Processo de tratamento térmico

O tratamento térmico refere-se a um processo de processamento térmico do metal no qual o material está em estado sólido por meio de aquecimento, preservação de calor e resfriamento para obter a estrutura e as propriedades desejadas.

1. Normalização: aquecimento de peças de aço ou aço a uma temperatura adequada acima do ponto crítico AC3 ou ACM por um determinado período de tempo e depois resfriar ao ar para obter um processo de tratamento térmico da estrutura perlita.

2. Recozimento: A peça de trabalho de aço hipoeutetóide é aquecida a 20-40 graus acima de AC3 e, após segurar por um período de tempo, é resfriada lentamente com o forno (ou enterrada em areia ou resfriada em cal) para um tratamento térmico processo de resfriamento em ar abaixo de 500 graus.

3. Tratamento térmico de solução sólida: a liga é aquecida a uma região monofásica de alta temperatura e mantida a uma temperatura constante, de modo que a fase em excesso seja totalmente dissolvida na solução sólida e, em seguida, resfriada rapidamente para obter uma solução sólida supersaturada.

4. Envelhecimento: Após a liga ser submetida a tratamento térmico de solução ou deformação plástica a frio, quando a liga é colocada em temperatura ambiente ou mantida ligeiramente acima da temperatura ambiente, suas propriedades mudam com o tempo.

5. Tratamento de solução sólida: dissolva totalmente várias fases na liga, fortaleça a solução sólida, melhore a dureza e a resistência à corrosão, elimine o estresse e suavize, de modo a continuar o processamento e a formação.

6. Tratamento de envelhecimento: Aquecendo e mantendo a temperatura na temperatura de precipitação da fase de fortalecimento, para que a fase de fortalecimento seja precipitada, endurecida e a resistência seja melhorada.

7. Têmpera: Processo de tratamento térmico no qual o aço é austenitizado e depois resfriado a uma taxa de resfriamento apropriada, de modo que a peça possa sofrer martensita e outras transformações instáveis ​​na microestrutura em toda ou em certa faixa da seção transversal.

8. Revenimento: A peça temperada é aquecida a uma temperatura adequada abaixo do ponto crítico AC1 por um determinado período de tempo e, em seguida, resfriada por um método que atende aos requisitos para obter a estrutura e as propriedades necessárias.

9. Carbonitretação do aço: Carbonitretação é o processo de infiltração de carbono e nitrogênio na superfície do aço ao mesmo tempo. Tradicionalmente, a carbonitretação, também conhecida como cianetação, é amplamente utilizada na carbonitretação de gás de temperatura média e carbonitretação de gás de baixa temperatura (ou seja, nitretação de gás suave). O principal objetivo da carbonitretação gasosa de média temperatura é melhorar a dureza, resistência ao desgaste e resistência à fadiga do aço. A carbonitretação de gás de baixa temperatura é principalmente nitretação, e seu principal objetivo é melhorar a resistência ao desgaste e a resistência ao desgaste do aço.

10. Têmpera e têmpera: Geralmente é costume combinar o tratamento térmico com têmpera e têmpera em alta temperatura como têmpera e têmpera. O tratamento de têmpera e revenimento é amplamente utilizado em diversas partes estruturais importantes, principalmente naquelas bielas, parafusos, engrenagens e eixos que trabalham sob cargas alternadas. A estrutura de sorbita revenida é obtida após o tratamento de têmpera e revenimento, e suas propriedades mecânicas são melhores do que a estrutura de sorbita normalizada com a mesma dureza. Sua dureza depende da alta temperatura de revenimento e está relacionada com a estabilidade de revenimento do aço e o tamanho da seção da peça, geralmente entre HB200-350.

11. Brasagem: um processo de tratamento térmico no qual duas peças de trabalho são aquecidas, fundidas e unidas com metal de adição de brasagem.

