Tratament termic al aliajelor. Tipuri de tratament termic

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 10:39

Tratamentul termic al aliajelor este o parte integrantă a procesului de producție al metalurgiei feroase și neferoase. Ca urmare a acestei proceduri, metalele își pot schimba caracteristicile la valorile cerute. În acest articol, vom lua în considerare principalele tipuri de tratament termic utilizat în industria modernă.

Esența tratamentului termic

În timpul producției de semifabricate, piesele metalice sunt tratate termic pentru a le conferi proprietățile dorite (rezistență, rezistență la coroziune și uzură etc.). Tratamentul termic al aliajelor este un ansamblu de procese create artificial în care în aliaje apar modificări structurale și fizice și mecanice sub influența temperaturilor ridicate, dar compoziția chimică a substanței este păstrată.

Scopul tratamentului termic

Produsele metalice care sunt folosite zilnic în toate sectoarele economiei naționale trebuie să îndeplinească cerințe ridicate de rezistență la uzură. Metalul, ca materie primă, trebuie consolidat cu proprietățile de performanță necesare, care pot fifi expus la temperaturi ridicate. Tratamentul termic al aliajelor cu temperaturi ridicate modifică structura inițială a unei substanțe, redistribuie componentele sale constitutive, transformă dimensiunea și forma cristalelor. Toate acestea duc la minimizarea stresului intern al metalului și astfel crește proprietățile fizice și mecanice ale acestuia.

Tipuri de tratament termic

Tratamentul termic al aliajelor metalice se rezumă la trei procese simple: încălzirea materiei prime (produs semifabricat) la temperatura dorită, menținerea acesteia în condițiile specificate pentru timpul necesar și răcirea rapidă. În producția modernă, se folosesc mai multe tipuri de tratament termic, care diferă prin unele caracteristici tehnologice, dar algoritmul procesului, în general, rămâne același peste tot.

Conform metodei de efectuare a tratamentului termic, există următoarele tipuri:

• Termic (întărire, revenire, recoacere, îmbătrânire, tratament criogenic).
• Tratamentul termo-mecanic implică un tratament la temperaturi ridicate combinat cu acțiunea mecanică asupra aliajului.
• Chimico-termic presupune tratarea termică a metalului, urmată de îmbogățirea suprafeței produsului cu elemente chimice (carbon, azot, crom etc.).

Recoace

Recoacerea este un proces de fabricație în care metalele și aliajele sunt încălzite la o temperatură predeterminată, iar apoi, împreună cu cuptorul în care a avut loc procedura, se răcesc foarte lent în mod natural. Ca rezultat al recoacerii, este posibilă eliminarea neomogenităților compoziției chimicesubstanțe, ameliorează stresul intern, realizează o structură granulară și o îmbunătățește ca atare, precum și reduc duritatea aliajului pentru a facilita prelucrarea ulterioară a acestuia. Există două tipuri de recoacere: recoacere de primul și al doilea fel.

Recoacerea de primă clasă implică un tratament termic, în urma căruia există o schimbare mică sau deloc în starea de fază a aliajului. Are și soiuri proprii: omogenizat - temperatura de recoacere este de 1100-1200, în astfel de condiții aliajele se păstrează timp de 8-15 ore, recristalizare (la t 100-200) recoacere se folosește pentru oțel nituit, adică deja deformat fiind frig.

Recoacerea de al doilea fel duce la schimbări semnificative de fază în aliaj. Are, de asemenea, mai multe soiuri:

• Recoacere completă - încălzirea aliajului cu 30-50 peste marcajul de temperatură critică caracteristică acestei substanțe și răcire la viteza specificată (200 / oră - oțeluri carbon, 100 / oră și 50 / oră - slab aliat și în alt -oțeluri aliate, respectiv).
• Incomplet - încălzire la un punct critic și răcire lentă.
• Difuzie - temperatură de recoacere 1100-1200.
• Izotermă - încălzirea are loc în același mod ca la recoacere completă, totuși, după aceea, se efectuează răcirea rapidă la o temperatură puțin sub cea critică și se lasă să se răcească în aer.
• Normalizat - recoacere completa cu racirea ulterioara a metalului in aer si nu in cuptor.

