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El procesamiento térmico del metal es un cambio en la estructura interna (estructura) de un metal bajo la influencia de un cambio en las condiciones de temperatura y, como resultado, las propiedades mecánicas y físicas requeridas del metal. Una gran parte del tratamiento térmico se produce a temperaturas críticas a las que se produce la transformación estructural en las aleaciones.

Por lo tanto, el tratamiento térmico del metal se reduce a tres operaciones y tipos consecutivos:

  • calentar el metal a una cierta velocidad a una temperatura predeterminada;
  • manteniendo el metal durante algún tiempo a esta temperatura;
  • Enfriamiento a una velocidad de proceso dada.

Depende de cómo sea necesario cambiar las propiedades de un determinado producto de acero y aplicar varios tipos de tratamiento térmico, que difieren en la temperatura máxima de calentamiento, el tiempo de mantenimiento y la velocidad de enfriamiento. En ingeniería mecánica, el tratamiento térmico ha encontrado la aplicación más amplia.

Tratamiento térmico de metales, aleaciones, aceros.

Todas las propiedades de cualquier aleación dependen de su estructura. La forma principal que le permite cambiar esta estructura es el tratamiento térmico. Sus fundamentos fueron desarrollados por DK Chernov, y posteriormente sus trabajos fueron respaldados por Bochvar A.A., Kurdyumova G.V., Gulyaeva A.P.

El tratamiento térmico del metal y la aleación es una secuencia de operaciones como calentamiento, mantenimiento y enfriamiento, que se realizan en una secuencia determinada y en un cierto modo, para cambiar la estructura interna de la aleación y obtener las propiedades deseadas, mientras que la composición química del metal no cambia.

¿Cuál es el tratamiento térmico del metal y la aleación?

  • En recocido
  • Apagando
  • Vacaciones
  • Normalización

Recocido Esto es calentar el metal a una temperatura alta, y luego ocurre un enfriamiento lento. El recocido puede ser de diferentes tipos, todo depende de la temperatura de la velocidad de calentamiento y enfriamiento.

Endurecimiento Tratamiento térmico del acero, aleaciones, metales, que se basa en la recristalización del acero cuando se calienta por encima de la temperatura crítica. Después de mantener el acero a esta temperatura, sigue un enfriamiento muy rápido. Dicho acero es una estructura que no está en equilibrio y, por lo tanto, después del enfriamiento, sigue: el temple.

Vacaciones Se lleva a cabo después del enfriamiento, para reducir o eliminar la tensión residual en el acero y las aleaciones, para aumentar la viscosidad, para reducir la dureza y la fragilidad del metal.

Normalización Es similar al recocido, la única diferencia es que el metal se normaliza en el aire y el recocido en un horno.

Billete de calefacción

Esta operación es muy responsable. De su conducta apropiada depende, en primer lugar, la calidad del producto, y en segundo lugar, la productividad laboral. Es necesario saber que durante el calentamiento, el metal cambia la estructura, las propiedades y todas las características de la capa superficial. Dado que la interacción del acero o la aleación con el aire oxida el hierro y las formas de escamas en la superficie. El grosor de la escala depende de la composición química del metal, la temperatura y el momento en que se calentó.

El acero comienza a oxidarse vigorosamente cuando se calienta a más de 900 grados, luego la oxidabilidad se duplica, cuando se calienta a 1000 grados C, y a una temperatura de 1200 grados C - 5 veces.

¿Cuál es la oxidación de diferentes aceros?

Acero al cromo-níquel : se denomina resistente al calor porque prácticamente no es susceptible de oxidación.

Acero de aleación : forma una capa de escala densa, pero delgada, que protege contra la oxidación adicional y no permite el agrietamiento durante la forja.

Acero al carbono : pierde alrededor de 2–4 mm de carbono de la superficie cuando se calienta. Esto es muy malo para un metal, ya que pierde fuerza, dureza y el acero se deteriora en el temple. Y, especialmente, la descarburación es muy perjudicial para la forja de piezas pequeñas, seguida de la extinción. Para evitar grietas en el acero de alta aleación y alto contenido de carbono, deben calentarse lentamente.

Asegúrese de consultar el diagrama "hierro-carbono", donde se determina la temperatura para el comienzo y el final de la forja. Esto debe hacerse para que el metal, cuando se calienta, no adquiera una estructura de grano grueso y no disminuya su plasticidad.

Pero el sobrecalentamiento de la pieza de trabajo se puede corregir con un tratamiento térmico, pero esto requiere energía y tiempo adicionales. Si el metal se calienta a una temperatura aún más alta, esto provocará que se queme, lo que alcanzará el punto en que se rompe la unión entre los granos en el metal y se destruye completamente durante la forja.

Agotamiento

Este es el matrimonio más incorregible . Al calentar un metal o una aleación, asegúrese de controlar la temperatura, el tiempo y el final del calentamiento. La escoria aumenta si el tiempo de calentamiento es prolongado, y con un calentamiento rápido o intenso, pueden aparecer grietas.

