Tractament tèrmic d'aliatges. Tipus de tractament tèrmic

2024 Autora: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificació: 2023-12-17 10:21

El tractament tèrmic dels aliatges és una part integral del procés de producció de la metal·lúrgia ferrosa i no ferrosa. Com a resultat d'aquest procediment, els metalls poden canviar les seves característiques als valors requerits. En aquest article, considerarem els principals tipus de tractament tèrmic utilitzats a la indústria moderna.

Essència del tractament tèrmic

Durant la producció de productes semielaborats, les peces metàl·liques són tractades tèrmicament per donar-los les propietats desitjades (resistència, resistència a la corrosió i al desgast, etc.). El tractament tèrmic d'aliatges és un conjunt de processos creats artificialment durant els quals es produeixen canvis estructurals, físics i mecànics en els aliatges sota la influència de les altes temperatures, però es conserva la composició química de la substància.

Propòsit del tractament tèrmic

Els productes metàl·lics que s'utilitzen diàriament en tots els sectors de l'economia nacional han de complir uns elevats requisits de resistència al desgast. El metall, com a matèria primera, s'ha de reforçar amb les propietats de rendiment necessàries, que poden serestar exposat a altes temperatures. El tractament tèrmic d'aliatges amb altes temperatures canvia l'estructura inicial d'una substància, redistribueix els seus components constitutius, transforma la mida i la forma dels cristalls. Tot això comporta una minimització de l'estrès intern del metall i així augmenta les seves propietats físiques i mecàniques.

Tipus de tractament tèrmic

El tractament tèrmic dels aliatges metàl·lics es redueix a tres processos senzills: escalfar la matèria primera (producte semielaborat) a la temperatura desitjada, mantenir-la en les condicions especificades durant el temps requerit i refredament ràpid. A la producció moderna, s'utilitzen diversos tipus de tractament tèrmic, que es diferencien en algunes característiques tecnològiques, però l'algorisme del procés en general segueix sent el mateix a tot arreu.

Segons el mètode de realització del tractament tèrmic, hi ha els tipus següents:

• Tèrmica (enduriment, tremp, recuit, envelliment, tractament criogènic).
• El tractament termomecànic implica un tractament a alta temperatura combinat amb una acció mecànica sobre l'aliatge.
• Químico-tèrmica implica el tractament tèrmic del metall, seguit de l'enriquiment de la superfície del producte amb elements químics (carboni, nitrogen, crom, etc.).

Recuit

El recuit és un procés de fabricació en què els metalls i els aliatges s'escalfen a una temperatura predeterminada i després, juntament amb el forn en què es va realitzar el procediment, es refreden molt lentament de manera natural. Com a resultat del recuit, és possible eliminar les inhomogeneïtats de la composició químicasubstàncies, alleujar l'estrès intern, aconseguir una estructura granular i millorar-la com a tal, així com reduir la duresa de l'aliatge per facilitar el seu posterior processament. Hi ha dos tipus de recuit: el primer i el segon tipus.

El recuit de primera classe implica un tractament tèrmic, com a resultat del qual hi ha poc o cap canvi en l'estat de fase de l'aliatge. També té les seves pròpies varietats: homogeneïtzada: la temperatura de recuit és de 1100-1200, en aquestes condicions els aliatges es mantenen durant 8-15 hores, la recristal·lització (a t 100-200) s'utilitza el recuit per a acer reblat, és a dir, ja deformat. tenir fred.

El recuit del segon tipus condueix a canvis significatius de fase en l'aliatge. També té diverses varietats:

• Recuit complet: escalfament de l'aliatge 30-50 per sobre de la marca de temperatura crítica característica d'aquesta substància i refredament a la velocitat especificada (200 / hora - acers al carboni, 100 / hora i 50 / hora - baix aliatge i alt -acers d'aliatge, respectivament).
• Incomplet: escalfament fins a un punt crític i refredament lent.
• Difusió - temperatura de recuit 1100-1200.
• Isotèrmica: l'escalfament es produeix de la mateixa manera que amb el recuit complet, però després es realitza un refredament ràpid a una temperatura lleugerament inferior a la crítica i es deixa refredar a l'aire.
• Normalitzat: recuit complet amb refredament posterior del metall a l'aire, i no en un forn.

