Tratarea termică a aliajelor. Tipuri de tratament termic

Tratarea termică a aliajelor este o parte integrantă a procesului de producție a metalelor feroase și neferoase. Ca urmare a acestei proceduri, metalele își pot schimba caracteristicile la valorile cerute. În acest articol vom analiza principalele tipuri de tratamente termice utilizate în industria modernă.

Esența tratamentului termic

În procesul de producție, semifabricatele, piesele metalice sunt supuse unui tratament termic pentru a le da proprietățile necesare (rezistență, rezistență la coroziune și uzură etc.). Tratamentul termic al aliajelor este o combinație a proceselor create artificial, în care aliajele sub acțiunea temperaturilor ridicate suferă modificări structurale și fizico-mecanice, dar compoziția chimică a substanței rămâne.

Scopul tratamentului termic

Produsele metalice, folosite zilnic în orice ramură a economiei naționale, trebuie să satisfacă cerințele ridicate de rezistență la uzură. Metalul, ca materii prime, trebuie să sporească proprietățile operaționale necesare, care pot fi obținute prin expunerea la temperaturi ridicate. Tratamentul termic al aliajelor temperaturi ridicate modifică structura originală a substanței, redistribuie componentele componente ale acesteia, convertește mărimea și forma cristalelor. Toate acestea conduc la o minimizare a tensiunii interne a metalului și, prin urmare, crește proprietățile sale fizice și mecanice.

Tipuri de tratament termic

Tratamentul termic este redus la aliaje metalice nepretențioase trei procese: încălzirea materiilor prime (semifinite) înainte de temperatura dorită, păstrându-se în condiții predeterminate și răcirea rapidă necesară de timp. În producția de astăzi utilizează mai multe tipuri de tratament termic, care diferă în unele caracteristici tehnologice, dar algoritmul de proces, în general, rămâne aceeași peste tot.

Prin metoda de îndeplinire, tratamentul termic este de următoarele tipuri:

• Termică (întărire, temperare, recoacere, îmbătrânire, tratament criogenic).
• Termo-mecanic include tratamentul cu temperaturi ridicate în combinație cu acțiunea mecanică a aliajului.
• Chim-termic implică tratarea termică a metalului cu îmbogățirea ulterioară a suprafeței produsului cu elemente chimice (carbon, azot, crom, etc.).

recoacere

Recoacerea - proces în care metale și aliaje supuse la încălzirea la o temperatură predeterminată, și apoi cuptorul, în care procedeul este foarte lent rece natural de fabricație. După recoacere reușesc să elimine neomogenitatea compoziției chimice a materiei, eliminarea tensiunilor interne, pentru a realiza structura de cereale și de a îmbunătăți ca atare, dar, de asemenea, reduce duritatea aliajului pentru a facilita prelucrarea ulterioară a acestuia. Există două tipuri recoacere: recoacere primul și al doilea tip.

Recoacerea de primul tip implică tratament termic, având ca rezultat schimbarea stării de fază a aliajului sunt neglijabile sau inexistente. Ea are, de asemenea, soiurile sale: omogenizata - recoacere temperatura de 1100-1200, în aceste aliaje circumstanțe cu vârste de 8-15 ore, recristalizare (dacă t 100-200) este utilizat pentru oțel recoacere nituite, adică este deja deformat la rece.

Reacția celui de-al doilea tip duce la schimbări semnificative de fază ale aliajului. De asemenea, are mai multe varietăți:

• recoacere completă - încălzirea aliajului la peste temperatura critică a 30-50 markeri, caracteristice pentru această substanță și cu respectivul debit de răcire (200 / oră - oțel carbon, 100 / h și 50 / h - oțeluri slab aliate și înalt aliate, respectiv).
• Incomplet - încălzirea la punctul critic și răcirea lentă.
• Difuzie - temperatură de recoacere 1100-1200.
• Izoterm - încălzirea este aceeași ca și cu recoacere plin, dar, ulterior, o răcire rapidă este realizată la o temperatură ușor sub critic și lăsat să se răcească în aer.
• Normal - recoacere completă urmată de răcirea metalului în aer și nu în cuptor.

