Afin que la pièce métallique ait les performances de travail requises, le processus de traitement thermique est souvent essentiel. Le processus de traitement thermique comprend généralement trois processus de chauffage, de conservation de la chaleur et de refroidissement. En raison de différents processus, il est divisé en trempe, revenu, normalisation et recuit. Pouvez-vous faire la différence?
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Qu'est-ce que l'extinction ?
La trempe de l'acier consiste à chauffer l'acier à une température supérieure à la température critique Ac3 (acier hypoeutectoïde) ou Ac1 (acier hypereutectoïde), le maintenir au chaud pendant un certain temps pour le rendre totalement ou partiellement austénitisé, puis le refroidir avec un vitesse de refroidissement supérieure à la vitesse de refroidissement critique. Procédé de traitement thermique permettant un refroidissement rapide et rapide en dessous de Ms (ou isotherme proche de Ms) pour transformation en martensite (ou bainite). Habituellement, le traitement en solution solide de l'alliage d'aluminium, de l'alliage de cuivre, de l'alliage de titane, du verre trempé et d'autres matériaux ou le processus de traitement thermique avec processus de refroidissement rapide est appelé trempe.
Le but de la trempe:
1) Améliorer les propriétés mécaniques des produits ou pièces métalliques. Par exemple : amélioration de la dureté et de la résistance à l'usure des outils, des roulements, etc., augmentation de la limite élastique des ressorts, amélioration des propriétés mécaniques globales des pièces d'arbre, etc.
2) Améliorer les propriétés des matériaux ou les propriétés chimiques de certains aciers spéciaux. Tels que l'amélioration de la résistance à la corrosion de l'acier inoxydable, l'augmentation du magnétisme permanent de l'acier magnétique, etc.
Lors de la trempe et du refroidissement, outre la sélection raisonnable du milieu de trempe, des méthodes de trempe correctes sont également requises. Les méthodes de trempe couramment utilisées comprennent principalement la trempe à liquide unique, la trempe à double liquide, la trempe graduée, la trempe isotherme et la trempe partielle.
Les pièces en acier ont les caractéristiques suivantes après trempe :
① Des structures déséquilibrées (c'est-à-dire instables) telles que la martensite, la bainite et l'austénite résiduelle sont obtenues.
② Il y a une grande contrainte interne.
③ Les propriétés mécaniques ne peuvent pas répondre aux exigences. Par conséquent, les pièces en acier doivent généralement être trempées après la trempe.
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Qu'est-ce que la trempe ?
La trempe est un processus de traitement thermique qui chauffe les produits ou pièces métalliques trempés à une certaine température, puis les refroidit d'une certaine manière après un certain temps de maintien. Le revenu est une opération effectuée immédiatement après la trempe et constitue généralement le dernier traitement thermique de la pièce. Un processus, donc le processus conjoint de trempe et de revenu est appelé traitement final.
Le but principal de la trempe et du revenu est de :
1) Réduire le stress interne et réduire la fragilité. Les pièces trempées sont très sollicitées et cassantes. S'ils ne sont pas trempés dans le temps, ils se déforment souvent ou même se fissurent.
2) Ajustez les propriétés mécaniques de la pièce. Après trempe, la pièce a une dureté et une fragilité élevées. Afin de répondre aux différentes exigences de performance de diverses pièces, il peut être ajusté en fonction de la trempe, de la dureté, de la résistance, de la plasticité et de la ténacité.
3) Taille de pièce stable. La structure métallographique peut être stabilisée par trempe pour garantir qu'aucune déformation ne se produira lors d'une utilisation future.
4) Améliorer les performances de coupe de certains aciers alliés.
Le rôle du tempérage est de :
① Améliorer la stabilité de la structure, de sorte que la pièce ne subisse plus de transformation tissulaire pendant l'utilisation, de sorte que la taille géométrique et les performances de la pièce restent stables.
② Éliminer les contraintes internes afin d'améliorer les performances de la pièce et de stabiliser les dimensions géométriques de la pièce.
