Proceso de tratamiento térmico de metales
El proceso de tratamiento térmico generalmente incluye tres procesos de calentamiento, preservación del calor y enfriamiento, y a veces solo dos procesos de calentamiento y enfriamiento. Estos procesos están interconectados e ininterrumpidos.
La calefacción es uno de los pasos importantes en el tratamiento térmico. Hay muchos métodos de calentamiento para el tratamiento térmico de metales, el más temprano es el uso de carbón vegetal y carbón como fuentes de calor, y luego la aplicación de combustibles líquidos y gaseosos. La aplicación de electricidad hace que la calefacción sea fácil de controlar y libre de contaminación ambiental. Estas fuentes de calor pueden ser calentadas directa o indirectamente por sales o metales fundidos, o incluso partículas flotantes.
Cuando el metal se calienta y la pieza de trabajo se expone al aire, la oxidación y la descarburación tienden a ocurrir (es decir, se reduce el contenido de carbono de la superficie del acero), lo que tiene un efecto muy adverso en las propiedades superficiales de las piezas procesadas. tratamiento térmico. Por lo tanto, los metales generalmente deben calentarse en una atmósfera controlada o protectora, sal fundida y vacío, y también pueden protegerse mediante métodos de recubrimiento o envasado.
La temperatura de calentamiento es uno de los parámetros importantes del proceso en el proceso de tratamiento térmico. La selección y el control de la temperatura de calentamiento son las principales cuestiones para garantizar la calidad del tratamiento térmico. La temperatura de calentamiento varía con el material metálico a procesar y el propósito del tratamiento térmico, pero generalmente se calienta por encima de la temperatura de transición de fase para obtener. Además, la transformación lleva un cierto tiempo, por lo que cuando la superficie de la pieza de trabajo de metal alcanza la temperatura de calentamiento requerida, debe estar a esta temperatura. Manténgalo durante un cierto tiempo, de modo que la temperatura interior y exterior sea constante, y la microestructura cambie por completo. Este período de tiempo se denomina tiempo de retención. Cuando se utiliza calefacción de alta densidad de energía y tratamiento térmico de superficie,
El enfriamiento también es un paso indispensable en el proceso de tratamiento térmico. El método de enfriamiento varía con el proceso, y la velocidad de enfriamiento se controla principalmente. En general, la velocidad de enfriamiento del recocido es la más lenta, mientras que la velocidad de enfriamiento de la normalización es más rápida y la velocidad de enfriamiento es más rápida. Pero también hay diferentes requisitos dependiendo del tipo de acero. Por ejemplo, el acero endurecedor de aire se puede endurecer a la misma velocidad de enfriamiento que la normalización.
El proceso de tratamiento térmico de metales se puede dividir en tratamiento térmico general, tratamiento térmico superficial, tratamiento térmico local y tratamiento térmico químico. De acuerdo con los diferentes medios de calentamiento, temperatura de calentamiento y método de enfriamiento, cada tipo se puede dividir en varios procesos de tratamiento térmico diferentes. Un mismo metal puede obtener microestructuras a través de diferentes procesos de tratamiento térmico, por lo que tiene diferentes propiedades. El acero es ampliamente utilizado en la industria, y la microestructura del acero también es muy compleja, por lo que la tecnología de tratamiento térmico del acero es variada.
El tratamiento térmico general es un proceso de tratamiento térmico de metales en el que la pieza de trabajo se calienta como un todo y luego se enfría a una velocidad adecuada para cambiar sus propiedades mecánicas generales. Hay cuatro procesos básicos para el tratamiento térmico general del acero: recocido, normalización, enfriamiento y templado.
Recocido → Calentar la pieza de trabajo a una temperatura adecuada, diferente tiempo de retención según el material y el tamaño de la pieza de trabajo, y luego enfriamiento lento (la velocidad de enfriamiento es la más lenta), el propósito es hacer que la estructura interna del metal alcance o esté cerca del estado de equilibrio, para obtener un buen rendimiento y rendimiento del proceso. , o preparar la estructura para un mayor enfriamiento.
Normalizar → Calentar la pieza de trabajo a una temperatura adecuada, y luego enfriarla en el aire, el efecto de normalizar es similar al del recocido, pero la estructura obtenida es más fina. A menudo se utiliza para mejorar el rendimiento de corte de los materiales, y a veces se utiliza como tratamiento térmico final para algunas piezas menos exigentes.
