Processo di trattamento termico

Il trattamento termico si riferisce a un processo di lavorazione termica del metallo in cui il materiale è allo stato solido mediante riscaldamento, conservazione del calore e raffreddamento per ottenere la struttura e le proprietà desiderate.

1. Normalizzazione: riscaldamento di parti in acciaio o acciaio ad una temperatura adeguata al di sopra del punto critico AC3 o ACM per un certo periodo di tempo e quindi raffreddamento in aria per ottenere un processo di trattamento termico della struttura della perlite.

2. Ricottura: il pezzo in acciaio ipoeutettoidale viene riscaldato a 20-40 gradi sopra AC3 e, dopo averlo tenuto per un periodo di tempo, viene raffreddato lentamente con il forno (o sepolto nella sabbia o raffreddato nella calce) per un trattamento termico processo di raffreddamento in aria sotto i 500 gradi.

3. Trattamento termico in soluzione solida: la lega viene riscaldata in una regione monofase ad alta temperatura e mantenuta a temperatura costante, in modo che la fase in eccesso sia completamente disciolta nella soluzione solida, e quindi raffreddata rapidamente per ottenere una soluzione solida supersatura.

4. Invecchiamento: dopo che la lega è stata sottoposta a trattamento termico in soluzione o deformazione plastica a freddo, quando la lega viene posta a temperatura ambiente o mantenuta leggermente superiore alla temperatura ambiente, le sue proprietà cambiano nel tempo.

5. Trattamento in soluzione solida: dissolvere completamente le varie fasi nella lega, rafforzare la soluzione solida, migliorare la tenacità e la resistenza alla corrosione, eliminare lo stress e ammorbidire, in modo da continuare la lavorazione e la formatura.

6. Trattamento di invecchiamento: riscaldamento e mantenimento della temperatura alla temperatura di precipitazione della fase di rinforzo, in modo che la fase di rinforzo sia precipitata, indurita e la resistenza sia migliorata.

7. Tempra: un processo di trattamento termico in cui l'acciaio viene austenizzato e quindi raffreddato a una velocità di raffreddamento appropriata, in modo che il pezzo possa subire martensite e altre trasformazioni microstrutturali instabili in tutta o in un determinato intervallo della sezione trasversale.

8. Rinvenimento: il pezzo temprato viene riscaldato a una temperatura adeguata al di sotto del punto critico AC1 per un certo periodo di tempo, quindi raffreddato con un metodo che soddisfi i requisiti per ottenere la struttura e le proprietà richieste.

9. Carbonitrurazione dell'acciaio: la carbonitrurazione è il processo di infiltrazione simultanea di carbonio e azoto nella superficie dell'acciaio. Tradizionalmente, la carbonitrurazione, nota anche come cianurazione, è ampiamente utilizzata nella carbonitrurazione di gas a media temperatura e nella carbonitrurazione di gas a bassa temperatura (cioè, nitrurazione dolce di gas). Lo scopo principale della carbonitrurazione di gas a media temperatura è migliorare la durezza, la resistenza all'usura e la resistenza alla fatica dell'acciaio. La carbonitrurazione del gas a bassa temperatura è principalmente la nitrurazione e il suo scopo principale è migliorare la resistenza all'usura e al grippaggio dell'acciaio.

10. Tempra e rinvenimento: è generalmente consuetudine combinare il trattamento termico con la tempra e il rinvenimento ad alta temperatura come tempra e rinvenimento. Il trattamento di tempra e rinvenimento è ampiamente utilizzato in varie parti strutturali importanti, in particolare quelle bielle, bulloni, ingranaggi e alberi che lavorano a carichi alternati. La struttura della sorbite temperata si ottiene dopo il trattamento di tempra e rinvenimento e le sue proprietà meccaniche sono migliori della struttura della sorbite normalizzata con la stessa durezza. La sua durezza dipende dalla temperatura di rinvenimento ad alta temperatura ed è correlata alla stabilità al rinvenimento dell'acciaio e alle dimensioni della sezione del pezzo, generalmente comprese tra HB200-350.

