O operațiune de tratament termic are loc în trei etape care implică parametri diferiți, în special durata fiecărei etape, temperatura aplicată și atmosfera ambiantă. În contact cu anumite materiale, prezența unui gaz poate provoca o reacție care modifică caracteristicile chimice și fizice ale pieselor introduse în cuptorul de tratare. Acest fenomen poate fi benefic sau, dimpotrivă, dăunător operațiunii. De exemplu, unele tratamente necesită o atmosferă neutră dar protectoare, fără impact asupra metalelor, în timp ce altele necesită o atmosferă reactivă pentru a favoriza apariția de noi elemente chimice.
Două forme de atmosferă controlată
Efectuarea unei operațiuni într-o atmosferă controlată presupune difuzarea unui gaz sau a unui amestec de gaze în mediul înconjurător al pieselor în timpul tratamentului. Cu alte cuvinte, aceasta implică introducerea unei atmosfere speciale în cuptorul de tratare pentru a transforma proprietățile fizice și chimice ale pieselor din interior. Aerul ambiental poate avea un impact asupra materialelor în timpul procesului și este unul dintre parametrii esențiali care trebuie definiți înainte de orice operațiune de tratare termică, la fel ca temperaturile de încălzire și răcire și durata fiecărei etape.
Prin urmare, în funcție de scopul operațiunii, este important să se stabilească în prealabil dacă trebuie introdus sau nu un gaz special în cuptor. Există două tipuri de atmosferă controlată: neutră sau reactivă. În primul caz, atmosfera nu joacă niciun rol în proces și nu trebuie să afecteze materialele. În al doilea caz, pe de altă parte, aceasta reacționează cu metalele și face obiectul unui studiu și al unui dozaj precis.
Tratament într-o atmosferă neutră controlată
După cum sugerează și numele său, atmosfera neutră nu reacționează cu materialele prezente în dispozitivul de tratare. Cel mai adesea, aerul ambiental este pur și simplu aspirat pentru a crea un vid, dar poate fi înlocuit și cu argon, care este un gaz neutru. Această tehnică este utilizată pe scară largă pentru operațiunile de recoacere, stabilizare și întărire , deoarece contribuie în mare măsură la eliminarea riscurilor de oxidare, supracarbonizare sau decarbonizare în cazul aliajelor de fier (oțeluri).
Toate metalele pot fi tratate într-o atmosferă neutră. De fapt, materialele pure, cum ar fi aliajele de fier, aluminiu, nichel sau titan, tolerează foarte bine acest tip de operație. Această metodă este deosebit de potrivită pentru materialele mai sensibile, cum ar fi aliajele de nichel, titan sau oțeluri inoxidabile, care sunt adesea tratate sub argon (sau vid), adică în absența totală a atmosferei. De exemplu, pentru anumite aliaje utilizate în componentele aerospațiale, tratamentul cu argon este încă esențial.
Atmosfera neutră controlată și vidul au avantajul considerabil de a reduce riscul de oxidare, datorită absenței oxigenului în timpul procesului. În plus, acestea sunt soluțiile cele mai ecologice, deoarece nu emit gaze nocive pentru mediu.
Tratament reactiv în atmosferă controlată
O atmosferă reactivă, pe de altă parte, acționează asupra materialelor în timpul tratamentului. În timpul operațiunii, un gaz specific este introdus în cuptor, în funcție de o doză și un timp predefinite.
Cele mai cunoscute metode includ carburarea și nitrurarea. În primul caz, camera cuptorului de tratare este umplută cu o anumită cantitate de gaz care eliberează carbon, iar în al doilea caz, azot. Acest proces modifică într-o măsură mai mare sau mai mică proprietățile pieselor tratate. Cementarea, bazată pe carbon, este utilizată în principal pentru a îmbunătăți rezistența pieselor la uzură și oboseală. Nitrurarea, pe de altă parte, este destinată creșterii durității superficiale a metalelor și prelungirii duratei de viață a acestora, datorită formării de nitruri la suprafață.
Cu toate acestea, deoarece aceste gaze reacționează cu materialele, nu toate metalele pot fi supuse acestui tip de tratament într-o atmosferă reactivă. De exemplu, oțelurile inoxidabile pot fi cimentate, dar titanul poate fi nitrurat, dar nu cimentat la scară industrială. De asemenea, nu se pot forma compuși pe bază de carbon sau azot cu cuprul, de exemplu.
Atmosfera prezentă în timpul unei operațiuni de tratament termic poate fi decisivă. Neutră, aceasta nu afectează metalele, le protejează, dar, în cazul unei atmosfere reactive, le modifică proprietățile fizice și chimice. În prima situație, aerul prezent în mod natural în cuptorul de tratare este pompat afară pentru a crea un vid sau înlocuit cu argon, care este un gaz neutru. Pe de altă parte, o atmosferă reactivă presupune difuzarea unui gaz specific, pe bază de carbon sau azot, de exemplu, pentru a provoca apariția de noi elemente chimice pe piese. Prin urmare, este important să se analizeze natura materialelor care urmează să fie tratate înainte de a alege un tratament termic în atmosferă controlată.
Acest articol tratează diferitele tipuri de atmosferă și este asociat cu cel privind diferitele tipuri de aliaje.
