Ⅰ El concepto básico de tratamiento térmico.
A. El concepto básico de tratamiento térmico.
Los elementos básicos y las funciones detratamiento térmico:
1. Salir
El propósito es obtener una estructura de austenita uniforme y fina.
2. Holding
El objetivo es garantizar que la pieza de trabajo se calienta a fondo y prevenir la descarburización y la oxidación.
3.Colinging
El objetivo es transformar la austenita en diferentes microestructuras.
Microestructuras después del tratamiento térmico
Durante el proceso de enfriamiento después de calentar y sostener, la austenita se transforma en diferentes microestructuras dependiendo de la velocidad de enfriamiento. Diferentes microestructuras exhiben diferentes propiedades.
B. El concepto básico de tratamiento térmico.
Clasificación basada en métodos de calentamiento y enfriamiento, así como la microestructura y las propiedades del acero
1. Tratamiento térmico convencional (tratamiento térmico general): templado, recocido, normalización, enfriamiento
2. Tratamiento térmico de la superficie: enfriamiento de la superficie, enfriamiento de la superficie de calentamiento de inducción, enfriamiento de la superficie de calentamiento de la llama, enfriamiento de la superficie de calentamiento de contacto eléctrico.
3. Tratamiento térmico químico: carburación, nitruración, carbonitruración.
4. Otros tratamientos térmicos: tratamiento térmico de atmósfera controlada, tratamiento térmico al vacío, tratamiento térmico de deformación.
C. Temperatura crítica de los aceros
La temperatura de transformación crítica del acero es una base importante para determinar los procesos de calefacción, retención y enfriamiento durante el tratamiento térmico. Está determinado por el diagrama de fase de hierro-carbono.
Conclusión clave:La temperatura de transformación crítica real del acero siempre se queda atrás de la temperatura teórica de transformación crítica. Esto significa que se requiere sobrecalentamiento durante la calefacción, y el subcadminoso es necesario durante el enfriamiento.
Ⅱ. Annealización y normalización del acero
1. Definición de recocido
El recocido implica calentar el acero a una temperatura por encima o por debajo del punto crítico Ac₁ que lo mantiene a esa temperatura, y luego enfriarlo lentamente, generalmente dentro del horno, para lograr una estructura cercana al equilibrio.
2. Propósito del recocido
①DJUST Dure para mecanizado: lograr la dureza maquinable en el rango de HB170 ~ 230.
② Evalie el estrés residual: previene la deformación o el agrietamiento durante los procesos posteriores.
Estructura de grano refino: mejora la microestructura.
④ Preparación para el tratamiento térmico final: obtiene perlita granular (esferoidizada) para el enfriamiento y templado posteriores.
3. Recocido sheroidizante
Especificaciones del proceso: la temperatura de calentamiento está cerca del punto de Ac₁.
Propósito: para esferoidizar la cementita o los carburos en el acero, lo que resulta en perlita granular (esferoidizada).
Rango aplicable: utilizado para aceros con composiciones eutectoides e hipereutectoides.
4. Recocido de difusión (recocido homogeneizado)
Especificaciones del proceso: la temperatura de calentamiento está ligeramente por debajo de la línea de solvus en el diagrama de fase.
Propósito: eliminar la segregación.
① para bajo-acero carbonoCon contenido de carbono inferior al 0.25%, se prefiere la normalización sobre el recocido como tratamiento térmico preparatorio.
② Para acero mediano carbono con contenido de carbono entre 0.25% y 0.50%, se puede usar recocido o normalización como tratamiento térmico preparatorio.
③ Para acero de carbono a mediano a alto carbono con contenido de carbono entre 0.50% y 0.75%, se recomienda recocido completo.
④ para alto-acero carbonoCon el contenido de carbono superior al 0,75%, la normalización se usa primero para eliminar la red Fe₃c, seguido de recocido esferoidizante.
Ⅲ. Cumplimiento y templado del acero
A. Clazamiento
1. Definición de enfriamiento: el enfriamiento implica calentar el acero a una determinada temperatura por encima del punto AC₃ o AC₁, manteniéndolo a esa temperatura y luego enfriándolo a una velocidad mayor que la velocidad de enfriamiento crítico para formar martensita.