11. Brasatura: un processo di trattamento termico in cui due pezzi vengono riscaldati, fusi e legati insieme con metallo d'apporto per brasatura.

In secondo luogo, le caratteristiche del processo

Il trattamento termico dei metalli è uno dei processi importanti nella produzione di macchinari. Rispetto ad altri processi 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 dare o migliorare le prestazioni del pezzo. È caratterizzato dal miglioramento della qualità intrinseca del pezzo, che generalmente non è visibile ad occhio nudo. Affinché il pezzo in metallo abbia le proprietà meccaniche, fisiche e chimiche richieste, oltre alla ragionevole selezione di materiali e vari processi di formatura, il processo di trattamento termico è spesso essenziale. L'acciaio è il materiale più utilizzato nell'industria meccanica. 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 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 comprende generalmente tre processi di riscaldamento, conservazione del calore e raffreddamento, e talvolta ci sono solo due processi di riscaldamento e raffreddamento. Questi processi sono interconnessi e ininterrotti.

Il riscaldamento è uno dei processi importanti del trattamento termico. Esistono molti metodi di riscaldamento per il trattamento termico dei metalli. I primi utilizzavano carbone e carbone come fonti di calore e, più recentemente, combustibili liquidi e gassosi. L'applicazione dell'elettricità rende il riscaldamento facile da controllare e privo di inquinamento ambientale. Queste fonti di calore possono essere utilizzate per il riscaldamento diretto o indiretto attraverso sali o metalli fusi, nonché particelle galleggianti.

Quando il metallo viene riscaldato, il pezzo viene 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 parti dopo il trattamento termico. Pertanto, il metallo dovrebbe essere solitamente riscaldato in atmosfera controllata o atmosfera protettiva, in sale fuso e sotto vuoto, e può anche essere protetto mediante metodi di rivestimento o confezionamento.

La temperatura di riscaldamento è uno dei parametri di processo importanti del processo di trattamento termico. La selezione e il controllo della temperatura di riscaldamento sono gli aspetti principali per garantire la qualità del trattamento termico. La temperatura di riscaldamento varia con il materiale metallico da lavorare e lo scopo del trattamento termico, ma generalmente viene riscaldata al di sopra della temperatura di transizione di fase per ottenere una struttura ad alta temperatura. Inoltre, la trasformazione richiede un certo tempo. Pertanto, quando la superficie del pezzo metallico raggiunge la temperatura di riscaldamento richiesta, deve essere mantenuta a tale temperatura per un certo periodo di tempo per rendere coerenti le temperature interne ed esterne e la microstruttura cambia completamente. Questo periodo di tempo è chiamato tempo di attesa. Quando vengono utilizzati il ​​riscaldamento ad alta densità di energia e il trattamento termico superficiale, la velocità di riscaldamento è estremamente elevata e generalmente non vi è alcun tempo di mantenimento, mentre il tempo di mantenimento del trattamento termico chimico è spesso più lungo.

Anche il raffreddamento è una fase indispensabile nel processo di trattamento termico. Il metodo di raffreddamento varia con i diversi processi, controllando principalmente la velocità di raffreddamento. Generalmente, la velocità di raffreddamento della ricottura è la più lenta, la velocità di raffreddamento della normalizzazione è più veloce e la velocità di raffreddamento della tempra è più veloce. Tuttavia, ci sono anche requisiti diversi a causa dei diversi tipi di acciaio. Ad esempio, l'acciaio temprato cavo può essere temprato con la stessa velocità di raffreddamento della normalizzazione.

Quattro, classificazione del processo

Il processo di trattamento termico dei metalli può essere approssimativamente suddiviso in tre categorie: trattamento termico generale, trattamento termico superficiale e trattamento termico chimico. A seconda del diverso mezzo riscaldante, temperatura di riscaldamento e metodo di raffreddamento, ogni categoria può essere suddivisa in diversi processi di trattamento termico. Lo stesso metallo adotta diversi processi di trattamento termico per ottenere strutture diverse e quindi avere proprietà diverse. L'acciaio è il metallo più utilizzato nell'industria e la microstruttura dell'acciaio è anche la più complessa, quindi esistono molti tipi di processi di trattamento termico dell'acciaio.

