introductionL'acier est trempé en chauffant l'acier à une température supérieure à la température critique Ac3 (acier hypo-eutecto?de) ou Ac1 (acier hypereutecto?de), en le maintenant pendant un certain temps afin qu'il soit austénitisé en tout ou en partie, puis refroidi à une température supérieure à la vitesse de refroidissement critique Refroidissement rapide en dessous de la Ms (ou Ms proche de l'isotherme) procédé de traitement thermique martensitique (ou bainitique). La mise en solution de matériaux tels que les alliages d'aluminium, les alliages de cuivre, les alliages de titane, le verre trempé, etc., ou les procédés de traitement thermique avec refroidissement rapide sont également communément appelés trempe. La trempe est un processus de traitement thermique courant, principalement utilisé pour augmenter la dureté du matériau. Habituellement à partir du milieu de trempe, peut être divisé en trempe à l'eau, trempe à l'huile, trempe organique. Avec le développement de la science et de la technologie, de nouveaux procédés de trempe sont apparus.1 méthode de trempe refroidie par air à haute pressionLes pièces dans le fort flux de gaz inerte se refroidissent rapidement et uniformément, pour empêcher l'oxydation de surface, pour éviter les fissures, réduire la distorsion, pour s'assurer que la dureté requise, principalement pour la trempe des aciers à outils. Cette technologie a récemment progressé rapidement et la gamme d'applications s'est également considérablement élargie. à l'heure actuelle, la technologie de trempe au gaz sous vide s'est développée rapidement et la pression négative (<1 × 105 Pa) refroidissement par gaz à haut débit suivi d'un refroidissement par gaz et d'une haute pression (1 × 105 ~ 4 × 105 Pa) 10 × 105 Pa) air -refroidi, ultra-haute pression (10 × 105 ~ 20 × 105 Pa) refroidi par air et d'autres nouvelles technologies non seulement améliorent considérablement la capacité de trempe sous vide du refroidissement par air, et éteint la luminosité de la surface de la pièce est bonne, petite déformation, mais également un rendement élevé, des économies d'énergie, sans pollution et ainsi de suite. L'utilisation de la trempe sous vide à haute pression refroidie au gaz est la trempe et le revenu des matériaux, la mise en solution, le vieillissement, la cémentation ionique et la carbonitruration de l'acier inoxydable et des alliages spéciaux, ainsi que le frittage sous vide, le refroidissement et la trempe après brasage. Avec une trempe de refroidissement à l'azote haute pression de 6 × 105 Pa, la charge ne peut être refroidie que lachement, l'acier rapide (W6Mo5Cr4V2) peut être durci jusqu'à 70 ~ 100 mm, l'acier de matrice de travail à chaud hautement allié jusqu'à 25 ~ 100 mm, or Froid acier de matrice de travail (tel que Cr12) jusqu'à 80 ~ 100 mm. Lorsqu'elle est trempée avec 10 × 10 5 Pa d'azote haute pression, la charge refroidie peut être intensive, augmentant la densité de charge d'environ 30% à 40% sur un refroidissement de 6 × 10 5 Pa. Lorsqu'elle est trempée avec 20 × 10 5 Pa d'ultra-haute d'azote sous pression ou d'un mélange d'hélium et d'azote, les charges refroidies sont denses et peuvent être regroupées. La densité de 6 × 105 Pa de refroidissement à l'azote 80% à 150%, peut être refroidie tout acier rapide, acier fortement allié, acier à outils de travail à chaud et acier au chrome Cr13% et plus d'acier allié trempé à l'huile, comme plus d'acier 9Mn2V de grande taille. Les fours de trempe refroidis par air à double chambre avec chambres de refroidissement séparées ont une meilleure capacité de refroidissement que le même type de fours à chambre unique. Le four à double chambre refroidi à l'azote 2 × 105 Pa a le même effet de refroidissement que le four à chambre unique 4 × 105 Pa. Cependant, les co?ts d'exploitation, les faibles co?ts de maintenance. Comme l'industrie des matériaux de base de la Chine (graphite, molybdène, etc.) et les composants auxiliaires (moteur) et d'autres niveaux à améliorer. Par conséquent, pour améliorer les soins sous vide haute pression à chambre unique 6 × 105 Pa tout en maintenant le développement de la pression à double chambre et du four de trempe refroidi par air haute pression plus conforme aux conditions nationales de la Chine. Figure 1 air haute pression- four sous vide refroidi2 méthode de trempe forteLa trempe conventionnelle se fait généralement avec un refroidissement à l'huile, à l'eau ou à la solution de polymère, et une règle de trempe forte avec de l'eau ou de faibles concentrations d'eau salée. La trempe forte se caractérise par un refroidissement extrêmement rapide, sans avoir à se soucier d'une déformation excessive de l'acier et de la fissuration. Refroidissement par trempe conventionnel à la température de trempe, la tension superficielle de l'acier ou l'état de faible contrainte, et une forte trempe au milieu du refroidissement, le c?ur de la pièce est toujours à l'état chaud pour arrêter le refroidissement, de sorte que la formation de contraintes de compression de surface. Dans des conditions de trempe sévères, l'austénite surfondue à la surface de l'acier est soumise à une contrainte de compression de 1200 MPa lorsque la vitesse de refroidissement de la zone de transformation martensitique est