2. Propósito del enfriamiento: el objetivo principal es obtener martensita (o, a veces, Bainita inferior) para aumentar la dureza y la resistencia al desgaste del acero. El enfriamiento es uno de los procesos de tratamiento térmico más importantes para el acero.
3. Determinando temperaturas de enfriamiento para diferentes tipos de acero
Acero hipoeutectoide: AC₃ + 30 ° C a 50 ° C
Acero eutectoide e hipereutectoide: AC₁ + 30 ° C a 50 ° C
Acero de aleación: 50 ° C a 100 ° C por encima de la temperatura crítica
4. Características de preparación de un medio de enfriamiento ideal:
Enfriamiento lento antes de la temperatura de "nariz": reducir suficientemente el estrés térmico.
Alta capacidad de enfriamiento cerca de la temperatura de "nariz": para evitar la formación de estructuras no martensíticas.
Enfriamiento lento cerca del punto M₅: para minimizar el estrés inducido por la transformación martensítica.
5. Métodos de corte y sus características:
① Señalización de la implacación: fácil de operar y adecuado para piezas de trabajo pequeñas de forma simple. La microestructura resultante es la martensita (M).
② Doble enfriamiento: más complejo y difícil de controlar, utilizado para piezas de trabajo de acero de alto carbono de forma alta y acero de aleación más grandes. La microestructura resultante es la martensita (M).
③ Cadrencing: un proceso más complejo, utilizado para grandes piezas de trabajo de acero de aleación de forma compleja. La microestructura resultante es la martensita (M).
④ Cadrencingisotérmico: utilizado para piezas de trabajo pequeñas de forma compleja con altos requisitos. La microestructura resultante es la banita inferior (B).
6. Factores que afectan la enduribilidad
El nivel de enduribilidad depende de la estabilidad de la austenita sobreenfriada en el acero. Cuanto mayor sea la estabilidad de la austenita sobreenfriada, mejor será la enduribilidad y viceversa.
Factores que influyen en la estabilidad de la austenita sobreenfriada:
Posición de la curva C: si la curva C cambia hacia la derecha, la velocidad de enfriamiento crítica para enfriar el enfriamiento, mejorando la enduribilidad.
Conclusión clave:
Cualquier factor que cambie la curva C a la derecha aumenta la enduribilidad del acero.
Factor principal:
Composición química: excepto el cobalto (CO), todos los elementos de aleación disueltos en austenita aumentan la enduribilidad.
Cuanto más cerca del contenido de carbono esté a la composición eutectoide en el acero al carbono, más se desplaza la curva C hacia la derecha y mayor será la enduribilidad.
7. Determinación y representación de la enduribilidad
① Error de endurecimiento del enfrentamiento: la enduribilidad se mide utilizando el método de prueba de extracción final.
② Método de diámetro de enfriamiento crítico: el diámetro de enfriamiento crítico (D₀) representa el diámetro máximo de acero que puede endurecerse completamente en un medio de enfriamiento específico.
B.
1. Definición de templado
El templado es un proceso de tratamiento térmico donde el acero enfriado se recaliente a una temperatura por debajo del punto A₁, se mantiene a esa temperatura y luego se enfría a temperatura ambiente.
2. Propósito de templar
Reduzca o elimine el estrés residual: previene la deformación o el agrietamiento de la pieza de trabajo.
Reduzca o elimine la austenita residual: estabiliza las dimensiones de la pieza de trabajo.
Elimine la fragilidad del acero apagado: ajusta la microestructura y las propiedades para cumplir con los requisitos de la pieza de trabajo.
Nota importante: El acero debe moderarse de inmediato después del enfriamiento.
3. Procesos de empleo
1. Bajo templado
Propósito: Reducir el estrés de enfriamiento, mejorar la dureza de la pieza de trabajo y lograr una alta dureza y resistencia al desgaste.
Temperatura: 150 ° C ~ 250 ° C.
