Le traitement thermique fait référence à une technique de traitement des métaux dans laquelle les matériaux sont chauffés, maintenus et refroidis à l'état solide pour obtenir la microstructure et les propriétés souhaitées.Selon les méthodes de chauffage et de refroidissement, ainsi que les caractéristiques de la microstructure et des modifications des propriétés, le traitement thermique peut être classé dans les types suivants:
Au VIe siècle avant JC, l'utilisation d'armes en fer et en acier s'est progressivement répandue.Province du HebeiLa Chine, comprennent deux épées et une halbarde, toutes présentant de la martensite dans leurs microstructures, indiquant qu'elles ont été éteintes.Il est devenu de plus en plus évident que le milieu de refroidissement affectait de manière significative la qualité de l'extinction..
Pendant la période des Trois Royaumes, un artisan nommé Pu Yuan de Shu aurait forgé 3000 épées pour Zhuge Liang, utilisant l'eau de Chengdu pour éteindre,démontrant une prise de conscience précoce en Chine de l'influence des différentes qualités de l'eau sur l'efficacité du refroidissementL'utilisation de l'huile et de l'eau pour le refroidissement a également été notée.
Les épées excavées dans la tombe du roi Jing de Zhongshan (206 av. J.-C. - 24 après J.-C.) pendant la dynastie Han occidentale montrent une teneur en carbone de 0,15% à 0,4% dans le noyau,alors que la surface avait une teneur en carbone supérieure à 0Cependant, ces connaissances étaient considérées comme un secret "artisanal" personnel et n'étaient pas largement partagées, ce qui a entraîné un développement lent.
En 1863, des métallurgistes et des géologues britanniques ont démontré sous un microscope six structures métallurgiques différentes de l'acier, prouvant que le chauffage et le refroidissement entraînent des changements structurels internes.Les phases à haute température de l'acier se transforment en phases plus dures par refroidissement rapideLa théorie de l'isomorphisme du fer établie par le Français Osmond, ainsi que le diagramme de phase fer-carbone développé par le scientifique britannique Auston,a jeté les bases théoriques des procédés de traitement thermique modernes.
Pendant ce temps, les chercheurs ont exploré des méthodes pour protéger les métaux pendant le processus de chauffage dans le traitement thermique des métaux afin d'éviter l'oxydation et la décarburation.Une série de brevets ont été délivrés pour le chauffage de protection à l'aide de divers gaz (comme l'hydrogène).En 1889-1890, un Anglais du nom de Lake obtient des brevets pour le traitement thermique de différents métaux.Les progrès de la physique des métaux et l'application de nouvelles technologies ont considérablement amélioré les procédés de traitement thermiqueUne avancée notable s'est produite entre 1901 et 1925, lorsque des fours rotatifs ont été utilisés pour la carburation de gaz dans la production industrielle.permettant un potentiel de carbone contrôlable dans l'atmosphère du fourLes recherches ultérieures ont introduit des méthodes telles que le contrôle du potentiel de carbone à l'aide d'instruments infrarouges au dioxyde de carbone et de sondes d'oxygène.conduisant au développement des procédés de nitridation et de carburation des ionsL'application des technologies laser et de faisceau d'électrons a également introduit de nouvelles méthodes pour le traitement thermique de surface et le traitement thermique chimique des métaux.
Le trempage après séchage donne lieu à une microstructure connue sous le nom de sorbite trempé. Le trempage n'est généralement pas utilisé seul; il est effectué après le processus de séchage sur les composants,principalement pour éliminer les contraintes d'extinction et obtenir la microstructure désiréeEn fonction de la température de trempage, il peut être classé en trempage à basse, moyenne et haute température, résultant en martensite, troostite et sorbite trempés, respectivement.
La combinaison de trempe à haute température après séchage est connue sous le nom de trempe et de trempe, visant à atteindre un équilibre de résistance, de dureté, de plasticité,et résistance pour des propriétés mécaniques complètesCe procédé est largement utilisé dans les composants structurels importants des automobiles, des tracteurs et des machines-outils, tels que les tiges de raccordement, les boulons, les engrenages et les arbres.la dureté varie généralement de HB200 à HB330.
