Rinvenimento dopo tempra ad induzione: Quando è necessario e cosa cambia?

Rinvenimento dopo tempra ad induzione è comunemente usato per modificare la condizione prodotta dalla tempra. Può ridurre la fragilità dello strato indurito come raffreddato, alleviare parte dello stress residuo e regolare l'equilibrio finale tra durezza e tenacità. ASM descrive il rinvenimento degli acciai temprati a induzione come un trattamento termico subcritico utilizzato per scopi che includono la tenacità, duttilità, la stabilità dimensionale, distensione e controllo delle proprietà meccaniche. (Biblioteca digitale dell'ASM)

Ciò non significa che ogni componente temprato ad induzione debba ricevere lo stesso trattamento di tempra. Il requisito dovrebbe provenire dal disegno della parte, specifica del materiale o processo di trattamento termico convalidato. Materiale, la condizione indurita e le proprietà finali richieste influenzano tutte la decisione.

1. Perché viene utilizzata la tempra dopo la tempra ad induzione?

Durante tempra ad induzione, la regione superficiale selezionata viene riscaldata e raffreddata per produrre la struttura indurita richiesta. Per acciai e condizioni di processo idonei, ciò normalmente comporta la formazione di martensite nella zona indurita.

La condizione di tempra fornisce un'elevata durezza, ma può anche essere relativamente fragile e contenere tensioni residue significative. Il rinvenimento riscalda l'acciaio temprato al di sotto della sua temperatura critica di trasformazione in modo che questa condizione possa essere regolata senza ripetere il processo di austenitizzazione e tempra. (Biblioteca digitale dell'ASM)

Per parti di produzione, lo scopo quindi non è semplicemente quello di abbassare la durezza. Il rinvenimento viene utilizzato quando il componente finale richiede un diverso equilibrio di proprietà rispetto alla condizione temprata.

La domanda rilevante è:

La regione indurita e temprata soddisfa già le condizioni finali del materiale richieste, oppure è necessaria una fase di tempra per raggiungerlo?

La risposta dipende dalle specifiche del componente e dalla risposta del materiale.

2. Cosa cambia durante la tempera?

Molte proprietà possono cambiare durante il rinvenimento, e non dovrebbero essere considerati in modo indipendente.

As-quenched vs. condizione temperata: durezza, la fragilità e lo stress residuo cambiano.

Durezia

Il rinvenimento generalmente riduce la durezza dell'acciaio martensitico temprato. L’entità di tale riduzione dipende dall’acciaio e dalla storia completa tempo-temperatura del ciclo di rinvenimento. (Biblioteca digitale dell'ASM)

Questo è il motivo per cui un valore di durezza allo stato di tempra non dovrebbe essere trattato automaticamente come durezza finale quando il rinvenimento fa parte della sequenza di trattamento termico specificata.

Robustezza

La struttura martensitica allo stato di estinzione può essere relativamente fragile. Il rinvenimento può ridurre la fragilità e regolare l'equilibrio tra durezza e tenacità.

L'obiettivo non è necessariamente quello di ottenere la massima durezza possibile. Si tratta di ottenere la condizione richiesta per il componente dopo il processo completo di trattamento termico.

Stress residuo

La tempra ad induzione crea una distribuzione delle tensioni residue come risultato del riscaldamento localizzato, trasformazione e spegnimento. La distribuzione effettiva dipende dal materiale, geometria e processo della parte.

Il rinvenimento può alleviare parte delle tensioni create durante la tempra. La distensione è uno degli scopi riconosciuti della tempra degli acciai temprati. (Biblioteca digitale dell'ASM)

Ciò non deve essere interpretato nel senso che il rinvenimento rimuove tutte le tensioni residue o corregge automaticamente la distorsione.

Stabilità dimensionale

Il rilassamento dello stress e i cambiamenti microstrutturali durante il rinvenimento possono influenzare la stabilità dimensionale. Allo stesso tempo, variazioni dimensionali possono verificarsi anche durante il ciclo di tempera stesso.

Per componenti di precisione, le dimensioni rilevanti pertanto devono essere considerate dopo la sequenza completa di tempra e rinvenimento piuttosto che solo dopo la tempra.

3. Quando è necessario il rinvenimento dopo la tempra ad induzione?

Non esiste una regola universale che possa essere applicata a ogni componente temprato ad induzione.

Per una parte di produzione consolidata, il disegno, le specifiche del trattamento termico o il processo approvato dovrebbero normalmente definire se è necessario il rinvenimento.

Dove il processo è ancora in fase di sviluppo, la decisione dipende principalmente dalle condizioni finali richieste al componente temprato.

Fattore	Cosa deve essere considerato
Materiale	Acciai diversi rispondono in modo diverso alla tempra e al rinvenimento
Condizione come estinta	Durezia, il modello indurito e lo stato tensionale dipendono dal precedente processo di indurimento
Durezza finale richiesta	Il requisito normalmente si applica alla condizione finita trattata termicamente
Requisito di tenacità	La condizione di tempra potrebbe non fornire il necessario equilibrio di durezza e tenacità
Area e geometria rinforzate	L'indurimento localizzato crea diverse condizioni termiche e di stress nel componente
Disegno o specifica del processo	L'accettazione della produzione dovrebbe seguire i requisiti di trattamento termico specificati

Questa distinzione è importante perché il rinvenimento non deve essere utilizzato come correzione generale per un processo di tempra ad induzione non idoneo.

