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110 preguntas sobre el tratamiento térmico de metales (parte 3)

41. ¿Cómo afecta la calidad metalúrgica del acero a la fisuración por enfriamiento?

Las piezas de acero se pueden procesar mediante forja, fundición, acero estirado en frío, acero laminado en caliente, etc. Todo tipo de espacios en blanco o materiales pueden tener defectos metalúrgicos en el proceso de producción, o los defectos metalúrgicos de las materias primas pueden dejarse para el siguiente proceso. Finalmente, estos defectos pueden expandirse en grietas de enfriamiento rápido durante el enfriamiento rápido, o conducir a la aparición de grietas. Por ejemplo, se pueden formar defectos como porosidad, porosidad, agujeros de arena, segregación y grietas en el interior o en la superficie de la fundición de acero debido a una tecnología de procesamiento inadecuada en el proceso de trabajo en caliente; Cavidad de contracción, segregación, mancha blanca, inclusión, grieta, etc. Tal vez se formó en la forja en blanco. Estos defectos tienen una gran influencia en el enfriamiento del agrietamiento del acero. En términos generales, cuanto más grave es el defecto original, mayor es la tendencia a apagar la fisura.

42. ¿Cuáles son los efectos del contenido de carbono y los elementos de aleación en la tendencia al agrietamiento del acero?

El contenido de carbono y los elementos de aleación del acero tienen efectos importantes en la tendencia al agrietamiento del acero. En términos generales, con el aumento del contenido de carbono en la martensita, aumenta la fragilidad de la martensita, disminuye la resistencia a la fractura por fragilidad del acero y aumenta la tendencia al agrietamiento por enfriamiento rápido. Con el aumento del contenido de carbono, la influencia del estrés térmico se debilita y se potencia la influencia del estrés tisular. Cuando la pieza de trabajo se enfría en agua, la tensión de compresión de la superficie se vuelve más pequeña y la tensión de tracción en el medio está cerca de la superficie. Cuando el aceite se apaga, la tensión de tracción superficial aumenta. Todo esto aumenta la tendencia a apagar el agrietamiento. La influencia de los elementos de aleación en el enfriamiento es compleja y la conductividad térmica del acero disminuye con el aumento de los elementos de aleación, lo que aumenta la heterogeneidad de transición de fase. Al mismo tiempo, con el aumento del contenido de aleación, la austenita se fortalece y es difícil relajar la tensión por deformación plástica, lo que aumenta la tensión interna del tratamiento térmico y aumenta la tendencia al enfriamiento rápido. Sin embargo, con el aumento del contenido de elementos de aleación, se mejora la templabilidad del acero. Se puede extinguir con un medio de extinción suave, que puede reducir la tendencia a la extinción. Además, algunos elementos de aleación como el vanadio, el niobio y el titanio tienen la función de refinar el grano de austenita, reduciendo la tendencia al sobrecalentamiento del acero y, por lo tanto, reduciendo la tendencia al enfriamiento rápido.

43. ¿Cuál es el efecto del tejido original sobre la propiedad de agrietamiento?

La microestructura original del acero tiene una gran influencia en la grieta antes del enfriamiento. Cuando la temperatura de calentamiento de la perlita en escamas es demasiado alta, es fácil provocar el crecimiento del grano de austenita y el sobrecalentamiento. Por lo tanto, la temperatura de calentamiento y el tiempo de mantenimiento deben controlarse estrictamente para las piezas de acero cuya estructura original es perlita en escamas. De lo contrario, causará grietas por enfriamiento debido al sobrecalentamiento de las piezas de acero. Acero con organización original de perlita esferoidal, cuando se apaga el calentamiento, el carburo globular es estable porque ha terminado, en el proceso de transformación de austenita, la disolución del carburo, a menudo una pequeña cantidad de carburos residuales, los carburos residuales obstaculizaron el crecimiento del grano austenítico, en comparación con laminar perlita, el enfriamiento puede obtener martensita fina, por lo tanto, la organización original para el acero de perlita esferoidal uniforme para reducir las grietas antes del enfriamiento es el estado ideal de la organización.

44. ¿Por qué ocurre el fenómeno de agrietamiento por enfriamiento repetido?