întărire

Rigidizarea - o manipulare a aliajului, al cărui scop este de a realiza un metal de transformare martensitică, oferind o reducere a produselor ductilitate și crește rezistența. Călirea, precum și recoacere implică încălzirea metalului în cuptor peste temperatura critică a diferenței de temperatură călire este mai mare viteză de răcire, care are loc într-o baie de lichid. În funcție de metal și chiar de forma sa, se folosesc diferite tipuri de întărire:

• Încălzirea într-un singur mediu, adică într-o baie cu un lichid (apă pentru părți mari, ulei pentru piese mici).
• Întreruperea intermitentă - răcirea durează două etape consecutive: mai întâi într-un lichid (răcitor mai precis) la o temperatură de aproximativ 300, apoi în aer sau într-o altă baie de ulei.
• În trepte - când produsul atinge temperatura de răcire, se răcește o dată în sărurile topite, urmată de răcirea în aer.
• Izoterma - prin tehnologie este foarte asemănătoare cu întărirea în trepte, diferă numai în timpul de menținere a produsului la temperatura transformării martensitice.
• Temperarea cu eliberare de sine diferă de alte tipuri, deoarece metalul încălzit nu este răcit complet, lăsând o secțiune caldă în mijlocul piesei. Ca urmare a unei astfel de manipulări, produsul obține proprietățile de rezistență sporită la suprafață și o vâscozitate ridicată la mijloc. Această combinație este extrem de necesară pentru instrumente de percuție (ciocane, dălți etc.)

vacanță

Lasa este etapa finala de tratare termica a aliajelor, care determina structura finala a metalului. Scopul principal al temperării este acela de a reduce fragilitatea produsului metalic. Principiul este acela de a încălzi componenta la o temperatură mai mică decât cea critică și răcire. Deoarece modurile de tratament termic și rata de răcire a produselor metalice în diferite scopuri pot fi diferite, se disting trei tipuri de temperare:

• Înaltă - temperatura de încălzire este de la 350-600 până sub critică. Această procedură este cea mai des utilizată pentru structurile metalice.
• Mediu - tratament termic la t 350-500, comun pentru produse de arcuri și arcuri.
• Scăzut - temperatura de încălzire a produsului nu depășește 250 permite obținerea rezistenței ridicate și rezistenței la uzură a pieselor.

îmbătrânire

Îmbătrânirea este tratamentul termic al aliajelor, care determină descompunerea metalului suprasaturat după stingere. Rezultatul îmbătrânirii este o creștere a limitelor durității, fluidității și rezistenței produsului finit. Nu numai fonta este expusă la îmbătrânire, dar și metale neferoase, inclusiv aliaje de aluminiu ușor deformabile. Dacă produsul metalic, supus la întărire pentru a rezista la temperatura normală, apar procese în el, conducând la o creștere spontană a rezistenței și o scădere a ductilității. Aceasta se numește naturale îmbătrânirea metalului. Dacă aceeași manipulare se efectuează în condiții de temperatură înaltă, se va numi îmbătrânire artificială.

Tratamentul criogenic

Schimbările în structura aliajelor și, prin urmare, proprietățile lor pot fi atinse nu numai de temperaturi ridicate, ci și de temperaturi extrem de scăzute. Tratamentul termic al aliajelor la t sub zero a fost numit criogenic. Această tehnologie este utilizată pe scară largă în diferite sectoare ale economiei, ca o completare la căldură tratamente cu temperaturi ridicate, deoarece permite de a reduce în mod semnificativ costurile proceselor de întărire termică produse.

Tratamentul criogenic al aliajelor este efectuat la t-196 într-un procesor criogenic special. Această tehnologie permite creșterea semnificativă a duratei de viață a părții tratate și a proprietăților anticorozive, precum și eliminarea necesității unor tratamente repetate.

Tratament termomecanic

O nouă metodă de prelucrare a aliajelor combină prelucrarea metalelor la temperaturi ridicate cu deformarea mecanică a produselor în stare plastică. Tratamentul termomecanic (TMS) prin metoda de comitere poate fi de trei tipuri:

• Temperatura la temperatură joasă constă în două etape: deformarea plastică urmată de răcirea și temperarea părții. Diferența principală față de alte tipuri de TMO este temperatura de încălzire până la starea austenitică a aliajului.
• Temperatura ridicată a TMO înseamnă încălzirea aliajului în stare martensitică în combinație cu deformarea plastică.
• Preliminar - se face deformarea la t 20 cu întărirea și temperarea ulterioară a metalului.

