El tratamiento térmico es un paso muy importante en el procesamiento de materiales metálicos.El tratamiento térmico puede cambiar las propiedades físicas y mecánicas de los materiales metálicos, mejorar su dureza, resistencia, tenacidad y otras propiedades.
Para garantizar que la estructura del diseño del producto sea segura, confiable, económica y eficiente, los ingenieros estructurales generalmente necesitan comprender las propiedades mecánicas de los materiales, seleccionar procesos de tratamiento térmico apropiados según los requisitos de diseño y las características del material, y mejorar su rendimiento y esperanza de vida.Los siguientes son 13 procesos de tratamiento térmico relacionados con materiales metálicos, que esperamos sean de ayuda para todos.
1. recocido
Un proceso de tratamiento térmico en el que los materiales metálicos se calientan a una temperatura adecuada, se mantienen durante un cierto período de tiempo y luego se enfrían lentamente.El propósito del recocido es principalmente reducir la dureza de los materiales metálicos, mejorar la plasticidad, facilitar el corte o el procesamiento a presión, reducir la tensión residual, mejorar la uniformidad de la microestructura y la composición, o preparar la microestructura para un tratamiento térmico posterior.Los procesos de recocido comunes incluyen recocido por recristalización, recocido completo, recocido por esferoidización y recocido con alivio de tensiones.
Recocido completo: refina el tamaño del grano, estructura uniforme, reduce la dureza y elimina completamente la tensión interna.El recocido completo es adecuado para piezas forjadas o piezas fundidas de acero con un contenido de carbono (fracción de masa) inferior al 0,8%.
Recocido esferoidal: reduce la dureza del acero, mejora el rendimiento de corte y se prepara para futuros templados para reducir la deformación y el agrietamiento después del templado.El recocido esferoidal es adecuado para acero al carbono y acero aleado para herramientas con un contenido de carbono (fracción de masa) superior al 0,8%.
Recocido para aliviar tensiones: elimina la tensión interna generada durante la soldadura y el enderezamiento en frío de piezas de acero, elimina la tensión interna generada durante el mecanizado de precisión de piezas y previene la deformación durante el procesamiento y uso posteriores.El recocido para aliviar tensiones es adecuado para diversas piezas fundidas, forjadas, piezas soldadas y piezas extruidas en frío.
Se refiere al proceso de tratamiento térmico que consiste en calentar acero o componentes de acero a una temperatura de 30 a 50 ℃ por encima de Ac3 o Acm (la temperatura del punto crítico superior del acero), mantenerlos durante un tiempo adecuado y enfriarlos en aire en calma.El propósito de la normalización es principalmente mejorar las propiedades mecánicas del acero con bajo contenido de carbono, mejorar la maquinabilidad, refinar el tamaño del grano, eliminar defectos estructurales y preparar la estructura para el tratamiento térmico posterior.
3. Apagar
Se refiere al proceso de tratamiento térmico que consiste en calentar un componente de acero a una temperatura superior a Ac3 o Ac1 (la temperatura del punto crítico más bajo del acero), mantenerlo durante un cierto período de tiempo y luego obtener una estructura de martensita (o bainita) a una temperatura determinada. velocidad de enfriamiento adecuada.El propósito del enfriamiento es obtener la estructura martensítica requerida para las piezas de acero, mejorar la dureza, resistencia y resistencia al desgaste de la pieza de trabajo y preparar la estructura para el tratamiento térmico posterior.
Los procesos de enfriamiento comunes incluyen enfriamiento en baño de sal, enfriamiento gradual martensítico, enfriamiento isotérmico con bainita, enfriamiento superficial y enfriamiento local.
Enfriamiento con un solo líquido: El enfriamiento con un solo líquido solo es aplicable a piezas de acero al carbono y acero aleado con formas relativamente simples y bajos requisitos técnicos.Durante el templado, para piezas de acero al carbono con un diámetro o espesor superior a 5-8 mm, se debe utilizar agua salada o refrigeración por agua;Las piezas de acero aleado se enfrían con aceite.
Doble enfriamiento líquido: Caliente las piezas de acero a la temperatura de enfriamiento, después del aislamiento, enfríelas rápidamente en agua a 300-400 ºC y luego transfiéralas a aceite para enfriarlas.