Au cours du processus de recuit, une transformation de la perlite se produit.préparation à la transformation ultérieure et traitement thermique finalLe recuit est réalisé pour éliminer les contraintes résiduelles causées par des processus tels que la déformation plastique, le soudage et les contraintes inhérentes aux pièces moulées.Le casting.La soude et l'usinage contiennent des contraintes internes qui, si elles ne sont pas traitées rapidement, peuvent entraîner une déformation pendant le traitement et l'utilisation, affectant la précision.
L'utilisation du recuit de soulagement des contraintes pour éliminer les contraintes internes générées pendant le traitement est cruciale.donc aucun changement microstructural ne se produit pendant tout le processus de traitement thermiqueLes contraintes internes sont principalement atténuées par une relaxation naturelle pendant les phases de rétention et de refroidissement lent.
L'éteinture consiste à chauffer la pièce ou la pièce métallique au-dessus de la température de transformation de phase, à la maintenir,et ensuite le refroidir rapidement à une vitesse supérieure à la vitesse de refroidissement critique pour obtenir une structure martensitiqueLes principaux objectifs de l'extinction sont:
Amélioration des propriétés mécaniques: Par exemple, améliorer la dureté et la résistance à l'usure des outils et des roulements, augmenter la limite d'élasticité des ressorts et améliorer les performances mécaniques globales des composants de l'arbre.
Amélioration des propriétés du matériau: Pour certains aciers spéciaux, comme l'augmentation de la résistance à la corrosion de l'acier inoxydable ou l'amélioration du magnétisme permanent de l'acier magnétique.
Au cours de l'éteinture, il est essentiel de choisir le milieu d'éteinte approprié et d'utiliser la bonne méthode d'éteinte.,l'extinction par étapes, l'extinction isotherme et l'extinction localisée.
La normalisation est caractérisée par le refroidissement de l'air, ce qui signifie que la température ambiante, les méthodes d'empilement, le débit d'air et les dimensions de la pièce à usiner influencent la structure et les performances après la normalisation.La structure normalisée peut également servir de méthode de classification pour les aciers alliés.Des échantillons d'un diamètre de 25 mm sont chauffés à 900 °C et refroidis à l'air pour obtenir des structures qui classent les aciers alliés en aciers perlitiques., les aciers bainitiques, martensitiques et austénitiques.
Pour les aciers hypoeutectoïdes, la normalisation est utilisée pour éliminer les structures de grains grossiers et les structures de Widmanstätten dans les pièces moulées, les forges et les soudures; affiner la taille du grain;et peut servir de traitement par préchauffage avant éteinte.
Pour les aciers hypereutectoïdes, la normalisation peut éliminer la cimentite secondaire en réseau et raffiner la perlite, améliorant les propriétés mécaniques et bénéficiant du recuit par sphéroïdisation ultérieur.
Pour les plaques d'acier minces à faible teneur en carbone, la normalisation peut éliminer la cimentite libre aux limites du grain pour améliorer les performances de tirage en profondeur.
Pour les aciers à faible teneur en carbone et à faible teneur en carbone, la normalisation peut produire une quantité significative de perlite lamellaire fine, augmentant la dureté à HB140-190,évitant ainsi les "gallings" lors de la découpe et améliorant la machinabilitéDans les cas où la normalisation et le recuit sont à la fois applicables pour les aciers à carbone moyen, la normalisation est plus économique et pratique.
Pour les aciers structurels à carbone moyen ordinaires avec des exigences moins strictes en matière de performances mécaniques, la normalisation peut remplacer l'assouplissement suivi d'un trempage à haute température.offrant une simplicité de fonctionnement tout en stabilisant la microstructure et les dimensions de l'acier.
La normalisation à haute température (au-dessus de l'Ac3, de 150 à 200 °C) peut réduire la ségrégation de la composition dans les pièces moulées et forgées en raison de taux de diffusion plus élevés à des températures élevées.Les grains grossiers de la normalisation à haute température peuvent être raffinés par la normalisation ultérieure à basse température.
Pour certains aciers alliés à faible et moyen taux de carbone utilisés dans les turbines et les chaudières, la normalisation est souvent utilisée pour obtenir une structure bainique,suivie d'un trempage à haute température pour une bonne résistance à la rampe à 400-550°C.
En plus des pièces et des matériaux en acier, la normalisation est également largement utilisée dans le traitement thermique du fer ductile pour obtenir une matrice perlitique, améliorant la résistance du fer ductile.
