Melhorando o processo de têmpera para aço 45# – fornecendo soluções de tubulação

Ao melhorar o processo de têmpera do aço 45#, a temperatura de têmpera é ajustada para (770780) °C, e o tempo de retenção está de acordo com a fórmula empírica t = 3 + (0,50,7) min/mm × D (o espessura efetiva da peça). O resfriamento da peça é alterado para o método de têmpera de dois fluidos de têmpera em água e resfriamento de óleo, o que pode efetivamente evitar o risco de rachaduras na peça no tamanho perigoso (¢812 ou δ812).

1. Visão Geral

O aço 45# é normalmente utilizado para produzir peças usinadas, forjadas e estampadas com baixa capacidade de carga. Faço muitas peças, seleção de ferramentas em aço 45#. A composição química (fração de massa) é 0,42-0,50 C, 0,17-0,8 Mn, 0,17-0,37 Si, ≤ 0,30 Cr. O processo de têmpera tradicional é o seguinte: a temperatura de aquecimento de têmpera é (830 ± 10) ° C, o tempo de têmpera do forno de sal é determinado de acordo com a fórmula empírica t = 3 + (0,5-0,7) × D (espessura efetiva de partes) min calculado e o meio de têmpera é uma solução aquosa de NaCl a 5-10%. Embora o processo de têmpera tradicional tenha certas vantagens, ele apresenta as seguintes desvantagens:

(1) A microestrutura após a têmpera é inteiramente feita de martensita temperada e é difícil obter a melhor combinação de resistência e tenacidade no processo de têmpera.

(2) Peças com dimensões perigosas (¢ 8-12 ou δ8-12) são fáceis de causar grandes deformações ou até mesmo rachaduras durante a têmpera. Nos últimos anos, as pequenas peças, ferramentas e peças porosas de nossa fábrica adotaram o processo acima, e ocorrem grandes deformações ou até mesmo rachaduras. Através de análises físicas e químicas, a composição química e a estrutura original do aço atendem aos requisitos. Portanto, o processo tradicional de têmpera do aço 45# não pode atender totalmente aos requisitos de produção, portanto, o processo de têmpera precisa ser melhorado. Atualmente, a melhoria do processo de têmpera do aço 45 é considerada principalmente sob dois aspectos:

• (1) Ajustando a temperatura de têmpera;
• (2) Ajustando o método de têmpera.

2. Análise de problemas

A composição química do aço 45# é mostrada na Tabela 1.

tabela 1

A temperatura de transição de fase do aço 45# está listada na Tabela 2.

mesa 2

O aço 45 pertence ao aço hipoeutetóide. A têmpera do aço hipereutetóide é um processo no qual o aço (peças) é aquecido a 30-50°C acima de Ac3, mantido por um tempo específico e resfriado de uma maneira específica (resfriamento a água), e a austenita super-resfriada é convertida em martensita. Neste método de processo tradicional, peças de aço 45# com tamanho perigoso (¢ 8-12 ou δ8-12, formato irregular) são fáceis de deformar e rachar durante a têmpera. O principal motivo é que o processo de têmpera tradicional funciona sobre Ac3 para obter a estrutura completa de austenita das peças, e a estrutura martensítica é obtida após resfriamento com alta dureza e resistência. Atenção excessiva aos requisitos de resistência e dureza após a têmpera, a busca das peças após a têmpera para obter a estrutura da martensita completa. A tensão de têmpera desta estrutura aumenta, o grão torna-se mais grosso, a fragilidade aumenta e o risco de fissuras aumenta ainda mais. No entanto, a temperatura de têmpera existente Ac3 + (30-50) °C para o aço nº 45# em nossa empresa é de 830 °C, o que causará rachaduras em algumas peças durante a têmpera e não pode ser corrigida.

Durante a têmpera, as peças aquecidas ao estado austenítico devem ser resfriadas rapidamente e, durante o resfriamento, surgem tensões térmicas e estruturais nas peças. Para reduzir as tensões térmicas e microestruturais, esperamos que quando o refrigerante estiver acima de 650 °C, a taxa de resfriamento seja baixa; Abaixo da temperatura Ms (330°C), a taxa de resfriamento das peças pode ser a mais baixa possível. As tensões térmicas e microestruturais foram reduzidas para evitar deformações e trincas nas peças. No entanto, o refrigerante atual para têmpera do aço 45# é uma solução aquosa de 5-10% de NaCl, e o método de resfriamento é a têmpera com líquido único. As propriedades de resfriamento de uma solução aquosa de NaCl a 5-10% são as seguintes:

• (1) A capacidade de refrigeração aumenta acentuadamente na faixa de 650-550 °C.
• (2) A adição de NaCl também aumenta a taxa de resfriamento do estágio de baixa temperatura (300-200°C), o que aumenta o risco de empenamento e rachaduras das peças durante a têmpera.

