Affinché il pezzo in lavorazione di metallo abbia le prestazioni di lavoro richieste, il processo di trattamento termico è spesso essenziale. Il processo di trattamento termico comprende generalmente tre processi di riscaldamento, conservazione del calore e raffreddamento. A causa dei diversi processi, è suddiviso in tempra, rinvenimento, normalizzazione e ricottura. Puoi dire la differenza?
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Cos'è l'estinzione?
La tempra dell'acciaio consiste nel riscaldare l'acciaio a una temperatura superiore alla temperatura critica Ac3 (acciaio ipoeutettoidico) o Ac1 (acciaio ipereutettoidico), mantenerlo caldo per un periodo di tempo per renderlo completamente o parzialmente austenitizzato, quindi raffreddarlo con un velocità di raffreddamento superiore alla velocità di raffreddamento critica. Un processo di trattamento termico per un raffreddamento rapido e rapido al di sotto di Ms (o isotermo vicino a Ms) per la trasformazione della martensite (o bainite). Di solito, il trattamento in soluzione solida di lega di alluminio, lega di rame, lega di titanio, vetro temperato e altri materiali o il processo di trattamento termico con processo di raffreddamento rapido è chiamato tempra.
Lo scopo dell'estinzione:
1) Migliorare le proprietà meccaniche di prodotti o parti in metallo. Ad esempio: migliorare la durezza e la resistenza all'usura di utensili, cuscinetti, ecc., aumentare il limite elastico delle molle, migliorare le proprietà meccaniche complessive delle parti dell'albero, ecc.
2) Migliorare le proprietà dei materiali o le proprietà chimiche di alcuni acciai speciali. Come migliorare la resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile, aumentare il magnetismo permanente dell'acciaio magnetico, ecc.
Durante la tempra e il raffreddamento, oltre alla ragionevole selezione del mezzo di tempra, sono richiesti anche metodi di tempra corretti. I metodi di tempra comunemente usati includono principalmente tempra a liquido singolo, tempra a doppio liquido, tempra graduata, tempra isotermica e tempra parziale.
I pezzi in acciaio hanno le seguenti caratteristiche dopo la tempra:
① Si ottengono strutture sbilanciate (cioè instabili) come martensite, bainite e austenite trattenuta.
② C'è un grande stress interno.
③ Le proprietà meccaniche non possono soddisfare i requisiti. Pertanto, i pezzi in acciaio generalmente devono essere temprati dopo la tempra.
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Cos'è il temperaggio?
La tempra è un processo di trattamento termico che riscalda i prodotti o le parti in metallo temprati a una certa temperatura, quindi li raffredda in un certo modo dopo averli mantenuti per un certo periodo di tempo. Il rinvenimento è un'operazione eseguita immediatamente dopo la tempra e di solito è l'ultimo trattamento termico del pezzo. Un processo, quindi il processo congiunto di tempra e rinvenimento è chiamato trattamento finale.
Lo scopo principale della tempra e del rinvenimento è:
1) Ridurre lo stress interno e ridurre la fragilità. Le parti temprate hanno un grande stress e fragilità. Se non vengono temperati nel tempo, spesso si deformeranno o addirittura si spezzeranno.
2) Regolare le proprietà meccaniche del pezzo. Dopo la tempra, il pezzo ha un'elevata durezza e un'elevata fragilità. Per soddisfare le diverse esigenze prestazionali di vari pezzi in lavorazione, può essere regolata mediante rinvenimento, durezza, resistenza, plasticità e tenacità.
3) Dimensione del pezzo stabile. La struttura metallografica può essere stabilizzata mediante rinvenimento per garantire che non si verifichino deformazioni durante l'uso futuro.
4) Migliorare le prestazioni di taglio di alcuni acciai legati.
Il ruolo del tempra è quello di:
① Migliorare la stabilità della struttura, in modo che il pezzo non subisca più la trasformazione del tessuto durante l'uso, in modo che le dimensioni geometriche e le prestazioni del pezzo rimangano stabili.
② Eliminare lo stress interno per migliorare le prestazioni del pezzo e stabilizzare le dimensioni geometriche del pezzo.
