Rezumatul cunoștințelor de bază despre tratarea termică a metalelor

Tratamentul termic al metalelor este unul dintre procesele importante în fabricația mecanică. În comparație cu alte procese de prelucrare, tratamentul termic nu modifică, în general, forma și compoziția chimică generală a produsului din oțel, ci modifică microstructura din interiorul articolului sau modifică compoziția chimică a suprafeței, dotând sau îmbunătățind astfel performanța produsului. Scopul tratamentului termic al metalului este de a îmbunătăți calitatea intrinsecă a metalului, astfel încât acesta să aibă proprietățile mecanice, proprietățile fizice și chimice necesare. Pe lângă selecția rezonabilă a materialelor și diferitele procese de formare, procesele de tratament termic sunt adesea esențiale. Oțelul este cel mai utilizat material în industria mecanică. Microstructura oțelului este complexă și poate fi controlată prin tratament termic. Prin urmare, tratamentul termic al oțelului este principalul conținut al tratamentului termic al metalului.

Procesul de tratament termic

Procesul de tratament termic include în general trei procese: încălzire, izolație și răcire. Uneori există doar două procese: încălzire și răcire. Aceste procese sunt interconectate și nu pot fi întrerupte. Încălzirea este unul dintre procesele importante de tratament termic. Există multe metode de încălzire pentru tratarea termică a metalelor. Cărbunele și cărbunele au fost folosite pentru prima dată ca surse de căldură, iar combustibilii lichizi și gazoși au fost utilizați recent. Aplicarea energiei electrice face încălzirea ușor de controlat și nu are poluare a mediului. Aceste surse de căldură pot fi utilizate pentru încălzire directă, sau încălzire indirectă prin sare topită sau metal, sau chiar particule plutitoare.

Temperatura de încălzire este unul dintre parametrii importanți ai procesului de tratament termic. Selectarea și controlul temperaturii de încălzire sunt principalele aspecte pentru asigurarea calității tratamentului termic. Temperatura de încălzire variază în funcție de materialul metalic care este prelucrat și de scopul tratamentului termic, dar este în general încălzit la peste temperatura de transformare a fazei pentru a obține o structură la temperatură înaltă. În plus, transformarea necesită o anumită perioadă de timp. Prin urmare, atunci când suprafața metalului atinge temperatura de încălzire necesară, aceasta trebuie menținută la această temperatură pentru o anumită perioadă de timp pentru ca temperaturile interioare și externe să fie consistente și ca transformarea microstructurii să fie completă. Această perioadă de timp se numește izolație. Când se utilizează încălzire cu densitate mare de energie și tratament termic de suprafață, viteza de încălzire este rapidă și, în general, nu există timp de izolare, în timp ce timpul de izolare pentru tratamentul termic chimic este adesea mai lung.

Răcirea este, de asemenea, o etapă indispensabilă în procesul de tratament termic. Metodele de răcire variază în funcție de proces, controlând în principal viteza de răcire. În general, recoacere are cea mai mică viteză de răcire, normalizarea are o viteză de răcire mai rapidă, iar călirea are o viteză de răcire mai rapidă decât normalizarea. Dar există și cerințe diferite datorită diferitelor tipuri de oțel.

Tratament termic de suprafață este un proces de tratare termică a metalului care încălzește doar stratul de suprafață al metalului pentru a modifica proprietățile mecanice ale stratului de suprafață. Pentru a încălzi doar suprafața metalului fără a transfera prea multă căldură în interiorul metalului, sursa de căldură utilizată trebuie să aibă o densitate energetică mare, adică o cantitate mare de energie termică este dată metalului pe unitatea de suprafață, astfel încât suprafața sau o parte a metalului să poată atinge temperaturi ridicate într-un timp scurt. Principalele metode de tratament termic de suprafață includ stingerea cu flacără și tratamentul termic cu încălzire prin inducție. Sursele de căldură utilizate în mod obișnuit includ oxigen acetilena, oxigen propan, curent indus, laser și fascicul de electroni.

Tratament termic chimic este un proces de tratare termică a metalului care modifică compoziția chimică, structura și proprietățile suprafeței metalului. Tratamentul termic chimic este de a încălzi metalul într-un mediu (gaz, lichid, solid) care conține carbon, mediu de sare sau alte elemente de aliere și de a-l menține cald pentru o lungă perioadă de timp, astfel încât suprafața metalului să poată pătrunde în elemente precum carbonul, azotul, borul și cromul. După ce elementele sunt infiltrate, uneori sunt efectuate alte procese de tratament termic, cum ar fi călirea și revenirea. Principalele metode de tratament termic chimic includ cementarea, nitrurarea și metalizarea.

În general, tratarea termică a metalelor este unul dintre procesele importante în procesul de fabricație a pieselor mecanice și a sculelor și matrițelor. Poate asigura și îmbunătăți diferite proprietăți ale metalului, cum ar fi rezistența la uzură, rezistența la coroziune etc. Pe de altă parte, poate îmbunătăți, de asemenea, structura și starea de stres a semifabricatului pentru a facilita diferite procesări la rece și la cald.