Métodos comunes de tratamiento térmico para aleaciones fundidas

Aleaciones fundidas responder de manera diferente a tratamiento térmico porque sus microestructuras y mecanismos de fortalecimiento no son los mismos. Acero fundido, aleaciones de aluminio, Por lo tanto, las aleaciones de hierro fundido y cobre requieren diferentes rutas de tratamiento..

Ⅰ. ¿Por qué se tratan térmicamente las piezas fundidas??

El tratamiento térmico de aleaciones fundidas se utiliza comúnmente para aliviar la tensión residual., mejorar la estabilidad dimensional y la maquinabilidad, refinar la estructura de la matriz, o aumentar la fuerza, dureza y resistencia al desgaste.

El tratamiento requerido depende primero de la aleación..

Las piezas fundidas de acero pueden sufrir transformaciones de fase durante el calentamiento y el enfriamiento., haciendo recocido, normalizar y templar y revenir práctico. Las piezas fundidas de aluminio tratables térmicamente dependen principalmente del tratamiento en solución y del endurecimiento por precipitación.. El hierro fundido está fuertemente influenciado por la morfología y la estructura de la matriz del grafito., mientras que las aleaciones de cobre varían considerablemente según la composición.

Por lo tanto, un programa de tratamiento térmico debe basarse en el grado real del material y las propiedades requeridas., no simplemente por el hecho de que el componente sea una pieza fundida.

Ⅱ. Tratamiento térmico de acero fundido

El tratamiento térmico del acero fundido se utiliza a menudo para refinar la estructura relativamente gruesa como fundición., reducir la tensión residual u obtener una mejor combinación de resistencia y tenacidad.

• Recocido

Comúnmente seleccionado cuando se requiere una menor dureza y una mejor maquinabilidad.. La pieza fundida se calienta al rango de temperatura apropiado y luego se enfría lentamente., generalmente en el horno. Para muchos aceros fundidos al carbono y de baja aleación., recocido Las temperaturas están en el rango superior de 800°C., aunque el valor exacto depende de la composición.

• Normalizando

También ampliamente utilizado para piezas fundidas de acero.. La pieza se calienta por encima de su rango de transformación y luego se enfría al aire.. Comparado con el recocido completo, La normalización generalmente produce una estructura más fina y una resistencia algo mayor..

• Temple y revenido

Para componentes expuestos a cargas mecánicas más pesadas., temple y revenido puede ser usado. La fundición está austenizada., Templado en un medio adecuado y luego revenido para obtener el equilibrio requerido entre resistencia y tenacidad..

El proceso final depende de algo más que la calidad del material.. Espesor de la sección, La severidad del enfriamiento y las propiedades mecánicas requeridas también influyen en el tratamiento..

Ⅲ. Tratamiento térmico de aleaciones de aluminio fundido

El tratamiento térmico de fundición de aluminio sigue un mecanismo de fortalecimiento diferente al del acero.. Estas aleaciones no se refuerzan aquí mediante transformación martensítica.; en cambio, Los grados tratables térmicamente ganan resistencia principalmente mediante el endurecimiento por precipitación..

Para muchas aleaciones de fundición Al-Si-Mg, la ruta básica es:

Durante el tratamiento con solución, Los elementos de aleación solubles entran en la matriz de aluminio.. El enfriamiento rápido retiene una solución sólida sobresaturada., mientras que el envejecimiento posterior desarrolla precipitados fortalecedores.

T4

Generalmente consiste en un tratamiento térmico de solución., temple y envejecimiento natural. A menudo se utiliza cuando se requiere una ductilidad relativamente buena..

T5

Normalmente no incluye un paso separado de tratamiento con solución.. La pieza fundida se enfría mediante un proceso de moldeado o fundición a temperatura elevada y luego se envejece artificialmente..

T6

Consiste en un tratamiento térmico de solución., enfriamiento y envejecimiento artificial. Para algunas aleaciones de fundición Al-Si-Mg, El tratamiento con solución puede tener lugar alrededor del rango medio de 500 °C., seguido de enfriamiento y envejecimiento artificial a una temperatura sustancialmente más baja.

T6 se usa ampliamente donde se requiere mayor resistencia y dureza..

Las piezas fundidas a presión a alta presión necesitan precaución adicional. El gas atrapado durante la fundición puede expandirse durante el tratamiento con solución a alta temperatura y causar ampollas o problemas dimensionales., por lo que el tratamiento T6 convencional no es adecuado para todos los componentes de fundición a presión.

Ⅳ. Tratamiento térmico del hierro fundido

El tratamiento térmico del hierro fundido varía significativamente según la forma del grafito y la estructura de la matriz..

Hierro fundido gris

El recocido para aliviar tensiones es común donde la estabilidad dimensional es importante.. A menudo se utiliza un tratamiento a una temperatura de entre 500 y 550 °C para reducir la tensión residual de la fundición sin cambiar sustancialmente la estructura básica..

Se puede utilizar un tratamiento de grafitización a mayor temperatura cuando es necesario reducir los carburos duros o las estructuras locales de hierro blanco para mejorar la maquinabilidad..

La fundición gris normalmente no se templa completamente de la misma manera que el acero.. Grados adecuados, sin embargo, Puede recibir endurecimiento superficial localizado cuando se requiere una mayor resistencia al desgaste..