Il trattamento termico complessivo è un processo di trattamento termico dei metalli 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 ha generalmente quattro processi di base: ricottura, normalizzazione, tempra e rinvenimento.

Processo significa:

La ricottura consiste nel riscaldare il pezzo a una temperatura adeguata, adottare tempi di mantenimento diversi in base al materiale e alle dimensioni del pezzo, quindi raffreddarlo lentamente, lo scopo è far sì che la struttura interna del metallo raggiunga o si avvicini allo stato di equilibrio, ottenga una buona prestazioni e prestazioni del processo, o per ulteriore spegnimento Prepararsi per l'organizzazione.

La normalizzazione consiste nel riscaldare il pezzo in lavorazione a una temperatura adeguata e quindi raffreddarlo nell'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 un mezzo di tempra come acqua, olio o altri sali inorganici e soluzioni acquose organiche dopo il riscaldamento e mantenendo caldo il pezzo. Dopo la tempra, l'acciaio diventa duro, ma allo stesso tempo diventa fragile. Per eliminare la fragilità nel tempo, è generalmente necessario temperare nel tempo.

Al fine di ridurre la fragilità delle parti in acciaio, le parti in acciaio temprato vengono mantenute a una temperatura adeguata superiore alla temperatura ambiente ma inferiore a 650 gradi C per lungo tempo e quindi raffreddate. Questo processo è chiamato rinvenimento. Ricottura, normalizzazione, tempra e rinvenimento sono i "quattro fuochi" nel trattamento termico complessivo. Tra questi, la tempra e il rinvenimento sono strettamente correlati e sono spesso usati insieme, e nessuno dei due è indispensabile. I "quattro fuochi" hanno sviluppato diversi processi di trattamento termico con diverse temperature di riscaldamento e metodi di raffreddamento. Al fine di 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 supersatura, vengono mantenute a temperatura ambiente oa una temperatura appropriata leggermente superiore per un lungo periodo per migliorare la durezza, la resistenza o le proprietà elettriche e magnetiche della lega. Tale processo di trattamento termico è chiamato trattamento di invecchiamento.

Il metodo per combinare la deformazione a pressione e il trattamento termico in modo efficace e stretto per far sì che il pezzo ottenga una buona resistenza e tenacità è chiamato trattamento termico di deformazione; il trattamento termico in un'atmosfera a pressione negativa o sottovuoto è chiamato trattamento termico sotto vuoto, il che non solo rende il pezzo non ossidato o decarburato, la superficie del pezzo dopo il trattamento viene mantenuta liscia e le prestazioni del pezzo vengono migliorate.

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 lo strato superficiale del pezzo senza permettere che troppo calore passi all'interno del pezzo, la fonte di calore utilizzata deve avere un'elevata densità di energia, cioè una maggiore quantità di energia termica viene data al pezzo per unità di superficie, in modo che lo strato superficiale o l'area locale diil pezzo può essere a breve termine o istantaneo. raggiungere la temperatura elevata. I principali metodi di trattamento termico superficiale sono l'estinzione della fiamma e il trattamento termico del riscaldamento a induzione. Le sorgenti di calore comunemente utilizzate sono fiamme come ossiacetilene o ossipropano, corrente indotta, raggio laser e 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 trattamento termico chimico e trattamento termico superficiale è che il primo cambia 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 di lega e mantenerlo a lungo, in modo che lo strato superficiale del pezzo sia infiltrato con elementi come il carbonio , azoto, boro e cromo. Dopo che gli elementi sono stati infiltrati, a volte vengono eseguiti 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 nella produzione di parti meccaniche e strumenti. In generale, può garantire e migliorare varie proprietà del pezzo, come resistenza all'usura, resistenza alla corrosione, ecc. Può anche migliorare la struttura e lo stato di sollecitazione del grezzo per facilitare varie lavorazioni a freddo ea caldo.

