Quel est le traitement thermique de l’acier?

2021-02-24

Traitement thermique

Le traitement thermique consiste à modifier les propriétés du matériau par le changement de chaleur, y compris le renforcement, le ramollissement, le durcissement ou l'obtention d'autres propriétés physiques spéciales. Le changement de chaleur est principalement contrôlé par la température de chauffage, la durée du temps de maintien en température et la vitesse de refroidissement. Ces paramètres affecteront le changement de la microstructure et donc les propriétés mécaniques du matériau.

Principe d'extinction

Le terme Trempe est similaire au durcissement dans le traitement thermique de l'acier en général, à quelques exceptions près (comme le fer pur, l'acier austénitique, l'acier à grain d'engrais, etc.), presque tout l'acier peut être trempé et durci. La trempe de l'acier se compose de trois éléments: (1) chauffage dans la zone du fer austénitique, (2) refroidissement pour éviter la métamorphose d'Ar '(fer en vrac pulvérisé), et (3) production de fer en vrac ou de fer trempé et durcissement. Ces trois conditions sont interdépendantes et indispensables. Pour l'acier au carbone, d'après l'expérience, la température de chauffage de trempe est Ac3 + 30 ~ 50 ℃ pour l'acier hypoeutectoïde et Ac1 + 30 ~ 50 ℃ pour l'acier eutectoïde et l'acier hypereutectoïde. L'énergie de durcissement fait référence à la profondeur à laquelle l'acier peut être durci après un certain traitement de durcissement (trempe). Plus l'énergie de durcissement est élevée, plus la profondeur à laquelle l'acier peut être durci dans les mêmes conditions de trempe est grande, et à la même profondeur de trempe, des conditions de trempe moins rapides peuvent être obtenues. Les facteurs qui affectent l'énergie de durcissement de l'acier sont: (1) La composition chimique a la plus grande influence, et la composition chimique affectera la courbe TTT, de sorte que le degré de décalage à droite de la courbe S indique l'effet sur l'énergie de durcissement. (2) La taille des grains de cristal de fer austénitique. Plus les grains sont gros, meilleur est le durcissement.

Définition et objectif des différentes méthodes de trempe

(1) Trempe (trempe ordinaire)

L'acier est chauffé à la température d'essai (au-dessus du point Ac3 de l'acier hypoeutectoïde, ou plus du point Ac1 de l'acier eutectoïde et de l'acier hypereutectoïde), et le conserve pendant un certain temps, puis le rend trempé pour résister à la transformation Ar1, et obtenir une dureté élevée Asada fer en vrac Opérations organisationnelles.
L'objectif principal est d'obtenir la structure de fer lâche d'Asada et de durcir l'acier.

(2) trempe d'étape (trempe d'étape)

Lors de la trempe de l'acier, chauffez l'acier à une température appropriée, conservez-le pendant un temps approprié, puis trempez-le en dessous de la température de production du fer fertile et du fer porifère, et quand il est au-dessus de la température de production du fer diffusé de Madian, retirez-le. du liquide de refroidissement et le mettre Il convient pour le refroidissement dans l'atmosphère ou d'autres liquides de refroidissement appropriés.
Son objectif principal est d'éviter la déformation ou la fissuration.

(3) trempe au bain chaud

Lors de la trempe, conservez le bain chaud approprié comme liquide de refroidissement (métal en fusion, sel fondu, huile, etc.) et arrêtez l'opération de refroidissement par air après l'avoir maintenu dans le bain chaud pendant un temps approprié.
Son objectif principal est également d'éviter la déformation ou la fissuration.

(4) Trempe au chanvre

Lors de la trempe de l'acier, chauffez l'acier à une température appropriée, conservez-le pendant une période appropriée, puis trempez-le dans un liquide de refroidissement maintenu à une température légèrement plus élevée pour la formation de fer dispersé à Matian, et conservez-le jusqu'à la température de chaque pièce atteint cette température, puis la refroidit lentement.
Son objectif principal est également d'empêcher la déformation ou la fissuration, et d'obtenir une structure trempée appropriée.

