Proceso de enfriamiento

Incluye tres etapas: calefacción, aislamiento y refrigeración. Este artículo toma el enfriamiento del acero como ejemplo para presentar los principios de selección de los parámetros del proceso en las tres etapas anteriores. Según el punto crítico de transformación de fase del acero, se deben formar granos de austenita finos y uniformes durante el calentamiento y el enfriamiento, y se debe obtener una estructura de martensita fina después del enfriamiento. Los rangos de temperatura de enfriamiento y calentamiento del acero al carbono se muestran en la Figura 1. El principio de selección de la temperatura de enfriamiento que se muestra en esta figura también se aplica a la mayoría de los aceros aleados, especialmente a los aceros de baja aleación. La temperatura de calentamiento del subacero es 30~50 ℃ más alta que la del Ac3. Se puede ver en la figura que el estado del acero a alta temperatura se encuentra en la zona de austenita (A) monofásica, por lo que se denomina enfriamiento completo. Si la temperatura de calentamiento del acero subprecipitado es superior a Ac1 e inferior a Ac3, la ferrita subprecipitada en la parte inferior de la temperatura alta no se transforma completamente en austenita, que es un enfriamiento incompleto (o subcrítico). La temperatura de enfriamiento del acero después de la precipitación * * * es 30 ~ 50 °C mayor que la temperatura Ac1 y se encuentra en la zona de fase dual de austenita y cementita (A+C). Por lo tanto, el temple normal después de la precipitación del acero sigue siendo un temple incompleto. Lo que se obtiene después del temple es la microestructura de la cementita distribuida sobre la matriz de martensita. Esta microestructura proporciona alta dureza y alta resistencia al desgaste. Para el acero sobreprecipitado, si la temperatura de calentamiento es demasiado alta, la cementita antes de la precipitación se disolverá demasiado o incluso por completo, entonces los granos de austenita crecerán y el contenido de carbono de la austenita también aumentará. La estructura gruesa de martensita después del enfriamiento aumenta la tensión interna, las microfisuras, la deformación y las tendencias al agrietamiento de las piezas de acero en el estado templado. Debido a la alta concentración de carbono de austenita, el punto de martensita disminuye y la cantidad de austenita retenida aumenta, reduciendo la dureza y la resistencia al desgaste de la pieza de trabajo. Las temperaturas de enfriamiento de los tipos de acero comúnmente utilizados se muestran en la Tabla 2.

Tabla 2 Temperaturas de calentamiento de enfriamiento de acero comúnmente utilizadas

En la producción real, la selección de la temperatura de calentamiento debe ajustarse de acuerdo con las condiciones específicas. Si el contenido de carbono en el subacero es el límite inferior, entonces cuando la carga es mayor y se debe aumentar la profundidad de la capa endurecida de la pieza, se puede seleccionar el límite de temperatura superior. Si la forma de la pieza de trabajo es compleja y los requisitos de deformación son estrictos, se debe adoptar el límite de temperatura más bajo. La velocidad de enfriamiento debe ser mayor que la velocidad de enfriamiento crítica del acero para transformar la fase de austenita de alta temperatura en la martensita de fase metaestable de baja temperatura durante el proceso de enfriamiento. Durante el proceso de enfriamiento de la pieza de trabajo, existe una cierta diferencia en la velocidad de enfriamiento entre la superficie y el núcleo. Si esta diferencia es lo suficientemente grande, puede causar que la porción por encima de la velocidad de enfriamiento crítica se transforme en martensita, mientras que el núcleo por debajo de la velocidad de enfriamiento crítica no puede transformarse en martensita. Para garantizar que toda la sección transversal se transforme en martensita, se debe seleccionar un medio de enfriamiento con una gran capacidad de enfriamiento para garantizar una alta velocidad de enfriamiento en el centro de la pieza de trabajo. Sin embargo, la velocidad de enfriamiento es alta y la tensión interna causada por la expansión y contracción térmica desigual puede causar deformación o agrietamiento de la pieza de trabajo. Por lo tanto, se deben considerar los dos factores contradictorios anteriores para seleccionar razonablemente el medio de enfriamiento y el método de enfriamiento.

Durante la etapa de enfriamiento, no sólo es necesario obtener una estructura razonable y lograr el rendimiento requerido, sino también mantener la precisión dimensional y de forma de las piezas. Este es un eslabón clave en el proceso de enfriamiento. . La dureza de la pieza templada afecta el efecto de temple. Generalmente, el valor HRC de las piezas templadas se mide con un durómetro Rockwell. Para placas de acero delgadas templadas y piezas de trabajo templadas superficialmente, se puede determinar el valor HRA, mientras que para placas de acero templado con un espesor inferior a 0,8 mm, piezas de trabajo templadas superficiales poco profundas y barras de acero templado con un diámetro inferior a 5 mm, el valor HRC se puede determinar con un probador de dureza Rockwell de superficie. Soldadura Para acero de medio carbono y algunos aceros aleados, la zona afectada por el calor puede templarse y endurecerse, formando fácilmente grietas en frío, que deben evitarse durante el proceso de soldadura.

Dado que el metal templado es duro y quebradizo, la tensión residual de la superficie provocará grietas en frío. El templado se puede utilizar como uno de los medios para eliminar las grietas en frío sin afectar la dureza.

El temple es adecuado para piezas de menor espesor y diámetro. Las piezas con diámetros grandes tienen el mismo problema de profundidad de enfriamiento y carburación insuficientes. En este momento, se debe considerar aleaciones como el cromo para aumentar la resistencia.

El temple es uno de los métodos básicos para reforzar materiales de acero. La martensita en acero es la fase más dura en la estructura de solución sólida a base de hierro (Tabla 1), por lo que el temple de piezas de acero puede lograr alta dureza y resistencia. Sin embargo, la martensita es muy frágil y hay una gran tensión interna de temple en el acero después del temple, por lo que no es adecuada para aplicación directa y debe templarse.

Tabla 65438 Valor de microdureza +0 de solución sólida a base de hierro en acero