Introduzione ai processi comuni di trattamento termico per catene a rulli

Introduzione ai processi comuni di trattamento termico per catene a rulli
Nel processo di produzione delle catene a rulli, il trattamento termico è un elemento chiave per migliorarne le prestazioni. Attraverso il trattamento termico, la resistenza, la durezza, la resistenza all'usura e la tenacità delle catene a rulli possono essere migliorate significativamente, prolungandone così la durata e soddisfacendo i requisiti di utilizzo in diverse e complesse condizioni di esercizio. Di seguito è riportata un'introduzione dettagliata a diversi processi di trattamento termico comuni per le catene a rulli:

I. Processo di tempra e rinvenimento
(I) Tempra
La tempra è un processo di riscaldamento della catena a rulli a una determinata temperatura (solitamente superiore a Ac3 o Ac1), mantenimento della temperatura per un certo periodo di tempo e successivo rapido raffreddamento. Il suo scopo è quello di conferire alla catena a rulli un'elevata durezza e una struttura martensitica ad alta resistenza. I fluidi di tempra comunemente utilizzati includono acqua, olio e acqua salata. L'acqua ha una velocità di raffreddamento elevata ed è adatta per catene a rulli di forme semplici e dimensioni ridotte; l'olio ha una velocità di raffreddamento relativamente lenta ed è adatto per catene a rulli di forme complesse e dimensioni elevate.
(II) Tempra
Il rinvenimento è un processo di riscaldamento della catena a rulli temprata a una determinata temperatura (solitamente inferiore ad Ac1), mantenimento della temperatura e successivo raffreddamento. Il suo scopo è eliminare le tensioni interne generate durante il processo di tempra, regolare la durezza e migliorarne la tenacità. In base alla temperatura di rinvenimento, si può suddividere in rinvenimento a bassa temperatura (150℃-250℃), rinvenimento a media temperatura (350℃-500℃) e rinvenimento ad alta temperatura (500℃-650℃). Il rinvenimento a bassa temperatura può ottenere una struttura martensitica rinvenuta con elevata durezza e buona tenacità; il rinvenimento a media temperatura può ottenere una struttura troostite rinvenuta con elevato limite di snervamento e buona plasticità e tenacità; il rinvenimento ad alta temperatura può ottenere una struttura troostite rinvenuta con buone proprietà meccaniche complessive.

2. Processo di carburazione
La cementazione consiste nel far penetrare atomi di carbonio nella superficie della catena a rulli per formare uno strato cementato ad alto tenore di carbonio, migliorando così la durezza superficiale e la resistenza all'usura, mentre il nucleo mantiene la tenacità dell'acciaio a basso tenore di carbonio. I processi di cementazione includono la cementazione solida, la cementazione gassosa e la cementazione liquida. Tra questi, la cementazione gassosa è la più utilizzata. Immergendo la catena a rulli in un'atmosfera cementante, gli atomi di carbonio vengono infiltrati nella superficie a una determinata temperatura e per un determinato periodo di tempo. Dopo la cementazione, sono solitamente necessari la tempra e il rinvenimento a bassa temperatura per migliorare ulteriormente la durezza superficiale e la resistenza all'usura.

3. Processo di nitrurazione
La nitrurazione consiste nell'infiltrare atomi di azoto nella superficie della catena a rulli per formare nitruri, migliorando così la durezza superficiale, la resistenza all'usura e la resistenza alla fatica. Il processo di nitrurazione comprende la nitrurazione gassosa, la nitrurazione ionica e la nitrurazione liquida. La nitrurazione gassosa consiste nel posizionare la catena a rulli in un'atmosfera contenente azoto e, a una determinata temperatura e per un determinato periodo di tempo, consentire agli atomi di azoto di infiltrarsi nella superficie. Dopo la nitrurazione, la catena a rulli presenta un'elevata durezza superficiale, una buona resistenza all'usura e una ridotta deformazione, caratteristiche adatte a catene a rulli con forme complesse.

4. Processo di carbonitrurazione
La carbonitrurazione consiste nell'infiltrare contemporaneamente carbonio e azoto nella superficie della catena a rulli per formare carbonitruri, migliorando così la durezza superficiale, la resistenza all'usura e la resistenza alla fatica. Il processo di carbonitrurazione include la carbonitrurazione gassosa e la carbonitrurazione liquida. La carbonitrurazione gassosa consiste nel posizionare la catena a rulli in un'atmosfera contenente carbonio e azoto e, a una determinata temperatura e per un determinato periodo di tempo, consentire a carbonio e azoto di infiltrarsi contemporaneamente nella superficie. La catena a rulli dopo la carbonitrurazione presenta un'elevata durezza superficiale, una buona resistenza all'usura e buone prestazioni anti-morso.