Enduriment

Tenir és manipulacióamb un aliatge, la finalitat del qual és aconseguir una transformació martensítica del metall, que redueixi la ductilitat del producte i n'augmenti la resistència. L'extinció, així com el recuit, implica escalfar el metall en un forn per sobre de la temperatura crítica fins a la temperatura d'extinció, la diferència rau en la velocitat de refredament més alta que es produeix al bany líquid. Segons el metall i fins i tot la seva forma, s'utilitzen diferents tipus d'enduriment:

• Enduriment en el mateix ambient, és a dir, en el mateix bany amb líquid (aigua per a peces grans, oli per a peces petites).
• Enduriment intermitent: el refredament té lloc en dues etapes successives: primer en un líquid (un refrigerant més agut) a una temperatura d'aproximadament 300ºC, després a l'aire o en un altre bany d'oli.
• Grans: quan el producte arriba a la temperatura d'enduriment, es refreda durant un temps en sals foses i després es refreda a l'aire.
• Isotèrmica: la tecnologia és molt semblant a l'enduriment per pas, només difereix pel temps de retenció del producte a la temperatura de transformació martensítica.
• L'enduriment autotrempable es diferencia d' altres tipus en què el metall escalfat no es refreda completament, deixant una zona càlida al mig de la peça. Com a resultat d'aquesta manipulació, el producte adquireix les propietats d'una major resistència a la superfície i una alta viscositat al mig. Aquesta combinació és essencial per als instruments de percussió (martells, burins, etc.)

Vacances

El tremp és l'etapa final del tractament tèrmic dels aliatges, que determinal'estructura final del metall. L'objectiu principal del tremp és reduir la fragilitat d'un producte metàl·lic. El principi és escalfar la peça a una temperatura inferior a la temperatura crítica i refredar-la. Atès que els modes de tractament tèrmic i la velocitat de refrigeració dels productes metàl·lics per a diversos propòsits poden diferir, hi ha tres tipus de tremp:

• Alt: la temperatura de calefacció és de 350-600 a un valor inferior al crític. Aquest procediment s'utilitza més sovint per a estructures metàl·liques.
• Mitjà: tractament tèrmic a t 350-500, habitual per a productes de primavera i molles.
• Baixa: la temperatura d'escalfament del producte no és superior a 250, la qual cosa permet aconseguir una gran resistència i resistència al desgast de les peces.

Envelliment

L'envelliment és el tractament tèrmic dels aliatges, provocant els processos de descomposició d'un metall sobresaturat després de l'extinció. El resultat de l'envelliment és un augment dels límits de duresa, rendiment i resistència del producte acabat. No només el ferro colat està sotmès a l'envelliment, sinó també els metalls no fèrrics, inclosos els aliatges d'alumini fàcilment deformables. Si un producte metàl·lic sotmès a enduriment es manté a temperatura normal, es produeixen processos que condueixen a un augment espontani de la resistència i una disminució de la ductilitat. Això s'anomena envelliment natural del metall. Si es fa la mateixa manipulació a temperatures elevades, s'anomenarà envelliment artificial.

Tractament criogènic

Canvis en l'estructura dels aliatges,el que significa que les seves propietats es poden aconseguir no només amb temperatures altes, sinó també amb temperatures extremadament baixes. El tractament tèrmic dels aliatges a t sota zero s'anomena criogènic. Aquesta tecnologia s'utilitza àmpliament en diversos sectors de l'economia nacional com a complement dels tractaments tèrmics d' alta temperatura, ja que pot reduir significativament el cost dels processos d'enduriment tèrmic.

El tractament criogènic dels aliatges es realitza a t -196 en un processador criogènic especial. Aquesta tecnologia pot augmentar significativament la vida útil de la peça mecanitzada i les propietats anticorrosives, així com eliminar la necessitat de retractaments.

Tractament termomecànic

Un nou mètode de processament d'aliatges combina el processament de metalls a altes temperatures amb la deformació mecànica de productes que es troben en estat plàstic. El tractament termomecànic (TMT) segons el mètode d'acabament pot ser de tres tipus:

• TMT a baixa temperatura consta de dues etapes: deformació plàstica seguida de trempada i tremp de la peça. La principal diferència amb altres tipus de TMT és la temperatura d'escalfament a l'estat austenític de l'aliatge.
• TMT d' alta temperatura implica escalfar un aliatge a un estat martensític en combinació amb deformació plàstica.
• Preliminar: la deformació es realitza a t 20, seguida de l'enduriment i el tremp del metall.

