Tempra e rinvenimento di tubi di acciaio

Riscalda l'acciaio portandolo a uno stato-rovente (con la sua struttura interna che si trasforma in "austenite"), quindi raffreddalo rapidamente (in acqua/olio/altro mezzo), impedendo alla struttura interna di "ritornarsi lentamente" e bloccandola in una "martensite" dura e fragile.

1. Riscaldamento (austenitizzazione)- Riscalda l'acciaio a circa 800-950 gradi, provocando la riorganizzazione degli atomi interni nella struttura ad alta temperatura "austenite". Questo è il prerequisito; una temperatura insufficiente significa che è una perdita di tempo.
2. Presa - Lascia che il calore penetri nel nucleo per garantire che l'intero pezzo sia completamente riscaldato e che la struttura sia uniforme.
3. Rraffreddamento rapido- Questa è l'essenza della parola "tempra". La chiave è la velocità: raffreddala in pochi secondi fino a decine di secondi. Non c'è abbastanza tempo perché gli atomi di carbonio si ri-distribuiscano e si organizzino nei tessuti molli (perlite/ferrite lamellare), quindi gli atomi vengono "congelati" in un reticolo sovrasaturo e distorto, che è la martensite - che è estremamente dura ma anche estremamente fragile.

Per esempio: Proprio come quando si fa bollire l'acqua in una pentola (austenitizzazione), se si lascia raffreddare naturalmente si formerà del ghiaccio regolare (tessuti molli); se viene immediatamente congelata versandola in azoto liquido, le molecole d'acqua non riescono a mettersi in coda e formano ghiaccio duro disordinato (martensite). L'estinzione è come il "congelamento istantaneo".
Proprietà chiave:

• Dopo la tempra, l'acciaio diventa più duro, più forte e più resistente all'usura-(grazie alla martensite).
• Ma diventa anche fragile e presenta un elevato stress interno, rendendolo soggetto a fessurazioni se utilizzato direttamente.
• Pertanto, il quenching non viene quasi mai utilizzato da solo; deve essere immediatamente seguito da un processo di rinvenimento (riscaldamento a bassa temperatura e mantenimento per un po'), per ridurre la fragilità e lo stress interno e ripristinare la tenacità. Tempra + rinvenimento=trattamento di rinvenimento, che è quello effettivamente utilizzato in ingegneria.

Quindi ricorda un mnemonico:

Temprare è “indurire”, temperare è “salvare la fragilità”, sono una coppia, entrambi indispensabili.

Il processo di rinvenimento è molto "più delicato" rispetto alla tempra - non è necessario un raffreddamento rapido. I parametri chiave sono tre: temperatura di rinvenimento, tempo di mantenimento e metodo di raffreddamento dopo il rinvenimento. Tra questi, la temperatura determina tutto.

Per i tubi in acciaio, i tubi temprati comuni che vedi spesso sono quelli sottoposti a rinvenimento ad alta-temperatura: dopo la tempra, rinvenimento a 550~650 gradi per ottenere una struttura in sorbite "ad alta resistenza + buona tenacità".

1. Rinvenimento immediatamente dopo la tempra - il principio è "tempra immediatamente e rinvenimento", è meglio trasferirlo nel forno di tempra non appena il pezzo non è completamente raffreddato per evitare crepe dovute allo stato di tempra prolungato.

2. Caricare nel forno per il riscaldamento - il pezzo viene caricato nel forno e riscaldato o inserito nel forno alla temperatura target. La temperatura viene selezionata in base alla struttura target nella tabella, ad esempio 550~620 gradi per il rinvenimento ad alta-temperatura.

3. Il mantenimento (parametro chiave) - consente che la trasformazione della struttura sia sufficiente e che lo stress interno venga uniformemente eliminato.

La formula empirica è:

Per l'acciaio al carbonio e l'acciaio legato, generalmente stimare 1,5~2,5 minuti/mm di spessore effettivo;
Inoltre comunemente utilizzare "Maggiore o uguale a 2 ore come limite inferiore" per l'isolamento;
L'acciaio legato richiede un isolamento più accurato rispetto all'acciaio al carbonio perché gli elementi in lega si diffondono lentamente.

4. Scarico e raffreddamento - il metodo di raffreddamento dopo il rinvenimento ha un impatto relativamente piccolo. La pratica comune è:
Acciaio al carbonio: è sufficiente il raffreddamento ad aria;
Gli acciai legati (specialmente quelli contenenti Cr, Mn, Ni) devono essere raffreddati lentamente (in forno o raffreddamento con sabbia) per prevenire il secondo tipo di fragilità da rinvenimento.

5. Ispezione - utilizzare un durometro per verificare se la durezza rientra nell'intervallo target per determinare se la temperatura di rinvenimento è appropriata (se la durezza è troppo alta, aumentare la temperatura di rinvenimento la prossima volta; se è troppo bassa, ridurla).

Spiegazione della fossa
Evita la zona di fragilità del rinvenimento Una parte dell'acciaio legato subirà un improvviso calo della resistenza agli urti a 250-400 gradi (primo tipo) e un raffreddamento lento (secondo tipo): seleziona un raffreddamento delicato o evita questa zona
Tempo di tenuta insufficiente Il nucleo non si tempera completamente, l'esterno è morbido e l'interno è duro, prestazioni irregolari
Una deviazione della temperatura di 20-30 gradi nel rinvenimento ad alta temperatura può causare una riduzione della durezza di diversi HRC, l'uniformità della temperatura del forno è molto importante

Riscaldamento (austenitizzazione 800~950 gradi) → Mantenimento → Raffreddamento rapido (acqua/olio/PAG) → [La tempra è completata, si ottiene martensite]
→ Trasferire immediatamente al forno di tempra → Mantenere alla temperatura target (come 580 gradi × 2 ore) → Raffreddamento ad aria/Raffreddamento lento → [Tempra e rinvenimento sono completati, si ottiene sorbite]
→ Ispezione durezza/prestazioni
Un mnemonico: la tempra determina la "durezza", il rinvenimento determina la "tenacità", la selezione della temperatura è accurata, il tempo è sufficiente, il raffreddamento dipende dal tipo di acciaio.