Lors du traitement thermique de l’aluminium et des alliages d’aluminium, divers problèmes sont couramment rencontrés, tels que :
-Un placement incorrect des pièces : cela peut entraîner une déformation de la pièce, souvent due à une évacuation insuffisante de la chaleur par le milieu de trempe à un rythme suffisamment rapide pour atteindre les propriétés mécaniques souhaitées.
- Chauffage rapide : Cela peut entraîner une déformation thermique ; Le placement correct des pièces permet d'assurer un chauffage uniforme.
-Surchauffe : Cela peut entraîner une fusion partielle ou une fusion eutectique.
-Détartrage de Surface/oxydation à haute température.
-Traitement de vieillissement excessif ou insuffisant, pouvant tous deux entraîner une perte des propriétés mécaniques.
-Fluctuations des paramètres temps/température/trempe pouvant entraîner des écarts de propriétés mécaniques et/ou physiques entre pièces et lots.
-De plus, une mauvaise uniformité de la température, un temps d'isolation insuffisant et un refroidissement inadéquat pendant le traitement thermique de la solution peuvent tous contribuer à des résultats inadéquats.
Le traitement thermique est un processus thermique crucial dans l'industrie de l'aluminium. Approfondissons les connaissances connexes.
1.Pré-traitement
Les processus de prétraitement qui améliorent la structure et soulagent les contraintes avant la trempe sont bénéfiques pour réduire la distorsion. Le prétraitement implique généralement des processus tels que le recuit de sphéroïdisation et le recuit de détente, et certains adoptent également un traitement de trempe et de revenu ou de normalisation.
Recuit de soulagement des contraintes: Pendant l'usinage, des contraintes résiduelles peuvent se développer en raison de facteurs tels que les méthodes d'usinage, l'engagement des outils et les vitesses de coupe. Une répartition inégale de ces contraintes peut entraîner une déformation lors de la trempe. Pour atténuer ces effets, un recuit de détente avant la trempe est nécessaire. La température pour le recuit de détente est généralement de 500 à 700°C. Lors du chauffage dans un milieu aérien, une température de 500 à 550 °C avec un temps de maintien de 2 à 3 heures est utilisée pour empêcher l'oxydation et la décarburation. La déformation de la pièce due au poids propre doit être prise en compte lors du chargement, et les autres procédures sont similaires au recuit standard.
Traitement de préchauffage pour l'amélioration de la structure: Cela comprend le recuit sphéroïdisant, la trempe et le revenu, ainsi que le traitement de normalisation.
-Recuit sphéroïdisant: Indispensable pour les aciers à outils au carbone et les aciers à outils alliés lors du traitement thermique, la structure obtenue après recuit sphéroïdisant affecte de manière significative la tendance à la distorsion lors de la trempe. En ajustant la structure post-recuit, on peut réduire la distorsion régulière lors de la trempe.
-Autres méthodes de prétraitement: Diverses méthodes peuvent être utilisées pour réduire la distorsion de trempe, telles que la trempe et le revenu, normalisant le traitement. La sélection de prétraitements appropriés tels que la trempe et le revenu, la normalisation du traitement en fonction de la cause de la distorsion et du matériau de la pièce peuvent réduire efficacement la distorsion. Cependant, il faut faire attention aux contraintes résiduelles et à l'augmentation de la dureté après le revenu, en particulier le traitement de trempe et de revenu peut réduire l'expansion pendant la trempe pour les aciers contenant du W et du Mn, mais a peu d'effet sur la réduction de la déformation pour les aciers tels que le GCr15.
Dans la pratique, l'identification de la cause de la distorsion de trempe, qu'elle soit due à des contraintes résiduelles ou à une mauvaise structure, est essentielle pour un traitement efficace. Un recuit de détente doit être effectué pour les distorsions causées par des contraintes résiduelles, tandis que des traitements tels que la trempe qui modifient la structure ne sont pas nécessaires, et vice versa. Ce n'est qu'alors que l'objectif de réduction de la distorsion de trempe pourra être atteint afin de réduire les coûts et de garantir la qualité.
2. Opération de chauffage de trempe
Température de trempe: La température de trempe affecte de manière significative la distorsion. Nous pouvons atteindre l'objectif de réduction de la déformation en ajustant la température de trempe, ou la surépaisseur d'usinage réservée est la même que la température de trempe pour atteindre l'objectif de réduction de la déformation, ou sélectionner et réserver raisonnablement la surépaisseur d'usinage et la température de trempe après des tests de traitement thermique. , de manière à réduire la surépaisseur d'usinage ultérieure. L'effet de la température de trempe sur la déformation de trempe n'est pas seulement lié au matériau utilisé dans la pièce, mais également à la taille et à la forme de la pièce. Lorsque la forme et la taille de la pièce sont très différentes, bien que le matériau de la pièce soit le même, la tendance à la déformation par trempe est très différente et l'opérateur doit prêter attention à cette situation dans la production réelle.
