Tratamiento térmico de aleaciones. Tipos de tratamiento térmico

El tratamiento térmico de aleaciones es una integralParte del proceso de producción de metalurgia ferrosa y no ferrosa. Como resultado de este procedimiento, los metales pueden cambiar sus características a los valores requeridos. En este artículo consideraremos los principales tipos de tratamiento térmico usados en la industria moderna.

La esencia del tratamiento térmico

En el proceso de producción, productos semiacabados,las partes metálicas son tratadas térmicamente para darles las propiedades correctas (resistencia, resistencia a la corrosión y al desgaste, etc.). El tratamiento térmico de aleaciones es una combinación de procesos creados artificialmente en los que las aleaciones bajo la acción de altas temperaturas sufren cambios estructurales y físico-mecánicos, pero la composición química de la sustancia permanece.

Propósito del tratamiento térmico

Productos metálicos que se usandiariamente en cualquier rama de la economía nacional, debe cumplir con las altas exigencias de resistencia al desgaste. El metal, al igual que las materias primas, necesita mejorar las propiedades operativas necesarias, lo que se puede lograr mediante la exposición a altas temperaturas. El tratamiento térmico de aleaciones con altas temperaturas cambia la estructura original de la sustancia, redistribuye sus componentes constituyentes, convierte el tamaño y la forma de los cristales. Todo esto conduce a una minimización de la tensión interna del metal y, por lo tanto, aumenta sus propiedades físicas y mecánicas.

Tipos de tratamiento térmico

El tratamiento térmico de aleaciones metálicas se reduce atres procesos sin pretensiones: calentar la materia prima (producto semielaborado) a la temperatura deseada, manteniéndola en las condiciones dadas el tiempo necesario y el enfriamiento rápido. En la producción moderna, se usan varios tipos de tratamiento térmico, que difieren en algunas características tecnológicas, pero el algoritmo de proceso generalmente permanece igual en todas partes.

Por el método de cumplimiento, el tratamiento térmico es de los siguientes tipos:

Térmico (endurecimiento, templado, recocido, envejecimiento, tratamiento criogénico).
Termo-mecánico incluye el tratamiento con altas temperaturas en combinación con acción mecánica en la aleación.
Químico-térmico implica el tratamiento térmico del metal con el posterior enriquecimiento de la superficie del producto con elementos químicos (carbono, nitrógeno, cromo, etc.).

Recocido

El recocido es un proceso de producción en el quelos metales y las aleaciones se calientan a una temperatura predeterminada, y luego, junto con el horno en el que tiene lugar el procedimiento, se enfrían muy lentamente de forma natural. Después del recocido administrar para eliminar la falta de homogeneidad de la composición química de la materia, la eliminación de las tensiones internas, para lograr la estructura de grano y mejorar como tal, sino también reducir la dureza de la aleación para facilitar su posterior procesamiento. Hay dos tipos de recocido: recocido del primero y segundo tipo.

Recocido del primer tipo implica térmicatratamiento, como resultado de lo cual los cambios en el estado de la fase de la aleación son insignificantes o están ausentes del todo. También tiene sus variedades: homogeneizada - temperatura de hibridación de 1100 a 1200, en tales circunstancias aleaciones envejecidas durante 8-15 horas, recristalización (si t 100-200) se utiliza para el acero recocido remachado, es decir, ya está siendo deformado en frío.

El recocido del segundo tipo conduce a cambios de fase significativos en la aleación. También tiene varias variedades:

Recocido completo - aleación de calentamiento 30-50 arribaSe marca la temperatura crítica, característico de esta sustancia y con dicha velocidad de enfriamiento (200 / hora - acero al carbono, 100 / h y 50 / h - aceros de baja aleación y alta aleación, respectivamente).
Incomplete: calentamiento en el punto crítico y enfriamiento lento.
Difusión - temperatura de recocido 1100-1200.
El calentamiento isotérmico ocurre de la misma manera que durante el recocido completo, pero después de esto, se lleva a cabo un enfriamiento rápido a una temperatura algo inferior a la temperatura crítica y se deja enfriar en el aire.
Normalizado - recocido completo seguido de enfriamiento del metal en el aire, y no en el horno.

