Resumen de conocimientos básicos del tratamiento térmico de metales.

El tratamiento térmico de metales es uno de los procesos importantes en la fabricación mecánica. En comparación con otros procesos de procesamiento, el tratamiento térmico generalmente no cambia la forma ni la composición química general del producto de acero, pero cambia la microestructura dentro del artículo o cambia la composición química de la superficie, dotando o mejorando así el rendimiento del producto. El propósito del tratamiento térmico del metal es mejorar la calidad intrínseca del metal para que tenga las propiedades mecánicas, físicas y químicas requeridas. Además de una selección razonable de materiales y diversos procesos de conformación, a menudo son esenciales los procesos de tratamiento térmico. El acero es el material más utilizado en la industria mecánica. La microestructura del acero es compleja y puede controlarse mediante tratamiento térmico. Por tanto, el tratamiento térmico del acero es el contenido principal del tratamiento térmico del metal.

Proceso de tratamiento térmico

El proceso de tratamiento térmico generalmente incluye tres procesos: calentamiento, aislamiento y enfriamiento. A veces sólo hay dos procesos: calentar y enfriar. Estos procesos están interconectados y no se pueden interrumpir. El calentamiento es uno de los procesos importantes del tratamiento térmico. Existen muchos métodos de calentamiento para el tratamiento térmico de metales. El carbón vegetal y el carbón se utilizaron por primera vez como fuentes de calor y recientemente se utilizaron combustibles líquidos y gaseosos. La aplicación de electricidad hace que la calefacción sea fácil de controlar y no contamine el medio ambiente. Estas fuentes de calor se pueden utilizar para calentamiento directo, o calentamiento indirecto a través de sales o metales fundidos, o incluso partículas flotantes.

La temperatura de calentamiento es uno de los parámetros importantes del proceso de tratamiento térmico. La selección y el control de la temperatura de calentamiento son las principales cuestiones para garantizar la calidad del tratamiento térmico. La temperatura de calentamiento varía según el material metálico que se procesa y el propósito del tratamiento térmico, pero generalmente se calienta por encima de la temperatura de transformación de fase para obtener una estructura de alta temperatura. Además, la transformación requiere un tiempo determinado. Por lo tanto, cuando la superficie del metal alcanza la temperatura de calentamiento requerida, debe mantenerse a esta temperatura durante un cierto período de tiempo para que las temperaturas interna y externa sean consistentes y la transformación de la microestructura sea completa. Este período de tiempo se llama aislamiento. Cuando se utiliza calentamiento de alta densidad de energía y tratamiento térmico de superficies, la velocidad de calentamiento es bastante rápida y generalmente no hay tiempo de aislamiento, mientras que el tiempo de aislamiento para el tratamiento térmico químico suele ser más largo.

El enfriamiento también es un paso indispensable en el proceso de tratamiento térmico. Los métodos de enfriamiento varían según el proceso, controlando principalmente la velocidad de enfriamiento. Generalmente, el recocido tiene la velocidad de enfriamiento más lenta, la normalización tiene una velocidad de enfriamiento más rápida y el enfriamiento tiene una velocidad de enfriamiento más rápida que la normalización. Pero también existen diferentes requisitos debido a los diferentes tipos de acero.

Tratamiento térmico superficial Es un proceso de tratamiento térmico de metales que solo calienta la capa superficial del metal para cambiar las propiedades mecánicas de la capa superficial. Para calentar solo la superficie del metal sin transferir demasiado calor al interior del metal, la fuente de calor utilizada debe tener una alta densidad de energía, es decir, se le da una gran cantidad de energía térmica al metal por unidad de área, de modo que la superficie o parte del metal pueda alcanzar altas temperaturas en poco tiempo. Los principales métodos de tratamiento térmico de superficies incluyen el enfriamiento por llama y el tratamiento térmico por calentamiento por inducción. Las fuentes de calor comúnmente utilizadas incluyen oxígeno acetileno, oxígeno propano, corriente inducida, láser y haz de electrones.

Tratamiento térmico químico Es un proceso de tratamiento térmico de metales que cambia la composición química, estructura y propiedades de la superficie del metal. El tratamiento térmico químico consiste en calentar el metal en un medio (gas, líquido, sólido) que contiene carbono, medio salino u otros elementos de aleación, y mantenerlo caliente durante un tiempo prolongado, de modo que la superficie del metal pueda penetrar elementos como el carbono, nitrógeno, boro y cromo. Una vez infiltrados los elementos, a veces se realizan otros procesos de tratamiento térmico, como templado y revenido. Los principales métodos de tratamiento térmico químico incluyen la cementación, la nitruración y la metalización.

En general, el tratamiento térmico de metales es uno de los procesos importantes en el proceso de fabricación de piezas mecánicas, herramientas y moldes. Puede garantizar y mejorar diversas propiedades del metal, como la resistencia al desgaste, la resistencia a la corrosión, etc. Por otro lado, también puede mejorar la estructura y el estado de tensión de la pieza en bruto para facilitar diversos procesamientos en frío y en caliente.