Procés de trempat d'acer i aplicacions de classificació

L'extinció és un procés de tractament tèrmic en què la peça de treball s'escalfa a una temperatura crítica determinada, després es refreda selectivament per obtenir martensita d'alta -duresa o bainita inferior dura, seguida d'un tremp.

El tret millora la resistència al desgast i la resistència de les peces, així com la seva vida a la fatiga.

 

 

Principis d'extinció i flux bàsic del procés

 

L'acer i altres materials experimenten transformacions de fase quan s'escalfen, i la transformació de la fase d'austenització és el requisit previ per a l'extinció.

Generalment, l'acer hipoeutectoide s'extingeix a una temperatura de 20 a 30 graus per sobre d'Ac3, mentre que l'acer hipereutectoide s'extingeix a una temperatura de 20 a 30 graus per sobre d'Ac1.

Quan es treu, és fonamental evitar l'escalfament excessiu. El temps de retenció s'ha de determinar en funció de la mida de la peça i del model del forn per garantir una transformació microestructural uniforme.

El procés clau en l'extinció és el refredament. La corba de refredament ideal evita la regió del nas de perlita, principalment per evitar la formació d'estructures no-martensítiques. La velocitat de refrigeració també s'ha de controlar per reduir l'estrès intern i la deformació de la peça.

Nota: Ac1 i Ac3 representen la temperatura a la qual comença a formar-se l'austenita i la temperatura a la qual l'acer hipoeutectoide s'austenita completament quan s'escalfa, respectivament. Aquests són punts de referència crítics per determinar el procés de recuit.

 

Principals mètodes del procés d'extinció i directrius operatives clau

 

1. Apagament líquid-únic

L'extinció d'un líquid-únic és el mètode d'extinció més bàsic i senzill. S'utilitza principalment per a peces amb formes simples i simètriques i una variació mínima-de secció transversal, com ara eixos i passadors.

Per a l'extinció d'un sol-líquid, s'ha de seleccionar el refrigerant adequat en funció del material i del gruix de la peça. Els acers de baix-carboni i de baix-aliatge-s'extingeixen generalment amb aigua o salmorra, mentre que els acers d'alt-aliatge i les peces-petites i complexes es poden apagar amb oli o una solució de polímer.

Durant l'extinció, assegureu-vos que la peça de treball estigui immersa uniformement al medi i que el medi s'agiti correctament per evitar que una pel·lícula de vapor dificulti el refredament.

L'extinció líquida única -ofereix una estabilitat d'alta-qualitat i és adequada per a la producció a gran-escala, però es recomana precaució pel que fa al risc de deformació i esquerdament causat per un refredament massa ràpid.

 

2. Dos-apagats líquids

L'extinció de dos-líquids combina els avantatges del refredament ràpid i lent. En primer lloc, un primer medi, com l'aigua o l'aigua salada, passa ràpidament per la regió d'austenita més inestable del material. Una vegada que la temperatura del material s'acosta a la temperatura de transformació de la martensita, el material es transfereix ràpidament a un segon medi, com l'oli, per completar la transformació de la martensita.

L'extinció de dos-líquids és particularment comú per a peces de treball mitjanes-{-grans fetes d'acer d'alt-carboni i acers d'aliatge mitjà-{-mitjana i alt, com ara motlles i engranatges en brut.

La clau d'aquesta operació és controlar amb precisió el temps de permanència de la peça en el primer mitjà. Normalment, s'utilitza un temps d'extinció d'1 segon per 3-5 mm de gruix efectiu de la peça, encara que també es pot determinar observant la desaparició de les bombolles a la superfície de la peça.

La transferència del primer medi al segon ha de ser ràpida i continuada per evitar un augment de temperatura que pugui provocar la descomposició de l'estructura del material.

L'extinció de dos-líquids redueix significativament les tensions tèrmiques i estructurals, la qual cosa el converteix en un mètode eficaç per controlar la deformació i prevenir l'esquerda.

 

3. Pas de extinció

L'extinció escalonada requereix escalfar la peça fins a l'austenitització i, a continuació, apagar-la en un bany calent lleugerament per sobre del punt Ms, com ara un bany de nitrat o un bany alcalí, per mantenir-lo. Un cop la temperatura sigui uniforme en tota la secció-transversal de la peça de treball, la peça es retira i es refreda-aire.

L'extinció per pas s'utilitza sovint en eines i peces amb formes complexes i requisits d'alta precisió, com ara aixetes, engranatges petits i eixos de precisió.

