عملیات بهینه سازی سطح

[میلادزیرک]

كربن دهي گازي
تكنولوژي كربن دهي همزمان با پيشرفت تكنولوژي عمليات حرارتي از روش كربن دهي جامد به كربن دهي مايع و سپس كربن دهي گازي (Gas Carburizing) تغيير كرده است. به عنوان نمونه امروزه در ژاپن بيش از 90 درصد عمليات كربن دهي با استفاده از روش گازي صورت مي‌گيرد.
فرآيند كربن دهي گازي عمدتا به دو طريق انجام مي‌شود:
1. روش مولد گاز
2. روش چكه‌اي

روش كربن دهي مولد گاز
در روش مولد گاز (Gas generator) ، علاوه بر كوره كربن دهي به واحد مولد گاز (ژنراتور) نيز نياز است. در مولد گاز هيدروكربور نظير پروپان، بوتان و ... در دماي °C 1050 – 1000 با عبور از درون كاتاليزورهاي نيكلي، گازهاي كربن ده نظير H2 , Co و ... توليد مي‌شود. سپس اين گازهاي گرماگير (Endothermic) كه به گاز حامل (Carrier gas) موسوم هستند به تنهايي و يا معمولا همراه با گازهاي غني كننده (Enrich gas) نظير پروپان و بوتان به كوره كربن دهي دميده مي‌شوند.
گاز حامل را مي‌توان 10 – 8 برابر حجم كوره به كورده دميد، به عنوان نمونه اگر حجم كوره 2 متر مكعب باشد مي‌توان 20 – 16 متر مكعب گاز در ساعت به كوره تزريق كرد.
منابع گازي فرآيند عمدتا عبارتست از گاز طبيعي، گاز مصنوعي، گاز غني كننده CH4 (متان) ، C2H6 (اتان) ، C2H4 (اتيلن) ، C6H6 (بنزن) ، C4H10 (بوتان) و C3H3 (پروپان) هنگامي كه مقادير كم كربن مورد نياز است از گازهاي مولد از نوع گرماگير استفاده مي‌شود. گاز شهري و گازهاي مصنوعي بدليل داشتن مقادير زياد CO2 منابع چندان جالبي براي كربن دهي بمشار نمي‌روند. گاز طبيعي خالص و گاز پروپان بدست آمده از گاز طبيعي بهترين منابع هستند. چرخش ناشي از جريان گاز به تنهايي براي دست يابي به كربن دهي يكنواخت كافي نيست و لذا چرخش گازهاي كوره ضروري است. چنين كاري با استفاده از يك پنكه ميسر است كه چرخش اجباري گازها و توزيع آنها به تمامي قسمت‌هاي قطعه كار را ممكن مي‌سازد.
عمليات تجاري معمولي استفاده از يك گاز گرماگير يا گاز تصفيه شده گرمازاست كه به عنوان گاز حامل هستند و توسط يكي از گازهاي هيدروكربوري غني (enrich) مي‌شوند. نسبت گاز حامل به گاز هيدروكربور در صنعت متفاوت است اما معمولا نسبت 8 به يك تا 30 به يك قرار دارد. اين نسبت به نوع گاز حامل و هيدروكربور، اندازه كوره، شرايط كاري، چگونگي چرخش و سطح قطعه كار بستگي دارد.
در اغلب كوره‌هاي كربن دهي گازي يك يا چند گاز حامل براي رقيق سازي (Dilution) گاز هيدروكربن كه به عنوان منبع اوليه كربن استفاده مي‌شود بكار گرفته مي‌شود. رايج‌ترين گازهاي حامل، گاز گرماگير (كلاس 302: N2%40 و CO%21 و H2%38) است كه مقدار كربن را كنترل مي‌كند و مقدار متوسطي از كربن را براي عمليات كربن دهي در اختيار قرار مي‌دهد و هنگامي نيز كه با نقطه شبنم °C6 – و بالاتر كار مي‌شود امكان ادامه عمليات مداوم بدون وقفه در آخر هفته فراهم مي‌آيد. معمولا استفاده از نيتروژن به عنوان گاز حامل مشكل است زيرا حاوي بخار آب، اكسيژن آزاد و دي اكسيد كربن است اما در صورت استفاده از نيتروژن گازي خالص ، براي كنترل مقدار كربن گاز هيدروكربور، نسبت گاز حامل به گاز هيدروكربور بايد زياد باشد (بين 50 به يك تا 100 به يك).
در كربن دهي گازي از نوع گرماگير، حتي اگر گازي كه به كوره كربن دهي در °C930 دميده مي‌شود مدت زمان طلواني نگه داشته شود، سطح فلز تا حد يوتكتويد كربن دهي نمي‌شود. بنابراين با افزودن گاز غني كننده پتانسيل كربن سطح به 2/1- 1 درصد مي‌رسد و گاز به گونه‌اي تنظيم مي‌شود كه كربن سطح توسط نفوذ، معادل يوتكتويد شود. افزودن گاز غني كننده نسبت به CO به CO2 در نتيجه پتانسيل كربن را مي‌افزايد. اين كار با كاهش فشار جزئي CO2 و افزايش فشار جزئي CO صورت مي‌گيرد. نيز افزودن گاز غني كننده، فشار جزئي O2 را در كوره كاهش مي‌دهد.


