El proceso de tratamiento térmico por deformación se denomina comúnmente "procesamiento termomecánico".
En el campo de la fabricación de máquinas, la combinación de técnicas de procesamiento a presión (como laminación, forja y laminación) y tratamiento térmico puede dar como resultado un refuerzo lineal y un tratamiento térmico, lo que conduce a propiedades mecánicas integrales que no se pueden lograr mediante un único método de refuerzo. .
Este proceso de fortalecimiento combinado se conoce como tratamiento termomecánico.
Además de proporcionar propiedades mecánicas excepcionales, el tratamiento termomecánico también elimina la necesidad de calentamiento a alta temperatura durante el tratamiento térmico, lo que genera importantes ahorros de energía, un menor uso de equipos de calefacción y espacio de taller, y una reducción de la aparición de defectos en el tratamiento térmico, como la oxidación. de materiales, descarburación y distorsión.
Por lo tanto, el proceso de tratamiento termomecánico no sólo proporciona excelentes efectos fortalecedores, sino que también ofrece importantes beneficios económicos.
Como referencia, se enumeran los siguientes 36 ejemplos de métodos de tratamiento termomecánico.
1. 16 casos de proceso de enfriamiento por forjado en caliente.
(1) Enfriamiento del cortador de minerales después de la forja
Una máquina perforadora con un diámetro de cuerpo de fresa de 4 mm, un diámetro de cabeza de 6 mm y una longitud total de 40 mm se enfría inmediatamente después de la forja y se revende inmediatamente. Esto se traduce en un aumento de la vida de corte de más del 30% respecto a los tratamientos convencionales.
(2) Enfriamiento de la herramienta de torno después de la forja.
Una herramienta de torneado de autoservicio hecha de acero M2 procedente de una fábrica de máquinas herramienta eléctricas domésticas se templa en aceite inmediatamente después de forjarla y se revende a 550°C. Esto da como resultado una vida útil que es más de una vez mayor que la de las herramientas de torno disponibles en el mercado.
La herramienta de torneado de 12 cuadrados de acero 9341 patentada por Jialong Company está enfriada por aceite después del forjado libre, lo que resulta en una vida útil relativamente larga.
(3) Enfriamiento por forjado en caliente del martillo triturador
El proceso de endurecimiento por forjado en caliente para un martillo triturador de 355 mm x 98 mm x 33 mm fabricado con acero 65Mn es el siguiente:
La temperatura de forjado inicial es de 1050°C y la temperatura de forjado final oscila entre 840°C y 860°C. Después del forjado final, el martillo debe enfriarse al aire durante 2 a 3 segundos y luego enfriarse con agua corriente. Luego se debe templar a un rango de temperatura de 180 °C a 200 °C, lo que da como resultado una dureza superficial de 50 a 55 HRC dentro de 10 mm de la superficie.
Este proceso de endurecimiento por forjado en caliente aumenta la vida útil del martillo en más de un 50 % en comparación con el tratamiento térmico convencional.
(4) Templado de llaves de tubo mediante forja
Una llave de tubo de acero 40Cr de una fábrica de herramientas de ferretería doméstica utiliza enfriamiento por forjado en lugar del enfriamiento tradicional con baño de sal. Este método no sólo es energéticamente eficiente y respetuoso con el medio ambiente, sino que también produce resultados de alta calidad.
(5) Temperamento de forja de cincel
El cincel de acero 55MnSi se forja con un martillo neumático de 2500 N y una matriz especializada. La temperatura ideal para la deformación es entre 920-950°C, con una tasa de deformación de aproximadamente el 75%. La temperatura final de forjado ronda los 900°C.
Para mantener una dureza y tenacidad óptimas, la pieza de trabajo debe enfriarse rápidamente en agua y enfriarse en aceite dentro de los 30 segundos posteriores a la deformación (según el color de la superficie de la pieza de trabajo). A continuación, se debe templar el cincel a una temperatura de entre 220 y 270 °C.
Después de someterse a un tratamiento termomecánico, el cincel ha mejorado su dureza y tenacidad, lo que da como resultado una vida útil más larga.
(6) Templado por forjado del calibre del anillo de rosca
La pieza bruta de acero CrMn de 230 mm x 120 mm, que pesa aproximadamente 40 kg, está forjada en barras cuadradas de 90 mm x 90 mm x 600 mm. A continuación se realiza la supresión según el tamaño del calibre anular.