En la producción, a menudo ocurre el fenómeno de agrietamiento por enfriamiento repetido, que es causado por el enfriamiento secundario directo sin normalización intermedia o recocido intermedio antes del enfriamiento secundario. No hay ningún carburo en la estructura que impida el crecimiento de los granos de austenita, por lo que los granos de austenita pueden crecer fácilmente de manera significativa y provocar un sobrecalentamiento. Por lo tanto, también se puede usar un recocido intermedio en el enfriamiento secundario para eliminar completamente la tensión interna.

45. ¿Cómo afectan el tamaño y la estructura de las piezas a la propiedad de agrietamiento?

El tamaño de la sección de las piezas es demasiado pequeño y demasiado difícil de romper. Cuando se apaga la pieza de trabajo con un tamaño de sección pequeño, el corazón es fácil de endurecer, y la formación de martensita en el corazón y la superficie tiene lugar casi al mismo tiempo, por lo que la tensión del tejido es pequeña y no es fácil de ser apagado El tamaño de la sección es piezas demasiado grandes, especialmente con la fabricación de acero de baja templabilidad, el enfriamiento no solo no puede endurecer el corazón, sino que incluso la superficie tampoco puede obtener martensita, la tensión interna es principalmente tensión térmica, no es fácil que aparezcan grietas de enfriamiento. Por tanto, para cada tipo de piezas de acero, bajo un determinado medio de temple, existe un diámetro crítico de fisuración, es decir, en el diámetro crítico de las piezas tienen mayor tendencia a fisurarse. El tamaño del riesgo de fisuración puede variar según la composición química del acero, la temperatura de calentamiento y el método utilizado. El ángulo agudo, el ángulo angular y otros factores de forma geométrica de las piezas hacen que la velocidad de enfriamiento local de la pieza de trabajo cambie bruscamente, aumente la tensión residual del enfriamiento y, por lo tanto, aumente la tendencia al agrietamiento del enfriamiento. El aumento de la falta de uniformidad de la sección de la pieza, la tendencia de enfriamiento también aumenta, la parte delgada en la transformación de martensita de enfriamiento ocurre primero, luego, cuando la parte gruesa de la transformación de martensita, la expansión del volumen, de modo que la delgada Parte bajo tensión de tracción, concentración de tensión en la unión del espesor delgado, por lo que a menudo aparecen grietas de enfriamiento.

46. ​​¿Cómo afectan los factores del proceso al enfriamiento de las grietas?

Los factores del proceso (principalmente la temperatura de calentamiento del temple, el tiempo de retención, el modo de enfriamiento, etc.) tienen una gran influencia en la tendencia a la formación de grietas en el temple. El tratamiento térmico incluye el proceso de calentar, mantener y enfriar. No solo se pueden generar grietas durante el tratamiento térmico (templado), sino que también se pueden formar durante el calentamiento si no se calienta adecuadamente.

47.¿Qué grietas pueden producirse por un calentamiento inadecuado?

Grietas causadas por una tasa de calentamiento excesiva, carbonización o descarburación de la superficie, grietas causadas por sobrecalentamiento o sobrequemado, grietas inducidas por hidrógeno causadas por calentamiento en una atmósfera que contiene hidrógeno.

48. ¿Por qué la velocidad de calentamiento excesiva provoca grietas?

Debido al diferente proceso de cristalización de algunos materiales en el proceso de fundición, se unen para formar inclusiones no metálicas de composición no uniforme, estructura no uniforme y materiales fundidos. Como la fase de carburo dura y quebradiza en el acero fundido con alto contenido de manganeso, la segregación de la composición y la porosidad en el acero fundido de alta aleación y otros defectos, cuando la pieza de trabajo grande se calienta rápidamente, se puede formar una tensión mayor y, por lo tanto, se produce el agrietamiento.

49. ¿Por qué la carburación o descarburación superficial provoca grietas?

Cuando las piezas de acero aleado se calientan en un horno de atmósfera protectora (u horno de atmósfera controlada) con hidrocarburo como fuente de gas, debido a una operación incorrecta o fuera de control, el potencial de carbono en el horno aumenta, de modo que el contenido de carbono superficial de la pieza de trabajo calentada excede el contenido de carbono original de la pieza de trabajo. Durante el tratamiento térmico subsiguiente, el operador todavía apaga el acero de acuerdo con las especificaciones del proceso original, lo que resulta en el enfriamiento de las grietas.

