Affinché le parti metalliche abbiano le prestazioni lavorative richieste, spesso è necessario il processo di trattamento termico. Il processo di trattamento termico comprende generalmente il riscaldamento, la conservazione del calore e il raffreddamento. A causa dei diversi processi, può essere suddiviso in tempra, rinvenimento, normalizzazione, ricottura, ecc.?

Cos'è l'estinzione?

La tempra dell'acciaio è un processo di trattamento termico in cui l'acciaio viene riscaldato alla temperatura critica AC3 (acciaio ipoeutettoidico) o AC1 (acciaio ipereutettoidico), mantenendolo per un periodo di tempo e quindi raffreddandosi rapidamente al di sotto di MS (o isotermico vicino a MS) ad una velocità di raffreddamento maggiore della velocità di raffreddamento critica per la trasformazione della martensite (o bainite). In generale, il trattamento della soluzione di leghe di alluminio, leghe di rame, leghe di titanio, vetro temperato e altri materiali o il processo di trattamento termico con processo di raffreddamento rapido è chiamato tempra.

Scopo dell'estinzione:

1) Migliorare le proprietà meccaniche di prodotti o parti metalliche.

2) Migliorare le proprietà dei materiali o le proprietà chimiche di alcuni acciai speciali. Come migliorare la resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile e aumentare il magnetismo permanente dell'acciaio magnetico.

Il pezzo in acciaio dopo la tempra presenta le seguenti caratteristiche:

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, le parti in ferro e acciaio vengono generalmente rinvenute dopo la tempra.

Cos'è il temperaggio?

La tempra è un processo di trattamento termico in cui i prodotti o le parti metalliche bonificate vengono riscaldati a una determinata temperatura e raffreddati in un certo modo dopo essere stati mantenuti per un certo tempo. Il rinvenimento è un'operazione immediatamente successiva alla tempra e solitamente è l'ultimo processo di trattamento termico dei pezzi. Pertanto il processo combinato di tempra e rinvenimento viene chiamato trattamento finale.

Lo scopo principale della bonifica è quello di:

1) Al fine di ridurre lo stress interno e la fragilità, le parti temprate presentano grande stress e fragilità. Se non temperato in tempo, si verificheranno deformazioni e persino crepe.

2) Regolare le proprietà meccaniche del pezzo. Dopo la tempra, il pezzo presenta elevata durezza e fragilità. Per soddisfare i diversi requisiti prestazionali dei vari pezzi, la durezza, la resistenza, la plasticità e la tenacità possono essere regolate mediante rinvenimento.

3) Stabilizzare le dimensioni del pezzo. La struttura metallografica può essere stabilizzata mediante rinvenimento, in modo da garantire nessuna deformazione nell'uso successivo.

4) Migliorare la lavorabilità di alcuni acciai legati.

L'effetto del rinvenimento è il seguente:

① Migliorare la stabilità della struttura, in modo che la struttura del pezzo non cambi durante il processo di utilizzo, in modo che le dimensioni geometriche e le prestazioni del pezzo rimangano stabili.

② Per migliorare le prestazioni del pezzo e stabilizzare la dimensione geometrica del pezzo, è necessario eliminare lo stress interno.

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, la capacità di attività atomica viene migliorata e gli atomi di ferro, carbonio e altri elementi di lega nel ferro e nell'acciaio possono diffondersi rapidamente per realizzare la riorganizzazione e la combinazione di atomi, quindi che la struttura sbilanciata instabile si trasforma gradualmente in una struttura di equilibrio stabile. L'eliminazione delle tensioni interne è legata anche alla diminuzione della resistenza del metallo con l'aumento della temperatura. Quando temperato, la durezza e la resistenza dell'acciaio 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 leganti, quando temperati in un determinato intervallo di temperature, faranno precipitare alcuni composti metallici fini, aumentandone la resistenza e la durezza. Questo fenomeno è chiamato indurimento secondario.

Requisiti di rinvenimento: i pezzi con usi diversi devono essere temprati a temperature diverse per soddisfare i requisiti in uso.

① Utensili, cuscinetti, parti cementate e temprate e parti temprate in superficie vengono solitamente temprate a bassa temperatura inferiore a 250 ℃. Dopo il rinvenimento a bassa temperatura, la durezza cambia poco, lo stress interno diminuisce e la tenacità aumenta leggermente.

② L'elevata elasticità e la necessaria tenacità possono essere ottenute temprando la molla a 350 ～ 500 ℃.

③ Le parti in acciaio strutturale a medio carbonio sono solitamente temprate a 500 ~ 600 ℃ per ottenere una buona combinazione di resistenza e tenacità.

