Il trattamento termico si riferisce a un processo termico del metallo in cui il materiale viene riscaldato, mantenuto e raffreddato mediante riscaldamento allo stato solido, al fine di ottenere l'organizzazione e le proprietà desiderate.
I. Trattamento termico
1. Normalizzazione: l'acciaio o i pezzi di acciaio vengono riscaldati fino al punto critico di AC3 o ACM al di sopra della temperatura appropriata per mantenere un certo periodo di tempo dopo il raffreddamento in aria, per ottenere il tipo perlitico di organizzazione del processo di trattamento termico.
2. Ricottura: pezzo in acciaio eutettico riscaldato a AC3 a una temperatura superiore a 20-40 gradi, dopo un periodo di mantenimento, con il forno lentamente raffreddato (o immerso in sabbia o calce) a 500 gradi al di sotto del raffreddamento nel processo di trattamento termico dell'aria.
3. Trattamento termico in soluzione solida: la lega viene riscaldata in una regione monofase ad alta temperatura a temperatura costante per mantenere la fase in eccesso completamente disciolta nella soluzione solida, quindi raffreddata rapidamente per ottenere un processo di trattamento termico in soluzione solida sovrasatura.
4. Invecchiamento: dopo il trattamento termico in soluzione solida o la deformazione plastica a freddo della lega, quando viene posta a temperatura ambiente o mantenuta a una temperatura leggermente superiore alla temperatura ambiente, il fenomeno delle sue proprietà cambia nel tempo.
5. Trattamento in soluzione solida: in modo che la lega in una varietà di fasi si dissolva completamente, rafforzi la soluzione solida e migliori la tenacità e la resistenza alla corrosione, elimini lo stress e l'ammorbidimento, al fine di continuare la lavorazione dello stampaggio.
6. Trattamento di invecchiamento: riscaldamento e mantenimento alla temperatura della precipitazione della fase di rinforzo, in modo che la precipitazione della fase di rinforzo precipiti, si indurisca e migliori la resistenza.
7. Tempra: austenitizzazione dell'acciaio dopo il raffreddamento ad una velocità di raffreddamento appropriata, in modo che il pezzo in lavorazione nella sezione trasversale di tutta o di una certa gamma di struttura organizzativa instabile come la trasformazione della martensite del processo di trattamento termico.
8. Rinvenimento: il pezzo temprato verrà riscaldato fino al punto critico di AC1 al di sotto della temperatura appropriata per un certo periodo di tempo, e poi raffreddato secondo i requisiti del metodo, al fine di ottenere l'organizzazione e le proprietà desiderate del processo di trattamento termico.
9. Carbonitrurazione dell'acciaio: la carbonitrurazione consiste nell'infiltrazione simultanea di carbonio e azoto nello strato superficiale dell'acciaio. La carbonitrurazione convenzionale è anche nota come carbonitrurazione al cianuro; la carbonitrurazione gassosa a media temperatura e la carbonitrurazione gassosa a bassa temperatura (ossia nitrocarburazione gassosa) sono più ampiamente utilizzate. Lo scopo principale della carbonitrurazione gassosa a media temperatura è migliorare la durezza, la resistenza all'usura e la resistenza alla fatica dell'acciaio. La carbonitrurazione gassosa a bassa temperatura, invece, è basata sulla nitrurazione, il cui scopo principale è migliorare la resistenza all'usura dell'acciaio e la resistenza al morso.
10. Trattamento di rinvenimento (tempra e rinvenimento): la prassi generale prevede la tempra e il rinvenimento ad alte temperature in combinazione con un trattamento termico noto come trattamento di rinvenimento. Il trattamento di rinvenimento è ampiamente utilizzato in una varietà di componenti strutturali importanti, in particolare quelli sottoposti a carichi alternati come bielle, bulloni, ingranaggi e alberi. Il rinvenimento dopo il trattamento di rinvenimento per ottenere un'organizzazione sohnite temprata, le cui proprietà meccaniche sono migliori rispetto alla stessa durezza dell'organizzazione sohnite normalizzata. La sua durezza dipende dalla temperatura di rinvenimento ad alta temperatura, dalla stabilità di rinvenimento dell'acciaio e dalle dimensioni della sezione trasversale del pezzo, generalmente comprese tra HB200 e HB350.
11, Brasatura: con il materiale brasato si otterranno due tipi di processo di trattamento termico mediante fusione e riscaldamento del pezzo.
II.Tle caratteristiche del processo
Il trattamento termico dei metalli è uno dei processi più importanti nella produzione meccanica. Rispetto ad altri processi di lavorazione, il trattamento termico generalmente non modifica la forma del pezzo e la composizione chimica complessiva, ma ne modifica la microstruttura interna o la composizione chimica superficiale, per conferire o migliorare le proprietà del pezzo. È caratterizzato da un miglioramento della qualità intrinseca del pezzo, generalmente non visibile a occhio nudo. Per ottenere un pezzo metallico con le proprietà meccaniche, fisiche e chimiche richieste, oltre alla scelta ponderata dei materiali e alla varietà dei processi di stampaggio, il trattamento termico è spesso essenziale. L'acciaio è il materiale più utilizzato nell'industria meccanica; la sua complessa microstruttura può essere controllata mediante trattamento termico, quindi il trattamento termico dell'acciaio è il principale componente del trattamento termico dei metalli. Inoltre, anche alluminio, rame, magnesio, titanio e altre leghe possono essere sottoposti a trattamento termico per modificarne le proprietà meccaniche, fisiche e chimiche, al fine di ottenere prestazioni diverse.
