O aço 45# é frequentemente usado em classes inferiores eixo forjado Peças devido ao seu baixo preço, aquisição conveniente, bom desempenho de processamento, alta dureza após têmpera, boa resistência e tenacidade, alta resistência e certa resistência ao desgaste após têmpera e revenido. No entanto, durante o processo de tratamento térmico do eixo forjado de aço 45#, devido ao próprio material, muitas vezes ocorre tratamento térmico inadequado e disposição inadequada do processo de tratamento térmico, fratura de tratamento térmico ou parada precoce do trabalho, resultando no desmantelamento do produto e grave comprometimento da produção.
1. Tratamento térmico de fissuras no virabrequim de motores diesel e sua prevenção
Uma fábrica de motores diesel produz um lote de virabrequins para motores diesel. A fábrica utiliza forjamento de aço redondo. Para acompanhar o tempo de construção, o método de processamento é: estampagem → forjamento → usinagem de desbaste → têmpera e revenido → acabamento → inspeção e armazenamento. Após a têmpera, alguns virabrequins quebraram nas manivelas, resultando no sucateamento do produto.
A partir da análise do arranjo do processo, pode-se observar que a tensão de forjamento gerada pelo aço durante o forjamento não é bem aliviada porque não há recozimento ou normalização após o forjamento. Portanto, durante o tratamento térmico e a têmpera, a tensão gerada pela têmpera é sobreposta à tensão do eixo forjado original. Quando a tensão sobreposta excede o limite de resistência do material, ocorrerão rachaduras na concentração de tensão superficial do virabrequim de aço 45#.
A fim de eliminar as causas de trincas nos virabrequins de aço forjado 45#, é realizado o tratamento térmico de normalização dos virabrequins de aço forjado 45#. Isto não apenas elimina as tensões criadas pelo forjamento, mas também prepara a microestrutura para o tratamento térmico de têmpera e revenido do virabrequim. Após a normalização, os virabrequins de aço forjado 45# não formam mais rachaduras após a têmpera.
2. Melhorar o processo de tratamento térmico para peças de eixo forjado em aço 45#
Uma fábrica mecânica produz diversas buchas de eixo forjadas com diâmetro externo de 140 mm, diâmetro interno de 100 mm e comprimento de 320 mm. Se forem feitos de aço redondo, apenas o furo interno é cortado, mais de 50% do material é desperdiçado e muito tempo de processamento é desperdiçado. Posteriormente, a fábrica adotou um tubo de aço com diâmetro externo um pouco maior e diâmetro interno um pouco menor, economizando muitos materiais de aço e muito tempo de processamento. A fim de melhorar a resistência da luva do eixo forjado, é aplicado tratamento térmico de têmpera e revenido. O processo de tratamento térmico consiste em têmpera a temperatura de aquecimento de 840°C, resfriamento a água, revenido a 550°C, permanência por 2 horas e resfriamento a ar; a dureza da luva forjada do eixo é de 25-30 HRC após o revenido, o que atende aos requisitos técnicos.
Mas dois deles 12 Aceno manga houve rachaduras no primeiro lote de tratamento térmico. Análise das causas:
- (1) Devido à manga oca, o resfriamento das paredes interna e externa ocorre de forma desigual durante a têmpera; o resfriamento externo é rápido e a parede interna é lenta, fazendo com que as tensões internas e externas sejam desiguais e a luva rache.
- (2) A tensão interna gerada durante a laminação da luva de aço precisa ser melhor eliminada. Portanto, a tensão residual após a laminação e a tensão de têmpera após o tratamento térmico são sobrepostas. Se a tensão sobreposta exceder o limite de resistência do aço, a luva de aço 45# quebrará.
Pelas razões expostas acima, duas melhorias de processo são introduzidas:
- (1) Antes da têmpera, a bucha é primeiro submetida a um recozimento para alívio de tensão a uma temperatura de aquecimento de 700 °C por 1 hora e depois resfriada a ar após a descarga.
- (2) Quando a luva forjada do eixo é temperada e resfriada, ela deve ficar verticalmente na água e mover-se para cima e para baixo continuamente, o que acelera a taxa de resfriamento da parede interna da luva forjada do eixo, reduz a inconsistência da taxa de resfriamento de as paredes internas e externas da luva de aço e, assim, a tensão de resfriamento das paredes internas e externas é reduzida.
Ao aplicar as duas medidas de processo acima, a luva forjada do eixo não irá mais rachar após o tratamento térmico, o que melhora a qualidade do produto e garante a produção normal da luva forjada do eixo.
