O tratamento térmico refere-se a um processo de processamento térmico de metal no qual os materiais são aquecidos, mantidos aquecidos e resfriados em estado sólido para obter a estrutura e as propriedades desejadas.
1. Tratamento térmico
1. Normalização: Aqueça o aço ou peças de aço até a temperatura apropriada acima do ponto crítico AC3 ou ACM, mantenha-o por um determinado período de tempo e depois resfrie-o ao ar para obter a estrutura semelhante à perlita.
2. Recozimento: Aqueça a peça de aço hipoeutetóide a 20-40 graus acima de AC3, mantenha-a aquecida por um período de tempo e depois resfrie-a lentamente com o forno (ou enterre-a em areia ou cal) abaixo de 500 graus e esfrie-o no ar. .
3. Tratamento térmico em solução: Aqueça a liga até uma zona monofásica de alta temperatura e mantenha-a a uma temperatura constante, de modo que o excesso de fase possa ser totalmente dissolvido na solução sólida e, em seguida, resfriado rapidamente para obter uma solução sólida supersaturada processo de tratamento térmico.
4. Envelhecimento: Depois que a liga é submetida a tratamento térmico em solução ou deformação plástica a frio, suas propriedades mudam com o tempo quando ela é colocada em temperatura ambiente ou ligeiramente superior à temperatura ambiente.
5. Tratamento da solução: dissolver completamente várias fases da liga, fortalecer a solução sólida, melhorar a tenacidade e a resistência à corrosão, eliminar o estresse e amolecer, de modo a continuar o processamento e a formação.
6. Tratamento de envelhecimento: aquecer e manter aquecido na temperatura em que a fase de fortalecimento precipita, para que a fase de fortalecimento precipite, endureça e aumente a resistência.
7. Têmpera: Processo de tratamento térmico no qual o aço é austenitizado e resfriado a uma taxa de resfriamento adequada, de modo que a peça sofre martensita e outras transformações estruturais instáveis em toda a seção transversal ou dentro de uma determinada faixa.
8. Revenimento: Aqueça a peça temperada a uma temperatura apropriada abaixo do ponto crítico AC1 por um determinado período de tempo e, em seguida, resfrie-a com um método que atenda aos requisitos para obter a estrutura e o desempenho necessários.
9. Carbonitretação de aço: Carbonitretação é o processo de infiltração de carbono e nitrogênio na superfície do aço ao mesmo tempo. Tradicionalmente, a carbonitretação também é chamada de cianetação, e a carbonitretação a gás de média temperatura e a carbonitretação a gás de baixa temperatura (ou seja, nitretação suave a gás) são amplamente utilizadas. O principal objetivo da carbonitretação a gás de média temperatura é melhorar a dureza, a resistência ao desgaste e a resistência à fadiga do aço. A carbonitretação a gás de baixa temperatura é principalmente nitretação e seu principal objetivo é melhorar a resistência ao desgaste e à gripagem do aço.
10. Têmpera e revenido: Geralmente, o tratamento térmico que combina têmpera e revenido em alta temperatura é chamado de têmpera e revenido. O tratamento de têmpera e revenido é amplamente utilizado em diversas peças estruturais importantes, especialmente naquelas bielas, parafusos, engrenagens e eixos que trabalham sob cargas alternadas. Após o tratamento de têmpera e revenido, obtém-se a estrutura de sorbite temperada e suas propriedades mecânicas são melhores que a estrutura de sorbite normalizada com a mesma dureza. Sua dureza depende da temperatura de revenido em alta temperatura e está relacionada à estabilidade de revenido do aço e ao tamanho da seção transversal da peça, geralmente entre HB200-350.
11. Brasagem: Processo de tratamento térmico no qual duas peças são aquecidas, derretidas e unidas com solda.
2. Características do processo
O tratamento térmico do metal é um dos processos importantes na fabricação mecânica. Comparado com outras técnicas 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. Caracteriza-se por melhorar a qualidade intrínseca da peça, que geralmente não é visível a olho nu. Para fazer com que as peças metálicas tenham as propriedades mecânicas, físicas e químicas exigidas, além de uma seleção razoável de materiais e vários processos de conformação, os processos de tratamento térmico são frequentemente essenciais. 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 diferentes desempenhos.
3. Processo
O processo de tratamento térmico geralmente compreende aquecimento, isolamento, três processos de resfriamento, às vezes possui apenas dois processos de aquecimento e resfriamento. Esses processos estão interligados e não podem ser interrompidos.
O aquecimento é um dos processos importantes do tratamento térmico. Os meios de aquecimento do tratamento térmico do metal são muitos, são os primeiros a adotar carvão vegetal e carvão como fonte térmica, passando a usar combustível líquido e gesado. A aplicação de eletricidade torna o aquecimento fácil de controlar sem poluição ambiental. Estas fontes de calor podem ser utilizadas para aquecimento direto, mas também para aquecimento indireto através de sal ou metal fundido, ou mesmo de partículas flutuantes.
Quando o metal é aquecido, a peça de trabalho é exposta ao ar, e muitas vezes ocorrem 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 peças após tratamento térmico. Portanto, os metais geralmente devem ser aquecidos em atmosfera controlada ou atmosfera protetora, sal fundido e vácuo, e também podem ser protegidos por métodos de revestimento ou embalagem.
