Ⅰ.Le concept de base du traitement thermique.
A. Le concept de base du traitement thermique.
Les éléments et fonctions de base detraitement thermique:
1.Hatting
Le but est d'obtenir une structure d'austénite uniforme et fine.
2. Contention
L'objectif est de s'assurer que la pièce est complètement chauffée et d'empêcher la décarburisation et l'oxydation.
3. refroidissement
L'objectif est de transformer l'austénite en différentes microstructures.
Microstructures après traitement thermique
Pendant le processus de refroidissement après le chauffage et la maintien, l'austénite se transforme en différentes microstructures en fonction de la vitesse de refroidissement. Différentes microstructures présentent différentes propriétés.
B.Le concept de base du traitement thermique.
Classification basée sur les méthodes de chauffage et de refroidissement, ainsi que la microstructure et les propriétés de l'acier
1. Traitement thermique conventionnel (traitement thermique global): température, recuit, normalisation, éteinte
2. Traitement de chaleur de la surface: extinction de surface, extinction de surface de chauffage d'induction, extinction de surface de chauffage des flammes, extinction de surface de chauffage de contact électrique.
3. Traitement thermique chimique: carburisation, nitrade, carbonitridage.
4.Parpoids thermiques: Traitement thermique de l'atmosphère contrôlée, traitement thermique sous vide, traitement thermique de déformation.
C. température critique des aciers
La température de transformation critique de l'acier est une base importante pour déterminer les processus de chauffage, de maintien et de refroidissement pendant le traitement thermique. Il est déterminé par le diagramme de phase de carbone de fer.
Conclusion clé:La température de transformation critique réelle de l'acier est toujours à la traîne de la température théorique de transformation critique. Cela signifie que la surchauffe est nécessaire pendant le chauffage et que le sous-refroidissement est nécessaire pendant le refroidissement.
Ⅱ.Auminariat et normalisation de l'acier
1. Définition du recuit
Le recuit implique le chauffage de l'acier à une température au-dessus ou en dessous du point critique ac₁ le maintien à cette température, puis le refroidissant lentement, généralement à l'intérieur du four, pour obtenir une structure proche de l'équilibre.
2. Objectif de recuit
①Adjudiques Adjust pour l'usinage: Atteindre la dureté machinable dans la plage de HB170 ~ 230.
②Sélive le stress résiduel: empêche la déformation ou la fissuration au cours des processus ultérieurs.
Structure des grains de réfine: améliore la microstructure.
④Préparation pour le traitement thermique final: obtient une perlite granulaire (sphéroïdisée) pour la trempe et la trempe ultérieures.
3. Spheroïdisation du recuit
Spécifications du processus: La température de chauffage est proche du point ac₁.
Objectif: Sphéroïdir le cémentite ou les carbures dans l'acier, résultant en une perlite granulaire (sphéroïdisée).
Plage applicable: Utilisé pour les aciers avec des compositions eutectoïdes et hypereutectoïdes.
4.Diffusing recuit (recuit homogénéisant)
Spécifications du processus: La température de chauffage est légèrement inférieure à la ligne Solvus sur le diagramme de phase.
Objectif: éliminer la ségrégation.
① pour faible-carboneAvec une teneur en carbone inférieure à 0,25%, la normalisation est préférée au recuit comme traitement thermique préparatoire.
② Pour l'acier moyen en carbone avec une teneur en carbone entre 0,25% et 0,50%, le recuit ou la normalisation peut être utilisé comme traitement thermique préparatoire.
③Pour en acier de carbone moyen à élevé avec une teneur en carbone entre 0,50% et 0,75%, un recuit complet est recommandé.
④ pour élevécarboneAvec une teneur en carbone supérieure à 0,75%, la normalisation est d'abord utilisée pour éliminer le réseau Fe₃c, suivi d'un recuit sphéroïdissant.
Ⅲ.
A.
