Che cos'è il trattamento termico e in che modo le parti ne traggono vantaggio?

Che cos'è il trattamento termico e in che modo le parti ne traggono vantaggio?

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Fabbrica di trattamenti termici

Panoramica del trattamento termico

Il trattamento termico è un processo che utilizza il riscaldamento e il raffreddamento controllati per modificare la struttura cristallina di metalli e leghe metalliche (come acciaio e alluminio).Nel corso del tempo, sono stati sviluppati molti metodi diversi.A seconda del materiale e del processo di trattamento, il trattamento termico può offrire molti vantaggi,tra cui una maggiore durezza, una migliore resistenza al calore, una maggiore duttilità e una maggiore resistenza del materiale.

Sebbene la maggior parte delle persone non sappia cosa sia il trattamento termico, in realtà è una parte essenziale del processo di produzione.Può essere utilizzato in diverse fasi del processo di fabbricazione per modificare determinate proprietà di un metallo o di una lega.Alcuni importanti settori in cui il trattamento termico svolge un ruolo importante includonoaereo, automobilistico, hardware(come seghe e asce),computer, veicoli spaziali, militari e industria petrolifera e del gas.

Come funziona il trattamento termico?

Diagramma di flusso del trattamento termico

È stato detto in precedenza che il trattamento termico è essenzialmente l'alterazione delle proprietà fisiche di un metallo mediante riscaldamento o raffreddamento controllato, e infatti il ​​trattamento termico funziona su questo semplice principio.Sebbene esistano molti tipi di trattamenti termici, seguono un processo simile.In poche parole,il trattamento termico funziona riscaldando il metallo, mantenendolo a quella temperatura e quindi raffreddandolo nuovamente.Il motivo per cui le proprietà delle parti metalliche cambiano durante questo processo è che le alte temperature modificano la microstruttura del metallo, che svolge un ruolo importante nelle proprietà meccaniche del materiale.

Il periodo di tempo in cui il metallo viene riscaldato è chiamato "tempo di ammollo“.La durata del tempo di macerazione gioca un ruolo importante nelle proprietà del metallo, perché la microstruttura di un metallo macerato per lungo tempo cambia in modo diverso rispetto a quella di un metallo macerato per un tempo più breve.D'altra parte, anche il processo di raffreddamento dopo il tempo di immersione ha un impatto sull'esito del metallo.Il metallo può essere raffreddato rapidamente, operazione chiamata tempra, oppure può essere raffreddato lentamente in una fornace per garantire il raggiungimento dei risultati desiderati.La combinazione di temperatura di immersione, tempo di immersione, temperatura di raffreddamento e durata del raffreddamento giocano tutti un ruolo nel produrre le proprietà desiderate nel metallo o nella lega.

Per riassumere, il processo di trattamento termico richiede tre fasi fondamentali,riscaldamento, ammollo e raffreddamento.

Le fasi di calore

La microstruttura della lega cambia durante il processo di trattamento termico.Il riscaldamento segue uno specifico profilo termico.A questo punto il metallo può trovarsi in tre diversi stati, una miscela meccanica, una soluzione solida o una combinazione di entrambi.Ogni stato apporta qualità diverse e lo stato può essere modificato riscaldando secondo il diagramma di fase.

La fase dell'ammollo

Lo scopo della fase di ammollo è mantenere il metallo alla giusta temperatura fino alla formazione della struttura interna desiderata.La durata dipende dalle esigenze.Ad esempio, il tipo di materiale e la dimensione della parte, quando la dimensione della parte è maggiore, è necessario più tempo.Il nucleo della maggior parte delle parti impiega più tempo per raggiungere la temperatura richiesta.

La fase di raffreddamento

Durante la fase di raffreddamento, è necessario riportare il metallo a temperatura ambiente, ma ci sono diversi modi per farlo a seconda del tipo di metallo.Può richiedere un mezzo di raffreddamento, un gas, un liquido, un solido o una combinazione di questi.La velocità di raffreddamento dipende dal metallo stesso e dal mezzo di raffreddamento.Pertanto, la scelta del raffreddamento è un fattore importante per le prestazioni desiderate del metallo.

Metodi comuni di trattamento termico e vantaggi

Ci sono molte tecniche di trattamento termico tra cui scegliere.Ognuno di loro porta determinate qualità.I metodi di trattamento termico più comuni includono:

Indurimento

Una delle forme più comuni di trattamento termico,questo aumenta la durezza di un metallo o di una lega e lo rende meno duttile.Generalmente, per indurimento superficiale senza successive operazioni di indurimento, spesso noto anche come nitrurazione, è la diffusione di azoto nella superficie di acciai legati speciali, con conseguente superficie dura e nucleo morbido senza ulteriori trattamenti.

Tempra

Il rinvenimento è il processo di riduzione dell'eccessiva durezza e fragilità causate durante il processo di tempra.Anche le sollecitazioni interne vengono alleviate.In generale, il rinvenimento è l'ultima fase del processo di indurimento.È un processo di trattamento termico che aiuta a migliorare l'elasticità dell'acciaio.Le leghe a base di ferro sono generalmente dure, ma spesso troppo fragili per alcune applicazioni.Il rinvenimento aiuta a modificare la durezza, la fragilità e la duttilità del metallo.Questo per facilitare il processo.

Ricottura

La ricottura ammorbidisce il metallo.Rende il metallo più adatto alla lavorazione a freddo e alla formatura.Migliora anche la lavorabilità, la duttilità e la tenacità del metal.Nel processo di ricottura, il metallo viene riscaldato al di sopra della temperatura critica superiore e quindi raffreddato lentamente.

Normalizzazione

La normalizzazione è un'altra forma di ricottura.È abituatoalleviare le sollecitazioni interne causate da processi quali saldatura, fusione o tempra. L'acciaio normalizzato è più duro e resistente dell'acciaio ricotto.In questo processo, il metallo viene riscaldato ad una temperatura superiore di 40°C rispetto alla sua temperatura critica superiore.In questo caso, il metallo viene riscaldato a 200°F, al di sopra della temperatura di ricottura.Il tecnico mantiene il metallo alla temperatura critica fino a quando avviene la trasformazione.Questo processo di trattamento termico richiede il raffreddamento ad aria dopo il riscaldamento.

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