III.Til processo
Il trattamento termico generalmente comprende tre fasi di riscaldamento, mantenimento e raffreddamento, a volte solo due fasi di riscaldamento e raffreddamento. Questi processi sono interconnessi e non possono essere interrotti.
Il riscaldamento è uno dei processi più importanti del trattamento termico. Il trattamento termico dei metalli prevede numerosi metodi di riscaldamento, il più antico dei quali è l'uso di carbone vegetale e carbone vegetale come fonte di calore, mentre più recentemente si è passati all'impiego di combustibili liquidi e gassosi. L'impiego dell'elettricità rende il riscaldamento facile da controllare e non inquina l'ambiente. L'uso di queste fonti di calore può avvenire direttamente, ma anche tramite il riscaldamento indiretto tramite sale fuso o metallo, o tramite particelle galleggianti.
Durante il riscaldamento del metallo, il pezzo viene esposto all'aria, provocando spesso ossidazione e decarburazione (ovvero una riduzione del contenuto di carbonio superficiale delle parti in acciaio), che ha un impatto molto negativo sulle proprietà superficiali dei pezzi trattati termicamente. Pertanto, il metallo dovrebbe solitamente essere sottoposto a riscaldamento in atmosfera controllata o in atmosfera protettiva, con sali fusi e sotto vuoto, ma anche con rivestimenti o metodi di confezionamento disponibili per il riscaldamento protettivo.
La temperatura di riscaldamento è uno dei parametri di processo più importanti del trattamento termico; la selezione e il controllo della temperatura di riscaldamento servono a garantire la qualità del trattamento termico. La temperatura di riscaldamento varia a seconda del materiale metallico trattato e dello scopo del trattamento termico, ma generalmente viene riscaldata al di sopra della temperatura di transizione di fase per ottenere un'elevata organizzazione termica. Inoltre, la trasformazione richiede un certo periodo di tempo, quindi quando la superficie del pezzo metallico raggiunge la temperatura di riscaldamento richiesta, deve anche essere mantenuta a questa temperatura per un certo periodo di tempo, in modo che le temperature interna ed esterna siano costanti e che la trasformazione microstrutturale sia completa, ovvero il cosiddetto tempo di mantenimento. Utilizzando il riscaldamento ad alta densità energetica e il trattamento termico superficiale, la velocità di riscaldamento è estremamente elevata e generalmente non vi è alcun tempo di mantenimento, mentre il trattamento termico chimico richiede spesso tempi di mantenimento più lunghi.
Anche il raffreddamento è una fase indispensabile nel processo di trattamento termico. I metodi di raffreddamento sono diversi e servono principalmente a controllare la velocità di raffreddamento. Generalmente, la ricottura è la più lenta, la normalizzazione è più rapida, così come la tempra. Tuttavia, anche a causa dei diversi tipi di acciaio e dei diversi requisiti, l'acciaio temprato in aria può essere temprato con la stessa velocità di raffreddamento della normalizzazione.
IV.Pclassificazione dei processi
Il processo di trattamento termico dei metalli può essere suddiviso in tre categorie: trattamento termico completo, trattamento termico superficiale e trattamento termico chimico. A seconda del mezzo riscaldante, della temperatura di riscaldamento e del metodo di raffreddamento, ogni categoria può essere distinta in diversi processi di trattamento termico. Lo stesso metallo, utilizzando diversi processi di trattamento termico, può ottenere diverse organizzazioni, con conseguenti proprietà diverse. Ferro e acciaio sono i metalli più utilizzati nell'industria e la microstruttura dell'acciaio è anche la più complessa, quindi esistono diversi processi di trattamento termico dell'acciaio.
Il trattamento termico complessivo consiste nel riscaldamento complessivo del pezzo in lavorazione, seguito da un raffreddamento a una velocità adeguata, per ottenere l'organizzazione metallurgica richiesta e modificarne le proprietà meccaniche complessive. Il trattamento termico complessivo dell'acciaio comprende approssimativamente quattro processi fondamentali: ricottura, normalizzazione, tempra e rinvenimento.
Processo significa:
La ricottura consiste nel riscaldare il pezzo alla temperatura appropriata, in base al materiale e alle dimensioni del pezzo, utilizzando tempi di mantenimento diversi, e poi raffreddarlo lentamente; lo scopo è quello di far sì che l'organizzazione interna del metallo raggiunga o si avvicini allo stato di equilibrio, per ottenere buone prestazioni e prestazioni del processo, oppure per un'ulteriore tempra per l'organizzazione della preparazione.
La normalizzazione consiste nel riscaldare il pezzo in lavorazione alla temperatura appropriata dopo averlo raffreddato all'aria; l'effetto della normalizzazione è simile alla ricottura, solo che si ottiene un'organizzazione più fine; spesso viene utilizzata per migliorare le prestazioni di taglio del materiale, ma a volte viene utilizzata anche per alcune parti meno impegnative come trattamento termico finale.
La tempra consiste nel riscaldare e isolare il pezzo in lavorazione, immergendolo in acqua, olio o altri sali inorganici, soluzioni acquose organiche e altri mezzi di tempra per un rapido raffreddamento. Dopo la tempra, le parti in acciaio diventano dure, ma allo stesso tempo fragili; per eliminare tempestivamente la fragilità, è generalmente necessario rinvenire tempestivamente.
