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FAQ sur le traitement des métaux et des matériaux

La variation de température supérieure dans mon four de recuit peut-elle être à l'origine des variations de ductilité de mon produit ? plus minus

Cela dépend de la quantité et de l'emplacement de la variabilité. La variabilité des paramètres critiques de recuit - température, point de rosée et composition de l'atmosphère - peut avoir un impact considérable sur la qualité du produit. Pour aider à trouver la source de la fluctuation, enregistrez les paramètres critiques du processus pendant la production - des écarts de température plus importants que la normale peuvent affecter la croissance du grain, la dureté et la ductilité. Vous pouvez alors établir une corrélation entre les résultats de mauvaise qualité et les tendances des données et identifier ce qui peut être à l'origine du changement de propriétés

L'installation d'un système de contrôle des procédés pour surveiller et contrôler ces variables peut vous aider à réduire la variabilité. Un petit investissement dans la technologie de contrôle peut vous rapporter notablement à la fois une réduction des coûts de production et une amélioration de la qualité. L'expertise de nos ingénieurs commerciaux est à votre disposition pour vous aider à la fois à améliorer la régularité de vos processus et à réaliser des économies..

Guido Plicht
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Commercial Technology Manager - Europe

Les composants en acier au carbone ont été systématiquement recuits ou traités thermiquement dans des atmosphères à base d'azote et d'hydrogène pour soulager la contrainte, modifier la microstructure et / ou améliorer l'apparence de la surface depuis plusieurs années. Le débit et la composition de l'atmosphère à utiliser pour le recuit des composants dans les fours sont généralement déterminés par une approche par essais et erreurs.

Bien que la composition de l'atmosphère azote-hydrogène introduite dans un four ne change pas avec le temps, le véritable potentiel de réduction ou d'oxydation de l'atmosphère à l'intérieur du four change continuellement avec le temps en raison de fuites et de courants d'air dans le four, de la désorption d'impuretés telles que l'humidité de la surface des composants ou de la décomposition du lubrifiant présent à la surface des composants recuits. 

Guido Plicht
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Toutes les nuances d'acier inoxydable sont des alliages à base de fer avec des pourcentages importants de chrome. En général, les aciers inoxydables contiennent moins de 30 % de chrome et plus de 50 % de fer. Leurs caractéristiques inoxydables sont issues de la formation d'un film de surface d'oxyde de chrome invisible, adhérent, protecteur et auto-cicatrisant (Cr₂O₃). Alors que les aciers inoxydables résistent à la rouille à température ambiante, ils sont susceptibles de se décolorer par oxydation à des températures élevées en raison de la présence de chrome et d'autres alliages tels que le titane et le molybdène.

Les facteurs qui contribuent à une oxydation accrue comportent des points de rosée élevés, une forte teneur en oxygène et des oxydes de plomb, de bore et des nitrures en surface. Pour les aciers inoxydables brillants, en fonction de leur composition, les traiter dans une atmosphère très réductrice avec un point de rosée inférieur à -40°C et un minimum de 25% d'hydrogène.

Guido Plicht
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La couleur verte que vous voyez sur les pièces en acier inoxydable est l'oxyde de chrome (Cr₂O₃). Il se forme lorsqu'il y a trop d'oxygène et / ou d'humidité dans l'atmosphère du four, ce qui est généralement causé par une fuite d'eau, une mauvaise étanchéité de l'atmosphère ou des débits trop faibles de gaz atmosphérique. Une couleur vert-marron foncé indique des niveaux significatifs d'oxygène libre à l'intérieur du four provenant d'une fuite d'air importante.

En plus du test traditionnel de l'acier et du cuivre, certaines entreprises font passer un morceau d'acier inoxydable dans le four pour vérifier les niveaux élevés d'humidité et d'oxygène. Le moyen le plus efficace et le plus précis de mesurer l'humidité et les niveaux d'oxygène est d'installer un analyseur d'oxygène et un indicateur de point de rosée. Il est peu coûteux et très précis. Si un film d'oxyde vert se forme sur vos pièces en acier inoxydable, cela indique que le four ou l'atmosphère n'est pas optimisé.

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La dézincification est généralement définie comme la lixiviation du zinc des alliages de cuivre dans une solution aqueuse. Dans le traitement thermique des cuivres (et autres alliages contenant du zinc), la dézincification est l'élimination du zinc du substrat métallique pendant les procédés thermiques, comme le brasage et le recuit, généralement en raison de la très faible pression de vapeur du zinc dans les alliages. La dézincification peut entraîner un époussetage excessif du four, des vapeurs de zinc alliées à d'autres métaux et, dans les cas extrêmes, une perte des propriétés de l'alliage.

Bien que l'élimination de la dézincification ne soit pas toujours possible, elle peut être réduite lors du traitement thermique. Le contrôle à la fois de la température, du temps passé à température et du potentiel de réduction de l'atmosphère du four peut aider à minimiser la dézincification et à améliorer votre traitement thermique. Cependant, cela peut être un défi de comprendre les variables à modifier. Les spécialistes de l'industrie chez Air Products, expérimentés dans le traitement thermique, peuvent vous aider à identifier les variables à réguler pour réduire les coûts et améliorer la productivité en minimisant la dézincification.