5. Processo di ricottura
La ricottura è un processo in cui la catena a rulli viene riscaldata a una certa temperatura (solitamente 30-50 °C superiore ad Ac3), mantenuta calda per un certo periodo di tempo, raffreddata lentamente fino a una temperatura inferiore a 500 °C in forno e quindi raffreddata ad aria. Il suo scopo è ridurre la durezza, migliorare la plasticità e la tenacità e facilitare la lavorazione e il successivo trattamento termico. Dopo la ricottura, la catena a rulli presenta una struttura uniforme e una durezza moderata, che possono migliorare le prestazioni di taglio.

6. Processo di normalizzazione
La normalizzazione è un processo in cui la catena a rulli viene riscaldata a una certa temperatura (solitamente superiore a Ac3 o Acm), mantenuta calda, estratta dal forno e raffreddata all'aria. Il suo scopo è raffinare i grani, uniformare la struttura, migliorarne durezza e resistenza e migliorare le prestazioni di taglio. Dopo la normalizzazione, la catena a rulli presenta una struttura uniforme e una durezza moderata, che può essere utilizzata come trattamento termico finale o preliminare.

7. Processo di trattamento dell'invecchiamento
Il trattamento di invecchiamento è un processo in cui la catena a rulli viene riscaldata a una certa temperatura, mantenuta calda per un certo periodo di tempo e quindi raffreddata. Il suo scopo è eliminare le tensioni residue, stabilizzarne le dimensioni e migliorarne la resistenza e la durezza. Il trattamento di invecchiamento si divide in invecchiamento naturale e invecchiamento artificiale. L'invecchiamento naturale consiste nel mantenere la catena a rulli a temperatura ambiente o in condizioni naturali per un lungo periodo di tempo per eliminare gradualmente le tensioni residue; l'invecchiamento artificiale consiste nel riscaldare la catena a rulli a una temperatura più elevata ed eseguire il trattamento di invecchiamento in un tempo più breve.

8. Processo di tempra superficiale
La tempra superficiale è un processo di riscaldamento della superficie della catena a rulli a una determinata temperatura e successivo rapido raffreddamento. Il suo scopo è migliorare la durezza superficiale e la resistenza all'usura, mantenendo al contempo una buona tenacità del nucleo. I processi di tempra superficiale includono la tempra superficiale mediante riscaldamento a induzione, la tempra superficiale mediante riscaldamento a fiamma e la tempra superficiale mediante riscaldamento elettrico. La tempra superficiale mediante riscaldamento a induzione utilizza il calore generato dalla corrente indotta per riscaldare la superficie della catena a rulli, con i vantaggi di una rapida velocità di riscaldamento, una buona qualità di tempra e una ridotta deformazione.

9. Processo di rinforzo superficiale
Il processo di rinforzo superficiale consiste nel formare uno strato di rinforzo con proprietà speciali sulla superficie della catena a rulli attraverso metodi fisici o chimici, migliorando così la durezza superficiale, la resistenza all'usura e la resistenza alla fatica. I processi di rinforzo superficiale più comuni includono la pallinatura, il rinforzo per rullatura, il rinforzo per infiltrazione di metallo, ecc. La pallinatura consiste nell'utilizzare graniglia ad alta velocità per colpire la superficie della catena a rulli, in modo da generare sollecitazioni di compressione residue sulla superficie, migliorando così la resistenza alla fatica; il rinforzo per rullatura consiste nell'utilizzare utensili di rullatura per rullare la superficie della catena a rulli, in modo che la superficie produca una deformazione plastica, migliorando così la durezza superficiale e la resistenza all'usura.

10. Processo di alesatura
La borurazione consiste nell'infiltrare atomi di boro nella superficie della catena a rulli per formare boruri, migliorando così la durezza superficiale e la resistenza all'usura. I processi di borurazione includono la borurazione gassosa e la borurazione liquida. La borurazione gassosa consiste nel posizionare la catena a rulli in un'atmosfera contenente boro e, a una determinata temperatura e per un determinato periodo di tempo, consentire agli atomi di boro di infiltrarsi nella superficie. Dopo la borurazione, la catena a rulli presenta un'elevata durezza superficiale, una buona resistenza all'usura e buone prestazioni anti-morso.

