Servizi di trattamento termico sono applicati solo ai pezzi di materiale che hanno requisiti di prestazione. L'essenza del trattamento termico è riscaldare il metallo e poi raffreddarlo, con lo scopo di migliorare la durezza e la resistenza del metallo mentre si rilascia lo stress interno. Lo stress interno nei materiali deriva principalmente da colata, forgiatura, lavorazione sotto pressione, saldatura e lavorazione meccanica. Eseguire il trattamento termico sui materiali dei pezzi può soddisfare i requisiti di sicurezza e prestazioni meccaniche della maggior parte dei componenti di macchine utensili, parti strutturali e accessori.
Tipi di trattamento termico
Ci sono principalmente quattro metodi comuni di trattamento termico: ricottura, normalizzazione, tempra e rinvenimento. Diversi processi di trattamento termico richiedono tempi di lavorazione diversi e le proprietà meccaniche variano anch'esse. Scegliere il processo di trattamento termico appropriato può ottenere la riorganizzazione delle componenti interne in materiali diversi. Di seguito sono riportati alcuni processi di trattamento termico comunemente usati da noi.
Trattamento termico di ricottura
Trattamento termico di ricottura adotta il riscaldamento e poi il raffreddamento lento all'interno del forno di riscaldamento. Il costo temporale è relativamente alto. Risolve principalmente il problema dello stress residuo nei materiali riducendo la durezza del materiale, il che è vantaggioso per le operazioni di taglio e lavorazione successive.
Trattamento termico di normalizzazione
Trattamento termico di normalizzazione prevede il riscaldamento del metallo fino a diventare rosso scuro e poi l'esposizione all'aria per il raffreddamento. L'efficienza del trattamento termico è più veloce rispetto alla ricottura. il trattamento di normalizzazione non riduce la durezza del materiale e, quando fresatura pezzi normalizzati, il problema precedente di adesione degli utensili scompare.
Trattamento termico di tempra
La tempra consiste nel riscaldare il metallo alla sua temperatura critica e poi raffreddarlo rapidamente (raffreddamento ad alta velocità), solitamente con acqua o olio (l'olio può essere riscaldato anche per la tempra in base alle esigenze di prestazione del materiale).
Trattamento di rinvenimento
Trattamento di rinvenimento viene utilizzato dopo la tempra. Può ridurre la durezza, eliminare parte dello stress interno nel materiale, migliorare la tenacità del metallo ed evitare eccessiva fragilità e fratture. La tempra può anche riscaldare aree specifiche del materiale e poi raffreddarle rapidamente per controllare la durezza locale, come il trattamento di tempra superficiale di coltelli da cucina e ingranaggi, che può prevenire crepe complete sotto forze di impatto elevate.
I processi di rinvenimento sono divisi in rinvenimento a bassa temperatura, a temperatura media e ad alta temperatura. Il rinvenimento a bassa temperatura è principalmente usato per utensili da taglio, quello a temperatura media principalmente per parti elastiche come molle, e quello ad alta temperatura principalmente per alberi, parti strutturali e altri componenti resistenti agli urti.
Tra questi, la tempra + rinvenimento ad alta temperatura è anche chiamata tempra e rinvenimento. Esempi comuni includono la tempra e rinvenimento dell'acciaio 45 e del 40Cr, che possono migliorare efficacemente la resistenza, la tenacità, la resistenza alla fatica e la resistenza all'impatto dei pezzi finiti.
Altri trattamenti termici:
Trattamento termico sottovuoto
Trattamento termico sottovuoto è il processo di collocare i pezzi in un forno di trattamento termico sottovuoto per riscaldamento e raffreddamento tramite radiazione termica. Può realizzare quasi tutti i processi di trattamento termico, inclusi cementazione e nitrurazione. I processi di raffreddamento includono tempra con gas, tempra con acqua, tempra con olio e tempra con sali nitrati. Il vantaggio di servizi di trattamento termico sottovuoto è che previene l'ossidazione, la decarburizzazione e la carburizzazione dei materiali, riducendo significativamente il contenuto di idrogeno all'interno dei materiali e prevenendo la fragilità da idrogeno.