+ (http://www.materialengineering.blogfa.com/post-76.aspx) نوشته شده در سه شنبه 1390/01/16 توسط مسعود بینش | یک نظر (javascript:void(0))یک نظر (javascript:void(0))
عمليات بهينه سازي سطح (4) (http://www.materialengineering.blogfa.com/post-75.aspx)
كربن دهي مايع
كربن دهي مايع (Liquid carburizing) يك روش عمليات سخت گرداني سطحي است كه در آن از محيط حمام نمك مذاب (Molten Salt bath) شامل كربنات سديم (حدود 80 درصد) ، كلرورسديم (15 – 10) و كربوسيليسيم (6 – 5) درصد و مقداري كلريد آمونيم استفاده مي‌شود. آزاد شدن كربن موجود در كربور سيليسيم (Sic) ، سطح قطعه را از كربن اشباع مي‌كند:
(4) 2 Na2 Co3 + SiC = Na2SiO3 + Na2O + 2CO + C
دماي كربن دهي مايع در حدود °C 950 – 800 است و براي رسيدن به ضخامت 2/0 ميليمتر حدود 50 – 40 دقيقه زمان لازم است. مزيت اين روش گرم شدن يكنواخت قطعه و امكان سخت كاري سريع در مرحله بعدي است.
انواع حمام‌هاي كربن دهي مايع از لحاظ دماي حمام عبارتست از :
1. حمام نمك دماي پايين (عمق سختي كم) : °C 900 – 850 و عمق سختي 25/0 – 13/0 ميلي متر
2. حمام نمك دماي بالا (عمق سختي زياد) : °C 950 – 900 و عمق سختي 3 – 5/0 ميلي متر
انواع حمام‌هاي كربن دهي مايع از لحاظ نوع گرم شدن كوره عبارتست از :
1. حمام‌هايي كه از بيرون گرم مي‌شوند : گازي (يا گازوئيلي) و الكتريكي مقاومتي
2. حمام‌هايي كه از درون گرم مي‌شوند : الكترود غوطه ور (Submerged) و الكترود فرورونده (Immersed)
در حمام‌هايي كه از بيرون گرم مي‌شوند، حمام‌هاي گازي نسبت به الكتريكي كم هزينه‌تر و نصب و كار با آن آسانتر است. در هر دو نوع حمام، منبع گرما ده بين جداره نسوز بيروني و جداره فولادي داخلي است. در حمام‌هايي كه از درون گرم مي‌شوند مخزن حمام با جداره‌اي از مواد نسوز محاصره شده است و جريان الكتريسيته با عبور از الكترودها، از حمام مذاب عبور كرده و آنرا گرم مي‌كند. جنس الكترودها فولاد آلياژي نورد شده است.