La placa se calentará a una temperatura de 1050 a 1150 ℃ con un aislamiento adecuado. Luego sufrirá una rápida formación de extrusión en el área de deformación a alta temperatura.
La variación de forma será entre el 35% y el 40%, con una temperatura final de forjado de 920 a 900 ℃.
Inmediatamente después de forjar, la barra cuadrada se enfriará en aceite a una temperatura de 40 a 70 ℃ durante 40 a 60 segundos.
Después de enfriar el aire a aproximadamente 100 ℃, se templará la barra cuadrada.
La dureza de la superficie del anillo de medición debe ser ≥62HRC.
(7) Forjado templado de 45 piñones de acero.
La temperatura de forjado inicial oscila entre 1070 y 1150 °C, mientras que la temperatura de forjado final se fija en 850 °C. La variable de deformación varía del 35% al 75%. La temperatura de templado puede variar de 200 a 350°C.
En comparación con el calentamiento y enfriamiento en un horno de cámara de combustión con baño de sal, la resistencia aumentó aproximadamente un 30 % y la resistencia al desgaste aumentó entre un 26 % y un 30 %.
(8) Templado por forja de rodamientos de acero GCr15
La temperatura de deformación varía de 930 a 970°C, con una deformación variable del 30%. El enfriamiento se realiza con aceite y la temperatura de templado varía de 150 a 180°C.
En comparación con los métodos de tratamiento térmico convencionales, este proceso da como resultado un aumento de casi un 20 % en la resistencia y un aumento del 23 % en la vida útil de la fatiga por contacto.
(9) Forjado templado de conexión de motor diesel de acero 40Cr
La temperatura de forjado inicial está entre 1150 y 1180°C con forjado de la banda de rodamiento, y el tiempo de deformación es de entre 13 y 17 segundos, con una tasa de deformación de aproximadamente el 40%.
Posteriormente, la pieza se recorta inmediatamente en una prensa de manivela de 2150 N, seguido de un enfriamiento inmediato (momento en el cual la temperatura de la pieza está entre 900 y 950 °C) y luego se templa a 650 °C.
(10) Enfriamiento previo al enfriamiento después del forjado de bolas de acero de 45Mn2
Cuando se trabaja con bolas de acero de 45Mn2 con un diámetro de 70 a 100 mm, la temperatura de forjado inicial debe rondar los 1200°C. La temperatura final de forjado debe mantenerse entre 1000°C y 1050°C.
El tiempo de preenfriamiento apropiado después del enfriamiento con agua se puede seleccionar según las especificaciones de la bola de acero. Templar bolas de acero a una temperatura entre 150°C y 180°C dará como resultado una dureza superficial de al menos 57 HRC, con una profundidad de capa endurecida superior a 20 mm y una dureza superior a 50 HRC. Esto cumple con los requisitos para bolas de acero de grandes especificaciones.
(11) Rodillo de reja de acero de 65 Mn forjado templado inmediato
La temperatura de calentamiento por inducción de frecuencia intermedia está entre 1100°C y 1200°C. Durante el proceso de forjado por laminación, desde el inicio de la deformación hasta 20 segundos antes del enfriamiento, la deformación de las distintas partes de la reja de arado varía del 56% al 83%. Después de la deformación, la densidad térmica de enfriamiento está entre 1,30 g/cm 3 y 1,35 g/cm 3 en una solución acuosa de CaCl2.
Después del enfriamiento, la reja del arado se templa a una temperatura de 460 °C a 480 °C durante 3 horas, lo que da como resultado un rango de dureza de 40 a 45 HRC.
En comparación con el proceso tradicional de tratamiento térmico de rejas de arado, el número de ciclos de calentamiento se ha reducido de 4 a 5 veces a sólo dos veces, lo que lleva a un aumento de la eficiencia de producción de aproximadamente 4 veces. La calidad del producto cumple con requisitos de primera clase, lo que resulta en importantes beneficios económicos.
(12) Templado forjado del muñón de dirección
El muñón de dirección de acero 40Cr con un diámetro de 60 mm se forja calentándolo a un rango de temperatura de 1150 a 1200 ℃. Luego se reduce la temperatura final de forjado a 900 a 850°C y se lleva a cabo el enfriamiento del aceite. La junta se templa a una temperatura de 600°C durante 2 horas.