③ Ajuster les propriétés mécaniques de l'acier pour répondre aux exigences d'utilisation.
La raison pour laquelle la trempe a ces effets est que lorsque la température augmente, l'activité des atomes augmente et les atomes de fer, de carbone et d'autres éléments d'alliage dans l'acier peuvent diffuser rapidement pour réaliser le réarrangement des atomes, les rendant ainsi instables. L'organisation déséquilibrée se transforme progressivement en une organisation équilibrée stable. Le soulagement des contraintes internes est également lié à la diminution de la résistance du métal à mesure que la température augmente. Généralement, lorsque l'acier est trempé, la dureté et la résistance diminuent et la plasticité augmente. Plus la température de revenu est élevée, plus l'évolution de ces propriétés mécaniques est importante. Certains aciers alliés à haute teneur en éléments d'alliage précipiteront certains composés métalliques à grains fins lorsqu'ils seront trempés dans une certaine plage de températures, ce qui augmentera la résistance et la dureté. Ce phénomène est appelé durcissement secondaire.
Exigences de revenu : les pièces ayant des utilisations différentes doivent être trempées à différentes températures pour répondre aux exigences d'utilisation.
① Les outils de coupe, les roulements, les pièces cémentées et trempées et les pièces trempées en surface sont généralement trempées à une température inférieure à 250 degrés. Après revenu à basse température, la dureté ne change pas beaucoup, la contrainte interne diminue et la ténacité s'améliore légèrement.
② Le ressort est trempé à une température moyenne à 350-500 degré pour obtenir une élasticité élevée et la ténacité nécessaire.
③ Les pièces en acier de construction à teneur moyenne en carbone sont généralement trempées à une température élevée de 500-600 degrés C pour obtenir une bonne combinaison de résistance et de ténacité.
Lorsque l'acier est trempé à environ 300 degrés, sa fragilité augmente souvent. Ce phénomène est appelé le premier type de fragilité de revenu. En règle générale, il ne doit pas être tempéré dans cette plage de température. Certains aciers de construction en alliage à teneur moyenne en carbone ont également tendance à devenir cassants s'ils sont lentement refroidis à température ambiante après un revenu à haute température. Ce phénomène est appelé le deuxième type de fragilité à la trempe. L'ajout de molybdène à l'acier, ou le refroidissement dans de l'huile ou de l'eau pendant le revenu, peut empêcher le deuxième type de fragilité de revenu. Cette fragilité peut être éliminée en réchauffant le deuxième type d'acier cassant de revenu à la température de revenu d'origine.
En production, il est souvent basé sur les exigences de performance de la pièce. Selon différentes températures de chauffage, la trempe est divisée en trempe à basse température, trempe à température moyenne et trempe à haute température. Le processus de traitement thermique combinant la trempe et le revenu ultérieur à haute température est appelé trempe et revenu, c'est-à-dire qu'il présente une bonne plasticité et une bonne ténacité tout en ayant une résistance élevée.
1) Trempe à basse température : 150-250 degré, M fois, réduit les contraintes internes et la fragilité, améliore la ténacité du plastique, a une dureté et une résistance à l'usure plus élevées. Utilisé pour fabriquer des outils de mesure, des couteaux et des roulements, etc.
2) Trempe à température moyenne : 350-500 degré, temps T, avec une élasticité élevée, une certaine plasticité et dureté. Utilisé pour fabriquer des ressorts, forger des matrices, etc.
3) Trempe à haute température : 500-650 degré, trempe S, avec de bonnes propriétés mécaniques complètes. Utilisé pour fabriquer des engrenages, des vilebrequins, etc.
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C'est quoi normaliser ?