Vengono utilizzati metodi di riscaldamento e raffreddamento controllati da computer, e il trattamento termico in forno sottovuoto elimina la necessità di maneggiare pezzi caldi, evitando i rischi di volatilizzazione e deformazione del metallo superficiale, con buona stabilità e operazione sicura.
Trattamento di soluzione
Il trattamento di soluzione consiste nel riscaldare un metallo a 800–1200 °C, mantenendolo per un periodo dipendente dalla composizione e dallo spessore del materiale, in modo che carburi e altre precipitati si dissolvano nella matrice. Il materiale viene poi raffreddato rapidamente, tipicamente tramite tempra con acqua o olio. È principalmente usato per acciai inossidabili austenitici. Lo scopo del trattamento di soluzione è ripristinare la resistenza alla corrosione e ammorbidire la microstruttura. Se si applica il rinvenimento dopo il trattamento di soluzione, i carburi possono precipitare nuovamente, il che può portare a corrosione intergranulare. Per migliorare proprietà specifiche, si consiglia di effettuare un trattamento di bonifica delle tensioni o di stabilizzazione. Durante il riscaldamento, il materiale dovrebbe attraversare rapidamente la gamma di temperatura di sensibilizzazione.
Trattamento termico continuo
Trattamento termico continuo è principalmente usato per migliorare le prestazioni e la struttura di parti standard in batch. Utilizza apparecchiature di riscaldamento continuo per eseguire il controllo della temperatura sulla linea di produzione unificata, il trasporto e il trattamento di raffreddamento unificato per i pezzi in batch, migliorando notevolmente la velocità di trattamento termico delle parti in batch.
Suggerimenti:
1. Non tutti i processi di raffreddamento sono considerati tempra, e non tutti i materiali richiedono rinvenimento dopo la tempra. Gli ingegneri Weldo possono raccomandare il trattamento termico più adatto in base alle condizioni di servizio del pezzo.
2. La velocità di raffreddamento influisce direttamente sulle proprietà del materiale. Un raffreddamento più lento generalmente riduce la fragilità, la durezza e le tensioni interne, migliorando la tenacità e la lavorabilità.
Abbiamo fornito il seguente riepilogo dei 4 principali processi di trattamento termico per facilitare una migliore comprensione.
| Processo | Descrizione |
|---|---|
| Ricottura | Conservazione del calore + raffreddamento lento + raffreddamento a temperatura ambiente (rapporto di raffreddamento lento) |
| Normalizzazione | Raffreddamento a temperatura ambiente (velocità di raffreddamento moderata) |
| Tempratura | Raffreddamento del metallo in liquido medio (velocità di raffreddamento molto rapida) |
| Rinvenimento | Ridurre la fragilità dei materiali temprati mantenendo la resistenza |
Trattamento termico di diversi metalli
A causa delle diverse composizioni dei materiali metallici, ci sono differenze nei trattamenti termici dei metalli. Di seguito una breve introduzione ai metodi comuni di trattamento termico dei metalli metodi.
Trattamento termico dell'alluminio
Per migliorare la resistenza, il trattamento termico 6061 è un processo necessario. Il più comune processo di trattamento termico dell'alluminio è t6 trattamento termico.
Riscaldiamo l'alluminio 6061 a 530±5 ℃, permettendo agli elementi magnesio e silicio di dissolversi completamente nella matrice di alluminio. Questo passaggio è chiamato trattamento termico di soluzione dell'alluminio. Dopo il trattamento di soluzione, viene eseguita una rapida tempra ad acqua (temperatura dell'acqua 20~80 gradi, temperatura dell'acqua e dimensione del serbatoio scelti in base alle dimensioni e allo spessore del pezzo in alluminio. Il serbatoio deve essere più grande del pezzo, e il pezzo deve essere completamente immerso). Poi attraverso l'invecchiamento artificiale a 175℃ per 8-10 ore, lo stato di elementi leghe come magnesio, silicio e alluminio viene “intrappolato”. Dopo trattamento termico dell'alluminio 6061 è completato, rispetto a prima il trattamento termico 6061, la durezza Brinell aumenta da uno stato O originale di 30HB a oltre 95HB. La resistenza è paragonabile a quella dell'acciaio legato.