El uso del calor residual del proceso de forjado para el templado no sólo ahorra energía y reduce costos, sino que también mejora significativamente la estructura organizativa y el rendimiento de los materiales, particularmente en términos de resistencia al impacto, que es crucial para la seguridad del automóvil.
(13) Forjado y temple en caliente con prensa en caliente de plástico de precisión de acero Cr12MoV
Las dimensiones totales de la matriz son 70 mm x 20 mm x 10 mm.
Hay 20 pequeños agujeros en el plano de 20 mm de ancho, con diámetros de 1,5 mm, 2,5 mm y 3 mm. Estos agujeros requieren tratamiento térmico con una tolerancia de espaciado de agujeros de ±0,006 mm, planitud de menos de 0,01 mm y dureza entre 56 y 60 HRC.
Debido a la severa segregación de carburos eutécticos en el acero Cr12MoV, existe un riesgo significativo de agrietamiento después del laminado de palanquillas. El material sigue distribuido en franjas a lo largo de la dirección de rodadura, estando el núcleo distribuido en mallas, bloques y pilotes, que se convierten en centros de tensiones y focos de grietas. Esto conduce a la anisotropía del material y a una mayor distorsión debido al tratamiento térmico.
La deformación térmica de la forja es la mejor solución para solucionar estos problemas.
El proceso específico es el siguiente:
El rango de temperatura de forjado inicial es de 1050 °C a 1160 °C, con un rango de temperatura de forjado final de 850 °C a 950 °C.
El material se enfría con aceite cuando está caliente, seguido de dos procesos de revenido a 780°C durante 3 horas cada uno.
La estructura metalográfica final consta de martensita, bainita inferior, polvo de carburo disperso y pequeñas cantidades de austenita residual.
El volumen específico es similar al del sorbito enfriado térmicamente.
La microdeformación no requiere enderezamiento después del tratamiento térmico y todas las deformaciones cumplen con los requisitos técnicos con un rango de dureza de 58 a 60 HRC y un índice calificado del 99,99%.
Este proceso de tratamiento térmico da como resultado una alta resistencia al calor, dureza térmica, resistencia al desgaste y una larga vida útil de la matriz.
Ejemplos de enfriamiento por calor residual proveniente de la forja y el revenido a alta temperatura incluyen troqueles de embutición hexagonal, troqueles de embutición profunda y troqueles de punzonado en frío, entre otros, pero estos no se mencionan aquí.
(14) Forja y templado de diversos utensilios y herramientas metálicas.
Diversos utensilios y herramientas metálicos, como llaves inglesas, destornilladores, alicates y tijeras, fueron los primeros en endurecerse gracias al calor residual generado durante la forja. Este podría considerarse el primer prototipo de tratamiento termomecánico.
Las piezas de las herramientas eran calentadas y luego templadas en un horno de coque, donde se observaba el color del fuego, proceso conocido como forja en línea. Algunos requirieron múltiples ciclos de calentamiento para alcanzar el tamaño deseado, mientras que el paso final de forjado después del conformado no requirió enfriamiento por aire.
Se debe seleccionar el refrigerante adecuado en función del material y luego aplicarlo al costado del horno o templarlo usando su calor residual. Rara vez se utiliza un horno de templado especial.
(15) Templado de forja de herramientas para trabajar la madera
Después de someterse a un forjado libre, las herramientas para trabajar la madera, como cepillos, hachas y cinceles, normalmente se enfrían con calor residual. Este método es económico ya que ahorra electricidad y tiempo y además es muy eficiente en términos de producción.
(16) Endurecimiento inmediato de equipos agrícolas.
En algunos pueblos rurales todavía se utilizan hornos de coque.
La maquinaria agrícola enfriada por el calor residual de la forja incluye hoces, palas, rastrillos, martillos trituradores, así como utensilios de cocina como cucharas, espátulas y cuchillos.
2. 2 casos de normalización de forja
(1) Tratamiento de normalización de matrices de forja en caliente de acero 3Cr3Mo3W2V para eliminar el carburo de cadena
El acero tiende a desarrollar carburos en forma de cadena al enfriarse lentamente durante el forjado, lo que resulta en una fractura, agrietamiento o falla por agrietamiento térmico de la matriz frágil.
Calentar a temperaturas normales puede disolver el M6C.
Cuando el aire se enfría a una velocidad superior a 15 ℃ / min, que excede la velocidad de enfriamiento crítica para la formación de carburos de cadena, elimina los carburos de cadena y recoce el acero mediante recocido esferoide para obtener una distribución fina y uniforme de carburos.
