Descripción general del proceso de tratamiento térmico de metales
Aleación: Sustancia con propiedades metálicas formada al combinar un elemento metálico con otro o más elementos mediante fusión u otros métodos.
Fase: Componentes homogéneos de una aleación con la misma composición química y el mismo estado de agregación, que están separados entre sí por la interfaz.
Solución sólida: Es un cristal metálico sólido en el que los átomos (compuestos) de uno (o varios) componentes se disuelven en la red cristalina de otro componente manteniendo aún la red cristalina del otro componente. Tipo de cuadrícula. Las soluciones sólidas se pueden dividir en soluciones sólidas intersticiales y soluciones sólidas de sustitución.
Fortalecimiento de la solución sólida: a medida que los átomos del soluto ingresan en los espacios o nodos de la red del solvente, la red se distorsiona y la dureza y resistencia de la solución sólida aumentan. Este fenómeno se llama fortalecimiento de solución sólida.
Compuesto metálico: nueva fase formada por la interacción de los componentes de la aleación en una proporción determinada, generalmente expresada mediante una fórmula química.
Mezcla mecánica: Árido multifásico obtenido por mezcla mecánica de dos o más fases.
Ferrita: solución sólida intersticial de carbono en α-Fe (hierro con estructura cúbica centrada en el cuerpo).
Austenita: solución sólida intersticial de carbono en g-Fe (hierro cúbico centrado en las caras).
Cementita: Compuesto estable (Fe3c) formado a partir de carbono y hierro.
Perlita: mezcla mecánica de ferrita y cementita (F Fe3c contiene carbono 0,77).
Ledeburita de alta temperatura: mezcla mecánica de cementita y austenita (que contiene carbono 4.3). El tratamiento térmico de metales es un proceso en el que las piezas de metal se calientan a una temperatura adecuada en un medio determinado, se mantienen a esta temperatura durante un período de tiempo determinado y luego se enfrían a diferentes velocidades.
Ya entre el 770 a. C. y el 222 a. C., el pueblo chino descubrió en la práctica de producción que las propiedades del cobre y el hierro cambiaban debido a la influencia de la temperatura y la deformación por presión. El tratamiento de ablandamiento del hierro fundido blanco es un proceso importante en la fabricación de herramientas agrícolas.
Con el desarrollo de la tecnología de enfriamiento, la gente ha descubierto gradualmente el impacto del refrigerante en la calidad del enfriamiento. Pero en la antigüedad, como secreto del "artesanía" personal, se negó a difundirse, por lo que el desarrollo fue muy lento.
De 1850 a 1880 se produjeron una serie de patentes sobre la aplicación de diversos gases (como hidrógeno, gas de hulla, monóxido de carbono, etc.). ) para calefacción protectora. De 1889 a 1890, el británico Laker obtuvo patentes para el tratamiento térmico brillante de diversos metales.
Desde el siglo XX, con el desarrollo de la física de los metales y el trasplante y aplicación de otras nuevas tecnologías, los procesos de tratamiento térmico de metales se han desarrollado enormemente. Un avance significativo fue el uso de hornos de solera rotativa para la cementación de gas en la producción industrial entre 1901 y 1925; en los años 30 apareció el potenciómetro de punto de rocío, que permitía controlar el potencial de carbono en el horno. En la década de 1960, la tecnología de tratamiento térmico utilizó la acción de campos de plasma para desarrollar procesos de nitruración y carburación de iones. Con la aplicación de la tecnología láser y de haz de electrones, los metales han adquirido nuevos métodos de tratamiento térmico superficial y de tratamiento térmico químico. La nitruración es el proceso de infiltrar átomos de nitrógeno en la capa superficial del acero con el fin de mejorar la dureza de la superficie y la resistencia al desgaste, así como la resistencia a la fatiga y la corrosión.
Utiliza gas amoniaco para descomponer los átomos de nitrógeno activos durante el proceso de calentamiento, que es absorbido por el acero para formar una capa de nitruro en su superficie y se difunde hacia el centro.