Rendimiento: Dureza: HRC 58 ~ 64. Alta dureza y resistencia al desgaste.
Aplicaciones: herramientas, moldes, rodamientos, piezas carburizadas y componentes endurecidos en la superficie.
2. Alto templado
Propósito: lograr una alta dureza junto con suficiente fuerza y dureza.
Temperatura: 500 ° C ~ 600 ° C.
Rendimiento: Dureza: HRC 25 ~ 35. Buenas propiedades mecánicas generales.
Aplicaciones: ejes, engranajes, bielas, etc.
Refinación térmica
Definición: Apagado seguido de templamiento de alta temperatura se llama refinación térmica, o simplemente templado. El acero tratado por este proceso tiene un excelente rendimiento general y es ampliamente utilizado.
Ⅳ. Tratamiento térmico de la superficie del acero
A. Surface Racting of Steels
1. Definición de endurecimiento de la superficie
El endurecimiento de la superficie es un proceso de tratamiento térmico diseñado para fortalecer la capa superficial de una pieza de trabajo calentándola rápidamente para transformar la capa superficial en austenita y luego enfriarla rápidamente. Este proceso se lleva a cabo sin alterar la composición química del acero o la estructura central del material.
2. Materiales utilizados para el endurecimiento de la superficie y la estructura posterior al endurecimiento
Materiales utilizados para el endurecimiento de la superficie
Materiales típicos: acero de carbono medio y acero de aleación de carbono mediano.
Pretratamiento: proceso típico: templado. Si las propiedades del núcleo no son críticas, la normalización se puede usar en su lugar.
Estructura posterior al endurecimiento
Estructura de la superficie: la capa superficial típicamente forma una estructura endurecida como la martensita o la bainita, que proporciona alta dureza y resistencia al desgaste.
Estructura del núcleo: el núcleo del acero generalmente conserva su estructura original, como la perlita o el estado templado, dependiendo del proceso de pretratamiento y las propiedades del material base. Esto asegura que el núcleo mantenga una buena resistencia y fuerza.
B. Características del endurecimiento de la superficie de inducción
1. La temperatura de calentamiento alta y el aumento rápido de la temperatura: el endurecimiento de la superficie de inducción generalmente implica altas temperaturas de calentamiento y velocidades de calentamiento rápidas, lo que permite calentarse rápido en poco tiempo.
2. Estructura de grano de austenita fina en la capa superficial: durante el calentamiento rápido y el proceso de enfriamiento posterior, la capa superficial forma granos de austenita finos. Después del enfriamiento, la superficie consiste principalmente en martensita fina, con dureza típicamente 2-3 hrc más alta que el enfriamiento convencional.
3. Buena calidad de la superficie: debido al tiempo de calentamiento corto, la superficie de la pieza de trabajo es menos propensa a la oxidación y la descarburización, y la deformación inducida por el enfriamiento se minimiza, lo que garantiza una buena calidad de la superficie.
4. Resistencia a la alta fatiga: la transformación de la fase martensítica en la capa superficial genera estrés por compresión, lo que aumenta la resistencia a la fatiga de la pieza de trabajo.
5. Alta eficiencia de producción: el endurecimiento de la superficie de inducción es adecuado para la producción en masa, que ofrece una alta eficiencia operativa.
C. Clasificación del tratamiento térmico químico
Carburador, carburación, carburación, cromización, siliconización, siliconización, siliconización, carbonitrididing, borocarburación
D. Gas Cavburización
La carburación de gas es un proceso en el que se coloca una pieza de trabajo en un horno de carburación de gas sellado y se calienta a una temperatura que transforma el acero en austenita. Luego, un agente de carburación se gotea en el horno, o se introduce directamente una atmósfera de carburación, lo que permite que los átomos de carbono se difundan en la capa superficial de la pieza de trabajo. Este proceso aumenta el contenido de carbono (WC%) en la superficie de la pieza de trabajo.
√ Agentes de carga:
• Gases ricos en carbono: como gas de carbón, gas licuado de petróleo (GLP), etc.