Temps de maintien de la trempe: Le choix du temps de maintien garantit non seulement un chauffage complet et l'obtention de la dureté ou des propriétés mécaniques souhaitées après trempe, mais prend également en compte son effet sur la distorsion. L'allongement du temps de maintien de la trempe augmente essentiellement la température de trempe, particulièrement prononcée pour les aciers à haute teneur en carbone et en chrome.
Méthodes de chargement: Si la pièce est placée sous une forme déraisonnable pendant le chauffage, cela provoquera une déformation due au poids de la pièce ou une déformation due à une extrusion mutuelle entre les pièces, ou une déformation due à un chauffage et un refroidissement inégaux dus à un empilement excessif des pièces.
Méthode de chauffage: Pour les pièces de forme complexe et d'épaisseur variable, en particulier celles comportant des éléments à haute teneur en carbone et en alliage, un processus de chauffage lent et uniforme est crucial. Le recours au préchauffage est souvent nécessaire, nécessitant parfois plusieurs cycles de préchauffage. Pour les pièces plus grandes qui ne sont pas traitées efficacement par préchauffage, l’utilisation d’un four à résistance en caisson avec chauffage contrôlé peut réduire la distorsion causée par un chauffage rapide.
3. Fonctionnement du refroidissement
La déformation par trempe résulte principalement du processus de refroidissement. Une sélection appropriée du milieu de trempe, un fonctionnement habile et chaque étape du processus de refroidissement influencent directement la déformation de trempe.
Sélection du milieu de trempe: Tout en garantissant la dureté souhaitée après la trempe, des supports de trempe plus doux doivent être préférés pour minimiser la distorsion. L'utilisation de bains chauffés pour le refroidissement (pour faciliter le redressage lorsque la pièce est encore chaude) ou même le refroidissement par air est recommandée. Les médiums avec des taux de refroidissement entre l’eau et l’huile peuvent également remplacer les médiums doubles eau-huile.
—Trempe par refroidissement à l'air: La trempe par refroidissement par air est efficace pour réduire la déformation par trempe de l'acier rapide, de l'acier moulé au chrome et de l'acier à micro-déformation par refroidissement par air. Pour l'acier 3Cr2W8V qui ne nécessite pas de dureté élevée après trempe, la trempe à l'air peut également être utilisée pour réduire la déformation en ajustant correctement la température de trempe.
— Refroidissement et trempe de l'huile: l'huile est un moyen de trempe avec une vitesse de refroidissement beaucoup plus faible que l'eau, mais pour les pièces avec une trempabilité élevée, une petite taille, une forme complexe et une grande tendance à la déformation, la vitesse de refroidissement de l'huile est trop élevée, mais pour les pièces de petite taille mais médiocre trempabilité, la vitesse de refroidissement de l'huile est insuffisante. Afin de résoudre les contradictions ci-dessus et d'utiliser pleinement la trempe à l'huile pour réduire la déformation des pièces par trempe, les gens ont adopté des méthodes d'ajustement de la température de l'huile et d'augmentation de la température de trempe pour étendre l'utilisation de l'huile.
— Modification de la température de l'huile de trempe: l'utilisation de la même température d'huile pour la trempe afin de réduire la déformation de trempe présente toujours les problèmes suivants, c'est-à-dire que lorsque la température de l'huile est basse, la déformation de trempe est toujours importante et lorsque la température de l'huile est élevée, il est difficile de garantir que la pièce après trempe dureté. Sous l'effet combiné de la forme et du matériau de certaines pièces, l'augmentation de la température de l'huile de trempe peut également augmenter sa déformation. Par conséquent, il est très nécessaire de déterminer la température de l’huile de trempe après avoir réussi le test en fonction des conditions réelles du matériau de la pièce, de la taille et de la forme de la section transversale.
Lors de l'utilisation d'huile chaude pour la trempe, afin d'éviter un incendie provoqué par une température élevée de l'huile provoquée par la trempe et le refroidissement, l'équipement de lutte contre l'incendie nécessaire doit être équipé à proximité du réservoir d'huile. De plus, l'indice de qualité de l'huile de trempe doit être testé régulièrement et la nouvelle huile doit être reconstituée ou remplacée à temps.
