Tratamiento térmico de aleaciones. Tipos de tratamiento térmico

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24

El tratamiento térmico de las aleaciones es una parte integral del proceso de producción de la 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 utilizados en la industria moderna.

Esencia del tratamiento térmico

Durante la producción de productos semiacabados, las piezas metálicas se tratan térmicamente para darles las propiedades deseadas (resistencia, resistencia a la corrosión y al desgaste, etc.). El tratamiento térmico de las aleaciones es un conjunto de procesos creados artificialmente durante los cuales se producen cambios estructurales, físicos y mecánicos en las aleaciones bajo la influencia de altas temperaturas, pero se conserva la composición química de la sustancia.

Propósito del tratamiento térmico

Los productos metálicos que se utilizan a diario en todos los sectores de la economía nacional deben cumplir altos requisitos de resistencia al desgaste. El metal, como materia prima, necesita ser reforzado con las propiedades de rendimiento necesarias, que pueden serexponerse a altas temperaturas. El tratamiento térmico de aleaciones con altas temperaturas cambia la estructura inicial de una sustancia, redistribuye sus componentes constituyentes, transforma el tamaño y la forma de los cristales. Todo esto conduce a la 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 las aleaciones metálicas se reduce a tres procesos simples: calentar la materia prima (producto semielaborado) a la temperatura deseada, mantenerla en las condiciones especificadas durante el tiempo requerido y enfriar rápidamente. En la producción moderna, se utilizan varios tipos de tratamiento térmico, que difieren en algunas características tecnológicas, pero el algoritmo del proceso en general sigue siendo el mismo en todas partes.

Según el método de realización del tratamiento térmico, existen los siguientes tipos:

• Térmica (endurecimiento, revenido, recocido, envejecimiento, tratamiento criogénico).
• El tratamiento termomecánico implica un tratamiento a alta temperatura combinado con una acción mecánica sobre la aleación.
• Químico-térmico consiste en el tratamiento térmico del metal, seguido del enriquecimiento de la superficie del producto con elementos químicos (carbono, nitrógeno, cromo, etc.).

Recocido

El recocido es un proceso de fabricación en el que los metales y las aleaciones se calientan a una temperatura predeterminada y luego, junto con el horno en el que se llevó a cabo el procedimiento, se enfrían muy lentamente de forma natural. Como resultado del recocido, es posible eliminar las f altas de homogeneidad de la composición química.sustancias, aliviar tensiones internas, lograr una estructura granular y mejorarla como tal, así como reducir la dureza de la aleación para facilitar su posterior procesamiento. Hay dos tipos de recocido: recocido de primer y segundo tipo.

El recocido de primera clase implica un tratamiento térmico, como resultado del cual hay poco o ningún cambio en el estado de fase de la aleación. También tiene sus propias variedades: homogeneizado: la temperatura de recocido es de 1100-1200, en tales condiciones, las aleaciones se mantienen durante 8-15 horas, la recristalización (a t 100-200) se utiliza para acero remachado, es decir, ya deformado. tener frío.

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

• Recocido completo: calentamiento de la aleación 30-50 por encima de la marca de temperatura crítica característica de esta sustancia y enfriamiento a la velocidad especificada (200 / hora - aceros al carbono, 100 / hora y 50 / hora - baja aleación y alta -aceros aleados, respectivamente).
• Incompleto: calentamiento hasta un punto crítico y enfriamiento lento.
• Difusión - temperatura de recocido 1100-1200.
• Isotérmico: el calentamiento ocurre de la misma manera que con el recocido completo, sin embargo, después de eso, se lleva a cabo un enfriamiento rápido a una temperatura ligeramente inferior a la crítica y se deja enfriar en el aire.
• Normalizado: recocido completo con posterior enfriamiento del metal al aire, y no en un horno.

