一- Pourquoi?plateau de traitement thermiquedoivent être résistants aux températures élevées?
Le plateau de traitement thermique est le dispositif principal pour transporter la pièce à usiner pour le chauffage, la conservation de la chaleur, le refroidissement et d'autres procédés.Sa résistance à haute température est déterminée par les besoins essentiels et le positionnement fonctionnel du procédé de traitement thermiqueLes raisons spécifiques sont les suivantes:
1. Exigences environnementales de haute température du procédé de traitement thermique
Les processus de base du traitement thermique (tels que l'éteinte, le recuit, la normalisation, le trempage, etc.) doivent être effectués dans un environnement à haute température, par exemple:
La température de séchage des matériaux en acier est généralement de 800 à 1200 °C (par exemple, la température de séchage de l'acier au carbone moyen est d'environ 840 °C,et la température de trempage de l'acier à haute vitesse peut atteindre 1220°C);
La température de traitement de la solution de l'alliage d'aluminium est d'environ 500 à 600 °C;
Les températures de procédé du traitement thermique sous vide, de la carburation, etc., sont également généralement comprises entre 500 et 1000 °C.
Le plateau doit être en contact direct avec le four ou le milieu à haute température. Si le matériau n'est pas résistant à haute température, il s'oxyde, ramollit, se déforme ou même fond rapidement.provoquant la chute de la pièce à usiner, défaillance du processus ou dommage à l'équipement.
2- exigences de stabilité pour les pièces de roulement
Le poids de la pièce à haute température exercera une charge continue sur le plateau.Si la résistance du matériau du plateau diminue de manière significative avec l'augmentation de la température (par exemple, la chute soudaine de la résistance de l'acier ordinaire au-dessus de 400 °C), un effondrement de la structure peut se produire, entraînant l'enlèvement de la pièce ou un accident de sécurité.
Par exemple, dans un four de traitement thermique continu, le plateau doit se déplacer avec la bande transporteuse pendant longtemps.La résistance au glissement à haute température (capacité du matériau à se déformer lentement sous une charge constante) est la clé pour assurer la stabilité.
3- exigences relatives à la résistance à l'oxydation et à la corrosion
Dans un environnement à haute température, l'oxygène dans l'air, le gaz protecteur dans le four (tels que le CO, le CO2 dans l'atmosphère de carburation) ou le milieu d'éteinte (tels que le bain de sel,l'huile) va réagir chimiquement avec le matériau du plateau, ce qui entraîne l'écaillage de l'écaille d'oxyde et la formation de fosses de corrosion.
L'écaille d'oxyde peut contaminer la surface de la pièce ou bloquer les tuyaux du four, et la corrosion affaiblira la résistance du plateau.Les matériaux résistants aux températures élevées (tels que l'acier inoxydable et les alliages à base de nickel) ont généralement une meilleure stabilité du film antioxydant et une meilleure résistance à la corrosion.
4. Demande économique de réutilisation
Le traitement thermique est un procédé par lots, et le plateau doit être inséré et retiré à plusieurs reprises.four à haute températureSi le matériau n'est pas résistant aux températures élevées, le remplacement fréquent des plateaux augmentera les coûts de production (tels que les temps d'arrêt et les coûts des consommables).
Par exemple, un plateau en acier au carbone ordinaire peut être mis au rebut après des centaines de cycles à haute température, tandis qu'un plateau en alliage résistant à haute température peut être utilisé des dizaines de milliers de fois,avec un coût global inférieur.
二. Quelle est la température maximale à laquelle un plateau de traitement thermique peut résister?
La température maximale à laquelle le plateau peut résister dépend du type de matériau et de sa composition spécifique.
Cas extrêmes dans des scénarios spéciaux
plateaux en alliage à haute température de qualité aérospatiale: utilisant des alliages monocristallins à base de nickel (tels que Rene N5 développé par la NASA),qui peuvent être utilisés pour une utilisation à court terme à des températures supérieures à 1400°C et sont utilisés pour le traitement thermique à température ultra-haute des composants des moteurs d'avions, mais le coût est extrêmement élevé.
plateaux en matériaux composites: squelette métallique + revêtement en céramique (comme revêtement ZrO2),peuvent résister à des températures supérieures à 1500 °C grâce à une conception en dégradé et sont utilisés dans des conditions de travail extrêmes (telles que le traitement des matières nucléaires).