Tratament chimico-termic

Schimbarea structurii și a proprietăților aliajelor este posibilă și cu ajutorul tratamentului chimico-termic, care combină efectele termice și chimice asupra metalelor. Scopul final al acestei proceduri, pe lângă faptul că conferă rezistență sporită, duritate, rezistență la uzură a produsului, este adăugarea unei componente de rezistență la foc și rezistență la foc. Acest grup include următoarele tipuri de tratament termic:

• Cimentarea se realizează pentru a conferi suprafeței produsului o rezistență suplimentară. Esența procedurii este de a satura metalul cu carbon. Cimentarea poate fi efectuată în două moduri: carburi solide și gaze. In primul caz materialul prelucrat împreună cu cărbunele și activatorul este plasat într-un cuptor și se încălzește la o anumită temperatură, urmată de îmbătrînire în mediu și răcire. În cazul carburizării cu gaz, produsul este încălzit într-un cuptor la 900 ° C sub un curent continuu de gaz conținând carbon.
• Nitridarea este tratamentul chimic-termic al produselor metalice prin saturarea suprafețelor lor în mediu de azot. Rezultatul acestei proceduri este o creștere a rezistenței la tracțiune a piesei și o creștere a rezistenței sale la coroziune.
• Cianurarea este saturarea metalului simultan cu azotul și carbonul. Mediul poate fi lichid (carbon topit și săruri care conțin azot) și gazos.
• Metalizarea prin difuzie este o metodă modernă de fabricare a produselor din metal rezistent la căldură, rezistente la acizi și rezistent la uzură. Suprafața acestor aliaje este saturată cu diverse metale (aluminiu, crom) și metaloid (siliciu, bor).

Particularități ale tratamentului termic al fontei

Aliajele din fontă sunt tratate termic printr-o tehnologie ușor diferită de aliajele din metale neferoase. Fonta (gri, de înaltă rezistență, aliat) trece prin următoarele tipuri de tratament termic: recoacere (la t 500-650 shy-), normalizare, călire (continuă, izotermă, suprafață), vacanță, nitrurare (fonta cenușie), aluminizare (perlită fonta), crom. Toate aceste proceduri ca urmare a îmbunătăți în mod semnificativ proprietățile articolelor finale de fier: a crescut de viață de serviciu, elimina riscul de fisurare în timpul utilizării produsului, crește rezistența la rezistență și căldură din fontă.

Tratamentul termic al aliajelor neferoase

Metalele și aliajele neferoase au proprietăți diferite, astfel încât acestea sunt prelucrate prin metode diferite. Astfel, aliajele de cupru sunt supuse recoiltării prin recristalizare pentru a egaliza compoziția chimică. Pentru alamă, este prevăzută o tehnologie de recoacere la temperatură joasă (200-300), deoarece acest aliaj este predispus la fisuri spontane într-un mediu umed. Bronzul este supus omogenizării și recoacerii la t până la 550 ° C. Magneziul este recoace, întărit și supus îmbătrânirii artificiale (îmbătrânirea naturală nu apare în cazul magneziului întărit). Aluminiu, precum și magneziu, este supus la trei metode de tratament termic: recoacere, întărire și îmbătrânire, după care deformabile aliaje de aluminiu crește semnificativ puterea lor. Tratarea aliajelor de titan include: recuperarea prin recristalizare, întărire, îmbătrânire, nitrurare și carburizare.

rezumat

Tratamentul termic al metalelor și aliajelor este principalul proces tehnologic, atât în ​​metalurgia feroasă, cât și în cea neferoasă. Tehnologiile moderne au o multitudine de metode de tratament termic, care permit atingerea proprietăților dorite ale fiecărui tip de aliaje prelucrate. Pentru fiecare metal are temperatura proprie critică, ceea ce înseamnă că tratamentul termic trebuie să țină cont de caracteristicile structurale și fizico-chimice ale substanței. În cele din urmă, nu numai că vor fi obținute rezultatele dorite, ci și eficientizarea proceselor de producție.