• Líquidos orgánicos: como queroseno, metanol, benceno, etc.
√ Parámetros del proceso de carga:
• Temperatura de carburación: 920 ~ 950 ° C.
• Tiempo de carburación: depende de la profundidad deseada de la capa carburizada y la temperatura de carburación.
E.
El acero debe someterse a un tratamiento térmico después de la carburación.
Proceso de tratamiento térmico después de la carburación:
√-Caza + templado de baja temperatura
1. El enfriamiento directo después de la refrigeración previa + templado de baja temperatura: la pieza de trabajo se enfría previamente desde la temperatura de carburación a justo por encima de la temperatura ar₁ del núcleo y luego se enfría inmediatamente, seguido de un temperamento de baja temperatura a 160 ~ 180 ° C.
2. Señor se extiende después de la refrigeración previa + templado de baja temperatura: después de la carburación, la pieza de trabajo se enfría lentamente a temperatura ambiente y luego se recalienta para enfriar y templar a baja temperatura.
3. Dobres de la precoldía después de la preenfriado + templado de baja temperatura: después de la carburación y el enfriamiento lento, la pieza de trabajo se somete a dos etapas de calentamiento y enfriamiento, seguido de un temple de baja temperatura.
Ⅴ. Tratamiento térmico químico de los aceros
1.Definición del tratamiento térmico químico
El tratamiento térmico químico es un proceso de tratamiento térmico en el que se coloca una pieza de acero en un medio activo específico, se calienta y se mantiene a temperatura, lo que permite que los átomos activos en el medio se difundan en la superficie de la pieza de trabajo. Esto cambia la composición química y la microestructura de la superficie de la pieza de trabajo, alterando así sus propiedades.
2. Proceso básico de tratamiento térmico químico
Descomposición: durante el calentamiento, el medio activo se descompone, liberando átomos activos.
Absorción: los átomos activos están adsorbidos por la superficie del acero y se disuelven en la solución sólida del acero.
Difusión: los átomos activos absorbidos y disueltos en la superficie del acero migran al interior.
Tipos de endurecimiento de la superficie de inducción
A. Calefacción de inducción de alta frecuencia
Frecuencia actual: 250 ~ 300 kHz.
Profundidad de la capa endurecida: 0.5 ~ 2.0 mm.
Aplicaciones: engranajes de módulos medianos y pequeños y ejes pequeños a medianos.
B. Calentamiento de inducción de frecuencia media
Frecuencia actual: 2500 ~ 8000 kHz.
Profundidad de la capa endurecida: 2 ~ 10 mm.
Aplicaciones: ejes más grandes y engranajes de módulos grandes a medios.
C. calefacción de inducción de fuerza de potencia
Frecuencia actual: 50 Hz.
Profundidad de la capa endurecida: 10 ~ 15 mm.
Aplicaciones: piezas de trabajo que requieren una capa endurecida muy profunda.
3. Endurecimiento de la superficie de inducción
Principio básico del endurecimiento de la superficie de inducción
Efecto de la piel:
Al alternar la corriente en la bobina de inducción induce una corriente en la superficie de la pieza de trabajo, la mayoría de la corriente inducida se concentra cerca de la superficie, mientras que casi ninguna corriente pasa a través del interior de la pieza de trabajo. Este fenómeno se conoce como el efecto de la piel.
Principio del endurecimiento de la superficie de inducción:
Según el efecto de la piel, la superficie de la pieza de trabajo se calienta rápidamente a la temperatura de austenitización (aumenta a 800 ~ 1000 ° C en unos pocos segundos), mientras que el interior de la pieza de trabajo permanece casi sin calentar. La pieza de trabajo se enfría mediante pulverización de agua, logrando el endurecimiento de la superficie.
4.Enaballe la fragilidad
Templando la fragilidad en acero apagado
La fragilidad de la temperatura se refiere al fenómeno donde la tenacidad del impacto del acero apagado disminuye significativamente cuando se templan a ciertas temperaturas.
Primer tipo de temperamento de la fragilidad
Rango de temperatura: 250 ° C a 350 ° C.
