A definición e o propósito da extinción
O aceiro quéntase a unha temperatura superior ao punto crítico Ac3 (aceiro hipoeutectoide) ou Ac1 (aceiro hipereutectoide), mantense durante un período de tempo para austenizalo total ou parcialmente e, a continuación, arrefríase a unha velocidade maior que a velocidade crítica de temple. O proceso de tratamento térmico que transforma a austenita superenfriada en martensita ou bainita inferior chámase temple.
O propósito do temple é transformar a austenita superenfriada en martensita ou bainita para obter unha estrutura de martensita ou bainita inferior, que logo se combina co revenido a diferentes temperaturas para mellorar en gran medida a resistencia, a dureza e a resistencia do aceiro. A capacidade de desgaste, a resistencia á fatiga e a tenacidade, etc., para satisfacer os diferentes requisitos de uso de diversas pezas mecánicas e ferramentas. O temple tamén se pode usar para cumprir as propiedades físicas e químicas especiais de certos aceiros especiais, como o ferromagnetismo e a resistencia á corrosión.
Cando as pezas de aceiro se arrefrían nun medio de temple con cambios no estado físico, o proceso de arrefriamento divídese xeralmente nas seguintes tres etapas: etapa de película de vapor, etapa de ebulición e etapa de convección.
Templabilidade do aceiro
A templabilidade e a templabilidade son dous indicadores de rendemento que caracterizan a capacidade do aceiro para sufrir temple. Tamén son unha base importante para a selección e o uso de materiais.
1. Os conceptos de templabilidade e templabilidade
A templabilidade é a capacidade do aceiro para alcanzar a maior dureza que pode alcanzar cando se tempera e endurece en condicións ideais. O principal factor que determina a templabilidade do aceiro é o seu contido de carbono. Para ser máis precisos, é o contido de carbono disolto na austenita durante o tempera e o quecemento. Canto maior sexa o contido de carbono, maior será a templabilidade do aceiro. Os elementos de aliaxe do aceiro teñen pouco impacto na templabilidade, pero teñen un impacto significativo na templabilidade do aceiro.
A templabilidade refírese ás características que determinan a profundidade de endurecemento e a distribución da dureza do aceiro en condicións específicas. É dicir, a capacidade de obter a profundidade da capa endurecida cando o aceiro se tempera. É unha propiedade inherente ao aceiro. A templabilidade en realidade reflicte a facilidade coa que a austenita se transforma en martensita cando o aceiro se tempera. Está relacionada principalmente coa estabilidade da austenita superenfriada do aceiro ou coa velocidade de arrefriamento por tempera crítica do aceiro.
Tamén cómpre sinalar que a templabilidade do aceiro debe distinguirse da profundidade de templabilidade efectiva das pezas de aceiro en condicións de temple específico. A templabilidade do aceiro é unha propiedade inherente ao propio aceiro. Depende só dos seus propios factores internos e non ten nada que ver con factores externos. A profundidade de templabilidade efectiva do aceiro non só depende da templabilidade do aceiro, senón que tamén depende do material utilizado. Está relacionada con factores externos como o medio de refrixeración e o tamaño da peza. Por exemplo, nas mesmas condicións de austenización, a templabilidade do mesmo aceiro é a mesma, pero a profundidade de templabilidade efectiva do temple en auga é maior que a do temple en aceite, e as pezas pequenas son máis pequenas que as do temple en aceite. A profundidade de templabilidade efectiva das pezas grandes é grande. Isto non se pode dicir que o temple en auga teña unha maior templabilidade que o temple en aceite. Non se pode dicir que as pezas pequenas teñan unha maior templabilidade que as pezas grandes. Pódese ver que para avaliar a templabilidade do aceiro, débese eliminar a influencia de factores externos como a forma da peza, o tamaño, o medio de refrixeración, etc.
Ademais, dado que a templabilidade e a templabilidade son dous conceptos diferentes, o aceiro con alta dureza despois do tempero non ten necesariamente unha alta templabilidade; e o aceiro con baixa dureza tamén pode ter unha alta templabilidade.
2. Factores que afectan á templabilidade
A templabilidade do aceiro depende da estabilidade da austenita. Calquera factor que poida mellorar a estabilidade da austenita superenfriada, desprazar a curva C cara á dereita e, polo tanto, reducir a velocidade crítica de arrefriamento, pode mellorar a templabilidade do aceiro de alta resistencia. A estabilidade da austenita depende principalmente da súa composición química, tamaño de gran e uniformidade da composición, que están relacionados coa composición química do aceiro e as condicións de quecemento.