Durant el funcionament, les fluctuacions de la temperatura del bany s'han de controlar estrictament, normalment dins d'un rang de més o menys deu graus centígrads. El temps de retenció es calcula a partir de la secció transversal més gran-, estimada generalment en cinc mil·límetres per minut.

L'extinció escalonada redueix eficaçment les tensions tèrmiques, permetent que la transformació martensítica es produeixi gradualment durant el refredament per aire. Això es tradueix en un baix esforç de microestructura i una deformació mínima. Tanmateix, a causa de la capacitat de refrigeració limitada de les sals foses, només és adequat per a peces de treball amb un gruix efectiu de no més de 20 mm.

 

4. Enduriment isotèrmic

L'extinció isotèrmica consisteix a apagar completament una peça escalfada a la temperatura d'austenització en un bany calent a la zona de transformació de bainita. Un període de retenció prolongat permet que l'austenita es transformi completament en bainita inferior, seguida d'un refredament per aire. L'austempering s'utilitza principalment per a peces que requereixen una gran resistència, duresa i estabilitat dimensional, com ara coixinets i motlles de precisió. La temperatura i la durada isotèrmiques es determinen en funció de la corba TTT de l'acer, amb temperatures normalment entre 250 i 400 graus.

Després de l'austemper, el material es converteix en bainita, presentant una excel·lent resistència i tenacitat, amb poca tendència a deformar-se o esquerdar-se. Tanmateix, l'austempering té un cicle de producció llarg, costos elevats i es limita a peces de treball amb seccions transversals-més petites.

 

Problemes comuns i control de qualitat

 

L'extinció sovint provoca defectes com ara una duresa insuficient, punts tous, deformacions, esquerdes, oxidació i descarburació.

La duresa insuficient és generalment causada per l'escalfament a una temperatura massa baixa o per un refredament insuficient. Una altra causa és la descarburació superficial de la peça.

Els punts tous són generalment causats per mitjans d'extinció contaminats o la presència d'escala d'òxid a la superfície de la peça. La deformació i les esquerdes poden ser causades per un esforç tèrmic o estructural excessiu.

Per tant, el control de qualitat durant l'extinció requereix un seguiment integral del procés, especialment un control precís de la temperatura durant la fase d'escalfament. Durant la fase de refredament, la temperatura, la concentració i la velocitat de circulació del medi s'han de mantenir estables. El tremp és necessari immediatament després de l'extinció per eliminar les tensions residuals a les peces.

Durant la producció en massa, s'han de realitzar controls puntuals periòdics de l'estructura metal·logràfica i el gradient de duresa. Les proves no destructives es poden utilitzar en peces crítiques per detectar esquerdes.

 

Compatibilitat de materials i selecció de processos

 

Les diferències en la composició entre els materials donen lloc a una tempabilitat variable, temperatures d'inici de transformació martensítica i velocitats de refredament crítiques. Per tant, s'ha de seleccionar un procés d'extinció específic en funció de les característiques del material.

L'acer de baix-carboni i l'acer estructural de baix-aliatge tenen una tempabilitat relativament baixa i, generalment, es treuen amb aigua o dos-líquids per millorar la duresa superficial i la resistència al desgast de les peces.

L'acer temperat i temperat amb carboni mitjà- requereix assegurar un enduriment complet del nucli, de manera que generalment s'utilitza l'extinció d'oli o l'extinció ràpida de l'oli per evitar deformacions i esquerdes.

L'acer per eines d'alt-carboni és propens a sobreescalfar-se, cosa que augmenta la probabilitat de deformació. Per tant, es pot utilitzar l'extinció escalonada o l'extinció del bany alcalí a baixa -temperatura.

Els acers de matriu d'alt-aliatge, com ara l'H13, tenen una tempabilitat excel·lent, de manera que es poden endurir amb gas o endurir-se en un bany de sal a-alta temperatura per minimitzar la distorsió.

Les peces de treball carburades requereixen una tenacitat del nucli especialment alta, per la qual cosa requereixen temperatures relativament baixes, ja sigui enduriment directe o enduriment en un bany de sal.

L'acer inoxidable i l'acer d'alta{0}}velocitat requereixen un preescalfament i un apagat en bany de sal per evitar esquerdes i precipitacions de carbur.

L'extinció és un procés complex i crític, per la qual cosa s'ha de seleccionar el mètode d'extinció adequat en funció de les propietats del material, la forma de la peça i les condicions de funcionament.

L'extinció requereix un control estricte dels processos d'escalfament i refrigeració per aconseguir la microestructura i les propietats desitjades, alhora que garanteix una qualitat del producte consistent i fiable.