La solución a la dureza de enfriamiento insuficiente de los tubos de acero

A veces, se produce una dureza insuficiente después del enfriamiento en producción, lo cual es un defecto común en el proceso de enfriamiento por tratamiento térmico. Hay dos manifestaciones de 'dureza insuficiente', una es que el valor de dureza de toda la pieza de trabajo es bajo y la otra es que la dureza local es insuficiente o aparecen puntos blandos. Cuando se produce una dureza insuficiente, es necesario utilizar pruebas de dureza o métodos de análisis metalográfico para analizar qué tipo de 'dureza insuficiente' es y luego encontrar las razones desde los aspectos de las materias primas, el proceso de calentamiento, el medio de enfriamiento y el método de enfriamiento. y temperatura de templado, para encontrar soluciones.

1. Materias primas

1.1 Selección inadecuada de materias primas o materiales incorrectos: las piezas que deberían estar hechas de acero con medio o alto contenido de carbono se fabrican por error con acero con bajo contenido de carbono, y las piezas que deberían estar hechas de acero aleado para herramientas se fabrican por error con acero ordinario con alto contenido de carbono. lo que provocará una dureza insuficiente o puntos blandos.

Ejemplo 1: El engranaje debe estar hecho de acero 45# y su dureza de enfriamiento debe ser de aproximadamente 55 HRC, pero se selecciona por error como acero 25#, lo que da como resultado una dureza de solo aproximadamente 380 HBS.

Ejemplo 2: El molde debería estar hecho de 9Mn2V, pero por error se utiliza acero T8. Dado que las chispas del acero 9Mn2V y T8 son difíciles de distinguir, el proceso de enfriamiento de 9Mn2V se usa por error durante el enfriamiento y se usa enfriamiento por aceite. Como resultado, la dureza es de sólo 50 HRC.

Las dos situaciones anteriores pertenecen a una dureza general insuficiente, que puede determinarse mediante una prueba de dureza o una prueba metalográfica.

Solución: elija los materiales adecuados durante el diseño; fortalecer la gestión de materiales, realizar análisis químicos antes de que los materiales ingresen al almacén y luego clasificarlos y marcarlos, lo que puede evitar efectivamente el envío de materiales incorrectos; los operadores de tratamiento térmico deben realizar un análisis de chispas antes de la operación para identificar aproximadamente si el material de la pieza cumple con los requisitos del dibujo; cuando la sección transversal de la pieza de trabajo es grande o el espesor de la sección transversal de la pieza de trabajo es muy diferente, si se utiliza acero para herramientas, debido a su mala templabilidad, la dureza interna de la sección transversal grande será baja . En este momento, se debe utilizar acero aleado con buena templabilidad.

1.2 La microestructura desigual de las materias primas provoca una dureza insuficiente o puntos blandos en el área local: Si la microestructura tiene una de las siguientes condiciones: segregación o agregación de carburos, como agregación de ferrita, grafito, estructura de Widmanstatten severa, etc., dureza insuficiente o se producirán puntos blandos.

Solución: forjado repetido o tratamiento térmico preparatorio (como recocido normalizado u homogeneizador) antes del enfriamiento para uniformar la estructura.

2. Proceso de calentamiento

2.1 Baja temperatura de calentamiento de enfriamiento y tiempo de retención insuficiente: por ejemplo, para el acero hipereutectoide, cuando la temperatura de calentamiento está entre Ac3 y Ac1 (por ejemplo, la temperatura de calentamiento de enfriamiento del acero 25# es inferior a 860 ℃), porque la ferrita no es Completamente disuelta en la austenita, no se puede obtener martensita uniforme después del enfriamiento, y se obtienen ferrita y martensita, lo que afecta la dureza de la pieza de trabajo. Del análisis metalográfico se desprende que la ferrita no está disuelta. Para el acero con alto contenido de carbono, especialmente el acero con alta aleación, si el tiempo de calentamiento o mantenimiento es insuficiente, la perlita no se puede transformar en austenita y no se puede obtener martensita. En la producción real, la situación anterior suele ser causada por una desviación en la indicación del instrumento (la temperatura indicada es demasiado alta) o una temperatura desigual del horno, lo que hace que la temperatura real de la pieza de trabajo sea demasiado baja; el espesor de la pieza de trabajo se estima incorrectamente, lo que resulta en un tiempo de espera demasiado corto.

Solución: Controle la velocidad de calentamiento para evitar una velocidad de calentamiento demasiado rápida, lo que provocará una temperatura desigual en el horno y también provocará un tiempo de mantenimiento prematuro, lo que resultará en un tiempo de mantenimiento insuficiente; verifique con frecuencia si el indicador de temperatura está intacto y es preciso para evitar el fenómeno de que el indicador muestre la temperatura alcanzada pero la temperatura real sea insuficiente; determine estrictamente la velocidad de calentamiento de enfriamiento y la temperatura de calentamiento de acuerdo con el manual del material para evitar que la temperatura de enfriamiento sea demasiado baja o demasiado alta; Estime correctamente el espesor del material, especialmente para piezas con formas especiales.

2.2 La temperatura de calentamiento de enfriamiento es demasiado alta y el tiempo de retención es demasiado largo: para acero para herramientas (como el acero T8), cuando la temperatura de calentamiento de enfriamiento es de 780 ℃, se obtienen austenita y carburo (Fe3C). En este momento, el contenido de carbono de la austenita es ligeramente superior al 0,77% y la austenita se transforma en martensita después del enfriamiento. Si la temperatura de calentamiento es demasiado alta o el tiempo de retención es demasiado largo, una gran cantidad de carbono en el carburo (Fe3C) se disolverá en austenita, lo que dará como resultado un alto contenido de carbono en la austenita y aumentará en gran medida su estabilidad, lo que provocará que la austenita se transforme en martensita (AyM). La temperatura comienza a bajar, por lo que se retiene una gran cantidad de austenita (Ac) residual en la pieza de trabajo después del enfriamiento, y la estructura resultante es M+Ac. Dado que la austenita residual tiene propiedades de austenita, es decir, baja dureza, la dureza disminuye después del enfriamiento.

