Procés de tractament tèrmic

El tractament tèrmic es refereix a un procés de processament tèrmic del metall en el qual el material es troba en estat sòlid mitjançant l'escalfament, la conservació de la calor i el refredament per obtenir l'estructura i les propietats desitjades.

1. Normalització: escalfar peces d'acer o d'acer a una temperatura adequada per sobre del punt crític AC3 o ACM durant un període de temps determinat i després refredar a l'aire per obtenir un procés de tractament tèrmic de l'estructura de perlita.

2. Recuit: la peça d'acer hipoeutectoide s'escalfa a 20-40 graus per sobre de AC3 i, després de mantenir-se durant un període de temps, es refreda lentament amb el forn (o s'enterra a la sorra o es refreda a la calç) per a un tractament tèrmic. procés de refredament a l'aire per sota dels 500 graus.

3. Tractament tèrmic de la solució sòlida: l'aliatge s'escalfa a una regió monofàsica d'alta temperatura i es manté a una temperatura constant, de manera que l'excés de fase es dissol completament en la solució sòlida, i després es refreda ràpidament per obtenir una solució sòlida sobresaturada.

4. Envelliment: després de sotmetre l'aliatge a un tractament tèrmic en solució o a una deformació plàstica en fred, quan l'aliatge es col·loca a temperatura ambient o es manté una mica més alt que la temperatura ambient, les seves propietats canvien amb el temps.

5. Tractament de la solució sòlida: dissol completament diverses fases de l'aliatge, enforteix la solució sòlida, millora la duresa i la resistència a la corrosió, elimina l'estrès i suavitza, per continuar processant i formant.

6. Tractament d'envelliment: Escalfament i manteniment de la temperatura a la temperatura de precipitació de la fase d'enfortiment, de manera que la fase d'enfortiment es precipita, s'endureix i es millora la resistència.

7. Temprament: procés de tractament tèrmic en el qual l'acer s'austenitza i després es refreda a una velocitat de refredament adequada, de manera que la peça pot patir transformacions de martensita i altres microestructuras inestables en tota la secció transversal o en un determinat rang.

8. Tremp: la peça de treball trempada s'escalfa a una temperatura adequada per sota del punt crític AC1 durant un període de temps determinat, i després es refreda mitjançant un mètode que compleixi els requisits per obtenir l'estructura i les propietats requerides.

9. Carbonitruració de l'acer: la carbonitruració és el procés d'infiltració de carboni i nitrogen a la superfície de l'acer alhora. Tradicionalment, la carbonitruració, també coneguda com a cianuració, s'utilitza àmpliament en la carbonitruració de gasos a mitja temperatura i en la carbonitruració de gasos a baixa temperatura (és a dir, la nitruració suau de gas). L'objectiu principal de la carbonitruració de gas a mitja temperatura és millorar la duresa, la resistència al desgast i la resistència a la fatiga de l'acer. La carbonitruració de gas a baixa temperatura és principalment nitruració, i el seu objectiu principal és millorar la resistència al desgast i la resistència al grip de l'acer.

10. Temprament i tremp: En general, és habitual combinar el tractament tèrmic amb el tremp i el tremp a alta temperatura com a tremp i tremp. El tractament de trempat i temperat s'utilitza àmpliament en diverses peces estructurals importants, especialment en les bielles, cargols, engranatges i eixos que funcionen sota càrregues alternes. L'estructura de sorbita temperada s'obté després del tractament de trempat i tremp, i les seves propietats mecàniques són millors que l'estructura de sorbita normalitzada amb la mateixa duresa. La seva duresa depèn de la temperatura de tremp a alta temperatura i està relacionada amb l'estabilitat del tremp de l'acer i la mida de la secció de la peça, generalment entre HB200-350.

11. Soldadura: procés de tractament tèrmic en què dues peces s'escalfen, es fonen i s'uneixen amb metall d'aportació per soldadura.

