El enfriamiento es un proceso de tratamiento térmico en el que las piezas fundidas de acero se calientan a una temperatura superior a Ac3 o Ac1 y luego se enfrían rápidamente después de mantenerlas durante un período de tiempo para obtener una estructura martensítica completa. Las piezas fundidas de acero deben templarse a tiempo para eliminar la tensión de enfriamiento y obtener las propiedades mecánicas integrales requeridas. Por lo tanto, el tratamiento térmico de templado se suele utilizar después del templado. También se les llama QT. Los otros tratamientos térmicos utilizados comúnmente incluyen el recocido, la normalización y la solución sólida.
TEMPLE
1. Temperatura de enfriamiento
La temperatura de calentamiento y enfriamiento del acero hipoeutectoide es de 30 grados -50 grados por encima de Ac3; la temperatura de calentamiento y enfriamiento del acero eutectoide y del acero hipereutectoide es 30 grados -50 grados por encima de Ac1. El acero al carbono hipoeutectoide se calienta a la temperatura de enfriamiento mencionada anteriormente para obtener austenita de grano fino, y se puede obtener una estructura de martensita fina después del enfriamiento. El acero eutectoide y el acero hipereutectoide se han esferoidizado y recocido antes del enfriamiento y calentamiento, por lo que después de calentar a 30 grados -50 grados por encima de Ac1 y austenitizado de forma incompleta, la estructura es austenita y partículas de cuerpo de carbono de infiltración de grano fino parcialmente sin disolver. Después del enfriamiento, la austenita se transforma en martensita y se retienen las partículas de cementita no disueltas. Debido a la alta dureza de la cementita, no solo no reduce la dureza del acero, sino que también mejora su resistencia al desgaste. La estructura templada normal del acero hipereutectoide es martensita fina y escamosa, y la cementita granular fina y una pequeña cantidad de austenita retenida se distribuyen uniformemente en la matriz. Esta estructura tiene alta resistencia y resistencia al desgaste, pero también tiene cierto grado de tenacidad.
2. Medio de enfriamiento para el proceso de tratamiento térmico de enfriamiento
El objetivo del enfriamiento es obtener martensita completa. Por lo tanto, la velocidad de enfriamiento del acero fundido durante el enfriamiento debe ser mayor que la velocidad de enfriamiento crítica del acero fundido; de lo contrario, no se pueden obtener la estructura de martensita y las propiedades correspondientes. Sin embargo, una velocidad de enfriamiento demasiado alta puede provocar fácilmente la deformación o el agrietamiento de la pieza fundida. Para cumplir con los requisitos anteriores al mismo tiempo, se debe seleccionar el medio de enfriamiento apropiado de acuerdo con el material de la pieza fundida, o se debe adoptar el método de enfriamiento por etapas. En el rango de temperatura de 650 grados a 400 grados, la tasa de transformación isotérmica de la austenita de acero sobreenfriada es la mayor. Por lo tanto, cuando se enfría la pieza fundida, se debe garantizar un enfriamiento rápido en este rango de temperaturas. Por debajo del punto Ms, la velocidad de enfriamiento debe ser más lenta para evitar deformaciones o grietas. El medio de enfriamiento suele ser agua, solución acuosa o aceite. En la etapa de enfriamiento o austemperado, los medios comúnmente utilizados incluyen aceite caliente, metal fundido, sal fundida o álcali fundido.
La capacidad de enfriamiento del agua en la zona de alta temperatura de 650 grados -550 grados es fuerte, y la capacidad de enfriamiento del agua en la zona de baja temperatura de 300 grados -200 grados es muy fuerte. El agua es más adecuada para templar y enfriar piezas fundidas de acero al carbono con formas simples y secciones transversales grandes. Cuando se utiliza para apagar y enfriar, la temperatura del agua generalmente no supera los 30 grados. Por lo tanto, generalmente se adopta fortalecer la circulación del agua para mantener la temperatura del agua dentro de un rango razonable. Además, calentar sal (NaCl) o álcali (NaOH) en agua aumentará considerablemente la capacidad de enfriamiento de la solución.
La principal ventaja del aceite como medio de enfriamiento es que la velocidad de enfriamiento en la zona de baja temperatura de 300 grados -200 grados es mucho menor que la del agua, lo que puede reducir en gran medida la tensión interna de la pieza de trabajo templada y reducir la posibilidad de deformación y agrietamiento de la pieza fundida. Al mismo tiempo, la capacidad de enfriamiento del aceite en el rango de alta temperatura de 650 grados a 550 grados es relativamente baja, lo que también es la principal desventaja del aceite como medio de enfriamiento. La temperatura del aceite de enfriamiento generalmente se controla entre 60 y 80 grados. El aceite se utiliza principalmente para enfriar piezas fundidas de acero aleado con formas complejas y para enfriar piezas fundidas de acero al carbono con secciones transversales pequeñas y formas complejas.