Per ridurre la fragilità dei componenti in acciaio, questi vengono temprati a una temperatura adeguata, superiore a quella ambiente e inferiore a 650 °C, per un lungo periodo di isolamento e successivamente raffreddati. Questo processo è chiamato rinvenimento. Ricottura, normalizzazione, tempra e rinvenimento sono i trattamenti termici complessivi che si svolgono nei "quattro fuochi", di cui tempra e rinvenimento sono strettamente correlati e spesso utilizzati in combinazione tra loro, ma uno è indispensabile. I "quattro fuochi", con temperature di riscaldamento e modalità di raffreddamento diverse, hanno sviluppato un diverso processo di trattamento termico. Per ottenere un certo grado di resistenza e tenacità, la tempra e il rinvenimento ad alte temperature combinati con il processo, noto come rinvenimento. Dopo che alcune leghe sono state temprate per formare una soluzione solida sovrasatura, vengono mantenute a temperatura ambiente o a una temperatura leggermente superiore per un periodo di tempo più lungo al fine di migliorarne la durezza, la resistenza o il magnetismo elettrico. Questo processo di trattamento termico è chiamato trattamento di invecchiamento.
Trattamento termico e deformazione a pressione combinati in modo efficace e ravvicinato per ottenere un'ottima resistenza e tenacità del pezzo con il metodo noto come trattamento termico di deformazione; in un'atmosfera a pressione negativa o sotto vuoto nel trattamento termico noto come trattamento termico sotto vuoto, che non solo può impedire l'ossidazione del pezzo, non decarburare, mantenere la superficie del pezzo dopo il trattamento, migliorare le prestazioni del pezzo, ma anche attraverso l'agente osmotico per il trattamento termico chimico.
Il trattamento termico superficiale consiste nel riscaldare solo lo strato superficiale del pezzo per modificarne le proprietà meccaniche. Per riscaldare solo lo strato superficiale del pezzo senza eccessivo trasferimento di calore, la sorgente di calore utilizzata deve avere un'elevata densità di energia, ovvero deve essere distribuita nell'unità di superficie del pezzo per fornire una maggiore energia termica, in modo che lo strato superficiale del pezzo, localizzato o in un breve lasso di tempo o istantaneo, raggiunga temperature elevate. I principali metodi di trattamento termico superficiale sono la tempra a fiamma e il riscaldamento a induzione; le sorgenti di calore comunemente utilizzate sono la fiamma ossiacetilenica o ossipropano, la corrente di induzione, il laser e il fascio di elettroni.
Il trattamento termico chimico è un processo di trattamento termico dei metalli che modifica la composizione chimica, l'organizzazione e le proprietà dello strato superficiale del pezzo. Il trattamento termico chimico differisce dal trattamento termico superficiale in quanto il primo modifica la composizione chimica dello strato superficiale del pezzo. Il trattamento termico chimico consiste nel riscaldare e isolare per un periodo di tempo prolungato un pezzo contenente carbonio, sali o altri elementi di lega (gas, liquido, solido), in modo che lo strato superficiale del pezzo subisca l'infiltrazione di carbonio, azoto, boro, cromo e altri elementi. Dopo l'infiltrazione di questi elementi, a volte si verificano 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 penetrazione del metallo.
Il trattamento termico è uno dei processi più importanti nella produzione di componenti meccanici e stampi. In generale, può garantire e migliorare le diverse proprietà del pezzo, come la resistenza all'usura e alla corrosione. Può anche migliorare l'organizzazione del pezzo grezzo e lo stato di sollecitazione, al fine di facilitare una varietà di lavorazioni a freddo e a caldo.
Ad esempio: la ghisa bianca dopo un lungo trattamento di ricottura può essere ottenuta in ghisa malleabile, migliorando la plasticità; gli ingranaggi con il corretto processo di trattamento termico, la durata di servizio può essere superiore rispetto agli ingranaggi non trattati termicamente volte o decine di volte; inoltre, l'acciaio al carbonio economico attraverso l'infiltrazione di determinati elementi di lega ha alcune prestazioni di acciaio legato costoso, può sostituire alcuni acciai resistenti al calore, acciaio inossidabile; stampi e matrici devono quasi tutti essere sottoposti a trattamento termico. Possono essere utilizzati solo dopo il trattamento termico.
Mezzi supplementari
I. Tipi di ricottura
La ricottura è un processo di trattamento termico in cui il pezzo viene riscaldato a una temperatura adeguata, mantenuto per un certo periodo di tempo e poi raffreddato lentamente.
Esistono molti tipi di processi di ricottura dell'acciaio, in base alla temperatura di riscaldamento che possono essere suddivisi in due categorie: una è alla temperatura critica (Ac1 o Ac3) al di sopra della ricottura, nota anche come ricottura di ricristallizzazione a cambiamento di fase, che include la ricottura completa, la ricottura incompleta, la ricottura sferoidale e la ricottura di diffusione (ricottura di omogeneizzazione), ecc.; l'altra è al di sotto della temperatura critica della ricottura, che include la ricottura di ricristallizzazione e la ricottura di de-stress, ecc. In base al metodo di raffreddamento, la ricottura può essere suddivisa in ricottura isotermica e ricottura di raffreddamento continuo.
