Per què el C61400 es tracta tèrmicament
C61400 és un bronze d'alumini forjat que s'endureix ràpidament quan es treballa en fred. Laminar, estirar, doblegar i conformar n'augmenten la resistència i redueixen la seva ductilitat, fins que una deformació posterior arrisca a trencar-se. El tractament tèrmic és l'operació que retorna el material a les condicions en què es pot formar o mecanitzar de nou, i també és el mitjà pel qual es redueixen les tensions residuals deixades per conformació, mecanitzat o soldadura abans que un component entri en servei.
Per a aquest grau els objectius pràctics són, doncs, modestos però essencials: suavitzar una estructura treballada en fred per recristal·lització, igualar i refinar l'estructura del gra, alleujar l'estrès intern i restaurar la tenacitat i el comportament a la corrosió que la superfície necessita en servei. El tractament tèrmic no altera la composició química i no pot convertir l'aliatge en un grau diferent.
Recuit de C61400
El principal tractament tèrmic aplicat al C61400 és el recuit. Es realitza un recuit suau o de recristal·lització a una temperatura prou alta com per permetre que els grans nous, lliures de tensió{2}}es nuclein i creixin a través de l'estructura treballada en fred, però prou baixa perquè el creixement del gra després es mantingui controlat. Una temperatura massa baixa deixa una estructura parcialment recristal·litzada amb propietats desiguals; una temperatura massa elevada produeix grans gruixuts i una pèrdua de resistència i tenacitat que no es pot recuperar amb un processament posterior.
Després del remull, el material es refreda de manera controlada i després es neteja. El bronze d'alumini s'oxida fàcilment a la temperatura, de manera que la superfície porta un òxid pesat i tenaç que s'ha d'eliminar per decapat o mitjans mecànics abans que la peça sigui inspeccionada o posada en servei, en cas contrari, la capa d'òxid es converteix en un lloc d'atac localitzat.
Quan només s'hagi deformat una part d'un component, el recuit es pot aplicar a tota la peça o localment, però s'ha de planificar el tractament local de manera que la zona de transició no quedi en condicions desfavorables, ja que un canvi brusc de la mida del gra i la duresa al costat d'una secció no escalfada pot concentrar l'esforç en servei.
Tractament per alleujar l'estrès i post{0}}soldadura
El tractament d'alleujament de l'estrès es realitza a una temperatura clarament inferior a la d'un recuit suau complet i només està pensat per relaxar les tensions residuals, no per recristal·litzar l'estructura. S'aplica al tub estirat abans d'enrotllar-lo en una làmina de tub, a la barra mecanitzada i als conjunts formats, i és un pas estàndard després de la soldadura, on la zona escalfada té tant esforç residual com una microestructura modificada.
Els avantatges són pràctics: un component alleujat de tensió manté les seves dimensions durant el mecanitzat posterior, resisteix la distorsió durant el muntatge i és molt menys susceptible a l'esquerda per corrosió per tensió en un entorn de coixinets de clorur humit. Per a un tub expandit en una làmina de tub, l'alleujament de tensió dels extrems expandits és una de les mesures més efectives disponibles contra l'esquerdament en servei.
Control de temperatura, temps i atmosfera
| Paràmetre | Influència en el resultat |
|---|---|
| Temperatura de remull | Estableix si es produeix una recristal·lització i si el creixement del gra es manté dins dels límits acceptables |
| Temps de retenció | Determina fins a quin punt l'estructura es recristalitza completament i amb quina uniformitat la secció arriba a la temperatura |
| Velocitat de calefacció i refrigeració | Controla la distorsió, la tensió residual i, en seccions gruixudes, la uniformitat de l'estructura final |
| Ambient de forn | Limita l'oxidació i la formació d'escala; S'ha d'excloure la contaminació per combustibles que contenen sofre |
| Gruix de la secció | Les peces gruixudes necessiten remullades més llargues i un escalfament més lent per evitar un gradient de temperatura a través de la peça |
| Pràctica de càrrega | El suport lliure del tub llarg i de la barra evita la caiguda i les marques mentre el metall és tou |
La mesura de la temperatura i la uniformitat són determinants, perquè unes quantes desenes de graus en la direcció equivocada poden significar un producte incompletament suavitzat o una estructura de gra massa creixent. S'ha de revisar el forn, instrumentar la càrrega perquè es controli la part més freda i registrar el tractament perquè el resultat es pugui rastrejar fins al lot.