1. Définition de l'extinction: La trempe implique le chauffage de l'acier à une certaine température au-dessus du point ac₃ ou ac₁, le maintenant à cette température, puis le refroidissant à un taux supérieur au taux de refroidissement critique pour former la martensite.
2. Objectif de l'extinction: L'objectif principal est d'obtenir la martensite (ou parfois la bainite inférieure) pour augmenter la dureté et l'usure de la résistance de l'acier. La trempe est l'un des processus de traitement thermique les plus importants pour l'acier.
3. Déterminer les températures de trempe pour différents types d'acier
Hypoeutectoïde acier: ac₃ + 30 ° C à 50 ° C
Eutectoïde et Hypereutectoïde ACTEUR: ac₁ + 30 ° C à 50 ° C
Acier en alliage: 50 ° C à 100 ° C au-dessus de la température critique
4. Caractéristiques de refroidissement d'un milieu de l'extinction idéal:
Refroidissement lent avant la température du "nez": pour réduire suffisamment la contrainte thermique.
Capacité de refroidissement élevée près de la température du «nez»: pour éviter la formation de structures non martensitiques.
Refroidissement lent près du point M₅: pour minimiser la contrainte induite par la transformation martensitique.
5. Méthodes de ciblage et leurs caractéristiques:
① extinction simple: facile à utiliser et adapté aux petites pièces de forme simple. La microstructure résultante est la martensite (M).
②UnchingDouble Douching: plus complexe et plus difficile à contrôler, utilisé pour des pièces en acier à haute teneur en carbone à haute teneur en forme de complexe et des pièces en acier en alliage plus grandes. La microstructure résultante est la martensite (M).
③BROKEN DRINCHING: Un processus plus complexe, utilisé pour les grandes pièces en acier en alliage de forme complexe. La microstructure résultante est la martensite (M).
④Aurée de la trempe: utilisée pour les petites pièces de forme complexe avec des exigences élevées. La microstructure résultante est la bainite inférieure (b).
6.Facteurs affectant la durabilité
Le niveau de durabilité dépend de la stabilité de l'austénite surfondée en acier. Plus la stabilité de l'austénite surfondée est élevée, meilleure est la durabilité et vice versa.
Facteurs influençant la stabilité de l'austénite surfondée:
Position de la courbe C: Si la courbe C se déplace vers la droite, le taux de refroidissement critique pour la trempe diminue, améliorant la durabilité.
Conclusion clé:
Tout facteur qui déplace la courbe C vers la droite augmente la durabilité de l'acier.
Facteur principal:
Composition chimique: à l'exception du cobalt (CO), tous les éléments d'alliage dissous dans l'austénite augmentent la durabilité.
Plus la teneur en carbone est proche de la composition eutectoïde en acier au carbone, plus la courbe C se déplace vers la droite et plus la durabilité est élevée.
7.Détermination et représentation de la durabilité
①end Test de durabilité de la tremblement de terre: La durabilité est mesurée à l'aide de la méthode du test de retend final.
② Méthode de diamètre de trempe critique: Le diamètre critique de la trempe (D₀) représente le diamètre maximal de l'acier qui peut être complètement durci dans un milieu d'extinction spécifique.
B. tempérament
1. Définition de la trempe
La température est un processus de traitement thermique où l'acier trempé est réchauffé à une température en dessous du point A₁, maintenu à cette température, puis refroidi à température ambiante.
2. Objectif de la température
Réduire ou éliminer le stress résiduel: empêche la déformation ou la fissuration de la pièce.
Réduire ou éliminer l'austénite résiduelle: stabilise les dimensions de la pièce.
Éliminez la fragilité de l'acier éteint: ajuste la microstructure et les propriétés pour répondre aux exigences de la pièce.
Remarque importante: L'acier doit être tempéré rapidement après l'extinction.
3. Processus de tempérament
1. Température
Objectif: réduire le stress de l'extinction, améliorer la ténacité de la pièce et obtenir une résistance élevée à la dureté et à l'usure.