1, ricottura completa e ricottura isotermica
La ricottura completa, nota anche come ricottura di ricristallizzazione, generalmente indicata come ricottura, consiste nel riscaldare l'acciaio o l'acciaio a Ac3 oltre i 20 ~ 30 °C, isolandolo per un tempo sufficiente a rendere l'organizzazione completamente austenitizzata dopo un raffreddamento lento, al fine di ottenere un'organizzazione quasi equilibrata del processo di trattamento termico. Questa ricottura è utilizzata principalmente per la composizione subeutettica di vari getti, forgiati e profili laminati a caldo in acciaio al carbonio e legato, e talvolta anche per strutture saldate. Generalmente viene utilizzata come trattamento termico finale di numerosi pezzi non pesanti o come pretrattamento termico di alcuni pezzi.
2, ricottura a sfere
La ricottura sferoidale è utilizzata principalmente per acciai al carbonio sovraeutettici e acciai legati per utensili (ad esempio, per la produzione di utensili affilati, calibri, stampi e matrici utilizzati nella produzione di acciaio). Il suo scopo principale è ridurre la durezza, migliorare la lavorabilità e preparare il pezzo per la successiva tempra.
3, ricottura di distensione
La ricottura di distensione, nota anche come ricottura a bassa temperatura (o rinvenimento ad alta temperatura), viene utilizzata principalmente per eliminare fusioni, forgiati, saldature, pezzi laminati a caldo, pezzi trafilati a freddo e altre tensioni residue. Se queste tensioni non vengono eliminate, dopo un certo periodo di tempo o durante il successivo processo di taglio, possono causare deformazioni o cricche nell'acciaio.
4. La ricottura incompleta consiste nel riscaldare l'acciaio a Ac1 ~ Ac3 (acciaio subeutettico) o Ac1 ~ ACcm (acciaio sovraeutettico) tra la conservazione del calore e il raffreddamento lento per ottenere un'organizzazione quasi equilibrata del processo di trattamento termico.
II.tempra, il mezzo di raffreddamento più comunemente utilizzato è salamoia, acqua e olio.
Tempra in acqua salata del pezzo, facile da ottenere elevata durezza e superficie liscia, non facile da produrre tempra non dura punto morbido, ma è facile che il pezzo si deformi gravemente e persino si formino cricche. L'uso di olio come mezzo di tempra è adatto solo per la stabilità dell'austenite sottoraffreddata, che è relativamente grande in alcune leghe di acciaio o di piccole dimensioni in acciaio al carbonio tempra pezzo.
III.lo scopo della tempra dell'acciaio
1, ridurre la fragilità, eliminare o ridurre lo stress interno, la tempra dell'acciaio presenta un elevato stress interno e fragilità, ad esempio una tempra non tempestiva spesso causerà la deformazione o addirittura la rottura dell'acciaio.
2, per ottenere le proprietà meccaniche richieste del pezzo, il pezzo dopo la tempra presenta elevata durezza e fragilità, al fine di soddisfare i requisiti delle diverse proprietà di una varietà di pezzi, è possibile regolare la durezza attraverso la tempra appropriata per ridurre la fragilità della tenacità richiesta, plasticità.
3、Stabilizzare le dimensioni del pezzo in lavorazione
4, per la ricottura è difficile ammorbidire alcuni acciai legati, nella tempra (o normalizzazione) è spesso utilizzato dopo il rinvenimento ad alta temperatura, in modo che l'aggregazione appropriata del carburo di acciaio, la durezza sarà ridotta, al fine di facilitare il taglio e la lavorazione.
Concetti supplementari
1. Ricottura: si riferisce al trattamento termico di materiali metallici riscaldati alla temperatura appropriata, mantenuta per un certo periodo di tempo e quindi raffreddata lentamente. I processi di ricottura più comuni sono: ricottura di ricristallizzazione, ricottura di distensione, ricottura sferoidale, ricottura completa, ecc. Scopo della ricottura: principalmente ridurre la durezza dei materiali metallici, migliorarne la plasticità, facilitarne il taglio o la lavorazione a pressione, ridurre le tensioni residue, migliorare l'organizzazione e la composizione dell'omogeneizzazione o, per quest'ultimo trattamento termico, predisporre l'organizzazione.
2. Normalizzazione: si riferisce all'acciaio o all'acciaio riscaldato a una temperatura superiore a 30-50 °C (acciaio al punto critico) per mantenere il tempo appropriato, raffreddando in aria ferma durante il processo di trattamento termico. Scopo della normalizzazione: principalmente migliorare le proprietà meccaniche dell'acciaio a basso tenore di carbonio, migliorarne il taglio e la lavorabilità, raffinare il grano, eliminare i difetti strutturali, per preparare l'organizzazione mediante il trattamento termico finale.
3. Tempra: si riferisce al riscaldamento dell'acciaio a Ac3 o Ac1 (acciaio al di sotto del punto critico di temperatura) oltre una certa temperatura, per un certo tempo e quindi alla velocità di raffreddamento appropriata, per ottenere l'organizzazione martensitica (o bainitica) del processo di trattamento termico. I processi di tempra comuni sono la tempra a mezzo singolo, la tempra a mezzo doppio, la tempra martensitica, la tempra isotermica bainitica, la tempra superficiale e la tempra localizzata. Lo scopo della tempra: ottenere l'organizzazione martensitica richiesta per i componenti in acciaio, migliorare la durezza del pezzo, la resistenza e la resistenza all'abrasione, affinché quest'ultimo trattamento termico sia una buona preparazione per l'organizzazione.
4. Rinvenimento: si riferisce al processo di trattamento termico dell'acciaio temprato, poi riscaldato a una temperatura inferiore ad Ac1, mantenuto per un tempo sufficiente, e poi raffreddato a temperatura ambiente. I processi di rinvenimento più comuni sono: rinvenimento a bassa temperatura, rinvenimento a media temperatura, rinvenimento ad alta temperatura e rinvenimento multiplo.