Endurecimiento

Templar es manipularcon una aleación, cuyo objetivo es lograr una transformación martensítica del metal, que reduce la ductilidad del producto y aumenta su resistencia. El temple, al igual que el recocido, implica calentar el metal en un horno por encima de la temperatura crítica hasta la temperatura de temple, la diferencia radica en la mayor velocidad de enfriamiento que se produce en el baño líquido. Dependiendo del metal e incluso de su forma, se utilizan diferentes tipos de endurecimiento:

• Endurecimiento en el mismo ambiente, es decir, en el mismo baño con líquido (agua para piezas grandes, aceite para piezas pequeñas).
• Endurecimiento intermitente: el enfriamiento tiene lugar en dos etapas sucesivas: primero en un líquido (un refrigerante más fuerte) a una temperatura de aproximadamente 300, luego en aire o en otro baño de aceite.
• Escalonado: cuando el producto alcanza la temperatura de endurecimiento, se enfría durante un tiempo en sales fundidas, seguido de enfriamiento al aire.
• Isotérmico: la tecnología es muy similar al endurecimiento por pasos, solo se diferencia en el tiempo de mantenimiento del producto a la temperatura de transformación martensítica.
• El endurecimiento por autotemplado se diferencia de otros tipos en que el metal calentado no se enfría por completo, dejando un área caliente en el medio de la pieza. Como resultado de esta manipulación, el producto adquiere las propiedades de mayor resistencia en la superficie y alta viscosidad en el medio. Esta combinación es fundamental para los instrumentos de percusión (martillos, formones, etc.)

Vacaciones

El templado es la etapa final del tratamiento térmico de las aleaciones, que determinala estructura final del metal. El objetivo principal del templado es reducir la fragilidad de un producto de metal. El principio es calentar la pieza a una temperatura por debajo de la temperatura crítica y enfriarla. Dado que los modos de tratamiento térmico y la velocidad de enfriamiento de los productos metálicos para diversos fines pueden diferir, existen tres tipos de templado:

• Alta: la temperatura de calentamiento es de 350-600 a un valor por debajo del crítico. Este procedimiento se usa con mayor frecuencia para estructuras metálicas.
• Medio - tratamiento térmico a t 350-500, común para productos de muelles y resortes.
• Bajo: la temperatura de calentamiento del producto no es superior a 250, lo que permite lograr una alta resistencia y resistencia al desgaste de las piezas.

Envejecimiento

El envejecimiento es el tratamiento térmico de las aleaciones, provocando los procesos de descomposición de un metal sobresaturado después del temple. El resultado del envejecimiento es un aumento en los límites de dureza, rendimiento y resistencia del producto terminado. No solo el hierro fundido está sujeto al envejecimiento, sino también los metales no ferrosos, incluidas las aleaciones de aluminio fácilmente deformables. Si un producto metálico sometido a endurecimiento se mantiene a temperatura normal, se producen en él procesos que conducen a un aumento espontáneo de la resistencia y a una disminución de la ductilidad. Esto se llama el envejecimiento natural del metal. Si la misma manipulación se realiza a temperaturas elevadas, se denominará envejecimiento artificial.

Tratamiento criogénico

Cambios en la estructura de las aleaciones,lo que significa que sus propiedades se pueden lograr no solo a temperaturas altas, sino también a temperaturas extremadamente bajas. El tratamiento térmico de las aleaciones a t por debajo de cero se denomina criogénico. Esta tecnología es ampliamente utilizada en diversos sectores de la economía nacional como complemento a los tratamientos térmicos de alta temperatura, ya que puede reducir significativamente el costo de los procesos de endurecimiento térmico.

El tratamiento criogénico de las aleaciones se lleva a cabo a t -196 en un procesador criogénico especial. Esta tecnología puede aumentar significativamente la vida útil de la pieza mecanizada y las propiedades anticorrosivas, así como eliminar la necesidad de volver a tratar.

Tratamiento termomecánico

Un nuevo método de procesamiento de aleaciones combina el procesamiento de metales a altas temperaturas con la deformación mecánica de productos que se encuentran en estado plástico. El tratamiento termomecánico (TMT) según el método de terminación puede ser de tres tipos:

• La TMT de baja temperatura consta de dos etapas: deformación plástica seguida de templado y revenido de la pieza. La principal diferencia con otros tipos de TMT es la temperatura de calentamiento hasta el estado austenítico de la aleación.
• La TMT de alta temperatura consiste en calentar una aleación hasta un estado martensítico en combinación con la deformación plástica.
• Preliminar: la deformación se realiza en t 20, seguida de endurecimiento y revenido del metal.

