Il trattamento termico si riferisce a un processo di lavorazione termica dei metalli in cui i materiali vengono riscaldati, mantenuti caldi e raffreddati allo stato solido per ottenere la struttura e le proprietà desiderate.
1. Trattamento termico
1. Normalizzazione: riscaldare l'acciaio o le parti in acciaio alla temperatura appropriata sopra il punto critico AC3 o ACM, mantenerlo per un certo periodo di tempo, quindi raffreddarlo all'aria per ottenere la struttura simile alla perlite.
2. Ricottura: riscaldare il pezzo in acciaio ipoeutettoidico a 20-40 gradi sopra AC3, mantenerlo caldo per un periodo di tempo, quindi raffreddarlo lentamente con la fornace (o seppellirlo in sabbia o calce) fino a meno di 500 gradi e raffreddarlo all'aria. .
3. Trattamento termico della soluzione: riscaldare la lega in una zona monofase ad alta temperatura e mantenerla a una temperatura costante, in modo che la fase in eccesso possa essere completamente dissolta nella soluzione solida, quindi raffreddata rapidamente per ottenere una soluzione solida sovrasatura processo di trattamento termico.
4. Invecchiamento: dopo che la lega è stata sottoposta a trattamento termico di solubilizzazione o deformazione plastica a freddo, le sue proprietà cambiano nel tempo quando viene posta a temperatura ambiente o leggermente superiore alla temperatura ambiente.
5. Trattamento della soluzione: sciogliere completamente varie fasi nella lega, rafforzare la soluzione solida, migliorare la tenacità e la resistenza alla corrosione, eliminare lo stress e ammorbidirsi, in modo da continuare la lavorazione e la formatura.
6. Trattamento di invecchiamento: riscaldare e mantenere al caldo alla temperatura alla quale precipita la fase rinforzante, in modo che la fase rinforzante precipiti, indurisca e aumenti la resistenza.
7. Tempra: processo di trattamento termico in cui l'acciaio viene austenitizzato e raffreddato ad una velocità di raffreddamento adeguata, in modo che il pezzo subisca martensite e altre trasformazioni strutturali instabili nell'intera sezione trasversale o entro un certo intervallo.
8. Rinvenimento: riscaldare il pezzo raffreddato a una temperatura adeguata al di sotto del punto critico AC1 per un certo periodo di tempo, quindi raffreddarlo con un metodo che soddisfi i requisiti per ottenere la struttura e le prestazioni richieste.
9. Carbonitrurazione dell'acciaio: La carbonitrurazione è il processo di infiltrazione simultanea di carbonio e azoto nella superficie dell'acciaio. Tradizionalmente, la carbonitrurazione è anche chiamata cianurazione, e la carbonitrurazione gassosa a media temperatura e la carbonitrurazione gassosa a bassa temperatura (cioè nitrurazione gassosa dolce) sono ampiamente utilizzate. Lo scopo principale della carbonitrurazione gassosa a media temperatura è migliorare la durezza, la resistenza all'usura e la resistenza alla fatica dell'acciaio. La carbonitrurazione gassosa a bassa temperatura è principalmente nitrurazione e il suo scopo principale è migliorare la resistenza all'usura e alla resistenza al grippaggio dell'acciaio.
10. Tempra e rinvenimento: generalmente, il trattamento termico che combina tempra e rinvenimento ad alta temperatura è chiamato tempra e rinvenimento. Il trattamento di bonifica è ampiamente utilizzato in varie parti strutturali importanti, in particolare in quelle bielle, bulloni, ingranaggi e alberi che funzionano sotto carichi alternati. Dopo il trattamento di tempra e rinvenimento, si ottiene la struttura di sorbite temperata e le sue proprietà meccaniche sono migliori della struttura di sorbite normalizzata con la stessa durezza. La sua durezza dipende dalla temperatura di rinvenimento ad alta temperatura ed è correlata alla stabilità del rinvenimento dell'acciaio e alle dimensioni della sezione trasversale del pezzo, generalmente tra HB200-350.
11. Brasatura: processo di trattamento termico in cui due pezzi vengono riscaldati, fusi e legati insieme mediante saldatura.