三. Autres facteurs affectant larésistance à haute température des plateaux
Taux de chauffage et temps d'isolation:
Un chauffage rapide (par exemple un chauffage supérieur à 50 °C par minute) augmente la contrainte thermique du matériau et peut provoquer des fissures;l'isolation à long terme (comme l'utilisation continue pendant plus de 10 heures) accélérera la glissade du matériau.
L'atmosphère:
La réduction de l'atmosphère (comme le H2), l'atmosphère de carburation (comme le CO) ou l'atmosphère contenant du soufre réduira la résistance à la température réelle du plateau.Inconel 601 peut résister à 1250 °C dans l'oxygène pur, mais peut descendre en dessous de 1100°C dans une atmosphère contenant du soufre.
État de la surface:
Si l'huile et les écailles s'accumulent sur la surface du plateau, des points chauds locaux se formeront, ce qui accélérera la dégradation du matériau.
4. Comment choisir unplateau résistant aux températures élevées?
Faire correspondre le matériau en fonction de la température du procédé:
Si la température du procédé est ≤ 1000°C, l'acier inoxydable 310S peut être sélectionné;
Si la température est de 1000 à 1300°C, on préfère des alliages à base de nickel (comme Inconel 601) ou des alliages fer-chrome-aluminium;
Les scénarios de température ultra-haute (> 1300°C) nécessitent des matériaux en céramique, en graphite ou en matériaux composites.
Considérez le nombre de cycles et de charges:
Les scénarios de charge élevée et de fréquence de cycle élevée (tels que les lignes de production continues) nécessitent des matériaux à haute résistance à la rampe (tels que l'Inconel 718).
Se concentrer sur les performances en termes de coûts et les coûts de maintenance:
Les plateaux en céramique ont des coûts initiaux élevés, mais ont une longue durée de vie et ne nécessitent pas d'entretien fréquent; les plateaux en métal ont des coûts inférieurs, mais nécessitent des inspections régulières pour l'oxydation et la déformation.
D'après l'analyse ci-dessus, il apparaît que la résistance aux températures élevées est la caractéristique principale des plateaux de traitement thermique,et sa température limite est déterminée par la conception scientifique du matériauDans les applications pratiques, il est nécessaire de sélectionner de manière exhaustive les conditions de processus, l'économie et la fiabilité.
一- Pourquoi?plateau de traitement thermiquedoivent être résistants aux températures élevées?
Le plateau de traitement thermique est le dispositif principal pour transporter la pièce à usiner pour le chauffage, la conservation de la chaleur, le refroidissement et d'autres procédés.Sa résistance à haute température est déterminée par les besoins essentiels et le positionnement fonctionnel du procédé de traitement thermiqueLes raisons spécifiques sont les suivantes:
1. Exigences environnementales de haute température du procédé de traitement thermique
Les processus de base du traitement thermique (tels que l'éteinte, le recuit, la normalisation, le trempage, etc.) doivent être effectués dans un environnement à haute température, par exemple:
La température de séchage des matériaux en acier est généralement de 800 à 1200 °C (par exemple, la température de séchage de l'acier au carbone moyen est d'environ 840 °C,et la température de trempage de l'acier à haute vitesse peut atteindre 1220°C);
La température de traitement de la solution de l'alliage d'aluminium est d'environ 500 à 600 °C;
Les températures de procédé du traitement thermique sous vide, de la carburation, etc., sont également généralement comprises entre 500 et 1000 °C.
Le plateau doit être en contact direct avec le four ou le milieu à haute température. Si le matériau n'est pas résistant à haute température, il s'oxyde, ramollit, se déforme ou même fond rapidement.provoquant la chute de la pièce à usiner, défaillance du processus ou dommage à l'équipement.
2- exigences de stabilité pour les pièces de roulement
Le poids de la pièce à haute température exercera une charge continue sur le plateau.Si la résistance du matériau du plateau diminue de manière significative avec l'augmentation de la température (par exemple, la chute soudaine de la résistance de l'acier ordinaire au-dessus de 400 °C), un effondrement de la structure peut se produire, entraînant l'enlèvement de la pièce ou un accident de sécurité.
Par exemple, dans un four de traitement thermique continu, le plateau doit se déplacer avec la bande transporteuse pendant longtemps.La résistance au glissement à haute température (capacité du matériau à se déformer lentement sous une charge constante) est la clé pour assurer la stabilité.