Trattamento termico dell'acciaio inossidabile
il trattamento termico dell'acciaio inossidabile è diviso in tre tipi in base alle diverse composizioni interne: acciaio inossidabile austenitico, martensitico e ferritico, e i metodi di trattamento termico sono diversi.
Trattamento termico dell'acciaio inossidabile austenitico
Austenitico trattamento termico dell'acciaio inossidabile (304, 316, 310L, 316L, ecc.) coinvolge principalmente trattamento di soluzione + eliminazione della sensibilizzazione + distensione delle tensioni: prima riscaldare a 1050～1150℃ e mantenere sufficientemente, permettendo a tutti i carburi di dissolversi nella matrice per completare la soluzione di austenitizzazione, poi raffreddare rapidamente in acqua / raffreddare all'aria fino a temperatura ambiente per ottenere una struttura di austenite uniforme a singola fase, ripristinare la resistenza alla corrosione e la plasticità ottimali, senza tempra e senza formazione di martensite durante tutto il processo.
Trattamento termico dell'acciaio inossidabile martensitico
L'acciaio inossidabile martensitico viene prima ammorbidito mediante ricottura a 800～880℃, poi riscaldato a 950～1060℃ e mantenuto, seguito da raffreddamento in olio o raffreddamento rapido all'aria per formare una struttura martensitica ad alta durezza e alta tensione. Poi si evita la gamma di temperatura di fragilità da sensibilizzazione di 400～600℃, e si utilizza la tempra a bassa temperatura a 180～250℃ per mantenere alta durezza e resistenza alla corrosione, oppure la tempra ad alta temperatura a 600～700℃ per migliorare la duttilità, eliminare le tensioni interne e la fragilità da tempra, ottenendo infine un acciaio martensitico che soddisfa i requisiti di applicazione. L'acciaio inossidabile martensitico di per sé non contiene martensite in modo intrinseco. La martensite si forma solo dopo austenitizzazione + raffreddamento rapido.
Trattamento termico dell'acciaio inossidabile ferritico
Il trattamento termico dell'acciaio inossidabile ferritico viene eseguito mediante ricottura e raffreddamento a 600-800℃. I pezzi in ferrite non richiedono trattamento di tempra (è vietato il raffreddamento in acqua), perché l'acciaio inossidabile ferritico ha un alto contenuto di cromo e un contenuto molto basso di nichel, azoto e manganese. Anche quando riscaldato alla temperatura critica, non può verificarsi deformazione della reticolare e non si può raggiungere l'austenitizzazione.
È importante notare che il trattamento termico dell'acciaio inossidabile non può migliorare la sua durezza e resistenza, ma la forgiatura o la martellatura possono modificare la sua struttura reticolare, migliorando così durezza e resistenza.
Trattamenti termici dell'acciaio
Trattamento termico dell'acciaio è un processo di produzione chiave che modifica la microstruttura interna dell'acciaio controllando i processi di riscaldamento, mantenimento e raffreddamento, migliorando così durezza, resistenza, resistenza all'usura e tenacità. I diversi tipi di acciaio hanno requisiti differenti per trattamento termico dell'acciaio processi e selezionando appropriati trattamenti termici dell'acciaio le soluzioni influenzano direttamente la durata del servizio e le prestazioni di lavorazione dei pezzi.
Acciaio al carbonio
L'acciaio al carbonio ha un basso costo e, attraverso appropriati trattamento termico dell'acciaio, si può ottenere una migliore durezza e proprietà meccaniche.
L'acciaio al carbonio subisce normalizzazione/ricottura per affinare i grani, ammorbidire e condizionare la struttura, seguito da austenitizzazione ad alta temperatura e mantenimento + tempra in acqua/olio per formare martensite dura e fragile, e infine tempra a diverse temperature per ottenere la durezza, tenacità e stress interno richiesti, completando il trattamento termico complessivo di rinforzo e indurimento.