+ (http://www.materialengineering.blogfa.com/post-75.aspx) نوشته شده در پنجشنبه 1389/12/12 توسط مسعود بینش | نظر شما (javascript:void(0))نظر شما (javascript:void(0))
عمليات بهينه سازي سطح (3) (http://www.materialengineering.blogfa.com/post-74.aspx)
كربن دهي
كربن دهي (Carburizing) ارزانترين و رايج‌ترين روش سخت گرداني سطحي است. كربن دهي يا سمانتاسيون[1] (Cementaion) در حقيقت فرآيند اشباع لايه سطحي فولاد كم كربن در دماي °C 950 – 850 است كه با استفاده از مواد كربن ده صورت مي‌گيرد. در اين حالت سطح قطعه سخت و حجم آن نرم است. درصد كربن فولادهاي كربني يا آلياژي در اين فرآيند نبايد از 25/0 درصد بيشتر باشد. عمق نفوذ كربن (Diffusion) در لايه سطحي فولاد از 5/0 تا 2 ميلي متر متغير است و مقدار كربن در لايه بيروني تا 2/1 – 75/0 درصد افزايش مي‌يابد. بعد از دست يابي به عمق مناسب نفوذ، عمليات سخت كاري (Hardening) با سريع سردكردن (Quenching) فولاد از دماي سخت گرداني صورت مي‌گيرد و با عمليات بازگشت (Tempering) در دماي پايين به اتمام مي‌رسد. از اين عمليات براي افزايش مقاومت سايشي قالب‌هاي پرس مخصوص كارسرد و قالب‌هاي ريخته‌گري تحت فشار (Die Casting) استفاده مي‌شود. اين نوع قطعات بعدا نبايد سنگ زده شوند زيرا لايه سطحي آنها از بين مي‌رود.
فرآيند كربن دهي به سه روش انجام مي‌پذيرد:
1 . كربن دهي جامد
2 . كربن دهي مايع
3 . كربن دهي گازي
كربن دهي جامد
در روش كربن دهي جامد (Solid carburizing ) از مواد كربن ده جامد استفاده مي‌شود. معمولا قطعات در جعبه‌هاي فولادي مقاوم به گرما در مجاورت مخلوط پودري زغال چوب (70 درصد وزني) ، كربنات باريم يا سديم (25 – 20 درصد) و كربنات كلسيم (5/3 -5/2 درصد ) قرار مي‌گيرند. درز جعبه با گل نسوز پوشيده مي‌شود. كربنات يك عامل فعال كننده است ، فرآيند كربن دهي را تسريع مي‌كند و فشار و تركيب گاز درون جعبه را تنظيم مي‌نمايد. دماي كربن دهي در روش جامد حدود °C 950 – 900 است. مدت زمان نگهداري جعبه در داخل كوره بسته به عمق لايه سطحي است كه قرار است سخت شود. نفوذ كربن به ازاء هر ساعت نگهداري جعبه در دماي كربن دهي حدود 1/0 ميليمتر است.
در دماي كربن دهي وقوع واكنش (1) در داخل جعبه باعث ايجاد گاز مونوكسيد كربن مي‌شود:
(1) 2CO = (زغال) 2C + (هوا) O2
(2) 2CO = CO2 + C
كربن اتمي، آزاد و فعال است و براحتي مي‌تواند به داخل فاز آستنيت نفوذ كند و در لايه‌هاي سطحي فولاد فاز سمنتيت را تشكيل دهد:
(3) 3Fe + C = Fe3C
مزاياي كربن دهي جامد عبارتست از :
1. طيف وسيع تري از كوره‌ها در اين روش قابل استفاده است زيرا محيط آماده شده قبلي نياز ندارد.
2. براي كربن دهي تعداد كم قطعات موثر و اقتصادي است.
3. با توجه به سردشدن آرام پس از كربن دهي، ماشينكاري نهايي آنها قبل از سخت كاري مناسب است.
4. نسبت به روش گازي، روش‌هاي متعددي براي پوشاندن قسمت‌هايي از قطعه كه نبايد كربن دهي شود وجود دارد.
معايب كربن دهي جامد عبارتست از:
1. بخاطر ماهيت و اندازه ذرات جامد، روش‌هاي ديگر تميزتر و كار در آنها راحت‌تر است.
2. براي كربن دهي لايه هاي نازك كه بايد با دقت ابعادي زيادي كنترل شوند مناسب نيست.
3. كنترل كربن طرح و شيب كربن به نسبت كربن دهي گازي با دقت كمتري صورت مي‌گيرد.
4. سخت كاري مستقيم يا سخت كاري در قالب امكان‌پذير نيست.
5. نسبت به كربن دهي گازي انعطاف‌پذيري كمتري در كنترل شرايط كربن دهي وجود دارد.
6. وزن مواد جامد و مخزن كربن دهي سرعت‌هاي گرم و سردشدن را كاهش مي‌دهد و لذا زمان عمليات افزايش مي‌يابد.