Endurecimiento

Endurecerse es manipulación con fusión, el propósitoque es el logro de la transformación martensítica del metal, que reduce la plasticidad del producto y aumenta su resistencia. El endurecimiento, así como el recocido, implica calentar el metal en el horno por encima de la temperatura crítica hasta la temperatura de enfriamiento, la diferencia está en la mayor velocidad de enfriamiento que se produce en el baño con el líquido. Dependiendo del metal e incluso de su forma, se usan diferentes tipos de endurecimiento:

Endurecimiento en un ambiente, es decir, en un baño con un líquido (agua para piezas grandes, aceite para piezas pequeñas).
Temple intermitente: el enfriamiento toma dos pasos consecutivos: primero en un líquido (un enfriador más afilado) a una temperatura de aproximadamente 300, luego en el aire o en otro baño de aceite.
Paso a paso: cuando el producto alcanza la temperatura de enfriamiento, se enfría durante un tiempo en sales fundidas y luego se enfría al aire.
Isotermo: por tecnología, es muy similar al endurecimiento escalonado, solo difiere en el tiempo de mantenimiento del producto a la temperatura de la transformación martensítica.
Endurecimiento con auto-liberación difiere de otros tiposporque el metal calentado no se enfría por completo, dejando una sección caliente en el medio de la pieza. Como resultado de dicha manipulación, el producto adquiere las propiedades de mayor resistencia en la superficie y alta viscosidad en el medio. Esta combinación es extremadamente necesaria para instrumentos de percusión (martillos, cinceles, etc.)

Vacaciones

Vacaciones: esta es la etapa final de la térmicaprocesamiento de aleaciones, que determina la estructura final del metal. El propósito principal del revenido es reducir la fragilidad del producto de metal. El principio es calentar la pieza a una temperatura por debajo de la crítica y la refrigeración. Dado que los modos de tratamiento térmico y la velocidad de enfriamiento de los productos de metal para diferentes propósitos pueden diferir, se distinguen tres tipos de revenido:

Alto - la temperatura de calentamiento es de 350-600 a menos de crítico. Este procedimiento se usa con mayor frecuencia para estructuras metálicas.
Medio - tratamiento térmico a t 350-500, común para productos de primavera y resortes.
Baja: la temperatura de calentamiento del producto no superior a 250 permite lograr una alta resistencia y resistencia al desgaste de las piezas.

Envejecimiento

El envejecimiento es el tratamiento térmico de aleaciones,que determina la descomposición del metal sobresaturado después del enfriamiento. El resultado del envejecimiento es un aumento en los límites de dureza, fluidez y resistencia del producto terminado. No solo el hierro fundido está expuesto al envejecimiento, sino también a los metales no ferrosos, incluidas las aleaciones de aluminio fácilmente deformables. Si el producto metálico, sometido a endurecimiento para resistir a temperatura normal, se producen procesos en él, lo que lleva a un aumento espontáneo de la resistencia y una disminución de la ductilidad. Esto se llama envejecimiento natural del metal. Si la misma manipulación se lleva a cabo en condiciones de alta temperatura, se llama envejecimiento artificial.

Tratamiento criogénico

Cambios en la estructura de aleaciones, y por lo tanto sulas propiedades se pueden lograr no solo por altas, sino también por temperaturas extremadamente bajas. El tratamiento térmico de aleaciones en t bajo cero se llamó criogénico. Esta tecnología es ampliamente utilizada en una variedad de sectores de la economía nacional como un complemento al tratamiento térmico con altas temperaturas, ya que permite reducir significativamente los costos de los procesos de endurecimiento térmico de los productos.

El tratamiento criogénico de aleaciones se lleva a cabo en t-196 en un procesador criogénico especial. Esta tecnología permite aumentar significativamente la vida útil de la pieza tratada y las propiedades anticorrosivas, además de eliminar la necesidad de tratamientos repetidos.

Tratamiento termomecánico

Un nuevo método de procesamiento de aleaciones combinatratamiento de metales a altas temperaturas con deformación mecánica de productos en estado plástico. El tratamiento termomecánico (TMS) por el método de compromiso puede ser de tres tipos:

TEM de baja temperatura consta de dos etapas: Deformación plástica seguida de endurecimiento y templado de la pieza. La principal diferencia con respecto a otros tipos de TMO es la temperatura de calentamiento al estado austenítico de la aleación.
La TMO de alta temperatura significa calentar la aleación a un estado martensítico en combinación con la deformación plástica.
Preliminar: la deformación se realiza a t 20 con el posterior endurecimiento y atemperado del metal.