El desgaste de la aleación se produce debido a la difusión de oxígeno en los límites del grano, donde se forman inmediatamente los óxidos, que dividen el grano a la temperatura alta de la aleación y, al mismo tiempo, la resistencia disminuye bruscamente. Y la plasticidad en este momento llega a cero. Este matrimonio es enviado inmediatamente a la fundición.

¿Qué es el tratamiento térmico de metales y aleaciones?

El tratamiento térmico se divide en:

  • térmica
  • termomecánica;
  • calor quimico

El tratamiento térmico incluye los tipos principales: recocido del primer tipo, recocido del segundo tipo, endurecimiento y revenido. La normalización no se aplica a todos los tipos de acero, todo depende de su grado de dopaje.

En todos los tipos de tratamiento térmico, diferentes temperaturas de calentamiento, la duración de la exposición a esta temperatura y la velocidad de enfriamiento después de la exposición.

El primer tipo de recocido es un recocido por difusión, recocido para aliviar el estrés.

El segundo tipo de recocido se divide en recocido incompleto, completo, isotérmico, esferoidización, normalización.

El endurecimiento se utiliza para hacer productos duros, duraderos y resistentes al desgaste .

Tratamiento térmico químico

Este es un tratamiento térmico del acero, que se combina con la saturación de la superficie del producto: carbono, nitrógeno, aluminio, silicio, cromo, etc., que forman soluciones sólidas de sustitución con hierro. Son más duraderas y consumen más energía que el acero saturado con hierro y carbono, formando soluciones sólidas de impregnación con hierro.

Químico: el tratamiento térmico al crear en la superficie de los productos tensiones de compresión residuales favorables aumenta la durabilidad y confiabilidad del producto. También aumenta la resistencia a la corrosión, dureza .

Este tratamiento está destinado a cambiar la composición del acero en una capa determinada. Estos métodos incluyen:

  • Cementación: con este método, la capa superior de acero se enriquece con carbono. Al mismo tiempo, resultan productos con propiedades combinadas: un núcleo blando y una capa de superficie firme;
  • La nitruración es el enriquecimiento de la capa superficial con nitrógeno, por lo que aumenta la resistencia a la corrosión y la resistencia a la fatiga del producto;
  • La boronación es la saturación de las capas superficiales de acero con boro. Con este método, el producto aumenta la resistencia al desgaste, especialmente en la fricción y el deslizamiento en seco. Además, al perforar, se excluye la capacidad de agarrar o soldar partes en un estado frío. Los detalles después de la borización son muy resistentes al ácido y álcali;
  • La aluminización es la saturación del acero con el aluminio. Esto se hace para dar resistencia de acero a gases agresivos - anhídrido sulfúrico, sulfuro de hidrógeno;
  • Galjanoplastia de cromo - saturación de la capa superficial de cromo de acero. El cromado de los aceros bajos en carbono casi no tiene efecto en sus características de resistencia. El cromado del acero con un mayor contenido de cromo se denomina cromado duro, ya que el carburo de cromo se forma en la superficie de las piezas, que tiene:
    • alta dureza
    • resistencia de escala
    • resistencia a la corrosión
    • mayor resistencia al desgaste

Tratamiento criogénico

Este es un tratamiento térmico de endurecimiento de metales y aleaciones a temperaturas criogénicas, muy bajas, por debajo de -153 grados C. Anteriormente, este tratamiento térmico se denominaba "tratamiento frío" o "tratamiento térmico del metal a una temperatura inferior a cero". Pero estos nombres no reflejaban del todo la esencia del procesamiento criogénico.

Su esencia es la siguiente: las piezas de trabajo se colocan en un procesador criogénico, donde se enfrían lentamente, y luego las partes se mantienen a una temperatura de -196 grados C durante un tiempo determinado. Luego regresan gradualmente a la temperatura ambiente de nuevo. Cuando este proceso continúa, ocurren cambios estructurales en el metal. Debido a esto, mayor resistencia al desgaste, resistencia cíclica, resistencia a la corrosión y erosión.

Las propiedades básicas obtenidas durante el procesamiento como enfriamiento en frío se conservan durante toda la vida útil de la pieza de trabajo y, por lo tanto, no requieren un reprocesamiento.

Por supuesto, la tecnología criogénica no reemplazará los métodos de endurecimiento térmico, y durante el tratamiento en frío le dará nuevas propiedades al material.

Las herramientas tratadas con temperaturas ultra bajas permiten a las empresas reducir costos porque:

  • Resistencia al desgaste de herramientas, piezas y aumentos de mecanismos;
  • reducido el número de matrimonios;
  • Costes reducidos para la reparación y sustitución de equipos y herramientas tecnológicas.

Fueron los científicos soviéticos quienes permitieron apreciar completamente el efecto del tratamiento con frío en el metal y las aleaciones y sentaron las bases para usar este método.

