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Autore:Editor del sito Pubblica Time: 2025-01-02 Origine:motorizzato
Astratto: Questo articolo si concentra sul campo del trattamento termico, conducendo un'esplorazione approfondita dei malintesi comuni e delle questioni operative pratiche nel processo di trattamento termico in tutto il settore. Gli argomenti trattati includono, tra gli altri, il riscaldamento sotto vuoto, la valutazione del colore della tempera, i motivi del cedimento dello stampo e il controllo della durezza. L'obiettivo è chiarire le idee sbagliate, migliorare la comprensione scientifica dei processi di trattamento termico, assistere i professionisti nell'ottimizzazione delle procedure, evitare controversie e promuovere il sano sviluppo del settore.
Durante il trattamento termico sotto vuoto, il fenomeno dell'assorbimento di carbonio da parte dei pezzi porta spesso a malintesi. Alcuni attribuiscono erroneamente la causa a due fattori: il primo, l'assorbimento di carbonio da parte dell'olio di raffreddamento; e due componenti in grafite nella camera di riscaldamento. Tuttavia, il vero problema spesso è la pulizia della camera di riscaldamento. Quando i pezzi vengono spostati dentro e fuori dal forno, insieme ai cesti del materiale e ai carrelli di carico, l'olio di raffreddamento contamina la camera, formando un'atmosfera volatile e riducente che contribuisce all'assorbimento di carbonio.
È importante notare che se i pezzi vengono raffreddati in olio a temperature inferiori a 1050°C e se vengono preraffreddati prima di entrare nell'olio, l'assorbimento di carbonio in genere non è significativo. Sebbene i componenti di grafite nella camera di riscaldamento contribuiscano all’assorbimento di carbonio, il loro impatto è molto meno significativo della contaminazione causata dall’olio di raffreddamento residuo.
La distorsione durante il trattamento termico comporta sia cambiamenti microstrutturali che distorsioni di forma. Gli studi hanno dimostrato che, in condizioni identiche di organizzazione e durezza, il trattamento termico sotto vuoto provoca una distorsione microstrutturale minima rispetto ad altri tipi di forni. Tuttavia, in termini di distorsione della forma, il trattamento termico sotto vuoto non sempre ha il sopravvento. Altri processi, come la tempra convenzionale, possono facilmente controllare la distorsione utilizzando metodi come la tempra graduale, la tempra isotermica e il raddrizzamento lato forno. Al contrario, la tempra sotto vuoto può talvolta esacerbare la distorsione dovuta alla mancanza di tali capacità funzionali.
Un malinteso comune è che il trattamento termico sotto vuoto riduca al minimo tutte le forme di distorsione, il che potrebbe portare nella pratica a una selezione impropria del processo.
Il colore che si forma sulla superficie dell'acciaio dopo il rinvenimento, dovuto alla pellicola di ossido, viene spesso utilizzato per stimare la temperatura di rinvenimento. Il colore del rinvenimento cambia infatti con la temperatura, con tempi standard intorno ai 5 minuti a diverse temperature che danno luogo a colori caratteristici per vari acciai (ad esempio, l'acciaio al carbonio a 200°C è giallo chiaro, a 220°C è giallo erba, ecc.).
Tuttavia, è fondamentale sottolineare che la tempera del colore è influenzata sia dalla temperatura che dal tempo. Alla stessa temperatura, prolungando il tempo di mantenimento si otterrà un colore che corrisponde ad una temperatura più alta. Giudicare la temperatura di rinvenimento esclusivamente in base al colore può portare a conclusioni imprecise senza considerare il fattore tempo.
I dati statistici sui guasti precoci degli stampi, sia nazionali che internazionali, mostrano che processi di trattamento termico impropri rappresentano una percentuale significativa di guasti (44% in Giappone, 52% a Shanghai). Tuttavia, ciò riflette semplicemente i guasti passati e non può essere utilizzato per prevedere le future cause di guasto dello stampo.
Molte persone cadono nella trappola di attribuire i guasti dello stampo al solo trattamento termico, ma il cedimento dello stampo è un processo complesso che richiede un'analisi completa della qualità del materiale, della progettazione, dei metodi di lavorazione, delle proprietà dei materiali e di altri fattori.
