Tratamentul termic se referă la un proces de prelucrare termică a metalelor în care materialele sunt încălzite, menținute calde și răcite în stare solidă pentru a obține structura și proprietățile dorite.
1. Tratament termic
1. Normalizare: Încălziți piesele din oțel sau oțel la temperatura corespunzătoare peste punctul critic AC3 sau ACM, păstrați-l pentru o anumită perioadă de timp, apoi răciți-l în aer pentru a obține o structură asemănătoare perlitei.
2. Recoacere: Încălziți piesa de prelucrat din oțel hipoeutectoid la 20-40 grade peste AC3, mențineți-o caldă pentru o perioadă de timp, apoi răciți-o încet cu cuptorul (sau îngropați-o în nisip sau var) la sub 500 de grade și răcește-l în aer. .
3. Tratament termic cu soluție: încălziți aliajul într-o zonă monofazată de temperatură înaltă și mențineți-l la o temperatură constantă, astfel încât faza în exces să poată fi dizolvată complet în soluția solidă și apoi răcită rapid pentru a obține o soluție solidă suprasaturată. proces de tratament termic.
4. Îmbătrânire: După ce aliajul este supus unui tratament termic prin soluție sau unei deformări plastice la rece, proprietățile sale se schimbă cu timpul când este plasat la temperatura camerei sau puțin mai mare decât temperatura camerei.
5. Tratamentul soluției: dizolvați complet diferite faze din aliaj, întăriți soluția solidă, îmbunătățiți duritatea și rezistența la coroziune, eliminați stresul și înmuiați, pentru a continua procesarea și formarea.
6. Tratament de îmbătrânire: se încălzește și se menține cald la temperatura la care precipită faza de întărire, astfel încât faza de întărire să precipite, să se întărească și să mărească rezistența.
7. Călire: Proces de tratament termic în care oțelul este austenit și răcit la o viteză de răcire adecvată, astfel încât piesa de prelucrat să sufere martensite și alte transformări structurale instabile în întreaga secțiune transversală sau într-un anumit interval.
8. Călire: Se încălzește piesa de prelucrat călită la o temperatură adecvată sub punctul critic AC1 pentru o anumită perioadă de timp, apoi se răcește cu o metodă care îndeplinește cerințele pentru a obține structura și performanța cerute.
9. Carbonitrurarea oțelului: Carbonitrurarea este procesul de infiltrare a carbonului și a azotului în suprafața oțelului în același timp. În mod tradițional, carbonitrurarea este numită și cianurare, iar carbonitrurarea cu gaz la temperatură medie și carbonitrurarea cu gaz la temperatură joasă (adică nitrurarea moale cu gaz) sunt utilizate pe scară largă. Scopul principal al carbonitrurării cu gaz la temperatură medie este de a îmbunătăți duritatea, rezistența la uzură și rezistența la oboseală a oțelului. Carbonitrurarea cu gaz la temperatură joasă este în principal nitrurare, iar scopul său principal este de a îmbunătăți rezistența la uzură și rezistența la gripare a oțelului.
10. Călire și călire: În general, tratamentul termic care combină călirea și călirea la temperatură înaltă se numește călire și călire. Tratamentul de călire și revenire este utilizat pe scară largă în diferite părți structurale importante, în special în acele biele, șuruburi, angrenaje și arbori care funcționează sub sarcini alternative. După tratarea de călire și revenire, se obține structura de sorbită călită, iar proprietățile sale mecanice sunt mai bune decât structura de sorbită normalizată cu aceeași duritate. Duritatea sa depinde de temperatura de revenire la temperatură ridicată și este legată de stabilitatea de revenire a oțelului și de dimensiunea secțiunii transversale a piesei de prelucrat, în general între HB200-350.
11. Lipire: un proces de tratament termic în care două piese de prelucrat sunt încălzite, topite și lipite împreună cu lipire.
2. Caracteristicile procesului
Tratamentul termic al metalelor este unul dintre procesele importante în fabricația mecanică. În comparație cu alte tehnici de prelucrare, tratamentul termic nu modifică, în general, forma și compoziția chimică generală a piesei de prelucrat, ci modifică microstructura din interiorul piesei de prelucrat sau modifică compoziția chimică a suprafeței piesei de prelucrat. , pentru a oferi sau îmbunătăți performanța piesei de prelucrat. Se caracterizează prin îmbunătățirea calității intrinseci a piesei de prelucrat, care în general nu este vizibilă cu ochiul liber. Pentru ca piesele metalice să aibă proprietățile mecanice, proprietățile fizice și proprietățile chimice necesare, pe lângă selecția rezonabilă a materialelor și diferitele procese de formare, procesele de tratare termică sunt adesea esențiale. Oțelul este cel mai utilizat material în industria mașinilor. Microstructura oțelului este complexă și poate fi controlată prin tratament termic. Prin urmare, tratamentul termic al oțelului este principalul conținut al tratamentului termic al metalului. În plus, aluminiul, cuprul, magneziul, titanul etc. și aliajele lor își pot modifica și proprietățile mecanice, fizice și chimice prin tratament termic pentru a obține performanțe diferite.
