¿Qué es el tratamiento térmico de las aleaciones de cobre?

El cobre y las aleaciones de cobre, como materiales metálicos industriales indispensables, desempeñan un papel fundamental en muchos campos, como las biopelículas y los productos marinos, en virtud de su excelente conductividad eléctrica y térmica, excelente resistencia a la corrosión, buen rendimiento de procesamiento y considerable resistencia a la fatiga. Según los datos, la aplicación de aleaciones de cobre en las industrias eléctrica, de construcción, de transporte y otras representa más del 60%, lo que demuestra su importancia.

El tratamiento térmico de aleaciones de cobre es un proceso que incluye múltiples pasos de precisión como calentamiento, aislamiento y enfriamiento. Su objetivo principal es optimizar las diversas propiedades de las aleaciones de cobre, como resistencia, dureza, plasticidad y resistencia a la corrosión.

1. Principales métodos de tratamiento térmico.

Recocido

• Recocido por homogeneización: Se utiliza principalmente en lingotes y piezas fundidas, con el objetivo de lograr una distribución uniforme de la composición química. Después de este tratamiento, las irregularidades en la composición química de la pieza fundida se pueden reducir a menos del 5%.
• Recocido de alivio de tensión: elimine eficazmente la tensión interna residual acumulada durante el procesamiento de deformación, la soldadura y la fundición, garantice la estabilidad dimensional y el rendimiento confiable de las piezas soldadas o deformadas en frío, y evite la deformación de la pieza de trabajo durante el corte. El recocido de alivio de tensión es particularmente necesario para latón deformado en frío, bronce de aluminio, bronce de silicio y otros materiales con una tendencia significativa a agrietarse por corrosión bajo tensión. La temperatura de recocido suele estar entre 230 y 350 ℃ y el tiempo de mantenimiento es de aproximadamente 30 a 60 minutos.
• Recocido por recristalización: también conocido como recocido por ablandamiento, recocido intermedio de cobertura, recocido de producto terminado y recocido de palanquilla. El recocido intermedio se realiza entre dos laminaciones en frío. Se calienta por encima de la temperatura de recristalización y luego se enfría lentamente después de mantenerlo, lo que ayuda a eliminar el endurecimiento por trabajo. El recocido del producto terminado es para materiales que se laminan en frío hasta alcanzar el tamaño del producto terminado. Las propiedades y el estado deseados se obtienen controlando con precisión la temperatura de recocido y el tiempo de mantenimiento. El recocido de palanquillas se realiza después de la laminación en caliente, con el objetivo de eliminar el endurecimiento causado por la deformación térmica incompleta y promover la homogeneización estructural.

Tratamiento de solución sólida (enfriamiento)

• Propósito: Calentar la aleación a una temperatura a la que la segunda fase se disuelva completa o al máximo en la solución sólida y enfriar rápidamente después de mantenerla para inhibir que la segunda fase vuelva a precipitar y forme una solución sólida sobresaturada. La temperatura de enfriamiento debe ser inferior a la temperatura eutéctica y superior a la temperatura de la línea de solubilidad. El tiempo de retención depende principalmente de la velocidad de disolución de la fase de fortalecimiento. Cuanto más corto sea el tiempo de transferencia del enfriamiento, mejor. La temperatura del agua generalmente se controla por debajo de 25 °C para garantizar el efecto de enfriamiento.

Tratamiento de envejecimiento (templado)

• Propósito: Promover la precipitación de partículas finas y dispersas en la solución sólida sobresaturada, mejorando así las propiedades de la aleación. El tratamiento de envejecimiento generalmente adopta envejecimiento artificial o envejecimiento artificial directo después del trabajo en caliente. Para aleaciones que han sido envejecidas, si por algún motivo se genera tensión interna, se requiere volver a envejecer (la temperatura es ligeramente menor que la etapa anterior). La precisión del control de temperatura es extremadamente alta y generalmente no supera los ±3°C.

2. Precauciones para el tratamiento térmico.

• Método de calentamiento: el tratamiento térmico de aleación de cobre se puede realizar mediante calentamiento en horno, calentamiento por inducción y otros métodos. Una selección razonable del método de calentamiento puede reducir significativamente el riesgo de oxidación y combustión y mejorar la eficiencia y el efecto del tratamiento térmico.
• Control de temperatura: El control de la temperatura en el tratamiento térmico es crucial. Una temperatura demasiado alta puede provocar la formación de granos gruesos, la volatilización de los elementos e incluso una quema excesiva; una temperatura demasiado baja dificultará lograr el efecto de mejora del rendimiento esperado. Por lo tanto, la temperatura debe controlarse con precisión de acuerdo con los requisitos específicos del material y del proceso.
• Control de tiempo: el tiempo de mantenimiento de cada etapa, como precalentamiento, recocido de homogeneización, enfriamiento, revenido, etc., debe ajustarse cuidadosamente de acuerdo con el material y el proceso para garantizar el mejor efecto del tratamiento térmico.
  Control de la atmósfera: en algunos procesos de tratamiento térmico, es necesario controlar la atmósfera para reducir la oxidación y la combustión. Por ejemplo, el tratamiento térmico al vacío reduce el riesgo de oxidación a través del entorno de vacío; El tratamiento térmico con atmósfera protectora utiliza gas inerte (como nitrógeno) o gas reductor (como hidrógeno) para evitar la oxidación y la combustión.

3. Aplicación del tratamiento térmico.

• Aleaciones de cobre fundido: la mayoría de las aleaciones de cobre fundido se utilizan directamente en estado fundido y no pueden reforzarse mediante tratamiento térmico. Sin embargo, algunos, como el bronce de berilio, el bronce de cromo, el bronce de silicio y algunas aleaciones con alto contenido de cobre, pueden lograr una optimización del rendimiento mediante el tratamiento térmico.
• Aleaciones de cobre deformadas: los productos semiacabados de cobre conformados en frío (como alambres, placas, barras, tuberías, etc.) tienen un fenómeno de endurecimiento por trabajo, que debe eliminarse mediante recocido de alivio de tensión y recocido de recristalización para mejorar la plasticidad; al mismo tiempo, su resistencia y dureza también se pueden mejorar mediante un tratamiento con solución y un tratamiento de envejecimiento. Los datos muestran que la resistencia y la dureza de las aleaciones de cobre deformadas tratadas térmicamente se pueden aumentar en más de un 20% y la plasticidad también mejora significativamente.

En resumen, el tratamiento térmico de aleaciones de cobre es un proceso complejo y delicado, y el método y los parámetros del tratamiento térmico deben seleccionarse con precisión de acuerdo con la composición de la aleación, el estado de procesamiento y los requisitos de rendimiento.

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