- Características de tratamiento térmico.
- Tipos de tratamiento térmico del acero.
- Tratamiento térmico de aleaciones no ferrosas.
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El tratamiento térmico del metal es una parte importante del proceso de producción en metalurgia no ferrosa y ferrosa. Tras este procedimiento, los materiales adquieren las características necesarias. Tratamiento térmico utilizado durante mucho tiempo, pero fue imperfecto. Los métodos modernos le permiten lograr mejores resultados con menos costos y reducir los costos.
Características de tratamiento térmico.
Para impartir las propiedades deseadas de la parte metálica, se somete a tratamiento térmico. Durante este proceso, hay un cambio estructural en el material .
Los productos metálicos utilizados en el hogar deben ser resistentes a influencias externas. Para lograr esto, el metal debe ser reforzado por la exposición a altas temperaturas. Dicho procesamiento cambia la forma de la red cristalina, minimiza la tensión interna y mejora sus propiedades.
Tipos de tratamiento térmico del acero.
El tratamiento térmico del acero se reduce a tres etapas: calentamiento, mantenimiento y enfriamiento rápido. Hay varios tipos de este proceso, pero sus etapas principales siguen siendo las mismas.
Se distinguen estos tipos de tratamientos térmicos:
- Técnicas (temple, endurecimiento, procesamiento criogénico, envejecimiento).
- Termomecánica, en la que no solo se utilizan altas temperaturas, sino también efectos físicos sobre el metal.
- Químico-térmico incluye el tratamiento térmico del metal con la posterior exposición a la superficie con nitrógeno, cromo o carbono.
Recocido
Este es el proceso de producción de calentar el metal a una temperatura predeterminada y luego enfriarlo lentamente, lo que ocurre naturalmente. Como resultado de este procedimiento, se elimina la heterogeneidad del metal, se reduce la tensión interna y disminuye la dureza de la aleación, lo que facilita enormemente su procesamiento. Hay dos tipos de recocido: el primero y el segundo tipo.
Durante el recocido del primer tipo, el estado de fase de la aleación cambia ligeramente. Él tiene variedades:
- Homogeneizado: la temperatura es de 1100 a 1200 ° C, el metal envejece de 7 a 14 horas en tales condiciones.
- Recristalización - temperatura de recocido 100−200 ° C, este procedimiento se utiliza para acero remachado.
Tras el recocido del segundo tipo, se produce un cambio de fase en el metal. El proceso tiene varios tipos:
Recocido completo: el metal se calienta a una temperatura de 25–40 ° C por encima del valor crítico para este material y se enfría a una velocidad especial.- Incompleto: la aleación se calienta hasta un punto crítico y se enfría durante mucho tiempo.
- Difusión: el recocido se realiza a una temperatura de 1100–1200 ° C.
- Isotérmico: el calentamiento del metal ocurre como con el recocido completo, pero enfriando por debajo de la temperatura crítica, enfriando al aire libre.
- Normalizado: el metal está completamente recocido y enfriado al aire.
Endurecimiento
Este es el proceso de manipulación del metal para lograr la transformación martensítica, lo que asegura una mayor resistencia y reduce la ductilidad del producto. Durante el enfriamiento, la aleación se calienta a un valor crítico, como en el recocido, pero el proceso de enfriamiento se realiza mucho más rápido, y para esto se utiliza un baño con un líquido. Hay varios tipos de endurecimiento:
- En un fluido, para las piezas pequeñas, use aceite y para las piezas grandes: agua.
- Endurecimiento intermitente: la reducción de la temperatura ocurre en dos etapas: enfriamiento rápido a una temperatura de 300 ° C, usando agua, y luego el producto se coloca en aceite o al aire libre.
- Escalonado: cuando el metal alcanza la temperatura requerida, se enfría en sales fundidas y luego al aire libre.
- Isotérmico: similar a la velocidad, difiere en el tiempo de exposición.
- Enfriamiento con templado automático, la aleación no se enfría completamente, dejando un área cálida en el medio. Como resultado, el metal obtiene mayor resistencia y alta viscosidad. Esta combinación es ideal para instrumentos de percusión.
