O processo de tratamento térmico de deformação é comumente referido como “processamento termomecânico”.
No campo da fabricação de máquinas, a combinação de técnicas de processamento de pressão (como laminação, forjamento e laminação) e tratamento térmico pode resultar em reforço linear e de tratamento térmico, levando a propriedades mecânicas abrangentes que não podem ser alcançadas através de um único método de reforço. .
Este processo de fortalecimento combinado é conhecido como tratamento termomecânico.
Além de fornecer propriedades mecânicas excepcionais, o tratamento termomecânico também elimina a necessidade de aquecimento em alta temperatura durante o tratamento térmico, resultando em economias significativas de energia, redução do uso de equipamentos de aquecimento e espaço de oficina e redução de ocorrências de defeitos de tratamento térmico, como oxidação de materiais, descarbonetação e distorção.
Portanto, o processo de tratamento termomecânico não só proporciona excelentes efeitos de fortalecimento, mas também oferece benefícios económicos significativos.
Para referência, são listados os 36 exemplos a seguir de métodos de tratamento termomecânico.
1. 16 casos de processo de têmpera por forjamento a quente
(1) Têmpera do cortador oring após forjamento
Uma mandriladora com diâmetro do corpo da fresa de 4 mm, diâmetro da cabeça de 6 mm e comprimento total de 40 mm é imediatamente temperada após o forjamento e imediatamente revenida. Isto resulta num aumento da vida útil do corte de mais de 30% em comparação com os tratamentos convencionais.
(2) Têmpera da ferramenta do torno após forjamento
Uma ferramenta de torneamento de uso próprio feita de aço M2 de uma fábrica elétrica de máquinas-ferramenta doméstica é temperada em óleo imediatamente após o forjamento e revenida a 550°C. Isso resulta em uma vida útil mais de uma vez maior que a das ferramentas de torno do mercado.
A ferramenta de torneamento de 12 quadrados de aço 9341 de uso próprio da Jialong Company é resfriada a óleo após forjamento livre, resultando em uma vida útil relativamente longa.
(3) têmpera por forjamento a quente do martelo triturador
O processo de têmpera por forjamento a quente para um martelo triturador de 355 mm x 98 mm x 33 mm feito de aço 65Mn é o seguinte:
A temperatura inicial de forjamento é de 1050°C e a temperatura final de forjamento varia de 840°C a 860°C. Após o forjamento final, o martelo deve ser resfriado ao ar por 2 a 3 segundos e depois temperado em água corrente da torneira. Deve então ser revenido a uma faixa de temperatura de 180°C a 200°C, resultando em uma dureza superficial de 50 a 55 HRC dentro de 10mm da superfície.
Este processo de têmpera por forjamento a quente aumenta a vida útil do martelo em mais de 50% em comparação com o tratamento térmico convencional.
(4) Têmpera de chaves de caixa por forjamento
Uma chave de caixa de aço 40Cr de uma fábrica doméstica de ferramentas de hardware usa têmpera de forjamento em vez da têmpera tradicional em banho de sal. Este método não é apenas energeticamente eficiente e amigo do ambiente, mas também produz resultados de alta qualidade.
(5) Têmpera de forjamento de cinzel
O cinzel de aço 55MnSi é forjado usando um martelo pneumático de 2500N e uma matriz especializada. A temperatura ideal para deformação está entre 920-950°C, com uma taxa de deformação de aproximadamente 75%. A temperatura final de forjamento é em torno de 900°C.
Para manter a dureza e tenacidade ideais, a peça de trabalho deve ser rapidamente temperada em água e resfriada em óleo dentro de 30 segundos após a deformação (com base na cor da superfície da peça de trabalho). O cinzel deve então ser temperado a uma faixa de temperatura de 220-270°C.
Após passar por tratamento termomecânico, o cinzel melhorou a dureza e a tenacidade, resultando em maior vida útil.
(6) Têmpera por forjamento do medidor de anel de rosca
A peça bruta de aço CrMn de 230 mm x 120 mm, pesando aproximadamente 40 kg, é forjada em barras quadradas de 90 mm x 90 mm x 600 mm. A supressão é então realizada de acordo com o tamanho do medidor do anel.