11. Processo di trattamento termico di tempra secondaria composita
Il trattamento termico di tempra secondaria composta è un processo di trattamento termico avanzato che migliora significativamente le prestazioni delle catene a rulli attraverso due processi di tempra e rinvenimento. Questo processo solitamente comprende le seguenti fasi:
(I) Prima tempra
La catena a rulli viene riscaldata a una temperatura più elevata (solitamente superiore alla temperatura di tempra convenzionale) per austenitizzare completamente la sua struttura interna, quindi raffreddata rapidamente per formare una struttura martensitica. Lo scopo di questa fase è migliorare la durezza e la resistenza della catena a rulli.
(II) Prima tempra
Dopo la prima tempra, la catena a rulli viene riscaldata a una temperatura media (solitamente tra 300°C e 500°C), mantenuta calda per un certo periodo di tempo e quindi raffreddata. Lo scopo di questa fase è eliminare le tensioni interne generate durante il processo di tempra, regolando al contempo la durezza e migliorando la tenacità.
(III) Seconda tempra
Dopo il primo rinvenimento, la catena a rulli viene nuovamente riscaldata a una temperatura superiore, ma leggermente inferiore a quella del primo tempra, e quindi raffreddata rapidamente. Lo scopo di questa fase è quello di affinare ulteriormente la struttura martensitica e migliorare la durezza e la resistenza all'usura della catena a rulli.
(IV) Seconda tempra
Dopo la seconda tempra, la catena a rulli viene riscaldata a una temperatura inferiore (solitamente tra 150°C e 250°C), mantenuta calda per un certo periodo di tempo e quindi raffreddata. Lo scopo di questa fase è quello di eliminare ulteriormente le tensioni interne, stabilizzare le dimensioni e mantenere elevata durezza e resistenza all'usura.

12. Processo di cementazione liquida
La cementazione liquida è uno speciale processo di cementazione che consente agli atomi di carbonio di penetrare la superficie immergendo la catena a rulli in un mezzo di cementazione liquido. Questo processo presenta i vantaggi di un'elevata velocità di cementazione, di uno strato di cementazione uniforme e di una buona controllabilità. È adatto per catene a rulli con forme complesse e requisiti di elevata precisione dimensionale. Dopo la cementazione liquida, sono solitamente necessari un trattamento di tempra e un rinvenimento a bassa temperatura per migliorare ulteriormente la durezza superficiale e la resistenza all'usura.

13. Processo di indurimento
L'indurimento consiste nel migliorare la durezza e la resistenza all'usura migliorando la struttura interna della catena a rulli. I passaggi specifici sono i seguenti:
(I) Riscaldamento
La catena a rulli viene riscaldata fino alla temperatura di tempra per sciogliere e diffondere elementi quali carbonio e azoto nella catena.
(ii) Isolamento
Dopo aver raggiunto la temperatura di indurimento, attendere un certo tempo di isolamento per far sì che gli elementi si diffondano uniformemente e formino una soluzione solida.
(iii) Raffreddamento
Raffreddare rapidamente la catena: la soluzione solida formerà una struttura a grana fine, migliorando la durezza e la resistenza all'usura.

14. Processo di infiltrazione del metallo
Il processo di infiltrazione del metallo consiste nell'infiltrare elementi metallici nella superficie della catena a rulli per formare composti metallici, migliorando così la durezza superficiale e la resistenza all'usura. I processi di infiltrazione del metallo più comuni includono la cromizzazione e l'infiltrazione di vanadio. Il processo di cromizzazione consiste nel posizionare la catena a rulli in un'atmosfera contenente cromo e, a una determinata temperatura e per un determinato periodo di tempo, gli atomi di cromo si infiltrano nella superficie per formare composti di cromo, migliorando così la durezza superficiale e la resistenza all'usura.