El endurecimiento inadecuado puede llevar a los siguientes defectos:
- descarburación;
- grietas
- deformaciones o correas.
La causa principal de la correa y las grietas: el cambio desigual en el tamaño de la pieza durante el enfriamiento o calentamiento. También pueden ocurrir con un fuerte aumento de la fuerza en ciertos lugares. La mejor manera de evitar estos problemas es enfriar lentamente el metal al valor de la transformación martensítica.
La correa y la deformación se producen con un enfriamiento desigual de las piezas curvas. Estos defectos son bastante pequeños y se pueden corregir mediante molienda. El recocido preliminar de las piezas y su calentamiento gradual y uniforme ayudarán a evitar la distorsión.
La descarburación del metal se produce como resultado de la combustión del carbón con un calentamiento prolongado. La intensidad del proceso depende de la temperatura de calentamiento, cuanto más alta sea, más rápido será el proceso. Para reparar el elemento se calienta en un ambiente neutro (horno de mufla).
La escala en la superficie del metal conduce a la intoxicación y deformación del producto. Esto reduce la velocidad de calentamiento y dificulta el mecanizado. La escala se elimina por medios químicos o mecánicos. Para evitar su apariencia, debe utilizar una pasta especial (100 g de vidrio líquido, 25 g de grafito, 75 g de arcilla refractaria, 14 g de bórax, 100 g de agua, 30 g de carborundum). La composición se aplica al producto y se deja secar completamente, y luego se calienta como de costumbre.
Vacaciones
Suaviza los efectos del endurecimiento, alivia el estrés, reduce la fragilidad, aumenta la viscosidad. Las vacaciones se realizan calentando la pieza, endurecida a una temperatura crítica. Dependiendo del valor de la temperatura, es posible obtener los estados de trostita, martensita, sorbitol. Difieren de estados similares en la extinción de las propiedades y la estructura, que es más puntiaguda. Esto aumenta la ductilidad y la resistencia de la aleación. El metal con una estructura de puntos tiene una mayor resistencia al impacto.
Dependiendo de la temperatura, se distinguen estos tipos de vacaciones: baja, media, alta.
Para la determinación precisa de la temperatura utilizando una tabla de colores. La película de óxido de hierro da al metal diferentes colores. Aparece, si el producto está limpio de escala y se calienta a 210 ° C, al aumentar la temperatura, el espesor de la película aumenta.
A un templado bajo (temperaturas de hasta 300 ° C), la composición de la aleación sigue siendo martensita, lo que cambia la estructura del material. Además, se libera carburo de hierro. Esto aumenta la tenacidad del acero y reduce su dureza. A un templado bajo, el metal se enfría en baños de sal y aceite.
El alto temple mejora significativamente las propiedades mecánicas del acero, aumenta la viscosidad, la ductilidad y la resistencia. Es ampliamente utilizado para la fabricación de resortes, barras de motor, troqueles de forja, ejes de automóviles. Para el acero de aleación de grano fino, el revenido se realiza inmediatamente después de la normalización.
Para aumentar la maquinabilidad del metal, su normalización se realiza a alta temperatura (970 ° C), lo que aumenta su dureza. Para reducir este parámetro, haga unas vacaciones altas.
Tratamiento criogénico
Los cambios en la estructura del metal se pueden lograr no solo por la alta temperatura, sino también por la baja. El procesamiento de aleaciones a temperaturas inferiores a 0 ° C es ampliamente utilizado en diversas industrias. El proceso se realiza a una temperatura de 195 ° C.
Ventajas del procesamiento criogénico:
- Reduce la cantidad de austenita, lo que hace que las dimensiones de las piezas sean estables.
- No requiere vacaciones posteriores, lo que acorta el ciclo de producción.
- Después de este tratamiento, las piezas son más susceptibles de moler y pulir.
Tratamiento térmico químico
El tratamiento térmico químico incluye no solo la exposición a altas temperaturas, sino también sustancias químicas. El resultado de este procedimiento es una mayor resistencia y resistencia al desgaste del metal, además de impartir resistencia al fuego y resistencia a los ácidos.
Hay tales tipos de procesamiento:
- La cementación
- La nitruración.