Le traitement thermique fait référence à une technique de traitement des métaux dans laquelle les matériaux sont chauffés, maintenus et refroidis à l'état solide pour obtenir la microstructure et les propriétés souhaitées.Selon les méthodes de chauffage et de refroidissement, ainsi que les caractéristiques de la microstructure et des modifications des propriétés, le traitement thermique peut être classé dans les types suivants:
Au VIe siècle avant JC, l'utilisation d'armes en fer et en acier s'est progressivement répandue.Province du HebeiLa Chine, comprennent deux épées et une halbarde, toutes présentant de la martensite dans leurs microstructures, indiquant qu'elles ont été éteintes.Il est devenu de plus en plus évident que le milieu de refroidissement affectait de manière significative la qualité de l'extinction..
Pendant la période des Trois Royaumes, un artisan nommé Pu Yuan de Shu aurait forgé 3000 épées pour Zhuge Liang, utilisant l'eau de Chengdu pour éteindre,démontrant une prise de conscience précoce en Chine de l'influence des différentes qualités de l'eau sur l'efficacité du refroidissementL'utilisation de l'huile et de l'eau pour le refroidissement a également été notée.
Les épées excavées dans la tombe du roi Jing de Zhongshan (206 av. J.-C. - 24 après J.-C.) pendant la dynastie Han occidentale montrent une teneur en carbone de 0,15% à 0,4% dans le noyau,alors que la surface avait une teneur en carbone supérieure à 0Cependant, ces connaissances étaient considérées comme un secret "artisanal" personnel et n'étaient pas largement partagées, ce qui a entraîné un développement lent.
En 1863, des métallurgistes et des géologues britanniques ont démontré sous un microscope six structures métallurgiques différentes de l'acier, prouvant que le chauffage et le refroidissement entraînent des changements structurels internes.Les phases à haute température de l'acier se transforment en phases plus dures par refroidissement rapideLa théorie de l'isomorphisme du fer établie par le Français Osmond, ainsi que le diagramme de phase fer-carbone développé par le scientifique britannique Auston,a jeté les bases théoriques des procédés de traitement thermique modernes.
Pendant ce temps, les chercheurs ont exploré des méthodes pour protéger les métaux pendant le processus de chauffage dans le traitement thermique des métaux afin d'éviter l'oxydation et la décarburation.Une série de brevets ont été délivrés pour le chauffage de protection à l'aide de divers gaz (comme l'hydrogène).En 1889-1890, un Anglais du nom de Lake obtient des brevets pour le traitement thermique de différents métaux.Les progrès de la physique des métaux et l'application de nouvelles technologies ont considérablement amélioré les procédés de traitement thermiqueUne avancée notable s'est produite entre 1901 et 1925, lorsque des fours rotatifs ont été utilisés pour la carburation de gaz dans la production industrielle.permettant un potentiel de carbone contrôlable dans l'atmosphère du fourLes recherches ultérieures ont introduit des méthodes telles que le contrôle du potentiel de carbone à l'aide d'instruments infrarouges au dioxyde de carbone et de sondes d'oxygène.conduisant au développement des procédés de nitridation et de carburation des ionsL'application des technologies laser et de faisceau d'électrons a également introduit de nouvelles méthodes pour le traitement thermique de surface et le traitement thermique chimique des métaux.
Le trempage après séchage donne lieu à une microstructure connue sous le nom de sorbite trempé. Le trempage n'est généralement pas utilisé seul; il est effectué après le processus de séchage sur les composants,principalement pour éliminer les contraintes d'extinction et obtenir la microstructure désiréeEn fonction de la température de trempage, il peut être classé en trempage à basse, moyenne et haute température, résultant en martensite, troostite et sorbite trempés, respectivement.
La combinaison de trempe à haute température après séchage est connue sous le nom de trempe et de trempe, visant à atteindre un équilibre de résistance, de dureté, de plasticité,et résistance pour des propriétés mécaniques complètesCe procédé est largement utilisé dans les composants structurels importants des automobiles, des tracteurs et des machines-outils, tels que les tiges de raccordement, les boulons, les engrenages et les arbres.la dureté varie généralement de HB200 à HB330.