1. بالا رفتن مقدار كربن در سطح فولاد باعث تشكيل فاز سمنتيت (Cementite) كه بسيار سخت است مي‌شود. از اين رو اين عمليات را سمانتاسيون نيز مي‌گويند.


+ (http://www.materialengineering.blogfa.com/post-74.aspx) نوشته شده در چهارشنبه 1389/12/04 توسط مسعود بینش | یک نظر (javascript:void(0))یک نظر (javascript:void(0))
عمليات بهينه سازي سطح (2) (http://www.materialengineering.blogfa.com/post-73.aspx)
فرآيند سخت گرداني سطحي
در بسياري از قطعات صنعتي، وجود سختي يكنواخت در تمام حجم قطعه ضرورتي ندارد و تنها لازم است سطح بيروني (Case) يا قسمتي از سطح بيروني سخت شود و حجم قطعه (Core) چقرمه (Tough) باقي بماند. سخت گرداني (Case hardening) به دو روش انجام مي‌شود:
1. تغيير تركيب شيميايي قطعه: عمليات حرارتي شيميايي (Chemical heat treatment)
2. سخت گرداني سطحي به روش شعله‌اي و القايي (بدون تغيير تركيب شيميايي سطح قطعه)
انتخاب هر يك از اين روش‌ها به نوع قطعه، طراحي آن، كوره‌هاي عمليات حرارتي، هدف نهايي از عمليات و نظاير آن بستگي دارد.
عمليات حرارتي شيميايي
اين نوع عمليات، تركيبي از عمليات شيميايي و عمليات حرارتي است. در اين عمليات، قطعه تا دماي خاصي در يك محيط شيميايي فعال كه حاوي اتم‌هاي عنصر مشخصي است گرم مي‌شود. در اثر واكنش متقابل محيط، تركيب لايه سطحي تغيير مي‌كند. بنابراين عمليات حرارتي شيمايي را مي‌توان اشباع سازي سطح فولاد از يك عنصر دانست. هدف از انجام اين نوع عمليات، افزايش سختي قطعه و بالابردن مقاومت در برابر سايش و خوردگي است.
عمده‌ترين عمليات حرارتي شيمايي عبارتست از:
1. كربن دهي
2. نيتروژن دهي
3. كربن _ نيتروژن دهي
4. پوشش نفوذي


+ (http://www.materialengineering.blogfa.com/post-73.aspx) نوشته شده در پنجشنبه 1389/11/28 توسط مسعود بینش | نظر شما (javascript:void(0))نظر شما (javascript:void(0))
عمليات بهينه سازي سطح (1) (http://www.materialengineering.blogfa.com/post-72.aspx)


توضيح:

مدتي اين مثنوي تاخير شد ...
به اميد خدا سلسله نوشته هاي خود را كه مرتبط با عمليات بهينه سازي سطح و حوزه هاي سخت گرداني سطحي (شيميائي - حرارتي ) و تكنولوژي ايجاد پوشش هاي نازك (رسوب گذاري از طريق بخار) است به علاقمندان و دوستداران علم و مهندسي مواد تقديم مي كنم. پذيراي انتقادها و پيشنهادهاي دوستان هستم.

