Traitement thermique du châssis principal des machines AHYW
Anhui Yawei adopte actuellement un traitement thermique pour tous les cadres de machinerie en tôle, ce qui élimine le stress matériel avec une mini déformation pendant longtemps en utilisant principalement des cadres principaux de CNC Synchro Pressbrages, cnc auto fregauges,
Le traitement thermique (ou traitement thermique ) est un groupe de procédés industriels et de travail des métaux utilisés pour modifier les propriétés physiques et parfois chimiques d'un matériau. L'application la plus courante est la métallurgie . Les traitements thermiques sont également utilisés dans la fabrication de nombreux autres matériaux, tels que le verre . Le traitement thermique implique l'utilisation de chauffage ou de refroidissement, normalement à des températures extrêmes, pour obtenir un résultat souhaité, tel que le durcissement ou le ramollissement d'un matériau. Les techniques de traitement thermique comprennent le recuit , le durcissement , le renforcement des précipitations , le revenu , la normalisation et la trempe . Il convient de noter que le terme traitement thermique ne s’appliquant qu’aux procédés où le chauffage et le refroidissement ont pour but spécifique de modifier intentionnellement les propriétés, le chauffage et le refroidissement se produisent souvent lors d’autres processus de fabrication tels que formage à chaud ou soudage.
Les matériaux métalliques consistent en une microstructure de petits cristaux appelés "grains" ou cristallites. La nature des grains (taille et composition du grain) est l’un des facteurs les plus efficaces pour déterminer le comportement mécanique global du métal. Le traitement thermique fournit un moyen efficace de manipuler les propriétés du métal en contrôlant le taux de diffusion et le taux de refroidissement dans la microstructure. Le traitement thermique est souvent utilisé pour modifier les propriétés mécaniques d'un alliage métallique, en manipulant des propriétés telles que la dureté, la résistance, la ténacité, la ductilité et l'élasticité.
Deux mécanismes peuvent modifier les propriétés d'un alliage pendant le traitement thermique: la formation de martensite entraîne une déformation intrinsèque des cristaux et le mécanisme de diffusion provoque des modifications de l'homogénéité de l'alliage.
La structure cristalline est constituée d'atomes regroupés dans un arrangement très spécifique, appelé réseau. Dans la plupart des éléments, cet ordre se réorganise en fonction de conditions telles que la température et la pression. Ce réarrangement, appelé allotropie ou polymorphisme, peut se produire plusieurs fois, à différentes températures pour un métal particulier. Dans les alliages, ce réarrangement peut provoquer la dissolution soudaine d'un élément qui ne se dissoudra normalement pas dans le métal de base, tandis qu'une inversion de l'allotropie rendra les éléments partiellement ou complètement insolubles.
Lorsqu'il est à l'état soluble, le processus de diffusion entraîne l'étalement des atomes de l'élément dissous, tentant de former une distribution homogène dans les cristaux du métal de base. Si l'alliage est refroidi à un état insoluble, les atomes des constituants dissous (solutés) peuvent migrer hors de la solution. Ce type de diffusion, appelé précipitation, conduit à la nucléation, où les atomes migrateurs se regroupent au niveau des limites des grains. Ceci forme une microstructure généralement constituée de deux ou plusieurs phases distinctes. Un acier qui a été refroidi lentement, par exemple, forme une structure stratifiée composée de couches alternées de ferrite et de cémentite, devenant de la perlite molle. Après chauffage de l'acier à la phase austénitique puis trempage dans l'eau, la microstructure sera en phase martensitique. Cela est dû au fait que l'acier passera de la phase austénite à la phase martensite après la trempe. Il convient de noter que de la perlite ou de la ferrite peuvent être présentes si la trempe ne refroidit pas rapidement tout l'acier.
Contrairement aux alliages à base de fer, la plupart des alliages à traitement thermique ne subissent pas de transformation de ferrite. Dans ces alliages, la nucléation aux limites des grains renforce souvent la structure de la matrice cristalline. Ces métaux durcissent par précipitation. Généralement, un processus lent, en fonction de la température, est souvent appelé «durcissement par vieillissement».
De nombreux métaux et non-métaux présentent une transformation en martensite lorsqu'ils sont refroidis rapidement (avec des milieux externes tels que l'huile, les polymères, l'eau, etc.). Lorsqu'un métal est refroidi très rapidement, les atomes insolubles risquent de ne pas pouvoir migrer hors de la solution à temps. Cela s'appelle une "transformation sans diffusion". Lorsque la matrice cristalline passe à son agencement à basse température, les atomes du soluté sont piégés dans le réseau. Les atomes piégés empêchent la matrice cristalline de se transformer complètement en son allotrope à basse température, créant des contraintes de cisaillement dans le réseau. Lorsque certains alliages sont refroidis rapidement, comme l'acier, la transformation en martensite durcit le métal, tandis que dans d'autres, comme l'aluminium, l'alliage devient plus tendre.
Effets du temps et de la température
Diagramme de transformation temps-température (TTT) pour l'acier. Les courbes rouges représentent différentes vitesses de refroidissement (vitesse) lorsqu'elles sont refroidies à partir de la température critique supérieure (A3). V1 produit de la martensite. V2 a de la perlite mélangée avec de la martensite, V3 produit de la bainite, avec de la perlite et de la matensite.
