تردی تمپر: تله 375–575 °C در فولادهای Cr-Mo

این پدیده

تردی تمپر از دست رفتن چقرمگی ضربه‌ای است که وقتی برخی فولادهای آلیاژی در محدوده تقریبی 375–575 °C نگه داشته می‌شوند یا به‌آرامی از میان آن سرد می‌شوند، ایجاد می‌شود. خواص کششی و سختی فولاد به‌سختی تغییر می‌کنند — یک قطعه می‌تواند از هر آزمون معمولی عبور کند و همچنان در دمای اتاق ترد باشد، با دمای گذار شکل‌پذیر به ترد که به‌شدت به بالا جابه‌جا شده است. این پدیده بیشتر در فولادهای کروم و Cr-Mo شناخته شده است، از جمله خانواده‌های 2.25Cr-1Mo و Cr-Mo-V که برای مخازن تحت فشار، روتورها و پیچ‌های سنگین استفاده می‌شوند.

سازوکار: ناخالصی‌ها در مرزهای دانه

تردی توسط خود عناصر آلیاژی اصلی ایجاد نمی‌شود. ناخالصی‌های جزئی — عمدتاً فسفر، قلع، آنتیموان و آرسنیک — در حالی که فولاد در محدوده بحرانی قرار دارد به مرزهای دانه آستنیت قبلی جدایش می‌یابند و مرزها را تضعیف می‌کنند تا شکست بین دانه‌ها حرکت کند. منگنز و کروم جدایش را تقویت می‌کنند؛ مولیبدن در مقادیر متوسط آن را به تأخیر می‌اندازد، که یکی از دلایل حضور Mo در بسیاری از گریدهای مخازن تحت فشار است.

دو ویژگی از این سازوکار ناشی می‌شود:

• برگشت‌پذیر است. گرم‌کردن مجدد بالاتر از محدوده (و سردکردن با سرعت معقول) جدایش را دوباره حل می‌کند و چقرمگی را بازمی‌گرداند — از این رو «تردی تمپر برگشت‌پذیر»، متمایز از تردی یک‌طرفه مارتنزیت تمپرشده در دماهای پایین‌تر.
• وابسته به زمان است. عبورهای کوتاه از محدوده آسیب کمی می‌رسانند؛ نگه‌داری‌های طولانی، سردشدن آهسته مقاطع سنگین در کوره و سال‌ها کاربرد درون محدوده آسیب را انباشته می‌کنند.

مشخصات چگونه با آن مبارزه می‌کنند

از آنجا که علت شیمی است، دفاع در الزامات خرید نوشته شده است:

• حدود ناخالصی — پالایشگران P, Sn, Sb و As را تا سطوح پایین کنترل می‌کنند و خریداران قطعات آهنگری بحرانی پارامترهای ترکیبی تردی (فرمول‌های پرکاربرد J-factor و X-bar این عناصر را با هم وزن می‌دهند) را در سفارش خرید مشخص می‌کنند.
• رویه تمپر — در صورت امکان بالاتر از محدوده تمپر کنید و از سردشدن آهسته از میان آن در مقاطع سنگین اجتناب کنید؛ چرخه‌های آزمون سردشدن پلکانی برای احراز صلاحیت موادی استفاده می‌شوند که در محدوده زندگی خواهند کرد.
• پذیرش با آزمون ضربه — الزامات دمای گذار شارپی، گاهی پس از یک چرخه تردکننده شبیه‌سازی‌شده، چقرمگی واقعی را راستی‌آزمایی می‌کنند و نه اینکه آن را فرض کنند.

برداشت عملی

اگر یک قطعه Cr-Mo کاربرد طولانی در 400–550 °C داشته است و باید ارزیابی شود، سختی به تنهایی چیزی درباره چقرمگی آن نمی‌گوید. برعکس، یک قطعه آهنگری جدید که حدود تنگ ناخالصی را برآورده می‌کند و به‌درستی تمپر شده است صرفاً به این دلیل که دمای تمپر آن نزدیک محدوده انتخاب شده است «در معرض خطر» نیست — این پدیده به ناخالصی‌ها، دما و زمان در کنار یکدیگر نیاز دارد.

چگونه شناسایی می‌شود

از آنجا که سختی و استحکام کششی نرمال باقی می‌مانند، تردی تمپر با آزمون ضربه شارپی یافت می‌شود — به‌طور مشخص با جابه‌جایی در دمای گذار شکل‌پذیر به ترد در مقایسه با شرایط تردنشده. چقرمگی اندازه‌گیری‌شده در یک دمای واحد می‌تواند گمراه‌کننده باشد؛ منحنی گذار همان مدرک است. در جایی که سابقه یک قطعه مشکوک است، نمونه‌هایی تراشیده‌شده از قطعه یا امتدادهای قطعه آهنگری اصلی آزمایش می‌شوند، گاهی پس از یک گرم‌کردن مجدد رفع تردی برای تأیید تشخیص: اگر چقرمگی پس از گرم‌کردن مجدد و سردشدن سریع بازگردد، تردی تمپر — و نه آسیب دائمی مانند خزش یا حمله هیدروژنی — علت بوده است.