I componenti in polvere metallica a base di ferro trovano un'ampia gamma di applicazioni, come motori automobilistici, cambi, motociclette, elettrodomestici e utensili elettrici. Tuttavia, questi componenti presentano solitamente bassa durezza, limitata resistenza alla corrosione e scarsa tenuta all'aria a causa della presenza di minuscoli pori nella struttura della matrice.
Il trattamento a vapore, noto anche come annerimento a vapore, è un metodo semplice ed economico per migliorare le proprietà meccaniche dei prodotti di metallurgia delle polveri a base di ferro, migliorandone la durata e le prestazioni complessive.
Contenuti
Che cos'è il trattamento a vapore nella metallurgia delle polveri?
Il trattamento a vapore è un processo di trattamento superficiale utilizzato per i metalli a base di ferro parti di metallurgia delle polveri, dove i componenti sono esposti a vapore acqueo surriscaldato e sovrasaturo. Questo provoca la formazione di uno strato denso e duro di magnetite (Fe₃O₄) sulla superficie e all'interno dei pori interconnessi. Lo strato di ossido si lega saldamente alla base metallica, migliorando la durezza, la resistenza alla corrosione, la resistenza all'usura e le prestazioni di tenuta.
Processo di trattamento a vapore
Il trattamento a vapore è un'operazione secondaria eseguita dopo processo di sinterizzazione Per migliorare determinate proprietà funzionali di un componente. Queste possono includere una migliore tolleranza dimensionale, resistenza alla corrosione o aspetto superficiale.
- Per prima cosa, le parti sinterizzate in ferro vengono pulite per rimuovere eventuali oli e contaminanti superficiali, quindi vengono inserite nel forno di trattamento a vapore.
- Per eliminare l'aria dalla camera viene introdotto azoto.
- Quando la temperatura del forno supera i 100 °C, viene introdotto vapore acqueo.
- La temperatura viene quindi aumentata tra 500 e 570 °C e mantenuta per 1 o 2 ore per consentire la formazione dello strato di ossido.
- Successivamente, il forno viene raffreddato a una temperatura inferiore a 300 °C. L'azoto viene reintrodotto per eliminare il vapore acqueo e l'idrogeno residui, dopodiché i pezzi trattati vengono rimossi.
Quando la temperatura è compresa tra 500 e 570 °C, la magnetite si forma secondo la reazione:
3Fe + 4H₂O → Fe₃O₄ + 4H₂
Quando la temperatura supera i 570 °C, il ferro può reagire con l'acqua per formare ossido di ferro e idrogeno:
4Fe + 3H₂O → 2Fe₂O₃ + 3H₂
3FeO + H₂O → Fe₃O₄ + H₂
Vantaggi del trattamento a vapore
Migliore resistenza alla corrosione
Il trattamento a vapore produce uno strato protettivo denso e stabile di ossido ferroferrico, in grado di proteggere efficacemente le parti sinterizzate in ferro dalla corrosione causata da acqua, ossigeno o altre sostanze chimiche.
Migliore tenuta all'aria
Durante il processo di annerimento a vapore, il vapore acqueo penetra nei pori aperti del pezzo sinterizzato e forma una pellicola di ossido all'interno della parete del poro, bloccando così i micropori e riducendo le perdite di gas o liquidi.
Forza migliorata
Tramite il processo di annerimento, i pori interni delle parti sinterizzate vengono riempiti, migliorando così anche la resistenza alla compressione.
Durezza migliorata
L'ossido di ferro generato dal trattamento a vapore ha un'elevata durezza, che migliora la durezza dei componenti realizzati con metallurgia delle polveri a base di ferro e può raggiungere i 90 HRB.
Buona estetica
Dopo l'annerimento, i componenti in ferro ottenuti tramite metallurgia delle polveri possono avere un aspetto blu-nero uniforme, che ne migliora l'estetica.
Costo-efficace
Rispetto alla galvanica, al trattamento termico e ad altri processi, le apparecchiature di annerimento a vapore sono semplici, consumano poca energia e non contengono metalli pesanti.
Applicazioni tipiche del trattamento a vapore
Parti del compressore del frigorifero
Il trattamento a vapore migliora significativamente la tenuta stagna delle parti, il che è particolarmente prezioso per parti come il frigorifero piastre valvola compressore, bielle e pistoni, che lavorano sotto pressione e richiedono una tenuta affidabile.
Componenti degli ammortizzatori
L'annerimento a vapore migliora la superficie di parti sinterizzate dell'ammortizzatore Aumentando la durezza, sigillando i micropori e aumentando la resistenza all'usura e alla corrosione, si ottengono pistoni più resistenti e affidabili anche in condizioni difficili.
Parti del motore
Lo strato di ossido formatosi durante il trattamento a vapore protegge i componenti sinterizzati del motore dalla ruggine in ambienti ad alta temperatura e umidità e riduce l'usura causata dal movimento continuo. Le applicazioni tipiche includono puleggia temporizzata, ingranaggi dell'albero a camme, pulegge della pompa dell'acquae Pignoni VVT.
Componenti della serratura della porta
Il trattamento a vapore migliora la durata di parti di serratura sinterizzate come camme, chiusure, perni e alloggiamenti migliorando la durezza superficiale, la resistenza alla corrosione e la resistenza all'usura, garantendo prestazioni a lungo termine in ambienti difficili.
BLUE è un leader azienda di metallurgia delle polveri in Cina, offrendo un'ampia gamma di componenti standard senza costi di attrezzaggio. Visita la nostra pagina SHOP per cercare e ordinare i componenti che corrispondono alle tue specifiche. Non trovi quello che ti serve? Forniamo anche parti personalizzate di metallurgia delle polveri.
FAQ
Perché alcune parti sinterizzate in ferro trattate a vapore presentano macchie rosse?
Osservando un componente a base di ferro, la superficie può apparire rossa e talvolta possono comparire grosse scaglie che si staccano facilmente. Questo perché viene prodotto Fe₂O₃ (ossido di ferro rosso). Questo accade solitamente quando la concentrazione di idrogeno nel forno è troppo bassa e la temperatura supera i 400 °C, causando l'ulteriore ossidazione del Fe₂O₄ a Fe₂O₃.
Per evitare ciò, è necessario assicurarsi che il forno a vapore abbia un buon flusso di gas, che la reazione produca abbastanza idrogeno e che venga mantenuta un'atmosfera riducente per stabilizzare la formazione di Fe₃O₄ sul pezzo.
Perché alcune parti in metallo in polvere trattate a vapore presentano macchie bianco-grigiastre sulla superficie?
Questo è solitamente causato da residui di fluido da taglio o olio sulla superficie del pezzo sinterizzato prima del trattamento a vapore. Questi residui formano una pellicola che impedisce al vapore di reagire con la superficie del ferro, ostacolando così la formazione di Fe₃O₄. Per evitare ciò, è necessario pulire, pallinare o preriscaldare adeguatamente il pezzo a circa 380 °C prima del trattamento a vapore per rimuovere i contaminanti superficiali.
Perché i cereali trattati a vapore sviluppano microfessure e diventano fragili?
Ciò è causato dall'eccessiva formazione di Fe₃O₄, che è duro ma fragile. I componenti realizzati con metallurgia delle polveri a bassa densità si ossidano rapidamente durante il trattamento a vapore, aumentando la durezza ma riducendo la resistenza. Per evitare la fragilità, è consigliabile ridurre il tempo di trattamento a vapore: di 5-15 minuti per i componenti a pareti sottili e di regolarlo di conseguenza per quelli più spessi.