Em segundo lugar, as características do processo

O tratamento térmico de metais é um dos processos importantes na fabricação de máquinas. Comparado com outros processos de processamento, o tratamento térmico geralmente não altera a forma e a composição química geral da peça, mas altera a microestrutura dentro da peça ou altera a composição química da superfície da peça. , para dar ou melhorar o desempenho da peça de trabalho. Caracteriza-se por melhorar a qualidade intrínseca da peça de trabalho, que geralmente não é visível a olho nu. Para que a peça metálica tenha as propriedades mecânicas, físicas e químicas necessárias, além da seleção razoável de materiais e vários processos de conformação, o processo de tratamento térmico é muitas vezes essencial. O aço é o material mais utilizado na indústria de máquinas. A microestrutura do aço é complexa e pode ser controlada por tratamento térmico. Portanto, o tratamento térmico do aço é o principal conteúdo do tratamento térmico do metal. Além disso, alumínio, cobre, magnésio, titânio, etc. e suas ligas também podem alterar suas propriedades mecânicas, físicas e químicas por meio de tratamento térmico para obter desempenho diferenciado.

3. Processo

O processo de tratamento térmico geralmente inclui três processos de aquecimento, preservação de calor e resfriamento, e às vezes existem apenas dois processos de aquecimento e resfriamento. Esses processos são interconectados e ininterruptos.

O aquecimento é um dos processos importantes de tratamento térmico. Existem muitos métodos de aquecimento para o tratamento térmico de metais. Os primeiros usavam carvão e carvão como fontes de calor e, mais recentemente, combustíveis líquidos e gasosos. A aplicação de eletricidade torna o aquecimento fácil de controlar e livre de poluição ambiental. Essas fontes de calor podem ser utilizadas para aquecimento direto ou indireto através de sais ou metais fundidos, bem como partículas flutuantes.

Quando o metal é aquecido, a peça de trabalho é exposta ao ar, ocorrendo frequentemente oxidação e descarbonetação (ou seja, o teor de carbono na superfície da peça de aço é reduzido), o que tem um efeito muito adverso nas propriedades da superfície do metal. peças após o tratamento térmico. Portanto, o metal normalmente deve ser aquecido em atmosfera controlada ou atmosfera protetora, em sal fundido e em vácuo, e também pode ser protegido por métodos de revestimento ou embalagem.

A temperatura de aquecimento é um dos parâmetros de processo importantes do processo de tratamento térmico. A seleção e o controle da temperatura de aquecimento são as principais questões para garantir a qualidade do tratamento térmico. A temperatura de aquecimento varia com o material metálico a ser processado e a finalidade do tratamento térmico, mas geralmente é aquecido acima da temperatura de transição de fase para obter uma estrutura de alta temperatura. Além disso, a transformação leva um certo tempo. Portanto, quando a superfície da peça metálica atinge a temperatura de aquecimento necessária, ela deve ser mantida nessa temperatura por um determinado período de tempo para tornar as temperaturas interna e externa consistentes e a microestrutura mudar completamente. Este período de tempo é chamado de tempo de espera. Quando o aquecimento de alta densidade de energia e o tratamento térmico de superfície são usados, a velocidade de aquecimento é extremamente rápida e geralmente não há tempo de retenção, enquanto o tempo de retenção do tratamento térmico químico geralmente é maior.

O resfriamento também é uma etapa indispensável no processo de tratamento térmico. O método de resfriamento varia com os diferentes processos, principalmente controlando a taxa de resfriamento. Geralmente, a taxa de resfriamento de recozimento é a mais lenta, a taxa de resfriamento de normalização é mais rápida e a taxa de resfriamento de têmpera é mais rápida. No entanto, também existem requisitos diferentes devido a diferentes tipos de aço. Por exemplo, aço endurecido oco pode ser endurecido com a mesma taxa de resfriamento da normalização.

Quatro, classificação do processo

O processo de tratamento térmico de metal pode ser dividido em três categorias: tratamento térmico geral, tratamento térmico de superfície e tratamento térmico químico. De acordo com os diferentes meios de aquecimento, temperatura de aquecimento e método de resfriamento, cada categoria pode ser dividida em vários processos de tratamento térmico diferentes. O mesmo metal adota diferentes processos de tratamento térmico para obter estruturas diferentes e, portanto, ter propriedades diferentes. O aço é o metal mais utilizado na indústria, e a microestrutura do aço também é a mais complexa, por isso existem muitos tipos de processos de tratamento térmico do aço.