L'obiettivo principale della forgiatura è eliminare i difetti del materiale, migliorare la microstruttura, migliorare le proprietà del materiale e ridurre i costi di lavorazione. Tuttavia, alcuni operatori del settore della forgiatura si concentrano esclusivamente sulla garanzia della precisione dimensionale, trascurando l'ottimizzazione dei materiali e utilizzando trattamenti termici post-forgiatura inadeguati che provocano reti di carburo dannose.
Poiché le temperature di forgiatura sono spesso molto più elevate delle temperature di tempra, questa scarsa microstruttura può influire negativamente sul trattamento termico e sulla qualità del prodotto. Ciò sottolinea l’importanza di mantenere un’elevata qualità di forgiatura per garantire risultati efficaci di trattamento termico.
Il trattamento termico non consiste solo nel soddisfare i requisiti di durezza. Anche la selezione e il controllo del processo sono fondamentali. Alcuni professionisti possono utilizzare il surriscaldamento durante la tempra e quindi regolare la tempra per soddisfare a malapena l'intervallo di durezza specificato, ma ciò aumenta il rischio di guasti precoci, poiché tali processi non riescono a garantire la corretta trasformazione delle microstrutture interne.
Il rispetto della durezza non può mascherare i difetti nei processi di trattamento termico e un trattamento termico inadeguato può portare a problemi di fragilità e fessurazione durante l'uso del prodotto.
Nelle controversie sulla qualità, i clienti spesso presumono che un prodotto sia impeccabile prima del trattamento termico e incolpano il trattamento termico se sorgono problemi, chiedendo un risarcimento. Tuttavia, questa visione ignora il fatto che il trattamento termico è solo una parte della catena di produzione e la sua qualità dipende dalle fasi precedenti. Affinché il trattamento termico sia efficace è necessario creare adeguate condizioni di pretrattamento.
Alcune persone si affidano ai valori di durezza manuali per la progettazione, solo per scoprire che non riescono a raggiungere la durezza richiesta durante il trattamento termico. Ciò è comune quando, ad esempio, si utilizzano componenti di grandi dimensioni realizzati in acciaio per molle (ad esempio, 60Si2Mn), dove ottenere i valori di durezza indicati nel manuale è difficile a causa dello spessore variabile del pezzo.
Fattori quali la qualità del materiale, le dimensioni dello stampo, il peso del pezzo, la forma e i successivi metodi di lavorazione influiscono tutti sul risultato finale della durezza, richiedendo aggiustamenti per soddisfare le condizioni pratiche e garantire prestazioni adeguate del materiale.
In caso di guasto del prodotto, ad esempio una frattura dello stampo che provoca lesioni, alcune aziende ritengono rapidamente responsabile il produttore del trattamento termico. Tuttavia, ciò trascura il fatto che il fallimento del prodotto è un problema multifattoriale, che coinvolge la progettazione, la selezione dei materiali, la lavorazione e l’utilizzo.
Come nella diagnosi medica, è necessaria un'analisi approfondita di ogni fase per identificare la vera causa del fallimento. Ad esempio, in un caso, il trattamento termico è stato ritenuto normale e la causa principale del guasto è stata il sovraccarico durante l'uso. Un approccio scientifico e rigoroso alla risoluzione dei problemi è essenziale.
Alcuni clienti impongono severi requisiti di durezza sui prodotti trattati termicamente, richiedendo deviazioni non superiori a 1 HRC, anche se le apparecchiature per prove di durezza consentono tale variazione. Ciò spesso porta i produttori di trattamenti termici a utilizzare metodi irragionevoli per soddisfare queste richieste, creando difficoltà operative.
Questa domanda eccessiva riflette una mancanza di comprensione del processo di trattamento termico e danneggia il sano sviluppo del settore. Entrambe le parti dovrebbero lavorare insieme, sulla base della comprensione scientifica, per stabilire tolleranze ragionevoli.
Si ritiene comunemente che il rinvenimento debba avvenire solo dopo il raffreddamento a temperatura ambiente, ma questo non è corretto per molti acciai, in particolare per quelli a basso e medio tenore di carbonio. In questi casi è meglio procedere al rinvenimento quando il pezzo è ancora a temperatura superiore a quella ambiente, per ridurre il rischio di fessurazioni e migliorare la qualità del prodotto.
