Trattamento termico dell'acciaio. Tipi di trattamento termico dei metalli

Il trattamento termico dell'acciaio (MOT) è un'operazione finale molto importante nella produzione di parti e utensili. Dà loro le proprietà meccaniche necessarie e garantisce il normale funzionamento.

Storia di

Maestri molto prima che il nostro tempo usasse una varietà di metodi di indurimento: striscia di metallo riscaldata immersa nel vino, olio, in acqua normale o salata. Questo metodo è anche menzionato: il fabbro ha riscaldato il pugnale damasco, quindi ha montato il suo cavallo e si è precipitato velocemente, raffreddando il prodotto nell'aria.

Nella prima metà del XIX secolo. i tipi di trattamento termico erano imperfetti: la ghisa dura e fragile veniva posta in un recipiente con ghiaccio, versata con strati di zucchero. Successivamente, il serbatoio fu riscaldato per 20 ore, e il ferro si trasformò in ferro morbido e malleabile.

I vecchi metodi sono completati da nuovi, migliorati, basati su studi scientifici sul trattamento termico. Ad esempio, gli esperti belgi hanno sviluppato una tecnologia per la tempra degli utensili grezzi nel vuoto.

definizione

Il trattamento termico dei metalli è un insieme di operazioni strettamente sequenziali di riscaldamento, mantenimento e successivo raffreddamento di billette o prodotti finiti in determinati modi per cambiare la loro struttura e fornire loro le necessarie proprietà meccaniche, fisiche, chimiche e di altro tipo. Le basi del trattamento termico sono le trasformazioni nella struttura interna dei materiali durante il riscaldamento e il successivo raffreddamento.

Tipi di trattamento termico

I fattori determinanti che influenzano i risultati della manutenzione sono la velocità e la temperatura del riscaldamento, nonché il tempo di esposizione a uno stato riscaldato e la velocità di raffreddamento. A seconda degli indicatori di temperatura e della velocità di raffreddamento dei prodotti, si distinguono le seguenti fasi del trattamento termico:

• ricottura;
• ulteriore normalizzazione;
• tempra e tempra dell'acciaio.

ricottura

Per ridurre la rigidità e aumentare la viscosità dell'acciaio, per ottenere l'uniformità chimica e strutturale, alleviare le sollecitazioni interne, si esegue la ricottura. Il processo consiste nel riscaldare i prodotti di acciaio al di sopra dei punti critici (ad eccezione della ricottura di ricristallizzazione) e, di conseguenza, mantenere la temperatura di riscaldamento seguita dal raffreddamento lento (principalmente con il forno). A seconda dello scopo, distinguere le seguenti modalità di trattamento termico dell'acciaio:

• ricottura diffusa;
• completo e incompleto;
• isotermica;
• perlite granulare;
• rekristalizatsionny.

Ricottura diffusa

Chiamato anche omogeneizzazione. Utilizzato per getti di acciaio di grandi dimensioni al fine di ridurre l'eterogeneità chimica (segregazione). Nella prima fase, il materiale lavorato viene riscaldato a temperature di 1050-1150 ° C. Dopo il riscaldamento, incubare per circa 10-15 ore e poi lentamente raffreddare. Le caratteristiche degli acciai sono migliorate.

Ricottura completa

La tecnologia viene utilizzata per formare una struttura a grana fine di prodotti in acciaio realizzati per stampaggio a caldo, forgiatura, fusione. Gli acciai dopo la completa procedura di ricottura diventano di plastica, morbidi, senza sollecitazioni interne. La struttura interna (cristallina) diventa omogenea, a grana fine, costituita da ferrite e perlite. L'acciaio è completamente ricotto e preparato per la lavorazione e il successivo indurimento. Quindi vengono trattati prevalentemente gli acciai ipoeutettoidi.

Il trattamento termico dell'acciaio viene eseguito secondo il seguente processo tecnico: i prodotti (billette) vengono riscaldati a temperature superiori a 30-50 ° C, il cosiddetto punto superiore critico (nella scienza dei materiali indicata come Ac3), quindi lentamente raffreddati. Il raffreddamento a una temperatura di 500-550 ° C si verifica alla seguente velocità:

• per acciai al carbonio - 150-200 ° C all'ora;
• per lega - 50-75 ° C all'ora.

Ricottura incompleta

Questa tecnologia di trattamento termico dell'acciaio viene applicata ai metalli ipoeutettoidi e proeutettoidi per ridurre la rigidità, alleviare le tensioni interne e ottenere una struttura omogenea. La procedura è soggetta a forgiati e forgiati, lavorati a temperature che non causano una crescita significativa del grano.

Processo tecnico: l'acciaio viene riscaldato a una temperatura superiore al punto critico inferiore (nei grafici è designato Ac1) nell'intervallo di temperatura di 740-750 ° C, viene mantenuto per qualche tempo a questa temperatura, quindi viene raffreddato lentamente.