3. Método de medición da templabilidade
Existen moitos métodos para medir a templabilidade do aceiro, os máis empregados son o método de medición do diámetro crítico e o método de ensaio de templabilidade final.
(1) Método de medición do diámetro crítico
Despois de que o aceiro sexa temperado nun determinado medio, o diámetro máximo cando o núcleo obtén toda a estrutura de martensita ou o 50 % de martensita chámase diámetro crítico, representado por Dc. O método de medición do diámetro crítico consiste en fabricar unha serie de varillas redondas con diferentes diámetros e, despois do temperado, medir a curva de dureza U distribuída ao longo do diámetro en cada sección da mostra e atopar a varilla coa estrutura de semimartensita no centro. O diámetro da varilla redonda é o diámetro crítico. Canto maior sexa o diámetro crítico, maior será a templabilidade do aceiro.
(2) Método de proba de extinción final
O método de ensaio de temple final emprega unha mostra de tamaño estándar de temple final (Ф25 mm × 100 mm). Despois da austenitización, pulvértase auga nun extremo da mostra nun equipo especial para arrefriala. Despois do arrefriamento, a dureza mídese ao longo da dirección do eixe, desde o extremo arrefriado pola auga. Método de ensaio para a curva de relación de distancias. O método de ensaio de endurecemento final é un dos métodos para determinar a templabilidade do aceiro. As súas vantaxes son a sinxeleza de funcionamento e a ampla gama de aplicacións.
4. Tensión de amortiguación, deformación e rachaduras
(1) Tensión interna da peza durante o temple
Cando a peza se arrefría rapidamente no medio de temple, dado que a peza ten un certo tamaño e o coeficiente de condutividade térmica tamén é un certo valor, producirase un certo gradiente de temperatura ao longo da sección interior da peza durante o proceso de arrefriamento. A temperatura da superficie é baixa, a temperatura do núcleo é alta e as temperaturas da superficie e do núcleo son altas. Hai unha diferenza de temperatura. Durante o proceso de arrefriamento da peza, tamén hai dous fenómenos físicos: un é a expansión térmica, a medida que a temperatura baixa, a lonxitude da liña da peza contraerase; o outro é a transformación da austenita en martensita cando a temperatura baixa ao punto de transformación da martensita, o que aumentará o volume específico. Debido á diferenza de temperatura durante o proceso de arrefriamento, a cantidade de expansión térmica será diferente en diferentes partes ao longo da sección transversal da peza e xerarase tensión interna en diferentes partes da peza. Debido á existencia de diferenzas de temperatura dentro da peza, tamén pode haber partes onde a temperatura caia máis rápido que o punto onde se produce a martensita. Transformación, o volume expándese e as pezas con alta temperatura aínda están por riba do punto e aínda están no estado de austenita. Estas diferentes pezas tamén xerarán tensión interna debido ás diferenzas nos cambios de volume específico. Polo tanto, pódense xerar dous tipos de tensión interna durante o proceso de temperado e arrefriamento: unha é a tensión térmica e a outra é a tensión dos tecidos.
Segundo as características do tempo de existencia da tensión interna, esta tamén se pode dividir en tensión instantánea e tensión residual. A tensión interna xerada pola peza nun momento determinado durante o proceso de arrefriamento chámase tensión instantánea; despois de que a peza se arrefríe, a tensión que queda no seu interior chámase tensión residual.
A tensión térmica refírese á tensión causada por unha expansión térmica inconsistente (ou contracción en frío) debido ás diferenzas de temperatura en diferentes partes da peza cando se quenta (ou arrefría).