***
عمليات بهينه سازي سطح مواد (Surface Modification) عبارت است از تغيير و اصلاح سطح و يا تشكيل يك لايه سطحي جديد به منظور دست يابي به خاصيت يا خواص مورد نظر. اين عمليات ممكن است روي طيف وسيعي از مواد زمينه (Substrate) صورت گيرد : فلزات ، سراميك ها، گرافيت، شيشه، پليمر و كامپوزيت. موادي كه به عنوان پوشش (Coating) استفاده مي شود نيز شامل فلزات، سراميك ها و نيمه هاديهاست. بطور كلي اهداف عمليات بهينه سازي سطح عبارتست از:


· مراقبت از سطح مواد جامد و تقويت آن
· غيرفعال سازي سطح (Passivation)
· تزئين سطح (Decoration)
· مقاومت در برابر خوردگي، سايش و نظايرآن
· توسعه مواد كامپوزيت
· كاربرد قطعات خاص

عمليات بهينه سازي سطح گاه با اصلاح و تغيير خود ماده سطح صورت مي گيرد كه در اين حالت از عمليات حرارتي سطحي مثلاٌ توسط ليزر، نفوذ (Diffusion) توسط عمليات حرارتي مثلاٌ كربن دهي و نيتروژن دهي و يا عمليات مكانيكي و شيميائي مثلاٌ اكسايش سطح، ساچمه زني (Shot blast) و كار سختي استفاده مي شود. در جنبه ديگر، بهينه سازي سطح با تشكيل يك لايه سطحي جديد يعني يك پوشش نازك (Thin film) همراه است. توسعه سريع سالهاي اخير در زمينه اصلاح و بهينه سازي و مراقبت از سطح مواد جامد منجر به ابداع روشهاي مختلف پوشش دهي بويژه تكنولوژي پوششهاي نازك (ضخامت كمتر از 20 ميكرون) شده است. در اين تكنولوژي ، از روشهاي مختلف رسوب دهي از طريق بخار (Vapour Deposition) به شكل فيزيكي (PVD) يا شيميائي (CVD) ، فلزپاشي (Metal Spray) ، واكنش در حمام نمك (Salt bath) ، روكش كاري (Cladding) و ... استفاده مي شود.
از يك ديدگاه مي توان تكنولوژي تشكيل لايه نازكرا به دو فرآيند تر (Wet) و خشك (Dry) تقسيم كرد.
فرآيندهاي تر عبارت است از :
الف. روش الكتروليز (Electrodeposition) يعني رسوب گذاري و پوشش دهي از طريق الكتريكي كه شامل رسوب دهي كاتدي و اكسايش آندي است.
ب. روش غير الكتريكي (Electroless) يا پوشش دهي غيرالكتريكي
فرآيندهاي خشك عبارت است از :
الف . رسوب گذاري فيزيكي از طريق بخار (PVD) : (Physical Vapour Deposition)
ب. رسوب گذاري شيميائي از طريق بخار (CVD) : (Chemical Vapour Deposition)
ج. فلزپاشي


