Introducción de nuevos procesos de enfriamiento.

introducciónEl acero se apaga calentando el acero a una temperatura superior a la temperatura crítica Ac3 (acero hipoeutectoide) o Ac1 (acero hipereutectoide), manteniéndolo durante un período de tiempo para que sea austenitizado en todo o en parte, y luego se enfríe una temperatura mayor que la velocidad de enfriamiento crítica Enfriamiento rápido por debajo del proceso de tratamiento térmico martensítico (o bainita) Ms (o Ms cerca de la isotérmica). El tratamiento en solución de materiales tales como aleaciones de aluminio, aleaciones de cobre, aleaciones de titanio, vidrio templado, etc., o procesos de tratamiento térmico con enfriamiento rápido también se conoce comúnmente como enfriamiento. La extinción es un proceso de tratamiento térmico común, utilizado principalmente para aumentar la dureza del material. Por lo general, a partir del medio de enfriamiento, se puede dividir en enfriamiento con agua, enfriamiento con aceite, enfriamiento orgánico. Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, han surgido algunos nuevos procesos de enfriamiento. 1 Método de enfriamiento de alta presión enfriado por aire. Las piezas de trabajo en el fuerte flujo de gas inerte se enfrían de manera rápida y uniforme, para evitar la oxidación de la superficie, evitar el agrietamiento, reducir la distorsión y asegurar que La dureza requerida, principalmente para temple de herramientas. Esta tecnología ha progresado recientemente rápidamente y la gama de aplicaciones también se ha ampliado considerablemente. En la actualidad, la tecnología de enfriamiento de gas al vacío se desarrolló rápidamente, y la presión negativa (<1 × 105 Pa) de enfriamiento de gas de alto caudal seguido por enfriamiento de gas y alta presión (1 × 105 ~ 4 × 105 Pa) 10 × 105 Pa) de aire Enfriado, presión ultra alta (10 × 105 ~ 20 × 105 Pa) refrigerado por aire y otras tecnologías nuevas no solo mejoran en gran medida la capacidad de enfriamiento al vacío del enfriado por aire, y apagaron la luminosidad de la superficie de la pieza es buena, pequeña deformación, pero También una alta eficiencia, ahorro de energía, libre de contaminación y así sucesivamente. El uso de enfriamiento a gas a alta presión al vacío es la extinción y el revenido de los materiales, la solución, el envejecimiento, la carburación iónica y la carbonitruración de acero inoxidable y aleaciones especiales, así como la sinterización al vacío, el enfriamiento y el enfriamiento después de la soldadura fuerte. Con enfriamiento por enfriamiento de nitrógeno a alta presión de 6 × 105 Pa, la carga solo se puede enfriar suelta, el acero de alta velocidad (W6Mo5Cr4V2) se puede endurecer hasta 70 ~ 100 mm, acero de alta aleación para troquel de trabajo hasta 25 ~ 100 mm, oro frío Trabajar en acero (como Cr12) hasta 80 ~ 100 mm. Cuando se apaga con 10 × 10 5 Pa de nitrógeno a alta presión, la carga enfriada puede ser intensiva, aumentando la densidad de carga en un 30% a 40% sobre el enfriamiento de 6 × 10 5 Pa. Cuando se apaga con 20 × 10 5 Pa de ultra -Nitrógeno de alta presión o una mezcla de helio y nitrógeno, las cargas enfriadas son densas y se pueden agrupar. La densidad de 6 × 105 Pa de nitrógeno con enfriamiento del 80% al 150%, se puede enfriar todo el acero de alta velocidad, el acero de alta aleación, el acero para herramientas de trabajo en caliente y el acero al cromo Cr13% y más acero aleado enfriado con aceite, como el más grande Acero 9Mn2V. Los hornos de enfriamiento de aire de doble cámara con cámaras de enfriamiento separadas tienen mejor capacidad de enfriamiento que el mismo tipo de hornos de cámara única. El horno de doble cámara enfriado con nitrógeno de 2 × 105 Pa tiene el mismo efecto de enfriamiento que el horno de una sola cámara de 4 × 105 Pa. Sin embargo, los costos de operación, bajos costos de mantenimiento. Como industria de materiales básicos de China (grafito, molibdeno, etc.) y componentes auxiliares (motor) y otros niveles que deben mejorarse. Por lo