Scopo della tempra: principalmente eliminare lo stress prodotto dall'acciaio durante la tempra, in modo che l'acciaio abbia un'elevata durezza e resistenza all'usura e la plasticità e la tenacità richieste.
5. Rinvenimento: si riferisce all'acciaio o all'acciaio per tempra e rinvenimento ad alta temperatura del processo di trattamento termico composito. Utilizzato nel trattamento di rinvenimento dell'acciaio chiamato acciaio temprato. Generalmente si riferisce all'acciaio strutturale a medio tenore di carbonio e all'acciaio strutturale legato a medio tenore di carbonio.
6. Cementazione: la cementazione è il processo che fa penetrare gli atomi di carbonio nello strato superficiale dell'acciaio. Serve anche a conferire al pezzo in acciaio a basso tenore di carbonio lo strato superficiale di acciaio ad alto tenore di carbonio e, dopo la tempra e il rinvenimento a bassa temperatura, a conferire allo strato superficiale del pezzo elevata durezza e resistenza all'usura, mentre la parte centrale del pezzo mantiene la tenacità e la plasticità dell'acciaio a basso tenore di carbonio.
Metodo del vuoto
Poiché le operazioni di riscaldamento e raffreddamento dei pezzi metallici richiedono decine o addirittura decine di azioni per essere completate, queste vengono eseguite all'interno del forno per trattamento termico sotto vuoto, dove l'operatore non può avvicinarsi, quindi il grado di automazione del forno per trattamento termico sotto vuoto deve essere più elevato. Allo stesso tempo, alcune azioni, come il riscaldamento e il mantenimento della temperatura finale del pezzo metallico, devono essere eseguite in sei o sette azioni e completate entro 15 secondi. Condizioni così agili per completare numerose azioni possono facilmente causare nervosismo nell'operatore e costituire errori. Pertanto, solo un elevato grado di automazione può garantire un coordinamento accurato e tempestivo in conformità con il programma.
Il trattamento termico sotto vuoto dei componenti metallici viene eseguito in un forno a vuoto chiuso, dove la rigorosa sigillatura sotto vuoto è ben nota. Pertanto, per ottenere e rispettare il tasso di perdita d'aria originale del forno, per garantire il vuoto di esercizio del forno a vuoto e la qualità dei componenti, il trattamento termico sotto vuoto riveste un'importanza fondamentale. Pertanto, un aspetto chiave del forno per il trattamento termico sotto vuoto è la presenza di una struttura di sigillatura sotto vuoto affidabile. Per garantire le prestazioni del forno a vuoto, la progettazione della struttura del forno per il trattamento termico sotto vuoto deve seguire un principio di base: il corpo del forno deve utilizzare una saldatura a tenuta di gas, mentre il corpo del forno deve aprire o non aprire il foro il meno possibile, e deve essere ridotto o evitato l'uso di una struttura di sigillatura dinamica, al fine di ridurre al minimo la possibilità di perdite di vuoto. Anche i componenti installati nel corpo del forno a vuoto e gli accessori, come gli elettrodi raffreddati ad acqua e il dispositivo di esportazione della termocoppia, devono essere progettati per sigillare la struttura.
La maggior parte dei materiali riscaldanti e isolanti può essere utilizzata solo sotto vuoto. Il riscaldamento e il rivestimento isolante termico nei forni per trattamento termico sotto vuoto avvengono sotto vuoto e ad alta temperatura, quindi questi materiali presentano requisiti di resistenza alle alte temperature, risultati di radiazione, conduttività termica e altri requisiti. I requisiti di resistenza all'ossidazione non sono elevati. Pertanto, nei forni per trattamento termico sotto vuoto vengono ampiamente utilizzati tantalio, tungsteno, molibdeno e grafite per materiali riscaldanti e isolanti termici. Questi materiali sono molto facili da ossidare allo stato atmosferico, pertanto i normali forni per trattamento termico non possono utilizzare questi materiali riscaldanti e isolanti.
Dispositivo raffreddato ad acqua: il rivestimento del forno per trattamento termico sotto vuoto, il coperchio del forno, gli elementi riscaldanti elettrici, gli elettrodi raffreddati ad acqua, la porta di isolamento termico sotto vuoto intermedio e altri componenti sono sotto vuoto, sottoposti a trattamento termico. Operando in condizioni così sfavorevoli, è necessario garantire che la struttura di ciascun componente non venga deformata o danneggiata e che la guarnizione del vuoto non venga surriscaldata o bruciata. Pertanto, ciascun componente deve essere configurato in base alle diverse circostanze dei dispositivi di raffreddamento ad acqua per garantire che il forno per trattamento termico sotto vuoto possa funzionare normalmente e avere una durata di utilizzo sufficiente.
Utilizzo di contenitori sottovuoto a bassa tensione e alta corrente: quando il grado di vuoto è di pochi lxlo-1 torr, il contenitore sottovuoto del conduttore sotto tensione a tensione più elevata produrrà il fenomeno della scarica a bagliore. Nel forno per trattamento termico sottovuoto, una grave scarica ad arco brucerà l'elemento riscaldante elettrico e lo strato isolante, causando gravi incidenti e perdite. Pertanto, la tensione di esercizio dell'elemento riscaldante elettrico del forno per trattamento termico sottovuoto non è generalmente superiore a 80-100 volt. Allo stesso tempo, nella progettazione della struttura dell'elemento riscaldante elettrico, è necessario adottare misure efficaci, come ad esempio cercare di evitare la punta dei componenti, e la spaziatura degli elettrodi non deve essere troppo piccola, al fine di prevenire la generazione di scariche a bagliore o scariche ad arco.