Température: 150 ° C ~ 250 ° C.
Performance: dureté: HRC 58 ~ 64. Horte résistance à la dureté et à l'usure.
Applications: outils, moules, roulements, pièces carburisées et composants durcis en surface.
2.Empeteur
Objectif: atteindre une ténacité élevée avec une force et une dureté suffisantes.
Température: 500 ° C ~ 600 ° C.
Performance: dureté: HRC 25 ~ 35. Bonnes propriétés mécaniques globales.
Applications: arbres, engrenages, bielles de connexion, etc.
Raffinage thermique
Définition: La trempe suivie d'une température à haute température est appelée raffinage thermique, ou simplement tremper. L'acier traité par ce processus a d'excellentes performances globales et est largement utilisé.
Traitement thermique de la surface de l'acier
A. Source de la surface des aciers
1. Définition du durcissement de la surface
Le durcissement de surface est un processus de traitement thermique conçu pour renforcer la couche de surface d'une pièce en la chauffant rapidement pour transformer la couche de surface en austénite, puis en la refroidissant rapidement. Ce processus est effectué sans modifier la composition chimique de l'acier ou la structure centrale du matériau.
2. Matériaux utilisés pour le durcissement en surface et la structure post-durcissante
Matériaux utilisés pour le durcissement de la surface
Matériaux typiques: acier à carbone moyen et en alliage de carbone moyen.
Prétraitement: Processus typique: Température. Si les propriétés centrales ne sont pas critiques, la normalisation peut être utilisée à la place.
Structure post-durcissement
Structure de surface: La couche de surface forme généralement une structure durcie comme la martensite ou la bainite, qui offre une forte dureté et une résistance à l'usure.
Structure du noyau: Le noyau de l'acier conserve généralement sa structure d'origine, comme la perlite ou l'état trempé, selon le processus de prétraitement et les propriétés du matériau de base. Cela garantit que le noyau maintient une bonne ténacité et une bonne force.
B. caractéristiques du durcissement de la surface d'induction
1.Eurre la température de chauffage et l'élévation rapide de la température: le durcissement de la surface d'induction implique généralement des températures de chauffage élevées et des taux de chauffage rapides, permettant un chauffage rapide en peu de temps.
2.Fine Structure des grains d'austénite dans la couche de surface: Pendant le chauffage rapide et le processus d'extinction ultérieur, la couche de surface forme des grains d'austénite fins. Après extinction, la surface est principalement constituée de martensite fine, la dureté généralement 2-3 HRC supérieure à la trempe conventionnelle.
3. Qualité de la surface de bonne qualité: En raison du temps de chauffage court, la surface de la pièce est moins sujette à l'oxydation et à la décarburisation, et la déformation induite par la trempe est minimisée, assurant une bonne qualité de surface.
4. Force de fatigue élevée: la transformation de phase martensitique dans la couche de surface génère une contrainte de compression, ce qui augmente la résistance à la fatigue de la pièce.
5. Efficacité de production élevée: le durcissement de la surface d'induction convient à la production de masse, offrant une efficacité opérationnelle élevée.
C. CLASSIFICATION DU TRAITEMENT CHIMIQUE
Carburisant, carburisant, carburisant, chromisant, siliconition, siliconisation, siliconalisation, carbonitride, borocarburisation
D.gas carburisant
Le carburateur au gaz est un processus où une pièce est placée dans un four à carburateur à gaz scellé et chauffé à une température qui transforme l'acier en austénite. Ensuite, un agent carburisant est coulé dans la fournaise, ou une atmosphère carburisée est directement introduite, permettant aux atomes de carbone de se diffuser dans la couche de surface de la pièce. Ce processus augmente la teneur en carbone (WC%) sur la surface de la pièce.