Enfriamiento de la superficie de la llama: El enfriamiento de la superficie de la llama es adecuado para piezas grandes de acero al carbono medio y de aleación de acero al carbono medio, como cigüeñales, engranajes y rieles guía, que requieren superficies duras y resistentes al desgaste y pueden soportar cargas de impacto en producción de lotes únicos o pequeños. .
Endurecimiento por inducción de la superficie: las piezas que se han sometido a un endurecimiento por inducción de la superficie tienen una superficie dura y resistente al desgaste, al tiempo que mantienen una buena resistencia y tenacidad en el núcleo.El endurecimiento superficial por inducción es adecuado para piezas de acero con medio contenido de carbono y acero aleado con contenido moderado de carbono.
4. Templado
Se refiere al proceso de tratamiento térmico en el que las piezas de acero se enfrían y luego se calientan a una temperatura inferior a Ac1, se mantienen durante un cierto período de tiempo y luego se enfrían a temperatura ambiente.El propósito del revenido es principalmente eliminar la tensión generada por las piezas de acero durante el templado, de modo que las piezas de acero tengan alta dureza y resistencia al desgaste, así como la plasticidad y tenacidad requeridas.Los procesos de templado comunes incluyen templado a baja temperatura, templado a temperatura media, templado a alta temperatura, etc.
Templado a baja temperatura: El templado a baja temperatura elimina la tensión interna causada por el temple en piezas de acero y se usa comúnmente para herramientas de corte, herramientas de medición, moldes, rodamientos y piezas cementadas.
Templado a temperatura media: El templado a temperatura media permite que las piezas de acero alcancen alta elasticidad, cierta tenacidad y dureza, y generalmente se usa para varios tipos de resortes, troqueles de estampado en caliente y otras piezas.
Templado a alta temperatura: el templado a alta temperatura permite que las piezas de acero alcancen buenas propiedades mecánicas integrales, es decir, alta resistencia, tenacidad y dureza suficiente, eliminando la tensión interna causada por el enfriamiento.Se utiliza principalmente para piezas estructurales importantes que requieren alta resistencia y tenacidad, como husillos, cigüeñales, levas, engranajes y bielas.
5. Enfriamiento y revenido
Se refiere al proceso de tratamiento térmico compuesto de temple y revenido de acero o componentes de acero.El acero utilizado para el tratamiento de temple y revenido se denomina acero templado y revenido.Generalmente se refiere a acero estructural de medio carbono y acero estructural de aleación de medio carbono.
6. Tratamiento térmico químico
Un proceso de tratamiento térmico en el que una pieza de trabajo de metal o aleación se coloca en un medio activo a una temperatura determinada para aislarla, lo que permite que uno o más elementos penetren en su superficie para cambiar su composición química, estructura y rendimiento.El propósito del tratamiento térmico químico es principalmente mejorar la dureza de la superficie, la resistencia al desgaste, la resistencia a la corrosión, la resistencia a la fatiga y la resistencia a la oxidación de las piezas de acero.Los procesos comunes de tratamiento térmico químico incluyen carburación, nitruración, carbonitruración, etc.
Carburización: Para lograr una alta dureza (HRC60-65) y resistencia al desgaste en la superficie, manteniendo una alta tenacidad en el centro.Se utiliza comúnmente para piezas resistentes al desgaste y a los impactos, como ruedas, engranajes, ejes, pasadores de pistón, etc.
Nitruración: mejora de la dureza, la resistencia al desgaste y la resistencia a la corrosión de la capa superficial de las piezas de acero, comúnmente utilizadas en piezas importantes como pernos, tuercas y pasadores.
Carbonitruración: mejora la dureza y la resistencia al desgaste de la capa superficial de las piezas de acero, adecuada para piezas de acero con bajo contenido de carbono, acero con medio carbono o acero aleado, y también se puede utilizar para herramientas de corte de acero de alta velocidad.
7. Tratamiento con solución sólida
Se refiere al proceso de tratamiento térmico de calentar una aleación a una zona monofásica de alta temperatura y mantener una temperatura constante, permitiendo que el exceso de fase se disuelva completamente en la solución sólida y luego se enfríe rápidamente para obtener una solución sólida sobresaturada.El propósito del tratamiento en solución es principalmente mejorar la plasticidad y tenacidad del acero y las aleaciones, y prepararlo para el tratamiento de endurecimiento por precipitación.
