Comprensione del trattamento termico: tempra, rinvenimento, normalizzazione, ricottura

Per garantire prestazioni ottimali dei componenti metallici, un processo di trattamento termico è spesso essenziale. Il trattamento termico comprende in genere tre fasi: riscaldamento, immersione e raffreddamento. A seconda della velocità di raffreddamento, del tempo di mantenimento della temperatura e del tipo di riscaldamento, si otterrà una tempra, un rinvenimento, una normalizzazione o una ricottura. È importante comprendere le caratteristiche di ciascun processo e quando applicarlo.

In molti impianti di produzione, tra cui la lavorazione CNC di precisione, il giusto trattamento termico garantisce che i pezzi soddisfino gli standard di durezza, tenacità e stabilità dimensionale. Richconn, ad esempio, sfrutta la profonda conoscenza di questi processi per fornire parti lavorabili e ad alte prestazioni.

Tempra: cosa significa e perché viene utilizzata

La tempra si verifica quando il metallo, in particolare l'acciaio, viene riscaldato oltre una temperatura critica (Ac3 per gli acciai ipoeutettoidici o Ac1 per gli acciai ipereutettoidici), mantenuto fino a quando non diventa austenitico e quindi raffreddato rapidamente oltre la velocità di raffreddamento critica, scendendo al di sotto di Ms (inizio martensitico). Questo produce una struttura martensitica o bainitica. Nei metalli non ferrosi (alluminio, titanio, rame), il raffreddamento rapido da una temperatura di soluzione è anche chiamato tempra.

Scopo della tempra:

(1) per migliorare le proprietà meccaniche del metallo in materiale o parti. Ad esempio: per migliorare la durezza e la resistenza all'usura di utensili, cuscinetti, ecc., per migliorare il limite elastico della molla, per migliorare le proprietà meccaniche complessive delle parti dell'albero.

(2) migliorare le proprietà del materiale o le proprietà chimiche di alcuni acciai speciali. Come migliorare la resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile, aumentare il magnetismo permanente dell'acciaio magnetico.

Tempra e raffreddamento, oltre alla necessità di una scelta ragionevole del mezzo di tempra, ma anche del metodo di tempra corretto, i metodi di tempra comunemente utilizzati sono principalmente la tempra a liquido singolo, la tempra a doppio liquido, la tempra graduata, la tempra isotermica, la tempra localizzata e così via.

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

① si ottengono martensite, bainite, austenite residua e altre organizzazioni sbilanciate (cioè instabili).

② l'esistenza di un grande stress interno.

③ le proprietà meccaniche non possono soddisfare i requisiti. Pertanto, la tempra del pezzo in acciaio deve generalmente passare attraverso la tempra

Tempra: domare la durezza e lo stress

tempra significa riscaldare nuovamente un metallo precedentemente temprato a una temperatura inferiore (al di sotto della temperatura critica) e mantenerlo a tale temperatura prima del raffreddamento. Questa fase ne regola le proprietà e riduce le tensioni.

Gli scopi principali della tempra e del rinvenimento sono:

(1) ridurre lo stress interno e ridurre la fragilità, le parti temprate presentano molto stress e fragilità, come ad esempio la mancata tempra tempestiva che spesso produce deformazioni o addirittura crepe.

(2) regolare le proprietà meccaniche del pezzo in lavorazione, tempra del pezzo in lavorazione, elevata durezza, fragilità, al fine di soddisfare i diversi requisiti prestazionali di una varietà di pezzi in lavorazione può essere regolato mediante tempra, durezza, resistenza, plasticità e tenacità.

(3) Stabilizzare la dimensione del pezzo in lavorazione. Con la tempra si può far sì che l'organizzazione metallurgica tenda a stabilizzarsi, in modo da garantire che non si verifichino ulteriori deformazioni nell'uso futuro del processo.

(4) Migliorare le prestazioni di taglio di alcuni acciai legati.

Il ruolo della tempra è:

(1) migliorare la stabilità dell'organizzazione, in modo che il pezzo in lavorazione nell'uso del processo non si verifichi più nell'organizzazione della trasformazione, in modo che la geometria e le prestazioni del pezzo in lavorazione mantengano la stabilità.

② eliminare le sollecitazioni interne per migliorare le prestazioni del pezzo in lavorazione e stabilizzarne la geometria.

③ adattare le proprietà meccaniche dell'acciaio alle esigenze di utilizzo.

