Procesul de tratament termic

Tratamentul termic se referă la un proces de prelucrare termică a metalelor în care materialul este în stare solidă prin încălzire, conservare a căldurii și răcire pentru a obține structura și proprietățile dorite.

1. Normalizare: încălzirea pieselor din oțel sau oțel la o temperatură adecvată peste punctul critic AC3 sau ACM pentru o anumită perioadă de timp și apoi răcire în aer pentru a obține un proces de tratare termică a structurii perlitei.

2. Recoacere: Piesa de prelucrat din oțel hipoeutectoid este încălzită la 20-40 grade peste AC3 și, după o perioadă de timp, este răcită lent cu cuptorul (sau îngropată în nisip sau răcită în var) la un tratament termic. proces de racire in aer sub 500 de grade .

3. Tratament termic cu soluție solidă: aliajul este încălzit la o regiune monofazată cu temperatură ridicată și menținut la o temperatură constantă, astfel încât faza în exces să fie complet dizolvată în soluția solidă și apoi răcită rapid pentru a obține o soluție solidă suprasaturată.

4. Îmbătrânire: După ce aliajul este supus unui tratament termic prin soluție sau deformării plastice la rece, când aliajul este plasat la temperatura camerei sau menținut puțin mai sus decât temperatura camerei, proprietățile sale se schimbă în timp.

5. Tratament cu soluție solidă: dizolvă complet diferite faze din aliaj, întărește soluția solidă, îmbunătățește duritatea și rezistența la coroziune, elimină stresul și înmoaie, astfel încât să continue procesarea și formarea.

6. Tratament de îmbătrânire: Încălzirea și menținerea temperaturii la temperatura de precipitare a fazei de întărire, astfel încât faza de întărire să fie precipitată, întărită, iar rezistența să fie îmbunătățită.

7. Călire: Proces de tratament termic în care oțelul este austenitizat și apoi răcit la o viteză de răcire adecvată, astfel încât piesa de prelucrat să poată suferi transformări de martensită și alte microstructuri instabile în toată sau într-un anumit interval al secțiunii transversale.

8. Călire: Piesa de prelucrat călită este încălzită la o temperatură adecvată sub punctul critic AC1 pentru o anumită perioadă de timp și apoi răcită printr-o metodă care îndeplinește cerințele pentru a obține structura și proprietățile necesare.

9. Carbonitrurarea oțelului: Carbonitrurarea este procesul de infiltrare a carbonului și a azotului în suprafața oțelului în același timp. În mod tradițional, carbonitrurarea, cunoscută și sub denumirea de cianurare, este utilizată pe scară largă în carbonitrurarea gazoasă la temperatură medie și carbonitrurarea gazoasă la temperatură joasă (adică nitrurarea moale cu gaz). 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, este obișnuit să se combine tratamentul termic cu călirea și călirea la temperatură înaltă ca 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. Structura sorbită călită se obține după tratamentul de călire și călire, iar proprietățile sale mecanice sunt mai bune decât structura 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 piesei de prelucrat, în general între HB200-350.

11. Brazare: un proces de tratament termic în care două piese de prelucrat sunt încălzite, topite și lipite împreună cu metal de umplutură pentru lipire.

În al doilea rând, caracteristicile procesului

Tratamentul termic al metalelor este unul dintre procesele importante în fabricarea mașinilor. În comparație cu alte procese 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 piesa metalică să aibă proprietățile mecanice, proprietățile fizice și proprietățile chimice necesare, pe lângă selecția rezonabilă a materialelor și diferitele procese de formare, procesul de tratare termică este adesea esențial. 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 include în general trei procese de încălzire, conservare a căldurii și răcire și uneori există doar două procese de încălzire și răcire. Aceste procese sunt interconectate și neîntrerupte.

Încălzirea este unul dintre procesele importante de tratament termic. Există multe metode de încălzire pentru tratarea termică a metalelor. Cei mai timpurii au folosit cărbune și cărbune ca surse de căldură, iar mai recent au fost folosiți combustibili lichizi și gazosi. Aplicarea energiei electrice face încălzirea ușor de controlat și lipsită de poluarea mediului. Aceste surse de căldură pot fi utilizate pentru încălzire directă sau indirectă prin săruri sau metale topite, precum și particule plutitoare.