En segon lloc, les característiques del procés

El tractament tèrmic dels metalls és un dels processos importants en la fabricació de maquinària. En comparació amb altres processos de processament, el tractament tèrmic generalment no canvia la forma i la composició química general de la peça de treball, sinó que canvia la microestructura dins de la peça o canvia la composició química de la superfície de la peça. , per donar o millorar el rendiment de la peça. Es caracteritza per millorar la qualitat intrínseca de la peça, que generalment no és visible a simple vista. Per tal que la peça metàl·lica tingui les propietats mecàniques, físiques i químiques necessàries, a més de la selecció raonable de materials i diversos processos de conformació, el procés de tractament tèrmic sovint és essencial. L'acer és el material més utilitzat en la indústria de la maquinària. La microestructura de l'acer és complexa i es pot controlar mitjançant tractament tèrmic. Per tant, el tractament tèrmic de l'acer és el contingut principal del tractament tèrmic del metall. A més, l'alumini, coure, magnesi, titani, etc. i els seus aliatges també poden modificar les seves propietats mecàniques, físiques i químiques mitjançant tractament tèrmic per obtenir diferents rendiments.

3. Procés

El procés de tractament tèrmic generalment inclou tres processos d'escalfament, conservació de calor i refrigeració, i de vegades només hi ha dos processos d'escalfament i refrigeració. Aquests processos estan interconnectats i ininterromputs.

La calefacció és un dels processos importants del tractament tèrmic. Hi ha molts mètodes de calefacció per al tractament tèrmic dels metalls. Els primers utilitzaven carbó vegetal i carbó com a fonts de calor i, més recentment, es van utilitzar combustibles líquids i gasosos. L'aplicació d'electricitat fa que la calefacció sigui fàcil de controlar i lliure de contaminació ambiental. Aquestes fonts de calor es poden utilitzar per a l'escalfament directe o indirecte mitjançant sals o metalls fosos, així com partícules flotants.

Quan el metall s'escalfa, la peça s'exposa a l'aire i sovint es produeix l'oxidació i la descarburació (és a dir, es redueix el contingut de carboni a la superfície de la peça d'acer), cosa que té un efecte molt advers sobre les propietats superficials de la peça. peces després del tractament tèrmic. Per tant, el metall normalment s'ha d'escalfar en una atmosfera controlada o atmosfera protectora, en sal fosa i al buit, i també es pot protegir mitjançant mètodes de recobriment o embalatge.

La temperatura d'escalfament és un dels paràmetres importants del procés de tractament tèrmic. La selecció i el control de la temperatura de calefacció són les principals qüestions per garantir la qualitat del tractament tèrmic. La temperatura d'escalfament varia segons el material metàl·lic a processar i la finalitat del tractament tèrmic, però generalment s'escalfa per sobre de la temperatura de transició de fase per obtenir una estructura d'alta temperatura. A més, la transformació triga un cert temps. Per tant, quan la superfície de la peça metàl·lica arriba a la temperatura d'escalfament requerida, s'ha de mantenir a aquesta temperatura durant un cert període de temps perquè les temperatures internes i externes siguin coherents i la microestructura canviï completament. Aquest període de temps s'anomena temps de retenció. Quan s'utilitzen calefacció d'alta densitat d'energia i tractament tèrmic superficial, la velocitat d'escalfament és extremadament ràpida i, en general, no hi ha temps de retenció, mentre que el temps de manteniment del tractament tèrmic químic sovint és més llarg.

La refrigeració també és un pas indispensable en el procés de tractament tèrmic. El mètode de refrigeració varia amb diferents processos, principalment controlant la velocitat de refrigeració. En general, la velocitat de refredament de recuit és la més lenta, la velocitat de refredament de normalització és més ràpida i la velocitat de refredament d'extinció és més ràpida. Tanmateix, també hi ha requisits diferents a causa dels diferents tipus d'acer. Per exemple, l'acer endurit per buit es pot endurir amb la mateixa velocitat de refredament que la normalització.

Quatre, classificació del procés

El procés de tractament tèrmic de metalls es pot dividir aproximadament en tres categories: tractament tèrmic global, tractament tèrmic superficial i tractament tèrmic químic. Segons els diferents mitjans de calefacció, temperatura de calefacció i mètode de refrigeració, cada categoria es pot dividir en diversos processos de tractament tèrmic diferents. Un mateix metall adopta diferents processos de tractament tèrmic per obtenir diferents estructures i així tenir propietats diferents. L'acer és el metall més utilitzat a la indústria, i la microestructura de l'acer també és la més complexa, de manera que hi ha molts tipus de processos de tractament tèrmic d'acer.