15. Processo di alluminizzazione
Il processo di alluminizzazione consiste nell'infiltrare atomi di alluminio nella superficie della catena a rulli per formare composti di alluminio, migliorando così la resistenza all'ossidazione e alla corrosione della superficie. I processi di alluminizzazione includono l'alluminizzazione gassosa e l'alluminizzazione liquida. L'alluminizzazione gassosa consiste nel posizionare la catena a rulli in un'atmosfera contenente alluminio e, a una determinata temperatura e per un determinato periodo di tempo, gli atomi di alluminio si infiltrano nella superficie. La superficie della catena a rulli dopo l'infiltrazione di alluminio presenta una buona resistenza all'ossidazione e alla corrosione ed è adatta all'uso in ambienti corrosivi e ad alte temperature.

16. Processo di infiltrazione del rame
Il processo di infiltrazione del rame consiste nell'infiltrare atomi di rame nella superficie della catena a rulli per formare composti di rame, migliorando così la resistenza all'usura superficiale e le prestazioni anti-morso. Il processo di infiltrazione del rame include l'infiltrazione di rame gassoso e l'infiltrazione di rame liquido. L'infiltrazione di rame gassoso consiste nel posizionare la catena a rulli in un'atmosfera contenente rame e, a una determinata temperatura e per un determinato periodo di tempo, gli atomi di rame vengono infiltrati nella superficie. La superficie della catena a rulli dopo l'infiltrazione di rame presenta una buona resistenza all'usura e prestazioni anti-morso, ed è adatta all'uso in condizioni di alta velocità e carichi pesanti.

17. Processo di infiltrazione del titanio
Il processo di infiltrazione del titanio consiste nell'infiltrare atomi di titanio nella superficie della catena a rulli per formare composti di titanio, migliorandone così la durezza superficiale e la resistenza all'usura. Il processo di infiltrazione del titanio include l'infiltrazione di titanio gassoso e l'infiltrazione di titanio liquido. L'infiltrazione di titanio gassoso consiste nel posizionare la catena a rulli in un'atmosfera contenente titanio e, a una determinata temperatura e per un determinato periodo di tempo, gli atomi di titanio vengono infiltrati nella superficie. La superficie della catena a rulli dopo l'infiltrazione di titanio presenta una buona durezza e resistenza all'usura ed è adatta a condizioni di lavoro con elevati requisiti di durezza e resistenza all'usura.

18. Processo di cobaltazione
Il processo di cobaltazione consiste nell'infiltrare atomi di cobalto nella superficie della catena a rulli per formare composti di cobalto, migliorando così la durezza e la resistenza all'usura della superficie. Il processo di cobaltazione include la cobaltazione gassosa e la cobaltazione liquida. La cobaltazione gassosa consiste nel posizionare la catena a rulli in un'atmosfera contenente cobalto e, a una determinata temperatura e per un determinato periodo di tempo, gli atomi di cobalto vengono infiltrati nella superficie. La superficie della catena a rulli dopo la cobaltazione presenta una buona durezza e resistenza all'usura ed è adatta a condizioni di lavoro con elevati requisiti di durezza e resistenza all'usura.

19. Processo di zirconizzazione
Il processo di zirconizzazione consiste nell'infiltrare atomi di zirconio nella superficie della catena a rulli per formare composti di zirconio, migliorando così la durezza e la resistenza all'usura della superficie. Il processo di zirconizzazione include la zirconizzazione gassosa e la zirconizzazione liquida. La zirconizzazione gassosa consiste nel posizionare la catena a rulli in un'atmosfera contenente zirconio e, a una determinata temperatura e per un determinato periodo di tempo, gli atomi di zirconio vengono infiltrati nella superficie. La superficie della catena a rulli dopo la zirconizzazione presenta una buona durezza e resistenza all'usura ed è adatta a condizioni di lavoro con elevati requisiti di durezza e resistenza all'usura.

20. Processo di infiltrazione del molibdeno
Il processo di infiltrazione del molibdeno consiste nell'infiltrare atomi di molibdeno nella superficie della catena a rulli per formare composti di molibdeno, migliorando così la durezza e la resistenza all'usura della superficie. Il processo di infiltrazione del molibdeno include l'infiltrazione di molibdeno gassoso e l'infiltrazione di molibdeno liquido. L'infiltrazione di molibdeno gassoso consiste nel posizionare la catena a rulli in un'atmosfera contenente molibdeno e, a una determinata temperatura e per un determinato periodo di tempo, consentire agli atomi di molibdeno di infiltrarsi sulla superficie. La superficie della catena a rulli dopo l'infiltrazione di molibdeno presenta una buona durezza e resistenza all'usura ed è adatta a condizioni di lavoro che richiedono elevata durezza e resistenza all'usura.