A temperatura de aquecimento é um importante parâmetro tecnológico do processo de tratamento térmico, seleciona e controla a temperatura de aquecimento, e é o objeto que garante a qualidade do tratamento térmico. A temperatura de aquecimento é diferente e diferente com o material metálico processado e a finalidade do tratamento térmico, mas geralmente tudo deve ser aquecido acima da temperatura de transformação, para obter microestrutura 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 nesta temperatura por um determinado período de tempo para tornar as temperaturas interna e externa consistentes e completar o transformação da microestrutura. Este período de tempo é chamado de tempo de espera. Ao adotar aquecimento de alta densidade energética e calor de superfície para lidar, a taxa de aquecimento é extremamente rápida e geralmente simplesmente não tem tempo de imersão, e o tempo de imersão do tratamento termoquímico é muitas vezes mais longo.
O resfriamento também é uma etapa indispensável no processo de tratamento térmico. O método de resfriamento é diferente devido a diferentes processos, principalmente para controlar a taxa de resfriamento. A velocidade geral de resfriamento recozido é a mais lenta, a velocidade de normalização do resfriamento é muito rápida e a velocidade de resfriamento de têmpera é mais rápida. No entanto, existem requisitos diferentes devido aos diferentes tipos de aço. Por exemplo, o aço duro vazio pode ser endurecido na mesma taxa de resfriamento da normalização.
4. Classificação do processo
Os processos de tratamento térmico de metais podem ser divididos em três categorias: tratamento térmico geral, tratamento térmico de superfície e tratamento térmico químico. De acordo com a diferença do meio de aquecimento, temperatura de aquecimento e método de resfriamento, cada grande classe pode ser dividida novamente em alguns processos de tratamento térmico diferentes. Um mesmo metal adota diferentes processos de tratamento térmico para obter estruturas diferentes e, assim, possuir propriedades diferentes. O aço é o metal mais utilizado na indústria, e a microestrutura do aço também é a mais complexa, por isso existem vários processos de tratamento térmico para o aço.
O tratamento térmico geral é um processo de tratamento térmico de metal que aquece a peça 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 possui quatro processos básicos: recozimento, normalização, têmpera e revenido.
Processo significa:
O recozimento consiste em aquecer a peça a uma temperatura adequada, adotar diferentes tempos de retenção de acordo com o material e o tamanho da peça e, em seguida, resfriá-la lentamente. Organize-se.
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 tratamento térmico final.
A têmpera consiste em resfriar rapidamente a peça em meios de têmpera como água, óleo ou outros sais inorgânicos e soluções aquosas orgânicas após aquecimento e preservação do calor. Após a têmpera, a peça de aço fica dura, mas ao mesmo tempo quebradiça. Para eliminar a fragilidade com o tempo, geralmente ela precisa ser temperada com o tempo.
A fim de reduzir a fragilidade das peças de aço, as peças de aço temperadas são mantidas por um longo tempo a uma temperatura apropriada superior à temperatura ambiente, mas inferior a 650 graus C, e depois resfriadas. Este processo é chamado de têmpera. Recozimento, normalização, têmpera e revenido são os “quatro fogos” no tratamento térmico geral. Entre eles, a têmpera e o revenido estão intimamente relacionados e são frequentemente usados em conjunto, sendo ambos indispensáveis. 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 revenido em alta temperatura é denominado têmpera e revenido. Depois que algumas ligas são temperadas para formar uma solução sólida supersaturada, elas são mantidas à temperatura ambiente ou a uma temperatura ligeiramente mais alta por um longo período de tempo para melhorar a dureza, a resistência ou as propriedades elétricas da liga. Esse processo de tratamento térmico é denominado tratamento de envelhecimento.
O método de combinar deformação de processamento de pressão e tratamento térmico de forma eficaz e próxima para que a peça de trabalho possa obter boa resistência e tenacidade é chamado de tratamento térmico de deformação; o tratamento térmico em atmosfera de pressão negativa ou vácuo é chamado de tratamento térmico a vácuo, que pode não apenas fazer com que a peça de trabalho não seja oxidada e descarbonetada, a superfície da peça de trabalho seja mantida lisa após o tratamento, o desempenho da peça de trabalho seja melhorado e o agente de infiltração também pode ser usado para tratamento térmico químico.
O tratamento térmico de superfície é um processo de tratamento térmico de metal que apenas aquece a superfície da peça de trabalho para alterar as propriedades mecânicas da superfície. Para aquecer apenas a superfície da peça sem passar muito calor para o interior da peça, a fonte de calor utilizada deve ter alta densidade de energia, ou seja, fornecer uma grande quantidade de energia térmica à peça por unidade de área , de modo que a superfície ou parte da peça possa ser de curto prazo ou instantânea. a alta temperatura. Os principais métodos de tratamento térmico de superfície são a extinção de chama e o tratamento térmico por aquecimento por indução. As fontes de calor comumente utilizadas 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. O tratamento térmico químico consiste em aquecer a peça em um meio (gás, líquido, sólido) contendo carbono, meio salino ou outros elementos de liga, e mantê-la aquecida por um longo tempo, de modo que a superfície da peça seja infiltrada com elementos como como carbono, nitrogênio, boro e cromo. Após a infiltração dos elementos, às vezes são necessários outros processos de tratamento térmico, como têmpera e revenido. Os principais métodos de tratamento térmico químico são cementação, nitretação e metalização.
O tratamento térmico é um dos processos importantes no processo de fabricação de peças mecânicas, ferramentas e moldes. De modo geral, pode garantir e melhorar diversas propriedades da peça, como resistência ao desgaste e resistência à corrosão. Também pode melhorar a estrutura e o estado de tensão da peça bruta para facilitar vários processamentos a frio e a quente.