Quali sono i 4 tipi di processi di trattamento termico?
La lavorazione dell'acciaio richiede spesso un trattamento termico, tra cui ricottura, normalizzazione, tempra e rinvenimento. I materiali in metallo duro, invece, non necessitano di trattamenti termici, ma solo di trattamenti di distensione. Che cos'è il trattamento termico [...]
La lavorazione dell'acciaio richiede spesso un trattamento termico, tra cui ricottura, normalizzazione, tempra e rinvenimento. I materiali in metallo duro, invece, non necessitano di trattamenti termici, ma solo di trattamenti di distensione.
Che cos'è il trattamento termico e qual è il suo scopo?
Il trattamento termico è un processo di riscaldamento, mantenimento a una temperatura specifica e raffreddamento controllato di metalli solidi o leghe per ottenere la struttura e le proprietà desiderate. Gli scopi principali del trattamento termico sono i seguenti:
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- Per aumentare la durezza, la resistenza e la tenacità.
- Per migliorare la resistenza all'usura e alla corrosione della superficie.
- Per migliorare la processabilità durante la lavorazione.
- Per eliminare le tensioni interne generate durante la lavorazione.
Tabella di confronto dei processi di trattamento termico: Ricottura, normalizzazione, tempra e rinvenimento
| Confronto | Ricottura | Normalizzazione | Tempra | Tempra |
|---|---|---|---|---|
| Metodo di trattamento termico | Riscaldare fino alla temperatura di trasformazione di fase superiore, mantenere, quindi raffreddare lentamente con il forno. | Riscaldare al di sopra della temperatura di trasformazione di fase, mantenere, quindi raffreddare naturalmente all'aria. | Riscaldare al di sopra della temperatura di trasformazione di fase, mantenere, quindi raffreddare rapidamente in acqua, olio o altro mezzo. | Riscaldare l'acciaio bonificato al di sotto della temperatura di trasformazione di fase, mantenerlo, quindi raffreddarlo lentamente (ad aria o in forno). |
| Tipi di materiale da lavorare | Acciaio a basso/medio tenore di carbonio, acciaio legato; fusioni, fucinati, saldature; parti che richiedono una migliore lavorabilità o un alleggerimento delle sollecitazioni. | Acciaio al carbonio medio/alto, acciaio legato; fucinati, fusioni, saldature; parti di forma semplice che richiedono resistenza e tenacità medie. | Acciaio al carbonio medio/alto, acciaio strutturale legato, acciaio per utensili; utensili da taglio, matrici, alberi, ingranaggi che richiedono elevata resistenza e durezza. | Parti in acciaio bonificato; parti che richiedono la regolazione della durezza e l'attenuazione delle tensioni di bonifica (utensili, cuscinetti, componenti meccanici) |
| Confronto della temperatura | Ampio intervallo di temperatura (Ac1~Ac3 sopra), temperatura complessiva moderata-bassa (ad esempio, acciaio al carbonio ~700-900°C) | Temperatura leggermente superiore alla ricottura (Ac3/Accm sopra), temperatura complessiva moderata (ad esempio, acciaio al carbonio ~850-950°C) | Temperatura prossima alla normalizzazione (Ac3/Ac1 sopra), temperatura complessiva moderata-alta (ad esempio, acciaio al carbonio ~800-950°C) | Temperatura inferiore (al di sotto di Ac1, ad es. acciaio al carbonio ~150-650°C); classificata in rinvenimento a bassa, media e alta temperatura in base allo scopo. |
| Scenari di applicazione | 1. Post-lavorazione di fusioni/forgiati/saldature, eliminare lo stress da lavorazione 2. Migliorare la plasticità del materiale per facilitare la lavorazione 3. Affinare la struttura dei grani per il successivo trattamento termico |
1. Parti meccaniche che richiedono resistenza e tenacità bilanciate (ingranaggi, alberi) 2. Sostituire la ricottura per semplificare il processo con un ciclo di produzione più breve. 3. Migliorare la lavorabilità dell'acciaio a basso tenore di carbonio |
1. Parti che richiedono elevata durezza e resistenza all'usura (utensili da taglio, matrici, sfere per cuscinetti) 2. Componenti critici che sopportano carichi d'impatto nelle strutture meccaniche |
1. Post-lavorazione di tutte le parti in acciaio temprato 2. Utensili da taglio, calibri: tempra a bassa temperatura 3. Molle: rinvenimento a media temperatura 4. Alberi, bielle e altre parti strutturali: tempra + rinvenimento ad alta temperatura. |
| Scopo | 1. Ridurre la durezza, ammorbidire il materiale per facilitarne la lavorazione. 2. Eliminare lo stress interno 3. Organizzazione e composizione uniformi 4. Affinare la struttura dei grani per il successivo trattamento termico |
1. Affinare la struttura della grana, migliorare l'uniformità organizzativa 2. Aumento della resistenza e della tenacità del materiale (superiore alla ricottura) 3. Eliminazione della cementite di rete nell'acciaio ipereutettoide 4. Semplificare il processo, ridurre il ciclo di produzione |
1. Aumenta significativamente la durezza e la resistenza 2. Ottenere un'elevata resistenza all'usura 3. Ottenere una struttura martensitica |
1. Eliminare le sollecitazioni di tempra, ridurre la fragilità, migliorare la stabilità del pezzo 2. Regolare le proprietà meccaniche come durezza, resistenza, tenacità. 3. Stabilizzare le dimensioni dei pezzi, prevenire le deformazioni |
| Analisi costi-benefici | Vantaggi: Processo semplice, basso fabbisogno di attrezzature (forno a resistenza ordinario), basso costo Svantaggi: Raffreddamento lento, ciclo di produzione lungo, bassa efficienza |
Vantaggi: Metodo di raffreddamento semplice (raffreddamento ad aria), non sono necessarie apparecchiature di raffreddamento speciali, maggiore efficienza rispetto alla ricottura, costo moderato Svantaggi: Alcune limitazioni sulla forma del pezzo (pezzi complessi soggetti a deformazione con il raffreddamento ad aria) |
- Costi dell'attrezzatura e del mezzo: Richiede un mezzo di tempra (acqua, olio, ecc.) e le relative attrezzature. - Rischio di rottamazione: alto rischio di deformazione e fessurazione, è necessario un controllo rigoroso, può aumentare il costo della correzione o della rottamazione. - Alto valore aggiunto: Un passo fondamentale per ottenere materiali ad alte prestazioni |
- Costo necessario: Fase essenziale dopo l'estinzione, non può essere omessa. - Controllo preciso: Il controllo della temperatura deve essere preciso per garantire prestazioni stabili |
Che cos'è la tempra e quali sono le regole da seguire durante la tempra?