Se un componente ha uno schema di indurimento errato, profondità della carcassa insufficiente, aree morbide locali o screpolature, la causa dovrebbe essere prima indagata nel processo di indurimento e tempra. Il rinvenimento non compensa tutti i problemi creati in precedenza nel ciclo.

4. Perché la sola temperatura di rinvenimento non è sufficiente

Un processo di tempera non può essere definito solo dalla temperatura.

La risposta metallurgica dipende da entrambi temperatura e tempo, insieme a fattori quali la composizione dell'acciaio e le condizioni prodotte durante la tempra. ASM tratta specificamente l'esposizione tempo-temperatura come una questione centrale quando confronta la tempra a induzione con la tempra in forno convenzionale. (Biblioteca digitale dell'ASM)

Ciò diventa particolarmente importante quando si prende in considerazione un processo di rinvenimento in forno esistente per la conversione al riscaldamento a induzione.

Una dichiarazione come:

“Il processo del forno utilizza questa temperatura, quindi il processo di induzione dovrebbe utilizzare la stessa temperatura.

non è sufficiente istituire un processo equivalente.

Il riscaldamento a induzione può portare a temperatura una regione selezionata molto più rapidamente e può produrre una storia termica diversa rispetto al riscaldamento in forno. Il processo deve quindi essere sviluppato attorno alle proprietà finali richieste piuttosto che copiare solo da un valore di temperatura nominale.

La condizione di rinvenimento richiesta può dipendere da:

Non si dovrebbe presumere che una singola combinazione tempo-temperatura sia applicabile a tutti i componenti temprati a induzione.

Flusso del processo: pezzo temprato → rinvenimento a induzione → pezzo temprato.

5. La tempra a induzione e la tempra in forno non sono lo stesso ciclo termico

Per la tempera è possibile utilizzare sia il riscaldamento a induzione che il riscaldamento in forno, ma forniscono calore in modo diverso.

La tempra in forno generalmente espone una porzione maggiore del componente a un ciclo di riscaldamento relativamente prolungato. La tempera a induzione può applicare il calore più localmente e in un ciclo più breve, a seconda della disposizione delle parti e dell'attrezzatura.

Il trattamento degli acciai temprati a induzione da parte di ASM distingue in modo specifico i requisiti di esposizione tempo-temperatura del forno e della tempra a induzione. (Biblioteca digitale dell'ASM)

Per questo motivo, un metodo non deve essere considerato automaticamente equivalente all'altro semplicemente perché viene utilizzata la stessa temperatura di picco.

La scelta tra loro dipende dalla zona temperata richiesta, processo di produzione e risultato materiale convalidato.

La selezione dell'attrezzatura avviene dopo aver stabilito questo requisito metallurgico. Una questione a parte è quindi se l'applicazione sia più adatta ad un sistema di tempera ad induzione o un altro metodo di tempera.

6. Come dovrebbe essere valutato il risultato finale?

Se il rinvenimento fa parte del processo specificato, la condizione di accettazione importante è normalmente la condizione dopo il rinvenimento, non solo la condizione immediatamente successiva alla tempra ad induzione.

Per esempio, se il disegno specifica la durezza superficiale finale, tale valore dovrebbe essere valutato nella fase appropriata della sequenza di trattamento termico completata.

Altri requisiti possono includere la profondità del caso, modello di indurimento, Microstruttura, tolleranza dimensionale o ispezione di crepe, a seconda delle specifiche del componente.

Il piano di ispezione dovrebbe pertanto seguire il disegno e i requisiti di processo applicabili. Una macchina che completa il ciclo di riscaldamento programmato conferma che il processo è stato eseguito; di per sé non conferma che tutte le proprietà specificate della parte finita siano state raggiunte.

Per una discussione più dettagliata di questa distinzione, vedere la nostra guida ai ispezione tempra ad induzione, compresa la durezza superficiale, verifica della profondità effettiva del caso e del modello di indurimento.

7. Quali informazioni definiscono il requisito di rinvenimento?

Quando si valuta il rinvenimento dopo la tempra ad induzione, le informazioni iniziali più utili sono relativamente semplici:

Se un processo di tempra esistente è già approvato, le relative informazioni sul processo possono anche fornire un utile riferimento.

L'obiettivo è innanzitutto definire la condizione finale del materiale richiesta. Il metodo di riscaldamento e la configurazione dell'apparecchiatura possono quindi essere sviluppati attorno a tale requisito.

Chiave da asporto

Rinvenimento dopo tempra ad induzione non è semplicemente una fase di riscaldamento aggiuntiva utilizzata per ridurre la durezza. Modifica la condizione indurita come estinta e può regolare la durezza, tenacità, sollecitazione residua e stabilità dimensionale verso la condizione finale richiesta dalle specifiche del componente.

tempra ad induzione → tempra → rinvenimento quando richiesto → verifica finale

La condizione di rinvenimento corretta è quella che produce la condizione finale specificata della parte, non una temperatura o un ciclo copiato da un altro componente.