Trattamento in soluzione

Trattamento della soluzione: un processo di trattamento termico

Servizi di trattamento termico per acciai inossidabili e leghe metalliche

Il trattamento in soluzione si riferisce a un processo di trattamento termico in cui la lega viene riscaldata in una regione monofase ad alta temperatura per mantenere la temperatura, in modo che la fase in eccesso sia completamente dissolta nella soluzione solida e quindi raffreddata rapidamente per ottenere una soluzione solida supersatura .

Poiché il suo processo operativo è simile alla tempra, viene anche chiamato "indurimento della soluzione". È adatto per leghe con soluzione solida in quanto la matrice e la solubilità cambia notevolmente al variare della temperatura. In genere si tratta di un trattamento termico preliminare, e la sua funzione è quella di predisporre le condizioni migliori per il successivo trattamento termico.

Il trattamento in soluzione riscalda la lega a una temperatura specifica, mantiene quella temperatura abbastanza a lungo da portare uno o più componenti in una soluzione solida e quindi si raffredda rapidamente per mantenere le proprietà della soluzione. La ricottura è un trattamento in soluzione comunemente usato, a volte indicato come ricottura in soluzione.

La ricottura in soluzione è anche un processo di trattamento termico comune per molte diverse famiglie di metalli. La solubilizzazione può essere richiesta per acciai inossidabili, leghe di alluminio, superleghe a base di nichel, leghe di titanio e alcune leghe a base di rame.

Lo scopo della ricottura in soluzione è quello di sciogliere eventuali precipitati presenti nel materiale e di trasformare il materiale in una struttura monofase alla temperatura di ricottura della soluzione. Al termine del processo di ricottura in soluzione, il materiale viene rapidamente raffreddato a temperatura ambiente per evitare qualsiasi precipitazione durante il raffreddamento attraverso l'intervallo di temperatura inferiore. I materiali ricotti in soluzione monofase saranno allo stato morbido dopo la lavorazione.

In particolare, mentre le leghe comuni tra cui ferro, nichel, cobalto e alluminio sono solitamente trattate in soluzione in qualche modo prima della fabbricazione, altri materiali come l'acciaio inossidabile richiedono un trattamento in soluzione in un forno a vuoto perché rimuovono i gas atmosferici, prevenendo così l'ossidazione. Dopo la ricottura e la tempra, l'indurimento per precipitazione è un passaggio successivo comune nel processo di trattamento termico. La microstruttura monofase creata durante il processo di solubilizzazione è necessaria prima dell'invecchiamento in modo che solo i precipitati formatisi durante il processo di invecchiamento siano presenti nel prodotto finale. La composizione, la dimensione e la quantità di questi precipitati formatisi durante l'invecchiamento determineranno la durezza, la resistenza e le proprietà meccaniche del prodotto finale dopo l'invecchiamento. Per soddisfare tutti questi requisiti, è fondamentale un corretto trattamento della soluzione della struttura prima dell'invecchiamento.

Vantaggi del trattamento termico in soluzione

Questo processo viene eseguito per aumentare la resistenza alla trazione delle leghe non ferrose, trasformarle in una soluzione solida e controllare la velocità di cambiamento strutturale fino alla loro miscela meccanica. In questo trattamento termico, la lega viene riscaldata a una temperatura specifica inferiore al punto di fusione del materiale e quindi raffreddata o raffreddata rapidamente. La soluzione solida ottenuta durante il riscaldamento rimane stabile grazie al processo di raffreddamento. A questo punto si procede all'invecchiamento e all'indurimento per precipitazione (processi che aiutano il materiale in lega a cambiare o fuoriuscire dalla soluzione solida) per garantire che la lega non modifichi nel tempo la sua struttura originaria. L'invecchiamento conferisce alla struttura finale del grano nel metallo una maggiore resistenza alla trazione rispetto al suo stato originale. In conclusione, questa forma indurita preserva la memoria metallica e le proprietà elastiche del materiale senza il rischio di contaminazione superficiale del prodotto.

Esempio:

Trattamento termico di getti di acciaio inossidabile

Utilizzare un trattamento in soluzione per ammorbidire i getti di acciaio inossidabile. Generalmente, i getti di acciaio inossidabile vengono riscaldati a circa 950-1150 gradi e conservati per un periodo di tempo, lo scopo è quello di dissolvere completamente e uniformemente i carburi e vari elementi di lega nell'austenite, quindi temprare e raffreddare rapidamente. Gli elementi di lega come il carbonio sono troppo tardi per precipitare e si ottiene una struttura di austenite pura.

Vantaggi del trattamento in soluzione di getti di acciaio inossidabile

1. Rendere uniforme la struttura e la composizione dei getti di acciaio inossidabile, il che è particolarmente importante per le materie prime, poiché la temperatura di colata e la velocità di raffreddamento sono diverse, con conseguente microstruttura incoerente. All'aumentare della temperatura, l'attività atomica si intensifica, la fase σ si dissolve e la composizione chimica tende ad essere uniforme. Dopo un rapido raffreddamento si ottiene una struttura monofase uniforme.

2. Eliminare l'indurimento e facilitare le successive lavorazioni. Attraverso il trattamento in soluzione, il reticolo distorto viene recuperato, i grani allungati e rotti vengono ricristallizzati e lo stress interno viene alleviato. La resistenza alla trazione dei getti di acciaio inossidabile diminuisce e l'allungamento aumenta.

3. Ripristinare la resistenza alla corrosione intrinseca dei getti in acciaio inossidabile. La resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile dopo la microfusione diminuisce. Dopo il trattamento in soluzione, la resistenza alla corrosione dei getti di acciaio inossidabile è tornata allo stato migliore.

Per i getti di acciaio inossidabile, i principali fattori di trattamento della soluzione sono: temperatura, tempo di mantenimento e velocità di raffreddamento.