La normalisation est un traitement thermique qui améliore la ténacité de l'acier. Une fois que l'élément en acier est chauffé à 30-50 degré au-dessus de la température Ac3, il est conservé pendant un certain temps, puis refroidi à l'air. La principale caractéristique est que la vitesse de refroidissement est plus rapide que le recuit et inférieure à la trempe. Pendant la normalisation, les grains cristallins d'acier peuvent être affinés dans un refroidissement légèrement plus rapide, non seulement peuvent obtenir une résistance satisfaisante, mais peuvent également améliorer considérablement la ténacité (valeur AKV), réduire la tendance à la fissuration des composants. Après la normalisation de certaines tôles d'acier laminées à chaud faiblement alliées, les pièces forgées et les pièces moulées en acier faiblement allié, les propriétés mécaniques complètes du matériau peuvent être considérablement améliorées et les performances de coupe sont également améliorées.
La normalisation a les objectifs et les utilisations suivants :
① Pour l'acier hypoeutectoïde, la normalisation est utilisée pour éliminer la structure à gros grains surchauffée et la structure Widmanstatten des pièces moulées, des pièces forgées et des assemblages soudés, ainsi que la structure en bandes des matériaux laminés ; raffiner les grains; et peut être utilisé comme prétraitement thermique avant la trempe.
② Pour l'acier hypereutectoïde, la normalisation peut éliminer la cémentite secondaire réticulaire et affiner la perlite, ce qui non seulement améliore les propriétés mécaniques, mais facilite également le recuit de sphéroïdisation ultérieur.
③ Pour les tôles d'acier minces à emboutissage profond à faible teneur en carbone, la normalisation peut éliminer la cémentite libre aux joints de grains pour améliorer leurs propriétés d'emboutissage profond.
④ Pour l'acier à faible teneur en carbone et l'acier faiblement allié à faible teneur en carbone, utilisez la normalisation pour obtenir une structure de perlite plus fine, augmentez la dureté à HB140-190, évitez le phénomène de "couteau collant" pendant la coupe et améliorez usinabilité. Pour l'acier à carbone moyen, lorsque la normalisation et le recuit peuvent être utilisés, il est plus économique et pratique d'utiliser la normalisation.
⑤ Pour l'acier de construction ordinaire à teneur moyenne en carbone, la normalisation peut être utilisée à la place de la trempe et du revenu à haute température lorsque les propriétés mécaniques ne sont pas élevées, ce qui est non seulement facile à utiliser, mais stabilise également la structure et la taille de l'acier.
⑥ La normalisation à haute température (150-200 degré au-dessus de Ac3) peut réduire la ségrégation de la composition des pièces moulées et des pièces forgées en raison du taux de diffusion élevé à haute température. Les grains grossiers après normalisation à température élevée peuvent être affinés par normalisation ultérieure à une seconde température inférieure.
⑦ Pour certains aciers alliés à faible et moyenne teneur en carbone utilisés dans les turbines à vapeur et les chaudières, la normalisation est souvent utilisée pour obtenir une structure bainitique, puis trempée à haute température. Il a une bonne résistance au fluage lorsqu'il est utilisé à 400-550 degré.
⑧ Outre les pièces en acier et les produits en acier, la normalisation est également largement utilisée dans le traitement thermique de la fonte ductile pour obtenir une matrice de perlite et améliorer la résistance de la fonte ductile.
Étant donné que la normalisation est caractérisée par un refroidissement par air, la température ambiante, la méthode d'empilage, le débit d'air et la taille de la pièce ont tous un impact sur la structure et les performances après la normalisation. La structure normalisée peut également être utilisée comme méthode de classification de l'acier allié. Généralement, les aciers alliés sont divisés en acier perlitique, acier bainitique, acier martensitique et acier austénitique selon la microstructure obtenue en chauffant un échantillon d'un diamètre de 25 mm à 900 degrés et en refroidissant à l'air.
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Qu'est-ce que le recuit ?