√ Agents carburisants:
• Gas riches en carbone: comme le gaz de charbon, le gaz de pétrole liquéfié (GPL), etc.
• Liquides organiques: comme le kérosène, le méthanol, le benzène, etc.
√carburisant les paramètres du processus:
• Température carburisée: 920 ~ 950 ° C.
• Temps carburisant: dépend de la profondeur souhaitée de la couche carburisée et de la température carburisée.
Traitement de la cure après le carbure
L'acier doit subir un traitement thermique après le carburateur.
Processus de traitement thermique après le carburateur:
√ courte durée + température à basse température
1. DIFFURATION DURECTEURS APRÈS LA COURANT PRÉSCROTATE + À LOBEAUX TÉMÉRATURE: La pièce est pré-refroidie de la température carburisée à juste au-dessus de la température de l'AR₁, puis immédiatement éteinte, suivie d'une température à basse température à 160 à 180 ° C.
2. trempage mûr après refroidissement avant refroidissement + à basse température: Après le carburateur, la pièce est lentement refroidie à température ambiante, puis réchauffée pour l'extinction et la température à basse température.
3.Dounching Douching après refroidissement avant refroidissement + à basse température: Après le carburateur et le refroidissement lent, la pièce subit deux étapes de chauffage et de trempe, suivie d'une température à basse température.
Ⅴ. Traitement thermique chimique des aciers
1.Définition du traitement thermique chimique
Le traitement thermique chimique est un processus de traitement thermique dans lequel une pièce en acier est placée dans un milieu actif spécifique, chauffé et maintenu à température, permettant aux atomes actifs du milieu de se diffuser dans la surface de la pièce. Cela modifie la composition chimique et la microstructure de la surface de la pièce, modifiant ainsi ses propriétés.
2. Processus basique du traitement thermique chimique
Décomposition: Pendant le chauffage, le milieu actif se décompose, libérant des atomes actifs.
Absorption: les atomes actifs sont adsorbés par la surface de l'acier et se dissolvent dans la solution solide de l'acier.
Diffusion: Les atomes actifs absorbés et dissous à la surface de l'acier migrent à l'intérieur.
Types de durcissement de surface d'induction
A. chauffage d'induction haute fréquence
Fréquence de courant: 250 ~ 300 kHz.
Profondeur de couche durcie: 0,5 ~ 2,0 mm.
Applications: engrenages moyens et petits modules et arbres de taille petite à moyenne.
B. chauffage à induction de la fréquence du médin
Fréquence de courant: 2500 ~ 8000 kHz.
Profondeur de couche durcie: 2 ~ 10 mm.
Applications: arbres plus grands et engrenages de modules grands à moyens.
C. chauffage d'induction de la fréquence de puissance
Fréquence de courant: 50 Hz.
Profondeur de la couche durcie: 10 ~ 15 mm.
Applications: pièces nécessitant une couche très profonde durcie.
3. Durcissement de la surface d'induction
Principe de base du durcissement de la surface d'induction
Effet de la peau:
Lorsque le courant alternatif dans la bobine d'induction induit un courant à la surface de la pièce, la majorité du courant induit est concentré près de la surface, tandis que presque aucun courant ne passe à l'intérieur de la pièce. Ce phénomène est connu comme l'effet cutané.
Principe de durcissement de la surface d'induction:
Sur la base de l'effet cutané, la surface de la pièce est rapidement chauffée à la température austénitisante (passant à 800 ~ 1000 ° C en quelques secondes), tandis que l'intérieur de la pièce reste presque non chauffée. La pièce est ensuite refroidie par pulvérisation d'eau, atteignant le durcissement de la surface.
4.
Température de la fragilité en acier éteint
La fusion de la fragilité se réfère au phénomène où la ténacité à l'impact de l'acier éteint diminue considérablement lorsqu'elle est trempée à certaines températures.
Premier type de tremblement de température
Plage de températures: 250 ° C à 350 ° C.