—Augmenter la température de trempe: Cette méthode convient aux pièces en acier au carbone de petite section et aux pièces en acier allié légèrement plus grandes qui ne peuvent pas répondre aux exigences de dureté après chauffage et conservation de la chaleur à des températures de trempe normales et à l'huile. En augmentant de manière appropriée la température de trempe puis la trempe à l'huile, l'effet de durcissement et de réduction de la déformation peut être obtenu. Lors de l'utilisation de cette méthode de trempe, il convient de veiller à éviter des problèmes tels que le grossissement des grains, la réduction des propriétés mécaniques et de la durée de vie de la pièce en raison de l'augmentation de la température de trempe.
—Classification et trempe: Lorsque la dureté de trempe peut répondre aux exigences de conception, la classification et la trempe du milieu de bain chaud doivent être pleinement utilisées pour atteindre l'objectif de réduction de la déformation de trempe. Cette méthode est également efficace pour les aciers de construction et les aciers à outils au carbone à faible trempabilité, à petites sections, en particulier l'acier pour matrices contenant du chrome et les pièces en acier rapide à haute trempabilité. La classification du milieu de bain chaud et la méthode de refroidissement de la trempe sont les méthodes de trempe de base pour ce type d'acier. De même, il est également efficace pour les aciers au carbone et les aciers de construction faiblement alliés qui ne nécessitent pas une dureté de trempe élevée.
Lors de la trempe avec un bain chaud, il convient de prêter attention aux points suivants :
Premièrement, lorsque le bain d'huile est utilisé pour le classement et la trempe isotherme, la température de l'huile doit être strictement contrôlée pour éviter l'apparition d'un incendie.
Deuxièmement, lors de la trempe avec des sels de nitrate, le réservoir de sel de nitrate doit être équipé des instruments et dispositifs de refroidissement par eau nécessaires. Pour les autres précautions, veuillez vous référer aux informations pertinentes et ne les répéterai pas ici.
Troisièmement, la température isotherme doit être strictement contrôlée pendant la trempe isotherme. Une température élevée ou basse n’est pas propice à la réduction de la déformation par trempe. De plus, pendant la trempe, la méthode de suspension de la pièce doit être sélectionnée pour éviter la déformation causée par le poids de la pièce.
Quatrièmement, lors de l'utilisation d'une trempe isotherme ou graduelle pour corriger la forme de la pièce lorsqu'elle est chaude, l'outillage et les accessoires doivent être entièrement équipés et l'action doit être rapide pendant le fonctionnement. Éviter les effets néfastes sur la qualité de trempe de la pièce.
Fonctionnement du refroidissement: Un fonctionnement habile pendant le processus de refroidissement a un impact significatif sur la déformation de trempe, en particulier lorsque des agents de trempe à l'eau ou à l'huile sont utilisés.
-Direction correcte de l'entrée du milieu de trempe: En règle générale, les pièces en forme de tige symétriquement équilibrées ou allongées doivent être trempées verticalement dans le milieu. Les pièces asymétriques peuvent être trempées selon un angle. La bonne direction vise à assurer un refroidissement uniforme dans toutes les pièces, avec des zones de refroidissement plus lentes entrant en premier dans le fluide, suivies par des sections de refroidissement plus rapides. La prise en compte de la forme de la pièce et de son influence sur la vitesse de refroidissement est essentielle dans la pratique.
-Mouvement des pièces en milieu de trempe: Les pièces à refroidissement lent doivent faire face au milieu de trempe. Les pièces de forme symétrique doivent suivre une trajectoire équilibrée et uniforme dans le milieu, en conservant une petite amplitude et un mouvement rapide. Pour les pièces fines et allongées, la stabilité lors de la trempe est cruciale. Évitez de vous balancer et envisagez d'utiliser des pinces au lieu de reliures métalliques pour un meilleur contrôle.
-Vitesse de trempe: Les pièces doivent être trempées rapidement. En particulier pour les pièces minces en forme de tige, des vitesses de trempe plus lentes peuvent entraîner une déformation par flexion accrue et des différences de déformation entre les sections trempées à des moments différents.
-Refroidissement contrôlé: Pour les pièces présentant des différences significatives dans la taille de la section transversale, protégez les sections à refroidissement plus rapide avec des matériaux tels que des cordes en amiante ou des tôles pour réduire leur vitesse de refroidissement et obtenir un refroidissement uniforme.
-Temps de refroidissement dans l'eau: Pour les pièces subissant principalement une déformation due à des contraintes structurelles, raccourcissez leur temps de refroidissement dans l'eau. Pour les pièces subissant principalement une déformation due à une contrainte thermique, prolonger leur temps de refroidissement dans l'eau pour réduire la déformation par trempe.
Edité par May Jiang de MAT Aluminium
Heure de publication : 21 février 2024