Cuando la fundición de acero con alto contenido de manganeso se trata con tratamiento térmico, si la capa superficial se descarbura y desmagnetiza, aparecerán grietas en la superficie de la pieza de trabajo. Cuando el acero para herramientas de baja aleación y el acero rápido se calientan mediante tratamiento térmico, también pueden producirse grietas si la superficie se descarbura.

50. ¿Por qué el sobrecalentamiento o la quema excesiva provocan grietas?

Acero de alta velocidad, pieza de trabajo de acero inoxidable, debido a la alta temperatura de enfriamiento, una vez que la temperatura de calentamiento está fuera de control, es fácil causar sobrecalentamiento o sobrequemado, lo que provoca grietas en el tratamiento térmico.

51.¿Qué tipos de perlita hay? ¿Cuáles son sus características morfológicas y funcionales?

La morfología de la perlita se puede dividir en dos tipos: perlita en escamas y perlita granular.

La perlita laminar está compuesta por cementita y ferrita dispuestas alternativamente

(1) la formación de perlita laminar primero en la nucleación de precipitación del límite de grano de austenita de cementita, y creció en una lámina para aparecer en ambos lados de la austenita de carbono pobre, lo que provocó la ferrita en la austenita en la interfaz, la nucleación de la formación de cementita lamelar ferrita, y la austenita rica en carbono cercana provocó cementita junto con la interfaz de austenita, nucleación de ferrita. Tal alternancia repetida, eventualmente forma la perlita, cuando el camino anterior hacia el desarrollo horizontal de la perlita al mismo tiempo, el frente de ferrita en escamas en la difusión del frente de cementita austenita, promueve el Broadbent junto con el crecimiento longitudinal, lo que resulta en la formación de la campo de perlita Dentro de un solo grano de austenita, se pueden formar varios dominios de perlita.

(2) Espaciamiento lamelar El espaciamiento lamelar de perlita se refiere a la distancia promedio entre dos cementos adyacentes en perlita, cuyo tamaño depende principalmente de la temperatura de transición (subenfriamiento). Cuanto menor es la temperatura de transición, menor es el espacio lamelar, más fina es la estructura de la perlita y mayor es el grado de difusión de la cementita. B perlita esferoidal, la formación de la perlita esferoidal también es un proceso de precipitación alterna de cementita y ferrita, entre ellos , la precipitación de cementita no está dentro de la nucleación espontánea OuDeFei rica en carbono de fuego de carburo soluble de grano austenítico, debido al crecimiento de aproximadamente consistente, eventualmente en la matriz ferrítica distribuida uniformemente en el granular (cementita esférica perlita esferoidal, se cree que tiene menor La temperatura de austenización es ventajosa para la formación de perlita granular.Las propiedades mecánicas de la perlita C y la resistencia y dureza de la perlita en escamas aumentan con la disminución del espacio lamelar.La perlita granular tiene menor resistencia y dureza, mejor plasticidad y tenacidad.

52. ¿Qué medidas se pueden tomar para obtener un tamaño de grano austenítico fino del acero durante el calentamiento?

R: Temperatura de calentamiento y tiempo de mantenimiento: cuanto mayor sea la temperatura y más largo el tiempo de mantenimiento, más rápido y más grandes crecerán los granos de austenita. La tasa de crecimiento del grano de austenita aumenta exponencialmente con el aumento de la temperatura. A alta temperatura, el efecto del tiempo de retención sobre el crecimiento del grano es mayor a baja temperatura.

B: Tasa de calentamiento: cuanto mayor sea la tasa de calentamiento y el sobrecalentamiento, mayor será la temperatura real de formación de austenita, porque aumenta la relación entre la tasa de nucleación y la tasa de crecimiento. Así, se pueden obtener pequeños granos iniciales. Esto también indica que el calentamiento rápido puede producir granos finos de austenita.