Características: Si el acero enfriado se atenúa dentro de este rango de temperatura, es muy probable que desarrolle este tipo de fragilidad de templado, que no puede eliminarse.
Solución: Evite el temperamento de acero apagado dentro de este rango de temperatura.
El primer tipo de fragilidad de templado también se conoce como fragilidad de temperatura de baja temperatura o fragilidad de temple irreversible.
Ⅵ.temperador
1. El complemento es un proceso final de tratamiento térmico que sigue al enfriamiento.
¿Por qué los aceros apagados necesitan templar?
Microestructura después del enfriamiento: después del enfriamiento, la microestructura del acero generalmente consiste en martensita y austenita residual. Ambas son fases metaestables y se transformarán bajo ciertas condiciones.
Propiedades de la martensita: la martensita se caracteriza por la alta dureza, pero también la alta fragilidad (especialmente en la martensita de altura de carbono alta en carbono), que no cumple con los requisitos de rendimiento para muchas aplicaciones.
Características de la transformación martensítica: la transformación a la martensita ocurre muy rápidamente. Después del enfriamiento, la pieza de trabajo tiene tensiones internas residuales que pueden conducir a la deformación o agrietamiento.
Conclusión: ¡La pieza de trabajo no se puede usar directamente después del enfriamiento! El templado es necesario para reducir las tensiones internas y mejorar la dureza de la pieza de trabajo, lo que lo hace adecuado para su uso.
2. Diferencia entre la enduribilidad y la capacidad de endurecimiento:
Enduribilidad:
La enduribilidad se refiere a la capacidad del acero para lograr una cierta profundidad de endurecimiento (la profundidad de la capa endurecida) después del enfriamiento. Depende de la composición y estructura del acero, particularmente sus elementos de aleación y el tipo de acero. La enduribilidad es una medida de qué tan bien el acero puede endurecerse a lo largo de su grosor durante el proceso de enfriamiento.
Dureza (capacidad de endurecimiento):
La dureza, o la capacidad de endurecimiento, se refiere a la dureza máxima que se puede lograr en el acero después del enfriamiento. Está en gran medida influenciado por el contenido de carbono del acero. Un mayor contenido de carbono generalmente conduce a una mayor dureza potencial, pero esto puede estar limitado por los elementos de aleación del acero y la efectividad del proceso de enfriamiento.
3. Hardenabilidad del acero
√ concepto de enduribilidad
La enduribilidad se refiere a la capacidad del acero para lograr una cierta profundidad de endurecimiento martensítico después del enfriamiento de la temperatura de austenitización. En términos más simples, es la capacidad del acero formar martensita durante el enfriamiento.
Medición de la enduribilidad
El tamaño de la enduribilidad se indica por la profundidad de la capa endurecida obtenida en condiciones especificadas después del enfriamiento.
Profundidad de la capa endurecida: esta es la profundidad desde la superficie de la pieza de trabajo hasta la región donde la estructura es mitad martensita.
Medios de enfriamiento comunes:
•Agua
Características: económica con una fuerte capacidad de enfriamiento, pero tiene una alta tasa de enfriamiento cerca del punto de ebullición, lo que puede conducir a un enfriamiento excesivo.
Aplicación: Típicamente se usa para aceros de carbono.
Agua salada: una solución de sal o álcali en agua, que tiene una mayor capacidad de enfriamiento a altas temperaturas en comparación con el agua, lo que la hace adecuada para aceros de carbono.
•Aceite
Características: proporciona una velocidad de enfriamiento más lenta a bajas temperaturas (cerca del punto de ebullición), lo que reduce efectivamente la tendencia a la deformación y el agrietamiento, pero tiene una capacidad de enfriamiento más baja a altas temperaturas.
Aplicación: Adecuado para aceros de aleación.
Tipos: incluye aceite de enfriamiento, aceite de máquina y combustible diesel.
Tiempo de calefacción
El tiempo de calentamiento consiste tanto en la velocidad de calentamiento (tiempo necesario para alcanzar la temperatura deseada) y el tiempo de mantenimiento (tiempo mantenido a la temperatura objetivo).