A placa será aquecida a uma temperatura de 1050 a 1150 ℃ com isolamento adequado. Ele então sofrerá uma rápida formação de extrusão na área de deformação em alta temperatura.
A variação de formato ficará entre 35% e 40%, com temperatura final de forjamento de 920 a 900 ℃.
Imediatamente após o forjamento, a barra quadrada será resfriada em óleo a uma temperatura de 40 a 70 ℃ por 40 a 60 segundos.
Após o resfriamento ao ar até aproximadamente 100 ℃, a barra quadrada será temperada.
A dureza da superfície do anel medidor deve ser ≥62HRC.
(7) Têmpera por forjamento de 45 rodas dentadas de aço
A temperatura inicial de forjamento varia de 1070 a 1150°C, enquanto a temperatura final de forjamento é fixada em 850°C. A variável de deformação varia de 35% a 75%. A temperatura de revenimento pode variar de 200 a 350°C.
Em comparação com o aquecimento e a têmpera em um forno com caixa de fogo de banho de sal, a resistência aumentou aproximadamente 30% e a resistência ao desgaste aumentou entre 26% e 30%.
(8) Têmpera por forjamento de rolamento de aço GCr15
A temperatura de deformação varia de 930 a 970°C, com deformação variável de 30%. O resfriamento é feito com óleo e a temperatura de revenimento varia de 150 a 180°C.
Comparado aos métodos convencionais de tratamento térmico, esse processo resulta em um aumento de quase 20% na resistência e em 23% na vida útil da fadiga de contato.
(9) Têmpera por forjamento da ligação do motor diesel de aço 40Cr
A temperatura inicial de forjamento fica entre 1150 e 1180°C com forjamento da banda de rodagem, e o tempo de deformação fica entre 13 e 17 segundos, com taxa de deformação de aproximadamente 40%.
Posteriormente, a peça é imediatamente aparada em uma prensa de manivela 2150N, seguida de têmpera imediata (momento em que a temperatura da peça está entre 900 e 950°C) e depois revenida a 650°C.
(10) Têmpera de pré-resfriamento após forjamento de esfera de aço 45Mn2
Ao trabalhar com esferas de aço 45Mn2 com diâmetro de 70 a 100mm, a temperatura inicial de forjamento deve ficar em torno de 1200°C. A temperatura final de forjamento deve ser mantida entre 1000°C e 1050°C.
O tempo de pré-resfriamento apropriado após a têmpera em água pode ser selecionado com base nas especificações da esfera de aço. O revenido das esferas de aço a uma temperatura entre 150°C e 180°C resultará em uma dureza superficial de pelo menos 57 HRC, com uma profundidade de camada endurecida superior a 20 mm e uma dureza superior a 50 HRC. Isto atende aos requisitos para esferas de aço de grandes especificações.
(11) Têmpera imediata de forjamento de rolo de relha de aço de 65 Mn
A temperatura de aquecimento por indução de frequência intermediária está entre 1100°C e 1200°C. Durante o processo de forjamento por rolo, desde o início da deformação até 20 segundos antes da têmpera, a deformação das diversas peças da relha de arado varia de 56% a 83%. Após a deformação, a densidade térmica de têmpera está entre 1,30g/cm3 a 1,35g/cm3 em uma solução aquosa de CaCl2.
Após a têmpera, a relha do arado é temperada a uma temperatura de 460°C a 480°C durante 3 horas, resultando em uma faixa de dureza de 40 a 45 HRC.
Em comparação com o processo tradicional de tratamento térmico para relhas de arado, o número de ciclos de aquecimento foi reduzido de 4 a 5 vezes para apenas duas vezes, levando a um aumento na eficiência da produção de cerca de 4 vezes. A qualidade do produto atende aos requisitos de primeira classe, resultando em benefícios econômicos significativos.
(12) Têmpera por forjamento da junta de direção
Para a junta de direção em aço 40Cr com diâmetro de 60 mm, ela é forjada aquecendo-a a uma faixa de temperatura de 1150 a 1200 ℃. A temperatura final de forjamento é então reduzida para 900 a 850°C e o resfriamento do óleo é conduzido. A junta é temperada a uma temperatura de 600°C por 2 horas.
