¿Cuáles son los cambios a microescala en el enfriamiento durante el tratamiento térmico?

Proceso de enfriamiento

El enfriamiento del acero es el proceso de tratamiento térmico de calentar el acero a la temperatura crítica Ac3 (acero hipoeutectoide) o Ac1 (acero hipereutectoide) por encima de la temperatura, manteniéndolo durante un período de tiempo, hacerlo total o parcialmente austenítico y luego enfriarlo por debajo de Ms (o isotérmico cerca de Ms) Con una velocidad de enfriamiento más rápida que la crítica para la transformación de martensita (o bainita).

Proceso

Calefacción, aislamiento, refrigeración.

La esencia del enfriamiento

La austenita superenfriada se transforma en martensita o bainita para obtener una estructura de martensita o bainita.

Propósito del enfriamiento

(1) mejorar en gran medida la rigidez, la dureza, la resistencia al desgaste, la resistencia a la fatiga y la dureza del acero, para cumplir con los diferentes requisitos de varias piezas y herramientas mecánicas;

(2) A través del enfriamiento para cumplir con la resistencia ferromagnética, a la corrosión y otras propiedades físicas y químicas especiales de algunos aceros especiales.

Aplicación

El proceso de enfriamiento es el más ampliamente utilizado, como herramientas, herramientas de medición, moldes, rodamientos, resortes y automóviles, tractores, motores diesel, máquinas de corte, herramientas neumáticas, maquinaria de perforación, maquinaria agrícola, maquinaria petrolera, maquinaria química, maquinaria textil, aviones y otras piezas están utilizando el proceso de enfriamiento.

Medio de enfriamiento

El medio utilizado para enfriar la pieza de trabajo se denomina medio de enfriamiento (o medio de enfriamiento). El medio de enfriamiento ideal debe tener la condición de que la pieza de trabajo se pueda extinguir en martensita sin causar demasiada tensión de enfriamiento.

Los medios de enfriamiento comúnmente utilizados son agua, solución acuosa, aceite mineral, sal fundida, álcali fundido, etc.

Agua

El agua es un medio de enfriamiento con una fuerte capacidad de enfriamiento.

• Ventajas: amplia fuente, bajo precio, composición estable no es fácil de deteriorar.

• Desventajas: la capacidad de enfriamiento es inestable, que es fácil de deformar o agrietar la pieza de trabajo. En el área de "nariz" de la curva C (aproximadamente 500 ~ 600 ℃), el agua está en la etapa de película de vapor y el enfriamiento no es lo suficientemente rápido. Y se formará el "punto blando". En la zona de temperatura de transición martensítica (100 ~ 300 ℃), el agua está en la etapa de ebullición y el enfriamiento es demasiado rápido, que es fácil de hacer la velocidad de transición martensítica demasiado rápido y producir una gran tensión interna, lo que resulta en la deformación e incluso el agrietamiento de la pieza de trabajo. Cuando la temperatura del agua aumenta, el agua contiene más gas o el agua se mezcla con impurezas insolubles (como aceite, jabón, lodo, etc.), lo que reducirá significativamente su capacidad de enfriamiento.

• Aplicación: Es adecuado para el enfriamiento y enfriamiento de la pieza de trabajo de acero al carbono con tamaño de sección pequeña y forma simple.

Agua salada y agua alcalina

• Agregue una cantidad adecuada de sal y álcali en el agua, de modo que la pieza de trabajo de alta temperatura se sumerja en el medio de enfriamiento, en la etapa de película de vapor, la precipitación de cristales de sal y álcali y se rompa inmediatamente, la película de vapor se destruye, la superficie de la pieza de trabajo también se explota, Que puede mejorar la capacidad de enfriamiento del medio en la región de alta temperatura, su desventaja es que el medio es corrosivo.