Ad esempio: la ghisa bianca può essere ghisa malleabile dopo un trattamento di ricottura a lungo termine per migliorare la plasticità; gli ingranaggi adottano il corretto processo di trattamento termico e la durata può essere raddoppiata o decine di volte superiore a quella degli ingranaggi senza trattamento termico; L'infiltrazione di alcuni elementi di lega ha alcune proprietà costose dell'acciaio legato, che possono sostituire alcuni acciai resistenti al calore e acciai inossidabili; quasi tutti gli utensili e le matrici devono essere trattati termicamente prima di poter essere utilizzati.

Perché i tubi in acciaio devono essere trattati termicamente?

La funzione del trattamento termico è di migliorare le proprietà meccaniche dei tubi in acciaio e dei tubi in acciaio di precisione, eliminare le sollecitazioni residue e migliorare le prestazioni di lavorazione dei tubi in acciaio.

A seconda delle diverse finalità del trattamento termico, il processo di trattamento termico può essere suddiviso in due categorie: trattamento termico preliminare e trattamento termico finale.

1. Trattamento termico preparatorio

Lo scopo del trattamento termico preparatorio è quello di migliorare la lavorabilità, eliminare le sollecitazioni interne e preparare una buona struttura metallografica per il trattamento termico finale. Il processo di trattamento termico comprende ricottura, normalizzazione, invecchiamento, tempra e rinvenimento, ecc.

(1) Ricottura e normalizzazione

La ricottura e la normalizzazione sono utilizzate per grezzi lavorati a caldo. L'acciaio al carbonio e l'acciaio legato con un contenuto di carbonio superiore al {{0}}.5 percento sono spesso ricotti per ridurne la durezza e facili da tagliare; acciaio al carbonio e acciaio legato con contenuto di carbonio inferiore allo 0,5 percento, al fine di evitare che si attacchino al coltello quando la loro durezza è troppo bassa, e l'uso del trattamento normalizzante. La ricottura e la normalizzazione possono ancora affinare i grani e la struttura uniforme per prepararsi al successivo trattamento termico. La ricottura e la normalizzazione sono generalmente programmate dopo la fabbricazione del grezzo e prima della sgrossatura.

(2) Trattamento di invecchiamento

Il trattamento di invecchiamento viene utilizzato principalmente per eliminare lo stress interno generato nella produzione e nella lavorazione di grezzi.

Per evitare eccessivi carichi di lavoro di trasporto, per i pezzi di precisione generale, è possibile predisporre un trattamento di invecchiamento prima della finitura. Tuttavia, per le parti con requisiti di alta precisione (come la scatola della alesatrice a coordinate, ecc.), è necessario organizzare due o più procedure di trattamento di invecchiamento. Le parti semplici non sono generalmente soggette a trattamento di invecchiamento.

Oltre alle fusioni, per alcuni particolari di precisione con scarsa rigidità (come le viti di trasmissione di precisione), al fine di eliminare le sollecitazioni interne generate durante la lavorazione e stabilizzare la precisione di lavorazione dei pezzi, vengono spesso disposti più trattamenti di invecchiamento tra sgrossatura e semilavorati. finitura. Per alcune parti dell'albero, dopo il processo di raddrizzatura dovrebbe essere previsto anche un trattamento di invecchiamento.

(3) Tempra e rinvenimento

Tempra e rinvenimento è il trattamento di rinvenimento ad alta temperatura dopo la tempra, che può ottenere una struttura di sorbite temprata uniforme e meticolosa per prepararsi alla riduzione della deformazione durante il successivo trattamento di tempra superficiale e nitrurazione. Pertanto, la tempra e il rinvenimento possono essere utilizzati anche come trattamento termico preliminare.

A causa delle buone proprietà meccaniche complete delle parti dopo la tempra e il rinvenimento, alcune parti che non richiedono elevata durezza e resistenza all'usura possono essere utilizzate anche come processo di trattamento termico finale.

2. Trattamento termico finale

Lo scopo del trattamento termico finale è quello di migliorare le proprietà meccaniche come durezza, resistenza all'usura e resistenza.