tanto, para mejorar el cuidado de vacío de alta presión de una sola cámara de 6 × 105 Pa, a la vez que se mantiene el desarrollo del horno de enfriamiento de alta presión de enfriamiento de aire de alta presión y de doble cámara en línea con las condiciones nacionales de China. Figura 1 método de enfriamiento fuerte del horno de vacío enfriado 2 El enfriamiento convencional se realiza generalmente con aceite, agua o solución de polímero enfriando, y la regla de enfriamiento fuerte con agua o bajas concentraciones de agua salada. El enfriamiento rápido se caracteriza por un enfriamiento extremadamente rápido, sin tener que preocuparse por la distorsión excesiva del acero y el agrietamiento. El enfriamiento de enfriamiento convencional a la temperatura de enfriamiento, la tensión de la superficie del acero o el estado de baja tensión, y el enfriamiento fuerte en medio del enfriamiento, el corazón de la pieza de trabajo aún se encuentra en el estado caliente para detener el enfriamiento, de modo que se forme un esfuerzo de compresión de la superficie. En condiciones de enfriamiento severo, la austenita sobreenfriada en la superficie del acero se somete a un esfuerzo de compresión de 1200 MPa cuando la velocidad de enfriamiento de la zona de transformación martensítica es superior a 30 ℃ / s, por lo que la resistencia elástica del acero después del enfriamiento se incrementa en al menos un 25%. Principio: El acero de la temperatura de austenización que apaga, la diferencia de temperatura entre la superficie y el corazón conducirá a la tensión interna. El cambio de fase del volumen específico de plástico de cambio de fase y cambio de fase también causará una tensión de transformación de fase adicional. Si la tensión térmica y la superposición de tensión de transición de fase, es decir, la tensión total excede la resistencia elástica del material, se producirá una deformación plástica; Si la tensión excede la resistencia a la tracción del acero caliente, se formará una grieta de enfriamiento. Durante el enfriamiento intenso, la tensión residual causada por la plasticidad del cambio de fase y la tensión residual aumentan debido al cambio de volumen específico de la transformación de austenita-martensita. En el enfriamiento intenso, la superficie de la pieza de trabajo se enfrió inmediatamente a la temperatura del baño, la temperatura del corazón casi sin cambios. El enfriamiento rápido provoca un alto esfuerzo de tracción que encoge la capa superficial y se equilibra con el estrés cardíaco. El aumento del gradiente de temperatura aumenta la tensión de tracción causada por la transformación martensítica inicial, mientras que el aumento de la temperatura de inicio de la transformación de martensita hará que la capa superficial se expanda debido a la plasticidad de transición de fase, la tensión de tracción superficial se reducirá y transformará significativamente en tensión de compresión, la tensión de compresión de la superficie es proporcional a la cantidad de martensita producida en la superficie. Esta tensión de compresión de la superficie determina si el corazón sufre una transformación martensítica en condiciones de compresión o, al enfriarse más, revierte la tensión de tracción de la superficie. Si la transformación martensítica de la expansión del volumen del corazón es lo suficientemente grande y la martensita de la superficie es muy dura y quebradiza, la capa superficial se romperá debido a la ruptura del esfuerzo. Para este fin, la superficie de acero debe tener una tensión compresiva y la transformación martensítica del corazón debe ocurrir lo más tarde posible. Prueba de extinción fuerte y rendimiento de la extinción del acero: el método de extinción fuerte tiene la ventaja de formar una tensión compresiva en la superficie, lo que reduce el riesgo de agrietamiento. Y mejorar la dureza y resistencia. Con una formación de superficie de 100% de martensita, al acero se le dará la capa endurecida más grande, puede reemplazar el acero al carbono más caro, un