Innanzitutto, la deformazione di tempra subisce cambiamenti dimensionali e di forma.
La deformazione da tempra (distorsione) si presenta in due forme: variazione dimensionale e variazione di forma (deformazione). La cosiddetta variazione dimensionale è la variazione dimensionale causata dall'espansione o dalla contrazione causata dal cambiamento di fase durante la tempra, e si riferisce principalmente a deformazioni simili come allungamento, accorciamento, ispessimento e assottigliamento. La deformazione è causata principalmente da cedimenti causati dal peso morto dei pezzi e da distorsioni di forma causate da sollecitazioni, come deformazioni non simili come deformazione, piegatura e torsione. Naturalmente, se le dimensioni cambiano, anche la forma cambia, quindi è comune confondersi se si tratti di una variazione dimensionale o di una deformazione, e variazioni dimensionali e deformazione spesso si sovrappongono. È più appropriato esprimerlo in senso figurato usando la deformazione da tempra. La definizione di deformazione da tempra in metallurgia è lo stato in cui la somma delle tensioni generate dai pezzi dopo il trattamento termico tende a zero.
La comparsa della deformazione da tempra comporta tre fasi:
① Riscaldamento (basato sull'eliminazione dello stress interno);
② Isolamento (cedimento dovuto al peso proprio, ovvero flessione cadente);
3. Raffreddamento (basato sul raffreddamento non uniforme e sulla trasformazione di fase). Queste tre fasi si sovrappongono e alla fine portano alla deformazione da tempra dei componenti.
In secondo luogo, 6 domande sui cambiamenti dimensionali
1. Qual è la causa della variazione dimensionale: solitamente la variazione dimensionale è causata da cambiamenti organizzativi, ovvero espansione e contrazione causate dalla trasformazione di fase. L'espansione si verifica quando la tempra genera martensite, mentre la contrazione si verifica quando si genera austenite residua, e l'entità della contrazione è proporzionale alla quantità di austenite residua. Durante il rinvenimento, si verifica generalmente una contrazione, e l'acciaio legato che è stato rinvenuto e temprato più volte si verifica un'espansione. Inoltre, quando si esegue un trattamento a freddo, la martensite dell'austenite residua si espande, causando variazioni dimensionali. Il volume specifico di queste organizzazioni aumenta con l'aumento del contenuto di carbonio. Maggiore è il contenuto di carbonio, maggiore è la variazione dimensionale.
2. Variazioni dimensionali e del materiale: la variazione dimensionale (deformazione da tempra) causata dalla tempra varia a seconda del materiale dell'acciaio. P, Mo, Cr, C e Mn hanno una grande influenza sulla variazione dimensionale, mentre Si e Ni hanno una piccola influenza sulla variazione dimensionale. Gli acciai per utensili da taglio e di calibro SKS3 e SKS31 (acciaio per utensili W-Cr-Mn) sono acciai con piccola deformazione da tempra e sono persino chiamati acciai che non subiscono deformazione da tempra. In secondo luogo, la linea di flusso plastico dell'acciaio ha una grande influenza sulla variazione dimensionale da tempra. Lungo la direzione della linea di flusso plastico, ovvero nella direzione longitudinale, la variazione dimensionale è grande; nella direzione perpendicolare alla direzione longitudinale, ovvero nella direzione trasversale, la variazione dimensionale è piccola. Pertanto, quando si prendono in considerazione i materiali, è necessario prestare attenzione alla coerenza della direzione della linea di flusso plastico. Inoltre, anche la segregazione lineare dei carburi influisce sulla variazione dimensionale.
3. Tempra e variazione dimensionale
(1) Variazione dimensionale causata solo da cambiamenti organizzativi: quando i componenti in acciaio vengono temprati, si verificano vari cambiamenti organizzativi. Questi cambiamenti organizzativi causano variazioni dimensionali. Quando la struttura austenitica si trasforma in martensite (tempra completa), la variazione dimensionale (espansione) del componente è maggiore; quando la struttura austenitica si trasforma in bainite, la variazione dimensionale è circa 1/3 di quella sopra; quando si trasforma in perlite (ricottura), è circa 1/4 di quella sopra. Inoltre, l'espansione causata dalla martensite aumenta con l'aumento del contenuto di carbonio nell'acciaio.