La nitruración se suele realizar mediante equipos especiales o hornos de cementación de foso. Adecuado para varios engranajes de precisión de transmisión de alta velocidad, husillos de máquinas herramienta (como barras perforadoras, husillos de amoladora), cigüeñales de motores diésel de alta velocidad, válvulas, etc.
La ruta del proceso de nitruración de piezas: forja - recocido - desbaste - templado - acabado - alivio de tensiones - desbaste - nitruración - rectificado fino o rectificado.
Dado que la capa nitrurada es delgada y quebradiza, requiere una estructura central de alta resistencia. Por lo tanto, primero se debe realizar un tratamiento térmico de templado para obtener troostita templada, mejorando así las propiedades mecánicas del núcleo y la nitruración. Calidad de la capa.
Después de la nitruración, el acero tiene una alta dureza superficial y resistencia al desgaste sin temple.
El tratamiento de nitruración tiene baja temperatura y pequeña deformación, que es mucho menor que la cementación y el enfriamiento superficial por inducción.
(2) Carbonitruración del acero: La carbonitruración es el proceso de infiltrar simultáneamente carbono y nitrógeno en la superficie del acero, también llamado cianuración. Resistencia al desgaste y resistencia a la fatiga, la carbonitruración de gas a baja temperatura es principalmente nitruración y su objetivo principal es mejorar la resistencia al desgaste y la resistencia al agarrotamiento del acero.
10. Temple y revenido: Generalmente, el tratamiento térmico que combina temple y revenido a alta temperatura se denomina temple y revenido. El tratamiento de enfriamiento y revenido se utiliza ampliamente en diversas piezas estructurales importantes, especialmente en bielas, pernos, engranajes y ejes que trabajan bajo cargas alternas. Después del enfriamiento y revenido, se obtiene la estructura de sorbita templada y sus propiedades mecánicas son mejores que las de la estructura de sorbita normalizada con la misma dureza. Su dureza depende de la temperatura de revenido a alta temperatura y está relacionada con la estabilidad del revenido del acero y el tamaño de la sección transversal de la pieza de trabajo, generalmente entre HB 200-350.
11. Soldadura fuerte: proceso de tratamiento térmico que utiliza material de soldadura fuerte para conectar dos piezas de trabajo según los diferentes requisitos de rendimiento de la pieza de trabajo y la temperatura de templado, se puede dividir en los siguientes tipos:
p>(1) Templado a baja temperatura (150-250 ℃)
La microestructura obtenida mediante templado a baja temperatura es martensita templada. Su propósito es reducir la tensión interna y la fragilidad del acero templado manteniendo una alta dureza y una alta resistencia al desgaste, para evitar grietas o daños prematuros durante el uso. Se utiliza principalmente en diversas herramientas de corte con alto contenido de carbono, herramientas de medición, herramientas de estampado en frío, rodamientos y piezas cementadas. La dureza después del templado es generalmente HRC 58-64.
(2) Templado a temperatura media (350-500 ℃)
La microestructura obtenida mediante templado a temperatura media es troostita templada. El objetivo es obtener un alto límite elástico, límite elástico y alta tenacidad. Por lo tanto, (utilizado principalmente para el tratamiento de diversos resortes y moldes para trabajo en caliente, la dureza después del templado es generalmente HRC35-50.
(3) Templado a alta temperatura (500-650 ℃)
La microestructura obtenida mediante templado a alta temperatura es la sorbita templada Tradicionalmente, el tratamiento térmico que combina temple y revenido a alta temperatura se denomina temple y revenido, y tiene como finalidad obtener mejor resistencia, dureza, plasticidad, tenacidad, etc. Propiedades mecánicas integrales, por lo tanto, se usa ampliamente en partes estructurales importantes de automóviles, tractores, máquinas herramienta, como bielas, pernos, engranajes, ejes, etc. La dureza después del templado es generalmente HB 200-330 (1).
1 Oxidación
2Fe O2→2FeO
Fe H2O→FeO H2
FeC CO2→Fe 2CO
Recuperación
FeO H2→FeO H2O
FeO CO→Fe CO2
3. Carburador
[C] CO2→2CO<. /p>
CH4→[C]2H2
Fe [C]→FeC
4. Nitruro
2NH3→2 [N]3H2
Hierro [nitrógeno] → polvo
(2). Efectos de diversas atmósferas sobre los metales
Nitrógeno: Interactuará con el cromo y el cobalto. ti≥1000℃.