enfriamiento fuerte también puede promover las propiedades mecánicas uniformes del acero y producir la menor distorsión de la pieza de trabajo. Partes después de la extinción, la vida útil bajo carga alterna se puede aumentar en un orden de magnitud. [1] Figura 2 relación de probabilidad de formación de grietas de enfriamiento fuerte y tasa de enfriamiento3 método de enfriamiento de la mezcla agua-aire. Al ajustar la presión del agua y el aire y la distancia entre la boquilla atomizadora y la superficie de la pieza, la capacidad de enfriamiento de la mezcla agua-aire. Se puede variar y el enfriamiento puede ser uniforme. La práctica de producción muestra que el uso de la ley sobre el endurecimiento de la superficie de endurecimiento por inducción de piezas complejas de acero al carbono o de aleación de acero, que puede prevenir eficazmente la generación de grietas de enfriamiento. , puede obtener un mejor efecto de endurecimiento, para temple o normalización de acero. En la actualidad, esta tecnología se ha aplicado con éxito a la extinción de hierro dúctil. Tomando como ejemplo la aleación de aluminio: de acuerdo con las especificaciones actuales de tratamiento térmico para piezas forjadas y forjadas de aleación de aluminio, la temperatura del agua de enfriamiento generalmente se controla por debajo de 60 ° C, la temperatura del agua de enfriamiento es baja, la velocidad de enfriamiento es alta y un gran residual estrés después de que se produzca la extinción. En el mecanizado final, la tensión interna está fuera de equilibrio debido a la inconsistencia de la forma y el tamaño de la superficie, lo que resulta en la liberación de la tensión residual, resultando en partes deformadas, dobladas, ovaladas y otras deformadas de la parte mecanizada que se convierten en residuos finales irreversibles con graves pérdidas. Por ejemplo: la hélice, las palas del compresor y otras deformaciones de forja de aleación de aluminio después del maquinado son obvias, lo que resulta en una tolerancia de tamaño de las piezas. La temperatura del agua de enfriamiento aumentó de la temperatura ambiente (30-40 ℃) a la temperatura del agua hirviendo (90-100 ℃), la tensión residual promedio de forja disminuyó en aproximadamente un 50%. [2] Figura 4 diagrama de enfriamiento con agua hirviendo5 método de enfriamiento con aceite calienteEl uso de aceite para enfriamiento rápido, de modo que la pieza de trabajo, antes de seguir enfriándose a una temperatura igual o cercana a la temperatura del punto Ms para minimizar la diferencia de temperatura, pueda prevenir el enfriamiento de manera efectiva La distorsión de la pieza de trabajo y el agrietamiento. El pequeño tamaño de la herramienta de aleación de acero muere en frío 160 ~ 200 ℃ en enfriamiento con aceite caliente, puede reducir efectivamente la distorsión y evitar grietas. Figura 5 diagrama de enfriamiento con aceite caliente6 Método de tratamiento criogénicoLa pieza de trabajo enfriada continuamente se enfría desde la temperatura ambiente a una temperatura más baja para que la austenita retenida continúa transformándose en martensita, cuyo propósito es mejorar la dureza y la resistencia a la abrasión del acero, mejorar la estabilidad estructural y la estabilidad dimensional de la pieza, y mejorar efectivamente la vida útil de la herramienta. El tratamiento criogénico es nitrógeno líquido como Un medio de enfriamiento para los métodos de procesamiento de materiales. La tecnología de tratamiento criogénico se aplicó primero a las herramientas de desgaste, materiales de herramientas de moldeo y luego se extendió al acero de aleación, carburo, etc., utilizando este método puede cambiar la estructura interna de los materiales metálicos, mejorando así las propiedades mecánicas y las propiedades de procesamiento, que es Actualmente uno de los últimos procesos de endurecimiento. El tratamiento criogénico (tratamiento criogénico), también conocido como tratamiento de temperatura ultra baja, generalmente se refiere al material por debajo de -130 ℃ para su procesamiento para mejorar el rendimiento general del material. Tan pronto como hace 100 años, las personas comenzaron a aplicar un tratamiento de frío para ver las piezas, lo que mejora la resistencia, el desgaste, la estabilidad dimensional y la vida útil. El tratamiento criogénico es una nueva tecnología desarrollada sobre la base del tratamiento de frío en la década de 1960. En comparación con el tratamiento en frío convencional, el tratamiento criogénico puede mejorar aún más las propiedades mecánicas y la estabilidad del material, y tiene una perspectiva de aplicación más amplia. Mecanismo de tratamiento criogénico: después del tratamiento criogénico, la austenita residual en la estructura interna del material metálico (principalmente molde) El material se transforma en martensita, y el carburo precipitado también se precipita en la martensita, de modo que la martensita puede eliminarse en la tensión residual, pero también mejora la matriz de martensita, por lo que su dureza y resistencia al desgaste también aumentarán. La razón del aumento de la dureza se debe a la transformación de parte de la austenita retenida en martensita. El aumento de la tenacidad se debe a la dispersión y la pequeña precipitación de η-Fe3C. Al mismo tiempo, el contenido de carbono de la martensita disminuye y la distorsión de la red disminuye, mejora la plasticidad. El equipo de tratamiento criogénico consiste principalmente en un tanque de nitrógeno líquido, un sistema de transmisión de nitrógeno líquido, una caja de frío profundo y un sistema de control. En la aplicación, el tratamiento criogénico se repite varias veces. Procesos típicos como: 1120 ℃ enfriamiento con aceite + -196 ℃ × 1h (2-4) tratamiento criogénico profundo +200 × 2h templado. Después del tratamiento de la organización, se produjo la transformación de austenita, pero también se precipitó a partir de la dispersión de martensita enfriada por una relación altamente coherente con la matriz de carburos ultrafinos, luego de un subsiguiente templado a baja temperatura a 200, el crecimiento de carburos ultrafinos Dispersed ε carbides , el número y la dispersión aumentaron significativamente. El tratamiento criogénico se repite varias veces. Por un lado, los carburos superfinos se precipitan de la martensita transformada de la austenita retenida en el momento del enfriamiento criogénico anterior. Por otro lado, los carburos finos continúan precipitándose en la martensita apagada. El proceso repetido puede aumentar la resistencia a la compresión de la matriz, la resistencia de la resistencia y la resistencia al impacto, mejorar la tenacidad del acero y mejorar significativamente la resistencia al desgaste por impacto. Esquema del dispositivo de tratamiento criogénico de la figura 6. El procesamiento debido al estrés térmico causado por una deformación excesiva, el tratamiento criogénico debe controlarse la velocidad de enfriamiento. Además, para garantizar la uniformidad del campo de temperatura dentro del equipo y reducir la fluctuación de la temperatura, el diseño del sistema de tratamiento criogénico debe tener en cuenta la precisión del control de la temperatura del sistema y la racionalidad de la disposición del campo de flujo. En el diseño del sistema también se debe prestar atención para cumplir con el menor consumo de energía, alta eficiencia, fácil operación y otros requisitos. Estas son las tendencias actuales de desarrollo del sistema de tratamiento criogénico. Además, también se espera que algunos sistemas de refrigeración en desarrollo cuya temperatura de refrigeración se extiende desde la temperatura ambiente a baja temperatura se conviertan en sistemas de tratamiento criogénico sin líquido con la disminución de su temperatura mínima y la mejora de la eficiencia de refrigeración. [3] Referencias: [1].方法 淬火 —— 方法 的 的 的 的 方法 [J]. 2005, 2005, 20 (4): 1-3 [2] 宋 微, 郝冬梅, 王成江.影响 淬火 的 的 的 影响 [J]. 2002, 2002, 25 (2): 1-3 [3] 夏雨亮, 金 滔, 汤 珂.展望 冷 的 的 发展 和 [J].与 特 气, 2007, 25 (1): 1-3
Fuente: Meeyou Carbide