A utilização do calor residual do processo de forjamento para têmpera não só poupa energia e reduz custos, mas também melhora significativamente a estrutura organizacional e o desempenho dos materiais, particularmente em termos de resistência ao impacto, que é crucial para a segurança automóvel.
(13) A prensa a quente de plástico de precisão de aço Cr12MoV morre forjamento e têmpera a quente
As dimensões gerais da matriz são 70 mm x 20 mm x 10 mm.
Existem 20 pequenos orifícios no plano de largura de 20 mm, com diâmetros de 1,5 mm, 2,5 mm e 3 mm. Esses furos requerem tratamento térmico com tolerância de espaçamento entre furos de ±0,006 mm, planicidade inferior a 0,01 mm e dureza entre 56 e 60HRC.
Devido à severa segregação de carbonetos eutéticos no aço Cr12MoV, existe um risco significativo de trincas após a laminação dos tarugos. O material ainda é distribuído em tiras ao longo do sentido de laminação, com o núcleo sendo distribuído em malha, bloco e estacas, que se tornam centros de tensões e fontes de trincas. Isto leva à anisotropia do material e ao aumento da distorção do tratamento térmico.
A deformação térmica do forjamento é a melhor solução para resolver esses problemas.
O processo específico é o seguinte:
A faixa de temperatura inicial de forjamento é de 1050°C a 1160°C, com uma faixa de temperatura final de forjamento de 850°C a 950°C.
O material sofre resfriamento a óleo quando quente, seguido de dois processos de revenimento a 780°C por 3 horas cada.
A estrutura metalográfica final consiste em martensita, bainita inferior, pó de carboneto disperso e pequenas quantidades de austenita residual.
O volume específico é semelhante ao do sorbite temperado termicamente.
A microdeformação não requer endireitamento após tratamento térmico, e todas as distorções atendem aos requisitos técnicos com faixa de dureza de 58 a 60 HRC e índice qualificado de 99,99%.
Este processo de tratamento térmico resulta em alta resistência ao calor, dureza térmica, resistência ao desgaste e uma longa vida útil para a matriz.
Exemplos de têmpera com calor residual de forjamento e revenimento a alta temperatura incluem matrizes de estampagem hexagonal, matrizes de estampagem profunda e matrizes de puncionamento a frio, entre outras, mas estas não são mencionadas aqui.
(14) Têmpera de forjamento de utensílios e ferramentas de metal diversos
Diversos utensílios e ferramentas de metal, como chaves inglesas, chaves de fenda, alicates e tesouras, foram os primeiros a serem endurecidos pelo calor residual gerado durante o forjamento. Este poderia ser considerado o primeiro protótipo de tratamento termomecânico.
As peças da ferramenta foram aquecidas e depois temperadas em forno de coque, onde foi observada a cor do fogo, processo conhecido como forjamento em linha. Alguns exigiram vários ciclos de aquecimento para atingir o tamanho desejado, enquanto a etapa final de forjamento após a formação não exigiu resfriamento a ar.
O refrigerante apropriado deve ser selecionado com base no material e então aplicado na lateral do forno ou temperado usando seu calor residual. Um forno de têmpera especial raramente é usado.
(15) Têmpera de forjamento de ferramenta para trabalhar madeira
Depois de passarem pelo forjamento livre, as ferramentas de marcenaria, como plainas, machados e cinzéis, são normalmente temperadas com calor residual. Este método é econômico, pois economiza energia elétrica e tempo e também é altamente eficiente em termos de produção.
(16) Têmpera imediata de equipamentos agrícolas
Em algumas cidades rurais, ainda são utilizados fornos de coque.
As máquinas agrícolas resfriadas pelo calor residual do forjamento incluem foices, pás, ancinhos, martelos trituradores, bem como utensílios de cozinha como colheres, espátulas e facas.
2. 2 casos de normalização de forjamento
(1) Tratamento de normalização da matriz de forjamento a quente de aço 3Cr3Mo3W2V para eliminar carboneto de corrente
O aço tende a desenvolver carbonetos semelhantes a cadeias após o resfriamento lento durante o forjamento, resultando em fratura frágil da matriz, trincas ou falha por trinca térmica.
O aquecimento em temperaturas normais pode dissolver o M6C.
