La temprazione è un processo di trattamento termico in cui un pezzo di lavoro smorzato viene riscaldato a una temperatura appropriatasotto la temperatura critica Ac1, mantenuto a tale temperatura per un certo periodo, e poi raffreddato ad una velocità specifica per aumentare la resistenza del materiale.È un processo critico che determina la microstruttura e le proprietà dell'acciaio nel suo stato di servizio.
Anche se l'acciaio smorzato (ad es. acciaio con struttura martensitica) presenta una durezza e una resistenza all'usura estremamente elevate, presenta due problemi chiave:una grande quantità di tensione interna residua di spegnimento rimane all'interno, che fa sì che la parte in acciaio si crepi o si deformi facilmente; in secondo luogo, ha una durezza estremamente scarsa e una grande fragilità, rendendola incapace di resistere a urti o carichi complessi.Regolando la temperatura di riscaldamento e il tempo di tenuta, la temperatura affronta specificamente questi problemi, con i seguenti obiettivi specifici:
- Eliminare lo stress internoIl riscaldamento fornisce agli atomi di acciaio un certo grado di mobilità, alleviando la tensione interna generata dalla rapida trasformazione microstrutturale durante l'estinguimento (ad esempio,raffreddamento rapido dell'austenite in martensite) e riduzione del rischio di crepa durante la successiva lavorazione o manutenzione della parte in acciaio.
- Regolare le proprietà meccaniche: "Personalizzare" le proprietà dell'acciaio in base alle esigenze, per le applicazioni che richiedono un'elevata durezza (ad es. utensili da taglio, matrici),la temperatura a bassa temperatura può essere selezionata per mantenere la maggior parte della durezza estintaPer le applicazioni che richiedono un'elevata resistenza (ad esempio, alberi, ingranaggi), la temperazione ad alta temperatura può essere utilizzata per migliorare significativamente la resistenza riducendo al contempo una certa durezza.
- Stabilizzare microstruttura e dimensioni: Trasformare la microstruttura inestatta (es. martensite, austenite mantenuta) in una più stabile (es. martensite temperata, sorbita),prevenire le fluttuazioni dimensionali causate da continui cambiamenti microstrutturali durante il servizio a lungo termine e garantire la precisione.
- Migliorare la lavorabilità: ridurre la durezza dell'acciaio smorzato per agevolare la successiva lavorazione meccanica come il taglio e la rettifica (ad esempio, l'acciaio utensile diventa più facile da rettificare dopo la temperatura).
- Parti in acciaionon può essere utilizzato immediatamente dopo l'estinguimentoe deve essere tempurata prontamente.
- Regolare la durezza, la resistenza, la plasticità e la durezza del pezzo da lavorare per soddisfare i requisiti di prestazione di servizio.e la temperazione può regolare la sua durezza e resistenza.
- Eliminare o ridurre le sollecitazioni interne residue generate durante l'estinguimento per evitare deformazioni o crepe.
- Stabilizzare la microstruttura e le dimensioni per garantire la precisione.entrambe sono metastabili e tendono a trasformarsi in strutture stabili (iQuesta trasformazione può causare modifiche delle dimensioni e della forma del pezzo.La temprazione converte la martensite spenta e l'austenite trattenuta in microstrutture più stabili, garantendo l'assenza di variazioni di dimensione o di forma durante il funzionamento.
Il processo di temperatura prevede quattro tipi di reazioni: decomposizione della martensite; precipitazione, trasformazione, aggregazione e crescita dei carburi; recupero e ricristallizzazione della ferrite;e decomposizione dell'austenite trattenuta.
Quando l'acciaio smorzato viene riscaldato al di sotto di 200 °C, finissimi e-carburi (FexC) iniziano a precipitare dalla martensite, riducendo la sovrasaturazione della martensite ed eliminando parzialmente lo stress interno.La microstruttura composta da questi e-carburi ultra-fini e una soluzione α-solida a bassa saturazione è chiamataMartensite temperata (Mtemp).