③ Regolare le proprietà meccaniche dell'acciaio per soddisfare i requisiti di utilizzo.
Il motivo per cui il rinvenimento ha questi effetti è che quando la temperatura aumenta, l'attività degli atomi aumenta e gli atomi di ferro, carbonio e altri elementi di lega nell'acciaio possono diffondersi rapidamente per realizzare il riarrangiamento degli atomi, rendendoli così instabili. L'organizzazione squilibrata si trasforma gradualmente in un'organizzazione stabile ed equilibrata. Il sollievo dallo stress interno è anche correlato alla diminuzione della resistenza del metallo all'aumentare della temperatura. Generalmente, quando l'acciaio viene temprato, la durezza e la resistenza diminuiscono e la plasticità aumenta. Maggiore è la temperatura di rinvenimento, maggiore è il cambiamento di queste proprietà meccaniche. Alcuni acciai legati con un alto contenuto di elementi di lega precipitano alcuni composti metallici a grana fine se temprati in un certo intervallo di temperatura, il che aumenta la resistenza e la durezza. Questo fenomeno è chiamato indurimento secondario.
Requisiti di tempra: i pezzi con usi diversi devono essere temperati a temperature diverse per soddisfare i requisiti in uso.
① Gli utensili da taglio, i cuscinetti, le parti cementate e temprate e le parti temprate in superficie sono generalmente temprate a una temperatura inferiore a 250 gradi. Dopo il rinvenimento a bassa temperatura, la durezza non cambia molto, lo stress interno diminuisce e la tenacità migliora leggermente.
② La molla è temperata a temperatura media a 350-500 gradi per ottenere elevata elasticità e tenacità necessaria.
③ Le parti realizzate in acciaio strutturale a medio tenore di carbonio sono generalmente temprate a una temperatura elevata di 500-600 gradi C per ottenere una buona combinazione di resistenza e tenacità.
Quando l'acciaio è temperato a circa 300 gradi, la sua fragilità spesso aumenta. Questo fenomeno è chiamato il primo tipo di fragilità del temperamento. Generalmente, non dovrebbe essere temperato in questo intervallo di temperature. Alcuni acciai strutturali in lega di carbonio medio tendono anche a diventare fragili se vengono raffreddati lentamente a temperatura ambiente dopo il rinvenimento ad alta temperatura. Questo fenomeno è chiamato il secondo tipo di fragilità del temperamento. L'aggiunta di molibdeno all'acciaio, o il raffreddamento in olio o acqua durante la tempra, può prevenire il secondo tipo di fragilità da rinvenimento. Questa fragilità può essere eliminata riscaldando nuovamente il secondo tipo di acciaio fragile da rinvenimento alla temperatura di rinvenimento originale.
Nella produzione, si basa spesso sui requisiti per le prestazioni del pezzo. In base alle diverse temperature di riscaldamento, il rinvenimento è suddiviso in rinvenimento a bassa temperatura, rinvenimento a media temperatura e rinvenimento ad alta temperatura. Il processo di trattamento termico che combina la tempra e il successivo rinvenimento ad alta temperatura è chiamato tempra e rinvenimento, cioè ha una buona plasticità e tenacità pur avendo un'elevata resistenza.
1) Rinvenimento a bassa temperatura: 150-250 gradi, M volte, riduce lo stress interno e la fragilità, migliora la tenacità della plastica, ha una maggiore durezza e resistenza all'usura. Utilizzato per realizzare strumenti di misurazione, coltelli e cuscinetti volventi, ecc.
2) Rinvenimento a media temperatura: 350-500 grado , tempo T, con elevata elasticità, certa plasticità e durezza. Utilizzato per realizzare molle, stampi per forgiatura, ecc.
3) Rinvenimento ad alta temperatura: 500-650 grado , rinvenimento S, con buone proprietà meccaniche complessive. Utilizzato per realizzare ingranaggi, alberi motore, ecc.
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Cosa sta normalizzando?