2. Caratteristiche del processo
Il trattamento termico dei metalli è uno dei processi più importanti nella produzione meccanica. Rispetto ad altre tecniche di lavorazione, il trattamento termico generalmente non modifica la forma e la composizione chimica complessiva del pezzo, ma modifica la microstruttura all'interno del pezzo o modifica la composizione chimica della superficie del pezzo. , per conferire o migliorare le prestazioni del pezzo. Si caratterizza per il miglioramento della qualità intrinseca del pezzo, che generalmente non è visibile ad occhio nudo. Affinché i pezzi metallici abbiano le proprietà meccaniche, fisiche e chimiche richieste, oltre a una selezione ragionevole di materiali e vari processi di formatura, i processi di trattamento termico sono spesso essenziali. L’acciaio è il materiale più utilizzato nell’industria dei macchinari. La microstruttura dell'acciaio è complessa e può essere controllata mediante trattamento termico. Pertanto, il trattamento termico dell'acciaio è il contenuto principale del trattamento termico dei metalli. Inoltre, alluminio, rame, magnesio, titanio, ecc. e le loro leghe possono anche modificare le loro proprietà meccaniche, fisiche e chimiche attraverso il trattamento termico per ottenere prestazioni diverse.
3. Processo
Il processo di trattamento termico generalmente comprende riscaldamento, isolamento, tre processi di raffreddamento, a volte ha solo due processi di riscaldamento e raffreddamento. Questi processi sono interconnessi e non possono essere interrotti.
Il riscaldamento è uno dei processi importanti del trattamento termico. I mezzi di riscaldamento per il trattamento termico dei metalli sono molteplici, i primi ad adottare carbone e carbonella come fonte termica, per poi utilizzare combustibili liquidi e geologici. L'applicazione dell'elettricità rende il riscaldamento facile da controllare senza inquinamento ambientale. Queste fonti di calore possono essere utilizzate per il riscaldamento diretto, ma anche per il riscaldamento indiretto tramite sale fuso o metallo, o anche particelle galleggianti.
Quando il metallo viene riscaldato, il pezzo è esposto all'aria e spesso si verificano ossidazione e decarburazione (ovvero, il contenuto di carbonio sulla superficie della parte in acciaio viene ridotto), il che ha un effetto molto negativo sulle proprietà superficiali del metallo. parti dopo il trattamento termico. Pertanto, i metalli devono solitamente essere riscaldati in atmosfera controllata o atmosfera protettiva, sale fuso e vuoto e possono anche essere protetti mediante metodi di rivestimento o imballaggio.
La temperatura di riscaldamento è uno dei parametri tecnologici importanti del processo di trattamento termico, seleziona e controlla la temperatura di riscaldamento ed è l'argomento che garantisce la qualità del trattamento termico. La temperatura di riscaldamento è diversa a seconda del materiale metallico lavorato e dello scopo del trattamento termico, ma generalmente tutto deve essere riscaldato a una temperatura superiore alla temperatura di trasformazione, per ottenere una microstruttura ad alta temperatura. Inoltre, la trasformazione richiede un certo tempo, quindi quando la superficie del pezzo metallico raggiunge la temperatura di riscaldamento richiesta, deve essere mantenuta a questa temperatura per un certo periodo di tempo per rendere coerenti le temperature interna ed esterna e completare la trasformazione. trasformazione della microstruttura. Questo periodo di tempo è chiamato tempo di attesa. Quando si adotta il riscaldamento ad alta densità di energia e il calore superficiale da gestire, la velocità di riscaldamento è estremamente rapida e generalmente non richiede tempo di ammollo, mentre il tempo di ammollo del trattamento termochimico è spesso più lungo.
Il raffreddamento è anche una fase indispensabile nel processo di trattamento termico. Il metodo di raffreddamento è diverso a causa dei diversi processi, principalmente per controllare la velocità di raffreddamento. La velocità di raffreddamento ricotta generale è la più lenta, la velocità di raffreddamento di normalizzazione è molto veloce e la velocità di raffreddamento di tempra è più veloce. Tuttavia, ci sono requisiti diversi a causa dei diversi tipi di acciaio. Ad esempio, l'acciaio duro vuoto può essere indurito alla stessa velocità di raffreddamento della normalizzazione.
4. Classificazione dei processi
I processi di trattamento termico dei metalli possono essere suddivisi approssimativamente in tre categorie: trattamento termico complessivo, trattamento termico superficiale e trattamento termico chimico. In base alla differenza tra mezzo di riscaldamento, temperatura di riscaldamento e metodo di raffreddamento, ciascuna grande classe può essere nuovamente suddivisa in diversi processi di trattamento termico. Lo stesso metallo adotta diversi processi di trattamento termico per ottenere strutture diverse e avere quindi proprietà diverse. L'acciaio è il metallo più utilizzato nell'industria e la microstruttura dell'acciaio è anche la più complessa, quindi esistono vari processi di trattamento termico dell'acciaio.
Il trattamento termico complessivo è un processo di trattamento termico del metallo che riscalda il pezzo nel suo insieme e quindi lo raffredda a una velocità adeguata per ottenere la struttura metallografica richiesta per modificarne le proprietà meccaniche complessive. Il trattamento termico complessivo dell'acciaio prevede generalmente quattro processi fondamentali: ricottura, normalizzazione, tempra e rinvenimento.