+ (http://www.materialengineering.blogfa.com/post-72.aspx) نوشته شده در سه شنبه 1389/11/26 توسط مسعود بینش | نظر شما (javascript:void(0))نظر شما (javascript:void(0))
مقایسه عملیات سختکاری سطحی در چرخ دنده (http://www.materialengineering.blogfa.com/post-2.aspx)
مقدمه
درصنعت، قطعاتي نظير چرخ‏دنده‏ها، خارپيستون‏ها و محورهاي انتقال، معمولاً بايد داراي دو ويژگي مشخص باشند: قسمت سطحي آنها بايد سخت و قسمت مرکزي داراي انعطاف‏پذيري کافي باشد تا بتواند در مقابل نيروهاي ديناميکي مقاومت کند. از اين‏ رو، سطح چنين قطعاتي را به روش‏هاي مختلف سخت مي‏کنند.
به‏طور کلي «سختکاري سطحي» به دو روش عمده صورت مي‏گيرد:
1.همراه با تغيير ترکيب شيمايي سطح قطعه
2. بدون تغيير ترکيب شيميايي سطح قطعه
روش اول سختکاري در واقع اصطلاحي کلي براي فرايندهائي است که در آنها از طريق جذب برخي عناصر به سطح فولاد توسط فرايند نفوذ ترکيب شيميايي سطح قطعه را تغيير مي‏دهند و نوعي شيب غلظتي به‏وجود مي‏آورند. بسته به نوع عنصر مورد استفاده براي نفوذ به سطح فولاد، روش سختکاري سطحي را به نامي مشخص مي‏خوانند . مثلاً، درصورت استفاده از کربن به‏عنوان عنصر نفوذکننده در عمليات سختکاري، روش را «کربن دهي» يا سمنتاسيون مي‏گويند.
روش دوم، نوعي فرايند سختکاري سطحي است که تنها لايه سطحي يک قطعه کار از طريق گرم کردن القايي يا شعله يا ... تا حد بالاتر از دماي بحراني گرم و سپس سريعاً سرد مي‏شود.
سختکاري سطحي به روش القايي
در اين روش، با القاي جريان، دماي سطح قطعه را در مدتي کوتاه به حدي مناسب مي‏رسانند و سپس آن‏را سريعاً سرد مي‏کنند. درصد کربن فولادهاي مناسب براي اين نوع عمليات سخت کردن، معمولاً در حد 5/0– 35/0 درصد است که در نهايت، سختي RC 60– 50 را به‏دست مي‏دهد. فولادهاي 1035، 1045، 1050، 1055، 5140، 4140، مطابق استاندارد AISI/SAE براي سختکاري سطحي به روش القايي، مناسب هستند. فولادهايي که براي آب دادن به اين روش، در مورد قطعات نازک در نظر مي‏گيرند، بايد داراي قابليت سختي‏پذيري يا عمق نفوذ آبدهي‏ اندکي باشند تا تمام قطعه سخت نشود. ضخامت قشر سخت شده در اين روش، ثابت نيست چرا که سرعت گرم کردن قطعه بسيار زياد است (درحد چند ثانيه). موضوع اساسي که در گرم کردن قطعه به روش القايي بايد در نظر گرفت، احتراز از به‏وجود آمدن قشري ضعيف با تنش‏هاي کششي بسيار بالاست. اين امر، تابعي از شرايط مختلف نظير روش گرم کردن و نوع قطعه است. معمولاً براي سخت کردن دندانه محورهاي دندانه‏دار، از گرم و سرد کردن متوالي استفاده مي‏شود. در مورد اين نوع قطعات، القاي جريان با فرکانس‏هاي بالا باعث سوختن قسمت تيز دندانه‏ها شده و در پاي دنده‏ها نيز تنش‏هاي باقيمانده زيادي ايجاد مي‏کند که حد خستگي را بشدت پايين مي‏آورد.
مزيت عمده سخت‏کاري سطحي به طريق القايي، زمان کوتاه عمليات حرارتي قطعه و امکان اتوماسيون آن است.
سختکاري سطحي به روش کربن‌دهي
عمليات سمنتاسيون، عبارت است از اشباع قشر سطحي فولاد از کربن، توسط فرايند نفوذ. از آنجا که در اين روش، تغيير ترکيب شيمايي توسط نفوذ رخ مي‏دهد؛ فرايند عمليات، تابعي از دما و مدت زمان قرار گرفتن قطعه در محيط عمليات است. سمنتاسيون برروي فولادهاي کم کربن با حد کربن1/0- 18/0 درصد براي قطعات نازک و 3/0- 2/0 درصد براي قطعات بزرگ انجام مي‏گيرد. محيط عمليات سمنتاسيون مي‏تواند جامد، گاز يا مايع باشد.
سمنتاسيون در دماي بالاي AC3 يعني 910 تا 950 درجه سانتي‏گراد انجام مي‏شود، به اين ترتيب که کربن، در آستنيت حل مي‏شود و وقتي به حد اشباع رسيد، شرايط ايجاد فاز سمانته آماده مي‏شود. زمان عمليات سمنتاسيون، معمولاً چند ساعت است. فولادهاي 1015، 8620، A3115، A3120 و 4720 برطبق استاندارد AISI/SAE براي عمليات سمنتسيون مناسب هستند. با عمليات سمنتاسيون، علاوه‏بر افزايش سختي و استحکام، حد خستگي قطعه بهبود مي‏يابد. دگرگوني مارتنزيتي بر اثر سريع سرد کردن به نحوي است که قطعه را در مقابل پذيرش تنش‏هايي بيشتر و وسيع‏تر مستعد مي‏سازد.
توضيح مختصري درباره دگرگوني مارتنزيتي
مارتنزيت، محلول جامد فوق اشباع آهن است. قابليت انحلال کربن در دماي محيط در آهن (مزيت) در حد 0025/0 درصد است. با بالا رفتن دما و رسيدن به دماي آستنيته که عمليات سمنتاسيون در آن انجام مي‏شود، کربن با حل شدن در فاز آستنيت اشباع مي‏شود. با سريع سرد کردن تا دماي محيط، فرصت تجزيه تعادلي آستنيت به فريت و سمنيت گرفته مي‏شود. لذا در دماي محيط، محلول جامد فوق اشباع آهن وجود خواهد داشت که مارتنزيت نام دارد. به همين دليل، دگرگوني مارتزيتي بدون فرايند نفوذ صورت مي‏گيرد (Diffusion less) . مشخصه ويژه دگرگوني مارتنزيتي، تغيير حجم قشر سخت شده براثر سرد شدن سريع است. اين تغيير حجم، با توجه به ضريب فشردگي ساختارهاي بلوري فازهاي فريت، آستنيت و مارتنزيت توجيه مي‏شود. ساختار بلوري مزيت bcc است، ضريب فشردگي 68 درصد، آستنيت fcc، ا74 درصد و مارتزيت bct ، افزايش حجم قشر سمانته براثر تبديل آستنيت به مارتنزيت، 27/4 درصد است.
همين مشخصه (تغيير حجم) در دگرگوني مارتنزيتي که در عمليات سمانتاسيون اتفاق مي‏افتد و تفاوت محدوده اين دگرگوني بين سطح سخت شده و مرکز قطعه، باعث ايجاد تنش‏هاي فشاري در سطح قطعه مي‏شود، درحالي‏که مرکز قطعه تحت تنش‏هاي کششي است. با اعمال تنش خارجي به قطعه، تنش شعاعي فشاري است و تنش عرضي در سطح اعمال شده کششي و در سطح مقابل فشاري است. بنابراين در حين اعمال تنش‏هاي خارجي، در قطعاتي که به طريق سمنتاسيون سخت شده‏اند، تنش روي سطح قطعه کاهش مي‏يابد. به بياني ديگر ظرفيت تحمل تنش براي چنين قطعاتي بيشتر است.
فولاد 17NiCrMo6 با شماره استاندارد ۱.6587 داراي اين خصوصيت است:
خصوصيات مکانيکي چنين فولادي عبارت است از:
استحکام کششي: 980 - 1420 N/mm2
تنش تسليم: 685 - 835 N/mm2
ازدياد طول نسبي: 7 - 8%
سختي: 159 – 229 HB