Ricottura isotermica

Utilizzato per prodotti fatti di acciai legati quando riscaldato a 20-30 ° C sopra Ac3, esposizione e raffreddamento rapido a una temperatura di 630-700 ° C. Le billette (prodotti) sono invecchiate fino a decomposizione dell'austenite, quindi raffreddate a una temperatura positiva. Dopo la ricottura isotermica, gli acciai hanno proprietà simili a quelli sottoposti a ricottura completa. Il trattamento termico dei metalli secondo questo processo tecnico ha un importante vantaggio: riduzione dei tempi di lavorazione.

Ricottura per perlite granulare

È ampiamente utilizzato prima della lavorazione con utensili eutectoid e proeutectoid legati e acciai al carbonio. Il materiale viene riscaldato a 25-30 ° C sopra il QD e mantenuto per un tempo specificato. Ad una temperatura di 600 ° C, la billetta viene raffreddata molto lentamente (30 ° C all'ora) con il forno, quindi raffreddata naturalmente. Di conseguenza, i carburi acquisiscono una forma granulare (arrotondata) e la durezza diminuisce, cosa che favorisce il processo di taglio del metallo.

Ricottura di ricristallizzazione

Il secondo nome è a bassa ricottura. Il processo contribuisce all'eliminazione delle tensioni interne e dell'indurimento nei prodotti di laminazione a freddo, formatura a freddo, trafilatura e taratura (lamiere, barre, tubi, fili). Allo stesso tempo, il materiale viene riscaldato alla temperatura di ricristallizzazione a 50-100 ° C sotto il punto Ac1 (630-680 ° C), mantenuto, quindi raffreddato naturalmente (in aria). Dopo ricottura di ricristallizzazione, si forma una struttura omogenea con una piccola durezza.

normalizzazione

Il processo prevede il riscaldamento di metalli al di sopra dei valori di Ac3 di 30-50 ° C, mantenendo nel corridoio della temperatura e il successivo raffreddamento in aria. Il trattamento termico dell'acciaio con il metodo di normalizzazione è ideale per formare una struttura a grana fine, aumentando la resistenza e la tenacità, nonché per ridurre la rigidità prima di tagliare e livellare la struttura prima del successivo trattamento termico.

La struttura dell'acciaio normalizzato diventa ferritico-perlitico (acciaio a basso tenore di carbonio) e sorbitolo-simile in presenza di ferrite priva di strutture (carbonio medio e acciaio a bassa lega). La durezza della perlite dipende dal fatto che abbia una struttura sottile o grossolana. Durante la normalizzazione, quando il raffreddamento è più veloce, la perlite ha una struttura più sottile rispetto alla ricottura e una maggiore durezza. Pertanto, l'acciaio normalizzato è più duro di ricotto (150-300 HB). La normalizzazione degli acciai laminati a caldo rispetto alla ricottura aumenta la resistenza dei prodotti alla frattura fragile e offre prestazioni elevate durante la lavorazione.

Vacanze in acciaio

Usato per attenuare gli stress interni. reticolo cristallino e ridurre la rigidità dei metalli, nonché aumentare durezza prodotti induriti. distinti:

• alta;
• media;
• bassa vacanza

L'alta tempra viene effettuata a una temperatura di 500-650 ° C con un raffreddamento uniforme. a questo acciaio acquisisce la struttura del sorbitolo, che garantisce l'eliminazione delle tensioni interne. Gli acciai strutturali, al carbonio e legati da cui sono fabbricati alberi, ingranaggi e altri sono soggetti a questo tipo di rinvenimento. Le caratteristiche degli acciai hanno maggiore resistenza, duttilità e tenacità con la loro sufficiente durezza.

Il rinvenimento medio viene effettuato ad una temperatura di 350-450 ° C, viene mantenuto per un certo tempo e raffreddato. Con questo rinvenimento, la martensite si trasforma in troostite, la durezza dell'acciaio diminuisce a circa 400 HB e la viscosità aumenta in modo significativo. Applicare (dopo la tempra) la tempra al trattamento di molle, molle, matrici e altri prodotti che funzionano a carichi d'urto moderati.

Il basso rinvenimento viene effettuato nell'intervallo di temperatura di 150-250 ° C, mantenuto e raffreddato. In questo caso, si forma la struttura della martensite rilasciata. Pertanto, le tensioni interne nel prodotto diminuiscono, la viscosità aumenta in qualche modo e la brillante fragilità scompare e la durezza praticamente non cambia. Applica anche al taglio strumenti di misurazione che deve essere duro e non fragile, avere un'elevata resistenza all'usura, anche per i prodotti cementati.

conclusione

Il trattamento termico dell'acciaio è una fase integrante nella produzione della maggior parte dei prodotti in metallo. Grazie ad una vasta gamma di processi tecnici, è possibile ottenere materiali con le caratteristiche richieste.