C: Composición química del acero: Los granos de austenita tienden a crecer y toscarse con el aumento del contenido de carbono del acero, pero no lo suficiente como para formar carburo no disuelto. Por lo tanto, el acero al carbono eutectoide es más sensible al sobrecalentamiento que el acero al carbono hipereutectoide.

D: La estructura original del acero: generalmente, cuanto más fina es la estructura original o la estructura de no equilibrio, mayor es el grado de descomposición del carburo, menor es el grano inicial austenítico que se obtiene, pero la tendencia al crecimiento del grano del acero aumenta, y aumenta la sensibilidad al sobrecalentamiento. Por lo tanto, no es adecuado utilizar una temperatura de calentamiento demasiado alta y un tiempo de mantenimiento demasiado largo para el acero con una estructura original muy fina.

53. ¿Cómo ocurre la fragilidad del temperamento de las clases primera y segunda? ¿Cómo deshacerse de la fragilidad del temperamento?

Fragilidad de templado de clase I (fragilidad de templado de martensita): el acero al carbono se templará en el rango de temperatura de 200~400 °C, la resistencia al impacto disminuirá a temperatura ambiente, lo que resultará en fragilidad, a saber, fragilidad de templado de clase I o fragilidad de templado de martensita. La fragilidad de los aceros aleados ocurre en un rango de temperatura ligeramente más alto, alrededor de 250~450 grados.

Si el primer tipo de fragilidad por revenido ocurre después de que la pieza ha sido revenida, necesita ser recalentada y templada para eliminarla.

El segundo tipo de fragilidad por templado (fragilidad por templado a alta temperatura de martensita o fragilidad por templado reversible): La resistencia al impacto de algunos aceros aleados disminuye cuando se enfrían lentamente después del templado dentro del rango de temperatura de 450~650 grados. Si el acero quebradizo resultante se recalienta a una temperatura de templado predeterminada (ligeramente por encima del rango de temperatura que causa la fragilidad) y luego se enfría rápidamente a temperatura ambiente, la fragilidad desaparecerá. Por esta razón, también se conoce como fragilidad de temple reversible.

54.¿Cuál es la templabilidad del acero? ¿Qué factores afectan la templabilidad?

R: La capacidad del acero para obtener martensita en el templado, es decir, la profundidad a la que se templa el acero, se denomina templabilidad. La templabilidad del acero depende de su velocidad crítica de enfriamiento. Cuanto más derecha sea la curva C, menor será la velocidad crítica de enfriamiento y mayor la templabilidad.

B: 1. Influencia del contenido de carbono: Con el aumento del contenido de carbono en la austenita, la estabilidad aumenta, haciendo que la curva C se desplace hacia la derecha.

2. Influencia de los elementos de aleación: los elementos de aleación (excepto Co) pueden mejorar la templabilidad del acero.

3. Influencia de la temperatura de austenización y el tiempo de retención: cuanto mayor sea la temperatura de austenización, mayor será el tiempo de retención, más completa será la disolución del carburo, mayor será el grano austenítico, menor será el área límite total y menor será la nucleación, lo que retrasa la transformación de perlita por el desplazamiento a la derecha de la curva C. En una palabra, cuanto más rápida es la velocidad de calentamiento, más corto es el tiempo de retención, más pequeño es el grano de austenita, más heterogénea es la composición y más segunda fase no disuelta, más rápida es la velocidad de transformación isotérmica, lo que hace que la curva C se mueva hacia la izquierda. .

55. El crecimiento del grano de austenita debe controlarse durante el tratamiento térmico. Se deben analizar los factores que afectan el crecimiento del grano austenítico y las medidas para controlar el crecimiento del grano austenítico.

Temperatura de calentamiento y tiempo de mantenimiento: cuanto mayor sea la temperatura de calentamiento, mayor será el tiempo de mantenimiento y cuanto más grandes sean los granos de austenita, más importante es la temperatura de calentamiento.