• Aplicación: En circunstancias normales, la concentración de agua salada es 10%, y la concentración de solución acuosa de soda cáustica se 10% a 15%. Se puede utilizar como medio de enfriamiento para piezas de acero al carbono y acero estructural de baja aleación, la temperatura de uso no debe exceder los 60 ℃, Y debe limpiarse a tiempo después del tratamiento de enfriamiento y anti-óxido.

Aceite

• El medio de enfriamiento generalmente utiliza aceite mineral (aceite mineral), como aceite, aceite de transformador y aceite diesel. El aceite generalmente usa el No. 10, No. 20, No. 30 aceite, cuanto mayor sea el número de aceite, mayor será la viscosidad, mayor será el punto de inflamación, menor será la capacidad de enfriamiento, el uso de la temperatura aumenta en consecuencia.

Método de enfriamiento

Quitamiento de un líquido

Es un método de operación de enfriamiento en el que las partes químicas austeníticas se sumergen en un medio de enfriamiento y se enfrían a temperatura ambiente. El medio de enfriamiento líquido único incluye agua, agua salada, agua alcalina, aceite y agente de enfriamiento especialmente preparado.

• Ventajas: Operación simple, propicia para la mecanización y automatización.

• Desventajas: La velocidad de enfriamiento está limitada por las características de enfriamiento del medio y afecta la calidad de enfriamiento.

• Aplicación: Para acero al carbono, el enfriamiento líquido único solo es adecuado para piezas de trabajo con forma simple.

Doble enfriamiento

Las partes químicas austeníticas se sumergen primero en un medio con una fuerte capacidad de enfriamiento, y las partes de acero se eliminan entre la temperatura del medio de enfriamiento y se sumergen inmediatamente en otro medio con una capacidad de enfriamiento débil. Como agua después del aceite, agua después del aire y así sucesivamente. El enfriamiento líquido doble reduce la deformación y la tendencia al agrietamiento, la operación no es fácil de dominar y hay ciertas limitaciones en la aplicación.

Quitamiento martensítico fraccional

• Es las partes químicas austeníticas primero sumergidas en la temperatura ligeramente más alta o ligeramente más baja que el punto de acero martensítico del medio líquido (baño de sal o baño de álcali), mantenga el tiempo apropiado, hasta que las partes de acero de las capas internas y externas se alcancen la temperatura media después de la refrigeración por aire, Para obtener el proceso de enfriamiento de la estructura martensítica, también conocido como enfriamiento fraccionado.

• Ventajas: Fraccional quenching porque la temperatura fraccionada permanece a la misma temperatura dentro y fuera de la pieza de trabajo después de la refrigeración por aire, por lo que puede reducir efectivamente el estrés por cambio de fase y el estrés térmico, reducir la deformación de enfriamiento y la tendencia al agrietamiento.

• Aplicación: Adecuado para piezas de trabajo de acero aleado y acero de alta aleación con altos requisitos de deformación, y también se puede utilizar para piezas de trabajo de acero al carbono con un tamaño de sección transversal pequeño y una forma compleja.

Quitamiento isotérmico de bainita

Es el acero austenitizante, de modo que el enfriamiento rápido al rango de temperatura de transición de bainita (260 ~ 400 ℃) mantenimiento isotérmico, de modo que la austenita en el proceso de enfriamiento de bainita, a veces llamado enfriamiento isotérmico, el tiempo de espera general es de 30 ~ 60min.

Encaje combinado

La pieza de trabajo se enfría por debajo de Ms para obtener martensita de 10% 20%, y luego se isotérmica en la zona de temperatura de bainita más baja. Este método de enfriamiento permite que la pieza de trabajo con una sección transversal grande obtenga la estructura M + B. La martensita formada durante la pre-inactivación puede promover la transformación de bainita y templar la martensita en isotérmica. El enfriamiento compuesto se utiliza para piezas de trabajo de acero de herramienta de aleación para evitar el primer tipo de fragilidad de templado y reducir el volumen de austenita residual, es decir, la deformación y la tendencia al agrietamiento.