Questo articolo fornirà un resoconto abbastanza dettagliato di cosa sia la ricottura di ricristallizzazione. Inoltre, per la familiarizzazione, verranno presi in considerazione altri tipi di lavoro con l'acciaio, che ne migliorano la struttura e la lavorabilità del metallo, riducono la durezza e alleviano le sollecitazioni interne. Tutte le principali proprietà della lega dipendono dalla struttura della lega e il metodo che cambia la struttura è il trattamento termico. La ricottura di ricristallizzazione e molti altri tipi di trattamento termico sono stati sviluppati da DK Chernov, inoltre questo argomento è stato sviluppato da G. V. Kurdyumov, A. A. Bochvar, A. P. Gulyaev.
Trattamento termico
Questa è una combinazione di varie operazioni di riscaldamento con l'aiuto di attrezzature speciali e tecnologie speciali, con mantenimento e raffreddamento, che vengono eseguiti rigorosamente in una determinata sequenza e in modalità precise per modificare la struttura interna della lega ed ottenere le proprietà desiderate. Il trattamento termico è diviso in diversi tipi. Ricottura il primotipo, che viene utilizzato per qualsiasi metallo e leghe, non porta trasformazioni di fase allo stato solido. La ricottura di ricristallizzazione viene utilizzata per ottenere le seguenti caratteristiche.
Quando la ricottura del primo tipo viene riscaldata, la mobilità degli atomi aumenta, la disomogeneità chimica viene completamente o parzialmente eliminata e lo stress interno diminuisce. Tutto dipende dalla temperatura di riscaldamento e dal tempo di mantenimento. Il raffreddamento lento è caratteristico qui. Le varianti di questo metodo sono la ricottura di distensione dopo la colata, la saldatura o la forgiatura, la ricottura per diffusione e la ricottura di ricristallizzazione.
Seconda ricottura
Questa ricottura è destinata anche a metalli e leghe che subiscono trasformazioni di fase durante la ricottura allo stato solido, sia quando vengono riscaldati che quando vengono raffreddati. Qui, gli obiettivi sono in qualche modo più ampi di quelli perseguiti dalla ricottura di ricristallizzazione dell'acciaio. La ricottura del secondo tipo si traduce in una struttura più equilibrata per l'ulteriore lavorazione del materiale. La granulosità scompare, viene schiacciata, la viscosità e la plasticità aumentano, la durezza e la resistenza sono notevolmente ridotte. Tale metallo può già essere tagliato. Il riscaldamento viene effettuato a temperature molto superiori a quelle critiche e il raffreddamento avviene insieme al forno, molto lentamente.
Anche il trattamento termico include l'indurimento delle leghe per resistenza e durezza. Qui, invece, si forma una struttura di non equilibrio, che aumenta questi parametri a causa di sorbite, troostite e martensite. Anche le temperature utilizzate sono molto superiori a quelle critiche, ma il raffreddamento avviene a velocità molto elevate. quarto tipotrattamento termico - rinvenimento, che allevia le sollecitazioni interne, riduce la durezza e aumenta la tenacità e la duttilità degli acciai temprati. Se riscaldato a temperature inferiori a quelle critiche, la velocità di raffreddamento può essere qualsiasi. Le trasformazioni riducono la struttura di non equilibrio. Ecco come la ricottura di ricristallizzazione delle acciaierie.
Selezione modalità
Il trattamento termico può essere preliminare e definitivo. Il primo serve per preparare le proprietà del materiale e la sua struttura per ulteriori operazioni tecnologiche (miglioramento della lavorabilità, taglio, trattamento a pressione). Il trattamento termico finale forma tutte le proprietà del prodotto finito. La modalità di selezione della modalità di ricottura di ricristallizzazione dipende dal processo e dagli obiettivi del trattamento termico.
Implica il riscaldamento di una lega o di un metallo al di sopra della temperatura di cristallizzazione e non inferiore a cento o duecento gradi. Segue l'esposizione a questa temperatura per il tempo richiesto. Il raffreddamento è la fase finale di questo processo. Questa tecnologia è suddivisa in ricottura totale, parziale e testurizzante e la scelta dipende dallo scopo della ricottura di ricristallizzazione.