La tempra è un processo di trattamento termico in cui un componente di acciaio viene riscaldato a una temperatura superiore al punto Ac3 o Ac, mantenuto a tale temperatura per un certo periodo di tempo e quindi raffreddato rapidamente per ottenere strutture martensitiche e/o bainitiche, migliorando così la resistenza e la durezza del componente di acciaio. Durante la tempra è necessario seguire le seguenti regole:
Forno industriale
- La temperatura di tempra deve essere mantenuta. Se la temperatura non viene raggiunta, il componente deve essere ulteriormente riscaldato e mantenuto per un certo tempo prima di essere posto nel mezzo di raffreddamento appropriato.
- È preferibile eseguire la tempra a temperature più basse, in quanto ciò comporta una maggiore durezza e tenacità, a condizione che si raggiunga la durezza desiderata.
- I componenti in acciaio al carbonio più grandi vengono temprati in acqua, mentre quelli più piccoli vengono temprati in olio. Quando la temperatura è compresa tra 550-600°C, si utilizza la tempra in acqua, mentre quando la temperatura è compresa tra 200-300°C, si utilizza la tempra in olio.
- Parti in carburo di tungsteno sono raffreddati in acqua, mentre gli utensili sottili e delicati sono raffreddati in olio.
- I componenti in acciaio lunghi e sottili, come le lame delle seghe, devono essere preferibilmente fissati su una piastra di ferro durante la tempra per ridurre al minimo le deformazioni.
Che cos'è la tempra? Quali sono i diversi tipi di rinvenimento e quali sono i loro scopi?
Riscaldamento a forno in carburo di tungsteno per lo scarico delle tensioni
Che cos'è la tempra? Quali sono i diversi tipi di rinvenimento e quali sono i loro scopi?
Sebbene la tempra possa aumentare la durezza e la resistenza dei componenti in acciaio, introduce anche tensioni interne che possono rendere l'acciaio fragile. Pertanto, dopo la tempra è necessario un rinvenimento. Il rinvenimento consiste nel riscaldare il componente in acciaio temprato a una temperatura inferiore al punto Ac, mantenerlo a tale temperatura per un certo tempo e quindi raffreddarlo a temperatura ambiente. Questo processo di trattamento termico ha lo scopo di alleviare le tensioni interne e migliorare la tenacità. Il rinvenimento è generalmente classificato nei tre tipi seguenti, in base alla temperatura di riscaldamento:
- Tempra a bassa temperatura: La temperatura di riscaldamento varia da 150 a 250°C. Lo scopo è quello di alleviare parzialmente le tensioni interne e aumentare la tenacità del componente in acciaio.
- Tempra a media temperatura: La temperatura di riscaldamento varia da 350 a 450°C. Lo scopo è quello di alleviare ulteriormente le tensioni interne e migliorare la tenacità del componente in acciaio.
- Tempra ad alta temperatura: La temperatura di riscaldamento varia da 500 a 680°C. Lo scopo è quello di eliminare completamente le tensioni interne e di conferire al componente in acciaio un'elevata durezza, tenacità e resistenza all'usura.
misurazione della durezza
Che cos'è la ricottura? Qual è il suo scopo?
La ricottura è un processo di trattamento termico in cui un metallo o una lega vengono riscaldati a una temperatura adeguata, mantenuti a tale temperatura per un certo periodo di tempo e quindi raffreddati lentamente (di solito in un forno). Lo scopo della ricottura è ridurre la durezza, migliorare la lavorabilità, aumentare la duttilità e migliorare le proprietà meccaniche. Inoltre, la ricottura può eliminare le tensioni interne, le microstrutture irregolari e l'ingrossamento dei grani nei componenti fusi e forgiati.
Che cos'è la normalizzazione? Qual è il suo scopo?
La normalizzazione è un processo di trattamento termico in cui l'acciaio o i componenti in acciaio vengono riscaldati al di sopra della temperatura Ac3 e poi raffreddati in aria calma. La normalizzazione si differenzia dalla ricottura per la velocità di raffreddamento; la normalizzazione comporta un raffreddamento più rapido e talvolta la temperatura di riscaldamento è superiore a quella della ricottura. Lo scopo della normalizzazione è affinare la struttura, aumentare la resistenza e la tenacità dei componenti strutturali in acciaio a basso e medio tenore di carbonio, ridurre le tensioni interne e migliorare la lavorabilità.
