Come trattare a caldo le parti della macchina?
Affinché il pezzo in metallo abbia le proprietà meccaniche, fisiche e chimiche richieste, oltre alla ragionevole selezione dei materiali e ai vari processi di formatura, i processi di trattamento termico sono spesso indispensabili. L'acciaio è il materiale più utilizzato nell'industria meccanica. La microstruttura dell'acciaio è complessa e può essere controllata mediante trattamento termico. Pertanto, il trattamento termico dell'acciaio è il contenuto principale del trattamento termico del metallo.
Inoltre, l'alluminio, il rame, il magnesio, il titanio, ecc. e le loro leghe possono anche modificare le loro proprietà meccaniche, fisiche e chimiche attraverso il trattamento termico per ottenere diverse proprietà prestazionali.
Il trattamento termico generalmente non modifica la forma del pezzo e la composizione chimica complessiva, ma modifica la microstruttura interna del pezzo o modifica la composizione chimica della superficie del pezzo, per dare o migliorare le prestazioni del pezzo. La sua caratteristica è quella di migliorare la qualità interna del pezzo, che generalmente non è visibile ad occhio nudo.
Il ruolo del trattamento termico è quello di migliorare le proprietà meccaniche dei materiali, eliminare lo stress residuo e migliorare la lavorabilità dei metalli. In base ai diversi scopi del trattamento termico, il processo di trattamento termico può essere suddiviso nelle seguenti due categorie: trattamento termico preliminare e trattamento termico finale.
Trattamento termico preliminare
Lo scopo del trattamento termico preliminare è migliorare le prestazioni di lavorazione, eliminare le sollecitazioni interne e preparare una buona struttura metallografica per il trattamento termico finale. Il processo di trattamento termico comprende ricottura, normalizzazione, invecchiamento, tempra e rinvenimento, ecc.
(1) Ricottura e normalizzazione
La ricottura e la normalizzazione vengono utilizzate per i semilavorati lavorati a caldo. L'acciaio al carbonio e l'acciaio legato con un contenuto di carbonio superiore allo 0,5% sono spesso ricotti per ridurne la durezza e facilitarne il taglio; acciaio al carbonio e acciaio legato con un contenuto di carbonio inferiore allo 0,5% vengono utilizzati per evitare l'adesione quando la durezza è troppo bassa. Viene invece utilizzata la normalizzazione.
La ricottura e la normalizzazione possono ancora affinare i grani e uniformare la struttura, preparandosi al successivo trattamento termico. La ricottura e la normalizzazione sono spesso predisposte dopo la produzione del pezzo grezzo e prima della sgrossatura.
(2) Trattamento di invecchiamento
Il trattamento di invecchiamento viene utilizzato principalmente per eliminare lo stress interno generato nella produzione e lavorazione del grezzo.
Per evitare eccessivi carichi di lavoro di trasporto, per particolari di generale precisione, si può predisporre un trattamento di invecchiamento prima della finitura. Tuttavia, per le parti con requisiti di precisione più elevati (come la scatola di una alesatrice a coordinate, ecc.), è necessario predisporre due o più procedure di trattamento dell'invecchiamento. Le parti semplici generalmente non sono soggette a trattamento di invecchiamento.
Oltre alle fusioni, per alcuni pezzi di precisione con scarsa rigidità (come le viti di precisione), al fine di eliminare le sollecitazioni interne generate durante la lavorazione e stabilizzare la precisione di lavorazione dei pezzi, vengono spesso predisposti molteplici trattamenti di invecchiamento tra lavorazioni di sgrossatura e semilavorati lavorazione di finitura. Per alcune lavorazioni di parti di albero, dopo il processo di raddrizzatura è necessario predisporre un trattamento di invecchiamento.
(3) Rinvenimento
Tempra e rinvenimento è il trattamento di rinvenimento ad alta temperatura dopo la tempra. Può ottenere una struttura di sorbato temperato uniforme e fine per prepararsi alla riduzione della deformazione durante il successivo trattamento di tempra superficiale e nitrurazione. Pertanto, la tempra e il rinvenimento possono essere utilizzati anche come trattamento termico preliminare.
Grazie alle migliori proprietà meccaniche complete delle parti dopo tempra e rinvenimento, alcune parti che non richiedono elevata durezza e resistenza all'usura possono essere utilizzate anche come processo di trattamento termico finale.
Trattamento termico finale
Lo scopo del trattamento termico finale è migliorare le proprietà meccaniche come durezza, resistenza all'usura e resistenza.
(1) Tempra
La tempra comprende la tempra superficiale e la tempra complessiva. Tra questi, la tempra superficiale è ampiamente utilizzata a causa della piccola deformazione, ossidazione e decarburazione, e la tempra superficiale presenta anche i vantaggi di un'elevata resistenza esterna e una buona resistenza all'usura, pur mantenendo una buona tenacità interna e una forte resistenza agli urti.
Per migliorare le proprietà meccaniche delle parti indurite in superficie, è spesso necessario un trattamento termico come tempra e rinvenimento o normalizzazione come trattamento termico preliminare.
(2) Cementazione e tempra
Cementazione e tempra sono adatte per acciai a basso tenore di carbonio e acciai a bassa lega. In primo luogo, aumentare il contenuto di carbonio della superficie della parte. Dopo la tempra, la superficie acquisirà un'elevata durezza, mentre il nucleo mantiene ancora una certa resistenza e un'elevata tenacità e plasticità.
La cementazione si divide in cementazione complessiva e cementazione parziale. In caso di carbocementazione parziale, per la parte non carbocementata è opportuno adottare misure antitrafilamento (rivestimento in rame o materiale antitrafilamento). Poiché la deformazione di cementazione e tempra è ampia e la profondità di cementazione è generalmente compresa tra 0,5 e 2 mm, il processo di cementazione è generalmente disposto tra semifinitura e finitura.
Quando la parte non cementata della parte parzialmente cementata adotta il piano di processo di rimozione dello strato cementato in eccesso dopo aver aumentato il margine, il processo di rimozione dello strato cementato in eccesso dovrebbe essere disposto dopo la cementazione e prima della tempra.
(3) Trattamento di nitrurazione
La nitrurazione è un metodo di trattamento che consente agli atomi di azoto di penetrare nella superficie metallica per ottenere uno strato di composti contenenti azoto. Lo strato di nitrurazione può migliorare la durezza, la resistenza all'usura, la resistenza alla fatica e la resistenza alla corrosione della superficie della parte.
Poiché la temperatura del trattamento di nitrurazione è bassa, la deformazione è piccola e lo strato di nitrurazione è sottile (generalmente non più di 0,6-0,7 mm), il processo di nitrurazione deve essere organizzato il più lontano possibile. Per ridurre la deformazione durante la nitrurazione, è generalmente necessario dopo il taglio. Eseguire un rinvenimento ad alta temperatura per alleviare lo stress.
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