Au cours du processus de recuit, une transformation de la perlite se produit.préparation à la transformation ultérieure et traitement thermique finalLe recuit est réalisé pour éliminer les contraintes résiduelles causées par des processus tels que la déformation plastique, le soudage et les contraintes inhérentes aux pièces moulées.Le casting.La soude et l'usinage contiennent des contraintes internes qui, si elles ne sont pas traitées rapidement, peuvent entraîner une déformation pendant le traitement et l'utilisation, affectant la précision.
L'utilisation du recuit de soulagement des contraintes pour éliminer les contraintes internes générées pendant le traitement est cruciale.donc aucun changement microstructural ne se produit pendant tout le processus de traitement thermiqueLes contraintes internes sont principalement atténuées par une relaxation naturelle pendant les phases de rétention et de refroidissement lent.
L'éteinture consiste à chauffer la pièce ou la pièce métallique au-dessus de la température de transformation de phase, à la maintenir,et ensuite le refroidir rapidement à une vitesse supérieure à la vitesse de refroidissement critique pour obtenir une structure martensitiqueLes principaux objectifs de l'extinction sont:
Amélioration des propriétés mécaniques: Par exemple, améliorer la dureté et la résistance à l'usure des outils et des roulements, augmenter la limite d'élasticité des ressorts et améliorer les performances mécaniques globales des composants de l'arbre.
Amélioration des propriétés du matériau: Pour certains aciers spéciaux, comme l'augmentation de la résistance à la corrosion de l'acier inoxydable ou l'amélioration du magnétisme permanent de l'acier magnétique.
Au cours de l'éteinture, il est essentiel de choisir le milieu d'éteinte approprié et d'utiliser la bonne méthode d'éteinte.,l'extinction par étapes, l'extinction isotherme et l'extinction localisée.
La normalisation est caractérisée par le refroidissement de l'air, ce qui signifie que la température ambiante, les méthodes d'empilement, le débit d'air et les dimensions de la pièce à usiner influencent la structure et les performances après la normalisation.La structure normalisée peut également servir de méthode de classification pour les aciers alliés.Des échantillons d'un diamètre de 25 mm sont chauffés à 900 °C et refroidis à l'air pour obtenir des structures qui classent les aciers alliés en aciers perlitiques., les aciers bainitiques, martensitiques et austénitiques.
Pour les aciers hypoeutectoïdes, la normalisation est utilisée pour éliminer les structures de grains grossiers et les structures de Widmanstätten dans les pièces moulées, les forges et les soudures; affiner la taille du grain;et peut servir de traitement par préchauffage avant éteinte.
Pour les aciers hypereutectoïdes, la normalisation peut éliminer la cimentite secondaire en réseau et raffiner la perlite, améliorant les propriétés mécaniques et bénéficiant du recuit par sphéroïdisation ultérieur.
Pour les plaques d'acier minces à faible teneur en carbone, la normalisation peut éliminer la cimentite libre aux limites du grain pour améliorer les performances de tirage en profondeur.
Pour les aciers à faible teneur en carbone et à faible teneur en carbone, la normalisation peut produire une quantité significative de perlite lamellaire fine, augmentant la dureté à HB140-190,évitant ainsi les "gallings" lors de la découpe et améliorant la machinabilitéDans les cas où la normalisation et le recuit sont à la fois applicables pour les aciers à carbone moyen, la normalisation est plus économique et pratique.
Pour les aciers structurels à carbone moyen ordinaires avec des exigences moins strictes en matière de performances mécaniques, la normalisation peut remplacer l'assouplissement suivi d'un trempage à haute température.offrant une simplicité de fonctionnement tout en stabilisant la microstructure et les dimensions de l'acier.
La normalisation à haute température (au-dessus de l'Ac3, de 150 à 200 °C) peut réduire la ségrégation de la composition dans les pièces moulées et forgées en raison de taux de diffusion plus élevés à des températures élevées.Les grains grossiers de la normalisation à haute température peuvent être raffinés par la normalisation ultérieure à basse température.
Pour certains aciers alliés à faible et moyen taux de carbone utilisés dans les turbines et les chaudières, la normalisation est souvent utilisée pour obtenir une structure bainique,suivie d'un trempage à haute température pour une bonne résistance à la rampe à 400-550°C.
En plus des pièces et des matériaux en acier, la normalisation est également largement utilisée dans le traitement thermique du fer ductile pour obtenir une matrice perlitique, améliorant la résistance du fer ductile.