El tractament tèrmic global és un procés de tractament tèrmic metàl·lic que escalfa la peça en conjunt i després la refreda a una velocitat adequada per obtenir l'estructura metal·logràfica necessària per canviar les seves propietats mecàniques globals. El tractament tèrmic global de l'acer té en general quatre processos bàsics: recuit, normalització, trempat i tremp.

Procés significa:

El recuit és escalfar la peça a una temperatura adequada, adoptar diferents temps de retenció segons el material i la mida de la peça i, a continuació, refredar-la lentament, l'objectiu és que l'estructura interna del metall arribi o s'apropi a l'estat d'equilibri, obtingui un bon estat. el rendiment i el rendiment del procés, o per a una posterior extinció Prepareu-vos per a l'organització.

La normalització és escalfar la peça a una temperatura adequada i després refredar-la a l'aire. L'efecte de la normalització és similar al del recuit, però l'estructura obtinguda és més fina. Sovint s'utilitza per millorar el rendiment de tall dels materials, i de vegades s'utilitza per a algunes peces amb requisits baixos. com a tractament tèrmic final.

L'extinció consisteix a refredar ràpidament la peça de treball en un medi d'extinció com aigua, oli o altres sals inorgàniques i solucions aquoses orgàniques després d'escalfar i mantenir la peça calenta. Després de l'extinció, l'acer es torna dur, però al mateix temps es torna fràgil. Per tal d'eliminar la fragilitat en el temps, generalment és necessari temperar a temps.

Per tal de reduir la fragilitat de les peces d'acer, les peces d'acer temperat es mantenen a una temperatura adequada superior a la temperatura ambient però inferior a 650 graus C durant molt de temps i després es refreden. Aquest procés s'anomena temperat. El recuit, la normalització, l'extinció i el tremp són els "quatre focs" del tractament tèrmic global. Entre ells, el tremp i el tremp estan estretament relacionats i sovint s'utilitzen junts, i cap dels dos és indispensable. Els "quatre focs" han desenvolupat diferents processos de tractament tèrmic amb diferents temperatures d'escalfament i mètodes de refrigeració. Per obtenir una certa resistència i tenacitat, el procés de combinació de trempat i tremp a alta temperatura s'anomena trempada i tremp. Després d'apagar alguns aliatges per formar una solució sòlida sobresaturada, es mantenen a temperatura ambient o una temperatura adequada una mica més alta durant molt de temps per millorar la duresa, la resistència o les propietats elèctriques i magnètiques de l'aliatge. Aquest procés de tractament tèrmic s'anomena tractament d'envelliment.

El mètode per combinar la deformació a pressió i el tractament tèrmic de manera eficaç i estreta per fer que la peça obtingui una bona resistència i duresa s'anomena tractament tèrmic de deformació; El tractament tèrmic en una atmosfera de pressió negativa o buit s'anomena tractament tèrmic al buit, que no només fa que la peça no s'oxidi ni descarburi, la superfície de la peça després del tractament es mantingui llisa i el rendiment de la peça es millori.

El tractament tèrmic superficial és un procés de tractament tèrmic metàl·lic que només escalfa la superfície de la peça per canviar les propietats mecàniques de la superfície. Per tal d'escalfar només la capa superficial de la peça de treball sense deixar passar massa calor a l'interior de la peça de treball, la font de calor utilitzada ha de tenir una alta densitat d'energia, és a dir, es dóna una major quantitat d'energia tèrmica a la peça de treball. per unitat de superfície, de manera que la capa superficial o àrea local dela peça pot ser a curt termini o instantània. assolir una temperatura elevada. Els principals mètodes de tractament tèrmic superficial són l'extinció de la flama i el tractament tèrmic per inducció. Les fonts de calor que s'utilitzen habitualment són les flames com l'oxiacetilè o l'oxipropà, el corrent induït, el làser i el feix d'electrons.