L'acciaio al carbonio basso è solitamente usato per parti strutturali che richiedono alta tenacità e prestazioni di saldatura; l'acciaio al carbonio medio e alto è ampiamente utilizzato in alberi, ingranaggi, accessori per stampi e parti resistenti all'usura.
Acciaio per utensili
Il processo di trattamento termico dell'acciaio per utensili inizia con il preriscaldamento, seguito da austenitizzazione ad alta temperatura e mantenimento, poi tempra in acqua/olio/bagno di sale per ottenere martensite ad alta durezza, e infine tempra a bassa temperatura per eliminare le tensioni, stabilizzare la struttura e ridurre la fragilità, mantenendo così un'alta durezza.
L'acciaio per utensili è principalmente usato in utensili da taglio, stampi per tranciatura, stampi di formatura e altre condizioni di lavoro ad alta sollecitazione. Tra questi, trattamento termico dell'acciaio D2 è comunemente usato per stampi a lavoro a freddo e utensili da taglio ad alta resistenza all'usura, che possono ottenere un'eccellente resistenza all'usura e stabilità dimensionale dopo un adeguato trattamento termico.
E trattamento termico dell'acciaio A2 per utensili è più comunemente usato in stampi di precisione e utensili da taglio, raggiungendo un buon equilibrio tra durezza e tenacità.
Acciaio Legato
A causa dell'aggiunta di elementi leganti come cromo, molibdeno e nichel, l'acciaio legato ha una maggiore resistenza e capacità di indurimento. Il trattamento termico dell'acciaio legato prevede prima il riscaldamento alla temperatura di austenitizzazione e il mantenimento, poi la tempra per raffreddamento rapido per formare martensite, seguito da tempra a bassa/media/alta temperatura in base alle condizioni di lavoro per affinare i grani e ottenere un equilibrio tra resistenza e tenacità; se necessario, si utilizzano ricottura e normalizzazione come trattamenti preliminari.
La nostra azienda riceve frequentemente ordini per lavorazioni CNC personalizzate utilizzando acciai legati 4140 e 4340; entrambi questi materiali subiscono comunemente trattamenti termici.
trattamento termico dell'acciaio 4140 è ampiamente usato in alberi di trasmissione, ingranaggi, accoppiamenti e altre parti, offrendo buona resistenza, resistenza alla fatica e resistenza agli urti.
Sotto carichi più elevati o condizioni di lavoro più severe, 4340 trattamento termico dell'acciaio è comunemente usato in parti aerospaziali, macchinari pesanti e componenti strutturali ad alta resistenza, raggiungendo proprietà meccaniche più eccellenti complessive.
Nella produzione reale, Fattori di trattamento termico che influenzano la durezza degli acciai principalmente includono:
Contenuto di carbonio dell'acciaio,Controllo della temperatura di riscaldamento,Tempo di mantenimento,Velocità di raffreddamento,Contenuto di elementi leganti.
Secondo la composizione di diversi gradi di acciaio, la scelta di un piano di trattamento termico appropriato può sfruttare appieno i vantaggi delle prestazioni di Trattamento termico dell'acciaio e soddisfare i requisiti di diverse industrie per resistenza, tenacità, resistenza alla corrosione e lavorabilità dell'acciaio.
Trattamento termico del titanio
Le leghe di titanio sono suddivise in tipo α, tipo α+β e tipo β. Il tipo α subisce solo bonifica da tensione o annealing di ricristallizzazione per ammorbidire e stabilizzare la struttura; i tipi α+β e β possono adottare trattamento di soluzione ad alta temperatura e raffreddamento rapido per ottenere strutture metastabili, seguiti da invecchiamento a temperatura media per precipitare fasi di rinforzo e migliorare la resistenza. L'intero processo di trattamento termico richiede protezione sotto vuoto o argon per prevenire l'ossidazione e la fragilità da idrogeno, evitando la zona di fragilità tra 300 e 500°C e controllando rigorosamente di non superare il punto di transizione della fase β per prevenire l coarsening dei grani.