Când metalul este încălzit, piesa de prelucrat este expusă la aer, iar oxidarea și decarburarea au loc 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, metalul ar trebui de obicei încălzit într-o atmosferă controlată sau atmosferă protectoare, în sare topită și în vid și poate fi, de asemenea, protejat prin metode de acoperire sau ambalare.

Temperatura de încălzire este unul dintre parametrii importanți ai procesului de tratament termic. Selectarea și controlul temperaturii de încălzire sunt principalele aspecte pentru asigurarea calității tratamentului termic. Temperatura de încălzire variază în funcție de materialul metalic de prelucrat și de scopul tratamentului termic, dar în general este încălzită peste temperatura de tranziție de fază pentru a obține o structură la temperatură înaltă. În plus, transformarea durează un anumit timp. Prin urmare, 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 interioare și externe să fie consistente și microstructura să se schimbe complet. Această perioadă de timp se numește timp de reținere. Când se utilizează încălzirea cu densitate mare de energie și tratamentul termic de suprafață, viteza de încălzire este extrem de rapidă și, în general, nu există timp de menținere, în timp ce timpul de menținere al tratamentului termic chimic este adesea mai lung.

Răcirea este, de asemenea, o etapă indispensabilă în procesul de tratament termic. Metoda de răcire variază în funcție de diferite procese, controlând în principal viteza de răcire. În general, viteza de răcire a recoacirii este cea mai lentă, viteza de răcire a normalizării este mai rapidă, iar viteza de răcire a călirii este mai rapidă. Cu toate acestea, există și cerințe diferite din cauza diferitelor tipuri de oțel. De exemplu, oțelul călit în gol poate fi călit cu aceeași viteză de răcire ca și normalizarea.

Patru, clasificarea proceselor

Procesul de tratare termică a metalelor poate fi împărțit aproximativ în trei categorii: tratament termic general, tratament termic de suprafață și tratament termic chimic. În funcție de mediul de încălzire diferit, temperatura de încălzire și metoda de răcire, fiecare categorie poate fi împărțită în mai multe 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, așa că există multe tipuri de procese de tratare termică a oțelului.

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 materialul și dimensiunea piesei de prelucrat și apoi de a o răci încet, scopul este de a face ca structura internă a metalului să ajungă sau să se apropie de starea de echilibru, să obțină o stare bună. performanța și performanța procesului sau pentru stingerea ulterioară Pregătiți-vă pentru organizare.

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 este uneori folosit pentru unele piese cu cerințe scăzute. ca tratament termic final.

Călirea înseamnă răcirea rapidă a piesei de prelucrat într-un mediu de călire, cum ar fi apă, ulei sau alte săruri anorganice și soluții apoase organice, după încălzirea și menținerea caldă a piesei de prelucrat. După călire, oțelul devine dur, dar în același timp devine fragil. Pentru a elimina fragilitatea în timp, în general este necesar să se tempereze în timp.

Pentru a reduce fragilitatea pieselor din oțel, piesele din oțel călite sunt menținute la o temperatură adecvată mai mare decât temperatura camerei, dar mai mică de 650 de grade C pentru o perioadă lungă de timp și apoi răcite. Acest proces se numește temperare. Recoacerea, normalizarea, călirea și revenirea sunt cele „patru incendii” ale tratamentului termic general. Printre acestea, călirea și revenirea sunt strâns legate și sunt adesea folosite împreună și nici una nu este indispensabilă. Cele „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 adecvată puțin mai mare pentru o perioadă lungă de timp pentru a îmbunătăți duritatea, rezistența sau proprietățile electrice și magnetice ale aliajului. Un astfel de proces de tratament termic se numește tratament de îmbătrânire.

Metoda de combinare a deformării sub presiune și a tratamentului termic în mod eficient și îndeaproape pentru a face ca piesa de prelucrat să obțină o rezistență și duritate bună se numește tratament termic de deformare; Tratamentul termic într-o atmosferă cu presiune negativă sau vid se numește tratament termic în vid, ceea ce nu numai că face ca piesa de prelucrat să nu fie oxidată sau decarburată, suprafața piesei de prelucrat după tratament să fie menținută netedă, iar performanța piesei de prelucrat să fie îmbunătățită.