El tractament tèrmic químic és un procés de tractament tèrmic metàl·lic que canvia la composició química, l'estructura i les propietats de la superfície de la peça. La diferència entre el tractament tèrmic químic i el tractament tèrmic superficial és que el primer canvia la composició química de la superfície de la peça. El tractament tèrmic químic consisteix a escalfar la peça en un medi (gas, líquid, sòlid) que conté carboni, sal o altres elements d'aliatge, i mantenir-la durant molt de temps, de manera que la capa superficial de la peça s'infiltra amb elements com el carboni. , nitrogen, bor i crom. Després de la infiltració dels elements, de vegades es duen a terme altres processos de tractament tèrmic, com ara el tremp i el tremp. Els principals mètodes de tractament tèrmic químic són la cementació, la nitruració i la metal·lització.

El tractament tèrmic és un dels processos importants en la fabricació de peces i eines mecàniques. En termes generals, pot garantir i millorar diverses propietats de la peça de treball, com ara la resistència al desgast, la resistència a la corrosió, etc. També pot millorar l'estructura i l'estat d'estrès del blanc per facilitar diversos processaments en fred i calent.

Per exemple: el ferro colat blanc pot ser ferro colat mal·leable després d'un tractament de recuit a llarg termini per millorar la plasticitat; els engranatges adopten el procés de tractament tèrmic correcte, i la vida útil es pot duplicar o desenes de vegades superior a la dels engranatges sense tractament tèrmic; La infiltració d'alguns elements d'aliatge té algunes propietats d'acer aliat cares, que poden substituir alguns acers resistents a la calor i acers inoxidables; gairebé totes les eines i matrius s'han de tractar tèrmicament abans que es puguin utilitzar.

Per què les canonades d'acer s'han de tractar tèrmicament?

La funció del tractament tèrmic és millorar les propietats mecàniques de les canonades d'acer i les canonades d'acer de precisió, eliminar l'estrès residual i millorar el rendiment de mecanitzat de les canonades d'acer.

Segons els diferents propòsits del tractament tèrmic, el procés de tractament tèrmic es pot dividir en dues categories: tractament tèrmic preliminar i tractament tèrmic final.

1. Tractament tèrmic preparatori

El propòsit del tractament tèrmic preparatori és millorar la processabilitat, eliminar l'estrès intern i preparar una bona estructura metal·logràfica per al tractament tèrmic final. El procés de tractament tèrmic inclou recuit, normalització, envelliment, trempat i tremp, etc.

(1) Recuit i normalització

El recuit i la normalització s'utilitzen per als blancs treballats en calent. L'acer al carboni i l'acer aliat amb un contingut de carboni superior al {{0}},5 per cent sovint es recuit per reduir la seva duresa i fàcil de tallar; acer al carboni i acer aliat amb un contingut de carboni inferior al 0,5 per cent, per tal d'evitar enganxar-se al ganivet quan la seva duresa és massa baixa, i l'ús de tractament normalitzador. El recuit i la normalització encara poden refinar els grans i l'estructura uniforme per preparar-se per al tractament tèrmic posterior. El recuit i la normalització solen programar-se després de la fabricació en blanc i abans del mecanitzat en brut.

(2) Tractament de l'envelliment

El tractament d'envelliment s'utilitza principalment per eliminar l'estrès intern generat en la fabricació i mecanitzat en brut.

Per tal d'evitar una càrrega de treball excessiva de transport, per a peces amb precisió general, es pot organitzar un tractament d'envelliment abans d'acabar. Tanmateix, per a peces amb requisits d'alta precisió (com ara la caixa de la màquina mandrinada de coordenades, etc.), s'han d'organitzar dos o diversos procediments de tractament d'envelliment. Les peces simples generalment no estan subjectes a tractament d'envelliment.

A més de les peces de fosa, per a algunes peces de precisió amb poca rigidesa (com els cargols de precisió), per tal d'eliminar la tensió interna generada durant el processament i estabilitzar la precisió de mecanitzat de les peces, sovint s'organitzen múltiples tractaments d'envelliment entre desbast i semi- acabat. Per a algunes peces de l'eix, el tractament d'envelliment també s'ha d'organitzar després del procés de redreçament.

(3) Temprament i tremp

El tremp i el tremp és el tractament de temperat a alta temperatura després de l'extinció, que pot obtenir una estructura uniforme i meticulosa de sorbita temperada per preparar-se per a la reducció de la deformació durant el tractament posterior de trempat i nitruració de la superfície. Per tant, el tremp i el tremp també es poden utilitzar com a tractament tèrmic preliminar.