Quando resfriado a ar a uma velocidade superior a 15 ℃/min, que excede a velocidade crítica de resfriamento para a formação de carbonetos de corrente, elimina carbonetos de corrente e recoze o aço por meio de recozimento esferóide para obter uma distribuição fina e uniforme de carbonetos.
A temperatura de normalização recomendada é 1130 ℃. Esta modificação resulta em uma redução na resistência ao impacto de normalização do forjamento de 26J/cm2 a 23J/cm2 e um aumento na vida útil de 1.500 peças para 2.000 peças.
(2) Normalização a quente forjada em aço 20CrMn
O processo de normalização da deformação em alta temperatura envolve aquecer a peça até sua temperatura final de forjamento de aproximadamente 850°C e depois permitir que ela esfrie ao ar. Isto não só aumenta a resistência do aço, mas também melhora significativamente a sua tenacidade ao impacto, resistência ao desgaste, resistência à fadiga e reduz a sua temperatura de transição frágil.
A peça bruta para forjamento em aço 20CrMnTi tem dimensões de 80mm x 80mm x 40mm.
Após o forjamento, a peça é resfriada pelo ar e a velocidade de resfriamento é cuidadosamente controlada para melhorar suas propriedades mecânicas e facilitar o corte.
Algumas empresas nacionais de máquinas que produzem engrenagens automotivas de aço 20CrMnTi utilizam o calor residual gerado durante o forjamento para realizar a normalização. Este processo pode economizar mais de 300 kWh de eletricidade por tonelada de engrenagens produzidas.
3. 2 casos de recozimento térmico de forjamento
(1) Recozimento esferóide rápido de peças forjadas em HSS
Algumas unidades domésticas colocam imediatamente o aço rápido em Ac1 (20-30°C) por 2-3 horas após o forjamento, permitindo que o forno esfrie até 550°C e depois resfrie ao ar. Isto simplifica o processo, encurta o ciclo de produção e economiza 70-90% nos custos de eletricidade, reduzindo os custos de produção e melhorando as condições de trabalho. Além disso, esse processo melhora a qualidade dos forjados e facilita as operações mecanizadas.
Para peças de aço rápido processadas por laminação, forjamento e processamento isotérmico, não há necessidade de seguir o processo tradicional de recozimento. Este exemplo pode ser usado como referência.
(2) Sistema 8Cr2WMnMoVS (referido como 8Cr2S) de forjamento a frio de precisão, recozimento de calor residual
As dimensões da matriz são 250 mm x 200 mm x 42 mm. A temperatura inicial de forjamento está entre 1150-1100°C e a temperatura final de forjamento está entre 900-850°C.
O processo de recozimento envolve aquecer a matriz a 800-820°C por 4-6 horas e, em seguida, deixar o forno esfriar até 500°C usando resfriamento a ar.
4. 5 casos de têmpera térmica residual de rolos, laminação e extrusão
(1) Set resfriamento de lâmina mecânica
Na indústria de processamento de madeira, algumas facas rotativas e planas são fabricadas pelo método de flangeamento. A lâmina dessas facas é feita de liga de aço para ferramentas, como 5Cr8W2MoVSi, enquanto o corpo ou parte traseira é feita de aço 45 Q235A. O corpo é aquecido até a temperatura de forjamento da lâmina de aço e então os dois são soldados entre si por meio de um laminador.
Este processo é conhecido como soldagem em fase sólida, e a lâmina é enrolada até o tamanho desejado antes de ser controlada até a temperatura final de laminação e então prontamente temperada e resfriada.
As lâminas produzidas através deste método são de alta qualidade, com elevada dureza e longa vida útil, e oferecem os benefícios adicionais de economia de tempo e energia elétrica durante o processo de fabricação.
(2) Rolling têmpera a quente de ferramenta de torno de aço M2
A têmpera a quente por laminação é um processo de tratamento térmico que utiliza o calor residual gerado pela laminação de vários perfis para temperá-los. Este processo produz o mesmo efeito de fortalecimento que a têmpera a quente do forjamento.
Por exemplo, o aço M2 pode ser laminado a uma temperatura de 1220°C (laminador 250, 50 r/min) até o tamanho desejado e depois temperado diretamente, resultando em uma dureza de 65HRC ou superior. Isso resulta em uma vida útil de corte mais longa para ferramentas de torno em comparação com a têmpera em banho de sal.