Dopo che la martensite estinta si trasforma in martensite temperata, il suo volume si restringe, riducendo la pressione sull'austenite trattenuta.l'austenite trattenuta si decompone per formare una struttura bainica.
Questa trasformazione è relativamente evidente negli acciai a carbonio medio e ad alto carbonio.la quantità di austenite trattenuta è così piccola che questa trasformazione è essenzialmente trascurabilePertanto, la microstruttura temperata rimane martensite temperata a 200°C.
Quando la temperatura supera i 250°C, la decomposizione della martensite è completa e la sua tetragonalità scompare.e la maggior parte della tensione interna di spegnimento viene eliminataLa temperatura tra 300°C e 500°C produce una microstruttura mista composta da una matrice di ferrite e da un gran numero di cementi granulari finamente dispersi, noti comeTroostito temperato (Ttemp).
Quando la temperatura di temperatura raggiunge i 400°C, la ferrite lamellare subisce la poligonizzazione, mentre la Fe3C granulare fine si sferoidizza e si aggrega per crescere.L' estinzione dello stress interno viene completamente eliminataLa temperazione compresa tra 500°C e 650°C si traduce in una microstruttura composta da una matrice poligonale di ferrite con una granulometria relativamente grande di cementito distribuita su tutta la superficie, denominatasorbita temperata (Stemp).
La temperazione è classificata in temperazione a bassa temperatura, temperazione a media temperatura e temperazione ad alta temperatura in base all'intervallo di temperatura.
- Temperatura di temperatura: 150 ∼ 250°C
- Microstruttura: Martensite temperata (Mtemp) una miscela di carburi ε ultra-fini e soluzione α-solida a bassa saturazione.mentre l' austenite mantenuta appare bianca.
- Scopo: mantenere un'elevata durezza (in genere 58 ̊64 HRC) e resistenza all'usura del pezzo di lavoro spegnato, riducendo al contempo lo stress residuo di spegnimento e la fragilità.
- Applicazioni: utilizzato principalmente per il trattamento termico di utensili in acciaio ad alto tenore di carbonio, utensili da taglio, utensili da misura, matrici, cuscinetti da laminazione, parti carburizzate e parti estinte in superficie.
- Temperatura di temperatura: 350 ∼ 500°C
- Microstruttura: Troostite temperata (Ttemp) una microstruttura di cementita fine granulare distribuita su una matrice di ferrite che conserva la morfologia martensitica.
- Scopo: raggiungere un elevato limite di elasticità, resistenza al rendimento e un certo grado di robustezza; la maggior parte delle sollecitazioni interne viene eliminata, con una durezza di 35-45 HRC.
- Applicazioni: utilizzato principalmente per il trattamento termico di molle, molle meccaniche, matrici di forgiatura e utensili da impatto.
- Temperatura di temperatura: 500 ∼ 650°C
- Microstruttura: sorbita temperata (Stemp) una microstruttura di Fe3C granulare distribuita su una matrice poligonale di ferrite.
- Scopo: Ottenere eccellenti proprietà meccaniche complessive (forza equilibrata, plasticità e robustezza); la tensione interna viene completamente eliminata, con una durezza di 25 ̊35 HRC.Dato che la sorbita temperata ha buone proprietà meccaniche complete, la combinazione di "estinguere + temperare ad alta temperatura" è comunemente indicata comecaldo e temperatura (QT), o semplicemente "temperare" in senso lato.
- Applicazioni: L'estinguimento e la temperazione sono utilizzati principalmente come trattamento termico finale per varie parti strutturali importanti (ad esempio, barre di collegamento, alberi,e ingranaggi soggetti a carichi alternativi e requisiti di elevata resistenza alla stanchezza)È anche spesso utilizzato come trattamento precalorico per parti estinte in superficie, parti nitridate, utensili di taglio di precisione, strumenti di misura e matrici.