Trattamento termico post saldatura（pwht）
Lo stress da saldatura è solitamente causato da una piccola quantità di struttura martensitica, quindi nella produzione industriale, trattamento termico post saldatura è un processo molto importante. Soprattutto nelle aree saldate di acciaio e altri materiali metallici, attraverso trattamento termico post saldatura in saldatura, la microstruttura della saldatura e della zona interessata dal calore può trasformarsi gradualmente in sorbite, eliminando efficacemente lo stress residuo da saldatura. Prendendo come esempio la produzione di telai di biciclette, se si utilizza acciaio legato martensitico a basso contenuto di carbonio, durante trattamento termico dopo saldatura, la struttura del materiale si trasformerà ulteriormente in martensite temperata a strati, che può non solo rilasciare lo stress da saldatura, ma anche migliorare significativamente la tenacità e la resistenza complessiva delle aree saldate del telaio.
Processo di trattamento termico utilizzato per la fusione
La fusione è la tecnologia di lavorazione più basilare, e molte fusioni richiedono anche un trattamento termico per migliorare le proprietà meccaniche come resistenza e tenacità. Le funzioni specifiche sono le seguenti.
1. Eliminare le tensioni interne
Durante il processo di solidificazione e raffreddamento delle fusioni, a causa di diversi tassi di raffreddamento nelle varie parti, si formano facilmente tensioni residue all'interno. Il trattamento termico può rilasciare queste tensioni ed evitare deformazioni, crepe o instabilità dimensionale nelle fasi successive.
2. Migliorare la struttura e le prestazioni
Le fusioni di solito presentano problemi come granuli grossolani e struttura disomogenea nello stato di colata, che influenzano resistenza e tenacità. Attraverso trattamenti termici come normalizzazione e ricottura, la struttura metallografica può essere ottimizzata e le proprietà meccaniche complessive possono essere migliorate.
3. Ridurre la durezza e migliorare la lavorabilità
Alcune fusioni hanno un'alta durezza dopo la colata, il che aumenta la difficoltà di lavorazione e l'usura degli utensili. Attraverso trattamenti termici come la ricottura, la durezza del materiale può essere ridotta, rendendo i processi di taglio più agevoli.
Tuttavia, non tutte le fusioni devono sottoporsi a trattamento termico. Ad esempio, alcune fusioni ordinarie con requisiti di carico e precisione bassi potrebbero non richiedere trattamenti termici aggiuntivi. Ma per fusioni importanti con requisiti di carico, pressione o elevata sicurezza, il trattamento termico è generalmente essenziale.
Applicazioni del trattamento termico
· Produzione meccanica: ingranaggi, cuscinetti, alberi, elementi di fissaggio, parti meccaniche generali, migliorando resistenza e resistenza all'usura.
· Industria automobilistica: motori, cambi, telai, componenti della struttura, rinforzo e indurimento, eliminazione delle tensioni residue da saldatura.
· Industria degli stampi e utensili da taglio: stampi per stampaggio, stampi per iniezione, utensili da taglio, strumenti di misura, garantendo alta durezza, elevata resistenza all'usura e assenza di deformazioni.
· Recipienti a pressione e tubazioni: caldaie, serbatoi di stoccaggio, tubazioni a pressione, rilassamento delle tensioni post saldatura PWHT, prevenzione delle crepe e garanzia di sicurezza.
· Industria aerospaziale e militare: acciai ad alta resistenza, leghe di titanio, leghe di alluminio per parti strutturali, trattamento termico di precisione, bilanciando alta resistenza e leggerezza.
Sintesi
procedura di trattamento termico è un passaggio comune nella lavorazione dei materiali metallici e svolge un ruolo importante nel campo della lavorazione. Quanto sopra è il contenuto completo del processo di trattamento termico dei metalli. Se hai una comprensione più approfondita del trattamento termico nel campo della lavorazione o desideri materiali e contenuti aggiornati, puoi contatto lavorazioni di saldatura per ottenere più esperienza produttiva. Allo stesso tempo, forniamo anche preventivi per lavorazioni dei metalli, come fusione, estrusione, lavorazione cnc, ecc.
FAQ
Quali sono i più comuni attrezzature per trattamento termico ?
