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Recuit de l'acier comme une sorte de traitement thermique. Technologie des métaux

Créer de nouveaux matériaux et gérer leurs propriétés est l'art de la technologie des métaux. L'un de ses outils est le traitement thermique. Ces processus vous permettent de modifier les caractéristiques et, en conséquence, la portée de l'utilisation des alliages. Le recuit de l'acier est une option répandue pour éliminer les défauts de production des produits, en augmentant leur force et leur fiabilité.

Les tâches du processus et ses variantes

Les opérations de recuit sont effectuées afin de:

  • Optimisation de la structure intracristalline, ordonnancement des éléments d'alliage;
  • Minimiser les distorsions internes et les contraintes en raison des changements technologiques rapides de la température;
  • Augmentation de la conformité des objets à l'usinage ultérieur.

L'opération classique s'appelle "recuit complet", mais il existe plusieurs variétés selon les propriétés et les caractéristiques des tâches: incomplète, faible, diffusion (homogénéisation), isotherme, recristallisation, normalisation. Tous sont similaires en principe, mais les modes de traitement thermique des aciers sont significativement différents.

Traitement thermique basé sur le diagramme

Toutes les transformations dans l'industrie sidérurgique, basées sur le jeu des températures, correspondent clairement au schéma des alliages fer-carbone. Il s'agit d'une aide visuelle pour la détermination de la microstructure des aciers au carbone ou des fers moulés, ainsi que des points de transformation des structures et de leurs caractéristiques sous l'influence du chauffage ou du refroidissement.

La technologie des métaux régule toutes sortes de recuit d'aciers au carbone selon ce calendrier. Pour les niveaux incomplets, bas et aussi pour la recristallisation, les valeurs de température "de départ" sont la ligne PSK, à savoir son point critique Ac 1 . Le recuit complet et la normalisation de l'acier sont orientés thermiquement vers la ligne de diagramme GSE, ses points critiques Ac 3 et Ac m . En outre, le diagramme établit clairement la relation d'une certaine méthode de traitement thermique avec le type de matériau par rapport à la teneur en carbone et la possibilité correspondante de le conduire pour un alliage particulier.

Recuit complet

Objets: pièces moulées et pièces forgées à partir de l'alliage pré-eutectoïde, tandis que la composition de l'acier doit remplir le carbone en une quantité allant jusqu'à 0,8%.

But:

  • La variation maximale de la microstructure obtenue par la coulée et la pression à chaud, ce qui amène la composition hétérolyse à granulés ferritiques et perlitiques dans une structure homogène uniforme;
  • Diminution de la dureté et augmentation de la conformité pour l'usinage ultérieur.

Technologie. La température de recuit de l'acier est de 30-50 ° C au-dessus du point critique Ac 3 . Lorsque le métal atteint les caractéristiques thermiques données, ils sont maintenus à ce niveau pendant un certain temps, ce qui permet de compléter toutes les transformations nécessaires. De grands grains perlitiques et ferritiques passent complètement dans l'austénite. L'étape suivante consiste à refroidir lentement avec le four, pendant lequel le ferrite et la perlite, qui ont un grain fin et une structure homogène, sont de nouveau séparés de l'austénite.

Le recuit complet de l'acier permet d'éliminer les défauts internes les plus complexes, mais il est très long et consommateur d'énergie.

Incomplete recuit

Objets: aciers doeutectoïdes, qui n'ont pas d'hétérogénéités internes sérieuses.

But: meulage et ramollissement du grain de perlite, sans changer la base de ferrite.

Technologie. Chauffage du métal aux températures tombant dans l'espace entre les points critiques Ac 1 et Ac 3 . L'extraction des ébauches dans le four avec des caractéristiques stables contribue à compléter les processus nécessaires. Le refroidissement se fait lentement, avec le four. À la sortie, on obtient la même structure perlite-ferritique à grain fin. Avec cet effet thermique, la perlite se transforme en grain fin, la ferrite reste inchangée cristalliquement et ne peut varier que structurellement, mais elle est également broyante.

Un recuit incomplet d'acier vous permet d'équilibrer l'état interne et les propriétés des objets simples, il nécessite moins d'énergie.

Faible recuit (recristallisation)

Objets: tous types d' acier au carbone enroulé , acier allié avec une teneur en carbone de 0,65% (par exemple, roulement à billes), des pièces et des ébauches de métaux non ferreux qui ne contiennent pas de défauts internes sérieux, mais nécessitent une correction sans intensité de puissance.

But:

  • L'élimination des contraintes internes et du travail à froid en raison de l'influence de la déformation à froid et à chaud;
  • Liquidation des conséquences négatives du refroidissement inégal des structures soudées, augmentation de la ductilité et de la résistance des articulations;
  • Homogénéité de la microstructure des produits de la métallurgie non ferreuse;
  • Sphéroïdisation de la perlite lamellaire – en donnant une forme granulaire.

Technologie.