Tempra
In base alle diverse esigenze prestazionali del pezzo, in base alle sue diverse temperature di rinvenimento, si possono distinguere i seguenti tipi di rinvenimento:
(a) rinvenimento a bassa temperatura (150-250 gradi)
Rinvenimento a bassa temperatura dell'organizzazione risultante per la martensite rinvenuta. Il suo scopo è quello di mantenere l'elevata durezza e l'elevata resistenza all'usura dell'acciaio temprato, con la premessa di ridurne le tensioni interne e la fragilità durante la tempra, in modo da evitare scheggiature o danni prematuri durante l'uso. Viene utilizzato principalmente per una varietà di utensili da taglio ad alto tenore di carbonio, calibri, matrici trafilate a freddo, cuscinetti volventi e parti cementate, ecc.; dopo il rinvenimento, la durezza è generalmente pari a HRC58-64.
(ii) rinvenimento a media temperatura (250-500 gradi)
Organizzazione di rinvenimento a media temperatura per corpi in quarzo temprati. Il suo scopo è ottenere elevati limiti di snervamento, limite elastico ed elevata tenacità. Pertanto, viene utilizzato principalmente per una varietà di molle e per la lavorazione di stampi a caldo; la durezza di rinvenimento è generalmente HRC35-50.
(C) rinvenimento ad alta temperatura (500-650 gradi)
Rinvenimento ad alta temperatura per la Sohnite temprata. La tempra tradizionale e il rinvenimento ad alta temperatura sono trattamenti termici combinati, noti come trattamento di rinvenimento, il cui scopo è ottenere resistenza, durezza e plasticità, nonché migliori proprietà meccaniche complessive. Pertanto, è ampiamente utilizzato in automobili, trattori, macchine utensili e altre parti strutturali importanti, come bielle, bulloni, ingranaggi e alberi. La durezza dopo il rinvenimento è generalmente HB200-330.
Prevenzione della deformazione
Le cause delle deformazioni complesse degli stampi di precisione sono spesso complesse, ma è sufficiente padroneggiarne la legge di deformazione, analizzarne le cause e utilizzare diversi metodi per prevenire la deformazione dello stampo, sia per ridurla che per controllarla. In generale, il trattamento termico delle deformazioni complesse degli stampi di precisione può adottare i seguenti metodi di prevenzione.
(1) Scelta ragionevole del materiale. Gli stampi complessi di precisione devono essere selezionati con un buon acciaio per stampi per microdeformazione (come l'acciaio temprato in aria), la segregazione del carburo dell'acciaio per stampi seri deve essere ragionevole per il trattamento termico di forgiatura e rinvenimento, l'acciaio per stampi più grande e non forgiabile può essere una soluzione solida con doppio trattamento termico di raffinazione.
(2) La progettazione della struttura dello stampo deve essere ragionevole, lo spessore non deve essere troppo disparato, la forma deve essere simmetrica, per la deformazione dello stampo più grande per padroneggiare la legge di deformazione, tolleranza di lavorazione riservata, per stampi grandi, precisi e complessi possono essere utilizzati in una combinazione di strutture.
(3) Gli stampi di precisione e complessi devono essere sottoposti a un trattamento termico preliminare per eliminare lo stress residuo generato nel processo di lavorazione.
(4) Scelta ragionevole della temperatura di riscaldamento, controllo della velocità di riscaldamento, per stampi complessi di precisione è possibile utilizzare metodi di riscaldamento lento, preriscaldamento e altri metodi di riscaldamento bilanciati per ridurre la deformazione del trattamento termico dello stampo.
(5) Con la premessa di garantire la durezza dello stampo, provare a utilizzare un processo di preraffreddamento, raffreddamento graduale, tempra o tempra a temperatura.
(6) Per stampi di precisione e complessi, se le condizioni lo consentono, provare a utilizzare il trattamento di tempra con riscaldamento sotto vuoto e di raffreddamento profondo dopo la tempra.
(7) Per alcuni stampi di precisione e complessi è possibile utilizzare il trattamento termico di preriscaldamento, il trattamento termico di invecchiamento, il trattamento termico di nitrurazione di rinvenimento per controllare la precisione dello stampo.
(8) Nella riparazione di fori di sabbia dello stampo, porosità, usura e altri difetti, l'uso di una macchina per saldatura a freddo e di altre apparecchiature di riparazione a impatto termico per evitare il processo di riparazione della deformazione.
Inoltre, il corretto funzionamento del processo di trattamento termico (ad esempio, la chiusura dei fori, la legatura dei fori, il fissaggio meccanico, i metodi di riscaldamento adeguati, la scelta corretta della direzione di raffreddamento dello stampo e della direzione del movimento nel mezzo di raffreddamento, ecc.) e un ragionevole processo di trattamento termico di rinvenimento sono misure efficaci per ridurre la deformazione di stampi di precisione e complessi.
Il trattamento termico di tempra e rinvenimento superficiale viene solitamente eseguito mediante riscaldamento a induzione o a fiamma. I principali parametri tecnici sono la durezza superficiale, la durezza locale e la profondità effettiva dello strato di tempra. La prova di durezza può essere effettuata utilizzando un durometro Vickers, un durometro Rockwell o un durometro Rockwell superficiale. La scelta della forza di prova (scala) è correlata alla profondità dello strato di tempra effettiva e alla durezza superficiale del pezzo. Sono coinvolti tre tipi di durometri.
