Tractaments tèrmics dels metalls: processos i diagrames

Tractaments tèrmics dels metalls

Els tractaments tèrmics són operacions d’escalfament i refredament dels metalls, a través dels quals s’aconsegueixen principalment canvis:

1. de la seva estructura cristal·lina,
2. de la seva estructura microgràfica (gra)
3. de la seva constitució

➢La composició química es manté quasi inalterable.

➢Quasi tots els metalls es poden sotmetre a algun tractament tèrmic.

Per poder realitzar un tractament tèrmic, hem de saber les propietats del metall en les seves diverses estructures.

Diagrama Fe-C:

Representa la transformació de l'austenita quan els refredaments són lents o d'equilibri. Els productes finals de la transformació de l'austenita en els acers són la ferrita, cementita i la perlita. Els refredaments ràpids de l'austenita per obtenir martensita no segueixen el diagrama d'equilibri Fe-C per ser productes metaestables o de no equilibri. En aquests casos, l'ús del diagrama d'equilibri Fe-C no té sentit i en el seu lloc s'han d'utilitzar les corbes “S” o diagrames TTT en l'estudi dels tractaments tèrmics de temple, normalitzat i recuit.

Diagrames TTT

Representen el temps necessari per transformar de forma isotèrmica l'austenita a una temperatura subcrítica específica i el producte d'aquesta transformació.

Tres fases dels tractaments tèrmics:

• Escalfament:

  L’escalfament s’ha de fer amb el forn a baixa temperatura, inferiors a 300ºC. Elevació de temperatura uniforme de 10 en 10 ºC. L’elevació de la temperatura ha de ser, com a mínim, un minut per mil·límetre de gruix o diàmetre de la peça. El creixement més gran dels grans de l’austenita de l’acer té lloc entre els 850 ºC i els 1000 ºC. Si s’escalfen a prop del punt de fusió, queden amb una estructura fràgil degut a la fusió de les impureses que voregen els grans que, al solidificar-se, queden en forma de capes primes de vidre, sense cohesió amb els grans.

• Permanència:

  Procés d'aparició de l’austenita, desaparició de la perlita, dissolució dels carburs i homogeneïtzació de l’austenita. És suficient una permanència d’un minut per a cada mil·límetre de gruix de la peça, per aconseguir l’austenització complerta en l’acer.

• Refredament:

  • Lents: <50 °C/seg. Cobrint la peça amb sorra o al forn.
  • Mitjos: 50-200 °C/seg. Deixar-lo simplement a l'aire.
  • Ràpids: 250-500 °C/seg. Amb aigua, oli o aigua amb sals.
  • Molt ràpids: >500 °C/seg. Amb aigua, oli, amb altres metalls o sals foses.

Elements dels tractaments tèrmics

• Forns: primera fase del tractament que és l’escalfament.
• Termòmetres i els piròmetres de precisió: Aparells per a mesurar la temperatura. Si la temperatura és molt elevada s’utilitzen piròmetres òptics.
• Banys: En aquests banys de refredament la temperatura es controla amb termòmetres de mercuri.

Forns: Condicions

1. La temperatura s’ha de poder elevar de manera regular i arribar fàcilment a les temperatures necessàries.
2. La regulació de les temperatures: fàcil, exacta i a poder ser automàtica.
3. La temperatura en l’interior del forn ha de ser uniforme.
4. Han de tenir suficient inèrcia calorífica perquè no baixi la temperatura massa en introduir les peces.
5. Han d’estar, a ser possible, condicionats per a utilitzar atmosferes controlades.