Hidrógeno: puede reducir el cobre, el níquel, el hierro y el tungsteno. Cuando el contenido de humedad en el hidrógeno alcanza 0,2-0,3, el acero se descarbura. >
Agua: cuando la temperatura es ≥. 800°C, el acero se oxidará y descarburará y no reaccionará con el cobre.
Monóxido de carbono: Sus propiedades reductoras son similares al hidrógeno y puede carburizar el acero. influencia de diversas atmósferas en los elementos de resistencia
Alambre de níquel-cromo, aluminio de hierro-cromo: la atmósfera de azufre es perjudicial para los cables de resistencia
Bronce al berilio
Bronce al berilio es una aleación de endurecimiento por precipitación ampliamente utilizada después del tratamiento de envejecimiento en solución, su resistencia puede alcanzar 1250-1500 MPa (1250-1500 kg). Sin embargo, después del tratamiento de envejecimiento, se caracteriza por una buena plasticidad. tiene un límite elástico excelente y también se mejoran la dureza y la resistencia.1 y tratamiento con solución de bronce de berilio
Generalmente, la temperatura de calentamiento para el tratamiento con solución es de 780 °C. °C y 760-780°C, el material componente elástico se utiliza principalmente para evitar que los granos gruesos afecten la resistencia. La uniformidad de la temperatura del horno durante el tratamiento de la solución debe controlarse estrictamente a 5°C.
Generalmente, el tiempo de espera se puede calcular en 1 hora/25 mm. Cuando el bronce de berilio se calienta al aire o en una atmósfera oxidante, se forma una película de óxido en su superficie. Aunque tiene poco efecto sobre las propiedades mecánicas después del fortalecimiento por envejecimiento, afectará la vida útil de las herramientas y moldes para trabajo en frío. Para evitar la oxidación, se debe calentar o descomponer el amoníaco en un horno de vacío con gas inerte y una atmósfera reductora (como hidrógeno, monóxido de carbono, etc.) para obtener un efecto de tratamiento térmico brillante. Además, se debe prestar atención a acortar el tiempo de transferencia (enfriamiento con agua) tanto como sea posible, de lo contrario afectará las propiedades mecánicas después del envejecimiento. No más de 3 segundos para materiales delgados, no más de 5 segundos para piezas generales. Generalmente se utiliza agua como medio de enfriamiento (no se requiere calentamiento). Por supuesto, el aceite también se puede utilizar en piezas con formas complejas para evitar deformaciones.
2. Tratamiento de envejecimiento del bronce al berilio
La temperatura de envejecimiento del bronce al berilio está relacionada con el contenido de Be. Las aleaciones con un contenido de Be inferior a 2,1 son adecuadas para el tratamiento de envejecimiento. Para aleaciones con Be mayor que 1,7, la temperatura de envejecimiento óptima es 300-330°C y el tiempo de retención es 1-3 horas (dependiendo de la forma y el espesor de la pieza). Para aleaciones de electrodos con alta conductividad y ser inferior a 0,5, debido al aumento del punto de fusión, la temperatura de envejecimiento óptima es de 450 a 480 °C y el tiempo de retención es de 1 a 3 horas. Luego se envejece a baja temperatura durante un largo tiempo. La ventaja es que se mejora el rendimiento pero se reduce la deformación. Para mejorar la precisión dimensional del bronce de berilio después del envejecimiento, el envejecimiento se puede realizar mediante dispositivos de sujeción o, a veces, el envejecimiento se puede realizar en dos etapas.
3. Tratamiento antiestrés de bronce berilio.
La temperatura de recocido para aliviar la tensión del bronce de berilio es de 150 a 200 ℃ y el tiempo de mantenimiento es de 1 a 1,5 horas. Se puede utilizar para eliminar la tensión residual causada por el corte, enderezamiento y conformado en frío de metales. Estabilice las piezas en uso a largo plazo y precisión dimensional.