کشف کردند و به روش هایی دست یافتند که به آنان اجازه می داد تا سختی و شکنندگی محصول نهایی را تغییر دهند.

امروزه در این فرایند، نخست محصول را تا دمای 815 الی 900 درجه سلسیوس، گرم می نمایند. البته باید به خاطر داشت که قطعه مورد نظر باید یکنواخت و پیوسته گرم شده و همچنین نباید بیش از حد به آن حرارت داد. در صورت انجام فرایند به شیوه ای صحیح، محصول خواص مطلوب را دریافت خواهد کرد. در ادامه قطعه را در یک محفظه مخصوص که در آن گردش هوا انجام می گردد، داخل مایع مخصوص و یا خلاء قرار می دهند. 

از روغن های معدنی نیز می توان به عنوان ماده کوئنچ کننده استفاده نمود اما چون سرد شدن بوسیله این مواد با سرعت کمتری انجام می شود، معمولاً همان آب بکار می رود. البته مزایای روغن های معدنی، جلوگیری آنها از ایجاد ترک و آشفتگی در ساختار آلیاژ است. پس از قرار دادن فلز در معرض حرارت زیاد، آن را بطور کامل در مایع کوئنچ که همان مایع مخصوص است، فرو می برند. این ماده بر خواص قطعه نهایی تاثیر به سزایی می گذارد. آب یکی از بهترین مواد برای کوئنچ کردن فلز به منظور دستیابی به حداکثر سختی به شمار می رود. 

طرز کوئنچ کردن فولاد ضد زنگ 

هنگام کوئنچ کردن فولاد، محتمل ترین روش برای سخت کاری آن، مارتنزیتی نمودن ساختار آن است. به این منظور فولاد را، زمانی که در فاز آستنتیکی و در نقطه یوتکتوئید (Eutectoid point) قرار دارد، به سرعت سرد می کنند. با انجام این کار، ساختار فولاد وارد فاز مارتنزیتی می شود. 

نکته مهمی که باید به آن توجه نمود این است که فولاد ضد زنگی که به خوبی آبدهی شده باشد، سختی بالایی را خواهد داشت اما شکننده تر نیز می گردد. این مشکل مربوط به ساختار کریستالی فولاد و تفاوت فولاد های ضد زنگ مارتنزیتی و آستنتیکی است. به دلیل اینکه به فولاد کوئنچ شده، استرس بیشتری وارد می شود، باید پس از کوئنچ کردن آن عملیات تمپرینگ نیز بر آن اعمال گردد. 

فرایند تمپرینگ از سختی فولاد می کاهد اما بر شکل پذیری آن می افزاید. در این فرایند فلز را دوباره برای زمان معینی گرم کرده و آن را در هوای ساکن قرار می دهند تا سرد شود؛ اما دیگر آن را سریع سرد نمی کنند. با توجه به خواصی که از فولاد مورد انتظار است، دما و معیار های دیگر در فرایند های آبدهی و تمپرینگ را می توان تغییر داد تا به نتیجه مطلوب رسید.

طرز کوئنچ کردن آلومینیوم 

کار با فولاد طی هزاران سال پیشرفت داشته اما آلومینیوم به دلیل اینکه فلز جدید تری است، طبیعتاً با روش های کوئنچ کردن جدید تری هم سروکار دارد. این امر احتمالاً به دلیل است که اکثر افراد در صنعت فلز، کوئنچ کردن را مرتبط با فولاد ضد زنگ می دانند، در حالی که این روش را بر روی آلومینیوم یا فلزات دیگر هم می توان اجرا نمود. 

 برای کوئنچ کردن آلومینیوم هم می توان از چند مایع مختلف برای خنک کاری استفاده کرده و در این بین آب رایج ترین گزینه به شمار می رود. استفاده از آب برای سرد کردن سریع آلومینیوم به چند دلیل انجام می شود. یکی از دلایل انتخاب آب، همیشه در دسترس بودن آن و ارزان بودن آن است. دومین علت توانایی آب در سرد کردن بسیار سریع فلز به منظور دستیابی به یک سری خواص مکانیکی معین در آلیاژ های مختلف است. همچنین به دلیل اینکه دمای آب را به راحتی می توان تغییر داد، باز هم انتخاب مناسبی برای مایع کوئنچ به شمار می آید.

به کمک آب، آلومینیوم را می توان به چندین روش کوئنچ کرد. نمونه این روش ها شامل فرو بردن در آب یا اسپری کردن آب بر روی سطح می باشد. مواد دیگری که برای آبدهی استفاده می شود شامل هوای ساکن، جریان هوای سریع، انواع گلیکول، پلیمر، نیتروژن مایع، روغن، محلول های نمک و غیره می باشد. در صورتی که خواص مکانیکی خاصی مد نظرتان است حتی می توانید از چند مایع مختلف به منظور آبدهی استفاده نمایید.