3. Proces
Procesul de tratare termică cuprinde în general încălzire, izolație, trei procese de răcire, are doar două procese de încălzire și uneori de răcire. Aceste procese sunt interconectate și nu pot fi întrerupte.
Încălzirea este unul dintre procesele importante de tratament termic. Mijloacele de încălzire ale metalelor tratate termic sunt foarte multe, sunt cele mai timpurii care adoptă cărbunele și cărbunele ca sursă termică, iar apoi folosesc combustibil lichid și grăsitor. Aplicarea energiei electrice face încălzirea ușor de controlat fără poluarea mediului. Aceste surse de căldură pot fi folosite pentru încălzire directă, dar și pentru încălzire indirectă prin sare sau metal topit, sau chiar particule plutitoare.
Când metalul este încălzit, piesa de prelucrat este expusă la aer, iar oxidarea și decarburarea apar adesea (adică conținutul de carbon de pe suprafața piesei de oțel este redus), ceea ce are un efect foarte negativ asupra proprietăților suprafeței. piese după tratamentul termic. Prin urmare, metalele ar trebui de obicei încălzite într-o atmosferă controlată sau atmosferă protectoare, sare topită și vid și pot fi, de asemenea, protejate prin metode de acoperire sau ambalare.
Temperatura de încălzire este unul dintre parametrii tehnologici importanți ai procesului de tratare termică, selectează și controlează temperatura de încălzire și este subiectul care garantează calitatea tratamentului termic. Temperatura de încălzire este diferită și diferită cu materialul metalic prelucrat și scopul tratamentului termic, dar, în general, totul trebuie încălzit la mai mult decât temperatura de transformare, pentru a obține o microstructură la temperatură înaltă. În plus, transformarea durează o anumită perioadă de timp, așa că atunci când suprafața piesei metalice atinge temperatura de încălzire necesară, aceasta trebuie menținută la această temperatură pentru o anumită perioadă de timp pentru ca temperaturile interne și externe să fie consistente și să completeze transformarea microstructurii. Această perioadă de timp se numește timp de reținere. Când se adoptă încălzire cu densitate mare de energie și căldură de suprafață pentru a gestiona, rata de încălzire este extrem de rapidă și, în general, pur și simplu nu au timp de înmuiere, iar timpul de înmuiere al tratamentului termo-chimic este adesea mai lung.
Răcirea este, de asemenea, o etapă indispensabilă în procesul de tratament termic. Metoda de răcire este diferită din cauza diferitelor procese, în principal pentru a controla viteza de răcire. Viteza generală de răcire recoaptă este cea mai mică, viteza de normalizare a răcirii este foarte rapidă, iar viteza de răcire de stingere este mai rapidă. Cu toate acestea, există cerințe diferite din cauza diferitelor tipuri de oțel. De exemplu, oțelul dur gol poate fi călit la aceeași viteză de răcire ca și normalizarea.
4. Clasificarea proceselor
Procesele de tratare termică a metalelor pot fi împărțite aproximativ în trei categorii: tratament termic general, tratament termic de suprafață și tratament termic chimic. În funcție de diferența de mediu de încălzire, temperatura de încălzire și metoda de răcire, fiecare clasă mare poate fi împărțită din nou în procese diferite de tratament termic. Același metal adoptă diferite procese de tratament termic pentru a obține structuri diferite și astfel au proprietăți diferite. Oțelul este cel mai utilizat metal în industrie, iar microstructura oțelului este, de asemenea, cea mai complexă, astfel încât există diferite procese de tratament termic pentru oțel.
Tratamentul termic general este un proces de tratare termică a metalului care încălzește piesa de prelucrat ca întreg și apoi o răcește la o viteză adecvată pentru a obține structura metalografică necesară pentru a-și modifica proprietățile mecanice generale. Tratamentul termic general al oțelului are în general patru procese de bază: recoacere, normalizare, călire și revenire.
Proces înseamnă:
Recoacerea este de a încălzi piesa de prelucrat la o temperatură adecvată, de a adopta timpi de menținere diferiți în funcție de material și de dimensiunea piesei de prelucrat și apoi de a o răci încet. Organizează-te.