Întărire

Călirea este manipularecu un aliaj, al cărui scop este realizarea unei transformări martensitice a metalului, care reduce ductilitatea produsului și crește rezistența acestuia. Călirea, precum și recoacere, implică încălzirea metalului într-un cuptor peste temperatura critică până la temperatura de călire, diferența constă în viteza de răcire mai mare care are loc în baia de lichid. În funcție de metal și chiar de forma acestuia, se folosesc diferite tipuri de călire:

• Întărire în același mediu, adică în aceeași baie cu lichid (apă pentru părțile mari, ulei pentru părțile mici).
• Întărirea intermitentă - răcirea are loc în două etape succesive: mai întâi într-un lichid (un lichid de răcire mai ascuțit) la o temperatură de aproximativ 300, apoi în aer sau într-o altă baie de ulei.
• În trepte - când produsul ajunge la temperatura de întărire, este răcit pentru un timp în săruri topite, urmat de răcire în aer.
• Izotermă - tehnologia este foarte asemănătoare cu întărirea în trepte, diferă doar în timpul de menținere a produsului la temperatura de transformare martensitică.
• Întărirea cu auto-călire diferă de alte tipuri prin aceea că metalul încălzit nu este complet răcit, lăsând o zonă caldă în mijlocul piesei. Ca urmare a acestei manipulări, produsul capătă proprietăți de rezistență crescută la suprafață și vâscozitate ridicată la mijloc. Această combinație este esențială pentru instrumentele de percuție (ciocane, d alte etc.)

Vacanță

Călirea este etapa finală a tratamentului termic al aliajelor, care determinăstructura finală a metalului. Scopul principal al călirii este reducerea fragilității unui produs metalic. Principiul este de a încălzi piesa la o temperatură sub temperatura critică și de a o răci. Deoarece modurile de tratament termic și viteza de răcire a produselor metalice pentru diferite scopuri pot diferi, există trei tipuri de revenire:

• Ridicat - temperatura de încălzire este de la 350-600 la o valoare sub cea critică. Această procedură este folosită cel mai adesea pentru structuri metalice.
• Mediu - tratament termic la t 350-500, comun pentru produsele de primăvară și arcuri.
• Scăzut - temperatura de încălzire a produsului nu este mai mare de 250, ceea ce permite obținerea unei rezistențe ridicate și rezistență la uzură a pieselor.

Îmbătrânire

Îmbătrânirea este tratamentul termic al aliajelor, determinând procesele de descompunere a unui metal suprasaturat după călire. Rezultatul îmbătrânirii este o creștere a limitelor de duritate, randament și rezistență a produsului finit. Nu numai fonta este supusă îmbătrânirii, ci și metalele neferoase, inclusiv aliajele de aluminiu ușor deformabile. Dacă un produs metalic supus călirii este menținut la temperatură normală, în el au loc procese care duc la o creștere spontană a rezistenței și la o scădere a ductilității. Aceasta se numește îmbătrânirea naturală a metalului. Dacă aceeași manipulare se face la temperaturi ridicate, se va numi îmbătrânire artificială.

Tratament criogenic

Modificări în structura aliajelor,ceea ce înseamnă că proprietățile lor pot fi atinse nu numai prin temperaturi ridicate, ci și extrem de scăzute. Tratamentul termic al aliajelor la t sub zero se numește criogenic. Această tehnologie este utilizată pe scară largă în diverse sectoare ale economiei naționale ca supliment la tratamentele termice la temperatură în altă, deoarece poate reduce semnificativ costul proceselor de întărire termică.

Tratamentul criogenic al aliajelor se realizează la t -196 într-un procesor criogenic special. Această tehnologie poate crește semnificativ durata de viață a piesei prelucrate și proprietățile anticorozive, precum și poate elimina necesitatea retratărilor.

Tratament termo-mecanic

O nouă metodă de prelucrare a aliajelor combină prelucrarea metalelor la temperaturi ridicate cu deformarea mecanică a produselor aflate în stare plastică. Tratamentul termomecanic (TMT) conform metodei de completare poate fi de trei tipuri:

• TMT la temperatură joasă constă din două etape: deformarea plastică urmată de călirea și revenirea piesei. Principala diferență față de alte tipuri de TMT este temperatura de încălzire până la starea austenitică a aliajului.
• TMT la temperatură în altă implică încălzirea unui aliaj la o stare martensitică în combinație cu deformarea plastică.
• Preliminar - deformarea se efectuează la t 20, urmată de călirea și revenirea metalului.