Principios para determinar el tiempo de calefacción: asegure una distribución de temperatura uniforme en toda la pieza de trabajo, tanto dentro como fuera.
Asegúrese de austenitización completa y que la austenita formada sea uniforme y fina.
Base para determinar el tiempo de calentamiento: generalmente estimado usando fórmulas empíricas o determinadas a través de la experimentación.
Enfriamiento de medios
Dos aspectos clave:
A. Tasa de cocción: una tasa de enfriamiento más alta promueve la formación de martensita.
B. Estrés residual: una mayor velocidad de enfriamiento aumenta el estrés residual, lo que puede conducir a una mayor tendencia a la deformación y el agrietamiento en la pieza de trabajo.
Ⅶ.normalizante
1. Definición de normalización
La normalización es un proceso de tratamiento térmico en el que el acero se calienta a una temperatura de 30 ° C a 50 ° C por encima de la temperatura de AC3, se mantiene a esa temperatura y luego se enfría aire para obtener una microestructura cerca del estado de equilibrio. En comparación con el recocido, la normalización tiene una velocidad de enfriamiento más rápida, lo que resulta en una estructura de perlita (P) más fina y una mayor resistencia y dureza.
2. Propósito de normalizar
El propósito de normalizar es similar al del recocido.
3. Aplicaciones de normalización
• Eliminar la cementita secundaria en red.
• Servir como el tratamiento térmico final para piezas con requisitos más bajos.
• Actuar como un tratamiento térmico preparatorio para acero estructural de carbono bajo y medio para mejorar la maquinabilidad.
4.Tipos de recocido
Primer tipo de recocido:
Propósito y función: El objetivo no es inducir la transformación de fase, sino hacer la transición del acero de un estado desequilibrado a un estado equilibrado.
Tipos:
• Recocido de difusión: tiene como objetivo homogeneizar la composición eliminando la segregación.
• Recocido de recristalización: restaura la ductilidad al eliminar los efectos del endurecimiento del trabajo.
• Recocido de alivio del estrés: reduce las tensiones internas sin alterar la microestructura.
Segundo tipo de recocido:
Propósito y función: tiene como objetivo cambiar la microestructura y las propiedades, logrando una microestructura dominada por perlita. Este tipo también garantiza que la distribución y la morfología de la perlita, la ferrita y los carburos cumplan con requisitos específicos.
Tipos:
• Recocido completo: calienta el acero por encima de la temperatura de AC3 y luego lo enfría lentamente para producir una estructura de perlita uniforme.
• Recocido incompleto: calienta el acero entre las temperaturas AC1 y AC3 para transformar parcialmente la estructura.
• Recocido isotérmico: calienta el acero por encima de AC3, seguido de un enfriamiento rápido a una temperatura isotérmica y sosteniendo para lograr la estructura deseada.
• Recocido esferoidizante: produce una estructura de carburo esferoidal, mejorando la maquinabilidad y la dureza.
Ⅷ.1. Definición del tratamiento térmico
El tratamiento térmico se refiere a un proceso en el que el metal se calienta, se mantiene a una temperatura específica y luego se enfría mientras en estado sólido para alterar su estructura interna y microestructura, logrando así las propiedades deseadas.
2. Características del tratamiento térmico
El tratamiento térmico no cambia la forma de la pieza de trabajo; En cambio, altera la estructura interna y la microestructura del acero, lo que a su vez cambia las propiedades del acero.
3. Pospose del tratamiento térmico
El propósito del tratamiento térmico es mejorar las propiedades mecánicas o de procesamiento del acero (o piezas de trabajo), utilizar completamente el potencial del acero, mejorar la calidad de la pieza de trabajo y extender su vida útil.
4. CONCLUSIÓN CLEE
Si las propiedades de un material pueden mejorarse a través del tratamiento térmico depende críticamente de si hay cambios en su microestructura y estructura durante el proceso de calefacción y enfriamiento.
Tiempo de publicación: agosto-19-2024