No processo de produção, não é incomum que haja dureza insuficiente após a têmpera, o que é um defeito comum no tratamento térmico e na têmpera.
Existem duas manifestações deste defeito: baixa dureza em toda a peça e pontos insuficientes ou moles em áreas localizadas.
Quando ocorre dureza insuficiente, é necessário realizar um teste de dureza ou análise metalográfica para determinar a causa e, em seguida, investigar possíveis fatores contribuintes, como matérias-primas, processo de aquecimento, meio de resfriamento, método de resfriamento e temperatura de revenido, a fim de encontrar um solução.
EU. Matérias-primas
1. Seleção inadequada de matérias-primas ou distribuição errada de materiais
É importante escolher o material adequado para as peças para evitar dureza insuficiente ou pontos fracos. Aço de médio carbono ou aço de alto carbono deve ser usado em vez de aço de baixo carbono, e aço para ferramentas de liga deve ser usado em vez de aço comum de alto carbono.
No exemplo 1, usar aço #45 em vez de aço #25 para a engrenagem resulta em uma dureza de têmpera de 60HRC em comparação com uma dureza de 380hbs.
No exemplo 2, recomenda-se usar 9mn2v para o molde em vez de aço T8, pois o processo de têmpera para 9mn2v foi erroneamente seguido de resfriamento de óleo, levando a uma dureza de apenas 50HRC.
Ambos os casos ilustram a dureza geral insuficiente que pode ser detectada através de um teste de dureza ou teste metalográfico.
Para evitar esses problemas, recomenda-se:
- Selecione adequadamente os materiais no processo de design.
- Fortalecer o gerenciamento de materiais realizando análises químicas e marcações de classificação antes de armazenar o material.
- Peça ao operador de tratamento térmico que realize uma análise de faíscas para garantir que o material atenda aos requisitos do desenho antes de iniciar o processo.
- Considere o uso de aço-liga com boa temperabilidade quando a seção transversal da peça for grande ou a espessura for grande.
2. A microestrutura irregular das matérias-primas resulta em dureza local insuficiente ou pontos fracos
A presença de segregação ou agregação de carboneto, como agregação de ferrita, grafite ou uma estrutura severa de Widmanstatten na microestrutura pode resultar em deficiências de dureza ou pontos fracos.
Para resolver este problema, recomenda-se homogeneizar a microestrutura através de forjamento repetido ou tratamento de pré-aquecimento, como normalização ou homogeneização do recozimento antes da têmpera.
II. Processo de aquecimento
1. A temperatura de têmpera é baixa e o tempo de retenção é curto
A dureza do aço hipoeutetóide pode ser afetada quando a temperatura de aquecimento cai entre AC3 e AC1, pois a ferrita não se dissolve completamente em austenita, levando a uma mistura de ferrita e martensita em vez de martensita uniforme após a têmpera. Isso pode ser visto através da análise metalográfica.
Da mesma forma, aquecimento ou tempo de retenção insuficientes podem impedir que a perlita se transforme em austenita em aços de alto carbono, especialmente aços de alta liga, afetando a dureza da peça.
Na produção, esses problemas podem ocorrer frequentemente devido a desvios nas leituras de temperatura ou temperatura irregular do forno, bem como estimativas incorretas da espessura do material.
Para evitar esses problemas, recomenda-se:
- Controle a velocidade de aquecimento para evitar temperaturas irregulares do forno e tempo de retenção prematuro.
- Verifique regularmente a precisão dos instrumentos indicadores de temperatura.
- Siga rigorosamente o manual do material para determinar a velocidade e a temperatura de aquecimento de têmpera.
- Estime com precisão a espessura do material, especialmente para peças com formatos especiais.
2. A temperatura de aquecimento de têmpera está muito alta, o tempo de retenção é muito longo
Para aços ferramenta como T8, a uma temperatura de têmpera de 780e, austenita e carboneto (Fe3C) são formados. A quantidade de carbono dissolvido na austenita é ligeiramente superior a 0,77%. Após o resfriamento, a austenita se transforma em martensita.
No entanto, se a temperatura de aquecimento for muito alta ou o tempo de retenção for muito longo, uma grande quantidade de carbono no carboneto se dissolverá em austenita, aumentando sua estabilidade e fazendo com que a austenita se transforme em martensita à medida que a temperatura começa a cair. Isto faz com que uma grande quantidade de austenita retida esteja presente na peça após a têmpera, resultando em uma microestrutura de m + AC.
A austenita retida possui propriedades austeníticas e baixa dureza, causando diminuição da dureza após a têmpera. O teor de austenita retida pode ser influenciado tanto pela temperatura de aquecimento quanto pela temperatura de revenido.