Ricottura completa
In pratica, utilizziamo molto spesso la ricottura completa, ma qui è necessario prestare attenzione al fatto che la ricottura e la tempra dell'acciaio sono processi diversi. Durante il processo di ricottura di ricristallizzazione, vengono eseguite alcune procedure che precedono la lavorazione a freddo del metallo sotto pressione per facilitare ulteriori lavorazioni con esso, oppurela ricottura è il tipo di trattamento termico in uscita, quando il prodotto finito o semilavorato riceve le caratteristiche desiderate. O si tratta di un'operazione intermedia, ad esempio, per l'efficace rimozione dell'indurimento a freddo.
Per una dissoluzione uniforme degli elementi di lega nella matrice e per ottenere una microstruttura omogenea con le stesse proprietà del materiale, la ricottura viene eseguita in una soluzione speciale. I metalli ferrosi richiedono una ricottura di ricristallizzazione a temperature comprese tra 950 e 1200 ºC utilizzando una soluzione salina Durferrit Glühkohle o Durferrit GS 960..
Goal
Molto spesso, la ricottura di ricristallizzazione degli acciai viene eseguita per portare la struttura del materiale ai parametri desiderati necessari per ulteriori lavori. Si utilizza dopo il trattamento a pressione, se la lenta ricristallizzazione non è completamente passata, e questo non permette di rimuovere l'indurimento.
Tale tecnologia viene solitamente utilizzata per coils in lega laminati a caldo, dove la base è l'alluminio, così come dopo la laminazione a freddo di lamiere, nastri, lamine di varie leghe e metalli non ferrosi (qui occorre citare ricottura di ricristallizzazione del nichel), barre e fili, acciai formati a freddo e tubi trafilati. Una procedura separata è la ricottura nella fabbricazione di semilavorati e prodotti di metalli non ferrosi (compreso il nichel).
Condizioni di temperatura
Diversi materiali richiedono diverse modalità di trattamento termico. Di solito l'intero processo non richiede più di un'ora per completare la ricottura di ricristallizzazione, ma il regime di temperatura per ciascuna lega è il suo. Quindi, le leghe a base di magnesio sono richieste da 300 a 400 °С, le leghe di nichel sono richieste da 800 a 1150 °С, gli acciai al carbonio sono richiesti da 650 a 710 °С, per i quali è obbligatoria la ricottura di ricristallizzazione. Il punto di fusione non viene naturalmente raggiunto.
Le leghe di alluminio non hanno bisogno di tanto, abbastanza da 350 a 430 °C, e l'alluminio puro ricristallizza a temperature da 300 a 500 °C. Da 670 a 690 °C è richiesto il titanio per la ricristallizzazione, da 700 a 850 °C sono necessarie composizioni di rame e nichel, da 600 a 700 °C sono necessarie bronzo e ottone, e ancora meno rame puro, inizia la ricristallizzazione da 500 °C. Tali modalità di ricottura di ricristallizzazione sono richieste per determinati metalli e leghe.
Trattamento a diffusione di metalli
Questo tipo di ricottura è altrimenti chiamato omogeneizzazione, e viene effettuato per eliminare le conseguenze della segregazione dendritica. La ricottura per diffusione è necessaria per gli acciai legati in cui l'indice di duttilità e tenacità è ridotto a causa della segregazione intracristallina, che porta a fratture lamellari o fragili. È necessario raggiungere una struttura di equilibrio, e quindi è necessario un trattamento di diffusione del metallo fuso. Inoltre, migliora sia le caratteristiche meccaniche che aumenta l'uniformità delle proprietà in tutto il prodotto finito.
Ecco cosa succedeprocesso: le fasi in eccesso vengono sciolte, la composizione chimica viene livellata, i pori compaiono e crescono, la granulometria aumenta. Questo tipo di trattamento termico richiede una lunga esposizione del metallo a temperature superiori a quelle critiche (qui si può parlare di 1200 gradi Celsius).
Trattamento termico isotermico
Questo tipo di ricottura è consigliato per acciai legati dove, a temperatura costante, l'austenite si decompone in ferrite e cementite nell'impasto. Tale decomposizione può avvenire in altri tipi di ricottura se si ha un raffreddamento graduale dovuto ad un costante e successivo abbassamento della temperatura. Pertanto, si ottiene l'uniformità della struttura, si riduce il tempo per il trattamento termico.
