Procesul de tratament termic este același pentru diferite materiale metalice?

一, Baza pentru diferențierea conceptelor de proces
Ideea principală din spatele tratamentului termic al metalului este utilizarea câmpurilor de temperatură pentru a regla mișcarea atomilor și schimbarea fazelor. Cu toate acestea, diferite metale au moduri destul de diverse de a-și aranja atomii și de a schimba fazele.
Aliaje pe bază de fier-(oțel): în conformitate cu diagrama de fază de fier-carbon, procese precum austenitizarea și transformarea martensitică fac materialul mai puternic. De exemplu, pentru a austenitiza complet structura oțelului 45 #, acesta trebuie încălzit la 840–860 grade și apoi răcit rapid pentru a face martensită, care are o duritate de HRC50–55.
Aliaj de aluminiu: depinde de mecanismele de consolidare a soluției solide și de îmbătrânire. De exemplu, atunci când se lucrează cu aliaj de aluminiu 6061, tratarea cu soluție înseamnă menținerea acesteia la 530–540 de grade timp de 4–6 ore pentru a dizolva complet faza Mg ₂ Si. Apoi, este stins în apă pentru a face o soluție solidă suprasaturată și, în final, este îmbătrânit la 175 de grade pentru a face faze de întărire la scară nanometrică. Este posibilă creșterea rezistenței la tracțiune de la 180MPa la 310MPa.
Pentru aliajele de titan, tratamentul termic în zona fazei beta controlează microstructura. Prin răcirea cu aer a aliajului de titan TC4 după tratarea cu soluție solidă în regiunea de fază la 980-1020 grade, poate obține o structură stratificată + cu o rezistență la tracțiune de 1100 MPa. Dacă tratamentul izoterm se face la 850 de grade, se poate forma o fază alfa echiaxială, iar rata de alungire poate fi crescută la 15%.
2, Diferite moduri de a face procese tipice
Diferite tipuri de metal și-au dezvoltat propriile metode de proces de tratament termic, deoarece au nevoi de performanță diferite.
1. Diferite moduri de lucru cu materiale din oțel
Călire și călire: Pentru a obține o duritate ridicată (HRC62-65) și rezistență la uzură, oțelul pentru scule cu conținut ridicat de carbon (cum ar fi T10A) trebuie să fie călit la 1000-1050 de grade și revenit la 200 de grade. Pentru a obține o structură de martensită călită, oțelul 42CrMo călit și călit trebuie să fie călit la 850 de grade și călit la 550 de grade. Această structură combină rezistența (σ b Mai mare sau egală cu 1080MPa) și duritatea (ak Mai mare sau egală cu 39J).
Proces unic: Tratamentul criogenic (răcire cu azot lichid de -196 de grade) poate transforma austenita rămasă în martensită, făcând oțelul purtător 9Cr18Mo 1-2HRC mai dur; Suprafața de încălzire prin inducție poate face un strat întărit de 5 mm grosime pe suprafața angrenajului, menținând în același timp miezul dur.
2. Procese care sunt doar pentru metale neferoase
Tratamentul T6 (soluție solidă + îmbătrânire artificială) este modalitatea tipică de a face aliajele de aluminiu din seria 6000 mai puternice. Pentru a echilibra rezistența și rezistența la coroziune, aliajul de aluminiu 7075 are nevoie de îmbătrânire T74 în două-etape (120 de grade /24h → 160 de grade /8h).
Aliaj de cupru: bronzul de beriliu (QBe2) formează „faza” atunci când este învechit la 320–340 de grade și are o duritate de HRC38–42. Alama (H62) este ameliorată-la stres la 300-350 de grade pentru a scăpa de călirea la rece.
Aliaj de magneziu: După ce a fost tratat într-o soluție la 415 grade , aliajul de magneziu AZ91D formează faza - Mg ₁₇ Al ₁₂ prin îmbătrânire la 175 grade . Acest lucru face ca forța de curgere să fie cu 30% mai puternică.
3. Nevoi unice pentru metale refractare
Aliaj de wolfram: necesită recoacere de recristalizare la 1400–1600 de grade pentru a scăpa de călirea prin lucru la rece, iar dimensiunea granulelor trebuie menținută la Mai puțin sau egală cu 50 μm pentru a menține rezistența la temperaturi ridicate.
Aliaj de molibden: pentru a repara daunele cauzate de radiații și a readuce performanța materialelor structurale ale reactorului nuclear, este recoaptă la o temperatură ridicată de 1800-2000 de grade.
3, Legile care sunt comune pentru proiectarea procesului
Chiar dacă parametrii procesului sunt foarte diverși, proiectarea tratamentului termic pentru diferite tipuri de materiale metalice urmează aceste reguli de bază:
Diagrama de fază este ideea principală din spatele tuturor proiectelor de proces. Temperatura critică (Ac ₁, Ac ∝, Ms etc.) este utilizată pentru a alege temperatura de încălzire. De exemplu, pentru a dizolva complet carburile din oțel inoxidabil 304, acesta trebuie încălzit la 1050-1100 grade.
Controlul vitezei de răcire: Alegeți mediul potrivit (apă, ulei, polimer etc.) pentru a controla ritmul de răcire și pentru a face ca țesutul să se schimbe într-un anumit mod. Călirea cu apă poate transforma oțelul cu conținut ridicat de-carbon în martensită, în timp ce călirea cu ulei poate împiedica spargerea oțelului slab-aliat.
Recoacere de reducere a tensiunii (de exemplu, oțel la 300–400 de grade și aliaj de aluminiu la 150–200 de grade) este utilizată pentru a scăpa de stresul de procesare și pentru a împiedica lucrurile să se îndoiască sau să se crape. În loc de tratament termic, îmbătrânirea prin vibrații (VSR) este utilizat pe scară largă pentru a reduce stresul în piesele din aliaj de aluminiu aeronave.
Modificarea în colaborare a suprafeței: Folosind împreună tratament termic chimic (carburare, nitrurare) și călire a suprafeței pentru a obține diferite niveluri de performanță. De exemplu, angrenajele sunt carburate cu 20CrMnTi (930 de grade × 8h), stinse și revenite la temperaturi scăzute. Acest lucru le oferă o duritate a suprafeței de HRC58-62 și le menține rezistente la miez.
4, direcția principală de îmbunătățire a procesului
Pe măsură ce știința materialelor a avansat, tehnicile de tratament termic au prezentat următoarele tendințe inovatoare:
Tratamentul termic local cu laser/ fascicul de electroni este o modalitate precisă de a controla temperatura unor zone mici de țesut. Este folosit pentru a face găurile de peliculă de gaz din jurul palelor motorului aeronavei mai puternice.
Sistem inteligent de proces: poate prognoza modul în care țesutul se va schimba și îmbunătăți parametrii pe baza unei simulări digitale a procesului de tratament termic dublu. De exemplu, GE folosește software-ul ProCAST pentru a împiedica deformarea discului turbinei cu mai mult de 0,1 mm în timpul călirii.
Tehnologie pentru realizarea lucrurilor într-un mod ecologic: Cementarea la presiune joasă (LPC) înlocuiește cementarea tradițională cu gaz pentru a reduce emisiile de CO₂. Tehnologia de înlocuire a uleiului de stingere (cum ar fi polimerul PAG) reduce emisiile de COV.