supérieure à 30 ℃ / s, de sorte que la limite d'élasticité de l'acier après trempe est augmentée d'au moins 25%. Principe : Acier issu d'une trempe en température austénitisante, la différence de température entre la surface et le coeur va entra?ner des contraintes internes. Le changement de phase du volume spécifique de changement de phase et de plastique à changement de phase entra?nera également une contrainte de transformation de phase supplémentaire. Si la superposition des contraintes thermiques et des contraintes de transition de phase, c'est-à-dire que la contrainte globale dépasse la limite d'élasticité du matériau, une déformation plastique se produit?; si la contrainte dépasse la résistance à la traction de l'acier chaud, il se formera une fissure de trempe. Lors d'une trempe intensive, la contrainte résiduelle causée par la plasticité de changement de phase et la contrainte résiduelle augmentent en raison du changement de volume spécifique de la transformation austénite-martensite. Dans le refroidissement intense, la surface de la pièce s'est immédiatement refroidie à la température du bain, la température du c?ur presque inchangée. Un refroidissement rapide provoque une contrainte de traction élevée qui rétrécit la couche de surface et est équilibrée par la contrainte cardiaque. L'augmentation du gradient de température augmente la contrainte de traction causée par la transformation martensitique initiale, tandis que l'augmentation de la température de début de transformation martensitique Ms entra?nera l'expansion de la couche de surface en raison de la plasticité de transition de phase, la contrainte de traction de surface sera considérablement réduite et transformée en contrainte de compression, la contrainte de compression de surface est proportionnelle à la quantité de martensite de surface produite. Cette contrainte de compression de surface détermine si le c?ur subit une transformation martensitique dans des conditions de compression ou, lors d'un refroidissement supplémentaire, inverse la contrainte de traction de surface. Si la transformation martensitique de l'expansion du volume cardiaque est suffisamment importante et que la martensite de surface est très dure et cassante, la couche de surface se formera en raison de la rupture par inversion de contrainte. à cette fin, la surface de l'acier doit présenter une contrainte de compression et la transformation martensitique du c?ur doit se produire le plus tard possible. et améliorer la dureté et la résistance. Formation de surface de martensite 100%, l'acier recevra la plus grande couche durcie, il peut remplacer l'acier au carbone en acier plus cher, une forte trempe peut également favoriser des propriétés mécaniques uniformes de l'acier et produire la plus petite distorsion de la pièce. Pièces après trempe, la durée de vie sous charge alternée peut être augmentée d'un ordre de grandeur. [1] Figure 2 probabilité de formation de fissures de trempe forte et relation de vitesse de refroidissement 3 méthode de refroidissement du mélange eau-air En ajustant la pression de l'eau et de l'air et la distance entre la buse d'atomisation et la surface de la pièce, la capacité de refroidissement du mélange eau-air peut être varié et le refroidissement peut être uniforme. La pratique de production montre que l'utilisation de la loi sur la forme des pièces complexes en acier au carbone ou en acier allié durcit par induction en surface, ce qui peut empêcher efficacement la génération de fissures de trempe. , peut obtenir un meilleur effet de durcissement, pour la trempe ou la normalisation de l'acier. à l'heure actuelle, cette technologie a été appliquée avec succès à la trempe de la fonte ductile. Prenant l'alliage d'aluminium comme exemple: Selon les spécifications actuelles de traitement thermique des pièces forgées et des pièces forgées en alliage d'aluminium, la température de l'eau de trempe est généralement contr?lée en dessous de 60 ° C, la température de l'eau de trempe est basse, la vitesse de refroidissement est élevée et un grand résiduel la contrainte après la trempe se produit. Lors de l'usinage final, la contrainte interne est déséquilibrée en raison de l'incohérence de la forme et de la taille de la surface, ce qui entra?ne la libération de contraintes résiduelles, ce qui fait que les parties déformées, pliées, ovales et autres déformées de la pièce usinée deviennent des déchets finaux irréversibles. avec de graves pertes. Par exemple: hélice, aubes de compresseur et autres déformations forgées en alliage d'aluminium après usinage évidentes, entra?nant une tolérance de taille des pièces. La température de l'eau de trempe a augmenté de la température ambiante (30-40 ℃) à la température de l'eau bouillante (90-100 ℃), la contrainte résiduelle moyenne de forgeage a diminué d'environ 50%. [2] Figure 4 diagramme de trempe à l'eau bouillante 5 méthode de trempe à l'huile chaude L'utilisation d'huile de trempe chaude, de sorte que la pièce avant un refroidissement supplémentaire à une température égale ou proche de la température du point Ms afin de minimiser la différence de température, peut empêcher efficacement la trempe la déformation et la fissuration de la pièce. La petite taille de l'acier à outils en alliage