Agora tomemos como exemplo un cilindro sólido para ilustrar a formación e as regras de cambio da tensión interna durante o seu proceso de arrefriamento. Aquí só se trata a tensión axial. Ao comezo do arrefriamento, debido a que a superficie arrefría rapidamente, a temperatura é baixa e contrae moito, mentres que o núcleo se arrefría, a temperatura é alta e a contracción é pequena. Como resultado, a superficie e o interior están mutuamente restrinxidos, o que resulta nunha tensión de tracción na superficie, mentres que o núcleo está baixo presión. A medida que avanza o arrefriamento, a diferenza de temperatura entre o interior e o exterior aumenta, e a tensión interna tamén aumenta en consecuencia. Cando a tensión aumenta para superar o límite elástico a esta temperatura, prodúcese deformación plástica. Dado que o grosor do corazón é maior que o da superficie, o corazón sempre se contrae axialmente primeiro. Como resultado da deformación plástica, a tensión interna xa non aumenta. Despois de arrefriar durante un certo período de tempo, a diminución da temperatura da superficie ralentizarase gradualmente e a súa contracción tamén diminuirá gradualmente. Neste momento, o núcleo aínda se está contraendo, polo que a tensión de tracción na superficie e a tensión de compresión no núcleo diminuirán gradualmente ata que desaparezan. Non obstante, a medida que o arrefriamento continúa, a humidade superficial diminúe cada vez máis e a cantidade de contracción diminúe ou mesmo deixa de contraerse. Dado que a temperatura no núcleo segue sendo alta, este seguirá contraéndose e, finalmente, formarase unha tensión de compresión na superficie da peza, mentres que o núcleo terá unha tensión de tracción. Non obstante, como a temperatura é baixa, non é doado que se produza deformación plástica, polo que esta tensión aumentará a medida que avanza o arrefriamento. Continúa aumentando e finalmente permanece dentro da peza como tensión residual.
Pódese observar que a tensión térmica durante o proceso de arrefriamento fai que inicialmente se estire a capa superficial e se comprima o núcleo, e a tensión residual restante é a capa superficial que se comprime e o núcleo que se estira.
En resumo, a tensión térmica xerada durante o arrefriamento por temple débese á diferenza de temperatura da sección transversal durante o proceso de arrefriamento. Canto maior sexa a velocidade de arrefriamento e canto maior sexa a diferenza de temperatura da sección transversal, maior será a tensión térmica xerada. Nas mesmas condicións do medio de arrefriamento, canto maior sexa a temperatura de quecemento da peza, canto maior sexa o tamaño, menor será a condutividade térmica do aceiro, maior será a diferenza de temperatura dentro da peza e maior será a tensión térmica. Se a peza se arrefría de forma desigual a alta temperatura, distorsionarase e deformarase. Se a tensión de tracción instantánea xerada durante o proceso de arrefriamento da peza é maior que a resistencia á tracción do material, produciranse gretas de temple.
A tensión de transformación de fase refírese á tensión causada polos diferentes momentos da transformación de fase en varias partes da peza durante o proceso de tratamento térmico, tamén coñecida como tensión tisular.
Durante o arrefriamento rápido e o enfriamento rápido, cando a capa superficial se arrefría ata o punto Ms, prodúcese unha transformación martensítica que provoca a expansión do volume. Non obstante, debido á obstrución do núcleo que aínda non sufriu a transformación, a capa superficial xera unha tensión de compresión, mentres que o núcleo ten unha tensión de tracción. Cando a tensión é o suficientemente grande, provocará deformación. Cando o núcleo se arrefría ata o punto Ms, tamén sufrirá unha transformación martensítica e expandirá o seu volume. Non obstante, debido ás restricións da capa superficial transformada con baixa plasticidade e alta resistencia, a súa tensión residual final será en forma de tensión superficial e o núcleo estará baixo presión. Pódese observar que o cambio e o estado final da tensión de transformación de fase son exactamente opostos á tensión térmica. Ademais, dado que a tensión de cambio de fase se produce a baixas temperaturas con baixa plasticidade, a deformación é difícil neste momento, polo que é máis probable que a tensión de cambio de fase cause rachaduras na peza.
Hai moitos factores que afectan o tamaño da tensión de transformación de fase. Canto máis rápida sexa a velocidade de arrefriamento do aceiro no rango de temperatura de transformación de martensita, canto maior sexa o tamaño da peza de aceiro, peor será a condutividade térmica do aceiro, canto maior sexa o volume específico de martensita, maior será a tensión de transformación de fase. Canto maior sexa. Ademais, a tensión de transformación de fase tamén está relacionada coa composición do aceiro e coa súa templabilidade. Por exemplo, o aceiro de alta aliaxe con alto contido en carbono aumenta o volume específico de martensita debido ao seu alto contido en carbono, o que debería aumentar a tensión de transformación de fase do aceiro. Non obstante, a medida que aumenta o contido de carbono, o punto Ms diminúe e hai unha gran cantidade de austenita retida despois do temple. A súa expansión volumétrica diminúe e a tensión residual é baixa.