Caractéristiques: Si l'acier trempé est tempéré dans cette plage de température, il est très susceptible de développer ce type de fragilité de tempérament, qui ne peut pas être éliminé.
Solution: Évitez de tremper l'acier trempé dans cette plage de température.
Le premier type de fragilité de trempe est également connu sous le nom de fragilité à la température à basse température ou à la fragilité irréversible.
Ⅵ.
1. Le tempérament est un processus final de traitement thermique qui suit la trempe.
Pourquoi les aciers éteintes doivent-ils tremper?
Microstructure Après extinction: Après extinction, la microstructure de l'acier se compose généralement de martensite et d'austénite résiduelle. Les deux sont des phases métastables et se transformeront dans certaines conditions.
Propriétés de la martensite: la martensite se caractérise par une dureté élevée mais aussi une forte fragilité (en particulier dans la martensite de type aiguille en carbone à haute teneur), qui ne répond pas aux exigences de performance pour de nombreuses applications.
Caractéristiques de la transformation martensitique: la transformation en martensite se produit très rapidement. Après extinction, la pièce a des contraintes internes résiduelles qui peuvent entraîner une déformation ou une fissuration.
Conclusion: La pièce ne peut pas être utilisée directement après l'extinction! La température est nécessaire pour réduire les contraintes internes et améliorer la ténacité de la pièce, ce qui le rend adapté à une utilisation.
2.Fiférence entre la durabilité et la capacité de durcissement:
Drecabilité:
La durabilité fait référence à la capacité de l'acier à obtenir une certaine profondeur de durcissement (la profondeur de la couche durcie) après extinction. Cela dépend de la composition et de la structure de l'acier, en particulier ses éléments d'alliage et le type d'acier. La durabilité est une mesure de la façon dont l'acier peut durcir tout au long de son épaisseur pendant le processus de trempe.
Dureté (capacité de durcissement):
La dureté ou la capacité de durcissement se réfère à la dureté maximale qui peut être obtenue dans l'acier après trempe. Il est largement influencé par la teneur en carbone de l'acier. Une teneur en carbone plus élevée conduit généralement à une dureté potentielle plus élevée, mais cela peut être limité par les éléments d'alliage de l'acier et l'efficacité du processus de trempe.
3.Hardenabilité de l'acier
√ Concept de la durabilité
La durabilité fait référence à la capacité de l'acier à atteindre une certaine profondeur de durcissement martensitique après éteinte de la température à austénitation. En termes plus simples, c'est la capacité de l'acier à former de la martensite pendant la trempe.
Mesure de la durabilité
La taille de la durabilité est indiquée par la profondeur de la couche durcie obtenue dans des conditions spécifiées après extinction.
Profondeur de la couche durcie: c'est la profondeur de la surface de la pièce à la région où la structure est à moitié martensite.
Médias de trempe commun:
•Eau
Caractéristiques: Économique avec une forte capacité de refroidissement, mais a un taux de refroidissement élevé près du point d'ébullition, ce qui peut entraîner un refroidissement excessif.
Application: généralement utilisée pour les aciers en carbone.
Eau salée: une solution de sel ou d'alcali dans l'eau, qui a une capacité de refroidissement plus élevée à des températures élevées par rapport à l'eau, ce qui le rend adapté aux aciers au carbone.
•Huile
Caractéristiques: fournit une vitesse de refroidissement plus lente à basse température (près du point d'ébullition), ce qui réduit efficacement la tendance à la déformation et à la fissuration, mais a une capacité de refroidissement plus faible à des températures élevées.
Application: Convient aux aciers alliés.
Types: Comprend l'huile de trempe, l'huile de machine et le carburant diesel.
Temps de chauffage
Le temps de chauffage se compose à la fois du taux de chauffage (temps pris pour atteindre la température souhaitée) et du temps de maintien (temps maintenu à la température cible).