Tratamiento químico-térmico

Cambiar la estructura y las propiedades de las aleaciones es posible yutilizando el tratamiento químico-térmico, que combina los efectos térmicos y químicos en los metales. El objetivo final de este procedimiento, además de impartir mayor resistencia, tenacidad y resistencia al desgaste del producto, es la adición de un componente de resistencia al fuego y resistencia a los ácidos. Este grupo incluye los siguientes tipos de tratamiento térmico:

La cementación se lleva a cabo para impartir una superficieproductos de fuerza adicional. La esencia del procedimiento es saturar el metal con carbono. La cementación se puede realizar de dos maneras: carburización de sólidos y gas. En el primer caso, el material a tratar, junto con el carbón y su activador, se coloca en un horno y se calienta a una temperatura determinada, seguido por su mantenimiento en un medio determinado y enfriamiento. En el caso de la carburación con gas, el producto se calienta en un horno a 900ºC bajo una corriente continua de gas que contiene carbono.
La nitruración es un tratamiento químico-térmicoproductos de metal por saturación de su superficie en medios de nitrógeno. El resultado de este procedimiento es un aumento en la resistencia a la tracción de la pieza y un aumento en su resistencia a la corrosión.
La cianuración es la saturación del metal simultáneamente con nitrógeno y carbono. El medio puede ser líquido (carbón fundido y sales que contienen nitrógeno) y gaseoso.
La metalización de difusión es unaMétodo moderno de dar a los productos de metal resistencia al calor, resistencia a los ácidos y resistencia al desgaste. La superficie de tales aleaciones está saturada con varios metales (aluminio, cromo) y metaloides (silicio, boro).

Peculiaridades del tratamiento térmico de hierro fundido

Las aleaciones de hierro fundido están sujetas aprocesamiento por una tecnología ligeramente diferente a las aleaciones de metales no ferrosos. Hierro (gris, de alta resistencia, aleación) pasa a través de los siguientes tratamientos térmicos: recocido (en t 500-650), la normalización, el endurecimiento (sólido, isotérmico, superficie), templado, nitruración (fundición gris) aluminización (hierro fundido perlítica), cromo. Todos estos procedimientos como resultado de mejorar significativamente las propiedades de los artículos finales de hierro: el aumento de la vida de servicio, eliminar el riesgo de formación de grietas durante el uso del producto, aumentar la fuerza y resistencia al calor de hierro fundido.

Tratamiento térmico de aleaciones no ferrosas

Metales no ferrosos y aleaciones tienen un excelente amigode otras propiedades, por lo que se procesan por diferentes métodos. Por lo tanto, las aleaciones de cobre se someten a recocido por recristalización para igualar la composición química. Para el latón, se proporciona una tecnología de recocido a baja temperatura (200-300), ya que esta aleación es propensa al agrietamiento espontáneo en un ambiente húmedo. El bronce se somete a homogenización y recocido a t hasta 550. El magnesio es recocido, endurecido y sometido a envejecimiento artificial (el envejecimiento natural no ocurre con el magnesio endurecido). El aluminio, así como el magnesio, se somete a tres métodos de tratamiento térmico: recocido, endurecimiento y envejecimiento, después de lo cual las aleaciones de aluminio deformables aumentan significativamente su resistencia. El tratamiento de las aleaciones de titanio incluye: recocido por recristalización, endurecimiento, envejecimiento, nitruración y cementación.

Resumen

El tratamiento térmico de metales y aleaciones esel principal proceso tecnológico, tanto en metalurgia negra como no ferrosa. Las tecnologías modernas tienen muchos métodos de tratamiento térmico, que permiten lograr las propiedades deseadas de cada tipo de aleaciones procesadas. Para cada metal tiene su propia temperatura crítica, lo que significa que el tratamiento térmico debe tener en cuenta las características estructurales y fisicoquímicas de la sustancia. En última instancia, esto no solo logrará los resultados deseados, sino que también agilizará en gran medida los procesos de producción.

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