A têmpera é um processo rápido de tratamento térmico para transformar a transforma??o de martensita (ou bainita) abaixo da temperatura Ms ou próxima de Ms. O método detalhado é aquecer o a?o a uma temperatura acima da temperatura crítica de Ac3 (a?o hipoeutetóide) ou Ac1 (a?o hipereutetóide). ), em seguida, retém seu calor por um período de tempo, austenitiza-o total ou parcialmente e, finalmente, resfria-o a uma taxa de resfriamento crítica. O tratamento em solu??o de materiais como ligas de alumínio, ligas de cobre, ligas de titanio, vidro temperado ou processos de tratamento térmico com processos de resfriamento rápido também é conhecido como têmpera. A têmpera é um processo genérico de tratamento térmico usado principalmente para aumentar a dureza dos materiais. Geralmente por categorias de meios de têmpera, pode ser dividido em têmpera em água, têmpera em óleo, têmpera organica e similares. Com o desenvolvimento da ciência e da tecnologia, surgiram alguns novos processos de têmpera.

A pe?a de trabalho é resfriada rápida e uniformemente em um forte fluxo de gás inerte, que pode prevenir a oxida??o da superfície, evitar rachaduras, reduzir a distor??o e garantir a dureza necessária. HPGQ é usado principalmente para têmpera de a?o para ferramentas, que recentemente progrediu rapidamente. Atualmente, existem resfriamento de ar de alta vaz?o com press?o negativa (<1×105 Pa), resfriamento de ar de press?o (1×105～4×105 Pa) e resfriamento de ar de alta press?o (5×105～ 10×105 Pa). -resfriado a ar, de ultra-alta press?o (10 × 105 ~ 20 × 105 Pa) e outras novas tecnologias que melhoram muito n?o apenas a capacidade de têmpera a gás a vácuo, mas também o status da pe?a temperada, que apresenta boa superfície brilho e pequena deforma??o. HPGQ é usado principalmente para têmpera e revenido de materiais, solu??o sólida de a?o inoxidável e ligas especiais. Ao têmpera com nitrogênio de alta press?o 6 × 105 Pa, a temperabilidade do a?o rápido (W6Mo5Cr4V2) pode ser endurecida até 70-100 mm, e a do a?o de alta liga pode atingir 25-100 mm. O a?o para matrizes para trabalho a frio (como Cr12) pode atingir 80 ~ 100 mm.

Ao têmpera com gás nitrogênio de alta press?o 10 x 105 Pa, a densidade de carga aumenta em cerca de 30% a 40% quando resfriada por uma carga de resfriamento de 6 × 105 Pa. Ao têmpera com nitrogênio de press?o ultra-alta 20×105 Pa ou uma mistura de hélio e nitrogênio, a densidade da carga resfriada é 80%-150% maior do que a do resfriamento de nitrogênio 6 × 105 Pa, que pode resfriar todo a?o rápido e a?o de alta liga. , a?o para matrizes para trabalho a quente Cr13%, a?o cromado e mais a?o temperado com óleo de liga, como a?o 9Mn2V de tamanho maior. Além disso, um forno de têmpera refrigerado a ar de camara dupla com uma camara de resfriamento separada tem uma melhor capacidade de resfriamento do que um forno de camara única do mesmo tipo. O efeito de resfriamento de um forno de camara dupla resfriado com nitrogênio de 2 x 105 Pa é comparável a um forno de camara única de 4 x 105 Pa. Os fornos de camara única apresentam menores custos operacionais e de manuten??o.

Figura 1 Forno a vácuo resfriado a gás de alta press?o

A têmpera convencional geralmente é realizada com óleo, água ou solu??o polimérica, enquanto a têmpera intensa é realizada com água ou baixa concentra??o de salmoura. A forte característica de têmpera é que a taxa de resfriamento é extremamente rápida, sem a preocupa??o com distor??o excessiva e rachaduras do a?o.

Quando a têmpera convencional é resfriada até a temperatura do agente de têmpera, a superfície da pe?a de a?o forma uma tens?o de tra??o ou um estado de baixa tens?o, enquanto a têmpera intensa interrompe o resfriamento enquanto o núcleo da pe?a ainda está em um estado quente, e o camada superficial forma uma tens?o de compress?o. Sob condi??es intensas de têmpera, quando a taxa de resfriamento da zona de transforma??o da martensita é >30 °C/s, a austenita super-resfriada da superfície do a?o é submetida a uma tens?o de compress?o de 1200 MPa, o que aumenta a resistência ao escoamento do a?o após têmpera em pelo menos 25%.