O tratamento térmico global é um processo de tratamento térmico do metal que aquece a peça de trabalho como um todo e depois a resfria a uma taxa apropriada para obter a estrutura metalográfica necessária para alterar suas propriedades mecânicas gerais. O tratamento térmico geral do aço geralmente tem quatro processos básicos: recozimento, normalização, têmpera e revenimento.

Processo significa:

O recozimento é aquecer a peça de trabalho a uma temperatura apropriada, adotar diferentes tempos de retenção de acordo com o material e o tamanho da peça de trabalho e, em seguida, resfriá-la lentamente, o objetivo é fazer com que a estrutura interna do metal alcance ou perto do estado de equilíbrio, obtenha um bom desempenho e desempenho do processo, ou para posterior extinção Prepare-se para a organização.

Normalizar é aquecer a peça de trabalho a uma temperatura adequada e depois resfriá-la ao ar. O efeito da normalização é semelhante ao do recozimento, mas a estrutura obtida é mais fina. É frequentemente usado para melhorar o desempenho de corte de materiais e às vezes é usado para algumas peças com baixos requisitos. como o tratamento térmico final.

A têmpera é resfriar rapidamente a peça de trabalho em um meio de têmpera, como água, óleo ou outros sais inorgânicos e soluções aquosas orgânicas após o aquecimento e a manutenção da peça de trabalho aquecida. Após a têmpera, o aço torna-se duro, mas ao mesmo tempo torna-se quebradiço. Para eliminar a fragilidade a tempo, geralmente é necessário temperar a tempo.

A fim de reduzir a fragilidade das peças de aço, as peças de aço temperadas são mantidas a uma temperatura adequada superior à temperatura ambiente, mas inferior a 650 graus C por um longo tempo e, em seguida, resfriadas. Este processo é chamado de têmpera. Recozimento, normalização, têmpera e revenimento são os "quatro fogos" no tratamento térmico geral. Entre eles, têmpera e revenimento estão intimamente relacionados e muitas vezes são usados ​​juntos, e nenhum dos dois é indispensável. Os "quatro fogos" desenvolveram diferentes processos de tratamento térmico com diferentes temperaturas de aquecimento e métodos de resfriamento. Para obter uma certa resistência e tenacidade, o processo de combinação de têmpera e revenimento em alta temperatura é chamado de têmpera e revenimento. Depois que algumas ligas são temperadas para formar uma solução sólida supersaturada, elas são mantidas à temperatura ambiente ou a uma temperatura apropriada ligeiramente mais alta por um longo tempo para melhorar a dureza, resistência ou propriedades elétricas e magnéticas da liga. Esse processo de tratamento térmico é chamado de tratamento de envelhecimento.

O método de combinar deformação por pressão e tratamento térmico de forma eficaz e próxima para fazer a peça de trabalho obter boa resistência e tenacidade é chamado de tratamento térmico de deformação; O tratamento térmico em uma atmosfera de pressão negativa ou vácuo é chamado de tratamento térmico a vácuo, que não apenas torna a peça de trabalho não oxidada ou descarbonetada, a superfície da peça de trabalho após o tratamento é mantida lisa e o desempenho da peça de trabalho é melhorado.

O tratamento térmico de superfície é um processo de tratamento térmico de metal que aquece apenas a superfície da peça de trabalho para alterar as propriedades mecânicas da superfície. Para aquecer apenas a camada superficial da peça de trabalho sem permitir que muito calor passe para o interior da peça de trabalho, a fonte de calor utilizada deve ter uma alta densidade de energia, ou seja, uma maior quantidade de energia térmica é fornecida à peça de trabalho por unidade de área, de modo que a camada superficial ou área local dea peça de trabalho pode ser de curto prazo ou instantânea. atingir alta temperatura. Os principais métodos de tratamento térmico de superfície são a têmpera por chama e o tratamento térmico por aquecimento por indução. Fontes de calor comumente usadas são chamas como oxiacetileno ou oxipropano, corrente induzida, laser e feixe de elétrons.