(2) Deformación da peza durante o temple
Durante o temple, hai dous tipos principais de deformación na peza de traballo: un é o cambio na forma xeométrica da peza de traballo, que se manifesta como cambios de tamaño e forma, a miúdo chamado deformación por deformación, que é causado pola tensión de temple; o outro é a deformación do volume, que se manifesta como unha expansión ou contracción proporcional do volume da peza de traballo, que é causada polo cambio no volume específico durante o cambio de fase.
A deformación por deformación tamén inclúe a deformación da forma e a deformación por torsión. A deformación por torsión débese principalmente a unha colocación incorrecta da peza no forno durante o quecemento, ou á falta de tratamento de conformación despois da corrección da deformación antes do temple, ou ao arrefriamento desigual de varias partes da peza cando a peza se arrefría. Esta deformación pódese analizar e resolver para situacións específicas. A continuación, trátase principalmente da deformación do volume e da deformación da forma.
1) Causas da deformación por temple e as súas regras cambiantes
Deformación de volume causada pola transformación estrutural O estado estrutural da peza antes do temple xeralmente é perlita, é dicir, unha estrutura mixta de ferrita e cementita, e despois do temple é unha estrutura martensítica. Os diferentes volumes específicos destes tecidos provocarán cambios de volume antes e despois do temple, o que resultará en deformación. Non obstante, esta deformación só fai que a peza se expanda e se contraia proporcionalmente, polo que non cambia a súa forma.
Ademais, canta máis martensita haxa na estrutura despois do tratamento térmico, ou canto maior sexa o contido de carbono na martensita, maior será a súa expansión de volume, e canto maior sexa a cantidade de austenita retida, menor será a expansión de volume. Polo tanto, o cambio de volume pódese controlar controlando o contido relativo de martensita e martensita residual durante o tratamento térmico. Se se controla axeitadamente, o volume non se expandirá nin se contraerá.
Deformación da forma causada pola tensión térmica A deformación causada pola tensión térmica prodúcese en zonas de alta temperatura onde o límite elástico das pezas de aceiro é baixo, a plasticidade é alta, a superficie arrefría rapidamente e a diferenza de temperatura entre o interior e o exterior da peza é a maior. Neste momento, a tensión térmica instantánea é a tensión de tracción superficial e a tensión de compresión do núcleo. Dado que a temperatura do núcleo é alta neste momento, o límite elástico é moito menor que o da superficie, polo que se manifesta como deformación baixo a acción dunha tensión de compresión multidireccional, é dicir, o cubo ten unha dirección esférica. Variedade. O resultado é que o máis grande se contrae, mentres que o máis pequeno se expande. Por exemplo, un cilindro longo acúrtase na dirección da lonxitude e expándese na dirección do diámetro.
Deformación da forma causada pola tensión dos tecidos A deformación causada pola tensión dos tecidos tamén se produce no momento inicial cando a tensión dos tecidos é máxima. Neste momento, a diferenza de temperatura da sección transversal é grande, a temperatura do núcleo é máis alta, aínda está no estado de austenita, a plasticidade é boa e o límite elástico é baixo. A tensión instantánea dos tecidos é a tensión de compresión superficial e a tensión de tracción do núcleo. Polo tanto, a deformación maniféstase como o alongamento do núcleo baixo a acción da tensión de tracción multidireccional. O resultado é que, baixo a acción da tensión dos tecidos, o lado máis grande da peza alongase, mentres que o lado máis pequeno acúrtase. Por exemplo, a deformación causada pola tensión dos tecidos nun cilindro longo é o alongamento en lonxitude e a redución en diámetro.
A táboa 5.3 mostra as regras de deformación por temple de varias pezas de aceiro típicas.
2) Factores que afectan á deformación por refrixeración
Os factores que afectan á deformación por temple son principalmente a composición química do aceiro, a estrutura orixinal, a xeometría das pezas e o proceso de tratamento térmico.
3) Retención de gretas
As fisuras nas pezas prodúcense principalmente na fase tardía do temple e arrefriamento, é dicir, despois de que a transformación martensítica estea basicamente completa ou despois dun arrefriamento completo, prodúcese unha falla fráxil porque a tensión de tracción nas pezas supera a resistencia á fractura do aceiro. As fisuras adoitan ser perpendiculares á dirección da deformación máxima á tracción, polo que as diferentes formas de fisuras nas pezas dependen principalmente do estado de distribución da tensión.