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 stratul de suprafață al piesei de prelucrat fără a lăsa prea multă căldură să treacă în interiorul piesei de prelucrat, sursa de căldură utilizată trebuie să aibă o densitate mare de energie, adică o cantitate mai mare de energie termică este dată piesei de prelucrat. pe unitate de suprafață, astfel încât stratul de suprafață sau zona locală apiesa de prelucrat poate fi pe termen scurt sau instantanee. atinge o 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, sare sau alte elemente de aliere și de a o păstra pentru o lungă perioadă de timp, astfel încât stratul de suprafață al piesei de prelucrat să fie infiltrat cu elemente precum carbonul. , azot, bor și crom. După ce elementele sunt infiltrate, uneori sunt efectuate 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 fabricarea pieselor mecanice și a sculelor. În general, poate asigura și îmbunătăți diferite proprietăți ale piesei de prelucrat, cum ar fi rezistența la uzură, rezistența la coroziune, etc. De asemenea, poate îmbunătăți structura și starea de tensiune a semifabricatului pentru a facilita diverse procesări la rece și la cald.

De exemplu: fonta albă poate fi fontă maleabilă după un tratament de recoacere pe termen lung pentru a îmbunătăți plasticitatea; angrenajele adoptă procesul corect de tratament termic, iar durata de viață poate fi dublată sau de zeci de ori mai mare decât cea a angrenajelor fără tratament termic; Infiltrarea unor elemente de aliere are unele proprietăți scumpe ale oțelului aliat, care pot înlocui unele oțeluri rezistente la căldură și oțeluri inoxidabile; aproape toate uneltele și matrițele trebuie tratate termic înainte de a putea fi utilizate.

De ce țevile de oțel trebuie tratate termic?

Funcția tratamentului termic este de a îmbunătăți proprietățile mecanice ale țevilor de oțel și ale țevilor de oțel de precizie, de a elimina stresul rezidual și de a îmbunătăți performanța de prelucrare a țevilor de oțel.

În funcție de diferitele scopuri ale tratamentului termic, procesul de tratament termic poate fi împărțit în două categorii: tratament termic preliminar și tratament termic final.

1. Tratament termic pregătitor

Scopul tratamentului termic pregătitor este de a îmbunătăți procesabilitatea, de a elimina stresul intern și de a pregăti o structură metalografică bună pentru tratamentul termic final. Procesul de tratare termică include recoacere, normalizare, îmbătrânire, călire și revenire etc.

(1) Recoacere și normalizare

Recoacerea și normalizarea sunt utilizate pentru semifabricate prelucrate la cald. Oțelul carbon și oțelul aliat cu conținut de carbon mai mare de {{0}},5 la sută sunt adesea recoapte pentru a le reduce duritatea și ușor de tăiat; oțel carbon și oțel aliat cu conținut de carbon mai mic de 0,5 la sută, pentru a evita lipirea de cuțit atunci când duritatea lor este prea scăzută și utilizarea tratamentului de normalizare. Recoacerea și normalizarea pot încă rafina boabele și structura uniformă pentru a se pregăti pentru tratamentul termic ulterior. Recoacerea și normalizarea sunt de obicei programate după fabricarea semifabricatului și înainte de prelucrarea brută.

(2) Tratament pentru îmbătrânire

Tratamentul de îmbătrânire este utilizat în principal pentru a elimina stresul intern generat în fabricarea și prelucrarea semifabricatelor.

Pentru a evita încărcătura excesivă de transport, pentru piesele cu precizie generală se poate aranja un tratament de îmbătrânire înainte de finisare. Cu toate acestea, pentru piesele cu cerințe de înaltă precizie (cum ar fi cutia mașinii de alezat coordonate etc.), ar trebui aranjate două sau mai multe proceduri de tratare a îmbătrânirii. Piesele simple nu sunt, în general, supuse tratamentului de îmbătrânire.

Pe lângă piese turnate, pentru unele piese de precizie cu rigiditate slabă (cum ar fi șuruburile de precizie), pentru a elimina solicitarea internă generată în timpul prelucrării și pentru a stabiliza precizia de prelucrare a pieselor, sunt adesea dispuse tratamente multiple de îmbătrânire între degroșare și semi- finisare. Pentru unele părți ale arborelui, tratamentul de îmbătrânire ar trebui, de asemenea, aranjat după procesul de îndreptare.

(3) Călire și revenire

Călirea și călirea este tratamentul de călire la temperatură înaltă după călire, care poate obține o structură uniformă și meticuloasă de sorbită călită pentru a se pregăti pentru reducerea deformării în timpul tratamentului ulterioar de călire a suprafeței și nitrurare. Prin urmare, călirea și revenirea pot fi utilizate și ca tratament termic preliminar.