Velocidad de calentamiento: cuanto más rápida es la velocidad de calentamiento, mayor es el sobrecalentamiento, mayor es la relación entre la tasa de nucleación y la velocidad de crecimiento para refinar los granos, y mayor es el tamaño real del grano de austenita. Composición química del acero:

1. Acero al carbono: el acero eutectoide es más fácil de sobrecalentar que el acero hipereutectoide;

2. Acero aleado: los compuestos de carbono y nitroso, como Ti, V, Vr, Nb, W, Mo, Cr, etc. se agregan al acero para formar elementos que dificultan fuertemente la migración del límite de grano de austenita y hacen que el grano refinado. El acero desoxidado con Al tiene grano fino, mientras que el acero desoxidado con Si tiene grano grueso.

La estructura original: cuanto más fina sea la estructura original o la estructura de no equilibrio, mayor será la tendencia del tamaño del grano del acero y más fácil será el engrosamiento del grano.

56.¿En cuántos tipos de fundición se suele dividir?

Las formas de carbono en estos hierros fundidos y sus efectos sobre las propiedades del hierro fundido se indican respectivamente.

Hierro fundido gris: alta resistencia a la compresión, excelente resistencia al desgaste y supresión de vibraciones, baja sensibilidad a la muesca.

Hierro dúctil: resistencia a la tracción de hierro fundido gris y acero de carbono medio, resistencia a la fatiga por flexión y buena forma y tenacidad.

El grafito de hierro fundido maleable es floculante y tiene un pequeño efecto de corte en la matriz, por lo que su resistencia, plasticidad y tenacidad son más altas que las del hierro fundido gris, especialmente el hierro maleable de perlita puede ser comparable al acero fundido, pero no se puede forjar.

Hierro fundido vermicular: la resistencia a la tracción, la plasticidad y la resistencia a la fatiga del hierro fundido vermicular son mejores que las del hierro fundido gris, y el hierro fundido dúctil está cerca de la matriz de ferrita. Además, su conductividad térmica, fundición, maquinabilidad son mejores que el hierro dúctil y el hierro fundido gris similar.

Dé ejemplos y explique brevemente qué técnicas efectivas de tratamiento térmico se pueden usar para mejorar la vida útil del troquel. Por favor dé más de cinco ejemplos.

La ruta de procesamiento conocida del rodamiento de precisión de acero GCr15 es la siguiente:

Blanking – forja – tratamiento superfino – mecanizado – temple – tratamiento en frío – tratamiento de estabilización. El proceso de tratamiento térmico incluye:

El proceso de tratamiento térmico ultrafino es de 1050 ℃ × 20 ~ 30 min de calentamiento a alta temperatura, 250 ~ 350 ℃ × 2h de baño de sal isotérmico, 690 ~ 720 ℃ × 3 h con enfriamiento del horno a 500 ℃ de enfriamiento por aire.

Enfriamiento: calentamiento a 835 ~ 850 ℃ × 45 ~ 60 min en una atmósfera protectora, enfriamiento en aceite a 150 ~ 170 ℃ durante 5 ~ 10 min, luego enfriamiento en aceite a 30 ~ 60 ℃.

Tratamiento en frío: tratamiento en frío a -40 — -70 ℃ × 1 ~ 1.5 h después de la limpieza

Tratamiento térmico de estabilización: 140 ~ 180 ℃ × 4 ~ 12 h después de la molienda gruesa; después de la molienda fina, 120 ~ 160 ℃ × 6 ~ 24 h.

57. ¿Por qué el material del engranaje de la máquina suele ser acero 45, mientras que el material del engranaje del automóvil es 20CrMnTi, etc. Formule la ruta del proceso y el propósito de adoptar el proceso de tratamiento térmico.

(1) Los engranajes de la máquina herramienta funcionan sin problemas sin un fuerte impacto, la carga no es grande, la velocidad es media, los requisitos de resistencia y dureza del núcleo del engranaje no son altos, generalmente eligen la fabricación de acero 40 o 45. Las condiciones de trabajo del engranaje del automóvil y del tractor que el mal engranaje de la máquina, más tensión, sobrecarga y golpes frecuentes, mientras que el arranque, el frenado y la velocidad en la resistencia a la abrasión, la resistencia a la fatiga por flexión, la resistencia a la fatiga por contacto, la resistencia central y la dureza de los requisitos de rendimiento son relativamente altos. con acero al carbono medio o carbono en baja aleación mediante el enfriamiento de la superficie de calentamiento por inducción de alta frecuencia no se puede garantizar el rendimiento.