La normalizzazione è un trattamento termico che migliora la tenacità dell'acciaio. Dopo che l'elemento in acciaio è stato riscaldato a 30-50 gradi sopra la temperatura Ac3, viene mantenuto per un periodo di tempo e quindi raffreddato ad aria. La caratteristica principale è che la velocità di raffreddamento è più veloce della ricottura e inferiore alla tempra. Durante la normalizzazione, i grani cristallini dell'acciaio possono essere raffinati in un raffreddamento leggermente più veloce, non solo possono ottenere una resistenza soddisfacente, ma possono anche migliorare significativamente la tenacità (valore AKV), ridurre la tendenza alla rottura dei componenti. Dopo che alcune lamiere di acciaio laminato a caldo a bassa lega, forgiati e fusioni di acciaio a bassa lega sono state normalizzate, le proprietà meccaniche complete del materiale possono essere notevolmente migliorate e anche le prestazioni di taglio sono migliorate.
La normalizzazione ha i seguenti scopi e usi:
① Per l'acciaio ipoeutettoide, la normalizzazione viene utilizzata per eliminare la struttura a grana grossa surriscaldata e la struttura Widmanstatten di getti, forgiati e saldature e la struttura a bande nei materiali laminati; affinare i cereali; e può essere utilizzato come trattamento di preriscaldamento prima della tempra.
② Per l'acciaio ipereutettoide, la normalizzazione può eliminare la cementite secondaria reticolare e affinare la perlite, che non solo migliora le proprietà meccaniche, ma facilita anche la successiva ricottura sferoidale.
③ Per lamiere sottili di acciaio a imbutitura profonda a basso tenore di carbonio, la normalizzazione può eliminare la cementite libera ai bordi dei grani per migliorare le loro proprietà di imbutitura profonda.
④ Per l'acciaio a basso tenore di carbonio e l'acciaio bassolegato a basso tenore di carbonio, utilizzare la normalizzazione per ottenere una struttura di perlite a scaglie più fini, aumentare la durezza a HB140-190, evitare il fenomeno del "coltello incollato" durante il taglio e migliorare lavorabilità. Per l'acciaio al carbonio medio, quando è possibile utilizzare sia la normalizzazione che la ricottura, è più economico e conveniente utilizzare la normalizzazione.
⑤ Per l'acciaio strutturale ordinario a medio tenore di carbonio, la normalizzazione può essere utilizzata al posto della tempra e del rinvenimento ad alta temperatura quando le proprietà meccaniche non sono elevate, il che non è solo facile da usare, ma stabilizza anche la struttura e le dimensioni dell'acciaio.
⑥ La normalizzazione ad alta temperatura (150-200 gradi sopra Ac3) può ridurre la segregazione della composizione di getti e forgiati a causa dell'elevata velocità di diffusione ad alta temperatura. I grani grossolani dopo la normalizzazione ad alta temperatura possono essere raffinati mediante successiva normalizzazione ad una seconda temperatura più bassa.
⑦ Per alcuni acciai legati a basso e medio tenore di carbonio utilizzati nelle turbine a vapore e nelle caldaie, viene spesso utilizzata la normalizzazione per ottenere la struttura della bainite, quindi rinvenuta ad alta temperatura. Ha una buona resistenza allo scorrimento se utilizzato a 400-550 gradi .
⑧ Oltre alle parti in acciaio e ai prodotti in acciaio, la normalizzazione è ampiamente utilizzata anche nel trattamento termico della ghisa duttile per ottenere una matrice di perlite e migliorare la resistenza della ghisa duttile.
Poiché la normalizzazione è caratterizzata dal raffreddamento ad aria, la temperatura ambiente, il metodo di impilamento, il flusso d'aria e le dimensioni del pezzo hanno tutti un impatto sulla struttura e sulle prestazioni dopo la normalizzazione. La struttura normalizzata può essere utilizzata anche come metodo di classificazione dell'acciaio legato. Generalmente gli acciai legati si dividono in acciaio perlite, acciaio bainite, acciaio martensitico e acciaio austenitico secondo la microstruttura ottenuta riscaldando un campione con un diametro di 25 mm a 900 gradi e raffreddamento ad aria.
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Cos'è la ricottura?