La temperatura de normalización recomendada es 1130 ℃. Esta modificación da como resultado una reducción en la resistencia al impacto de normalización de la forja de 26J/ cm2 a 23J/ cm2 y un aumento en la vida útil de 1.500 piezas a 2.000 piezas.
(2) Normalización en caliente forjada en acero 20CrMn
El proceso de normalización de la deformación a alta temperatura implica calentar la pieza hasta su temperatura final de forjado de aproximadamente 850 °C y luego dejarla enfriar al aire. Esto no sólo aumenta la resistencia del acero, sino que también mejora significativamente su tenacidad al impacto, resistencia al desgaste, resistencia a la fatiga y reduce su temperatura de transición frágil.
La pieza en bruto para forjar en acero 20CrMnTi tiene unas dimensiones de 80mm x 80mm x 40mm.
Después de la forja, la pieza se enfría con aire y la velocidad de enfriamiento se controla cuidadosamente para mejorar sus propiedades mecánicas y facilitar el corte.
Algunas empresas de maquinaria nacionales que producen engranajes de acero para automóviles 20CrMnTi utilizan el calor residual generado durante la forja para realizar la normalización. Este proceso puede ahorrar más de 300 kWh de electricidad por tonelada de engranajes producidos.
3. 2 casos de recocido térmico de forja.
(1) Recocido rápido de esferoides de piezas forjadas de HSS
Algunas unidades domésticas colocan inmediatamente el acero rápido en Ac1 (20-30°C) durante 2-3 horas después de la forja, permitiendo que el horno se enfríe a 550°C y luego se enfríe al aire. Esto simplifica el proceso, acorta el ciclo de producción y ahorra entre un 70 y un 90% en costes de electricidad, reduciendo los costes de producción y mejorando las condiciones de trabajo. Además, este proceso mejora la calidad de las forjadas y facilita las operaciones mecanizadas.
Para piezas de acero de alta velocidad procesadas mediante laminación, forja y procesamiento isotérmico, no es necesario seguir el proceso de recocido tradicional. Este ejemplo se puede utilizar como referencia.
(2) Sistema 8Cr2WMnMoVS (denominado 8Cr2S) de forjado en frío de precisión, recocido por calor residual
Las dimensiones de la matriz son 250 mm x 200 mm x 42 mm. La temperatura de forjado inicial está entre 1150-1100°C y la temperatura de forjado final está entre 900-850°C.
El proceso de recocido implica calentar la matriz a 800-820°C durante 4-6 horas y luego dejar que el horno se enfríe a 500°C mediante refrigeración por aire.
4. 5 casos de enfriamiento térmico residual de rodillos, laminación y extrusión.
(1) Establecer refrigeración mecánica de las cuchillas.
En la industria de procesamiento de madera, algunas cuchillas rotativas y planas se fabrican mediante el método de brida. La hoja de estos cuchillos está hecha de una aleación de acero para herramientas como 5Cr8W2MoVSi, mientras que el cuerpo o la parte posterior está hecha de acero 45 Q235A. El cuerpo se calienta a la temperatura de forjado de la hoja de acero y luego los dos se sueldan mediante un laminador.
Este proceso se conoce como soldadura en fase sólida, y la lámina se lamina hasta alcanzar el tamaño deseado antes de controlarla hasta la temperatura de laminación final y luego se enfría y enfría rápidamente.
Las palas producidas mediante este método son de alta calidad, con gran dureza y larga vida útil, y ofrecen el beneficio adicional de ahorrar tiempo y electricidad durante el proceso de fabricación.
(2) Enfriamiento en caliente por laminación de la herramienta de torno de acero M2
El templado por laminación en caliente es un proceso de tratamiento térmico que utiliza el calor residual generado por el laminado de diversos perfiles para templarlos. Este proceso produce el mismo efecto de fortalecimiento que el temple en caliente en la forja.
Por ejemplo, el acero M2 se puede laminar a una temperatura de 1220 °C (laminador 250, 50 r/min) hasta obtener el tamaño deseado y luego templar directamente, lo que da como resultado una dureza de 65 HRC o superior. Esto da como resultado una vida de corte más larga para las herramientas de torno en comparación con el temple en baño de sal.
