Que requisitos especiais os diferentes processos de tratamento térmico têm para bandejas/molduras?

Quais requisitos especiais os diferentes processos de tratamento térmico (como têmpera, recozimento e revenimento) têm para bandejas/estruturas de material?

Diferentes processos de tratamento térmico (têmpera, recozimento, revenimento, etc.) apresentam diferenças significativas na faixa de temperatura, atmosfera, método de resfriamento e estado da peça, portanto, os requisitos de desempenho para a bandeja/estrutura também têm ênfases diferentes. Abaixo estão os requisitos especiais dos principais processos para a bandeja/estrutura:

I. Processo de têmpera: resistência a mudanças bruscas e impacto
A têmpera é um processo no qual a peça é aquecida acima da temperatura crítica e, em seguida, resfriada rapidamente (como resfriamento em água, resfriamento em óleo) para obter alta resistência. Os requisitos centrais para a bandeja/estrutura são resistência ao choque térmico e estabilidade estrutural.
Características de temperatura: A temperatura de aquecimento é alta (geralmente 800-1200℃) e a temperatura cai acentuadamente durante o estágio de resfriamento (a diferença de temperatura pode chegar a centenas de graus Celsius).
Requisitos especiais:
Forte resistência ao choque térmico: É necessário suportar o estresse térmico causado pelo resfriamento rápido para evitar rachaduras (por exemplo, bandejas de cerâmica são frágeis e não adequadas para têmpera; bandejas de metal precisam ser feitas de aço resistente ao calor, como 310S, que tem um coeficiente de expansão térmica estável e boa resistência a mudanças bruscas).
Estrutura forte: A peça pode colidir com a bandeja devido a impacto ou peso próprio durante o resfriamento, e a bandeja deve ter resistência mecânica suficiente (por exemplo, a estrutura em grade precisa ser soldada firmemente para evitar deformação).
Resistente à corrosão do meio: Se for usado resfriamento a óleo, a bandeja deve ser resistente a manchas de óleo e erosão por óleo em alta temperatura (materiais metálicos são melhores que cerâmicas, e cerâmicas são facilmente afetadas por manchas de óleo e sua vida útil é afetada).

II. Processo de recozimento: resistência a altas temperaturas e resistência à fluência
O recozimento consiste em aquecer lentamente a peça a uma certa temperatura, mantê-la aquecida por um período de tempo e, em seguida, resfriá-la lentamente. O objetivo é eliminar tensões internas e amaciar a peça. Os requisitos centrais para a bandeja/estrutura são resistência a altas temperaturas a longo prazo e estabilidade dimensional.
Características de temperatura: A temperatura de aquecimento é média (600-1000℃), mas o tempo de isolamento é longo (várias horas a dezenas de horas) e a taxa de resfriamento é lenta.
Requisitos especiais:
Resistência à fluência em alta temperatura: Sob alta temperatura a longo prazo, a bandeja precisa resistir à deformação lenta (fluência) para evitar empenamento ou colapso devido à carga (aço resistente ao calor de níquel-cromo alto, como 310S, tem melhor resistência à fluência do que aço resistente ao calor comum e é adequado para isolamento a longo prazo).
Condução de calor uniforme: O material da bandeja precisa ter boa condutividade térmica para evitar aquecimento desigual da peça devido a superaquecimento local (bandejas de metal têm melhor condutividade térmica do que cerâmicas e são mais adequadas para recozimento).
Resistência à oxidação: O recozimento é realizado principalmente em atmosfera de ar, e a bandeja precisa resistir à oxidação em alta temperatura a longo prazo (por exemplo, a formação de uma película de óxido na superfície do aço resistente ao calor para proteger o substrato).

III. Processo de revenimento: estabilidade em temperatura média, baixa deformação
O revenimento consiste em aquecer a peça a uma temperatura mais baixa (geralmente 150-650℃) após a têmpera e resfriá-la após o isolamento para eliminar a fragilidade. Os requisitos para a bandeja/estrutura são relativamente flexíveis, mas é necessária estabilidade em temperatura média.
Características de temperatura: baixa temperatura e pequena flutuação, tempo de isolamento médio.
Requisitos especiais:
Estabilidade dimensional: não é necessário suportar temperaturas extremamente altas, mas deve-se evitar deformações leves causadas pelo uso repetido (por exemplo, bandejas de ferro fundido abaixo de 600℃ podem atender aos requisitos e ter custos mais baixos).
Fácil de limpar: Após o revenimento, a superfície da peça pode apresentar queda de carepa de óxido, e a bandeja precisa ser fácil de limpar (por exemplo, bandejas de metal com superfícies lisas são melhores do que cerâmicas porosas para reduzir o acúmulo de resíduos).

IV. Processo de cementação/nitretação: resistência à corrosão, sem poluição por impurezas
A cementação (900-1100℃) e a nitretação (500-600℃) são processos para infiltrar elementos de carbono ou nitrogênio na superfície da peça para aumentar a dureza. Os requisitos centrais para a bandeja/estrutura são resistência à corrosão química e ausência de poluição secundária.
Características da atmosfera: Podem existir gases corrosivos (como CO, H₂S) produzidos pela decomposição do penetrante (como querosene, amônia) no forno, e é necessário evitar a reação entre o material da bandeja e o penetrante para contaminar a peça.
Requisitos especiais:
Forte resistência à corrosão: É necessário resistir à erosão do penetrante (por exemplo, ligas resistentes ao calor Inconel e Hastelloy são resistentes à corrosão por sulfeto, o que é melhor do que aço resistente ao calor comum; materiais cerâmicos têm boa estabilidade química e também podem ser usados).
Baixa liberação de impurezas: Os componentes da própria bandeja não podem se difundir para a superfície da peça (por exemplo, ferro fundido com alto teor de carbono pode causar cementação excessiva da peça e deve ser evitado).
Permeabilidade estrutural: A cementação/nitretação exige que o gás entre em contato uniforme com a peça, e a bandeja de material deve adotar uma estrutura em grade ou porosa (grade metálica soldada é melhor do que bandeja de cerâmica fechada para facilitar a circulação de gás).

V. Processo de sinterização em alta temperatura (como metalurgia do pó): resistência a ultra-alta temperatura, baixa poluição
A sinterização em alta temperatura é um processo de aquecimento do corpo em pó abaixo da temperatura de fusão para torná-lo denso (a temperatura frequentemente atinge 1000-1700℃). Os requisitos centrais para a bandeja são resistência a ultra-alta temperatura e limpeza.
Características de temperatura: temperatura extremamente alta (parcialmente acima de 1500℃) e pode ser realizada a vácuo ou em gás inerte.
Requisitos especiais:
Resistência a ultra-alta temperatura: Necessidade de suportar altas temperaturas acima de 1600℃ (por exemplo, cerâmicas de carbeto de silício, bandejas de grafite, grafite precisa ser combinado com gás inerte para evitar oxidação).
Sem aderência: A peça (como peças de metalurgia do pó) adere facilmente à bandeja em alta temperatura, e a superfície da bandeja precisa ser lisa ou revestida com uma camada isolante (material cerâmico é melhor que metal e não adere metalurgicamente facilmente).
Baixa volatilidade: Em um ambiente a vácuo, o material da bandeja precisa ser livre de voláteis (por exemplo, elementos de liga em bandejas de metal podem volatilizar e poluir a peça, cerâmicas são mais adequadas).

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