Qual é o tratamento térmico de ligas de cobre?

Cobre e ligas de cobre, como materiais metálicos industriais indispensáveis, desempenham um papel fundamental em muitos campos, como biofilmes e produtos marinhos, em virtude de sua excelente condutividade elétrica e térmica, excelente resistência à corrosão, bom desempenho de processamento e considerável resistência à resistência e à fadiga. Segundo dados, a aplicação de ligas de cobre nas indústrias elétrica, de construção, de transporte e outras é responsável por mais de 60%, o que mostra sua importância.

O tratamento térmico de ligas de cobre é um processo que inclui múltiplas etapas de precisão, como aquecimento, isolamento e resfriamento. Seu principal objetivo é otimizar as diversas propriedades das ligas de cobre, como resistência, dureza, plasticidade e resistência à corrosão.

1. Principais métodos de tratamento térmico

Recozimento

• Recozimento por homogeneização: Utilizado principalmente em lingotes e peças fundidas, visando obter distribuição uniforme da composição química. Após este tratamento, a irregularidade da composição química da peça fundida pode ser reduzida para menos de 5%.
• Recozimento de alívio de tensão: Elimina efetivamente a tensão interna residual acumulada durante o processamento de deformação, soldagem e fundição, garante a estabilidade dimensional e desempenho confiável de peças deformadas a frio ou soldadas e evita a deformação da peça durante o corte. O recozimento para alívio de tensões é particularmente necessário para latão deformado a frio, bronze de alumínio, bronze de silício e outros materiais com tendência significativa a trincas por corrosão sob tensão. A temperatura de recozimento está geralmente entre 230 ~ 350 ℃ e o tempo de espera é de cerca de 30 ~ 60 minutos.
• Recozimento de recristalização: também conhecido como recozimento suavizante, abrangendo recozimento intermediário, recozimento de produto acabado e recozimento de tarugo. O recozimento intermediário é realizado entre duas laminações a frio. É aquecido acima da temperatura de recristalização e, em seguida, resfriado lentamente após a retenção, o que ajuda a eliminar o endurecimento por trabalho. O recozimento do produto acabado é para materiais laminados a frio até o tamanho do produto acabado. As propriedades e o estado desejados são obtidos controlando com precisão a temperatura de recozimento e o tempo de retenção. O recozimento de tarugos destina-se a tarugos após laminação a quente, visando eliminar o endurecimento causado pela deformação térmica incompleta e promover a homogeneização estrutural.

Tratamento com solução sólida (têmpera)

• Objetivo: Aquecer a liga a uma temperatura na qual a segunda fase esteja completamente ou ao máximo dissolvida na solução sólida e resfriar rapidamente após segurar para inibir a reprecipitação da segunda fase e formar uma solução sólida supersaturada. A temperatura de têmpera precisa ser inferior à temperatura eutética e superior à temperatura da linha de solubilidade. O tempo de espera depende principalmente da taxa de dissolução da fase de fortalecimento. Quanto menor o tempo de transferência de têmpera, melhor. A temperatura da água é geralmente controlada abaixo de 25°C para garantir o efeito de têmpera.

Tratamento de envelhecimento (temperamento)

• Objetivo: Promover a precipitação de partículas finas e dispersas na solução sólida supersaturada, melhorando assim as propriedades da liga. O tratamento de envelhecimento geralmente adota envelhecimento artificial ou envelhecimento artificial direto após trabalho a quente. Para ligas que foram envelhecidas, se por algum motivo for gerada tensão interna, é necessário um reenvelhecimento (a temperatura é ligeiramente inferior à do estágio anterior). A precisão do controle de temperatura é extremamente alta, geralmente não excedendo ±3°C.

2. Precauções para tratamento térmico

• Método de aquecimento: O tratamento térmico de liga de cobre pode ser realizado por aquecimento de forno, aquecimento por indução e outros métodos. A seleção razoável do método de aquecimento pode reduzir significativamente o risco de oxidação e combustão e melhorar a eficiência e o efeito do tratamento térmico.
• Controle de temperatura: O controle de temperatura no tratamento térmico é crucial. Temperatura muito alta pode levar a grãos grossos, volatilização de elementos e até queima excessiva; temperatura muito baixa tornará difícil alcançar o efeito de melhoria de desempenho esperado. Portanto, a temperatura precisa ser controlada com precisão de acordo com os requisitos específicos do material e do processo.
• Controle de tempo: O tempo de espera de cada estágio, como pré-aquecimento, recozimento de homogeneização, têmpera, revenido, etc., precisa ser cuidadosamente ajustado de acordo com o material e processo para garantir o melhor efeito do tratamento térmico.
  Controle da atmosfera: Em alguns processos de tratamento térmico, a atmosfera precisa ser controlada para reduzir a oxidação e a combustão. Por exemplo, o tratamento térmico a vácuo reduz o risco de oxidação através do ambiente de vácuo; o tratamento térmico com atmosfera protetora usa gás inerte (como nitrogênio) ou gás redutor (como hidrogênio) para evitar oxidação e combustão.

3. Aplicação de tratamento térmico

• Ligas de cobre fundido: A maioria das ligas de cobre fundido são usadas diretamente no estado fundido e não podem ser reforçadas por tratamento térmico. No entanto, alguns, como bronze de berílio, bronze de cromo, bronze de silício e algumas ligas com alto teor de cobre, podem obter otimização de desempenho por meio de tratamento térmico.
• Ligas de cobre deformadas: Produtos semiacabados de cobre formados a frio (como fios, placas, barras, tubos, etc.) apresentam fenômeno de endurecimento por trabalho, que precisa ser eliminado por meio de recozimento de alívio de tensão e recozimento de recristalização para melhorar a plasticidade; ao mesmo tempo, sua resistência e dureza também podem ser melhoradas por meio de tratamento em solução e tratamento de envelhecimento. Os dados mostram que a resistência e a dureza das ligas de cobre deformadas tratadas termicamente podem ser aumentadas em mais de 20%, e a plasticidade também é significativamente melhorada.

Em resumo, o tratamento térmico de ligas de cobre é um processo complexo e delicado, e o método e os parâmetros do tratamento térmico precisam ser selecionados com precisão de acordo com a composição da liga, estado de processamento e requisitos de desempenho.

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