Lo schema di ricottura isotermica è il seguente: prima riscaldare fino a un indicatore che supererà il punto critico superiore di 50-70 gradi, quindi abbassare la temperatura di 150 gradi. Successivamente, la parte riscaldata viene trasferita in un forno o bagno, dove la temperatura viene mantenuta non superiore a 700 ° C. La durata della procedura dipenderà dalla composizione del metallo e dalle dimensioni geometriche del pezzo. I composti di lega possono richiedere ore, mentre le lamiere di acciaio al carbonio laminate a caldo richiedono minuti.
Differenze
Con la ricottura completa, è assicurata la ricristallizzazione dell'acciaio, alleviando il metallo da vari difetti strutturali. L'acciaio riceve le sue proprietà più importanti e caratteristiche, si ammorbidisce per il taglio successivo. Bisognoprima riscaldalo a una temperatura superiore ad Ac3 di 30-50 gradi, scaldalo, quindi raffreddalo lentamente.
Molto spesso, l'esposizione dura almeno mezz'ora, ma non più di un'ora per tonnellata di acciaio con una velocità di riscaldamento di 100 gradi Celsius all'ora. La velocità di raffreddamento varia a seconda della composizione dell'acciaio e della stabilità dell'austenite. Se raffreddata rapidamente, la struttura dispersa di ferritico-cementite potrebbe risultare troppo dura.
Raffreddamento
La velocità di raffreddamento viene regolata raffreddando il forno con il suo arresto graduale e aprendo la porta. Con la ricottura completa, l'importante è non surriscaldare la lega. La ricottura parziale viene eseguita a temperature inferiori ad Ac3, ma leggermente superiori ad Ac1.
Quindi l'acciaio si ricristallizzerà parzialmente e quindi non eliminerà i difetti. In questo modo vengono trattati gli acciai privi di fasciatura ferritica, se necessitano solo di essere ammorbiditi prima di ulteriori lavorazioni e tagli. Oltre a pieno e incompleto, c'è anche la ricottura di ricristallizzazione testurizzante.
Applicazione
A volte la ricottura integra la lavorazione a caldo (le bobine laminate a caldo, come le leghe di alluminio, vengono ricotte prima della laminazione a freddo per rimuovere il duro lavoro che è destinato a verificarsi come conseguenza della laminazione a caldo).
Ricottura di questo tipo è molto più ampiamente utilizzata nella produzione di prodotti e semilavorati da leghe e metalli puri non ferrosi. Questa è già un'operazione di trattamento termico indipendente. Rispetto agli acciai, un numero enorme di metalli non ferrosi è sottoposto a lavorazione a freddo, dopodiché è necessaria la ricottura di ricristallizzazione.
Nel settore
Se è richiesta una forma granulare di cementite, trattenere la lega durante la ricottura fino a quando la completa ricristallizzazione può durare a lungo - diverse ore. Per la deformazione a freddo, che di solito segue la ricottura, è la forma granulare della cementite che è più favorevole, che si verifica durante la ricristallizzazione nel processo di nucleazione e crescita dei grani non deformati, e ciò richiede il riscaldamento a una certa temperatura.
La ricottura di ricristallizzazione nell'industria è l'operazione iniziale per conferire plasticità a una lega o metallo prima della lavorazione a freddo. Non è meno presente nell'intervallo tra le operazioni di deformazione a freddo per rimuovere l'indurimento, e anche come processo di trattamento termico finale in uscita affinché il prodotto o semilavorato acquisisca le proprietà di cui ha bisogno.
Come succede
Quando riscaldato, il metallo deformato aumenta la mobilità degli atomi. I chicchi vecchi si allungano, diventano vulnerabili, i chicchi nuovi, già equilibrati e liberi da tensioni, nascono e crescono intensamente. Si scontrano con quelli vecchi e allungati, assorbendoli nella loro crescita fino alla loro completa scomparsa. La ricristallizzazione di acciaio e leghe è l'obiettivo principale della ricottura di ricristallizzazione. Quando riscaldato dopo aver raggiunto la temperatura richiesta, la resistenza allo snervamento e la resistenza del materiale diminuiscono abbastanza drasticamente.
Ma la plasticità aumenta, funziona per migliorare la lavorabilità. La temperatura alla quale inizia la ricristallizzazione è chiamata soglia.ricristallizzazione. Quando viene raggiunto, il metallo si ammorbidisce. La temperatura non può essere costante. Per una particolare lega o metallo, la durata del riscaldamento, il grado di pre-deformazione, la granulometria iniziale e molto altro giocano un ruolo altrettanto importante.