O tratamento térmico químico é um processo de tratamento térmico de metal que altera a composição química, estrutura e propriedades da superfície da peça. A diferença entre o tratamento térmico químico e o tratamento térmico de superfície é que o primeiro altera a composição química da superfície da peça de trabalho. O tratamento térmico químico consiste em aquecer a peça de trabalho em um meio (gás, líquido, sólido) contendo carbono, sal ou outros elementos de liga e mantê-la por um longo tempo, de modo que a camada superficial da peça seja infiltrada com elementos como carbono , nitrogênio, boro e cromo. Depois que os elementos são infiltrados, outros processos de tratamento térmico, como têmpera e revenimento, às vezes são realizados. Os principais métodos de tratamento térmico químico são cementação, nitretação e metalização.

O tratamento térmico é um dos processos importantes na fabricação de peças e ferramentas mecânicas. De um modo geral, pode garantir e melhorar várias propriedades da peça, como resistência ao desgaste, resistência à corrosão, etc. Também pode melhorar a estrutura e o estado de tensão do blank para facilitar vários processamentos a frio e a quente.

Por exemplo: ferro fundido branco pode ser ferro fundido maleável após tratamento de recozimento de longo prazo para melhorar a plasticidade; as engrenagens adotam o processo de tratamento térmico correto, e a vida útil pode ser dobrada ou dezenas de vezes maior do que a das engrenagens sem tratamento térmico; A infiltração de alguns elementos de liga tem algumas propriedades caras de liga de aço, que podem substituir alguns aços resistentes ao calor e aços inoxidáveis; quase todas as ferramentas e matrizes precisam ser tratadas termicamente antes de serem usadas.

Por que os tubos de aço precisam ser tratados termicamente?

A função do tratamento térmico é melhorar as propriedades mecânicas de tubos de aço e tubos de aço de precisão, eliminar tensões residuais e melhorar o desempenho de usinagem de tubos de aço.

De acordo com as diferentes finalidades do tratamento térmico, o processo de tratamento térmico pode ser dividido em duas categorias: tratamento térmico preliminar e tratamento térmico final.

1. Tratamento térmico preparatório

O objetivo do tratamento térmico preparatório é melhorar a processabilidade, eliminar o estresse interno e preparar uma boa estrutura metalográfica para o tratamento térmico final. O processo de tratamento térmico inclui recozimento, normalização, envelhecimento, têmpera e revenimento, etc.

(1) Recozimento e normalização

Recozimento e normalização são usados ​​para blanks trabalhados a quente. Aço carbono e aço liga com teor de carbono maior que {{0}},5% são frequentemente recozidos para reduzir sua dureza e serem fáceis de cortar; aço carbono e aço de liga com teor de carbono inferior a 0,5 por cento, a fim de evitar grudar na faca quando sua dureza é muito baixa, e o uso de tratamento de normalização. O recozimento e a normalização ainda podem refinar os grãos e uniformizar a estrutura para preparar o tratamento térmico subsequente. O recozimento e a normalização geralmente são programados após a fabricação do blank e antes da usinagem de desbaste.

(2) Tratamento de envelhecimento

O tratamento de envelhecimento é usado principalmente para eliminar o estresse interno gerado na fabricação e usinagem de blanks.

Para evitar carga excessiva de transporte, para peças com precisão geral, pode-se providenciar um tratamento de envelhecimento antes do acabamento. No entanto, para peças com requisitos de alta precisão (como a caixa da máquina de mandrilamento por coordenadas, etc.), dois ou vários procedimentos de tratamento de envelhecimento devem ser organizados. Peças simples geralmente não estão sujeitas a tratamento de envelhecimento.

Além das peças fundidas, para algumas peças de precisão com baixa rigidez (como fusos de precisão), a fim de eliminar a tensão interna gerada durante o processamento e estabilizar a precisão de usinagem das peças, vários tratamentos de envelhecimento são frequentemente organizados entre desbaste e semi- acabamento. Para algumas peças do eixo, o tratamento de envelhecimento também deve ser providenciado após o processo de endireitamento.

(3) Têmpera e revenimento

Têmpera e têmpera é o tratamento de têmpera de alta temperatura após a têmpera, que pode obter uma estrutura de sorbita temperada uniforme e meticulosa para se preparar para a redução da deformação durante a têmpera de superfície subsequente e tratamento de nitretação. Portanto, têmpera e revenimento também podem ser usados ​​como tratamento térmico preliminar.

