Peces d'acer al carboni
L'acer al carboni és un acer amb un contingut de carboni d'uns 0,05 a 3,8% en pes.La definició d'acer al carboni de l'American Iron and Steel Institute (AISI) diu:
1. No s'especifica ni es requereix cap contingut mínim per a crom, cobalt, molibdè, níquel, niobi, titani, tungstè, vanadi, zirconi o qualsevol altre element que s'ha d'afegir per obtenir l'efecte d'aliatge desitjat;
2. el mínim especificat per al coure no supera el 0,40 per cent;
3. o el contingut màxim especificat per a qualsevol dels elements següents no superi els percentatges assenyalats: manganès 1,65 per cent;silici 0,60 per cent;coure 0,60 per cent.
El terme acer al carboni també es pot utilitzar en referència a l'acer que no és acer inoxidable;en aquest ús l'acer al carboni pot incloure acers aliats.L'acer d'alt carboni té molts usos diferents, com ara fresadores, eines de tall (com els burins) i filferros d'alta resistència.Aquestes aplicacions requereixen una microestructura molt més fina, que millora la duresa.
A mesura que augmenta el percentatge de carboni, l'acer té la capacitat de tornar-se més dur i més fort mitjançant el tractament tèrmic;tanmateix, esdevé menys dúctil.Independentment del tractament tèrmic, un major contingut de carboni redueix la soldabilitat.En els acers al carboni, el major contingut de carboni redueix el punt de fusió.
El propòsit del tractament tèrmic de l'acer al carboni és canviar les propietats mecàniques de l'acer, generalment la ductilitat, la duresa, la resistència a l'amortització o la resistència a l'impacte.Tingueu en compte que la conductivitat elèctrica i tèrmica només es veu alterada lleugerament.Com passa amb la majoria de tècniques d'enfortiment de l'acer, el mòdul de Young (elasticitat) no es veu afectat.Tots els tractaments d'acer comercialitzen ductilitat per augmentar la resistència i viceversa.El ferro té una major solubilitat per al carboni en la fase d'austenita;per tant, tots els tractaments tèrmics, excepte l'esferoidització i el recuit de procés, comencen escalfant l'acer a una temperatura a la qual pugui existir la fase austenítica.A continuació, l'acer s'extingeix (calor extret) a una velocitat moderada a baixa permetent que el carboni es difongui fora de l'austenita formant carbur de ferro (cementita) i deixant ferrita, o a un ritme elevat, atrapant el carboni dins del ferro formant així martensita. .La velocitat a la qual es refreda l'acer a través de la temperatura eutectoide (uns 727 °C) afecta la velocitat a la qual el carboni es difon fora de l'austenita i forma cementita.En termes generals, un refredament ràpid deixarà el carbur de ferro finament dispers i produirà una perlita de gra fi i un refredament lent donarà una perlita més gruixuda.El refredament d'un acer hipoeutectoide (menys del 0,77% en pes de C) dóna lloc a una estructura lamel·lar-perlítica de capes de carbur de ferro amb α-ferrita (ferro gairebé pur) entre elles.Si es tracta d'acer hipereutectoide (més del 0,77% en pes de C), l'estructura és de perlita plena amb grans petits (més grans que la làmina de perlita) de cementita formada als límits del gra.Un acer eutectoide (0,77% de carboni) tindrà una estructura de perlita al llarg dels grans sense cementita als límits.Les quantitats relatives de constituents es troben utilitzant la regla de la palanca.A continuació es mostra una llista dels tipus de tractaments tèrmics possibles.
L'acer aliat és acer que està aliat amb una varietat d'elements en quantitats totals entre l'1,0% i el 50% en pes per millorar les seves propietats mecàniques.Els acers aliats es divideixen en dos grups: acers de baix aliatge i acers d'alta aliatge.La diferència entre tots dos és discutida.Smith i Hashemi defineixen la diferència en un 4,0%, mentre que Degarmo, et al., la defineixen en un 8,0%.Amb més freqüència, la frase "acer d'aliatge" es refereix als acers de baix aliatge.
En sentit estricte, cada acer és un aliatge, però no tots els acers s'anomenen "acers aliats".Els acers més senzills són el ferro (Fe) aliat amb carboni (C) (entre un 0,1% i un 1%, segons el tipus).Tanmateix, el terme "acer d'aliatge" és el terme estàndard que es refereix als acers amb altres elements d'aliatge afegits deliberadament a més del carboni.Els aliants comuns inclouen manganès (el més comú), níquel, crom, molibdè, vanadi, silici i bor.Els aliants menys comuns inclouen alumini, cobalt, coure, ceri, niobi, titani, tungstè, estany, zinc, plom i zirconi.
A continuació es mostren una sèrie de propietats millorades dels acers aliats (en comparació amb els acers al carboni): resistència, duresa, duresa, resistència al desgast, resistència a la corrosió, enduribilitat i duresa en calent.Per aconseguir algunes d'aquestes propietats millorades, el metall pot requerir un tractament tèrmic.
Alguns d'ells troben usos en aplicacions exòtiques i molt exigents, com ara les pales de turbines de motors a reacció i en reactors nuclears.A causa de les propietats ferromagnètiques del ferro, alguns aliatges d'acer troben aplicacions importants on les seves respostes al magnetisme són molt importants, inclosos els motors elèctrics i els transformadors.