In produzione, spesso in base ai requisiti delle proprietà del pezzo. In base alle diverse temperature di riscaldamento, la tempra è divisa in tempra a bassa temperatura, tempra a media temperatura e tempra ad alta temperatura. La tempra e la successiva tempra ad alta temperatura combinano il processo di trattamento termico noto come tempra, ovvero con un elevato grado di resistenza allo stesso tempo, ma anche una buona tenacità plastica.

(1) rinvenimento a bassa temperatura: 150-250 ℃, M indietro, riduce lo stress interno e la fragilità, migliora la tenacità della plastica, elevata durezza e resistenza all'usura. Utilizzato nella produzione di calibri, utensili da taglio e cuscinetti volventi.

(2) tempra a media temperatura: 350-500 ℃, T indietro, con elevata elasticità, un certo grado di plasticità e durezza. Utilizzato per realizzare molle, forgiare stampi, ecc.

(3) rinvenimento ad alta temperatura: 500-650 ℃, S back, con buone proprietà meccaniche complessive. Utilizzato per realizzare ingranaggi, alberi motore, ecc.

Normalizzazione: una via di mezzo

La normalizzazione si colloca tra la tempra e la ricottura. L'acciaio viene riscaldato oltre la sua temperatura critica (Ac3 + 30–50 °C), mantenuto in temperatura e quindi raffreddato ad aria. Questa velocità di raffreddamento è più rapida della ricottura ma più lenta della tempra.

La normalizzazione ha i seguenti scopi e utilizzi:

① sull'acciaio subeutettico, normalizzazione per eliminare la fusione, la forgiatura, le parti di saldatura dell'organizzazione cristallina grossolana surriscaldata e dell'organizzazione di Wei, materiale laminato nell'organizzazione a bande; raffinazione della grana; e può essere utilizzato come tempra prima del trattamento di preriscaldamento.

② acciaio eutettico, la normalizzazione può eliminare la rete di carburazione secondaria e rendere la perlite più raffinata, non solo per migliorare le proprietà meccaniche, ma anche per favorire la successiva ricottura sferica.

③ Piastra sottile in acciaio imbutita a basso tenore di carbonio, la normalizzazione può eliminare la libera carburazione dei bordi dei grani per migliorarne le proprietà di imbutimento.

④ acciaio a basso tenore di carbonio e acciaio a basso tenore di carbonio e basso legato, l'uso della normalizzazione, è possibile ottenere un'organizzazione perlitica a scaglie più fini, in modo che la durezza sia aumentata a HB140-190, per evitare di tagliare il fenomeno del "coltello appiccicoso", migliorare la lavorabilità del taglio. Per l'acciaio al carbonio medio, in entrambe le occasioni di normalizzazione e ricottura disponibili, con la normalizzazione è più economico e conveniente.

⑤ per l'acciaio strutturale ordinario a medio tenore di carbonio, nelle proprietà meccaniche richieste per l'occasione non è elevato, può essere utilizzato al posto della tempra e della tempra ad alta temperatura, non solo facile da usare, ma anche per rendere l'acciaio organizzato e stabile nelle dimensioni.

⑥ La normalizzazione ad alta temperatura (Ac3 sopra 150 ~ 200 ℃) dovuta alla velocità di diffusione ad alta temperatura è più elevata, può ridurre la composizione della segregazione di getti e forgiati. La normalizzazione ad alta temperatura dopo che i grani grossolani possono essere raffinati attraverso la successiva seconda normalizzazione a temperatura inferiore.

⑦ per alcune turbine e caldaie in acciaio legato a basso e medio tenore di carbonio, spesso utilizzando la normalizzazione per ottenere l'organizzazione bainitica, e poi mediante rinvenimento ad alta temperatura, per 400 ~ 550 ℃ con buona resistenza allo scorrimento.

⑧ Oltre alle parti in acciaio e all'acciaio, la normalizzazione è ampiamente utilizzata anche nel trattamento termico della ghisa duttile, in modo da ottenere una matrice perlitica e migliorare la resistenza della ghisa duttile.