· Forno a resistenza a scatola: bonifica generale, normalizzazione, tempra, rinvenimento, trattamento termico convenzionale di lotto di pezzi.
· Forno a fossa: dedicato a alberi lunghi, barre e materiali filiformi, adatto a rinvenimento, cementazione e bonifica.
· Forno a trattamento termico sottovuoto: acciaio inossidabile, lega di titanio, acciaio per stampi di precisione, tempra senza ossidazione, rinvenimento e trattamento di soluzione.
· Forno a bagno di sale: piccoli utensili da taglio e stampi, riscaldamento rapido, piccole deformazioni, dedicato a tempra e rinvenimento.
· Forno a nastro continuo / forno a spinta: parti standard di produzione di massa e fissaggi, tempra e rinvenimento in linea di assemblaggio.
· Attrezzature di riscaldamento a induzione: tempra superficiale di alberi e ingranaggi, rinvenimento locale, alta velocità, piccole deformazioni.
· Forno di rinvenimento: rinvenimento a bassa e media temperatura dedicato, usato dopo la tempra per alleviare le tensioni e stabilizzare la durezza.
· Vasca di tempra: vasca di olio, vasca d'acqua, vasca di salamoia, usata con vari forni per il raffreddamento di tempra.
· Forno di brasatura / trattamento termico integrato: combina saldatura e trattamento termico post-saldatura（PWHT）per alleviare le tensioni post-saldatura.
Conoscere la teoria del trattamento termico e l'operazione pratica sono ancora molto distanti. È necessario padroneggiare diversi apparecchi di trattamento termico per controllare perfettamente il processo di trattamento del metallo e ottenere le proprietà desiderate del materiale, proprio come la cucina non può affidarsi solo ai passaggi della ricetta, ma richiede anche familiarità con il controllo del calore e l'uso della spatola.
Come determinare se verifica del trattamento termico è qualificato?
Attraverso test di durezza, osservazione metallografica, test delle proprietà meccaniche, ispezione delle deformazioni estetiche, test di resistenza alla corrosione e ispezione non distruttiva, confrontando gli standard dei materiali e i requisiti del processo, si determina in modo completo se la durezza del trattamento termico, la struttura, la tenacità, lo stress, la deformazione e i difetti soddisfano gli standard, verificando se il trattamento termico è qualificato.
Quali sono i più comuni difetti del trattamento termico ?
Fallimento della durezza (troppo alta, troppo bassa, durezza disomogenea)
Deformazioni e warping (superamento della tolleranza dimensionale, piegatura, torsione)
crack del trattamento termico sono principalmente crepe causate da tempra impropria (microcrack, crepe ai bordi)
Ossidazione e decarburizzazione (scalatura superficiale, ammorbidimento superficiale)
Grani grossi surriscaldati (fragilità del materiale, riduzione della tenacità)
Cosa significa trattamento termico di qualità come appare?
Componenti trattati termicamente qualificati e di alta qualità: durezza uniforme e qualificata, struttura a grana fine, nessuna deformazione o crepa, nessuna ossidazione o decarburizzazione, bassa tensione residua, dimensioni stabili e resistenza complessiva e tenacità abbinate.
Come usare macchina per trattamento termico ?
Determinazione della temperatura di riscaldamento
La temperatura di riscaldamento può essere determinata in base al punto critico nel diagramma di fase ferro-carbonio, e poi aumentata di 30-50 gradi Celsius. Se non si dispone di apparecchiature di controllo della temperatura, si può anche usare un magnete per la verifica. Quando la temperatura raggiunge il punto di Curie, l'acciaio passa da materiale magnetico a non magnetico, indicando che l'acciaio è entrato nella regione dell'acciaio inossidabile austenitico.
Come determinare se la tempra dell'acciaio è riuscita?
Dopo la tempra, l'aspetto del pezzo è grigio-nero. Si può usare una lima per il test di attrito per osservare se si verifica scivolamento. Se il suono di attrito è nitido e acuto, con solo una linea bianca superficiale e nessuna polvere che cade, indica che la tempra è riuscita.