1 Spegnimento

L'estinzione include l'estinzione della superficie e l'estinzione integrale. Tra questi, la tempra superficiale è ampiamente utilizzata a causa della minore deformazione, ossidazione e decarburazione e la tempra superficiale presenta anche i vantaggi di un'elevata resistenza esterna e di una buona resistenza all'usura, pur mantenendo una buona tenacità interna e una forte resistenza agli urti. Al fine di migliorare le proprietà meccaniche delle parti temprate in superficie, è spesso necessario un trattamento termico come tempra e rinvenimento o normalizzazione come trattamento termico preliminare. Il percorso generale del processo è: tranciatura -- forgiatura -- normalizzazione (ricottura) -- sgrossatura -- tempra e rinvenimento -- semifinitura -- superficie tempra -- finitura.

(2) Carburazione e tempra

La cementazione e la tempra sono adatte per acciai a basso tenore di carbonio e acciai a bassa lega. In primo luogo, viene aumentato il contenuto di carbonio dello strato superficiale della parte. Dopo la tempra, lo strato superficiale può ottenere un'elevata durezza, mentre il nucleo mantiene ancora una certa resistenza e un'elevata tenacità e plasticità. La cementazione è suddivisa in cementazione complessiva e cementazione locale. Durante la cementazione locale, è necessario adottare misure anti-infiltrazione (placcatura in rame o rivestimento in materiale anti-infiltrazione) per la parte non cementata. A causa della grande deformazione della cementazione e della tempra, e la profondità di cementazione è generalmente compresa tra 0,5 e 2 mm, il processo di cementazione è generalmente organizzato tra la semifinitura e la finitura.

Il percorso del processo è generalmente: tranciatura - forgiatura - normalizzazione - sgrossatura, semifinitura - cementazione e tempra - finitura.

Quando la parte non cementata della parte cementata locale adotta il piano di processo di rimozione dello strato cementato in eccesso dopo aver aumentato la tolleranza, il processo di rimozione dello strato cementato in eccesso dovrebbe essere organizzato dopo la cementazione e prima della tempra.

(3) Trattamento di nitrurazione

La nitrurazione è un metodo per infiltrare atomi di azoto nella superficie del metallo per ottenere uno strato di composti contenenti azoto. Lo strato di nitrurazione può migliorare la durezza, la resistenza all'usura, la resistenza alla fatica e la resistenza alla corrosione della superficie del pezzo. Poiché la temperatura di nitrurazione è bassa, la deformazione è piccola e lo strato di nitrurazione è sottile (generalmente non più di 0,6~{3}},7 mm), il processo di nitrurazione dovrebbe essere organizzato fino a possibile. Al fine di ridurre la deformazione durante la nitrurazione, è generalmente necessario un rinvenimento ad alta temperatura per alleviare le sollecitazioni.

Inoltre, in base alla sua struttura, il forno per trattamento termico continuo con focolare a rulli può essere suddiviso in tubi d'acciaio a uno stadio, due stadi e tre stadi. I forni con suola a rulli a due o tre stadi sono utilizzati principalmente per il trattamento termico brillante di tubi in acciaio senza saldatura e sono generalmente chiamati forni per il trattamento termico con suola a rulli. Un forno per trattamento termico continuo con suola a rulli.

Il metodo di trattamento termico è specificato sullo standard dei tubi in acciaio senza saldatura; alcuni prodotti. La norma specifica i requisiti di prestazione che i tubi in acciaio senza saldatura devono soddisfare. In generale, il trattamento termico finito del tubo in acciaio senza saldatura in acciaio a basso tenore di carbonio è per lo più completamente ricotto o normalizzato; mentre il tubo in acciaio inossidabile austenitico al cromo-nichel senza saldatura adotta il trattamento in soluzione del tubo in acciaio Shandong Sinoma.

Dopo che il tubo di acciaio senza saldatura è stato laminato a caldo, le inclusioni non metalliche nell'acciaio (principalmente solfuri e ossidi e silicati) vengono pressate in fogli sottili e si verifica il fenomeno della delaminazione (sandwich). La sollecitazione residua causata da un raffreddamento non uniforme è molto maggiore della sollecitazione causata dal carico.