A fim de evitar rachaduras durante a têmpera do aço 45#, é necessário selecionar uma temperatura de têmpera, método de têmpera e método de resfriamento apropriados das peças sob as condições dadas para atender aos requisitos de resistência e dureza após a têmpera tradicional. O método tradicional de têmpera única precisa ser alterado, o erro de resfriamento da solução de NaCl precisa ser alterado para reduzir ainda mais o estresse estrutural das peças durante a têmpera e evitar rachaduras.

3. Análise do processo de têmpera do aço 45#
e medidas de melhoria

• (1) Um forno de banho de sal de média temperatura é escolhido como dispositivo de têmpera para aço 45#. Como a faixa de temperatura de têmpera está acima de AC1 (725°C) e abaixo de AC3780°C, devido à existência da fase ferrita após a têmpera, as peças apresentam melhor tenacidade e plasticidade, e a tendência a trincas durante a têmpera é bastante reduzida. A temperatura de têmpera é (770-780) °C e o tempo de retenção corresponde à fórmula empírica tradicional t = 3 + (0,5-0,7) min/mm × D (a espessura efetiva da peça). A escolha de um forno de banho de sal de média temperatura pode prevenir eficazmente a oxidação e descarbonetação das peças, e as peças são aquecidas uniformemente.
• (2) Para reduzir a taxa de resfriamento de uma solução aquosa de NaCl de 5 a 10% abaixo do ponto Ms, a têmpera original em salmoura com líquido único foi substituída pela têmpera em óleo de salmoura com líquido duplo. Desta forma, a taxa de resfriamento da peça na zona de alta temperatura pode atingir a taxa de resfriamento próxima, reduzindo ao mesmo tempo o estresse organizacional na zona de baixa temperatura. Após a conclusão do isolamento, a peça é pré-resfriada ao ar e depois imersa na salmoura. O resfriamento começa no ponto de transição até esfriar até próximo da martensita. A peça é então imediatamente imersa em óleo para esfriar lentamente. Para garantir o tempo de resfriamento das peças em água salgada, o tempo de resfriamento das peças em água salgada é calculado com base na espessura efetiva das peças a uma taxa de resfriamento de 3-5 mm/s.

4. Impacto da implementação

(1) Processamento de 10 amostras de teste, Material metálico Aço 45# conforme mostrado na Fig. A temperatura de têmpera da peça de teste é de 770°C e o tempo de retenção é de (6-8) minutos. Após a fixação, a peça é imersa em solução aquosa de NaCl 5-10%. Após o resfriamento da peça na solução de água salgada (1-2) S, ela é imediatamente transferida para óleo de máquina nº 20 para resfriamento lento. Usando este método de teste, a dureza das peças após a têmpera é uniforme e não difere muito da dureza do método tradicional após a têmpera. A consistência é boa e não foram encontradas fissuras de têmpera. A dureza após a têmpera é mostrada na Tabela 3.

Tabela 3

ilustração 1

(2) O processo de têmpera do aço 45# é melhorado para uma temperatura de têmpera de (770-780)°C. O tempo de temperatura corresponde à fórmula empírica t = 3 + (0,5-0,7) min/mm × D (espessura efetiva das peças). As peças são resfriadas usando o método de têmpera de dois fluidos de têmpera em água e resfriamento de óleo. A fim de verificar ainda mais a viabilidade do processo melhorado, são utilizados 10 dentes de ventilador e 10 placas de suporte de um determinado tipo para verificação. As peças não apresentam trincas e a dureza é qualificada (ver Fig. 2).

Figura 2

5. Conclusão

• (1) Dominar o processo de têmpera aprimorado do aço 45#; Temperatura de aquecimento do forno de sal (770-780 °C, isolamento) min/mm × D (espessura efetiva das peças), um método de resfriamento para resfriamento de água-óleo.
• (2) Para o tamanho perigoso (ou δ8-12) das peças de aço 45#, o processo aprimorado pode efetivamente evitar o problema de rachaduras nas peças.
• (3) No processo melhorado, não ocorrem trincas após a têmpera. Na produção real, apenas a temperatura de revenido precisa ser ajustada para atender aos requisitos finais de dureza do projeto.