Principes pour déterminer le temps de chauffage: assurer une distribution de température uniforme dans toute la pièce, à l'intérieur et à l'extérieur.
Assurez-vous une austénitisation complète et que l'austénite s'est formée est uniforme et bien.
Base pour déterminer le temps de chauffage: généralement estimé à l'aide de formules empiriques ou déterminée par expérimentation.
Médias de trempe
Deux aspects clés:
A. Taux de refroidissement: un taux de refroidissement plus élevé favorise la formation de martensite.
B. Stress résiduel: un taux de refroidissement plus élevé augmente le stress résiduel, ce qui peut entraîner une plus grande tendance à la déformation et à la fissuration dans la pièce.
Ⅶ.Normalisation
1. Définition de la normalisation
La normalisation est un processus de traitement thermique dans lequel l'acier est chauffé à une température de 30 ° C à 50 ° C au-dessus de la température AC3, maintenu à cette température, puis refroidi par air pour obtenir une microstructure près de l'état d'équilibre. Par rapport au recuit, la normalisation a un taux de refroidissement plus rapide, résultant en une structure de perlite plus fine (P) et une résistance et une dureté plus élevées.
2. Objectif de normalisation
Le but de la normalisation est similaire à celui du recuit.
3. Applications de la normalisation
• Éliminer la cémentite secondaire en réseau.
• Servir de traitement thermique final pour les pièces avec des exigences plus faibles.
• Agir comme un traitement thermique préparatoire pour l'acier de structure en carbone faible et moyen pour améliorer la machinabilité.
4. Types de recuit
Premier type de recuit:
Objectif et fonction: Le but n'est pas d'induire la transformation de phase mais de passer l'acier d'un état déséquilibré à un état équilibré.
Types:
• recuit de diffusion: vise à homogénéiser la composition en éliminant la ségrégation.
• Reccristallisation recuit: restaure la ductilité en éliminant les effets de l'efficacité du travail.
• Le recuit du soulagement des contraintes: réduit les contraintes internes sans modifier la microstructure.
Deuxième type de recuit:
Objectif et fonction: vise à modifier la microstructure et les propriétés, en réalisant une microstructure dominée par les perlites. Ce type garantit également que la distribution et la morphologie de la perlite, de la ferrite et des carbures répondent aux exigences spécifiques.
Types:
• recuit complet: chauffe l'acier au-dessus de la température AC3, puis le refroidit lentement pour produire une structure de perlite uniforme.
• recuit incomplet: chauffe l'acier entre les températures AC1 et AC3 pour transformer partiellement la structure.
• recuit isotherme: chauffe l'acier à AC3 au-dessus, suivi d'un refroidissement rapide à une température isotherme et de la maintenance pour atteindre la structure souhaitée.
• recuit sphéroïdisant: produit une structure de carbure sphéroïdale, améliorant la machinabilité et la ténacité.
Ⅷ.1.Défini du traitement thermique
Le traitement thermique fait référence à un processus dans lequel le métal est chauffé, maintenu à une température spécifique, puis refroidi à l'état solide pour modifier sa structure interne et sa microstructure, réalisant ainsi les propriétés souhaitées.
2. caractéristiques du traitement thermique
Le traitement thermique ne change pas la forme de la pièce; Au lieu de cela, il modifie la structure interne et la microstructure de l'acier, ce qui modifie à son tour les propriétés de l'acier.
3.Pouvoile du traitement thermique
Le but du traitement thermique est d'améliorer les propriétés mécaniques ou de traitement de l'acier (ou des pièces), d'utiliser pleinement le potentiel de l'acier, d'améliorer la qualité de la pièce et de prolonger sa durée de vie.
4.Cenclusion clé
Le fait que les propriétés d'un matériau puissent être améliorées par le traitement thermique dépend de manière critique de savoir s'il y a des changements dans sa microstructure et sa structure pendant le processus de chauffage et de refroidissement.
Heure du poste: 29 août-2024