Recocido del acero como un tipo de tratamiento térmico. Tecnología de metales

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2024-01-02 13:53

Crear nuevos materiales y controlar sus propiedades es el arte de la tecnología del metal. Una de sus herramientas es el tratamiento térmico. Estos procesos permiten cambiar las características y, en consecuencia, las áreas de uso de las aleaciones. El recocido de acero es una opción muy utilizada para eliminar los defectos de fabricación de los productos, aumentando su resistencia y fiabilidad.

Tareas de proceso y sus variedades

Las operaciones de recocido se realizan con el objetivo de:

• optimización de la estructura intracristalina, ordenación de elementos de aleación;
• minimizar la distorsión interna y el estrés debido a las rápidas fluctuaciones de temperatura del proceso;
• aumentando la flexibilidad de los objetos para el corte posterior.

La operación clásica se llama “recocido completo”, sin embargo, existen varias variedades, dependiendo de las propiedades especificadas y las características de las tareas: incompleta, baja, difusión (homogeneización),isoterma, recristalización, normalización. Todos ellos son similares en principio, sin embargo, los modos de tratamiento térmico de los aceros difieren significativamente.

Tratamiento térmico basado en tabla

Todas las transformaciones en la metalurgia ferrosa, que se basan en el juego de temperaturas, corresponden claramente al diagrama de aleaciones de hierro y carbono. Es una ayuda visual para determinar la microestructura de los aceros al carbono o las fundiciones, así como los puntos de transformación de las estructuras y sus características bajo la influencia del calentamiento o enfriamiento.

La tecnología del metal regula todo tipo de recocido de aceros al carbono con este cronograma. Para la recristalización incompleta, baja y también para la recristalización, los valores de temperatura de "inicio" son la línea PSK, es decir, su punto crítico Ac₁. El recocido completo y la normalización del acero están térmicamente orientados a la línea del diagrama GSE, sus puntos críticos Ac₃ y Ac_{m. El diagrama también establece claramente la conexión de un determinado método de tratamiento térmico con el tipo de material en términos de contenido de carbono y la correspondiente posibilidad de su implementación para una aleación en particular.}

Recocido completo

Objetos: piezas fundidas y forjadas a partir de una aleación hipoeutectoide, mientras que la composición del acero debe contener hasta un 0,8% de carbono.

Objetivo:

• cambio máximo en la microestructura obtenida por fundición y presión en caliente, transformando la composición no homogénea de ferrita-perlita de grano grueso en una de grano fino homogéneo;
• reducir la dureza y aumentar la ductilidad para su posterior procesamientocortando.

Tecnología. La temperatura de recocido del acero es 30-50˚С más alta que el punto crítico Ac_{3. Cuando el metal alcanza las características térmicas especificadas, se mantienen en este nivel durante algún tiempo, lo que permite completar todas las transformaciones necesarias. Grandes granos perlíticos y ferríticos se transforman completamente en austenita. La siguiente etapa es el enfriamiento lento junto con un horno, durante el cual se separan nuevamente la ferrita y la perlita de la austenita, que tiene un grano fino y una estructura uniforme.}

El recocido completo del acero permite eliminar los defectos internos más difíciles, sin embargo, es muy largo y consume mucha energía.

Recocido incompleto

Objetos: aceros hipoeutectoideos sin heterogeneidades internas graves.

Propósito: Moler y ablandar granos de perlita, sin cambiar la base ferrítica.

Tecnología. Calentar el metal a temperaturas que caen dentro del intervalo entre los puntos críticos Ac₁ y Ac_{3. La exposición de espacios en blanco en el horno con características estables contribuye a la finalización de los procesos necesarios. El enfriamiento se realiza lentamente, junto con el horno. A la salida se obtiene la misma estructura de grano fino de perlita-ferrita. Con tal efecto térmico, la perlita se vuelve de grano fino, mientras que la ferrita permanece cristalina sin cambios y solo puede cambiar estructuralmente, también triturando.}

El recocido incompleto del acero le permite equilibrar el estado interno y las propiedades de los objetos simples, consume menos energía.

Recocido bajo(recristalización)

Objetos: todo tipo de acero al carbono laminado, acero aleado con un contenido de carbono dentro del 0,65 % (por ejemplo, rodamientos de bolas), piezas y piezas brutas fabricadas con metales no ferrosos que no contengan defectos internos graves, pero que necesiten corrección de baja energía.

Objetivo:

• eliminación de tensiones internas y endurecimiento debido a la influencia de la deformación tanto en frío como en caliente;
• elimina los efectos negativos del enfriamiento desigual de las estructuras soldadas, aumenta la plasticidad y la resistencia de las costuras;
• hacer uniforme la microestructura de los productos de metalurgia no ferrosa;
• esferoidización de perlita laminar - dándole una forma granular.

Tecnología.