En este momento, el método de procesamiento criogénico de productos es ampliamente utilizado en todas las industrias.

Ingeniería mecánica y metalmecánica:

  • aumenta la vida útil de equipos y herramientas hasta un 300%;
  • aumenta la resistencia al desgaste del material;
  • aumenta la fuerza cíclica;
  • aumenta la corrosión y la resistencia a la erosión;
  • elimina el estrés residual.

Equipamiento especial y transporte:

  • aumenta la vida del disco de freno en un 250%;
  • aumenta la eficiencia del sistema de frenos;
  • aumenta la resistencia cíclica de los resortes de suspensión y otros elementos elásticos en un 125%;
  • aumenta el recurso y la potencia del motor;
  • Reduce el costo de operación de vehículos.

Industria de la defensa:

  • aumenta la supervivencia de los troncos hasta un 200%;
  • reduce el efecto del calor del cañón en los resultados de cocción;
  • Aumenta los nodos y mecanismos de recursos.

Industria minera y de transformación:

  • aumenta la resistencia de las herramientas de corte de roca hasta un 200%;
  • reduce el desgaste abrasivo de los montajes y mecanismos;
  • aumenta la resistencia a la corrosión y erosión de los equipos;
  • Aumenta el recurso de equipamiento industrial y minero.

Audio e instrumentos musicales:

  • reduce la distorsión de la señal en los conductores;
  • Mejora la interpretación musical, la claridad y la claridad del sonido.
  • Amplía la gama de instrumentos musicales.

El tratamiento criogénico se usa en casi todas las industrias donde es necesario aumentar el recurso, aumentar la resistencia y la resistencia al desgaste, así como aumentar la productividad.

¿Para qué sirve el tratamiento térmico?

La fiabilidad y la durabilidad de las estructuras metálicas, los equipos y las tuberías dependen de la calidad de los componentes de fabricación, las piezas y los elementos en los que se componen. Durante la operación, están sujetos a cargas estadísticas, dinámicas y cíclicas y la influencia de medios agresivos. Tienen que trabajar a temperaturas altas y bajas y están en condiciones de desgaste rápido .

Y, por lo tanto, el funcionamiento de cualquier producto metálico depende directamente de la resistencia al desgaste, la resistencia, la resistencia térmica y la corrosión de los elementos en los que se componen.

Para mejorar todas estas características, es necesario elegir el material adecuado para las piezas, mejorar su diseño, eliminar imprecisiones en el ensamblaje y mejorar los métodos de procesamiento en frío y en caliente.

Tales requisitos tan altos rara vez se cumplen con los materiales en una condición de entrega. La parte principal de los elementos estructurales entregados requiere la estabilización de las propiedades operativas para que no cambien con el tiempo. Y para mejorar las propiedades mecánicas y físico-químicas de los materiales metálicos, se utiliza el tratamiento térmico . Esta es una secuencia de operaciones para calentar, mantener y enfriar metales y aleaciones.

Se lleva a cabo para cambiar la estructura y las propiedades de los metales y aleaciones en la dirección que se dio. El tratamiento térmico se utiliza para cambiar la estructura de la composición de la fase y la redistribución de los componentes, el tamaño y la forma de los granos cristalinos, los tipos de defectos, su número y distribución. Y todo esto hace que sea bastante fácil obtener la propiedad deseada del material.

Asegúrese de recordar que las propiedades del metal y las aleaciones no solo dependen de la estructura, sino también de la composición química que se forma durante el proceso metalúrgico y de fundición.

La tarea del tratamiento térmico es la eliminación de la tensión interna en el metal y la aleación, la mejora de las propiedades mecánicas y operativas, y más.

Acero tratado térmicamente , hierro fundido, una aleación basada en metales no ferrosos .

Debe saber que los materiales con la misma composición química cuando se realizan diferentes modos de tratamiento térmico, puede obtener varias estructuras completamente diferentes que tendrán propiedades completamente diferentes. Al mejorar las propiedades mecánicas por tratamiento térmico, se pueden usar aleaciones de una composición más simple. Los esfuerzos permisibles, reduciendo la masa de piezas y mecanismos, aumentando su confiabilidad y durabilidad también se pueden lograr con la ayuda del tratamiento térmico.

Con un bajo costo de tratamiento térmico, el resultado puede tener un gran impacto en la complejidad y el costo del trabajo en los sitios de producción adyacentes. Muchos fabricantes no realizan tratamientos térmicos de productos, lo que reduce todo el proceso en la fabricación de productos. A veces esto está justificado, y otras no.

Siempre es necesario no solo pensar detenidamente en todo el proceso de tratamiento térmico volumétrico y local, sino también observar estrictamente sus modos para lograr estructuras óptimas y un alto nivel de propiedades físicas, mecánicas y operativas en los productos para garantizar su trabajo confiable y a largo plazo.

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