Tipos comúns de fisuras de temple: as fisuras lonxitudinais (axiais) xéranse principalmente cando a tensión de tracción tanxencial supera a resistencia á rotura do material; as fisuras transversais fórmanse cando a gran tensión de tracción axial formada na superficie interior da peza supera a resistencia á rotura do material. Fisuras; as fisuras de rede fórmanse baixo a acción dunha tensión de tracción bidimensional na superficie; as fisuras de descamación prodúcense nunha capa endurecida moi fina, o que pode ocorrer cando a tensión cambia bruscamente e unha tensión de tracción excesiva actúa na dirección radial. Tipo de fisura.
As fisuras lonxitudinais tamén se denominan fisuras axiais. As fisuras prodúcense na tensión de tracción máxima preto da superficie da peza e teñen unha certa profundidade cara ao centro. A dirección das fisuras é xeralmente paralela ao eixe, pero a dirección tamén pode cambiar cando hai concentración de tensión na peza ou cando hai defectos estruturais internos.
Despois de que a peza estea completamente temperada, é probable que se produzan fendas lonxitudinais. Isto está relacionado coa gran tensión de tracción tanxencial na superficie da peza temperada. A medida que aumenta o contido de carbono do aceiro, aumenta a tendencia a formar fendas lonxitudinais. O aceiro baixo en carbono ten un pequeno volume específico de martensita e unha forte tensión térmica. Hai unha gran tensión de compresión residual na superficie, polo que non é doado de temperar. A medida que aumenta o contido de carbono, a tensión de compresión superficial diminúe e a tensión estrutural aumenta. Ao mesmo tempo, a tensión de tracción máxima móvese cara á capa superficial. Polo tanto, o aceiro con alto contido en carbono é propenso a fendas lonxitudinais de temperado cando se sobrequenta.
O tamaño das pezas afecta directamente o tamaño e a distribución da tensión residual, e a súa tendencia á fisuración por temple tamén é diferente. As fisuras lonxitudinais tamén se forman facilmente por temple dentro do rango de tamaño de sección transversal perigoso. Ademais, o bloqueo das materias primas de aceiro adoita causar fisuras lonxitudinais. Dado que a maioría das pezas de aceiro se fabrican por laminación, as inclusións non metálicas, os carburos, etc. no aceiro distribúense ao longo da dirección de deformación, o que fai que o aceiro sexa anisotrópico. Por exemplo, se o aceiro para ferramentas ten unha estrutura en forma de banda, a súa resistencia á fractura transversal despois do temple é entre un 30 % e un 50 % menor que a resistencia á fractura lonxitudinal. Se hai factores como inclusións non metálicas no aceiro que causan concentración de tensión, mesmo se a tensión tanxencial é maior que a tensión axial, as fisuras lonxitudinais son fáciles de formar en condicións de baixa tensión. Por esta razón, o control estrito do nivel de inclusións non metálicas e azucre no aceiro é un factor importante para previr as fisuras por temple.
As características de distribución de tensión interna das fisuras transversais e das fisuras de arco son: a superficie está sometida a unha tensión de compresión. Despois de abandonar a superficie unha certa distancia, a tensión de compresión cambia a unha gran tensión de tracción. A fisura prodúcese na zona da tensión de tracción e, cando a tensión interna se estende á superficie da peza, só se redistribúe ou se a fraxilidade do aceiro aumenta aínda máis.