8. Endurecimiento por precipitación (fortalecimiento por precipitación)
Un proceso de tratamiento térmico en el que un metal se endurece debido a la segregación de átomos de soluto en una solución sólida sobresaturada y/o la dispersión de partículas disueltas en la matriz.Si el acero inoxidable austenítico por precipitación se somete a un tratamiento de endurecimiento por precipitación a 400-500 ℃ o 700-800 ℃ después del tratamiento con solución sólida o trabajo en frío, puede alcanzar una alta resistencia.
9. Tratamiento oportuno
Se refiere al proceso de tratamiento térmico en el que las piezas de aleación se someten a un tratamiento con solución sólida, deformación plástica en frío o fundición, y luego se forjan, se colocan a una temperatura más alta o se mantienen a temperatura ambiente, y sus propiedades, forma y tamaño cambian con el tiempo.
Si se adopta el proceso de tratamiento de envejecimiento consistente en calentar la pieza de trabajo a una temperatura más alta y realizar el tratamiento de envejecimiento durante más tiempo, se denomina tratamiento de envejecimiento artificial;El fenómeno de envejecimiento que se produce cuando la pieza de trabajo se almacena a temperatura ambiente o en condiciones naturales durante mucho tiempo se denomina tratamiento de envejecimiento natural.El propósito del tratamiento de envejecimiento es eliminar la tensión interna en la pieza de trabajo, estabilizar la estructura y el tamaño y mejorar las propiedades mecánicas.
10. Templabilidad
Se refiere a las características que determinan la profundidad de enfriamiento y la distribución de dureza del acero en condiciones específicas.La buena o mala templabilidad del acero suele estar representada por la profundidad de la capa endurecida.Cuanto mayor sea la profundidad de la capa de endurecimiento, mejor será la templabilidad del acero.La templabilidad del acero depende principalmente de su composición química, especialmente de los elementos de aleación y el tamaño del grano que aumentan la templabilidad, la temperatura de calentamiento y el tiempo de retención.El acero con buena templabilidad puede lograr propiedades mecánicas uniformes y consistentes en toda la sección del acero, y se pueden seleccionar agentes de enfriamiento con baja tensión de enfriamiento para reducir la deformación y el agrietamiento.
11. Diámetro crítico (diámetro de enfriamiento crítico)
El diámetro crítico se refiere al diámetro máximo de un acero cuando toda la martensita o 50% de estructura de martensita se obtiene en el centro después del enfriamiento en un medio determinado.El diámetro crítico de algunos aceros generalmente se puede obtener mediante pruebas de templabilidad en aceite o agua.
12. Endurecimiento secundario
Algunas aleaciones de hierro y carbono (como el acero rápido) requieren múltiples ciclos de templado para aumentar aún más su dureza.Este fenómeno de endurecimiento, conocido como endurecimiento secundario, es causado por la precipitación de carburos especiales y/o la transformación de austenita en martensita o bainita.
13. Templar la fragilidad
Se refiere al fenómeno de fragilización del acero templado templado en ciertos rangos de temperatura o enfriado lentamente desde la temperatura de revenido hasta este rango de temperatura.La fragilidad del temperamento se puede dividir en el primer tipo de fragilidad del temperamento y el segundo tipo de fragilidad del temperamento.
El primer tipo de fragilidad por temple, también conocida como fragilidad por temple irreversible, ocurre principalmente a una temperatura de templado de 250-400 ℃.Después de que la fragilidad desaparece después del recalentamiento, la fragilidad se repite en este rango y ya no ocurre;
El segundo tipo de fragilidad por temple, también conocido como fragilidad por temple reversible, ocurre a temperaturas que oscilan entre 400 y 650 ℃.Cuando la fragilidad desaparece después del recalentamiento, se debe enfriar rápidamente y no debe permanecer durante mucho tiempo ni enfriarse lentamente en el rango de 400 a 650 ℃, de lo contrario se producirán nuevamente fenómenos catalíticos.
La aparición de fragilidad por temple está relacionada con los elementos de aleación contenidos en el acero, como manganeso, cromo, silicio y níquel, que tienden a desarrollar fragilidad por temple, mientras que el molibdeno y el tungsteno tienden a debilitar la fragilidad por temple.
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Hora de publicación: 23-nov-2023