Guido Plicht
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Un recuit brillant des aciers nécessite des conditions qui se réduisent en oxydes d'acier. Traditionnellement, le diagramme d'Ellingham était utilisé pour anticiper les conditions qui correspondent à l'oxydation des métaux purs ou à la réduction de leurs oxydes. Cette méthode peut être utilisée pour prédire les conditions qui devraient être réduites en oxydes de fer et les oxydes des éléments d'alliage ajoutés aux aciers, tels que l'oxyde de chrome lorsque les aciers inoxydables sont concernés.. Cette approche traditionnelle n'est pas précise car elle utilise uniquement des données thermodynamiques pour les métaux purs et leurs oxydes - elle ignore le fait que le fer et les éléments d'alliage forment une solution solide. De plus, vous ne pouvez déterminer que le rapport de pression partielle d'équilibre approximatif entre l'hydrogène et la vapeur d'eau pour l'oxydation d'un métal spécifique à une température particulière.

Vous pouvez également utiliser des schémas plus précis et plus pratiques pour les aciers et autres alliages, créés à l'aide de bases de données et de programmes informatiques modernes, tels que FactSage.™ (logiciel thermochimique et base de données développés conjointement par Thermfact / CRCT et GTT-Technologies) ou le logiciel Thermo-Calc. A l'aide des courbes d'oxydoréduction, présentées sous la forme d'un point de rosée de l'hydrogène pur ou d'atmosphères azote-hydrogène en fonction de la température, vous pouvez sélectionner rapidement l'atmosphère pour le recuit des aciers sans formation d'oxydes. Le diagramme de la Figure 1 a été calculé à l'aide de FactSage. Ce diagramme montre que les courbes d'oxydoréduction pour les systèmes Fe-18 % Cr et Fe-18 % Cr-8 % Ni représentant les aciers inoxydables sont supérieures aux courbes Cr / Cr₂O₃ correspondantes. Pour les alliages (par ex. Les aciers), vous pouvez obtenir des calculs plus précis en utilisant les données thermodynamiques des substances pures (métaux et oxydes purs) et des bases de données de solutions. De tels schémas peuvent être produits spécifiquement pour les aciers d'intérêt et la variété des compositions d'atmosphère.

Ces méthodes peuvent vous aider à dépanner et à optimiser votre opération de recuit en équilibrant la consommation d'hydrogène et la qualité du produit.

Figure 1:

Guido Plicht
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La pureté de mon gaz est-elle adaptée à mon procédé ? plus minus

Les gaz industriels (comme l'azote, l'hydrogène et l'argon) pour les atmosphères de four se caractérisent par leur très haute pureté (> 99,995 %). Les niveaux d'impuretés typiques sont beaucoup moins de 10 parties par million par volume (ppmv) d'oxygène et moins de 3 ppmv d'humidité (<- 65 ° C point de rosée). Cette pureté est généralement adaptée à de nombreux processus impliquant un large éventail de matériaux. Cependant, en raison de leur grande réactivité, certains matériaux peuvent nécessiter une purification supplémentaire pour atteindre des niveaux d'impuretés encore plus faibles, en particulier avec les gaz fournis par des modes d'approvisionnements en vrac ou par remorque tubulaire. Certaines installations installent des purificateurs en ligne comme précaution supplémentaire contre les impuretés provenant de la conduite. La purification en ligne implique généralement l'élimination de l'oxygène et de l'humidité. Parfois, avec l’alimentation en argon, il est nécessaire d’éliminer les traces d’impuretés d’azote. Le choix du purificateur dépend du gaz et du type et de la quantité d'impuretés à éliminer.

Guido Plicht
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Les débitmètres doivent être correctement dimensionnés pour chaque application, type de gaz, pression de gaz et plage de fonctionnement. Tout d'abord, assurez-vous que votre débitmètre est étalonné pour la densité du gaz que vous mesurez. Vérifiez l'étiquette ou le tube en verre du débitmètre ou appelez le fabricant pour en être sûr. Deuxièmement, faire fonctionner le débitmètre uniquement à la pression pour laquelle il a été étalonné. Par exemple, un débitmètre à section variable étalonné pour 5,5 bar et affichant 28,3 m³ / h ne produira réellement que 21,5 m³ / h s'il fonctionne à 2,8 bar. Il s'agit d'une erreur de 24 % ! Troisièmement, pour une meilleure précision et pour permettre un réglage, dimensionnez le débitmètre de façon à ce que votre débit normal se situe entre 30 et 70 % de la pleine échelle. Ces trois étapes vous permettront de contrôler vos flux de gaz et, en fin de compte, votre processus.

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Traditionnellement, les bouteilles de gaz sous haute pression constituaient le mode d'approvisionnement pour les utilisateurs de faibles volumes. Cela a rendu les entreprises vulnérables aux risques de sécurité associés au déplacement des bouteilles et à l'exposition à la haute pression. Le regroupement en un système microbulk centralisé élimine le besoin de manipuler les bouteilles et réduit le risque de mélange des produits. Les autres avantages incluent une exposition réduite aux conteneurs haute pression et une congestion routière réduite avec des livraisons moins fréquentes des fournisseurs. Air Products a développé l'option d'approvisionnement microbulk comme alternative rentable et fiable aux bouteilles haute pression pour l'approvisionnement en azote, argon, oxygène et dioxyde de carbone. En plus de systèmes de stockage efficaces et flexibles, des solutions de tuyauterie innovantes sont disponibles pour vous aider à passer facilement des bouteilles aux microbulk.

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