Le recuit est un processus de traitement thermique du métal dans lequel le métal est lentement chauffé à une certaine température, maintenu pendant un temps suffisant, puis refroidi à une vitesse appropriée. Le traitement thermique de recuit est divisé en recuit complet, recuit incomplet et recuit de détente. Les propriétés mécaniques des matériaux recuits peuvent être détectées par un essai de traction ou un essai de dureté. De nombreux produits en acier sont fournis à l'état de recuit et de traitement thermique. Le testeur de dureté Rockwell peut être utilisé pour tester la dureté de l'acier. Pour les plaques d'acier plus minces, les bandes d'acier et les tuyaux en acier à paroi mince, les testeurs de dureté de surface Rockwell peuvent être utilisés pour tester la dureté HRT. .
Le recuit a pour but de :
① Améliorer ou éliminer divers défauts structurels et contraintes résiduelles causés par le moulage, le forgeage, le laminage et le soudage de l'acier, et empêcher la déformation et la fissuration des pièces.
② Adoucissez la pièce pour la découpe.
③ Affinage des grains et amélioration de la structure pour améliorer les propriétés mécaniques de la pièce.
④ Faire les préparatifs organisationnels pour le traitement thermique final (trempe, revenu).
Les procédés de recuit couramment utilisés sont :
① Entièrement recuit. Il est utilisé pour affiner la structure surchauffée grossière avec de mauvaises propriétés mécaniques après coulée, forgeage et soudage d'acier à moyenne et faible teneur en carbone. Chauffer la pièce à 30-50 degré au-dessus de la température à laquelle la ferrite est complètement transformée en austénite, la maintenir au chaud pendant un certain temps, puis la refroidir lentement avec le four. Pendant le processus de refroidissement, l'austénite se transformera à nouveau pour amincir la structure en acier .
② Recuit de sphéroïdisation. Il est utilisé pour réduire la dureté élevée de l'acier à outils et de l'acier à roulement après forgeage. La pièce est chauffée à 20-40 degré au-dessus de la température à laquelle l'acier commence à former de l'austénite, puis refroidie lentement après conservation de la chaleur. Pendant le processus de refroidissement, la cémentite lamellaire dans la perlite devient sphérique, réduisant ainsi la dureté.
③ Recuit isotherme. Il est utilisé pour réduire la dureté élevée de certains aciers de construction alliés à haute teneur en nickel et en chrome pour la coupe. Généralement, il est d'abord refroidi à la température la plus instable de l'austénite à une vitesse plus rapide, et l'austénite est transformée en troostite ou en sorbite pendant un temps approprié, et la dureté peut être réduite.
④ Recuit de recristallisation. Il est utilisé pour éliminer le phénomène de durcissement (augmentation de la dureté et diminution de la plasticité) du fil métallique et de la tôle mince lors du processus d'étirage à froid et de laminage à froid. La température de chauffage est généralement inférieure de 50-150 degré à la température à laquelle l'acier commence à former de l'austénite. Ce n'est qu'ainsi que l'effet d'écrouissage peut être éliminé et le métal ramolli.
⑤ Recuit de graphitisation. Il est utilisé pour transformer la fonte contenant une grande quantité de cémentite en fonte malléable avec une bonne plasticité. L'opération du processus consiste à chauffer la pièce moulée à environ 950 degrés, à la maintenir au chaud pendant un certain temps, puis à la refroidir correctement pour décomposer la cémentite afin de former un groupe de graphite floculant.
⑥ Recuit de diffusion. Il est utilisé pour homogénéiser la composition chimique des pièces moulées en alliage et améliorer leurs performances. La méthode consiste à chauffer la pièce moulée à la température la plus élevée possible sans fondre, et à la maintenir au chaud pendant une longue période, puis à la refroidir lentement après que la diffusion des divers éléments dans l'alliage ait tendance à être uniformément répartie.
⑦ Recuit de détente. Utilisé pour éliminer les contraintes internes des pièces moulées en acier et des soudures. Pour les produits sidérurgiques chauffés à 100-200 degrés en dessous de la température à laquelle l'austénite commence à se former, le refroidissement à l'air après conservation de la chaleur peut éliminer les contraintes internes