(3) Broca helicoidal de enfriamiento en caliente para carpintería con máquina de acero 45
El autor realizó con éxito un proceso de tratamiento termomecánico utilizando brocas helicoidales de una empresa nacional de máquina herramienta.
Se utilizó un dispositivo de calentamiento de alta frecuencia para realizar el laminado en caliente de cuatro rodillos.
La temperatura de austenitización se reguló entre 950°C y 1000°C, y la temperatura de deformación fue entre 880°C y 950°C, con una tasa de deformación de aproximadamente el 30%. El ciclo de enfriamiento se llevó a cabo utilizando una solución acuosa de dos nitratos, manteniendo la temperatura del agua por debajo de 70°C.
La dureza resultante después del templado fue ≥54 HRC, y después del revenido a una temperatura de 240°C a 260°C durante 1 hora, la dureza fue ≥50 HRC, lo que cumple con los requisitos técnicos y supera los requisitos de deformación en más del 95%. .
(4) Enfriamiento en caliente mediante laminación de barras reforzadas
Las barras reforzadas con acero 20MnSi requieren suministro laminado en caliente y deben cumplir con los requisitos de rendimiento de tener una resistencia a la tracción de ≥ 510 MPa, una resistencia a la flexión de ≥ 335 MPa y un alargamiento de ≥ 16%.
Un tocho de 60 mm x 60 mm se envuelve alrededor de una barra reforzada de 16 mm de diámetro. La temperatura inicial de laminación varía de 1100 a 1200°C y da como resultado una reducción de la forma de laminación de alrededor del 93%. La temperatura final de laminación está entre 950 y 900°C, que es la temperatura para templar el acero con martensita baja en carbono.
Después del laminado, la barra se enfría con agua entre 1 y 1,26 segundos. Luego se autotempla a temperaturas entre 550 y 600°C.
La barra reforzada que se ha sometido al proceso de laminado, enfriamiento y revenido anterior exhibe propiedades mecánicas que exceden las especificadas en GB1499 y también exceden las propiedades mecánicas especificadas en la norma británica BS4449.
(5) Endurecimiento inmediato por xtrusión de juntas puente de aceite de acero 35CrMo
La temperatura de deformación por extrusión oscila entre 1100 y 1200 °C, y la temperatura de templado oscila entre 570 y 580 °C.
La dureza del material está entre 300 y 335 HBW, con resistencia a la tracción ≥ 1068 MPa, resistencia a la flexión ≥ 960 MPa y alargamiento ≥ 14,5%, que cumple con los estándares establecidos por el Ministerio de Normalización.
La experiencia muestra que para piezas grandes de extrusión de enfriamiento térmico, como juntas, es crucial seleccionar cuidadosamente la temperatura de deformación, el tiempo transcurrido antes del enfriamiento después de la deformación, el medio de enfriamiento, el tiempo de enfriamiento de la pieza en el medio de enfriamiento y la temperatura de revenido, entre otros. otros parámetros del proceso.
5. 4 casos de tratamiento térmico de superplasticidad de transformación.
(1) Tratamiento termomecánico superplástico del acero 9SiCr
El propósito del proceso de enfriamiento de aceite a 840°C x 2h y de enfriamiento a 200°C x 2h es lograr el doble refinamiento de la tela.
Luego, durante el proceso de deformación superplástica a 800°C, la tasa de deformación es de 2,5 x 10s y la variable de deformación por tracción es del 250%. Después de la deformación se realiza el enfriamiento en aceite.
Los resultados de la prueba de deformación superplástica del acero, incluida la resistencia a la flexión, la vida útil de múltiples tiempos y los indicadores de dureza, mostraron que la resistencia a la flexión fue un 28% mayor que con el tratamiento convencional. La vida útil de múltiples tiempos aumentó un 38,6% y la dureza fue ≥ 60 HRC, equivalente a la alcanzada mediante el temple convencional.
(2) Tratamiento termomecánico a baja temperatura
La resistencia a la flexión del acero H11 es de 1852 MPa y, después de someterse a dos ciclos de revenido a 482°C en temple convencional, su tasa de alargamiento es del 12,5%.
Al realizar un enfriamiento por fluencia a baja temperatura y dos revenidos a 482 °C, seguido de un envejecimiento por deformación del 2 % a aproximadamente 316 °C y un revenido final a 482 °C, la resistencia a la flexión del acero aumenta a 2548 MPa, un aumento de 37,5 %, mientras que su tasa de alargamiento permanece sin cambios.