Tractament químic-tèrmic

Canviar l'estructura i les propietats dels aliatgestambé és possible amb l'ajuda del tractament químic-tèrmic, que combina efectes tèrmics i químics sobre els metalls. L'objectiu final d'aquest procediment, a més d'aportar una major resistència, duresa i resistència al desgast al producte, és també donar resistència a l'àcid i al foc a la peça. Aquest grup inclou els següents tipus de tractament tèrmic:

• La cimentació es realitza per donar a la superfície del producte una resistència addicional. L'essència del procediment és saturar el metall amb carboni. La carburació es pot fer de dues maneres: carburació sòlida i gasosa. En el primer cas, el material processat, juntament amb el carbó i el seu activador, es col·loca en un forn i s'escalfa a una determinada temperatura, després es manté en aquest ambient i es refreda. En el cas de la cementació amb gas, el producte s'escalfa en un forn fins a 900 sota un corrent continu de gas carbònic.
• La nitruració és un tractament químic-tèrmic de productes metàl·lics mitjançant la saturació de la seva superfície en ambients de nitrogen. El resultat d'aquest procediment és un augment de la resistència a la tracció de la peça i un augment de la seva resistència a la corrosió.
• La cianuració és la saturació del metall amb nitrogen i carboni alhora. El medi pot ser líquid (sals que contenen carboni fos i nitrogen) i gasós.
• El xapat per difusió és un mètode modern per impartir resistència a la calor, resistència a l'àcid i resistència al desgast als productes metàl·lics. La superfície d'aquests aliatges està saturada amb diversos metalls (alumini, crom) i metal·loides (silici, bor).

Característiquestractament tèrmic de ferro colat

Els aliatges de ferro colat se sotmeten a un tractament tèrmic mitjançant una tecnologia lleugerament diferent a la dels aliatges de metalls no fèrrics. El ferro colat (gris, d' alta resistència, aliat) se sotmet als següents tipus de tractament tèrmic: recuit (a t 500-650), normalització, enduriment (continu, isotèrmic, superficial), tremp, nitruració (fontes grises), aluminització (ferros colats perlítics), cromat. Com a resultat, tots aquests procediments milloren significativament les propietats dels productes finals de ferro colat: augmenten la vida útil, eliminen la probabilitat d'esquerdes durant l'ús del producte, augmenten la força i la resistència a la calor del ferro colat.

Tractament tèrmic d'aliatges no fèrrics

Els metalls i els aliatges no fèrrics tenen propietats diferents entre si, per tant, es processen per mètodes diferents. Així, els aliatges de coure se sotmeten a un recuit de recristal·lització per igualar la composició química. Per al llautó, s'ofereix tecnologia de recuit a baixa temperatura (200-300), ja que aquest aliatge és propens a esquerdes espontànies en un ambient humit. El bronze es sotmet a homogeneïtzació i recuit a t fins a 550. El magnesi es recuit, s'apaga i se sotmet a un envelliment artificial (l'envelliment natural no es produeix per al magnesi apagat). L'alumini, com el magnesi, se sotmet a tres mètodes de tractament tèrmic: recuit, enduriment i envelliment, després dels quals els aliatges d'alumini forjat augmenten significativament la seva resistència. El processament d'aliatges de titani inclou: recuit de recristal·lització, enduriment, envelliment, nitruració i carburació.

CV

El tractament tèrmic de metalls i aliatges és el principal procés tecnològic tant en metal·lúrgia ferrosa com no ferrosa. Les tecnologies modernes tenen una varietat de mètodes de tractament tèrmic per aconseguir les propietats desitjades de cada tipus d'aliatge processat. Cada metall té la seva pròpia temperatura crítica, el que significa que el tractament tèrmic s'ha de dur a terme tenint en compte les característiques estructurals i fisicoquímiques de la substància. En definitiva, això no només aconseguirà els resultats desitjats, sinó que també racionalitzarà significativament els processos de producció.