Nella produzione, spesso si basa sui requisiti prestazionali del pezzo. A seconda della diversa temperatura di riscaldamento, il rinvenimento può essere suddiviso in rinvenimento a bassa temperatura, rinvenimento a media temperatura e rinvenimento ad alta temperatura. Il processo di trattamento termico combinato di tempra e successivo rinvenimento ad alta temperatura è chiamato tempra e rinvenimento, che ha un'elevata resistenza e una buona plasticità e tenacità.

1) Rinvenimento a bassa temperatura: 150-250 ℃, cicli m, riduce lo stress interno e la fragilità, migliora la plasticità e la tenacità e ha un'elevata durezza e resistenza all'usura. Viene utilizzato per realizzare strumenti di misura, utensili da taglio e cuscinetti volventi.

2) Rinvenimento a temperatura media: 350-500 ℃, ciclo t, elevata elasticità, plasticità e durezza. Viene utilizzato per realizzare molle, stampi per forgiatura, ecc.

3) Rinvenimento ad alta temperatura: 500-650 ℃, ciclo s, con buone proprietà meccaniche complete. Viene utilizzato per realizzare ingranaggi, alberi a gomiti, ecc.

Cos'è la normalizzazione?

La normalizzazione è un trattamento termico atto a migliorare la tenacità dell'acciaio. Dopo che gli elementi in acciaio sono stati riscaldati a 30-50 ℃ sopra la temperatura AC3, vengono conservati per un periodo di tempo e quindi raffreddati fuori dal forno. La caratteristica principale è che la velocità di raffreddamento è più veloce di quella di ricottura e inferiore a quella di tempra. Durante la normalizzazione, i grani cristallizzati dell'acciaio possono essere raffinati con un raffreddamento leggermente più rapido, che non solo può ottenere una resistenza soddisfacente, ma anche migliorare significativamente la tenacità (valore Akv) e ridurre la tendenza alla fessurazione dei componenti. Dopo aver normalizzato alcune piastre di acciaio laminate a caldo a bassa lega, pezzi fucinati e pezzi fusi di acciaio a bassa lega, le proprietà meccaniche complete dei materiali possono essere notevolmente migliorate e anche le proprietà di taglio possono essere migliorate.

La normalizzazione ha i seguenti scopi e usi:

① Per l'acciaio ipoeutettoidico, la normalizzazione viene utilizzata per eliminare la struttura a grana grossa surriscaldata e la struttura widmanstatten nelle parti di fusione, forgiatura e saldatura e la struttura a fasce nei prodotti laminati, affinare la dimensione della grana ed essere utilizzata come pretrattamento termico prima della tempra.

② Per l'acciaio ipereutettoidico, la normalizzazione può eliminare la rete di cementite secondaria e affinare la perlite, il che non solo migliora le proprietà meccaniche, ma avvantaggia anche la successiva ricottura sferoidale.

③ Per la lamiera di acciaio per imbutitura profonda a basso tenore di carbonio, la normalizzazione può eliminare la cementite libera al confine del grano per migliorarne le proprietà di imbutitura profonda.

④ Per l'acciaio a basso tenore di carbonio e l'acciaio a basso tenore di carbonio, è possibile ottenere una struttura di perlite più fine normalizzando e la durezza può essere aumentata a hb140-190. è possibile evitare il fenomeno dell'“adesione all'utensile” e migliorare la lavorabilità. Per l'acciaio a medio carbonio, è più economico e conveniente normalizzare e ricotturare l'acciaio a medio carbonio.

⑤ Per l'acciaio strutturale ordinario a medio tenore di carbonio, è possibile utilizzare la normalizzazione invece della tempra e del rinvenimento ad alta temperatura quando le proprietà meccaniche non sono richieste. Questo metodo non è solo facile da usare, ma anche stabile nella struttura e nelle dimensioni dell'acciaio.

⑥ La normalizzazione ad alta temperatura (150-200 ℃ sopra AC3) può ridurre la segregazione della composizione di pezzi fusi 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 la seconda normalizzazione a temperatura più bassa.

⑦ Per alcuni acciai legati a basso e medio carbonio utilizzati nelle turbine a vapore e nelle caldaie, la struttura della bainite è solitamente ottenuta mediante normalizzazione e quindi rinvenuta ad alta temperatura. Ha una buona resistenza al creep se utilizzato a 400-550 ℃.

⑧ Oltre all'acciaio e all'acciaio, la normalizzazione è ampiamente utilizzata anche nel trattamento termico della ghisa sferoidale per ottenere la matrice di perlite e migliorare la resistenza della ghisa sferoidale.