3. Melhorar o processo de tratamento térmico de grandes eixos de forjamento de aço 45#
Realizamos tratamento térmico de têmpera e revenido em um eixo forjado de 320 mm x 1600 mm em uma planta de tratamento térmico. Embora várias medidas de processo tenham sido tomadas no processo de têmpera e resfriamento: o grande eixo de forjamento foi pré-resfriado ao ar quando foi retirado do forno de resistência e a temperatura de têmpera foi reduzida de acordo. Na fase de resfriamento, foi utilizado resfriamento a água → resfriamento a ar → resfriamento a água → resfriamento a ar → resfriamento a água e a temperatura da água foi aumentada, mas o eixo de forjamento ainda apresentava rachaduras. Isso ocorre porque a diferença de temperatura entre o interior e o exterior do grande eixo de forjamento durante a têmpera é grande, e a taxa de resfriamento desigual leva a tensões internas e externas excessivas.
Melhoramos o processo de tratamento térmico usando normalização em vez de têmpera e revenido para tratar grandes eixos de forjamento. A microestrutura e as propriedades do eixo forjado temperado e revenido e do eixo forjado normalizado foram verificadas, e constatou-se que a microestrutura e as propriedades dos dois tipos de eixos forjados eram as mesmas. Portanto, o eixo de forjamento de maior diâmetro pode ser normalizado em vez de têmpera e revenido, o que resolve o problema de qualidade de grandes eixos de forjamento e garante que não ocorram rachaduras ao temperar grandes eixos de forjamento. O eixo forjado com grande diâmetro e alta resistência ao desgaste superficial pode ser normalizado após o forjamento. Após o processamento e modelagem, a têmpera superficial do eixo forjado de grande diâmetro pode ser realizada usando indução de média frequência, o que pode melhorar muito a vida útil do eixo forjado.
4. Melhorar o processo de tratamento térmico de eixos forjados finos
Um lote de eixos forjados finos de 20 mm × 300 mm feitos de aço 45# foi tratado em uma planta mecânica e a dureza superficial do eixo forjado foi de 45-50 HRC. Para reduzir a deformação do eixo forjado delgado por tratamento térmico, realizamos têmpera subcrítica, ou seja, a temperatura de aquecimento do eixo forjado é de 800°C, resfriada a água → têmpera dupla líquida resfriada a óleo, e então em 200°C por 2 horas e depois resfriado ao ar. A deformação do eixo forjado é reduzida, a dureza é ligeiramente reduzida e a dureza do tratamento térmico é de 43-48 HRC. No entanto, apesar da baixa dureza, a quebra precoce ainda ocorre durante o uso.
Análise de causa raiz: Através de exame metalográfico, constatou-se que havia grandes quantidades de ferrita residual na estrutura de martensita temperada, o que reduziu a resistência à ruptura do eixo forjado, de modo que o eixo forjado sofreu fratura prematura durante o uso, afetando significativamente a produção normal .
Posteriormente, ao lidar com tais eixos forjados, aumentamos a temperatura de têmpera (830°C) de acordo, resfriamos em água e endireitamos o eixo forjado quando resfriado a 150-200°C. Isso ocorre porque a uma temperatura de 200-150°C, para eixos forjados em aço 45#, a transformação da austenita em martensita é mais intensa, o efeito da transformação de fase e da superplasticidade é evidente e o endireitamento é mais fácil. Após o endireitamento, o eixo forjado é temperado a 200 °C. A deformação do eixo forjado é muito pequena e a dureza é de 45-50 HRC, o que atende aos requisitos técnicos, não havendo quebra precoce durante o uso.
5. Tratamento térmico de eixo forjado de aço 45# de baixa qualidade
Durante o tratamento térmico de têmpera de um lote de eixos forjados de aço 45# em uma oficina mecânica, rachaduras apareceram nos lotes. Várias medidas foram tomadas, tais como: Como reduzir a temperatura de têmpera, aumentar a temperatura do dreno e revenir oportunamente, mas ainda houve muitas quebras nos eixos de forjamento. A análise da composição química e o exame metalográfico mostraram que o teor de carbono deste lote de material era elevado.C = 0,58%, wS = 0,3%, o que excedeu significativamente o padrão. O exame metalográfico revelou que o aço contém mais inclusões não metálicas. O teor excessivo de enxofre e muitas inclusões não metálicas no aço são as principais razões para a quebra do eixo forjado de aço 45# durante o tratamento térmico.
Para este lote de eixos, só podemos tomar todas as medidas de desmantelamento. Posteriormente, sugerimos que a fábrica controlasse rigorosamente o limite de entrada de aço na fábrica e realizasse testes de composição química e exame metalográfico em cada lote de aço que entrava na fábrica para garantir a qualidade dos produtos desde a origem e para evitar a criação de produtos residuais.
