Tempra e rinvenimento: processo di trattamento termico dell'acciaio e ottimizzazione delle prestazioni
La tempra e il rinvenimento (tempra + rinvenimento) è un processo di trattamento termico comune per l'acciaio, solitamente utilizzato per migliorare le proprietà dell'acciaio. Lo scopo principale della bonifica è quello di ottenere una struttura organizzativa equilibrata dell'acciaio attraverso appropriati processi di riscaldamento e raffreddamento, migliorandone così resistenza, durezza e tenacità. Questo processo solitamente include i seguenti passaggi:
- Riscaldamento (austenitizzazione): l'acciaio viene prima riscaldato al di sopra della sua temperatura critica (cioè la temperatura di austenitizzazione), facendolo trasformare completamente in austenite (austenite), che è una struttura di acciaio ad alta temperatura.
- Ammollo: l'acciaio viene mantenuto ad alta temperatura per un periodo di tempo per garantire l'omogeneizzazione della struttura. Questo passaggio aiuta a migliorare la temprabilità del materiale.
- Raffreddamento (tempra): l'acciaio viene raffreddato rapidamente, provocando la rapida trasformazione dell'austenite in martensite, aumentando così la durezza. La selezione del mezzo di raffreddamento e il controllo della velocità di raffreddamento sono molto critici per il successo del processo di tempra e rinvenimento.
- Rinvenimento: l'acciaio bonificato è solitamente troppo fragile e duro, quindi deve essere rinvenuto per ridurre la durezza e migliorare la tenacità. Questa fase prevede il riscaldamento dell'acciaio a una temperatura inferiore, il mantenimento del calore per un certo periodo di tempo e quindi il raffreddamento.
L'acciaio bonificato ha una maggiore resistenza e durezza pur mantenendo un certo grado di tenacità. Ciò lo rende adatto a molte applicazioni ingegneristiche, soprattutto dove è richiesto un equilibrio tra resistenza e tenacità. Va notato che diversi tipi di acciaio e diversi parametri di tempra e rinvenimento (temperatura, tempo, velocità di raffreddamento, ecc.) si tradurranno in proprietà diverse. Pertanto, quando si esegue la tempra e il rinvenimento, è necessario sviluppare un piano di processo appropriato in base alla composizione specifica della lega e ai requisiti applicativi. L'acciaio al carbonio viene spesso utilizzato senza trattamento termico finale, ma può essere ricotto, normalizzato, cementato o rinvenuto per migliorarne le proprietà meccaniche e produttive.
ss400 Acciaio dolce
SSS400/Q235 è un normale acciaio strutturale a basso tenore di carbonio con un contenuto di carbonio compreso tra 0,12% e 0,2%, che equivale all'acciaio n. 10 e n. 20. In teoria, può essere temprato per ottenere martensite, ma a causa del carbonio martensitico la supersaturazione è molto bassa e la durezza dopo la tempra è molto bassa, solo circa 170 HBS. La durezza di questo acciaio allo stato di fornitura è di circa 144HBS (è stata normalizzata prima di lasciare la fabbrica). Si può vedere che quando temprato con Q235, l'aumento di resistenza e durezza non è ovvio e deve anche affrontare gli svantaggi del trattamento termico di deformazione, fessurazione, ossidazione, decarburazione e un costo del trattamento termico, che è piuttosto antieconomico. L'acciaio dolce ss400 viene generalmente acquistato senza trattamento termico. Generalmente viene utilizzato in progetti di ingegneria in cui è necessaria una grande quantità di acciaio. La quantità è enorme. Viene solitamente utilizzato dopo la laminazione a caldo. La laminazione a caldo significa normalizzare il trattamento termico. Esistono diversi motivi per non effettuare il trattamento termico:
- Queste occasioni non richiedono requisiti meccanici elevati.
- Il volume dei componenti in acciaio è troppo grande e il trattamento termico non è pratico.
- Il materiale è economico, i requisiti di qualità sono relativamente bassi ed è acciaio a basso tenore di carbonio, quindi l'effetto del trattamento termico non è molto buono.
- Se devi utilizzare Q235 per indurirlo, puoi solo carburarlo, ma non è conveniente.
Acciaio al carbonio 1045/S45C
L'acciaio 1045/S45C è un acciaio strutturale bonificato a medio contenuto di carbonio comunemente utilizzato. La plasticità a freddo di questo acciaio è nella media. La ricottura e la normalizzazione sono leggermente migliori della tempra e del rinvenimento. Ha una maggiore resistenza e una migliore lavorabilità. Dopo un adeguato trattamento termico può ottenere un certo grado di tenacità, plasticità e resistenza all'usura. Fonte materiale conveniente. Adatto per la saldatura a idrogeno e ad arco di argon, ma non adatto per la saldatura a gas. È necessario il preriscaldamento prima della saldatura e la ricottura di distensione deve essere eseguita dopo la saldatura. La normalizzazione può migliorare le prestazioni di taglio dei pezzi grezzi con durezza inferiore a 160 HBS. Dopo il trattamento di tempra e rinvenimento, le proprietà meccaniche complessive di questo acciaio dovrebbero essere ottimizzate rispetto ad altri acciai strutturali a medio carbonio. Tuttavia, la temprabilità di questo acciaio è bassa. Il diametro critico temprabile in acqua è 12~17 mm e tende a rompersi durante la tempra in acqua. Quando il diametro è maggiore di 80 mm, le sue proprietà meccaniche sono simili dopo tempra, rinvenimento o normalizzazione. Maggiore resistenza e tenacità possono essere ottenute dopo il trattamento di tempra e rinvenimento per parti di stampo medie e piccole.
Applicazioni dell'acciaio al carbonio 1045/S45C:
- Può essere utilizzato come uno dei materiali per la produzione di chiavi a cuneo DIN 6883-1956; può essere utilizzato per produrre bulloni di grado 8.8 e 9.8 M16 e inferiore, bulloni di grado 10.9 e M22 e inferiore, dadi di grado 8, 9 e 10 e rondelle di grado 300HV, vedere JC/T 5057.40-1995 .
- Può essere utilizzato per produrre bulloni esagonali di grandi dimensioni ad alta resistenza per strutture in acciaio di grado 8.8S M20 e inferiore, dadi esagonali grandi di grado 10H o 8H e rondelle ad alta resistenza di grado prestazionale 35~45HRC. Vedi GB/T 1231-2006.
25CrMo4/35CrMo4/42CrMo4Acciaio Q+T
I materiali di cui sopra sono tutti acciai legati a basso tenore di carbonio, contenenti elementi di lega come cromo e molibdeno, e hanno elevata temprabilità e assenza di fragilità da rinvenimento. L'acciaio legato 25CrMo4 ha una resistenza sufficiente alle alte temperature inferiori a 500 gradi, un'ottima saldabilità, poca tendenza a formare crepe a freddo e buona lavorabilità e plasticità alla deformazione a freddo. L'acciaio 35CrMo4 è generalmente utilizzato allo stato bonificato o carburato e bonificato. Specifiche del trattamento termico per questo acciaio: tempra a 880 gradi, raffreddamento ad acqua, raffreddamento ad olio; rinvenimento a 500 gradi, raffreddamento ad acqua, raffreddamento ad olio. L'acciaio legato 42CrMo4 viene utilizzato per produrre tubi ad alta pressione e vari elementi di fissaggio e parti cementate di qualità superiore come ingranaggi e alberi che funzionano in mezzi non corrosivi e con temperature di esercizio inferiori a 250 gradi e contenenti miscele di azoto e idrogeno.