Para evitar esse problema, é recomendado:
- Controle rigorosamente a temperatura de têmpera e o tempo de retenção para evitar que o carbono excessivo se dissolva em austenita.
- Reduza a taxa de resfriamento da têmpera ou use a têmpera escalonada para permitir que a austenita sub-resfriada se transforme em martensita.
- Transformar a austenita retida em martensita por meio de tratamento a frio.
- Use revenimento de alta temperatura para reduzir a austenita retida e aumentar a dureza.
3. Durante a têmpera e o aquecimento, a superfície da peça descarboniza
Após a têmpera, a superfície do aço #45 apresenta ferrita e martensita de baixo carbono por meio de análise metalográfica. Porém, após a remoção da camada de descarbonetação, a dureza atende aos requisitos.
Este problema é frequentemente causado pelo aquecimento num forno de caixa sem protecção adequada ou fraca protecção, ou aquecimento num banho de sal com desoxidação deficiente, o que resulta na reacção de átomos de oxigénio e carbono na peça de trabalho para formar CO, reduzindo o teor de carbono na a superfície da peça de trabalho e causando dureza superficial insuficiente.
Para evitar esse problema, é recomendado:
- Use um forno de aquecimento não oxidante com uma atmosfera protetora, como a atmosfera protetora de craqueamento de álcool e metanol.
- Adote a extinção de aquecimento a vácuo.
- Embale e sele um forno tipo caixa geral com sucata ou carvão.
- Aplique um revestimento antioxidante na superfície da peça de trabalho.
- Coloque o carvão no forno e aqueça a peça após cobri-la com uma solução de ácido bórico e álcool.
III. Problemas no processo de resfriamento
1. Seleção inadequada do meio de têmpera
A dureza das peças temperadas em banho de água ou sal e resfriadas com óleo é muitas vezes baixa devido à capacidade de resfriamento insuficiente e à lenta taxa de resfriamento, levando à transformação da austenita em perlita (AYP) em vez de martensita (m), principalmente no núcleo da peça de trabalho.
Por exemplo, a dureza de um martelo manual T10 temperado em óleo é de apenas cerca de 45HRC, conforme visto através de análise metalográfica, que mostra a presença de troostita em vez de martensita.
Para resolver esse problema, é importante selecionar o meio de resfriamento apropriado com base no material, formato e tamanho da peça de trabalho.
2. Influência da temperatura média de têmpera
Ao temperar continuamente um grande número de peças por meio da têmpera com água, a falta de um sistema de resfriamento circulante pode fazer com que a temperatura da água suba e a capacidade de resfriamento caia, levando à falha no endurecimento.
Ao usar o resfriamento de óleo, a baixa temperatura e a baixa fluidez do óleo no início do processo podem resultar em capacidade de resfriamento insuficiente e falha no endurecimento.
Para evitar esses problemas, recomenda-se:
- Adote um sistema de resfriamento circulante e mantenha a temperatura da água em torno de 20E durante a extinção da água.
- Aqueça adequadamente o óleo, principalmente no início, a uma temperatura acima de 80E, seguindo o princípio de “água fria e óleo quente” na têmpera.
3. O meio de têmpera é muito antigo
Um excesso de impurezas no banho alcalino (sal) ou água insuficiente pode resultar na ocorrência de pontos fracos durante a têmpera.
Para evitar esse problema, é importante trocar regularmente o meio de têmpera e controlar adequadamente o teor de água no banho alcalino (sal).
4. Controle inadequado do tempo de resfriamento
Ao fabricar peças de chave com seções transversais complexas ou grandes em aço carbono, são usados têmpera em água e resfriamento a óleo para evitar deformações e rachaduras. Porém, devido à alta temperatura da peça e principalmente à lenta taxa de resfriamento do núcleo, não é possível obter martensita uniforme e completa.
Para resolver esse problema, recomenda-se:
- Controle adequadamente o tempo de resfriamento da água. Se a peça de trabalho for fixada com um alicate, transfira-a para o óleo imediatamente quando a mão não sentir mais vibração.
- Remova os resíduos de cavidades maiores para reduzir a espessura da peça antes da têmpera.
- Esteja ciente de que um tempo de permanência no banho de sal muito longo durante a têmpera em etapas pode resultar em transformação de bainita e dureza insuficiente.
Concluindo, o fenômeno de extinção insuficiente ocorre frequentemente, cabendo ao operador determinar os motivos e encontrar soluções com base em análises específicas e em diferentes situações.