O princípio da têmpera intensa: Quando o a?o é temperado a partir da temperatura de austenitiza??o, a diferen?a de temperatura entre a superfície e o núcleo causará tens?o interna. A mudan?a específica de volume e a plasticidade da mudan?a de fase da estrutura de mudan?a de fase também causam estresse adicional de transforma??o de fase. Se a tens?o térmica e a tens?o de transi??o de fase forem sobrepostas, ou seja, a tens?o composta excede o limite de escoamento do material, ocorre deforma??o plástica; se a tens?o combinada exceder a resistência à tra??o do a?o quente, uma trinca de têmpera será formada. Durante o intenso processo de têmpera, a tens?o residual causada pela plasticidade da transforma??o de fase e a mudan?a de volume específico causada pela mudan?a de volume específico da transforma??o austenita-martensita aumentam. Durante o resfriamento intenso, a superfície da pe?a é imediatamente resfriada até a temperatura do banho e quase n?o há altera??o na temperatura central. O resfriamento rápido causa altas tens?es de tra??o devido ao encolhimento da camada superficial e ao equilíbrio de tens?es pelo núcleo. O aumento do gradiente de temperatura aumenta a tens?o de tra??o causada pela transforma??o inicial da martensita, e o aumento da temperatura de início da transforma??o da martensita Ms causa a expans?o da camada superficial causada pela plasticidade da transforma??o de fase, e a tens?o de tra??o superficial é significativamente reduzida e convertida em Estresse compressivo. O valor da tens?o de compress?o superficial é proporcional à quantidade de martensita superficial formada. Esta tens?o de compress?o superficial determina se o núcleo sofrerá uma transforma??o martensítica sob compress?o ou reverterá a tens?o de tra??o superficial após resfriamento adicional. Se a transforma??o da martensita fizer com que o volume do núcleo se expanda suficientemente, e a superfície da martensita for muito dura e quebradi?a, a camada superficial será quebrada devido à revers?o de tens?o. Por esta raz?o, a tens?o de compress?o na superfície do a?o e a transforma??o martensítica do núcleo devem ocorrer o mais tarde possível.

Forte teste de têmpera e propriedades após a têmpera do a?o: A vantagem do método de têmpera forte é que a tens?o de compress?o é formada na camada superficial, a probabilidade de rachaduras é reduzida e a dureza e a resistência s?o melhoradas. A camada superficial forma uma estrutura de martensita 100%, que proporcionará a maior camada endurecida para um determinado tipo de a?o. Portanto, o a?o carbono pode ser usado em vez do a?o-liga mais caro. A têmpera forte também pode promover propriedades mecanicas uniformes e minimizar a distor??o da pe?a. Após intensa têmpera da pe?a, a vida útil sob carga alternada pode ser aumentada em uma ordem de grandeza. [1]

Figura 2 Rela??o entre a probabilidade de forma??o intensa de trincas por têmpera e taxa de resfriamento

Ajustando a press?o da água e do ar e a distancia entre o bico atomizador e a superfície da pe?a, a capacidade de resfriamento da mistura água-ar pode ser variada e o resfriamento pode ser uniforme. A prática de produ??o mostra que a têmpera por aquecimento por indu??o de superfície de pe?as complexas de a?o carbono ou ligas de a?o pode prevenir eficazmente a ocorrência de trincas por têmpera.

Fig.3 Mistura água-ar

Resfriando com água fervente a 100 ° C, um melhor efeito de endurecimento pode ser obtido para têmpera ou normaliza??o do a?o. Esta tecnologia foi aplicada com sucesso à têmpera de ferro dúctil. Tomando a liga de alumínio como exemplo: De acordo com as especifica??es atuais de tratamento térmico para pe?as forjadas de liga de alumínio e pe?as forjadas, a temperatura da água de têmpera é geralmente controlada abaixo de 60 ° C. A temperatura da água de têmpera é baixa, a taxa de resfriamento é rápida e um grande tens?o residual é gerada após a têmpera. Quando o produto é finalmente usinado, devido ao formato e tamanho superficial inconsistentes, a tens?o interna fica desequilibrada, resultando na libera??o de tens?o residual, causando distor??o, flex?o, elipse e outras deforma??es das pe?as usinadas, tornando-se um resultado final irreparável. desperdício, com graves perdas. . Por exemplo: pe?as forjadas de liga de alumínio, como hélices e discos de laminas de compressor, s?o obviamente deformadas após a usinagem, resultando em pe?as superdimensionadas. Quando a temperatura da água de têmpera é elevada da temperatura ambiente (30-40 ° C) para a água fervente (90-100 ° C), a tens?o residual do forjamento é reduzida em cerca de 50% em média. [2]

Figura 4 Diagrama esquemático de extin??o com água fervente

O óleo de têmpera a quente é usado para tornar a temperatura da pe?a antes ou depois do resfriamento adicional igual ou próxima à temperatura do ponto Ms, de modo a minimizar a diferen?a de temperatura e prevenir efetivamente a distor??o e rachaduras da pe?a temperada. A têmpera de uma matriz de refrigera??o de liga de a?o para ferramentas de pequeno porte em óleo quente a 160-200 ° C pode efetivamente reduzir a distor??o e evitar rachaduras.

Figura 5 Diagrama esquemático de têmpera em óleo quente

[1] Fan Dongli. Forte têmpera —— um novo método de tratamento térmico para a?o refor?ado[J]. Tratamento Térmico, 2005, 20(4): 1-3

[2] Song Wei, Hao Dongmei, Wang Chengjiang. Efeito da têmpera em água fervente na microestrutura e nas propriedades mecanicas de pe?as forjadas de liga de alumínio [J]. Usinagem de Alumínio, 2002, 25