Le chauffage des pièces est de 50-100 ° C en dessous du point critique Ac 1 . Sous l'influence de telles influences, des modifications internes mineures sont éliminées. L'ensemble du processus technologique dure environ 1-1,5 heures. Valeurs approximatives des intervalles de température pour certains matériaux:

  1. L'acier au carbone et les alliages de cuivre sont de 600 à 700 ° C.
  2. Alliages de nickel – 800-1200 ° C.
  3. Les alliages d'aluminium sont de 300-450 ° C.

Le refroidissement s'effectue dans l'air. Pour les aciers martensitiques et bainitiques, la technologie des métaux fournit un nom différent pour ce procédé – à haute températures. C'est un moyen simple et abordable d'améliorer les propriétés des pièces et des structures.

Homogénéisation (recuit de diffusion)

Objets: grands produits de coulée, en particulier moulages en acier allié.

But: répartition uniforme des atomes d'éléments d'alliage le long des réseaux cristallins et de l'ensemble du volume du lingot dû à la diffusion à haute température; Adoucissant la structure de la billette, réduisant sa dureté avant d'effectuer les opérations technologiques suivantes.

Technologie. Le matériau est chauffé à des températures élevées de 1000-1200 ° C. Les caractéristiques thermiques stables doivent être maintenues pendant une longue période – environ 10-15 heures, en fonction de la taille et de la complexité de la structure moulée. Après l'achèvement de toutes les étapes des transformations à haute température, le refroidissement lent suit.

Un processus laborieux, cependant, hautement efficace d'égaliser la microstructure des grandes structures.

Recuit isotherme

Objets: tôle d'acier au carbone, produits en alliages et alliages à haute teneur en alliage.

Objectif: améliorer la microstructure, éliminer les défauts internes avec moins de temps.

Technologie. Le métal est initialement chauffé à des températures de recuit complètes et résiste au temps nécessaire à la transformation de toutes les structures disponibles en austénite. Ensuite, refroidissez lentement par immersion dans le sel rouge-chaud. Lorsque la chaleur atteint 50-100 ° C sous le point Ac 1 , elle est placée dans le four afin de la maintenir à ce niveau pendant le temps nécessaire pour convertir complètement l'austénite en perlite et en cementite. Le refroidissement final s'effectue dans l'air.

La méthode permet d'obtenir les propriétés nécessaires des billettes en acier allié, tout en économisant temps, par rapport à un recuit complet.

Normalization

Objets: pièces moulées, pièces forgées et détails à partir d'acier à faible teneur en carbone, à faible teneur en carbone et faiblement allié.

Objectif: commander l'état interne, donner la dureté et la force désirées, améliorer l'état interne avant les étapes ultérieures du traitement thermique et de la coupe.

Technologie. L'acier est chauffé à des températures qui se situent légèrement au-dessus de la ligne GSE et ses points critiques, tremper et refroidir à l'air. Ainsi, la vitesse d'achèvement des processus augmente. Cependant, avec cette procédure, il est possible d'obtenir une structure rationnelle et silencieuse que si la composition de l'acier est déterminée par du carbone en une quantité n'excédant pas 0,4%. Avec une augmentation de la quantité de carbone, une augmentation de la dureté se produit. Le même acier après la normalisation a une grande dureté avec des grains finis uniformément espacés. La technique permet d'augmenter considérablement la résistance des alliages à la fracture et la conformité à l'usinage par découpe.

Possible défauts de recuit

Lors de l'exécution des opérations de traitement thermique, il est nécessaire d'adhérer aux modes prescrits de chauffage et de refroidissement de la température . En cas de violation des exigences, différents défauts peuvent apparaître.

  1. Oxydation de la couche superficielle et formation d'échelle. Pendant l'opération, le métal chauffé réagit avec l'oxygène de l'air, ce qui conduit à la formation d'une balance sur la surface de la pièce à usiner. Il doit être nettoyé mécaniquement ou à l'aide de réactifs chimiques spéciaux.
  2. Brûlure du carbone. Se produit également en raison de l'effet de l'oxygène sur le métal chaud. La réduction de la quantité de carbone dans la couche de surface entraîne une réduction de ses propriétés mécaniques et technologiques. Afin d'éviter ces procédés, le recuit d'acier doit être effectué parallèlement à l'introduction de gaz protecteurs dans le four, dont la tâche principale est d'empêcher l'interaction de l'alliage avec de l'oxygène.
  3. Surchauffe. C'est une conséquence d'une exposition prolongée dans le four à haute température. C'est le résultat d'une croissance excessive des grains, de l'acquisition d'une structure hétérogène à grain grossier et d'une fragilité accrue. Il est corrigé en effectuant une autre étape de recuit complet.
  4. Brûlé. Se produit en raison du dépassement des valeurs admissibles de chauffage et de trempage, entraîne la destruction des liens entre certains grains, gâte totalement toute la structure du métal et n'est pas sujet à correction.

Pour prévenir les dysfonctionnements, il est important d'effectuer clairement des tâches de traitement thermique, d'avoir des compétences professionnelles et de contrôler strictement le processus.

Le recuit de l'acier est une technologie très efficace pour amener la microstructure des pièces de toute complexité et composition à la structure interne optimale et à l'état requis pour les étapes ultérieures des influences thermiques, la coupe et la mise en service de la structure.