Devido às boas propriedades mecânicas abrangentes das peças após têmpera e revenimento, algumas peças que não requerem alta dureza e resistência ao desgaste também podem ser usadas como processo final de tratamento térmico.

2. Tratamento térmico final

O objetivo do tratamento térmico final é melhorar as propriedades mecânicas, como dureza, resistência ao desgaste e resistência.

1 Extinção

A têmpera inclui têmpera de superfície e têmpera integral. Entre eles, a têmpera de superfície é amplamente utilizada devido à menor deformação, oxidação e descarbonetação, e a têmpera de superfície também tem as vantagens de alta resistência externa e boa resistência ao desgaste, mantendo boa tenacidade interna e forte resistência ao impacto. A fim de melhorar as propriedades mecânicas das peças endurecidas na superfície, o tratamento térmico, como têmpera e revenimento ou normalização, é frequentemente necessário como tratamento térmico preliminar. A rota geral do processo é: blanking -- forjamento -- normalização (recozimento) -- desbaste -- têmpera e revenimento -- semi-acabamento -- superfície têmpera -- acabamento.

(2) Carburação e têmpera

A cementação e têmpera são adequadas para aço de baixo carbono e aço de baixa liga. Primeiro, o teor de carbono da camada superficial da peça é aumentado. Após a têmpera, a camada superficial pode obter alta dureza, enquanto o núcleo ainda mantém uma certa resistência e alta tenacidade e plasticidade. A cementação é dividida em cementação geral e cementação local. Na cementação local, medidas anti-infiltração (revestimento de cobre ou revestimento de material anti-infiltração) devem ser tomadas para a parte não cementada. Devido à grande deformação de cementação e têmpera, e a profundidade de cementação geralmente está entre 0.5 e 2 mm, o processo de cementação é geralmente arranjado entre semi-acabamento e acabamento.

A rota do processo é geralmente: blanking - forjamento - normalização - desbaste, semi-acabamento - cementação e têmpera - acabamento.

Quando a parte não cementada da parte cementada local adota o plano de processo de remoção do excesso de camada cementada após aumentar a tolerância, o processo de remoção do excesso de camada cementada deve ser organizado após a cementação e antes da têmpera.

(3) Tratamento de nitretação

A nitretação é um método de infiltração de átomos de nitrogênio na superfície do metal para obter uma camada de compostos contendo nitrogênio. A camada de nitretação pode melhorar a dureza, resistência ao desgaste, resistência à fadiga e resistência à corrosão da superfície da peça. Como a temperatura de nitretação é baixa, a deformação é pequena e a camada de nitretação é fina (geralmente não mais do que 0.6~0.7mm), o processo de nitretação deve ser organizado o mais para trás possível. A fim de reduzir a deformação durante a nitretação, geralmente é necessário revenimento em alta temperatura para alívio de tensões.

Além disso, de acordo com sua estrutura, o forno de tratamento térmico contínuo com lareira de rolos pode ser dividido em tubos de aço de um estágio, dois estágios e três estágios. Os fornos de rolos de dois estágios ou três estágios são usados ​​principalmente para tratamento térmico brilhante de tubos de aço sem costura, e são geralmente chamados de fornos de tratamento térmico brilhante de rolos. Um forno de tratamento térmico contínuo com lareira de rolos.

O método de tratamento térmico é especificado no padrão de tubos de aço sem costura; alguns produtos. A norma especifica os requisitos de desempenho que os tubos de aço sem costura devem atender. Geralmente, o tratamento térmico acabado do tubo de aço sem costura de aço de baixo carbono é totalmente recozido ou normalizado; enquanto o tubo de aço sem costura de aço inoxidável austenítico de cromo-níquel adota o tubo de aço Shandong Sinoma de tratamento de solução.

Depois que o tubo de aço sem costura é laminado a quente, as inclusões não metálicas no aço (principalmente sulfetos e óxidos e silicatos) são prensadas em folhas finas e ocorre o fenômeno de delaminação (sanduíche). A tensão residual causada pelo resfriamento desigual é muito maior do que a tensão causada pela carga.