(3) Tratamiento combinado de alta y baja deformación.
Este tratamiento termomecánico compuesto es un proceso en el que al enfriamiento de la deformación a alta temperatura le sigue una pequeña cantidad de deformación y revenido a una temperatura específica.
Realizar envejecimiento por deformación de la martensita después del enfriamiento por deformación a alta temperatura puede hacer que el acero obtenga propiedades de resistencia mucho más altas que cualquier otro tratamiento térmico.
Por ejemplo, las propiedades mecánicas de 50CrVA después del templado y revenido convencional a 200°C son una resistencia a la tracción de 2119 MPa, una resistencia a la flexión de 1497 MPa y una reducción de sección del 41,7%.
Después de someterse a enfriamiento por deformación a alta temperatura, revenido a 200 °C, deformación al 3 % y revenido a 200 °C, las propiedades mecánicas de 50CrVA son una resistencia a la tracción de 2597 MPa y una resistencia a la flexión de 2254 MPa.
Este tratamiento térmico termomecánico compuesto, que combina enfriamiento por deformación a alta temperatura y envejecimiento por deformación martensítica, aumentó la resistencia a la tracción y la resistencia a la flexión del acero 50CrVA en un 22,6% y un 50,7%, respectivamente.
(4) Enderezamiento mecánico del rodillo de cuchillas
Jialong Company calienta y templa cuchillas mecánicas, como cuchillas planas y cuchillas giratorias de más de 2 metros de largo, en un horno con una atmósfera protectora a una temperatura de aproximadamente 500 °C.
Después de que la pieza de trabajo se enfría a aproximadamente 200 ℃, se hace rodar hacia adelante y hacia atrás varias veces en una prensa de rodillos utilizando el principio de superplasticidad de cambio de fase. Este proceso permite un ajuste inmediato de la rectitud a ≤0,30 mm después de doblar 10-15 mm.
Este refuerzo de deformación no sólo endereza un inserto previamente doblado, sino que también crea una tensión de compresión residual de aproximadamente 5 mm de profundidad en la superficie laminada. Esto ayuda a aumentar la vida útil de la herramienta.
6. 7 casos de tratamiento químico termomecánico
(1) Carburación por deformación en frío
El proceso implica la cementación después de la deformación en frío de la pieza, ya que la deformación en frío crea varios defectos estructurales que pueden acelerar el proceso de cementación.
Por ejemplo, después de la deformación en frío, la deformación del 20CrNiMo es del 25%. Si la pieza de trabajo se cementa con gas a una temperatura de 930-950°C durante 2 horas, la profundidad de la capa de cementación alcanzará 0,84 mm. Si la deformación aumenta al 50%, la profundidad del recubrimiento alcanzará los 0,88 mm. Cuanto mayor es la deformación, más profunda es la capa de penetración.
(2) Nitruración por deformación en frío
El proceso es un tratamiento térmico compuesto en el que la pieza se somete a nitruración después de deformarse en frío a temperatura ambiente.
La nitruración en frío es distinta de la cementación en frío.
La deformación en frío disminuye la velocidad de penetración del nitrógeno y disminuye el espesor de la capa de difusión, y esta tendencia se vuelve más pronunciada a medida que aumenta el nivel de deformación.
Este fenómeno puede ser causado por átomos de nitrógeno que impiden la difusión de otros átomos de nitrógeno fijando sitios de dislocación o atrapando átomos de nitrógeno desplazados.
Sin embargo, la nitruración por deformación en frío puede aumentar la tenacidad del hierro puro.
La temperatura y la duración de la nitruración dependen del tipo de acero, por ejemplo, el acero 38CrMoAl y el acero 20 requieren temperaturas de 650°C y 550°C respectivamente.
(3) Infiltración de boro por deformación en frío.
Se trata de un tratamiento térmico combinado en el que la pieza se deforma a temperatura ambiente seguida de una infiltración de boro.
Por ejemplo, se laminan y deforman 20 piezas de acero en un horno, luego se las somete a un período de mantenimiento a 900 °C y a una infiltración de boro sólido a diferentes velocidades de calentamiento.
Las pruebas han demostrado que la deformación en frío aumenta significativamente la profundidad de la capa de infiltración de boro.
El nivel de deformación óptimo para una profundidad de penetración máxima varía según la velocidad de calentamiento y el tiempo de retención durante el proceso de infiltración de boro.