In primo luogo, il durometro Vickers è uno strumento importante per testare la durezza superficiale dei pezzi trattati termicamente. Può essere impostato su una forza di prova compresa tra 0,5 e 100 kg, testa lo strato di indurimento superficiale fino a 0,05 mm di spessore e offre la massima precisione, distinguendo anche le piccole differenze nella durezza superficiale dei pezzi trattati termicamente. Inoltre, il durometro Vickers deve rilevare anche la profondità dello strato effettivamente indurito, quindi per il trattamento termico superficiale o per un gran numero di unità che utilizzano un pezzo trattato termicamente, è necessario dotarsi di un durometro Vickers.
In secondo luogo, il durometro Rockwell è anche molto adatto per testare la durezza di pezzi trattati superficialmente. Il durometro Rockwell offre tre scale tra cui scegliere. Può testare la profondità di tempra effettiva di oltre 0,1 mm di vari pezzi trattati superficialmente. Sebbene la precisione del durometro Rockwell non sia elevata come quella del durometro Vickers, è comunque in grado di soddisfare i requisiti di gestione della qualità e di ispezione qualificata degli impianti di trattamento termico. Inoltre, è semplice da usare, economico, rapido da misurare e può leggere direttamente il valore di durezza e altre caratteristiche. L'uso del durometro Rockwell può essere utilizzato su lotti di pezzi trattati termicamente per un controllo rapido e non distruttivo pezzo per pezzo. Questo è importante per gli impianti di lavorazione dei metalli e di produzione di macchinari.
In terzo luogo, quando lo strato superficiale indurito dal trattamento termico è più spesso, è possibile utilizzare anche il durometro Rockwell. Quando lo spessore dello strato indurito dal trattamento termico è compreso tra 0,4 e 0,8 mm, è possibile utilizzare la scala HRA; quando lo spessore dello strato indurito è superiore a 0,8 mm, è possibile utilizzare la scala HRC.
I tre tipi di durezza Vickers, Rockwell e Rockwell superficiale possono essere facilmente convertiti tra loro, convertiti in base allo standard, ai disegni o in base alle esigenze dell'utente. Le tabelle di conversione corrispondenti sono riportate nella norma internazionale ISO, nella norma americana ASTM e nella norma cinese GB/T.
Indurimento localizzato
Per i componenti che richiedono una durezza locale più elevata, è solitamente necessario contrassegnare sui disegni la posizione del trattamento termico di tempra locale e il valore di durezza locale. La prova di durezza dei componenti deve essere eseguita nell'area designata. Gli strumenti di prova di durezza possono essere utilizzati come durometri Rockwell, per testare il valore di durezza HRC; se lo strato di tempra trattato termicamente è superficiale, è possibile utilizzare un durometro Rockwell superficiale, per testare il valore di durezza HRN.
Trattamento termico chimico
Il trattamento termico chimico consiste nell'infiltrare sulla superficie del pezzo uno o più elementi chimici o atomi, in modo da modificarne la composizione chimica, l'organizzazione e le prestazioni superficiali. Dopo la tempra e il rinvenimento a bassa temperatura, la superficie del pezzo presenta elevata durezza, resistenza all'usura e resistenza alla fatica da contatto, mentre il nucleo del pezzo presenta un'elevata tenacità.
In base a quanto sopra, il rilevamento e la registrazione della temperatura nel processo di trattamento termico sono molto importanti e un controllo inadeguato della temperatura ha un impatto significativo sul prodotto. Pertanto, il rilevamento della temperatura è fondamentale, così come l'andamento della temperatura durante l'intero processo. Di conseguenza, è fondamentale registrare le variazioni di temperatura durante il trattamento termico, in modo da facilitare l'analisi dei dati futuri e individuare i momenti in cui la temperatura non soddisfa i requisiti. Questo contribuirà in modo determinante al miglioramento del trattamento termico in futuro.
Procedure operative
1. Pulire il sito operativo, verificare che l'alimentazione elettrica, gli strumenti di misura e i vari interruttori siano normali e che la fonte d'acqua sia regolare.
2. Gli operatori devono indossare adeguati dispositivi di protezione individuale, altrimenti potrebbero essere pericolosi.
3, aprire l'interruttore di trasferimento universale della potenza di controllo, in base ai requisiti tecnici delle sezioni graduate dell'attrezzatura dell'aumento e della diminuzione della temperatura, per prolungare la durata dell'attrezzatura e dell'attrezzatura intatta.
4. Prestare attenzione alla temperatura del forno di trattamento termico e alla regolazione della velocità della cinghia a maglie, per padroneggiare gli standard di temperatura richiesti per diversi materiali, per garantire la durezza del pezzo in lavorazione, la rettilineità della superficie e lo strato di ossidazione e svolgere seriamente un buon lavoro di sicurezza.
5. Prestare attenzione alla temperatura del forno di tempra e alla velocità della cinghia a maglie, aprire l'aria di scarico, in modo che il pezzo in lavorazione dopo la tempra soddisfi i requisiti di qualità.
6, nel lavoro dovrebbe attenersi al palo.
7, per configurare l'apparato antincendio necessario e familiarizzare con i metodi di utilizzo e manutenzione.