A causa delle caratteristiche del raffreddamento ad aria normalizzante, e quindi della temperatura dell'aria ambiente, della modalità di impilamento, del flusso d'aria e delle dimensioni del pezzo in lavorazione sull'organizzazione e sulle proprietà dopo la normalizzazione hanno un impatto. L'organizzazione normalizzata può anche essere utilizzata come metodo di classificazione per l'acciaio legato. Di solito in base al diametro del campione da 25 mm riscaldato a 900 ℃, organizzazione raffreddata ad aria, l'acciaio legato è suddiviso in acciaio perlite, acciaio bainitico, acciaio martensitico e acciaio austenitico.

Ricottura: ammorbidimento, riduzione dello stress e raffinazione del grano

La ricottura è un trattamento più lento e delicato: si riscalda a una temperatura specifica, si mantiene e poi si raffredda lentamente (spesso in forno). Questo favorisce la diffusione atomica, la ricristallizzazione e la rimozione dei difetti.

Lo scopo della ricottura è:

① migliorare o eliminare l'acciaio nel processo di fusione, forgiatura, laminazione e saldatura causato da una varietà di difetti organizzativi, nonché stress residuo, per prevenire la deformazione e la formazione di crepe nel pezzo.

② ammorbidisce il pezzo in lavorazione per il taglio.

③ affinare la grana, migliorare l'organizzazione per migliorare le proprietà meccaniche del pezzo.

④ per il trattamento termico finale (tempra, rinvenimento) per preparare l'organizzazione.

Processo di ricottura comunemente utilizzato:

① ricottura completa. Utilizzato per raffinare l'acciaio a medio e basso tenore di carbonio mediante fusione, forgiatura e saldatura dopo le proprietà meccaniche di una scarsa organizzazione surriscaldata grossolana. Il pezzo verrà riscaldato in ferrite, tutto trasformato in austenite a una temperatura superiore a 30 ~ 50 ℃, mantenuto per un periodo di tempo e quindi raffreddato lentamente con il forno, l'austenite nel processo di raffreddamento di nuovo, è possibile rendere l'organizzazione dell'acciaio fine.

② ricottura sferoidale. Utilizzata per ridurre l'elevata durezza dell'acciaio per utensili e dell'acciaio per cuscinetti dopo la forgiatura. Il pezzo in lavorazione verrà riscaldato fino a quando l'acciaio ha iniziato a formare una temperatura di austenite superiore a 20 ~ 40 ℃, isolamento e raffreddamento lento, nel processo di raffreddamento della perlite nella carburite lamellare in sferica, riducendo così la durezza.

③ Ricottura isotermica. Utilizzata per ridurre l'elevata durezza di alcuni acciai strutturali legati con elevato contenuto di nichel e cromo per il taglio. Generalmente prima raffreddata all'austenite a una velocità maggiore alla temperatura più instabile, isolamento per un periodo di tempo appropriato, la trasformazione dell'austenite in tosite o sostenite, la durezza può essere ridotta.

④ ricottura di ricristallizzazione. Utilizzata per eliminare il filo metallico, la lamiera nel processo di trafilatura a freddo, laminazione a freddo del fenomeno di indurimento (la durezza aumenta, la plasticità diminuisce). La temperatura di riscaldamento è generalmente 50-150 ℃ al di sotto della temperatura alla quale l'acciaio inizia a formare austenite, e questo è l'unico modo per eliminare l'effetto di incrudimento in modo che il metallo possa essere ammorbidito.

⑤ Ricottura di grafitizzazione. ⑤ Ricottura di grafitizzazione. Questa viene utilizzata per trasformare la ghisa contenente una grande quantità di carburazione in ghisa malleabile con buona plasticità. L'operazione di processo è la fusione viene riscaldata a circa 950 ℃, isolamento per un certo periodo di tempo dopo un raffreddamento appropriato, in modo che la decomposizione della carburite formi una grafite flocculante.

⑥ ricottura per diffusione. Utilizzato per rendere uniforme la composizione chimica delle fusioni di lega, migliorarne le prestazioni. Il metodo non si fonde con la premessa che la fusione venga riscaldata alla massima temperatura possibile e un lungo periodo di conservazione del calore, per essere una varietà di elementi nella diffusione della lega tende a essere distribuita uniformemente dopo un lento raffreddamento.

(7) ricottura di distensione. Utilizzato per eliminare lo stress interno di getti e saldature in acciaio. Per i prodotti in ferro e acciaio iniziano a formare austenite dopo il riscaldamento della temperatura inferiore a 100-200 ℃, l'isolamento e il raffreddamento nell'aria, è possibile eliminare lo stress interno.

Tabella comparativa dei processi di trattamento termico