3- exigences relatives à la résistance à l'oxydation et à la corrosion
Dans un environnement à haute température, l'oxygène dans l'air, le gaz protecteur dans le four (tels que le CO, le CO2 dans l'atmosphère de carburation) ou le milieu d'éteinte (tels que le bain de sel,l'huile) va réagir chimiquement avec le matériau du plateau, ce qui entraîne l'écaillage de l'écaille d'oxyde et la formation de fosses de corrosion.
L'écaille d'oxyde peut contaminer la surface de la pièce ou bloquer les tuyaux du four, et la corrosion affaiblira la résistance du plateau.Les matériaux résistants aux températures élevées (tels que l'acier inoxydable et les alliages à base de nickel) ont généralement une meilleure stabilité du film antioxydant et une meilleure résistance à la corrosion.
4. Demande économique de réutilisation
Le traitement thermique est un procédé par lots, et le plateau doit être inséré et retiré à plusieurs reprises.four à haute températureSi le matériau n'est pas résistant aux températures élevées, le remplacement fréquent des plateaux augmentera les coûts de production (tels que les temps d'arrêt et les coûts des consommables).
Par exemple, un plateau en acier au carbone ordinaire peut être mis au rebut après des centaines de cycles à haute température, tandis qu'un plateau en alliage résistant à haute température peut être utilisé des dizaines de milliers de fois,avec un coût global inférieur.
二. Quelle est la température maximale à laquelle un plateau de traitement thermique peut résister?
La température maximale à laquelle le plateau peut résister dépend du type de matériau et de sa composition spécifique.
Cas extrêmes dans des scénarios spéciaux
plateaux en alliage à haute température de qualité aérospatiale: utilisant des alliages monocristallins à base de nickel (tels que Rene N5 développé par la NASA),qui peuvent être utilisés pour une utilisation à court terme à des températures supérieures à 1400°C et sont utilisés pour le traitement thermique à température ultra-haute des composants des moteurs d'avions, mais le coût est extrêmement élevé.
plateaux en matériaux composites: squelette métallique + revêtement en céramique (comme revêtement ZrO2),peuvent résister à des températures supérieures à 1500 °C grâce à une conception en dégradé et sont utilisés dans des conditions de travail extrêmes (telles que le traitement des matières nucléaires).
三. Autres facteurs affectant larésistance à haute température des plateaux
Taux de chauffage et temps d'isolation:
Un chauffage rapide (par exemple un chauffage supérieur à 50 °C par minute) augmente la contrainte thermique du matériau et peut provoquer des fissures;l'isolation à long terme (comme l'utilisation continue pendant plus de 10 heures) accélérera la glissade du matériau.
L'atmosphère:
La réduction de l'atmosphère (comme le H2), l'atmosphère de carburation (comme le CO) ou l'atmosphère contenant du soufre réduira la résistance à la température réelle du plateau.Inconel 601 peut résister à 1250 °C dans l'oxygène pur, mais peut descendre en dessous de 1100°C dans une atmosphère contenant du soufre.
État de la surface:
Si l'huile et les écailles s'accumulent sur la surface du plateau, des points chauds locaux se formeront, ce qui accélérera la dégradation du matériau.
4. Comment choisir unplateau résistant aux températures élevées?
Faire correspondre le matériau en fonction de la température du procédé:
Si la température du procédé est ≤ 1000°C, l'acier inoxydable 310S peut être sélectionné;
Si la température est de 1000 à 1300°C, on préfère des alliages à base de nickel (comme Inconel 601) ou des alliages fer-chrome-aluminium;
Les scénarios de température ultra-haute (> 1300°C) nécessitent des matériaux en céramique, en graphite ou en matériaux composites.
Considérez le nombre de cycles et de charges:
Les scénarios de charge élevée et de fréquence de cycle élevée (tels que les lignes de production continues) nécessitent des matériaux à haute résistance à la rampe (tels que l'Inconel 718).
Se concentrer sur les performances en termes de coûts et les coûts de maintenance:
Les plateaux en céramique ont des coûts initiaux élevés, mais ont une longue durée de vie et ne nécessitent pas d'entretien fréquent; les plateaux en métal ont des coûts inférieurs, mais nécessitent des inspections régulières pour l'oxydation et la déformation.
D'après l'analyse ci-dessus, il apparaît que la résistance aux températures élevées est la caractéristique principale des plateaux de traitement thermique,et sa température limite est déterminée par la conception scientifique du matériauDans les applications pratiques, il est nécessaire de sélectionner de manière exhaustive les conditions de processus, l'économie et la fiabilité.