Tratament chimico-termic

Schimbați structura și proprietățile aliajeloreste posibilă și cu ajutorul tratamentului chimico-termic, care combină efectele termice și chimice asupra metalelor. Scopul final al acestei proceduri, pe lângă faptul că conferă produsului rezistență crescută, duritate și rezistență la uzură, este, de asemenea, să confere piesei rezistență la acid și rezistență la foc. Acest grup include următoarele tipuri de tratament termic:

• Cmentarea este efectuată pentru a da suprafeței produsului o rezistență suplimentară. Esența procedurii este să saturați metalul cu carbon. Carburarea se poate face în două moduri: carburarea solidă și gazoasă. În primul caz, materialul prelucrat, împreună cu cărbunele și activatorul acestuia, este introdus într-un cuptor și încălzit la o anumită temperatură, după care se menține în acest mediu și se răcește. În cazul cementării cu gaz, produsul este încălzit într-un cuptor până la 900 °C sub un curent continuu de gaz carbonos.
• Nitrurarea este un tratament chimico-termic al produselor metalice prin saturarea suprafeței acestora în medii cu azot. Rezultatul acestei proceduri este o creștere a rezistenței la tracțiune a piesei și o creștere a rezistenței sale la coroziune.
• Cianurarea este saturarea metalului cu azot și carbon în același timp. Mediul poate fi lichid (săruri care conțin carbon topit și azot) și gazos.
• Placarea prin difuzie este o metodă modernă de a conferi rezistență la căldură, rezistență la acizi și rezistență la uzură produselor metalice. Suprafața unor astfel de aliaje este saturată cu diferite metale (aluminiu, crom) și metaloizi (siliciu, bor).

Funcțiitratament termic al fontei

Aliajele de fontă sunt supuse unui tratament termic folosind o tehnologie ușor diferită de aliajele de metale neferoase. Fonta (gri, de mare rezistență, aliată) suferă următoarele tipuri de tratament termic: recoacere (la t 500-650), normalizare, călire (continuă, izotermă, de suprafață), călire, nitrurare (fonte cenușii), aluminizare (fonte perlitice), cromare. Ca rezultat, toate aceste proceduri îmbunătățesc semnificativ proprietățile produselor finale din fontă: crește durata de viață, elimină probabilitatea apariției fisurilor în timpul utilizării produsului, crește rezistența și rezistența la căldură a fontei.

Tratament termic al aliajelor neferoase

Metalele și aliajele neferoase au proprietăți diferite unele de altele, prin urmare sunt prelucrate prin metode diferite. Astfel, aliajele de cupru sunt supuse recoacerii de recristalizare pentru a egaliza compozitia chimica. Pentru alamă, este prevăzută tehnologia de recoacere la temperatură joasă (200-300), deoarece acest aliaj este predispus la crăpare spontană într-un mediu umed. Bronzul este supus omogenizării și recoacerii la t până la 550. Magneziul este recoapt, stins și supus îmbătrânirii artificiale (îmbătrânirea naturală nu are loc pentru magneziul stins). Aluminiul, ca și magneziul, suferă trei metode de tratament termic: recoacere, întărire și îmbătrânire, după care aliajele de aluminiu forjat își măresc semnificativ rezistența. Prelucrarea aliajelor de titan include: recoacere prin recristalizare, întărire, îmbătrânire, nitrurare și cementare.

CV

Tratamentul termic al metalelor și aliajelor este principalul proces tehnologic atât în metalurgia feroasă, cât și în cea neferoasă. Tehnologiile moderne au o varietate de metode de tratament termic pentru a atinge proprietățile dorite ale fiecărui tip de aliaje prelucrate. Fiecare metal are propria sa temperatură critică, ceea ce înseamnă că tratamentul termic trebuie efectuat ținând cont de caracteristicile structurale și fizico-chimice ale substanței. În cele din urmă, acest lucru nu numai că va obține rezultatele dorite, ci și va eficientiza semnificativ procesele de producție.