Què no pot fer el tractament tèrmic
De vegades s'adjunten a aquest aliatge diverses expectatives que la metal·lúrgia no suporta. C61400 no és un grau d'enduriment per precipitació en el sentit dels bronzes de níquel-alumini o dels aliatges de coixinets de beril·li: no guanya resistència mitjançant un tractament de solució i una seqüència d'envelliment separats, i no hi ha cap resposta útil d'enduriment per envelliment que es desenvolupi en un tub d'intercanviador de calor o un casc mecanitzat.
Tampoc s'endureix l'aliatge per trempat a la manera d'un acer. Les pràctiques de refrigeració ràpida prestades de la pràctica de l'acer no creen una estructura dura i resistent al desgast en aquest grau; simplement afegeixen distorsió, tensió residual i risc d'esquerdes. Quan es requereix una major duresa o resistència al desgast, s'ha d'obtenir especificant un grau o un tremp diferent, en lloc d'intentar apagar el material. El tractament tèrmic de C61400 és una operació de suavització, alleujament i control de l'estructura, i tot el procés s'ha de planificar sobre aquesta base.
Aplicacions i verificació
A la pràctica, els tractaments aquí descrits donen suport a la fabricació de tubs de condensadors i intercanviadors de calor, peces de bombes i vàlvules, components de desgast i conjunts formats. El recuit intermedi fa possible el dibuix i la conformació en diverses etapes; L'alleujament final de l'estrès protegeix les juntes de tubs expandits i les peces mecanitzades; El tractament post-soldadura protegeix les juntes de canonades i recipients.
La verificació d'un lot tractat és senzilla: les proves de duresa i tracció mostren si s'ha assolit la suavitat prevista, un examen microscòpic d'una secció mostra la mida del gra i la totalitat de la recristal·lització, i els controls dimensionals confirmen que la distorsió s'ha mantingut dins de la tolerància. El registre del tractament, els resultats mecànics i l'examen de l'estructura junts constitueixen l'evidència que el procés s'ha realitzat correctament.
Preguntes freqüents
P: Quin és l'objectiu del tractament tèrmic per a C61400?
Suavitza una estructura treballada en fred mitjançant la recristal·lització, alleuja l'estrès residual i restaura la ductilitat, de manera que el material es pot formar, mecanitzar o posar en servei amb seguretat.
P: C61400 respon a l'enduriment de l'edat?
No. C61400 no és un grau d'enduriment per precipitació, i no hi ha cap solució separada i tractament d'envelliment que n'augmenti la força de manera útil.
P: Es pot endurir el C61400 mitjançant l'extinció?
No. La trempada no produeix una estructura resistent al desgast en aquest aliatge i, en canvi, introdueix distorsió i tensió residual, per la qual cosa no és una pràctica recomanada.
P: Quina diferència hi ha entre el recuit i l'alleujament de l'estrès?
El recuit recristal·litza l'estructura treballada en fred a una temperatura més alta per suavitzar el metall, mentre que l'alleujament de l'estrès utilitza una temperatura més baixa per relaxar l'estrès intern sense canviar l'estructura del gra.
P: Per què s'ha d'eliminar l'òxid després de l'escalfament?
El bronze d'alumini forma una escala pesada i tenaç a la temperatura, i deixar-lo al seu lloc crea llocs per a la corrosió localitzada i amaga els defectes superficials de la inspecció.
P: Com es verifica un lot tractat tèrmicament?
Mitjançant proves de duresa i tracció, mitjançant un examen microscòpic de la mida del gra i la recristal·lització, mitjançant controls dimensionals per a la distorsió i conservant el registre del tractament del forn per a la traçabilitat.