Datorită proprietăților mecanice cuprinzătoare bune ale pieselor după călire și revenire, unele piese care nu necesită duritate mare și rezistență la uzură pot fi utilizate și ca proces final de tratament termic.

2. Tratament termic final

Scopul tratamentului termic final este de a îmbunătăți proprietățile mecanice precum duritatea, rezistența la uzură și rezistența.

1 stingere

Călirea include călirea la suprafață și călirea integrală. Printre acestea, călirea suprafeței este utilizată pe scară largă datorită deformării, oxidării și decarburării mai puține, iar călirea suprafeței are, de asemenea, avantajele rezistenței exterioare ridicate și rezistenței bune la uzură, menținând în același timp o bună tenacitate internă și o rezistență puternică la impact. Pentru a îmbunătăți proprietățile mecanice ale pieselor întărite la suprafață, tratamentul termic, cum ar fi călirea și revenirea sau normalizarea este adesea necesar ca tratament termic preliminar. Calea generală a procesului este: ștanțare -- forjare -- normalizare (recoace) -- degroșare -- călire și revenire -- semifinisare -- suprafață stingere -- finisare.

(2) Carburarea și călirea

Carburarea și călirea sunt potrivite pentru oțel cu conținut scăzut de carbon și oțel slab aliat. În primul rând, conținutul de carbon al stratului de suprafață al piesei este crescut. După călire, stratul de suprafață poate obține o duritate ridicată, în timp ce miezul păstrează încă o anumită rezistență și duritate și plasticitate ridicate. Carburarea este împărțită în carburarea generală și carburarea locală. La cementarea locală, trebuie luate măsuri anti-infiltrații (placare cu cupru sau placare cu material anti-infiltrație) pentru piesa necarburată. Datorită deformării mari a cementării și călirii, iar adâncimea de cementare este în general între 0,5 și 2 mm, procesul de cementare este în general dispus între semifinisare și finisare.

Calea procesului este in general: debarcare - forjare - normalizare - degrosare, semifinisare - cementare si caire - finisare.

Când partea necarburată a piesei carburate locale adoptă planul procesului de îndepărtare a stratului carburat în exces după creșterea admisiei, procesul de îndepărtare a stratului carburat în exces trebuie aranjat după cementare și înainte de stingere.

(3) Tratament de nitrurare

Nitrurarea este o metodă de infiltrare a atomilor de azot în suprafața metalului pentru a obține un strat de compuși care conțin azot. Stratul de nitrurare poate îmbunătăți duritatea, rezistența la uzură, rezistența la oboseală și rezistența la coroziune a suprafeței piesei. Deoarece temperatura de nitrurare este scăzută, deformarea este mică, iar stratul de nitrurare este subțire (în general nu mai mult de 0.6~0.7mm), procesul de nitrurare ar trebui să fie aranjat cât mai înapoi. posibil. Pentru a reduce deformarea în timpul nitrurării, este, în general, necesară revenirea la temperatură ridicată pentru reducerea tensiunilor.

În plus, conform structurii sale, cuptorul de tratament termic continuu cu vatră cu role poate fi împărțit în tuburi de oțel cu o etapă, două trepte și trei trepte. Cuptoarele cu vatră cu role cu două trepte sau trei trepte sunt utilizate în principal pentru tratarea termică strălucitoare a țevilor din oțel fără sudură și sunt, în general, numite cuptoare de tratare termică cu vatră cu role. Un cuptor de tratare termică continuă cu vatră cu role.

Metoda de tratament termic este specificată pe standardul țevilor din oțel fără sudură; unele produse. Standardul specifică cerințele de performanță pe care trebuie să le îndeplinească țevile din oțel fără sudură. În general, tratamentul termic finit al țevilor din oțel fără sudură din oțel cu conținut scăzut de carbon este în mare parte complet recoapt sau normalizat; în timp ce țeava din oțel fără sudură din oțel inoxidabil austenitic cu crom-nichel adoptă tratamentul cu soluție țeavă de oțel Shandong Sinoma.

După ce țeava din oțel fără sudură este laminată la cald, incluziunile nemetalice din oțel (în principal sulfuri și oxizi și silicați) sunt presate în foi subțiri și are loc un fenomen de delaminare (sandwich). Tensiunea reziduală cauzată de răcirea neuniformă este mult mai mare decât deformarea cauzată de sarcină.