Poiché la normalizzazione è caratterizzata dal raffreddamento ad aria, la temperatura dell'aria ambiente, la modalità di impilamento, il flusso d'aria e le dimensioni del pezzo hanno effetti sulla microstruttura e sulle proprietà dopo la normalizzazione. La struttura di normalizzazione può essere utilizzata anche come metodo di classificazione dell'acciaio legato. Gli acciai legati sono solitamente classificati in acciaio perlitico, acciaio bainite, acciaio martensite e acciaio austenitico in base alla microstruttura ottenuta mediante raffreddamento ad aria dopo aver riscaldato a 900 ℃ per un campione con un diametro di 25 mm.

Cos'è la ricottura?

La ricottura è un tipo di processo di trattamento termico del metallo in cui il metallo viene riscaldato lentamente fino a una determinata temperatura, mantenuto per un tempo sufficiente e quindi raffreddato a una velocità adeguata. La ricottura si divide in ricottura completa, ricottura incompleta e ricottura di distensione. Le proprietà meccaniche dei materiali ricotti possono essere testate mediante prova di trazione o prova di durezza. Molti acciai vengono forniti allo stato di trattamento termico di ricottura. Il durometro Rockwell può essere utilizzato per testare la durezza HRB. Per piastre di acciaio sottili, nastri di acciaio e tubi di acciaio a pareti sottili, è possibile utilizzare il durometro superficiale Rockwell per rilevare la durezza HRT.

Lo scopo della ricottura è:

① Può migliorare o eliminare tutti i tipi di difetti strutturali e tensioni residue nel processo di fusione, forgiatura, laminazione e saldatura e prevenire la deformazione e la rottura del pezzo.

② Ammorbidire il pezzo da tagliare.

③ Le proprietà meccaniche del pezzo possono essere migliorate affinando la grana e migliorando la microstruttura.

④ Prepararsi per il trattamento termico finale (tempra e rinvenimento).

I processi di ricottura comuni sono i seguenti:

① Completamente ricotto. Viene utilizzato per affinare la struttura grossolana surriscaldata dell'acciaio a medio e basso tenore di carbonio con scarse proprietà meccaniche dopo fusione, forgiatura e saldatura. Quando il pezzo viene riscaldato a 30-50 ℃ sopra la temperatura alla quale tutta la ferrite viene trasformata in austenite, conservarlo per un periodo di tempo, quindi raffreddarlo lentamente nel forno. Durante il processo di raffreddamento, l'austenite si trasforma nuovamente e la microstruttura dell'acciaio diventa più fine.

② Ricottura sferoidizzante. Viene utilizzato per ridurre l'elevata durezza dell'acciaio per utensili e dell'acciaio per cuscinetti dopo la forgiatura. Quando il pezzo viene riscaldato a 20-40 ℃ sopra la temperatura alla quale inizia a formarsi l'austenite, la cementite lamellare nella perlite diventa sferica durante il raffreddamento, riducendo così la durezza.

③ Ricottura isotermica. Viene utilizzato per ridurre l'elevata durezza di alcuni acciai strutturali legati con un elevato contenuto di nichel e cromo per il taglio. Generalmente, l'austenite viene raffreddata alla temperatura più instabile dell'austenite a una velocità maggiore e l'austenite viene trasformata in troostite o sorbite e la durezza può essere ridotta.

④ Ricottura di ricristallizzazione. Viene utilizzato per eliminare il fenomeno dell'indurimento di fili e lamiere metalliche nei processi di trafilatura e laminazione a freddo (aumento della durezza e diminuzione della plasticità). La temperatura di riscaldamento è generalmente di 50-150 ℃ inferiore alla temperatura alla quale inizia a formarsi l'austenite. Solo in questo modo è possibile eliminare l'effetto incrudimento e ammorbidire il metallo.

⑤ Ricottura di grafitizzazione. Viene utilizzato per trasformare la ghisa contenente molta cementite in ghisa malleabile con buona plasticità. L'operazione tecnologica consiste nel riscaldare il getto a circa 950 ℃ e raffreddarlo adeguatamente dopo averlo mantenuto per un certo tempo, in modo che la cementite si decomponga e formi grafite flocculante.

⑥ Ricottura per diffusione. Viene utilizzato per omogeneizzare la composizione chimica della fusione di leghe e migliorarne le prestazioni di servizio. Partendo dal presupposto che non si scioglie, la fusione viene riscaldata alla massima temperatura possibile e mantenuta calda per lungo tempo, quindi raffreddata lentamente dopo che gli elementi nella lega si sono diffusi uniformemente.

⑦ Ricottura di distensione. Viene utilizzato per eliminare le tensioni interne delle fusioni e delle saldature in acciaio. Per i prodotti siderurgici, quando l'austenite inizia a formarsi dopo il riscaldamento, lo stress interno può essere eliminato mediante raffreddamento all'aria dopo la conservazione del calore.