A causa de les bones propietats mecàniques completes de les peces després del tremp i el tremp, algunes peces que no requereixen una gran duresa i resistència al desgast també es poden utilitzar com a procés de tractament tèrmic final.

2. Tractament tèrmic final

El propòsit del tractament tèrmic final és millorar les propietats mecàniques com ara la duresa, la resistència al desgast i la resistència.

1 Apagat

L'extinció inclou l'extinció superficial i l'extinció integral. Entre ells, l'extinció superficial s'utilitza àmpliament a causa de la menor deformació, oxidació i descarburació, i l'extinció superficial també té els avantatges d'una alta resistència externa i una bona resistència al desgast, alhora que manté una bona tenacitat interna i una forta resistència a l'impacte. Per tal de millorar les propietats mecàniques de les peces endurides superficialment, sovint es requereix un tractament tèrmic com l'apagat i el tremp o la normalització com a tractament tèrmic preliminar. La ruta general del procés és: buit -- forja -- normalització (recuit) -- desbast -- trempat i trempat -- semiacabat -- superfície extinció -- acabat.

(2) Carburació i trempat

La carburació i l'extinció són adequats per a acers de baix carboni i acers de baix aliatge. En primer lloc, augmenta el contingut de carboni de la capa superficial de la peça. Després de l'extinció, la capa superficial pot obtenir una gran duresa, mentre que el nucli encara manté una certa resistència i una gran duresa i plasticitat. La carburació es divideix en carburació global i carburació local. Quan s'ha de cementar localment, s'han de prendre mesures anti-infiltració (revestiment de coure o revestiment de material anti-infiltració) per a la part no cementada. A causa de la gran deformació de la cementació i l'extinció, i la profunditat de cementació generalment està entre 0,5 i 2 mm, el procés de cementació s'organitza generalment entre el semiacabat i l'acabat.

La via del procés és generalment: desbrossat - forja - normalització - desbast, semiacabat - cementació i trempat - acabat.

Quan la part no carburada de la part carburitzada local adopta el pla de procés d'eliminació de l'excés de capa carburada després d'augmentar la dotació, el procés d'eliminació de l'excés de capa carburitzada s'ha d'organitzar després de la carburació i abans de l'extinció.

(3) Tractament de nitruració

La nitruració és un mètode d'infiltració d'àtoms de nitrogen a la superfície metàl·lica per obtenir una capa de compostos que contenen nitrogen. La capa de nitruració pot millorar la duresa, la resistència al desgast, la resistència a la fatiga i la resistència a la corrosió de la superfície de la peça. Com que la temperatura de nitruració és baixa, la deformació és petita i la capa de nitruració és prima (generalment no més de 0,6~0,7mm), el procés de nitruració s'ha de disposar tan enrere com possible. Per reduir la deformació durant la nitruració, generalment és necessari un tremp a alta temperatura per alleujar l'estrès.

A més, segons la seva estructura, el forn de tractament tèrmic continu de la llar de rodets es pot dividir en tubs d'acer d'una, dues i tres etapes. Els forns de sol de rodets de dues etapes o tres etapes s'utilitzen principalment per al tractament tèrmic brillant de canonades d'acer sense soldadura, i generalment s'anomenen forns de tractament tèrmic brillant de rodets. Un forn de tractament tèrmic continu de llar de rodets.

El mètode de tractament tèrmic s'especifica a l'estàndard de canonades d'acer sense soldadura; alguns productes. La norma especifica els requisits de rendiment que han de complir les canonades d'acer sense soldadura. En general, el tractament tèrmic acabat de la canonada d'acer sense soldadura d'acer baix en carboni està totalment recuit o normalitzat; mentre que la canonada d'acer inoxidable austenític de crom-níquel adopta un tractament de solució de canonada d'acer Shandong Sinoma.

Després de laminar en calent la canonada d'acer sense soldadura, les inclusions no metàl·liques de l'acer (principalment sulfurs i òxids i silicats) es pressionen en làmines fines i es produeix un fenomen de delaminació (entrepà). La tensió residual causada per un refredament desigual és molt més gran que la tensió causada per la càrrega.