La ricottura è un processo di trattamento termico del metallo in cui il metallo viene lentamente riscaldato a una certa temperatura, mantenuto per un tempo sufficiente e quindi raffreddato a una velocità adeguata. Il trattamento termico di ricottura è suddiviso in ricottura completa, ricottura incompleta e ricottura di distensione. Le proprietà meccaniche dei materiali ricotti possono essere rilevate mediante test di trazione o test di durezza. Molti prodotti in acciaio vengono forniti allo stato di ricottura e trattamento termico. Il durometro Rockwell può essere utilizzato per testare la durezza dell'acciaio. Per lamiere di acciaio più sottili, nastri di acciaio e tubi di acciaio a parete sottile, è possibile utilizzare i tester di durezza Rockwell per testare la durezza HRT. .
Lo scopo della ricottura è:
① Migliorare o eliminare vari difetti strutturali e sollecitazioni residue causate da fusione, forgiatura, laminazione e saldatura dell'acciaio e prevenire la deformazione e la rottura dei pezzi.
② Ammorbidire il pezzo da tagliare.
③ Raffinare i grani e migliorare la struttura per migliorare le proprietà meccaniche del pezzo.
④ Effettuare i preparativi organizzativi per il trattamento termico finale (tempra, rinvenimento).
I processi di ricottura comunemente usati sono:
① Completamente ricotto. Viene utilizzato per affinare la struttura grossolana surriscaldata con scarse proprietà meccaniche dopo fusione, forgiatura e saldatura di acciai a medio e basso tenore di carbonio. Riscaldare il pezzo in lavorazione a 30-50 gradi al di sopra della temperatura alla quale la ferrite si trasforma completamente in austenite, mantenerlo caldo per un periodo di tempo, quindi raffreddarlo lentamente con la fornace. Durante il processo di raffreddamento, l'austenite si trasformerà nuovamente per rendere più sottile la struttura in acciaio.
② Ricottura sferoidizzante. Viene utilizzato per ridurre l'elevata durezza dell'acciaio per utensili e dell'acciaio per cuscinetti dopo la forgiatura. Il pezzo in lavorazione viene riscaldato a 20-40 gradi al di sopra della temperatura alla quale l'acciaio inizia a formare austenite, quindi raffreddato lentamente dopo la conservazione del calore. Durante il processo di raffreddamento, la cementite lamellare nella perlite diventa sferica, riducendo così la durezza.
③ Ricottura isotermica. Viene utilizzato per ridurre l'elevata durezza di alcuni acciai strutturali legati ad alto contenuto di nichel e cromo per il taglio. Generalmente, viene prima raffreddato alla temperatura più instabile dell'austenite a una velocità maggiore e l'austenite viene trasformata in troostite o sorbite per un tempo appropriato e la durezza può essere ridotta.
④ Ricottura di ricristallizzazione. Viene utilizzato per eliminare il fenomeno di indurimento (aumento della durezza e diminuzione della plasticità) del filo metallico e della lamiera sottile nel processo di trafilatura e laminazione a freddo. La temperatura di riscaldamento è generalmente di 50-150 gradi al di sotto della temperatura alla quale l'acciaio inizia a formare austenite. Solo in questo modo si elimina l'effetto incrudente e si ammorbidisce il metallo.
⑤ Ricottura di grafitizzazione. Viene utilizzato per trasformare la ghisa contenente una grande quantità di cementite in ghisa malleabile con buona plasticità. L'operazione di processo consiste nel riscaldare la colata a circa 950 gradi, mantenerla calda per un certo periodo di tempo e quindi raffreddarla adeguatamente per decomporre la cementite per formare un gruppo di grafite flocculante.
⑥ Ricottura per diffusione. Viene utilizzato per omogeneizzare la composizione chimica dei getti in lega e migliorarne le prestazioni. Il metodo consiste nel riscaldare la fusione alla massima temperatura possibile senza sciogliersi, e mantenerla calda a lungo, quindi raffreddarla lentamente dopo che la diffusione di vari elementi nella lega tende a distribuirsi uniformemente.
⑦ Ricottura di distensione. Utilizzato per eliminare lo stress interno di fusioni e saldature in acciaio. Per i prodotti in ferro e acciaio riscaldati a 100-200 gradi al di sotto della temperatura alla quale inizia a formarsi l'austenite, il raffreddamento in aria dopo la conservazione del calore può eliminare lo stress interno