Enfriamiento → Después de que la pieza de trabajo se calienta y se mantiene caliente, se enfría rápidamente en un medio de enfriamiento como agua, aceite u otras sales inorgánicas y soluciones acuosas orgánicas. Después de apagar, el acero se vuelve duro pero al mismo tiempo quebradizo. La fragilidad de la lámina de acero, la hoja de acero apagada se mantiene a una temperatura adecuada por encima de la temperatura ambiente pero por debajo de 710 ° C durante mucho tiempo, y luego se enfría. Este proceso se llama templado. El recocido, la normalización, el enfriamiento y el templado son los "cuatro fuegos" en el tratamiento térmico general. Entre ellos, el enfriamiento y el templado están estrechamente relacionados y a menudo no se usan juntos.
Los "cuatro incendios" han evolucionado en diferentes procesos de tratamiento térmico, diferentes temperaturas de calentamiento y métodos de enfriamiento. Para obtener una cierta resistencia y tenacidad, el proceso de enfriamiento y templado a alta temperatura se llama templado. Algunas aleaciones se apagan para formar soluciones sólidas sobresaturadas, y se mantienen a temperatura ambiente o ligeramente más altas durante largos períodos de tiempo para aumentar la dureza, la resistencia o las propiedades electromagnéticas de la aleación. Este proceso de tratamiento térmico se denomina tratamiento del envejecimiento. El método de combinar la deformación por trabajo a presión y el tratamiento térmico de manera efectiva y cercana obtiene una buena resistencia y tenacidad de la pieza de trabajo. El tratamiento térmico se llama tratamiento térmico de deformación. El tratamiento térmico en atmósfera de presión negativa o vacío se denomina tratamiento térmico al vacío. No solo puede hacer que la pieza de trabajo no se oxide y descarbure, mantener limpia la superficie de la pieza de trabajo, mejorar el rendimiento de la pieza de trabajo, sino también realizar un tratamiento térmico químico a través de un penetrante.
El tratamiento térmico de superficie es un proceso de tratamiento térmico de metales que solo calienta la superficie de la pieza de trabajo para cambiar sus propiedades mecánicas superficiales. Para calentar solo la capa superficial de la pieza de trabajo sin permitir que entre demasiado calor en el interior de la pieza de trabajo, la fuente de calor utilizada debe tener una alta densidad de energía, es decir, para dar una gran cantidad de energía térmica por unidad de área de la pieza de trabajo, de modo que la superficie o parte de la pieza de trabajo se pueda calentar en poco tiempo o momentáneamente. alcanzar altas temperaturas. Los principales métodos de tratamiento térmico de superficies son el tratamiento térmico con láser, el enfriamiento de la llama y el tratamiento térmico por calentamiento por inducción, las fuentes de calor comunes como las llamas como el acetileno de oxígeno o el propano de oxígeno, la corriente inducida, el láser y el haz de electrones, etc.
El tratamiento térmico químico es un proceso de tratamiento térmico de metales que cambia la composición química, la estructura y las propiedades de la superficie de la pieza de trabajo. La diferencia entre el tratamiento térmico químico y el tratamiento térmico superficial es que este último cambia la composición química de la superficie de la pieza de trabajo. El tratamiento térmico químico consiste en calentar y mantener la pieza de trabajo en un medio que contenga carbono, nitrógeno u otros elementos de aleación (gas, líquido, sólido), de modo que la superficie de la pieza de trabajo se infiltre con carbono, nitrógeno, boro, cromo y otros elementos. Después de la infiltración de elementos, a veces se llevan a cabo otros procesos de tratamiento térmico, como el enfriamiento y el templado. Los principales métodos de tratamiento térmico químico son la carburación, la nitruración, la carburación de metales y la carburación compuesta.
El tratamiento térmico es uno de los procesos importantes en la fabricación de piezas mecánicas y moldes. En términos generales, puede garantizar y mejorar varias propiedades de la pieza de trabajo, como la resistencia al desgaste, la resistencia a la corrosión, etc. También puede mejorar la estructura y el estado de tensión del espacio en blanco para facilitar varios procesamientos en caliente y en frío.
Por ejemplo, el hierro fundido blanco se puede recocir durante mucho tiempo para obtener hierro fundido maleable para mejorar su plasticidad. El engranaje adopta el proceso de tratamiento térmico correcto, y la vida útil puede ser varias veces o docenas de veces más larga que la del engranaje sin calefacción; además, el acero al carbono de bajo costo tiene las propiedades de algunos aceros de aleación a través de la infiltración de algunos elementos de aleación, que pueden reemplazar algunos aceros de aleación resistentes al calor. Acero, acero inoxidable; casi todos los moldes requieren tratamiento térmico antes de que puedan ser utilizados.