Efecto de la temperatura de calentamiento y la temperatura de revenido sobre el contenido de austenita residual.

Solución: Controle estrictamente la temperatura de calentamiento y enfriamiento y el tiempo de mantenimiento para evitar que el exceso de carbono se disuelva en austenita (A). Es más importante controlar la temperatura de calentamiento; reducir la velocidad de enfriamiento del templado o utilizar un enfriamiento gradual para transformar completamente la austenita sobreenfriada en martensita; utilizar tratamiento en frío para transformar la austenita residual en martensita; utilice templado a alta temperatura para reducir la austenita residual y, en su lugar, la dureza aumentará.

2.3 Durante el enfriamiento y el calentamiento, la superficie de la pieza de trabajo se descarbura: después de templar el acero 45#, mediante análisis metalográfico, su superficie es ferrita y martensita con bajo contenido de carbono, y después de pulir la capa de descarburación de la superficie, la dureza cumple con los requisitos. Esta situación ocurre a menudo en el horno de caja sin protección o con una protección deficiente, o calentando en un baño de sal poco desoxidada, lo que hace que el oxígeno reaccione con los átomos de carbono en la pieza de trabajo para generar CO, lo que reduce el contenido de carbono en la superficie de la pieza y hace que su superficie dureza sea insuficiente.

Solución: utilice un horno de calentamiento no oxidante con una atmósfera protectora, como una atmósfera protectora de craqueo de alcohol o metanol; utilizar enfriamiento por calentamiento al vacío; para hornos de caja en general, se pueden utilizar limaduras de arrabio o carbón vegetal para sellar la caja; el recubrimiento antioxidante se aplica a la superficie de la pieza de trabajo; se coloca carbón en el horno; la pieza de trabajo se recubre con ácido bórico o una solución de alcohol antes de calentarla.

3. Problemas en el proceso de enfriamiento

3.1 Selección inadecuada del medio de enfriamiento: si la pieza de trabajo que debe enfriarse en agua o baño de sal se enfría en aceite, la capacidad de enfriamiento es insuficiente y la velocidad de enfriamiento es demasiado lenta. Durante el proceso de enfriamiento, la austenita se transforma en una estructura tipo perlita (AyP) y no se puede obtener martensita (M) (especialmente en el núcleo de la pieza de trabajo), lo que resulta en una baja dureza de la pieza de trabajo. Por ejemplo, la dureza del martillo manual hecho de T10 es de sólo 45 HRC cuando se enfría en aceite. Mediante análisis metalográficos se puede observar que la estructura obtenida es troostita en lugar de martensita.

Solución: Se debe seleccionar el medio de refrigeración adecuado según el material, la forma y el tamaño de la pieza de trabajo.

3.2 Influencia de la temperatura del medio de enfriamiento: Cuando se enfría en agua, una gran cantidad de piezas se enfrían continuamente. Si no hay un sistema de enfriamiento circulante, la temperatura del agua aumentará, la capacidad de enfriamiento disminuirá y el enfriamiento no se endurecerá. Cuando se enfría en aceite, la temperatura del aceite es baja y la fluidez es pobre al comienzo del enfriamiento, por lo que la capacidad de enfriamiento no es fuerte, lo que resulta en fallas en el enfriamiento.

Solución: Al enfriar con agua, se debe utilizar un sistema de enfriamiento por circulación para mantener la temperatura del agua en aproximadamente 20 °C; Cuando se enfría el aceite, especialmente al principio, se debe calentar adecuadamente a una temperatura superior a 80°C. Ésta es la razón por la que se utiliza 'agua fría y aceite caliente' al apagar.

3.3 El medio es demasiado viejo durante el enfriamiento: cuando el baño alcalino (sal) contiene más impurezas o muy poca agua, se producen fácilmente puntos blandos en el enfriamiento.

Solución: El medio de enfriamiento se debe reemplazar a tiempo y se debe controlar el contenido de agua en el baño alcalino (sal).

3.4 Control inadecuado del tiempo de enfriamiento: cuando se utiliza acero al carbono para fabricar interruptores con piezas de sección transversal complejas o grandes, se utiliza enfriamiento con agua y enfriamiento con aceite para evitar deformaciones y grietas. Las piezas permanecen en el agua por un tiempo demasiado corto o permanecen en el aire por mucho tiempo después de ser sacadas del agua y luego transferidas al aceite. Debido a la alta temperatura de las propias piezas, especialmente a la lenta velocidad de enfriamiento del núcleo, no se puede obtener martensita uniforme y completa.

Solución: Controlar adecuadamente el tiempo de enfriamiento del agua. Si sujeta la pieza de trabajo con unos alicates, transfiérala inmediatamente al aceite cuando ya no sienta la vibración. Para moldes con cavidades más grandes, primero se deben eliminar los desechos para reducir el espesor de la pieza de trabajo antes del enfriamiento. Durante el enfriamiento gradual, la transformación de bainita ocurre cuando la pieza de trabajo permanece en el baño de sal durante demasiado tiempo, lo que resulta en una dureza insuficiente.

En resumen, a menudo se produce una extinción insuficiente y el operador debe analizar la situación específica según las diferentes situaciones, descubrir las razones y superarlas.