Recuit d'acer com a tipus de tractament tèrmic. Tecnologia del metall

2024 Autora: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificació: 2024-01-02 13:51

Crear nous materials i controlar-ne les propietats és l'art de la tecnologia dels metalls. Una de les seves eines és el tractament tèrmic. Aquests processos permeten modificar les característiques i, en conseqüència, les àrees d'ús dels aliatges. El recuit d'acer és una opció molt utilitzada per eliminar els defectes de fabricació dels productes, augmentant la seva resistència i fiabilitat.

Tasques de procés i les seves varietats

Les operacions de recuit es realitzen amb l'objectiu de:

• optimització de l'estructura intracristal·lina, ordenació dels elements d'aliatge;
• minimitzant la distorsió interna i l'estrès a causa de les fluctuacions ràpides de la temperatura del procés;
• augment de la flexibilitat dels objectes per al posterior tall.

L'operació clàssica s'anomena "recuit complet", però, hi ha diverses varietats, depenent de les propietats especificades i de les característiques de les tasques: incompleta, baixa, difusió (homogeneïtzació),isotèrmic, recristal·lització, normalització. Tots són similars en principi, però, els modes de tractament tèrmic dels acers difereixen significativament.

Tractament tèrmic basat en el gràfic

Totes les transformacions de la metal·lúrgia ferrosa, que es basen en el joc de les temperatures, es corresponen clarament amb el diagrama dels aliatges ferro-carboni. És una ajuda visual per determinar la microestructura dels acers al carboni o les ferros colades, així com els punts de transformació de les estructures i les seves característiques sota la influència de la calefacció o la refrigeració.

La tecnologia del metall regula tot tipus de recuit d'acers al carboni amb aquest calendari. Per a la incompleta, baixa i també per a la recristal·lització, els valors de temperatura "inicial" són la línia PSK, és a dir, el seu punt crític Ac₁. El recuit complet i la normalització de l'acer s'orienten tèrmicament a la línia del diagrama GSE, els seus punts crítics Ac₃ i Ac_{m. El diagrama també estableix clarament la connexió d'un determinat mètode de tractament tèrmic amb el tipus de material en termes de contingut de carboni i la possibilitat corresponent de la seva implementació per a un aliatge concret.}

Recuit complet

Objectes: peces de fosa i forja d'un aliatge hipoeutectoide, mentre que la composició d'acer ha d'omplir carboni en una quantitat de fins a un 0,8%.

Objectiu:

• canvi màxim en la microestructura obtingut per colada i pressió calenta, portant la composició no homogènia de ferrita-perlita de gra gruixut en una composició homogènia de gra fi;
• reduint la duresa i augmentant la ductilitat per a un processament posteriortall.

Tecnologia. La temperatura de recuit de l'acer és 30-50˚С més alta que el punt crític Ac_{3. Quan el metall assoleix les característiques tèrmiques especificades, es mantenen en aquest nivell durant un temps, la qual cosa permet completar totes les transformacions necessàries. Grans grans perlítics i ferrítics es transformen completament en austenita. La següent etapa és el refredament lent juntament amb un forn, durant el qual la ferrita i la perlita es tornen a separar de l'austenita, que té un gra fi i una estructura uniforme.}

El recuit complet de l'acer permet eliminar els defectes interns més difícils, però és molt llarg i consumeix molta energia.

Recuit incomplet

Objectes: acers hipoeutectoides sense greus deshomogeneïtats internes.

Propòsit: triturar i suavitzar els grans de perlita, sense canviar la base ferrítica.

Tecnologia. Escalfament del metall a temperatures que caiguin dins de l'interval entre els punts crítics Ac₁ i Ac_{3. L'exposició de blancs al forn amb característiques estables contribueix a la finalització dels processos necessaris. El refredament es fa lentament, juntament amb el forn. A la sortida, s'obté la mateixa estructura de perlita-ferrita de gra fi. Amb aquest efecte tèrmic, la perlita es converteix en un gra fi, mentre que la ferrita es manté in alterada i cristal·lina i només pot canviar estructuralment, també mòlta.}

El recuit incomplet de l'acer us permet equilibrar l'estat intern i les propietats d'objectes simples, és menys intensiu d'energia.

Recuit baix(recristal·lització)

Objectes: tot tipus d'acer al carboni laminat, acer aliat amb un contingut de carboni del 0,65% (per exemple, coixinets de boles), peces i peces en brut de metalls no fèrrics que no contenen defectes interns greus, però necessiten correcció de baixa energia.

Objectiu:

• eliminació de tensions internes i enduriment a causa de la influència de la deformació tant en fred com en calent;
• eliminar els efectes negatius del refredament desigual de les estructures soldades, augmentar la plasticitat i la resistència de les costures;
• uniformitzar la microestructura dels productes de la metal·lúrgia no ferrosa;
• esferoidització de la perlita lamel·lar, donant-li una forma granular.

Tecnologia.