Esferoiditzant
L'esferoidita es forma quan l'acer al carboni s'escalfa a aproximadament 700 °C durant més de 30 hores.L'esferoidita es pot formar a temperatures més baixes, però el temps necessari augmenta dràsticament, ja que es tracta d'un procés controlat per difusió.El resultat és una estructura de varetes o esferes de cementita dins de l'estructura primària (ferrita o perlita, depenent de quin costat de l'eutectoide us trobeu).L'objectiu és suavitzar els acers de carboni més alts i permetre més conformabilitat.Aquesta és la forma d'acer més suau i dúctil.
Recuit complet
L'acer al carboni s'escalfa a aproximadament 40 °C per sobre d'Ac3 o Acm durant 1 hora;això garanteix que tota la ferrita es transformi en austenita (tot i que encara podria existir cementita si el contingut de carboni és més gran que l'eutectoide).Aleshores, l'acer s'ha de refredar lentament, a uns 20 °C (36 °F) per hora.En general, només es refreda al forn, on el forn s'apaga amb l'acer encara dins.Això dóna lloc a una estructura perlítica gruixuda, el que significa que les "bandes" de perlita són gruixudes.L'acer totalment recuit és suau i dúctil, sense esforços interns, que sovint és necessari per a un conformat rendible.Només l'acer esferoiditzat és més tou i més dúctil.
Recuit de procés
Un procés utilitzat per alleujar l'estrès en un acer al carboni treballat en fred amb menys del 0,3% C. L'acer s'escalfa normalment a 550–650 °C durant 1 hora, però de vegades amb temperatures de fins a 700 °C.La imatge de la dreta [aclariment necessari] mostra l'àrea on es produeix el recuit del procés.
Recuit isotèrmic
És un procés en què l'acer hipoeutectoide s'escalfa per sobre de la temperatura crítica superior.Aquesta temperatura es manté durant un temps i després es redueix per sota de la temperatura crítica inferior i es torna a mantenir.Després es refreda a temperatura ambient.Aquest mètode elimina qualsevol gradient de temperatura.
Normalitzant
L'acer al carboni s'escalfa a aproximadament 55 °C per sobre d'Ac3 o Acm durant 1 hora;això assegura que l'acer es transformi completament en austenita.A continuació, l'acer es refreda per aire, que és una velocitat de refredament d'aproximadament 38 °C (100 °F) per minut.Això dóna com a resultat una estructura perlítica fina i una estructura més uniforme.L'acer normalitzat té una resistència més alta que l'acer recuit;té una resistència i duresa relativament altes.
Apagat
L'acer al carboni amb almenys un 0,4% en pes de C s'escalfa a temperatures normalitzadores i després es refreda (s'apaga) ràpidament en aigua, salmorra o oli fins a la temperatura crítica.La temperatura crítica depèn del contingut de carboni, però com a regla general és més baixa a mesura que augmenta el contingut de carboni.Això dóna lloc a una estructura martensítica;una forma d'acer que posseeix un contingut de carboni supersaturat en una estructura cristal·lina cúbica centrada en el cos (BCC) deformada, pròpiament anomenada tetragonal centrada en el cos (BCT), amb molta tensió interna.Així, l'acer tret és extremadament dur però fràgil, generalment massa trencadís per a finalitats pràctiques.Aquestes tensions internes poden provocar esquerdes d'estrès a la superfície.L'acer trempat és aproximadament tres vegades més dur (quatre amb més carboni) que l'acer normalitzat.
Martempering (marquejat)
El martempering no és en realitat un procediment de trempat, d'aquí el terme marquenching.És una forma de tractament tèrmic isotèrmic aplicat després d'un apagat inicial, normalment en un bany de sal fosa, a una temperatura just per sobre de la "temperatura inicial de la martensita".A aquesta temperatura, s'alleugen les tensions residuals dins del material i es pot formar part de la bainita a partir de l'austenita retinguda que no va tenir temps de transformar-se en una altra cosa.A la indústria, aquest és un procés utilitzat per controlar la ductilitat i la duresa d'un material.Amb un marc més llarg, la ductilitat augmenta amb una pèrdua mínima de resistència;l'acer es manté en aquesta solució fins que les temperatures interior i exterior de la peça s'igualitzen.A continuació, l'acer es refreda a una velocitat moderada per mantenir el gradient de temperatura mínim.Aquest procés no només redueix les tensions internes i les esquerdes per tensió, sinó que també augmenta la resistència a l'impacte.
Temperament
Aquest és el tractament tèrmic més comú que es troba, perquè les propietats finals es poden determinar amb precisió per la temperatura i el temps del tremp.El tremp consisteix a reescalfar l'acer temperat a una temperatura inferior a la temperatura eutectoide i després refredar-lo.L'elevada temperatura permet formar quantitats molt petites d'esferoidita, que restaura la ductilitat, però redueix la duresa.Les temperatures i els temps reals es trien amb cura per a cada composició.
Austempering
El procés d'austempering és el mateix que el martempering, excepte que s'interromp el tremp i l'acer es manté al bany de sal fosa a temperatures entre 205 °C i 540 °C, i després es refreda a un ritme moderat.L'acer resultant, anomenat bainita, produeix una microestructura acicular a l'acer que té una gran resistència (però menys que la martensita), una major ductilitat, una major resistència a l'impacte i menys distorsió que l'acer martensita.L'inconvenient de l'austempering és que només es pot utilitzar en alguns acers i requereix un bany especial de sal.
CNC d'acer al carboni
casquillo giratori per a l'eix
CNC d'acer al carboni
mecanitzat anoditzat negre
Bush parts amb
tractament d'ennegriment
Tornejat d'acer al carboni
peces amb barra hexagonal
Acer carboni
Peces d'engranatges DIN
Acer carboni
peces de mecanitzat de forja
CNC d'acer al carboni
tornejat de peces amb fosfatació
Bush parts amb
tractament d'ennegriment