Occorre notare che le suddette gamme di temperatura per i processi di temperatura si applicano agli acciai al carbonio e agli acciai a bassa lega e sononon applicabileagli acciai di media e alta lega con elevato contenuto di elementi legati.
La resistenza all'urto dell'acciaio temperato cambia con la temperatura di temperatura.Tuttavia, due valori minimi appaiono nell'intervallo di temperatura di 250°400°C e 450°650°C. Questo fenomeno si chiamafrattura del temperamentoE' suddiviso in fragilità a bassa temperatura e fragilità ad alta temperatura.
Questo si riferisce alla fragilità mostrata dall'acciaio smorzato quando viene temperato a 250-400°C. Poiché la fragilità una volta formata non può essere eliminata dal riscaldamento, viene anche chiamatafrattura irreversibile del temperamentoLa causa principale è che durante la temperazione in questo intervallo di temperatura, la martensite si decompone e la cementita precipita ai confini del grano.riducendo la resistenza alla frattura del limite del grano e distruggendo la continuità della matriceQuasi tutti gli acciai presentano questo tipo di fragilità e attualmente non esiste un metodo efficace per eliminarla completamente.L'acciaio smorzato non è generalmente temperato nell'intervallo 250°C-350°C.
Questo si riferisce alla fragilità mostrata dall'acciaio smorzato quando viene raffreddato lentamente dopo la temperazione nell'intervallo di 450 ∼ 650 °C.La durezza può essere ripristinata se l'acciaio viene riscaldato fino a superare i 600 °C e raffreddato rapidamente, quindi si chiama anchefratturazione del temperamento reversibile.
Questo tipo di fratturazione si verifica principalmente negli acciai strutturali contenenti elementi di lega come Cr, Ni, Si e Mn.Una caratteristica fondamentale è che il raffreddamento rapido (raffreddamento dell'olio) dopo la temperatura non provoca fragilitàQuando questi acciai devono essere temperati a temperature elevate, di solito vengono riscaldati a oltre 600°C e raffreddati rapidamente.Il raffreddamento rapido da questa temperatura non provoca indurimento, poiché non si verifica l'austenitizzazione.
In generale, per ottenere buone proprietà meccaniche complessive, gli acciai strutturali in lega sono spesso temperati in tre differenti intervalli di temperatura: acciai ad altissima resistenza a circa 200°C;acciai a molla intorno a 460°C; acciai smorzati e temperati a 550°C-650°C. acciai per utensili a carbonio e leghe, che richiedono elevata durezza e resistenza,con un tenore di calore non superiore a 50 °CGli acciai strutturali in lega, gli acciai a stampo e gli acciai ad alta velocità sono tutti temperati nell'intervallo 500-650 °C.
- Il temperamento non ha senso peracciaio smaltito non trattato■ quindi viene utilizzato come processo finale di trattamento termico in combinazione con l'estinguimento.
- Per evitare la deformazione o la crepa delle parti smorzate durante lo stoccaggio, le parti in acciaiodeve essere temperato immediatamente dopo l'estinguimento.
- L'insufficiente temperatura può essere compensata da un ulteriore processo di temperatura appropriato; tuttavia, se si verifica un'eccessiva temperatura, tutti gli sforzi precedenti saranno sprecati e la parte dovrà essere nuovamente accesa.
- Il temperamento ènon è un metodo di indurimentoAl contrario, si tratta di riscaldare l'acciaio indurito trattato termicamente per alleviare lo stress, ammorbidire il materiale e migliorare la plasticità.
- I cambiamenti microstrutturali e le modifiche delle proprietà causate dalla temperatura dipendono dalla temperatura alla quale l'acciaio viene riscaldato.Pertanto,, la scelta della temperatura dipende solitamente dalla misura in cui la durezza e la resistenza vengono sacrificate per ottenere plasticità e robustezza.
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