Este fenómeno es causado por la deformación en frío de la estructura de acero, que acelera el proceso de adsorción atómica de boro en la superficie del acero.
(4) Deformación en frío de la coinfiltración de carbono y nitrógeno.
La carbonitruración por deformación en frío es un proceso de tratamiento térmico compuesto en el que la carbonitruración a temperatura media se lleva a cabo después de un proceso de deformación a temperatura ambiente.
El paso de pretratamiento por deformación en frío tiene un impacto significativo en el proceso de carbonitruración del acero, ya que aumenta el contenido de C y N en la superficie y aumenta el espesor de la capa de penetración.
Por ejemplo, cuando la deformación laminada en frío del acero 20CrMnTi es del 15%, el espesor de la coinfiltración de carbono y nitrógeno después de los procesos de 860°C×2h y 860°C×4h es de 0,65 mm y 0,80 mm, respectivamente.
(5) Infiltración de titanio por deformación.
La deformación a temperatura ambiente afecta no sólo al proceso de difusión de los átomos intersticiales en el acero, sino también al proceso de penetración de los átomos sustitutivos.
A modo de ilustración, se estudió la deformación en frío del acero 16Mn para examinar el efecto sobre el proceso de infiltración sólida del titanio. Los resultados mostraron que la mejor temperatura para la infiltración de titanio era de 900 a 950°C, con una deformación del 30%.
Además, a medida que aumenta la temperatura de cementación del titanio, también aumenta el tiempo de retención, lo que da lugar a una capa de penetración más gruesa.
(6) Forja de temple y carburación térmica
El proceso de tratamiento térmico termomecánico implica calentar la pieza en bruto hasta la temperatura inicial de forjado, seguido de la cementación en un horno de cementación y finalmente el enfriamiento directo.
El método de forja-carburación-enfriamiento conserva la energía eléctrica que de otro modo se requeriría para calentar la pieza durante la cementación y aumenta la velocidad de la cementación. Esto da como resultado una mejor dureza de la superficie, resistencia al desgaste y lo hace adecuado para engranajes de módulo medio y otras piezas con carburador.
Otra forma de tratamiento combinado de carburación y termomecánico se llama carburación-forjado-enfriamiento, que implica carburación seguida de forjado en caliente y enfriamiento.
Este proceso puede aumentar significativamente el espesor de la capa endurecida efectiva sobre la pieza de trabajo, aumentar la tensión de compresión de la superficie, mejorar la resistencia a la rotura y extender la vida útil del producto.
(7) Tratamiento térmico de templado compuesto de matriz de empernado circular de acero 9SiCr
La dureza de una matriz de rosca circular de acero 9SiCr después del tratamiento térmico suele estar entre 62 y 65 HRC. El proceso de tratamiento térmico convencional implica calentar en un baño de sal a una temperatura de 860 a 880°C, seguido de enfriamiento y revenido a 150 a 180°C.
Para mejorar la dureza de la herramienta y la resistencia al desgaste, se puede utilizar un tratamiento térmico químico superficial. Sin embargo, este proceso requiere una temperatura de al menos 400°C, lo que no es adecuado para herramientas de acero 9SiCr. La nitruración, por otra parte, puede ofrecer una solución a este problema.
El proceso de nitruración implica calentar la herramienta en un horno de nitruración iónica LD de 60 kW, seguido de un horno de baño de sal de temperatura media de 100 kW, enfriar el aceite, tratarlo en frío y finalmente templar de 150 a 180° W.
Las pruebas han demostrado que la dureza a una profundidad de 0,10 a 0,80 mm es mayor que 927HV5, con una dureza máxima de 974 a 986HV5. La dureza a una profundidad de 0,20 a 0,60 mm es ≥857HV5, lo que mejora las propiedades antitemplado del área endurecida y prolonga la vida útil del material.
Conclusión
El proceso de tratamiento termomecánico es ampliamente utilizado.
Desde una perspectiva de materiales, es adecuado para una amplia gama de materiales metálicos, incluidos varios aceros al carbono, aceros aleados, aceros estructurales aleados y aleaciones a base de níquel.
En términos de métodos de procesamiento, puede combinar los beneficios de ambos para cumplir con requisitos específicos de resistencia y tenacidad, mejorando significativamente la calidad y longevidad de los componentes deformados.
Las perspectivas de futuro para el tratamiento termomecánico son positivas.