Las piezas se calientan entre 50 y 100 ˚C por debajo del punto crítico Ac_{1. Bajo la influencia de tales influencias, se eliminan cambios internos menores. Todo el proceso tecnológico dura entre 1 y 1,5 horas. Rangos de temperatura aproximados para algunos materiales:}

1. Acero al carbono y aleaciones de cobre - 600-700˚C.
2. Aleaciones de níquel - 800-1200˚C.
3. Aleaciones de aluminio - 300-450˚C.

El enfriamiento se realiza en el aire. Para los aceros martensíticos y bainíticos, la tecnología del metal proporciona un nombre diferente para este proceso: alto revenido. Es una forma sencilla y económica de mejorar las propiedades de piezas y estructuras.

Homogeneización (recocido por difusión)

Objetos: productos de fundición grandes, especialmente piezas fundidasacero aleado.

Propósito: distribución uniforme de átomos de elementos de aleación sobre las redes cristalinas y todo el volumen del lingote como resultado de la difusión a alta temperatura; suavizando la estructura de la pieza, reduciendo su dureza antes de realizar operaciones tecnológicas posteriores.

Tecnología. El material se calienta a altas temperaturas de 1000-1200˚С. Las características térmicas estables deben mantenerse durante mucho tiempo, entre 10 y 15 horas, según el tamaño y la complejidad de la estructura fundida. Una vez completadas todas las etapas de las transformaciones a alta temperatura, sigue un enfriamiento lento.

Un proceso laborioso pero muy eficaz para nivelar la microestructura de grandes estructuras.

Recocido isotérmico

Objetos: láminas de acero al carbono, productos aleados y de alta aleación.

Objetivo: Mejorar la microestructura, eliminando defectos internos en menos tiempo.

Tecnología. El metal se calienta inicialmente a temperaturas de recocido total y se mantiene el tiempo requerido para la transformación de todas las estructuras existentes en austenita. Luego enfríe lentamente por inmersión en sal caliente. Al alcanzar el calor a 50-100˚C por debajo del punto Ac_{1, se introduce en un horno para mantenerlo a este nivel el tiempo necesario para la transformación completa de la austenita. en perlita y cementita. El enfriamiento final tiene lugar en el aire.}

El método le permite lograr las propiedades requeridas de los espacios en blanco de acero aleado, mientras ahorra tiempo, en comparación con el completorecocido.

Normalización

Objetos: piezas fundidas, forjadas y piezas de acero de bajo, medio carbono y baja aleación.

Propósito: optimizar el estado interno, dar la dureza y resistencia deseadas, mejorar el estado interno antes de las etapas posteriores de tratamiento térmico y corte.

Tecnología. El acero se calienta a temperaturas ligeramente por encima de la línea GSE y sus puntos críticos, se mantiene y se enfría en el aire. Por lo tanto, la velocidad de finalización de los procesos aumenta. Sin embargo, con este procedimiento, es posible lograr una estructura tranquila racional solo cuando la composición del acero está determinada por el carbono en una cantidad de no más del 0,4%. Con un aumento en la cantidad de carbono, se produce un aumento en la dureza. El mismo acero después de la normalización tiene una mayor dureza junto con granos finos espaciados uniformemente. La técnica permite aumentar significativamente la resistencia de las aleaciones a la destrucción y la ductilidad de corte.

Posibles defectos de recocido

Durante la realización de operaciones de tratamiento térmico, es necesario adherirse a los modos especificados de calentamiento y enfriamiento de temperatura. En caso de incumplimiento de los requisitos, pueden ocurrir varios defectos.

1. Oxidación de la capa superficial y formación de incrustaciones. Durante la operación, el metal caliente reacciona con el oxígeno atmosférico, lo que conduce a la formación de incrustaciones en la superficie de la pieza de trabajo. Para ser limpiado mecánicamente o conproductos químicos especiales.
2. Quema de carbono. También ocurre como resultado de la influencia del oxígeno sobre el metal caliente. Una disminución en la cantidad de carbono en la capa superficial conduce a una disminución en sus propiedades mecánicas y tecnológicas. Para evitar estos procesos, el recocido del acero debe realizarse en paralelo con la introducción de gases protectores en el horno, cuya tarea principal es evitar la interacción de la aleación con el oxígeno.
3. Sobrecalentamiento. Es consecuencia de una exposición prolongada en un horno a alta temperatura. Da como resultado un crecimiento excesivo del grano, la adquisición de una estructura de grano grueso no homogénea y un aumento de la fragilidad. Se corregirá con otro paso de recocido completo.
4. Quemado. Ocurre como resultado de exceder los valores permisibles de calentamiento y exposición, conduce a la destrucción de enlaces entre algunos granos, estropea por completo toda la estructura del metal y no está sujeta a corrección.

Para evitar fallas, es importante realizar las tareas de tratamiento térmico con precisión, tener habilidades profesionales y controlar estrictamente el proceso.

El recocido de acero es una tecnología altamente eficiente para llevar la microestructura de piezas de cualquier complejidad y composición a la estructura y condición internas óptimas, que se requiere para las etapas posteriores de influencias térmicas, corte y puesta en funcionamiento de la estructura.