- Carbonitruración.
- Hornear
La cementación de acero es un proceso de tratamiento adicional de metales con carbón antes de la extinción y el temple. Después del procedimiento, la resistencia del producto aumenta en torsión y flexión.
Antes del inicio de la cementación, la superficie se limpia a fondo, después de lo cual se cubre con compuestos especiales. El procedimiento se realiza después de que la superficie esté completamente seca.
Hay varios tipos de cementación: líquido, sólido, gas. En la primera forma, se utiliza un horno especial, en el que se vierten 75% de sosa, 10% de carburo de silicio, 15% de cloruro de sodio. Después de lo cual el producto se sumerge en un recipiente. El proceso se realiza durante 2 horas a una temperatura de 850 ° C.
La cementación dura es conveniente para realizar en el taller casero. Para ello, utilice una pasta especial a base de ceniza de sosa, negro de humo, ácido oxálico de sodio y agua. La composición resultante se aplica a la superficie y se espera el secado. Después de eso, el producto se coloca en un horno durante 2 horas a una temperatura de 900 ° C.
En la cementación con gas, se utilizan mezclas de gases que contienen metano. El procedimiento se realiza en una cámara especial a una temperatura de 900 ° C.
La nitruración de acero es el proceso de saturar una superficie metálica con nitrógeno calentando hasta 650 ° C en una atmósfera de amoníaco. Después del tratamiento, la aleación aumenta su dureza y también adquiere resistencia a la corrosión. La nitruración, a diferencia de la cementación, le permite mantener una alta resistencia a altas temperaturas. Y también los productos no se deforman cuando se enfrían. La nitruración de metales se usa ampliamente en la industria para impartir resistencia al desgaste al producto, aumentar la dureza y proteger contra la corrosión.
La carbonitruración del acero consiste en tratar la superficie con carbono y nitrógeno a alta temperatura con más enfriamiento y revenido. El procedimiento puede llevarse a cabo a una temperatura de 850 ° C en un ambiente gaseoso. La carbonitruración se utiliza para los aceros para herramientas.
Cuando se perfora acero, se aplica una capa de boro a la superficie del metal. El procedimiento se realiza a una temperatura de 910 ° C. Dicho procesamiento se utiliza para aumentar la durabilidad de las herramientas de troquelado y perforación.
Procesamiento termomecánico
Al usar este método, aplique alta temperatura y deformación plástica. Hay estos tipos de procesamiento termomecánico:
- Alta temperatura
- Baja temperatura
- Preliminar
Durante el procesamiento a alta temperatura, la deformación del metal ocurre después del calentamiento. La aleación se calienta por encima de la temperatura de recristalización. Después de eso, se realiza el endurecimiento con temple.
Procesamiento de metales a alta temperatura:
- Aumenta la viscosidad.
- Elimina la fragilidad del temple.
Los aceros aleados estructurales, de herramientas, de carbono, de resortes, están sujetos a dicho procesamiento.
Durante el procesamiento a baja temperatura, el tocho después del enfriamiento se mantiene a una temperatura por debajo del valor de recristalización y por encima de la transformación martensítica. En esta etapa, hacer deformación plástica. Tal procesamiento no le da estabilidad al metal durante el templado, y para su implementación, se necesita equipo poderoso.
Para la implementación del procesamiento termomecánico es necesario utilizar dispositivos especiales para la presión, el calentamiento y el enfriamiento de la pieza de trabajo.
Tratamiento térmico de aleaciones no ferrosas.
Los metales no ferrosos difieren en sus propiedades entre sí, por lo tanto, aplican sus propios tipos de tratamiento térmico. Para igualar la composición química del cobre se somete a recristalización por recocido. El latón se trata a baja temperatura (200 ° C). El bronce se recuece a 550 ° C. El magnesio está endurecido, recocido y envejecido, el aluminio se somete a un tratamiento similar.
En la metalurgia ferrosa y no ferrosa, se utilizan ampliamente varios tipos de tratamiento térmico de metales. Se utilizan para obtener las propiedades deseadas de las aleaciones, así como para ahorrar costos. Para cada procedimiento y metal se seleccionan sus propios valores de temperatura.