Qual è il trattamento termico delle leghe di rame?

Il rame e le leghe di rame, in quanto materiali metallici industriali indispensabili, svolgono un ruolo fondamentale in molti campi come i biofilm e i prodotti marini in virtù della loro eccellente conduttività elettrica e termica, eccellente resistenza alla corrosione, buone prestazioni di lavorazione e notevole robustezza e resistenza alla fatica. Secondo i dati, l’applicazione delle leghe di rame nei settori elettrico, edile, dei trasporti e in altri settori rappresenta oltre il 60%, il che dimostra la sua importanza.

Il trattamento termico delle leghe di rame è un processo che comprende molteplici fasi di precisione come riscaldamento, isolamento e raffreddamento. Il suo scopo principale è ottimizzare le varie proprietà delle leghe di rame, come resistenza, durezza, plasticità e resistenza alla corrosione.

1. Principali metodi di trattamento termico

Ricottura

• Ricottura di omogeneizzazione: utilizzata principalmente in lingotti e getti, con l'obiettivo di ottenere una distribuzione uniforme della composizione chimica. Dopo questo trattamento le disomogeneità della composizione chimica del getto possono ridursi a meno del 5%.
• Ricottura di distensione: elimina efficacemente lo stress interno residuo accumulato durante la lavorazione di deformazione, la saldatura e la fusione, garantisce la stabilità dimensionale e le prestazioni affidabili delle parti deformate a freddo o saldate e previene la deformazione del pezzo durante il taglio. La ricottura di distensione è particolarmente necessaria per ottone deformato a freddo, bronzo all'alluminio, bronzo al silicio e altri materiali con significativa tendenza alla tensocorrosione. La temperatura di ricottura è solitamente compresa tra 230~350℃ e il tempo di mantenimento è di circa 30~60 minuti.
• Ricottura di ricristallizzazione: nota anche come ricottura di addolcimento, ricottura intermedia di copertura, ricottura del prodotto finito e ricottura della billetta. La ricottura intermedia viene effettuata tra due laminazioni a freddo. Viene riscaldato al di sopra della temperatura di ricristallizzazione e quindi raffreddato lentamente dopo il mantenimento, il che aiuta a eliminare l'incrudimento. La ricottura del prodotto finito riguarda i materiali che vengono laminati a freddo fino alle dimensioni del prodotto finito. Le proprietà e lo stato desiderati si ottengono controllando con precisione la temperatura di ricottura e il tempo di mantenimento. La ricottura delle billette riguarda le billette dopo la laminazione a caldo, con l'obiettivo di eliminare l'indurimento causato da una deformazione termica incompleta e promuovere l'omogeneizzazione strutturale.

Trattamento in soluzione solida (tempra)

• Scopo: riscaldare la lega a una temperatura alla quale la seconda fase è completamente o massimamente disciolta nella soluzione solida e raffreddarla rapidamente dopo averla mantenuta per inibire la riprecipitazione della seconda fase e formare una soluzione solida sovrasatura. La temperatura di raffreddamento deve essere inferiore alla temperatura eutettica e superiore alla temperatura della linea di solubilità. Il tempo di mantenimento dipende principalmente dalla velocità di dissoluzione della fase di rafforzamento. Più breve è il tempo di trasferimento dell'estinzione, meglio è. La temperatura dell'acqua viene solitamente controllata al di sotto dei 25°C per garantire l'effetto di spegnimento.

Trattamento di invecchiamento (tempera)

• Scopo: Promuovere la precipitazione di particelle fini e disperse nella soluzione solida sovrasatura, migliorando così le proprietà della lega. Il trattamento di invecchiamento adotta solitamente l'invecchiamento artificiale o l'invecchiamento artificiale diretto dopo la lavorazione a caldo. Per le leghe che sono state invecchiate, se per qualche motivo si generano tensioni interne, è necessario un reinvecchiamento (la temperatura è leggermente inferiore rispetto alla fase precedente). La precisione del controllo della temperatura è estremamente elevata, generalmente non superiore a ±3°C.

2. Precauzioni per il trattamento termico

• Metodo di riscaldamento: il trattamento termico della lega di rame può essere effettuato mediante riscaldamento in forno, riscaldamento a induzione e altri metodi. Una scelta ragionevole del metodo di riscaldamento può ridurre significativamente il rischio di ossidazione e combustione e migliorare l'efficienza e l'effetto del trattamento termico.
• Controllo della temperatura: il controllo della temperatura nel trattamento termico è fondamentale. Una temperatura troppo elevata può portare a grani grossolani, volatilizzazione degli elementi e persino combustione eccessiva; una temperatura troppo bassa renderà difficile ottenere l'effetto di miglioramento delle prestazioni previsto. Pertanto, la temperatura deve essere controllata accuratamente in base ai requisiti specifici del materiale e del processo.
• Controllo del tempo: il tempo di mantenimento di ciascuna fase come preriscaldamento, ricottura di omogeneizzazione, tempra, rinvenimento, ecc. deve essere attentamente regolato in base al materiale e al processo per garantire il miglior effetto del trattamento termico.
  Controllo dell'atmosfera: in alcuni processi di trattamento termico, l'atmosfera deve essere controllata per ridurre l'ossidazione e la combustione. Ad esempio, il trattamento termico sotto vuoto riduce il rischio di ossidazione attraverso l'ambiente sotto vuoto; Il trattamento termico in atmosfera protettiva utilizza gas inerte (come l'azoto) o gas riducente (come l'idrogeno) per prevenire l'ossidazione e la combustione.

3. Applicazione del trattamento termico

• Leghe di rame colato: la maggior parte delle leghe di rame colato vengono utilizzate direttamente allo stato fuso e non possono essere rafforzate mediante trattamento termico. Tuttavia, alcune leghe, come il bronzo al berillio, il bronzo al cromo, il bronzo al silicio e alcune leghe ad alto contenuto di rame, possono ottenere l'ottimizzazione delle prestazioni attraverso il trattamento termico.
• Leghe di rame deformate: i semilavorati di rame formati a freddo (come fili, piastre, barre, tubi, ecc.) presentano fenomeni di incrudimento, che devono essere eliminati mediante ricottura di distensione e ricottura di ricristallizzazione per migliorare la plasticità; allo stesso tempo, la sua resistenza e durezza possono anche essere migliorate attraverso il trattamento della soluzione e il trattamento dell'invecchiamento. I dati mostrano che la resistenza e la durezza delle leghe di rame deformate trattate termicamente possono essere aumentate di oltre il 20% e anche la plasticità è significativamente migliorata.

In sintesi, il trattamento termico delle leghe di rame è un processo complesso e delicato e il metodo e i parametri del trattamento termico devono essere selezionati accuratamente in base alla composizione della lega, allo stato di lavorazione e ai requisiti prestazionali.

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