meurt à froid 160 ~ 200 ℃ dans la trempe à l'huile chaude, peut réduire efficacement la distorsion et éviter les fissures.Figure 5 diagramme de trempe à l'huile chaude6 Méthode de traitement cryogénique l'austénite retenue continue d'être transformée en martensite, dont le but est d'améliorer la dureté et la résistance à l'abrasion de l'acier, d'améliorer la stabilité structurelle et la stabilité dimensionnelle de la pièce, et d'améliorer efficacement la durée de vie de l'outil. Le traitement cryogénique est de l'azote liquide comme un milieu de refroidissement pour les procédés de traitement des matériaux. La technologie de traitement cryogénique a d'abord été appliquée aux outils d'usure, aux matériaux d'outils de moulage, puis étendue à l'acier allié, au carbure, etc., l'utilisation de cette méthode peut modifier la structure interne des matériaux métalliques, améliorant ainsi les propriétés mécaniques et les propriétés de traitement, ce qui est actuellement l'un des derniers procédés de trempe. Le traitement cryogénique (traitement cryogénique), également connu sous le nom de traitement à ultra-basse température, fait généralement référence au matériau en dessous de -130 ℃ pour le traitement afin d'améliorer les performances globales du matériau. Il y a 100 ans déjà, les gens ont commencé à appliquer un traitement à froid sur les pièces de montre, qui améliorait la résistance, la résistance à l'usure, la stabilité dimensionnelle et la durée de vie. Le traitement cryogénique est une nouvelle technologie développée sur la base du traitement par le froid ordinaire dans les années 1960. Comparé au traitement à froid conventionnel, le traitement cryogénique peut encore améliorer les propriétés mécaniques et la stabilité du matériau, et a une perspective d'application plus large.Mécanisme de traitement cryogénique : après traitement cryogénique, l'austénite résiduelle dans la structure interne du matériau métallique (principalement moule matériel) est transformé en martensite, et le carbure précipité est également précipité dans la martensite, de sorte que la martensite puisse être éliminée dans la contrainte résiduelle, mais améliore également la matrice de martensite, de sorte que sa dureté et sa résistance à l'usure augmenteront également. La raison de l'augmentation de la dureté est due à la transformation d'une partie de l'austénite retenue en martensite. L'augmentation de la ténacité est due à la dispersion et à la faible précipitation de η-Fe3C. Dans le même temps, la teneur en carbone de la martensite diminue et la distorsion du réseau diminue, amélioration de la plasticité.L'équipement de traitement cryogénique se compose principalement d'un réservoir d'azote liquide, d'un système de transmission d'azote liquide, d'une bo?te froide profonde et d'un système de contr?le. Dans l'application, le traitement cryogénique est répété plusieurs fois. Processus typiques tels que : trempe à l'huile 1120 ℃ + -196 ℃ × 1h (2-4) traitement cryogénique profond +200 ℃ × 2h revenu. Après le traitement de l'organisation, il y a eu la transformation de l'austénite, mais aussi précipitée de la dispersion de martensite trempée de relation hautement cohérente avec la matrice de carbures ultrafins, après un revenu ultérieur à basse température à 200 ℃, la croissance des carbures ultrafins Carbures ε dispersés , le nombre et la dispersion ont considérablement augmenté. Le traitement cryogénique est répété plusieurs fois. D'une part, les carbures surfins sont précipités de la martensite transformée à partir de l'austénite retenue lors du refroidissement cryogénique précédent. Par contre, des carbures fins continuent à se précipiter dans la martensite trempée. Un processus répété peut augmenter la résistance à la compression, la limite d'élasticité et la résistance aux chocs de la matrice, améliorer la ténacité de l'acier, tout en améliorant considérablement la résistance à l'usure par impact. traitement en raison de contraintes thermiques causées par une déformation excessive, le traitement cryogénique doit être contr?lé le taux de refroidissement. De plus, afin d'assurer l'uniformité du champ de température à l'intérieur de l'équipement et de réduire les fluctuations de température, la conception du système de traitement cryogénique doit prendre en compte la précision du contr?le de la température du système et la rationalité de la disposition du champ d'écoulement. Dans la conception du système, il convient également de prêter attention à la consommation d'énergie moindre, au rendement élevé, à la facilité d'utilisation et à d'autres exigences. Ce sont la tendance actuelle du développement du système de traitement cryogénique. En outre, certains systèmes de réfrigération en développement dont la température de réfrigération s'étend de la température ambiante à la basse température devraient également évoluer vers des systèmes de traitement cryogénique sans liquide avec la diminution de leur température minimale et l'amélioration de l'efficacité de la réfrigération. [3]Références?:[1]樊東黎.淬火——一種新的強化鋼的熱處理方法[J].熱處理, 2005, 20(4): 1-3[2]宋微, 郝冬梅, 王成江. [J].鋁加工, 2002, 25(2): 1-3[3]夏雨亮, 金滔, 湯珂.理工藝及設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀和展望[J].低溫與特氣, 2007, 25(1): 1-3
Source: Meeyou Carbide