Influencia del proceso de tratamiento térmico en la estructura y propiedades del acero 45#: proporcionando soluciones de tuberías

Se estudiaron los efectos de los cambios en la temperatura de calentamiento y la velocidad de enfriamiento sobre la microestructura y las propiedades mecánicas del acero 45#. Los resultados muestran que diferentes temperaturas de tratamiento térmico cambian la microestructura y las propiedades de dureza del acero 45#. Al mismo tiempo, la temperatura del tratamiento térmico del acero 45# no puede ser ni demasiado alta ni demasiado baja. La temperatura de tratamiento térmico más adecuada es 840°C. Los efectos de diferentes velocidades de enfriamiento sobre las propiedades del acero 45# son más pronunciados. Cambiar la velocidad de enfriamiento afecta directamente a la estructura de acero 45#, obviamente cambiando su rendimiento.

El acero 45# es un acero estructural al carbono de alta calidad y bajo costo, por lo que el rango de aplicación es muy amplio. Las propiedades físicas y químicas del acero 45# son importantes en la industria moderna, por lo que el estudio del acero 45# es muy importante. En los últimos años, la investigación en este campo ha logrado grandes avances para cambiar el proceso de tratamiento térmico y mejorar el rendimiento del acero 45#, pero también habrá más tecnologías y resultados nuevos. En este artículo, cambiamos principalmente la temperatura de calentamiento y la velocidad de enfriamiento para estudiar los efectos del proceso de tratamiento térmico en la estructura y propiedades del acero 45#.

1. Materiales y métodos de prueba.

1.1 Material de investigación

La condición original del acero 45# seleccionado para esta prueba es la condición de laminado en caliente. 9 muestras de acero 45#, solución alcohólica de ácido nítrico al 4%, etanol anhidro. Pruebe la composición química del acero 45# para C: 0,43, Si: 0,24, Mn: 0,66, P: 0,03, S: 0,03, Ni: 0,22, Cu: 0,23.

1.2 Equipo de prueba

Dispositivos de calentamiento: Horno de resistencia al crisol; Equipos de prueba de dureza: probador de dureza Rockwell; Equipos para observación de organización metalográfica: prefresadora metalográfica, pulidora, secador de pelo, bolitas de algodón, microscopio metalográfico MR-5000.

1.3 Procedimientos de prueba

Primero, el acero 45# se divide en nueve muestras metalográficas. Las muestras anteriores se dividen en tres grupos. Cada grupo de tres muestras se aísla durante 30 minutos a temperaturas de 760 °C, 840 °C y 940 °C. Las muestras de diferentes grupos se someten a un tratamiento de enfriamiento de aceite, un tratamiento de enfriamiento de agua y un tratamiento de enfriamiento de aire. Luego se corroen las muestras y se observa y analiza la estructura del acero 45#. Luego se mide el valor de dureza de cada muestra. Luego se mide el valor de dureza de cada muestra.

2. Resultados y análisis de las pruebas.

2.1 Análisis de propiedades mecánicas.

Como se muestra en la Tabla 1, el proceso de tratamiento térmico es diferente. A la misma temperatura de tratamiento térmico, la dureza no es la misma. Se calentaron y midieron tres muestras de acero 45# a 760 °C, 840 °C y 940 °C para su normalización. Los valores de dureza de las muestras fueron 8,99, 16,1 y 16,3 HRC. Tres muestras de acero 45# se enfriaron en aceite y se calentaron a 760 °C, 840 °C y 940 °C. Los valores de dureza medidos de las muestras fueron 24,1, 24,32,5 HRC. Las tres muestras restantes se enfriaron en aceite y se calentaron a 760 °C, 840 °C y 940 °C. Los valores de dureza de las muestras fueron 24,1, 24,32,5 HRC y 32,5 HRC. Las tres muestras restantes se enfriaron en agua y se calentaron a 760 °C, 840 °C y 940 °C. Los valores de dureza medidos de las muestras fueron 34,1, 58,1 y 56,3 HRC, respectivamente. De los datos anteriores, se puede ver que la dureza de las muestras enfriadas es mayor que la de las muestras enfriadas con aceite. Esto se debe a las diferentes tasas de enfriamiento causadas por diferentes organizaciones. Después del enfriamiento con aceite, se forman principalmente bainita, perlita y ferrita residual, mientras que después del enfriamiento con aceite, las principales organizaciones son martensita y la martensita es principalmente martensita, que tiene mayor dureza que otras organizaciones.
Tabla 1: Valor de dureza Rockwell del acero 45# después del tratamiento térmico

temperatura de calentamiento/ método cooli Valor medio de dureza/HRC
760 Aire acondicionado 8,99
Enfriamiento de aceite 24.1
Refrigeración por agua 34.1
840 Aire acondicionado 16.1
Enfriamiento de aceite 24
Refrigeración por agua 58.1
940 Aire acondicionado 16.3
Enfriamiento de aceite 32,5
Refrigeración por agua 56.3

2.2 Análisis de la estructura metalográfica

Para el acero 45#, la estructura de grano es muy grande debido al tratamiento de normalización a 760 °C; con acero 45# la estructura del grano es muy pequeña. Debido a la temperatura más baja del tratamiento térmico de 760 °C, la distribución de la austenita no es uniforme y a la temperatura más alta de 940 °C, la estructura del grano se vuelve muy gruesa.
El acero 45# para tratamiento de enfriamiento con agua produce diferentes estructuras y, por lo tanto, diferente dureza a diferentes temperaturas de calentamiento. A una temperatura de calentamiento de 760 °C, la estructura resultante contiene más ferrita. La martensita se obtiene a una temperatura de calentamiento de 840 °C y 940 °C. A una temperatura de calentamiento de 840 °C, la martensita obtenida es más fina, principalmente porque los granos de austenita obtenidos son más pequeños. A una temperatura adicional de 940 °C, los granos de austenita se vuelven más gruesos y se obtiene una estructura de martensita gruesa.
El acero 45# para tratamiento de enfriamiento con aceite no es solo martensita. A una temperatura de calentamiento de 760°C, la organización después del enfriamiento del aceite se compone principalmente de bainita, perlita, ferrita residual, etc. A una temperatura de calentamiento de 840°C y 940°C, la organización después del enfriamiento con aceite se compone principalmente de bainita y perlita, pero el contenido de organización de perlita después del enfriamiento con aceite a 940°C es mayor.

3. Conclusión

  • 1) Las diferentes temperaturas de tratamiento térmico cambian la microestructura y las propiedades de dureza del acero 45#. Al mismo tiempo, la temperatura del tratamiento térmico del acero 45# no puede ser ni demasiado alta ni demasiado baja. Una temperatura de tratamiento térmico más adecuada es 840°C.
  • 2) Las diferentes velocidades de enfriamiento tienen un impacto más notable en las propiedades del acero 45#. Cambiar la velocidad de enfriamiento afecta directamente las propiedades del acero 45# y, por lo tanto, también cambia su rendimiento.

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