ما می دانیم که گرمای بیش از حد در طولعملیات حرارتیبه راحتی می تواند منجر به درشت شدن دانه های آستنیت شود که باعث کاهش خواص مکانیکی قطعات می شود.
1. گرمای بیش از حد عمومی
دمای حرارت دادن خیلی زیاد است یا زمان نگهداری در دمای بالا خیلی طولانی است که باعث درشت شدن دانه های آستنیت می شود که به آن گرمای بیش از حد می گویند. دانه‌های درشت آستنیت استحکام و چقرمگی فولاد را کاهش می‌دهند، دمای انتقال شکننده را افزایش می‌دهند و تمایل به تغییر شکل و ترک خوردگی را در هنگام کوئنچ افزایش می‌دهند. علت گرمای بیش از حد این است که ابزار دمای کوره از کنترل خارج شده یا مواد مخلوط شده اند (اغلب توسط افرادی که فرآیند را درک نمی کنند ایجاد می شود). ساختار بیش از حد گرم شده را می توان در شرایط عادی مجدداً برای پالایش دانه ها پس از بازپخت، نرمال سازی یا چندین تلطیف در دمای بالا، صاف کرد.
2. ارث شکسته
اگرچه فولاد با ساختار بیش از حد گرم شده می تواند دانه های آستنیت را پس از گرم کردن مجدد و خاموش کردن تصفیه کند، شکستگی های دانه ای درشت گاهی اوقات هنوز ظاهر می شوند. نظریه وراثت شکستگی بحث برانگیز است. عموماً اعتقاد بر این است که ناخالصی هایی مانند MnS در آستنیت حل شده و در سطح مشترک دانه غنی شده است زیرا دمای حرارت دهی بیش از حد بالا بود. هنگام خنک شدن، این اجزاء در امتداد سطح مشترک دانه ها رسوب می کنند. شکستن آن در امتداد مرزهای درشت دانه آستنیت در هنگام ضربه آسان است.
3. توارث بافت درشت
هنگامی که قطعات فولادی با ساختارهای مارتنزیت درشت، بینیت و ویگنیستن دوباره آستنیزه می شوند، به آرامی تا دمای خاموش کردن معمولی یا حتی کمتر گرم می شوند و دانه های آستنیت همچنان درشت هستند. این پدیده وراثت پذیری بافتی نامیده می شود. برای از بین بردن وراثت بافت درشت، می توان از روش های بازپخت میانی یا چندین درمان با دمای بالا استفاده کرد.
اگر دمای حرارت بیش از حد بالا باشد، نه تنها باعث درشت شدن دانه های آستنیت می شود، بلکه باعث اکسیداسیون موضعی یا ذوب شدن مرز دانه ها می شود و در نتیجه باعث ضعیف شدن مرز دانه ها می شود که به آن سوزش بیش از حد می گویند. خواص فولاد پس از سوزاندن بیش از حد به شدت بدتر می شود و در هنگام کوئنچ ترک ایجاد می شود. بافت سوخته قابل بازیابی نیست و فقط می توان آن را جدا کرد. بنابراین باید از گرمای بیش از حد در محل کار خودداری کرد.
هنگامی که فولاد گرم می شود، کربن روی سطح با اکسیژن، هیدروژن، دی اکسید کربن و بخار آب در محیط (یا اتمسفر) واکنش می دهد و غلظت کربن روی سطح را کاهش می دهد که به آن کربن زدایی می گویند. سختی سطح، استحکام خستگی و مقاومت فولاد بدون کربن پس از کوئنچ، قابلیت پوشیدن کاهش می یابد و تنش کششی باقیمانده ایجاد شده روی سطح مستعد ترک های شبکه سطحی است.
هنگامی که حرارت داده می شود، به پدیده ای که در آن آهن و آلیاژهای روی سطح فولاد با عناصر و اکسیژن، دی اکسید کربن، بخار آب و غیره در محیط (یا اتمسفر) واکنش می دهند و یک لایه اکسیدی تشکیل می دهند اکسیداسیون می گویند. پس از اکسیداسیون قطعات کار در دماهای بالا (معمولا بالای 570 درجه)، دقت ابعاد و روشنایی سطح بدتر می شود و قطعات فولادی با سختی پذیری ضعیف با لایه های اکسیدی مستعد رفع لکه های نرم هستند.
اقدامات برای جلوگیری از اکسیداسیون و کاهش کربن زدایی عبارتند از: پوشش سطح قطعه کار، آب بندی و حرارت دادن با بسته بندی فویل فولادی ضد زنگ، گرمایش کوره حمام نمک، گرمایش اتمسفر محافظ (مانند گاز بی اثر تصفیه شده، کنترل پتانسیل کربن در کوره)، کوره شعله سوز. (کاهش گاز کوره)
پدیده کاهش انعطاف پذیری و چقرمگی فولاد با استحکام بالا هنگام گرم شدن در اتمسفر غنی از هیدروژن، تردی هیدروژنی نامیده می شود. قطعات کار با شکنندگی هیدروژنی را نیز می توان با عملیات حذف هیدروژن (مانند تمپر کردن، کهنه کردن و غیره) از بین برد. با حرارت دادن در خلاء، اتمسفر کم هیدروژن یا اتمسفر بی اثر می توان از شکنندگی هیدروژن جلوگیری کرد.