Normalizarea înseamnă încălzirea piesei de prelucrat la o temperatură adecvată și apoi răcirea acesteia în aer. Efectul normalizării este similar cu cel al recoacerii, dar structura obținută este mai fină. Este adesea folosit pentru a îmbunătăți performanța de tăiere a materialelor și, uneori, este folosit pentru unele piese cu cerințe scăzute. ca tratament termic final.
Călirea înseamnă răcirea rapidă a piesei de prelucrat în medii de călire, cum ar fi apă, ulei sau alte săruri anorganice și soluții apoase organice, după încălzire și conservare a căldurii. După călire, piesa de oțel devine tare, dar în același timp devine fragilă. Pentru a elimina fragilitatea în timp, acesta trebuie în general temperat în timp.
Pentru a reduce fragilitatea pieselor din oțel, piesele din oțel călite sunt menținute pentru o lungă perioadă de timp la o temperatură adecvată mai mare decât temperatura camerei, dar mai mică de 650 de grade C și apoi răcite. Acest proces se numește temperare. Recoacerea, normalizarea, călirea și revenirea sunt cele „patru incendii” ale tratamentului termic general. Dintre acestea, călirea și revenirea sunt strâns legate și sunt adesea folosite împreună și ambele sunt indispensabile. „Patru incendii” au dezvoltat diferite procese de tratare termică cu diferite temperaturi de încălzire și metode de răcire. Pentru a obține o anumită rezistență și duritate, procesul de combinare a călirii și călirii la temperatură înaltă se numește călire și călire. După ce unele aliaje sunt stinse pentru a forma o soluție solidă suprasaturată, acestea sunt menținute la temperatura camerei sau la o temperatură puțin mai ridicată pentru o perioadă mai lungă de timp pentru a îmbunătăți duritatea, rezistența sau proprietățile electrice ale aliajului. Un astfel de proces de tratament termic se numește tratament de îmbătrânire.
Metoda de combinare a deformării procesării sub presiune și a tratamentului termic în mod eficient și îndeaproape, astfel încât piesa de prelucrat să poată obține o rezistență și duritate bună se numește tratament termic de deformare; tratamentul termic în atmosferă cu presiune negativă sau vid se numește tratament termic în vid, care nu numai că poate face ca piesa de prelucrat să nu fie oxidată și decarburată, suprafața piesei de prelucrat este menținută netedă după tratament, performanța piesei de prelucrat este îmbunătățită și agentul de infiltrare. poate fi folosit și pentru tratament termic chimic.
Tratamentul termic de suprafață este un proces de tratare termică a metalului care încălzește doar suprafața piesei de prelucrat pentru a modifica proprietățile mecanice ale suprafeței. Pentru a încălzi doar suprafața piesei de prelucrat fără a trece prea multă căldură în interiorul piesei de prelucrat, sursa de căldură utilizată trebuie să aibă o densitate mare de energie, adică să ofere o cantitate mare de energie termică piesei de prelucrat pe unitate de suprafață. , astfel încât suprafața sau o parte a piesei de prelucrat să poată fi pe termen scurt sau instantanee. la temperatură ridicată. Principalele metode de tratament termic de suprafață sunt stingerea cu flacără și tratamentul termic cu încălzire prin inducție. Sursele de căldură utilizate în mod obișnuit sunt flăcări precum oxiacetilena sau oxipropanul, curentul indus, laserul și fasciculul de electroni.
Tratamentul termic chimic este un proces de tratare termică a metalelor care modifică compoziția chimică, structura și proprietățile suprafeței piesei de prelucrat. Diferența dintre tratamentul termic chimic și tratamentul termic de suprafață este că primul schimbă compoziția chimică a suprafeței piesei de prelucrat. Tratamentul termic chimic este de a încălzi piesa de prelucrat într-un mediu (gaz, lichid, solid) care conține carbon, mediu de sare sau alte elemente de aliere și de a o menține cald pentru o lungă perioadă de timp, astfel încât suprafața piesei de prelucrat să fie infiltrată cu elemente precum carbon, azot, bor și crom. După infiltrarea elementelor, uneori sunt necesare alte procese de tratament termic, cum ar fi călirea și revenirea. Principalele metode de tratament termic chimic sunt cementarea, nitrurarea și metalizarea.
Tratamentul termic este unul dintre procesele importante în procesul de fabricație a pieselor mecanice și a sculelor și matrițelor. În general, poate asigura și îmbunătăți diferite proprietăți ale piesei de prelucrat, cum ar fi rezistența la uzură și rezistența la coroziune. De asemenea, poate îmbunătăți structura și starea de stres a semifabricatului pentru a facilita diverse procesări la rece și la cald.