Tratamiento químico-térmico

Cambiar la estructura y las propiedades de las aleacionestambién es posible con la ayuda del tratamiento químico-térmico, que combina efectos térmicos y químicos sobre los metales. El objetivo final de este procedimiento, además de impartir mayor resistencia, dureza y resistencia al desgaste al producto, es también impartir resistencia a los ácidos y al fuego a la pieza. Este grupo incluye los siguientes tipos de tratamiento térmico:

• La cementación se lleva a cabo para dar a la superficie del producto una resistencia adicional. La esencia del procedimiento es saturar el metal con carbono. La cementación se puede realizar de dos formas: cementación sólida y gaseosa. En el primer caso, el material procesado, junto con el carbón y su activador, se coloca en un horno y se calienta a una temperatura determinada, luego se mantiene en este ambiente y se enfría. En el caso de cementación a gas, el producto se calienta en un horno hasta 900 bajo una corriente continua de gas carbónico.
• La nitruración es un tratamiento químico-térmico de los productos metálicos mediante la saturación de su superficie en ambientes nitrogenados. El resultado de este procedimiento es un aumento de la resistencia a la tracción de la pieza y un aumento de su resistencia a la corrosión.
• La cianuración es la saturación del metal con nitrógeno y carbono al mismo tiempo. El medio puede ser líquido (sales fundidas que contienen carbono y nitrógeno) y gaseoso.
• El revestimiento por difusión es un método moderno para impartir resistencia al calor, resistencia a los ácidos y resistencia al desgaste a los productos metálicos. La superficie de tales aleaciones está saturada con varios metales (aluminio, cromo) y metaloides (silicio, boro).

Característicastratamiento térmico de hierro fundido

Las aleaciones de hierro fundido se someten a un tratamiento térmico utilizando una tecnología ligeramente diferente a la de las aleaciones de metales no ferrosos. El hierro fundido (gris, de alta resistencia, aleado) se somete a los siguientes tipos de tratamiento térmico: recocido (a t 500-650), normalización, endurecimiento (continuo, isotérmico, superficial), revenido, nitruración (fundiciones grises), aluminizado (fundiciones perlíticas), cromado. Como resultado, todos estos procedimientos mejoran significativamente las propiedades de los productos finales de hierro fundido: aumentan la vida útil, eliminan la probabilidad de grietas durante el uso del producto, aumentan la resistencia y la resistencia al calor del hierro fundido.

Tratamiento térmico de aleaciones no ferrosas

Los metales no ferrosos y las aleaciones tienen propiedades diferentes entre sí, por lo que se procesan con métodos diferentes. Por lo tanto, las aleaciones de cobre se someten a un recocido de recristalización para igualar la composición química. Para el latón, se proporciona la 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 homogeneización y recocido a t hasta 550. El magnesio se recoce, se templa y se somete a envejecimiento artificial (el magnesio templado no tiene envejecimiento natural). El aluminio, como el magnesio, se somete a tres métodos de tratamiento térmico: recocido, endurecimiento y envejecimiento, después de lo cual las aleaciones de aluminio forjado aumentan significativamente su resistencia. El procesamiento de aleaciones de titanio incluye: recocido de recristalización, endurecimiento, envejecimiento, nitruración y cementación.

CV

El tratamiento térmico de metales y aleaciones es el principal proceso tecnológico en la metalurgia tanto ferrosa como no ferrosa. Las tecnologías modernas tienen una variedad de métodos de tratamiento térmico para lograr las propiedades deseadas de cada tipo de aleaciones procesadas. Cada metal tiene su propia temperatura crítica, lo que significa que el tratamiento térmico debe realizarse teniendo en cuenta las características estructurales y físico-químicas de la sustancia. En última instancia, esto no solo logrará los resultados deseados, sino que también agilizará significativamente los procesos de producción.