Les peces s'escalfen entre 50 i 100 °C per sota del punt crític Ac_{1. Sota la influència d'aquestes influències, s'eliminen canvis interns menors. Tot el procés tecnològic dura entre 1 i 1,5 hores. Intervals de temperatura aproximats per a alguns materials:}

1. Acer al carboni i aliatges de coure - 600-700˚C.
2. Aliatges de níquel - 800-1200˚C.
3. Aliatges d'alumini - 300-450˚C.

La refrigeració es fa a l'aire. Per als acers martensítics i bainítics, la tecnologia metàl·lica proporciona un nom diferent per a aquest procés: l' alt tremp. És una manera senzilla i assequible de millorar les propietats de peces i estructures.

Homogeneïtzació (recuit per difusió)

Objectes: grans productes de fosa, especialment peces de fosaacer d'aliatge.

Propòsit: distribució uniforme dels àtoms dels elements d'aliatge sobre les xarxes cristal·lines i tot el volum del lingot com a resultat de la difusió a alta temperatura; suavitzar l'estructura de la peça, reduint-ne la duresa abans de realitzar operacions tecnològiques posteriors.

Tecnologia. El material s'escalfa a altes temperatures de 1000-1200˚С. Les característiques tèrmiques estables s'han de mantenir durant molt de temps: unes 10-15 hores, depenent de la mida i la complexitat de l'estructura de fosa. Un cop finalitzades totes les etapes de les transformacions a alta temperatura, segueix un refredament lent.

Un procés intensiu però molt eficaç per anivellar la microestructura d'estructures grans.

Recuit isotèrmic

Objectes: làmines d'acer al carboni, aliatges i productes d' alt aliatge.

Objectiu: millorar la microestructura, eliminant els defectes interns amb menys temps.

Tecnologia. El metall s'escalfa inicialment a temperatures de recuit total i es manté el temps necessari per a la transformació de totes les estructures existents en austenita. A continuació, refredar lentament per immersió en sal calenta. En arribar a la calor a 50-100˚C per sota del punt Ac_{1, es col·loca en un forn per mantenir-lo a aquest nivell durant el temps necessari per a la transformació completa de l'austenita. en perlita i cementita. El refredament final té lloc a l'aire.}

El mètode us permet assolir les propietats necessàries dels blancs d'acer aliat, alhora que estalvieu temps, en comparació amb elrecuit.

Normalització

Objectes: peces de fosa, forja i peces d'acer baix en carboni, mitjà carboni i baix aliatge.

Propòsit: racionalitzar l'estat intern, donar la duresa i la resistència desitjades, millorar l'estat intern abans de les etapes posteriors de tractament tèrmic i tall.

Tecnologia. L'acer s'escalfa a temperatures que es troben lleugerament per sobre de la línia GSE i els seus punts crítics, es manté i es refreda a l'aire. Així, augmenta la velocitat de finalització dels processos. Tanmateix, utilitzant aquest procediment, només és possible aconseguir una estructura tranquil·la racional quan la composició de l'acer està determinada pel carboni en una quantitat no superior al 0,4%. Amb un augment de la quantitat de carboni, es produeix un augment de la duresa. El mateix acer després de la normalització té una major duresa juntament amb grans fins uniformement espaiats. La tècnica permet augmentar significativament la resistència dels aliatges a la destrucció i la ductilitat de tall.

Possibles defectes de recuit

Durant la realització de les operacions de tractament tèrmic, cal respectar els modes especificats de temperatura de calefacció i refrigeració. En cas d'incompliment dels requisits, es poden produir diversos defectes.

1. Oxidació de la capa superficial i formació d'escala. Durant l'operació, el metall calent reacciona amb l'oxigen atmosfèric, el que condueix a la formació d'escala a la superfície de la peça. Per netejar mecànicament o ambproductes químics especials.
2. Crema de carboni. També es produeix com a conseqüència de la influència de l'oxigen sobre el metall calent. Una disminució de la quantitat de carboni a la capa superficial comporta una disminució de les seves propietats mecàniques i tecnològiques. Per tal d'evitar aquests processos, el recuit de l'acer s'ha de realitzar paral·lelament a la introducció de gasos protectors al forn, la tasca principal del qual és evitar la interacció de l'aliatge amb l'oxigen.
3. Sobreescalfament. És conseqüència d'una exposició prolongada en un forn a alta temperatura. Es tradueix en un creixement excessiu del gra, l'adquisició d'una estructura de gra gruixut no homogènia i un augment de la fragilitat. S'ha de corregir amb un altre pas de recuit complet.
4. Esgotat. Es produeix com a resultat de superar els valors permesos d'escalfament i exposició, condueix a la destrucció d'enllaços entre alguns grans, fa malbé completament tota l'estructura del metall i no està subjecte a correcció.

Per evitar errors, és important realitzar les tasques de tractament tèrmic amb precisió, tenir habilitats professionals i controlar estrictament el procés.

El recuit d'acer és una tecnologia altament eficient per portar la microestructura de peces de qualsevol complexitat i composició a l'estructura i condició interna òptimes, que es requereixen per a les etapes posteriors d'influències tèrmiques, tall i posada en funcionament de l'estructura.