As fendas transversais adoitan producirse en pezas grandes do eixe, como rolos, rotores de turbinas ou outras pezas do eixe. As características das fendas son que son perpendiculares á dirección do eixe e rompen de dentro a fóra. A miúdo fórmanse antes de ser endurecidas e son causadas por tensión térmica. As pezas forxadas grandes adoitan ter defectos metalúrxicos como poros, inclusións, fendas de forxado e manchas brancas. Estes defectos serven como punto de partida de fractura e rotura baixo a acción da tensión de tracción axial. As fendas de arco son causadas por tensión térmica e adoitan distribuírse en forma de arco nas pezas onde cambia a forma da peza. Prodúcense principalmente dentro da peza ou preto de bordos afiados, ranuras e buratos, e distribúense en forma de arco. Cando as pezas de aceiro con alto contido en carbono cun diámetro ou grosor de 80 a 100 mm ou máis non se temperen, a superficie mostrará tensión de compresión e o centro mostrará tensión de tracción. Tensión, a tensión de tracción máxima prodúcese na zona de transición da capa endurecida á capa non endurecida, e as fendas de arco prodúcense nestas áreas. Ademais, a velocidade de arrefriamento en bordos e esquinas afiadas é rápida e todas están temperadas. Ao pasar a pezas suaves, é dicir, á zona non endurecida, aparece aquí a zona de máxima tensión de tracción, polo que é probable que se produzan fisuras de arco. A velocidade de arrefriamento preto do orificio do pasador, a ranura ou o orificio central da peza é lenta, a capa endurecida correspondente é delgada e a tensión de tracción preto da zona de transición endurecida pode causar facilmente fisuras de arco.
As fendas reticulares, tamén coñecidas como fendas superficiais, son fendas superficiais. A profundidade da fenda é pouco profunda, xeralmente arredor de 0,01~1,5 mm. A principal característica deste tipo de fenda é que a dirección arbitraria da fenda non ten nada que ver coa forma da peza. Moitas fendas están conectadas entre si para formar unha rede e están amplamente distribuídas. Cando a profundidade da fenda é maior, como máis de 1 mm, as características da rede desaparecen e convértense en fendas orientadas aleatoriamente ou distribuídas lonxitudinalmente. As fendas de rede están relacionadas co estado de tensión de tracción bidimensional na superficie.
As pezas de aceiro con alto contido en carbono ou carburizado cunha capa descarburada na superficie son propensas a formar gretas de rede durante o temple. Isto débese a que a capa superficial ten un contido de carbono menor e un volume específico menor que a capa interior de martensita. Durante o temple, a capa superficial do carburo está sometida a unha tensión de tracción. As pezas cuxa capa de desfosforización non se eliminou completamente durante o procesamento mecánico tamén formarán gretas de rede durante o temple superficial de alta frecuencia ou por chama. Para evitar tales gretas, a calidade superficial das pezas debe controlarse estritamente e debe evitarse a soldadura por oxidación durante o tratamento térmico. Ademais, despois de que a matriz de forxa se use durante un certo período de tempo, as gretas de fatiga térmica que aparecen en tiras ou redes na cavidade e as gretas no proceso de moenda das pezas temple pertencen a esta forma.
As fisuras de desprendimento prodúcense nunha zona moi estreita da capa superficial. A tensión de compresión actúa nas direccións axial e tanxencial, e a tensión de tracción prodúcese na dirección radial. As fisuras son paralelas á superficie da peza. O desprendimento da capa endurecida despois de que as pezas se arrefríen por temple superficial e cementación pertence a este tipo de fisuras. A súa aparición está relacionada coa estrutura irregular da capa endurecida. Por exemplo, despois de que o aceiro carburado de aliaxe se arrefríe a unha determinada velocidade, a estrutura da capa carburada é: capa exterior de perlita + carburo extremadamente fina, e a subcapa é martensita + austenita residual, a capa interior é de perlita fina ou estrutura de perlita extremadamente fina. Dado que o volume específico de formación da subcapa de martensita é o maior, o resultado da expansión do volume é que a tensión de compresión actúa sobre a capa superficial nas direccións axial e tanxencial, e a tensión de tracción prodúcese na dirección radial, e prodúcese unha mutación de tensión cara ao interior, pasando a un estado de tensión de compresión, e as fisuras de desprendimento prodúcense en zonas extremadamente delgadas onde a tensión transita bruscamente. Xeralmente, as gretas agóchanse no interior paralelas á superficie e, en casos graves, poden causar descamación da superficie. Se a velocidade de arrefriamento das pezas carburadas se acelera ou se reduce, pódese obter unha estrutura uniforme de martensita ou unha estrutura de perlita ultrafina na capa carburada, o que pode evitar a aparición de tales gretas. Ademais, durante o temple superficial de alta frecuencia ou con chama, a superficie adoita sobrequecerse e a inhomoxeneidade estrutural ao longo da capa endurecida pode formar facilmente tales gretas superficiais.