(2) Proceso de procesamiento de engranajes de máquinas herramienta: corte, forja, normalización, templado, semiacabado, calentamiento de superficie por inducción de alta frecuencia, templado + templado a baja temperatura, rectificado fino, productos terminados. La normalización puede homogeneizar la estructura, eliminar el estrés de forjado y ajustar la dureza para mejorar la maquinabilidad. El tratamiento de templado y revenido puede hacer que el engranaje tenga propiedades mecánicas integrales más altas, mejorar la resistencia y dureza del núcleo del diente, hacer que el engranaje pueda soportar una mayor tensión de flexión y carga de impacto, y reducir la deformación por enfriamiento. El enfriamiento de la superficie de calentamiento por inducción de alta frecuencia puede mejorar la dureza de la superficie del engranaje y la resistencia al desgaste, mejorar la fatiga por contacto con la superficie del diente; el templado a baja temperatura elimina la tensión de enfriamiento sin reducir la dureza de la superficie. Evite las grietas de pulido y mejore la resistencia al impacto de los engranajes.

Ruta de tecnología de procesamiento de engranajes de automóviles: corte - forja - normalización - mecanizado - carburación, enfriamiento + templado a baja temperatura - granallado - rectificado - producto terminado. El tratamiento de normalización puede igualar la estructura y ajustar la dureza para mejorar la maquinabilidad. La cementación es para mejorar la fracción de masa del carbono de la superficie del diente (0.8-1.05%); El enfriamiento puede mejorar la dureza de la superficie del diente y obtener una cierta profundidad de la capa endurecida (2.8-1.3 mm), mejorar la resistencia al desgaste y la resistencia a la fatiga por contacto de la superficie del diente; La función del templado a baja temperatura es eliminar la tensión de enfriamiento, evitar el agrietamiento por molienda y mejorar la resistencia al impacto. El tratamiento de granallado puede mejorar la dureza de la superficie del diente en aproximadamente 1-3HRC, aumentar la tensión de compresión residual en la superficie y, por lo tanto, mejorar la resistencia a la fatiga por contacto.

58. Tipos y soluciones de fragilidad por temple.

Fragilidad de revenido: el fenómeno de que la tenacidad al impacto y la fragilidad del acero templado disminuyen y aumentan obviamente con el aumento de la temperatura de revenido en un cierto rango de temperatura de revenido. Hay dos categorías, la primera y la segunda.

Tipo I: fragilización por revenido irreversible del acero endurecido durante el revenido de 250~400; Tipo 2:450~650 reversible.

Métodos: el primer tipo de producción no se puede eliminar, puede agregar SI, hacer que la temperatura de transición frágil aumente a más de 300 y luego templar a 250; El segundo tipo: en la temperatura quebradiza, el templado a corto plazo, el enfriamiento rápido no ocurre, el enfriamiento lento. Se puede eliminar el recalentamiento del templado a corto plazo a temperatura frágil, el enfriamiento rápido.

59. ¿Propósito del tratamiento térmico de microadelgazamiento del acero troquelado para trabajo en frío? ¿Tratamiento superfino cíclico del acero Cr12MoV?

Objetivo: El tratamiento térmico de microrefinación incluye el refinamiento de la matriz de acero y el refinamiento del carburo. El refinamiento de la microestructura puede mejorar la resistencia y la tenacidad del acero, y el refinamiento del carburo puede mejorar la resistencia, la tenacidad y la resistencia al desgaste del acero.

Proceso: 1150 templado por calentamiento +650 templado +1000 templado por aceite térmico +650 templado +1030 templado por aceite térmico 170 isotérmico 30min refrigeración por aire +170 templado.

¿Cuántos tipos de martensita son comunes en los aceros templados? ¿La estructura? ¿Características de rendimiento? Formando condiciones?

Lamas y aletas. La subestructura del listón es dislocación, con alta resistencia y dureza, buena plasticidad y tenacidad. Condiciones de formación de acero con bajo contenido de carbono, por encima de 200 ℃ de temperatura. Las láminas con contenido de carbono medio y alto por debajo de 200 ℃ son cristales gemelos con alta dureza y fragilidad.

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