(2) Influenza dell'austenite residua: a causa dell'effetto della tempra, anche se rimane una piccola quantità di austenite, la variazione dimensionale causata dall'espansione verrà ridotta di conseguenza. Pertanto, la presenza di una piccola quantità di austenite residua porta a una riduzione della variazione dimensionale. Tuttavia, la presenza di austenite residua ridurrà la durezza di tempra e causerà deformazione da invecchiamento quando il pezzo viene posto a temperatura ambiente.
(3) L'influenza dei carburi indisciolti: durante il riscaldamento di tempra, meno carburi vengono disciolti nell'austenite; in altre parole, più carburi trattenuti sono, minore è la variazione dimensionale. Le variazioni nella morfologia e nel tipo dei carburi trattenuti di per sé non causano variazioni di volume, quindi non hanno nulla a che fare con le variazioni dimensionali.
(4) Effetto del trattamento a freddo: quando viene eseguito il trattamento a freddo, la quantità di austenite trattenuta diminuisce e la quantità di martensite aumenta, quindi si verifica un'ampia variazione dimensionale.
4. Rinvenimento e variazione dimensionale
(1) Decomposizione della martensite: la decomposizione della martensite causata dal rinvenimento è la causa della variazione dimensionale dovuta al ritiro. L'entità della variazione dimensionale varia con il contenuto di carbonio della martensite. Maggiore è il contenuto di carbonio della martensite, maggiore è la variazione dimensionale. Tuttavia, se si considera come parametro di riferimento lo stato precedente alla tempra, la variazione dimensionale complessiva dopo tempra e rinvenimento risulta comunque espansiva.
(2) Effetto dei carburi non disciolti: se sono presenti carburi non disciolti, il contenuto di carbonio dell'austenite diminuisce e i carburi stessi non influenzano la variazione dimensionale, quindi la variazione dimensionale nella prima fase di rinvenimento (rinvenimento al di sotto di 200) è il restringimento.
(3) Effetto dell'austenite residua: in presenza di austenite residua, la variazione dimensionale causata dal rinvenimento è minima; quando la temperatura di rinvenimento è superiore a 200 °C, l'austenite residua si trasforma in bainite, causando una variazione dimensionale dovuta all'espansione. Pertanto, nella fase iniziale del rinvenimento (inferiore a 200 °C), l'austenite residua causa un restringimento dimensionale. Al di sopra di questa temperatura, la temperatura di rinvenimento aumenta e la decomposizione dell'austenite residua causerà variazioni dimensionali indotte dall'espansione.
5. Variazioni dimensionali dell'acciaio legato
I carburi negli acciai legati spesso dissolvono elementi speciali, ma il loro volume specifico può essere considerato pressoché invariato. Pertanto, il metodo di trattamento degli acciai legati è lo stesso del metodo sopra descritto. L'unica differenza è che la quantità di austenite residua varia a seconda del tipo e della quantità di elementi di lega, così come varia anche la quantità di carburi. Pertanto, è necessario considerare le variazioni dimensionali.
6. Come ridurre le variazioni di dimensione
Le variazioni dimensionali sono causate da cambiamenti nella struttura dopo la tempra o il rinvenimento. Pertanto, è impossibile eliminare le variazioni dimensionali. Possono essere ridotte solo con metodi di trattamento termico:
(1) L'espansione è causata dalla martensite: la contrazione è causata dall'austenite residua, quindi la quantità di martensite e il contenuto di carbonio disciolto nella martensite dovrebbero essere ridotti, mentre la quantità di austenite residua dovrebbe essere aumentata. Tuttavia, è necessario notare che l'aumento dell'austenite residua causerà una deformazione da invecchiamento.
(2) Aumentare la quantità di carburi non disciolti (carburi residui). (3) Utilizzare strutture diverse dalla martensite per indurire l'acciaio, e la bainite è la migliore. L'acciaio con il 50% di bainite e il 50% di martensite è duro e presenta piccole variazioni dimensionali, quindi è facile controllarne le dimensioni.
(4) Deve essere eseguita la tempera.
Data di pubblicazione: 05-11-2024