Un traitement thermique correct nécessite un contrôle précis de la température, du temps maintenu à une certaine température et de la vitesse de refroidissement. [12]
À l'exception de la réduction du stress, du revenu et du vieillissement, la plupart des traitements thermiques commencent par chauffer un alliage au-delà de la température de transformation supérieure (A 3 ). Cette température est appelée "arrêt" car à la température A3, le métal subit une période d'hystérésis. À ce stade, toute l'énergie thermique est utilisée pour provoquer le changement de cristal, de sorte que la température cesse d'augmenter pendant un court instant (arrêts) et continue ensuite à grimper une fois le changement terminé. [13] Par conséquent, l'alliage doit être chauffé au-dessus de la température critique pour qu'une transformation se produise. L'alliage sera généralement maintenu à cette température suffisamment longtemps pour que la chaleur pénètre complètement dans l'alliage, le transformant ainsi en une solution solide complète.
Comme une plus petite taille de grain améliore généralement les propriétés mécaniques, telles que la ténacité, la résistance au cisaillement et la résistance à la traction, ces métaux sont souvent chauffés à une température juste au-dessus de la température critique supérieure afin . Par exemple, lorsque l'acier est chauffé au-dessus de la température critique supérieure, de petits grains d'austénite se forment. Celles-ci grossissent à mesure que la température augmente. Lorsqu'elle est refroidie très rapidement, lors d'une transformation en martensite, la taille des grains d'austénite affecte directement la taille des grains martensitiques. Les grains plus gros ont de grandes limites de grains, qui servent de points faibles dans la structure. La taille des grains est généralement contrôlée pour réduire la probabilité de rupture.
La transformation de diffusion dépend beaucoup du temps. Le refroidissement d'un métal supprime généralement la précipitation à une température beaucoup plus basse. L'austénite, par exemple, n'existe généralement qu'au-dessus de la température critique supérieure. Cependant, si l'austénite est refroidie suffisamment rapidement, la transformation peut être supprimée pendant des centaines de degrés en dessous de la température critique inférieure. Une telle austénite est très instable et, si on lui donne suffisamment de temps, elle précipitera dans diverses microstructures de ferrite et de cémentite. La vitesse de refroidissement peut être utilisée pour contrôler le taux de croissance des grains ou même pour produire des microstructures partiellement martensitiques. Cependant, la transformation de la martensite est indépendante du temps. Si l'alliage est refroidi à la température de transformation de la martensite (M s ) avant que d'autres microstructures puissent se former complètement, la transformation se produira généralement juste sous la vitesse du son.
Lorsque l'austénite est refroidie suffisamment lentement pour qu'aucune transformation de martensite ne se produise, la taille des grains d'austénite aura un effet sur le taux de nucléation, mais c'est généralement la température et la vitesse de refroidissement qui contrôlent la taille et la microstructure. Lorsque l'austénite est refroidie extrêmement lentement, elle formera de gros cristaux de ferrite remplis d'inclusions sphériques de cémentite. Cette microstructure est appelée "sphéroïdite". Si on le refroidit un peu plus vite, de la perlite grossière se forme. Encore plus rapide et de la perlite fine se forme. Si elle est refroidie encore plus rapidement, la bainite se formera. De même, ces microstructures se formeront également si elles sont refroidies à une température spécifique et y sont maintenues pendant un certain temps. [17]
La plupart des alliages non ferreux sont également chauffés pour former une solution. Le plus souvent, ceux-ci sont refroidis très rapidement pour produire une transformation de martensite, mettant la solution dans un état sursaturé. L’alliage étant dans un état beaucoup plus doux, il peut alors être travaillé à froid. Ce travail à froid augmente la résistance et la dureté de l'alliage, et les défauts causés par la déformation plastique ont tendance à accélérer les précipitations, augmentant la dureté au-delà de la normale pour l'alliage. Même s'ils ne sont pas travaillés à froid, les solutés de ces alliages précipitent généralement, bien que le processus puisse prendre beaucoup plus de temps. Parfois, ces métaux sont chauffés à une température inférieure à la température critique inférieure (A 1 ), empêchant la recristallisation, afin d’accélérer la précipitation.
Recuit pour la tôle
Recuit (métallurgie)
Le recuit consiste à chauffer un métal à une température spécifique puis à le refroidir à une vitesse qui produira une microstructure raffinée, en séparant totalement ou partiellement les constituants. Le taux de refroidissement est généralement lent. Le recuit est le plus souvent utilisé pour ramollir un métal pour le travail à froid, pour améliorer l'usinabilité ou pour améliorer les propriétés comme la conductivité électrique.
Dans les alliages ferreux, le recuit est généralement effectué en chauffant le métal au-delà de la température critique supérieure, puis en le refroidissant très lentement, ce qui entraîne la formation de perlite. Dans les métaux purs et de nombreux alliages qui ne peuvent pas être traités thermiquement, le recuit est utilisé pour éliminer la dureté causée par le travail à froid. Le métal est chauffé à une température où la recristallisation peut se produire, réparant ainsi les défauts causés par la déformation plastique. Dans ces métaux, le taux de refroidissement aura généralement peu d’effet. La plupart des alliages non ferreux pouvant être traités thermiquement sont également recuits pour réduire la dureté du travail à froid. Celles-ci peuvent être refroidies lentement pour permettre une précipitation complète des constituants et produire une microstructure raffinée.
Les alliages ferreux sont généralement soit "entièrement recuits", soit "recuits". Le recuit complet nécessite des vitesses de refroidissement très lentes pour former de la perlite grossière. En cours de recuit, la vitesse de refroidissement peut être plus rapide; jusqu'à et incluant la normalisation. L'objectif principal du recuit de procédé est de produire une microstructure uniforme. Les alliages non ferreux sont souvent soumis à diverses techniques de recuit, y compris "recuit de recristallisation", "recuit partiel", "recuit complet" et "recuit final". Toutes les techniques de recuit ne comportent pas de recristallisation, comme le soulagement du stress.