Además, la sal fundida también se utiliza comúnmente como medio de enfriamiento, que en este momento se convierte en un baño de sal. El baño de sal se caracteriza por un alto punto de ebullición y su capacidad de enfriamiento está entre agua y aceite. El baño de sal se utiliza a menudo para el austempering y el temple por etapas, así como para el tratamiento de piezas fundidas con formas complejas, dimensiones pequeñas y estrictos requisitos de deformación.
TEMPLADO
El templado se refiere a un proceso de tratamiento térmico en el que las piezas fundidas de acero templadas o normalizadas se calientan a una temperatura seleccionada inferior al punto crítico Ac1 y, después de mantenerlas durante un período de tiempo, se enfrían a una velocidad adecuada. El tratamiento térmico de templado puede transformar la estructura inestable obtenida después del enfriamiento o normalización en una estructura estable para eliminar la tensión y mejorar la plasticidad y tenacidad de las piezas fundidas de acero. Generalmente, el proceso de tratamiento térmico de enfriamiento y revenido a alta temperatura se denomina tratamiento de enfriamiento y revenido. Las piezas fundidas de acero templado deben templarse a tiempo y las piezas fundidas de acero normalizado deben templarse cuando sea necesario. El rendimiento de las piezas fundidas de acero después del templado depende de la temperatura, el tiempo y el número de templados. El aumento de la temperatura de templado y la extensión del tiempo de mantenimiento en cualquier momento no solo pueden aliviar la tensión de enfriamiento de las piezas fundidas de acero, sino también transformar la martensita templada inestable en martensita, troostita o sorbita templadas. La resistencia y dureza de las piezas fundidas de acero se reducen y la plasticidad mejora significativamente. Para algunos aceros de aleación media con elementos de aleación que forman fuertemente carburos (como cromo, molibdeno, vanadio y tungsteno, etc.), la dureza aumenta y la tenacidad disminuye cuando se templan a 400 grados -500 grados. Este fenómeno se denomina endurecimiento secundario, es decir, la dureza del acero fundido en estado templado alcanza el máximo. En la producción real, el acero fundido de aleación media con características de endurecimiento secundario debe templarse muchas veces.
EL EFECTO DEL QT EN LAS FUNDICIONES DE ACERO
Además del rendimiento de las piezas fundidas de acero según la composición química y el proceso de fundición, también se pueden utilizar diferentes métodos de tratamiento térmico para que tenga excelentes propiedades mecánicas integrales. El propósito general del proceso de tratamiento térmico es mejorar la calidad de las piezas fundidas, reducir el peso de las mismas, extender la vida útil y reducir costos. El tratamiento térmico es un medio importante para mejorar las propiedades mecánicas de las piezas fundidas; Las propiedades mecánicas de las piezas fundidas son un indicador importante para juzgar el efecto del tratamiento térmico. Además de las siguientes propiedades, la fundición también debe considerar factores como los procedimientos de procesamiento, el rendimiento de corte y los requisitos de uso de las piezas fundidas al tratar térmicamente-las piezas fundidas de acero.
1. La influencia del QT en la resistencia de las piezas fundidas
Bajo la condición de la misma composición de acero fundido, la resistencia de las piezas fundidas de acero después de diferentes procesos de tratamiento térmico tiende a aumentar. En términos generales, la resistencia a la tracción de las piezas fundidas de acero al carbono y de las piezas fundidas de acero de baja aleación puede alcanzar 414 Mpa-1724 MPa después del templado y revenido.
2. El efecto de QT sobre la plasticidad de las piezas fundidas de acero
La estructura-fundida de las piezas fundidas de acero es gruesa y la plasticidad es baja. Después del tratamiento térmico, su microestructura y plasticidad mejorarán en consecuencia. Especialmente se mejorará significativamente la plasticidad de las piezas fundidas de acero después del tratamiento de templado y revenido (templado + revenido a alta temperatura).
3. La influencia del temple y revenido en la tenacidad de las piezas fundidas de acero
El índice de tenacidad de las piezas fundidas de acero a menudo se evalúa mediante pruebas de impacto. Dado que la resistencia y la tenacidad de las piezas fundidas de acero son un par de indicadores contradictorios, la fundición debe realizar consideraciones integrales para seleccionar un proceso de tratamiento térmico adecuado para lograr las propiedades mecánicas integrales requeridas por los clientes.
4. El efecto del QT sobre la dureza de las piezas fundidas
Cuando la templabilidad del acero fundido es la misma, la dureza del acero fundido después del tratamiento térmico puede reflejar aproximadamente la resistencia del acero fundido. Por lo tanto, la dureza se puede utilizar como un índice intuitivo para estimar el rendimiento del acero fundido después del tratamiento térmico. En términos generales, la dureza de las piezas fundidas de acero al carbono puede alcanzar 120 HBW - 280 HBW después del tratamiento térmico.