با توجه به بحث ارائه شده، فولاد ۳۴CrMo۴ با شماره استاندارد (۱.۷۲۲۰) که به روش القايي سخت شده است ظرفيت پذيرش و تحمل بار و تنش کمتري را دارد، يعني هم مقاومت کناره دنده‏ها کم است و هم مقاومت در برابر تنش خستگي در مورد خود دنده‏ها چنين است.

ترکيب شيمايي فولاد (1.7220) چنين است (AiSi 4137):
با خصوصيات مکانيکي:
استحکام کششي : 750 - 1200 N/mm2
تنش تسليم : 580 - 800 N/mm2
ازدياد طول نسبي: 11 - 15%
سختي: 223 HB

بنابراين، با توجه به ماهيت دگرگوني مارتنزيتي و تغيير ترکيب شيمايي سطح قطعه که در عمليات سمنتاسيون رخ مي‏دهد، براي قطعه‏اي مثل چرخ‌دنده که در معرض اعمال تنش‏هاي مختلف است، عامل تحمل تنش و بالا بودن حد خستگي اهميت دارد که در عمليات سمنتاسيون تامين مي‏شود. در صورت اعمال صحيح چرخه حرارتي، همگن بودن ساختار متالورژيکي چنين قطعاتي، مزيتي افزونتر تلقي مي‏شود.