Processo significa:
La ricottura consiste nel riscaldare il pezzo ad una temperatura adeguata, adottare tempi di mantenimento diversi a seconda del materiale e delle dimensioni del pezzo, quindi raffreddarlo lentamente. Organizzati.
La normalizzazione consiste nel riscaldare il pezzo ad una temperatura adeguata e quindi raffreddarlo all'aria. L'effetto della normalizzazione è simile a quello della ricottura, ma la struttura ottenuta è più fine. Viene spesso utilizzato per migliorare le prestazioni di taglio dei materiali e talvolta viene utilizzato per alcune parti con requisiti bassi. come trattamento termico finale.
La tempra consiste nel raffreddare rapidamente il pezzo in lavorazione in mezzi di tempra come acqua, olio o altri sali inorganici e soluzioni acquose organiche dopo il riscaldamento e la conservazione del calore. Dopo la tempra, la parte in acciaio diventa dura, ma allo stesso tempo diventa fragile. Per eliminare la fragilità nel tempo, generalmente deve essere temperato nel tempo.
Per ridurre la fragilità delle parti in acciaio, le parti in acciaio bonificato vengono mantenute per lungo tempo a una temperatura adeguata, superiore alla temperatura ambiente ma inferiore a 650 gradi C, e quindi raffreddate. Questo processo è chiamato tempera. Ricottura, normalizzazione, tempra e rinvenimento sono i "quattro fuochi" nel trattamento termico complessivo. Tra questi, la tempra e il rinvenimento sono strettamente correlati e vengono spesso utilizzati insieme ed entrambi sono indispensabili. I "Quattro fuochi" hanno sviluppato diversi processi di trattamento termico con diverse temperature di riscaldamento e metodi di raffreddamento. Per ottenere una certa resistenza e tenacità, il processo di combinazione di tempra e rinvenimento ad alta temperatura è chiamato tempra e rinvenimento. Dopo che alcune leghe sono state temprate per formare una soluzione solida sovrasatura, vengono mantenute a temperatura ambiente o a una temperatura leggermente più alta per un periodo di tempo più lungo per migliorare la durezza, la resistenza o le proprietà elettriche della lega. Tale processo di trattamento termico è chiamato trattamento di invecchiamento.
Il metodo per combinare la deformazione del processo di pressione e il trattamento termico in modo efficace e stretto in modo che il pezzo possa ottenere una buona resistenza e tenacità è chiamato trattamento termico di deformazione; il trattamento termico in atmosfera a pressione negativa o sotto vuoto è chiamato trattamento termico sotto vuoto, che non solo può rendere il pezzo non ossidato e decarburato, la superficie del pezzo viene mantenuta liscia dopo il trattamento, le prestazioni del pezzo vengono migliorate e l'agente di infiltrazione può essere utilizzato anche per trattamenti termici chimici.
Il trattamento termico superficiale è un processo di trattamento termico dei metalli che riscalda solo la superficie del pezzo per modificare le proprietà meccaniche della superficie. Per riscaldare solo la superficie del pezzo senza far passare troppo calore all'interno del pezzo, la fonte di calore utilizzata deve avere un'elevata densità di energia, cioè fornire una grande quantità di energia termica al pezzo per unità di superficie , in modo che la superficie o parte del pezzo possa essere a breve termine o istantanea. ad alta temperatura. I principali metodi di trattamento termico superficiale sono lo spegnimento della fiamma e il trattamento termico con riscaldamento a induzione. Le fonti di calore comunemente utilizzate sono fiamme come quella ossiacetilenica o ossipropana, corrente indotta, laser e fascio di elettroni.
Il trattamento termico chimico è un processo di trattamento termico dei metalli che modifica la composizione chimica, la struttura e le proprietà della superficie del pezzo. La differenza tra il trattamento termico chimico e il trattamento termico superficiale è che il primo modifica la composizione chimica della superficie del pezzo. Il trattamento termico chimico consiste nel riscaldare il pezzo in un mezzo (gas, liquido, solido) contenente carbonio, sale o altri elementi leganti e mantenerlo caldo per un lungo periodo, in modo che la superficie del pezzo sia infiltrata con elementi come carbonio, azoto, boro e cromo. Dopo l'infiltrazione degli elementi, talvolta sono necessari altri processi di trattamento termico come la tempra e il rinvenimento. I principali metodi di trattamento termico chimico sono la cementazione, la nitrurazione e la metallizzazione.
Il trattamento termico è uno dei processi importanti nel processo di produzione di parti meccaniche, utensili e stampi. In generale, può garantire e migliorare varie proprietà del pezzo, come la resistenza all'usura e alla corrosione. Può anche migliorare la struttura e lo stato di sollecitazione del pezzo grezzo per facilitare varie lavorazioni a freddo e a caldo.