8. Quando si arresta la macchina, è necessario verificare che tutti gli interruttori di controllo siano spenti, quindi chiudere l'interruttore di trasferimento universale.
Surriscaldamento
Dalla bocca ruvida degli accessori del rullo, è possibile osservare il surriscaldamento della microstruttura dopo la tempra. Tuttavia, per determinare l'esatto grado di surriscaldamento è necessario osservare la microstruttura. Se nell'organizzazione di tempra dell'acciaio GCr15 si osserva la comparsa di martensite aghiforme grossolana, si tratta di un'organizzazione di surriscaldamento da tempra. La causa della formazione di un surriscaldamento da tempra potrebbe essere una temperatura di riscaldamento troppo elevata o un tempo di riscaldamento e mantenimento troppo lungo, causato dall'intero intervallo di surriscaldamento; potrebbe anche essere dovuto all'organizzazione originale del carburo a bande, che nell'area a basso tenore di carbonio tra le due bande forma uno spesso aghiforme di martensite localizzata, con conseguente surriscaldamento localizzato. L'austenite residua nell'organizzazione surriscaldata aumenta e la stabilità dimensionale diminuisce. A causa del surriscaldamento dell'organizzazione di tempra, il cristallo di acciaio diventa grossolano, il che porterà a una riduzione della tenacità dei componenti, della resistenza agli urti e della durata del cuscinetto. Un surriscaldamento eccessivo può persino causare cricche da tempra.
surriscaldamento
Una temperatura di tempra bassa o un raffreddamento inadeguato produrranno un'organizzazione della torrhenite superiore a quella standard nella microstruttura, nota come organizzazione di sottoriscaldamento, che fa diminuire la durezza, riduce drasticamente la resistenza all'usura e influisce sulla durata dei cuscinetti a rulli.
Spegnimento delle crepe
I componenti dei cuscinetti volventi durante il processo di tempra e raffreddamento, a causa delle sollecitazioni interne, formano delle cricche chiamate cricche da tempra. Le cause di tali cricche sono: temperatura di riscaldamento troppo elevata o raffreddamento troppo rapido a causa della tempra; sollecitazioni termiche e variazione di volume della massa metallica nell'organizzazione delle tensioni superiore alla resistenza alla frattura dell'acciaio; difetti superficiali originali (come cricche o graffi superficiali) o difetti interni dell'acciaio (come scorie, gravi inclusioni non metalliche, macchie bianche, residui di ritiro, ecc.) nella tempra; formazione di concentrazioni di tensioni; grave decarburazione superficiale e segregazione dei carburi; componenti temprati dopo un rinvenimento insufficiente o prematuro; sollecitazioni eccessive del punzone a freddo causate dal processo precedente; piegature da forgiatura, tagli di tornitura profondi, scanalature per l'olio, spigoli vivi e così via. In breve, la causa delle cricche da tempra può essere uno o più dei fattori sopra menzionati; la presenza di sollecitazioni interne è la causa principale della formazione di cricche da tempra. Le cricche da tempra sono profonde e sottili, con una frattura rettilinea e nessuna colorazione ossidata sulla superficie di rottura. Spesso si tratta di una cricca longitudinale piana o di una cricca anulare sul collare del cuscinetto; la forma della sfera in acciaio del cuscinetto è a S, a T o ad anello. La caratteristica organizzativa della cricca da tempra è l'assenza di fenomeni di decarburazione su entrambi i lati della cricca, chiaramente distinguibile dalle cricche da forgiatura e dalle cricche del materiale.
Deformazione da trattamento termico
I componenti dei cuscinetti NACHI sottoposti a trattamento termico presentano stress termico e stress strutturale. Questi stress interni possono essere sovrapposti o parzialmente compensati, sono complessi e variabili, poiché possono variare in base alla temperatura di riscaldamento, alla velocità di riscaldamento, alla modalità di raffreddamento, alla forma e alle dimensioni dei componenti, rendendo inevitabile la deformazione durante il trattamento termico. Riconoscere e padroneggiare le norme di legge può consentire di mantenere la deformazione dei componenti dei cuscinetti (come l'ovale del collare, l'aumento delle dimensioni, ecc.) entro un intervallo controllabile, favorendo la produzione. Naturalmente, anche le collisioni meccaniche durante il trattamento termico possono causare deformazioni, ma queste deformazioni possono essere utilizzate per migliorare il funzionamento, ridurle ed evitarle.
Decarburazione superficiale
Gli accessori per rulli che supportano parti nel processo di trattamento termico, se riscaldati in un mezzo ossidante, la superficie verrà ossidata, riducendo la frazione di massa di carbonio superficiale delle parti, con conseguente decarburazione superficiale. La profondità dello strato di decarburazione superficiale, superiore alla quantità di ritenzione durante la lavorazione finale, renderà i pezzi scartati. Determinazione della profondità dello strato di decarburazione superficiale nell'esame metallografico del metodo metallografico disponibile e del metodo di microdurezza. La curva di distribuzione della microdurezza dello strato superficiale si basa sul metodo di misurazione e può essere utilizzata come criterio di arbitraggio.
Punto debole
A causa di un riscaldamento insufficiente, di un raffreddamento inadeguato e di un'operazione di tempra non adeguata, causata da una durezza superficiale inadeguata dei componenti dei cuscinetti a rulli, si verifica un fenomeno noto come punto debole da tempra. È come se la decarburazione superficiale potesse causare un grave calo della resistenza all'usura e alla fatica superficiale.
Data di pubblicazione: 05-12-2023