Alcuni professionisti credono erroneamente che i pezzi debbano sempre essere temperati mentre sono ancora caldi dopo la tempra. Infatti, la temperatura di ingresso nel forno per il rinvenimento dovrebbe essere basata sul punto di trasformazione della martensite dell'acciaio, che varia a seconda del materiale. Seguire ciecamente questa pratica può portare a fessurazioni e alla diminuzione delle proprietà del materiale.
Alcuni manager insistono nel lasciare gli stampi a temperatura ambiente per una settimana tra la ricottura e la tempra per rilasciare lo stress, ma questa affermazione manca di supporto scientifico. Dovrebbe essere evitato di estendere inutilmente i cicli produttivi, sulla base di pratiche non supportate. I processi di trattamento termico dovrebbero seguire un programma scientificamente giustificato.
Alcuni clienti tentano di risparmiare sui costi di lavorazione completando tutte le lavorazioni dimensionali prima del trattamento termico e poi si aspettano che il processo di trattamento termico non causi distorsioni. Poiché il trattamento termico causa intrinsecamente una distorsione microstrutturale, alcuni cambiamenti dimensionali sono inevitabili.
Questa pratica, che sposta la pressione del risparmio sui costi sul trattamento termico, è irragionevole. Le aziende dovrebbero considerare sia i costi di lavorazione che la qualità del prodotto, lasciando spazio ai necessari aggiustamenti dimensionali dopo il trattamento termico.
Alcune aziende trascurano di rimuovere gli strati decarburati prima di testare la durezza, portando a letture errate della durezza. Le procedure corrette dovrebbero comportare la rimozione dello strato decarburato prima del test per garantire risultati accurati.
Il diagramma di stato ferro-carbonio è essenziale per comprendere i processi di trattamento termico, ma si applica solo a leghe semplici come gli acciai al carbonio e le ghise. Per gli acciai legati è meno applicabile a causa della presenza di altri elementi. Inoltre, il rapido riscaldamento e raffreddamento durante il trattamento termico non raggiungono condizioni di equilibrio, quindi il diagramma di fase è più un punto di partenza che una guida pratica per le operazioni di processo.
Nella ricottura dell'acciaio a basso tenore di carbonio, si presume spesso che sia possibile ottenere facilmente grani equiassici. Tuttavia, in alcuni acciai come gli acciai stabilizzati all'alluminio, la formazione del grano può essere influenzata dalla lavorazione precedente e provocare una struttura più deformata, anche in caso di ricottura ad alta temperatura.
Nell'estrusione, si ritiene che una durezza inferiore faciliti la deformazione del materiale, ma in realtà le strutture sferoidizzate perlitiche, sebbene più dure, si deformano meglio. Il pretrattamento del materiale dovrebbe concentrarsi sull’ottimizzazione sia della durezza che delle proprietà di deformazione.
Gli utilizzatori di stampi per forgiatura spesso richiedono una durezza eccessivamente elevata (ad esempio, 52-55 HRC), ma ciò può ridurre la durezza del rosso, causando una rapida perdita di durezza. Invece, il mantenimento della corretta durezza del rosso entro un intervallo di durezza ragionevole si traduce in migliori prestazioni dello stampo.
L'idea che 'un trattamento termico perfetto si traduca in parti perfette' è fuorviante. Il trattamento termico è giusto
un anello nella catena di produzione ed è necessario un approccio olistico alla qualità. Altri fattori come i difetti dei materiali, la progettazione e la lavorazione svolgono un ruolo fondamentale.
Conclusione:Nel trattamento termico, la precisione sia nella conoscenza che nella pratica è fondamentale. Le incomprensioni possono portare a processi inefficaci e guasti ai prodotti. Affrontando i malintesi comuni e applicando un approccio scientifico e olistico al trattamento termico, l’industria può garantire una qualità più elevata, una riduzione delle controversie e una traiettoria di sviluppo più sana. Una comunicazione chiara e una profonda conoscenza dell’intera catena produttiva sono essenziali per superare le complesse sfide del trattamento termico.