As microfisuras difiren das catro fisuras mencionadas anteriormente en que están causadas por microtensións. As fisuras intergranulares que aparecen despois do temple, o sobrequecemento e a rectificación de aceiro para ferramentas con alto contido en carbono ou pezas carburadas, así como as fisuras causadas por un revenido non oportuno das pezas templadas, están todas relacionadas coa existencia e posterior expansión de microfisuras no aceiro.
As microfissuras deben examinarse ao microscopio. Adoitan producirse nos límites orixinais dos grans de austenita ou na unión das láminas de martensita. Algunhas fissuras penetran nas láminas de martensita. As investigacións mostran que as microfissuras son máis comúns na martensita maclada en escamas. A razón é que a martensita en escamas choca entre si cando crece a alta velocidade e xera unha gran tensión. Non obstante, a propia martensita maclada é fráxil e non pode producir deformación plástica que relaxe a tensión, o que provoca facilmente microfissuras. Os grans de austenita son grosos e a susceptibilidade ás microfissuras aumenta. A presenza de microfissuras no aceiro reducirá significativamente a resistencia e a plasticidade das pezas temperadas, o que levará a danos (fractura) prematuros das pezas.
Para evitar microfissuras en pezas de aceiro con alto contido en carbono, pódense adoptar medidas como unha temperatura de quecemento por temple máis baixa, obter unha estrutura fina de martensita e reducir o contido de carbono na martensita. Ademais, o revenido oportuno despois do temple é un método eficaz para reducir a tensión interna. As probas demostraron que despois dun revenido suficiente por riba dos 200 °C, os carburos precipitados nas fisuras teñen o efecto de "soldar" as fisuras, o que pode reducir significativamente os riscos de microfissuras.
O anterior é unha discusión das causas e os métodos de prevención das fendas baseados no patrón de distribución das fendas. Na produción real, a distribución das fendas varía debido a factores como a calidade do aceiro, a forma da peza e a tecnoloxía de procesamento en quente e en frío. Ás veces, as fendas xa existen antes do tratamento térmico e expándense aínda máis durante o proceso de temple; ás veces poden aparecer varias formas de fendas na mesma peza ao mesmo tempo. Neste caso, en función das características morfolóxicas da fenda, débese empregar unha análise macroscópica da superficie de fractura, un exame metalográfico e, cando sexa necesario, unha análise química e outros métodos para realizar unha análise exhaustiva desde a calidade do material e a estrutura organizativa ata as causas da tensión do tratamento térmico para atopar a fenda, as principais causas e determinar despois medidas preventivas eficaces.
A análise de fracturas nas gretas é un método importante para analizar as causas das gretas. Calquera fractura ten un punto de partida para as gretas. As gretas de temple adoitan comezar desde o punto de converxencia das gretas radiais.
Se a orixe da greta existe na superficie da peza, significa que a greta está causada por unha tensión de tracción excesiva na superficie. Se non hai defectos estruturais como inclusións na superficie, pero si hai factores de concentración de tensión como marcas de coitelo graves, incrustacións de óxido, esquinas afiadas das pezas de aceiro ou pezas de mutación estrutural, poden producirse gretas.
Se a orixe da greta está dentro da peza, está relacionada con defectos do material ou unha tensión de tracción residual interna excesiva. A superficie de fractura do temple normal é gris e de porcelana fina. Se a superficie de fractura é gris escura e rugosa, débese a un sobrequecemento ou a que o tecido orixinal é groso.
En xeral, non debería haber cor de oxidación na sección de vidro da fenda de temple, e non debería haber descarburación arredor da fenda. Se hai descarburación arredor da fenda ou unha cor oxidada na sección da fenda, indica que a peza xa tiña fendas antes do temple, e as fendas orixinais expandiranse baixo a influencia da tensión do tratamento térmico. Se se ven carburos e inclusións segregados preto das fendas da peza, significa que as fendas están relacionadas coa segregación severa de carburos na materia prima ou coa presenza de inclusións. Se as fendas só aparecen nas esquinas afiadas ou nas partes de mutación de forma da peza sen o fenómeno anterior, significa que a fenda está causada por un deseño estrutural pouco razoable da peza ou por medidas inadecuadas para evitar fendas ou por unha tensión excesiva do tratamento térmico.
Ademais, as gretas nas pezas de tratamento térmico químico e de temple superficial aparecen principalmente preto da capa endurecida. Mellorar a estrutura da capa endurecida e reducir a tensión do tratamento térmico son formas importantes de evitar gretas superficiais.
Data de publicación: 22 de maio de 2024