Hierro dúctil

Ofrece una gama más amplia de tratamientos térmicos., incluido el recocido ferritizado, normalizando, alivio del estrés, temple y revenido, austemplado y endurecimiento de superficies.

Hierro dúctil austemperado, o IDA, Desarrolla una estructura ausferrítica que consiste principalmente en ferrita acicular y austenita retenida enriquecida en carbono.. No debería describirse simplemente como bainita inferior convencional..

Hierro de grafito compactado

Comúnmente tratado para aliviar el estrés o controlar la matriz.. Los tratamientos de fortalecimiento más intensivos son generalmente menos comunes que en el hierro dúctil., Aunque la ruta final aún depende del grado y los requisitos de los componentes..

Para endurecimiento localizado específicamente, consulte nuestra guía separada para endurecimiento por inducción de hierro fundido.

Ⅴ. Tratamiento térmico de aleaciones de cobre fundido

Las aleaciones de cobre fundido no pueden tratarse como una única familia de tratamiento térmico.. Bronce al estaño, bronce fosforado, El latón y el bronce de aluminio tienen diferentes sistemas de fases y, por lo tanto, responden de manera diferente al calentamiento..

Para muchos bronces fundidos, El tratamiento térmico se utiliza principalmente para aliviar tensiones o estabilizar estructuras en lugar de un endurecimiento similar al del acero.. Esto es común en bujes., componentes del rodamiento, válvulas y otras piezas de bronce fundido.

Algunos componentes de latón también pueden recibir un tratamiento de alivio de tensiones donde las tensiones residuales podrían contribuir a cambios dimensionales o grietas por corrosión bajo tensión.. El tratamiento requerido depende de la composición de la aleación y de las condiciones de servicio en lugar de una temperatura universal..

Bronce Aluminio

El bronce de aluminio es diferente.. Ciertos grados pueden responder al tratamiento con solución seguido de un tratamiento de enfriamiento y posterior fortalecimiento.. Estas aleaciones a menudo se seleccionan cuando la resistencia, Se requiere resistencia al desgaste y a la corrosión..

Porque las familias de aleaciones de cobre difieren tanto, Las temperaturas del tratamiento térmico siempre deben seguir el grado de aleación específico o la especificación del proceso..

Ⅵ. ¿Dónde encaja el calentamiento por inducción??

La mayoría de los tratamientos térmicos de fundición de piezas enteras siguen siendo procesos en hornos..

recocido completo, normalizando, El tratamiento con solución de aluminio y los ciclos largos de alivio de tensiones generalmente requieren que el componente completo permanezca a una temperatura controlada durante un período específico.. Un horno suele ser más adecuado para este tipo de tratamiento..

El calentamiento por inducción cobra mayor relevancia cuando se localiza el tratamiento requerido.

Los ejemplos típicos incluyen:

Un rodillo de acero fundido, Por ejemplo, puede requerir mayor dureza sólo en su superficie de trabajo. Un engranaje de hierro dúctil puede requerir dientes endurecidos y al mismo tiempo conservar diferentes propiedades en el núcleo..

En estas situaciones, El calentamiento por inducción puede concentrar energía en la región requerida en lugar de calentar toda la pieza fundida..

Por lo tanto, es mejor verlo como un método de tratamiento térmico complementario que como un reemplazo general del tratamiento en horno..

Calefacción de horno vs.. Calentamiento por inducción localizado para aleaciones fundidas..

Ⅶ. Rutas típicas de tratamiento térmico para diferentes aleaciones fundidas

El punto clave es que el tratamiento térmico debe seguir la aleación y la propiedad que necesita cambiar.. Los cambios estructurales de piezas completas generalmente se manejan mediante tratamiento en horno., mientras que los métodos localizados, como el calentamiento por inducción, se vuelven más relevantes cuando solo es necesario modificar una superficie o área de trabajo seleccionada.

Conclusión clave

Tratamiento térmico de aleaciones fundidas. No es un proceso único: la ruta sigue la aleación y la propiedad que necesita cambiar.. Cambios estructurales de piezas completas, como el recocido., La normalización y el tratamiento con solución suelen ser trabajos en hornos., mientras que el calentamiento por inducción se convierte en la opción práctica cuando solo una superficie o área seleccionada necesita tratamiento.

Preguntas frecuentes

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¿Puede el calentamiento por inducción reemplazar el tratamiento térmico en horno para piezas fundidas??

No para la mayoría de los tratamientos de partes completas.. Recocido, normalizando, El tratamiento con solución de aluminio y los largos ciclos de alivio de tensiones requieren que toda la pieza fundida se mantenga a una temperatura controlada., lo que favorece un horno. La inducción se vuelve relevante para trabajos localizados como el endurecimiento de superficies., templado local o calentamiento de área seleccionada.

¿Por qué el tratamiento T6 no es adecuado para todas las piezas de fundición a presión de aluminio??

El gas atrapado durante la fundición a alta presión puede expandirse durante el tratamiento con solución a alta temperatura y causar ampollas o problemas dimensionales.. Por lo tanto, el T6 convencional no es adecuado para todos los componentes de fundición a presión..

¿Qué tratamiento térmico suele necesitar la fundición gris??

El recocido para aliviar tensiones entre 500 y 550 °C es común cuando la estabilidad dimensional es importante, Reducir la tensión residual de fundición sin cambiar la estructura básica.. La grafitización a temperaturas más altas puede mejorar la maquinabilidad donde están presentes carburos duros o estructuras de hierro blanco..