Trempe

L'acier après trempe a généralement une structure résiduelle de fer austénitique et de fer dispersé matian, et le fer austénitique résiduel se métamorphose lentement à température ambiante et provoque des changements de volume. Cependant, si le matériau est presque entièrement composé de la structure de fer dispersé Asada, sa nature est très dure et cassante, de sorte que sa valeur d'usage pure n'est pas élevée. Par conséquent, après trempe, un traitement thermique de revenu est généralement appliqué pour améliorer les propriétés mécaniques de la structure trempée.
Habituellement, la température de revenu de l'acier est inférieure à A1 et sa plage de température peut être très large, de sorte que les propriétés de l'acier peuvent également être modifiées dans une large plage. Une fois l'acier trempé, les objectifs suivants peuvent généralement être atteints: (1) améliorer la résistance et la ténacité, (2) améliorer la résistance à la corrosion et à la chaleur, et (3) augmenter la ductilité.

La vitesse de refroidissement après revenu est également un facteur important qui affecte les propriétés mécaniques. Si le but est seulement de ramollir, il doit être éteint; si le revenu produit une phase de durcissement secondaire, un refroidissement lent est approprié après revenu. Le changement de revenu peut être divisé en quatre étapes environ. L'action de réchauffer la structure de fer dispersée Asada trempée aura quatre étapes de revenu qui se chevauchent mais se distinguent:
(1) La première étape: température ambiante à 250 ℃, précipitation de carbure ε (Fe2 ~ 2,5C), une partie du fer en vrac Asada perd la structure carrée centrée sur le corps d'origine, qui est la réaction de décomposition; en particulier dans l'acier à moyenne et haute teneur en carbone (0,3 ~ 1,5% en poids C), il est instable à température ambiante, car les atomes de carbone diffuseront dans le fer dispersé du réseau carré, et l'instabilité augmente de la température ambiante à 250 ℃, à cette fois, le carbure de fer précipite. A ce moment, le durcissement à l'état revenu est apporté par le durcissement par précipitation du carbure.
 
(2) La deuxième étape: la température est de 200 ~ 300 ℃, le fer austénitique résiduel est décomposé; le fer austénitique résiduel est généralement décomposé à 230 ~ 300 ℃, et le fer austénitique résiduel inférieur à 0,5% en poids de C est généralement inférieur à 2%. Le fer austénitique résiduel dans cette gamme se décompose en fer d'engrais durci et en fer carboné pour la neige.
 
(3) La troisième étape: la température est comprise entre 200 ~ 350 ℃, le carbure ε (Fe2 ~ 2,5C) est remplacé par du fer de carbone Xueming (Fe3C), le fer diffusé Matian perd la structure carrée centrée d'origine; Fer de carbone Xueming Il apparaît pour la première fois et est présenté dans une distribution Weidmann. Pendant la période de revenu, la position de nucléation du fer carbone Xueming est polarisée vers l'interface entre le carbure e et la base, ou elle peut croître à la frontière du cristal jumeau ou à la limite des grains du fer diffusé matian à haute teneur en carbone. La zone (la limite de grain entre le fer dispersé Tojo de Matian et la limite de grain du fer autrichien d'origine) s'est nucléée, et la base a perdu sa structure carrée.
 
(4) La quatrième étape: lorsque la température est supérieure à 350 ℃, le fer de carbone Xueming sera grossi et sphéroïdisé, et la recristallisation se produira dans la zone de fer à grains d'engrais; Le fer de carbone Xueming rencontrera un processus de grossissement pendant 300 ~ 400 ℃, et la température augmentera. La sphéroïdisation se produit à 700 ℃, et finalement une grande quantité de fer ferreux équiaxe et de fer à neige sphéroïdisée grossière apparaîtra sur les joints de grains, mais les aciers moyennement et fortement alliés contiennent des éléments de carbure forts tels que le chrome, le molybdène et le vanadium. Cependant, un durcissement secondaire important se produit lorsque la dureté est comprise entre 500 et 600 ℃, car le solide de fer de carbone Xueming se dissout dans la base et devient de fins carbures d'alliage MC ou M2C puis précipite, de sorte que les éléments d'alliage peuvent être trempés et ramollis lentement. Et une température de revenu plus élevée est nécessaire pour atteindre une dureté spécifique.

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