(3) Rolling têmpera a quente de broca helicoidal para marcenaria de máquina de aço 45
O autor executou com sucesso um processo de tratamento termomecânico utilizando brocas helicoidais de uma empresa nacional de ferramentas para uso em máquinas.
O dispositivo de aquecimento de alta frequência foi utilizado para conduzir a laminação a quente de quatro rolos.
A temperatura de austenitização foi regulada entre 950°C e 1000°C, e a temperatura de deformação ficou entre 880°C e 950°C, com taxa de deformação de aproximadamente 30%. O ciclo de têmpera foi realizado utilizando uma solução aquosa de dois nitratos, com temperatura da água mantida abaixo de 70°C.
A dureza resultante após a têmpera foi ≥54 HRC, e após o revenido a uma temperatura de 240°C a 260°C durante 1 hora, a dureza foi ≥50 HRC, o que atende aos requisitos técnicos e excede os requisitos de deformação em mais de 95% .
(4) Têmpera a quente por laminação de barra reforçada
As barras reforçadas com aço 20MnSi requerem fornecimento laminadas a quente e devem atender aos requisitos de desempenho de ter uma resistência à tração de ≥ 510MPa, uma resistência à flexão de ≥ 335MPa e um alongamento de ≥ 16%.
Um tarugo de 60 mm x 60 mm é enrolado em uma barra reforçada de 16 mm de diâmetro. A temperatura inicial de laminação varia de 1100 a 1200°C e resulta em uma redução do formato de laminação em torno de 93%. A temperatura final de laminação está entre 950 e 900°C, que é a temperatura para têmpera do aço com martensita de baixo carbono.
Após a laminação, a barra é resfriada com água dentro de 1 a 1,26 segundos. Em seguida, sofre auto-revenimento em temperaturas entre 550 e 600°C.
A barra reforçada que passou pelo processo de laminação, têmpera e revenido acima apresenta propriedades mecânicas que excedem aquelas especificadas em GB1499 e também superam as propriedades mecânicas especificadas no padrão britânico BS4449.
(5) Têmpera imediata por xtrusão de juntas de jumper de óleo de aço 35CrMo
A temperatura de deformação da extrusão varia de 1100 a 1200°C, e a temperatura de revenimento está entre 570 a 580°C.
A dureza do material está entre 300 a 335HBW, com resistência à tração ≥ 1068MPa, resistência à flexão ≥ 960MPa e alongamento ≥ 14,5%, o que atende aos padrões estabelecidos pelo Ministério de Normalização.
A experiência mostra que para grandes peças de extrusão de têmpera térmica, como juntas, é crucial selecionar cuidadosamente a temperatura de deformação, o tempo decorrido antes da têmpera após a deformação, o meio de têmpera, o tempo de resfriamento da peça no meio de têmpera e o revenido temperatura, entre outros parâmetros do processo.
5. 4 casos de tratamento térmico de superplasticidade de transformação
(1) Superplástico tratamento termomecânico de aço 9SiCr
O objetivo do processo de resfriamento de óleo de 840°C x 2h e de têmpera de 200°C x 2h é alcançar o refinamento duplo do tecido.
Então, durante o processo de deformação superplástica a 800°C, a taxa de deformação é de 2,5 x 10s e a variável de deformação por tração é de 250%. Após a deformação, é realizado o resfriamento em óleo.
Os resultados do ensaio de deformação superplástica do aço, incluindo resistência à flexão, vida útil multi-curso e indicadores de dureza, mostraram que a resistência à flexão foi 28% maior do que com o tratamento convencional. A vida multi-curso aumentou 38,6% e a dureza foi ≥ 60 HRC, equivalente à alcançada através da têmpera convencional.
(2) Baixa temperatura tratamento termomecânico
A resistência à flexão do aço H11 é de 1852 MPa e, após passar por dois ciclos de revenido a 482°C em têmpera convencional, sua taxa de alongamento é de 12,5%.
Ao realizar um têmpera de deformação em baixa temperatura e dois revenidos a 482°C, seguido por 2% de envelhecimento por deformação em torno de 316°C e um revenido final a 482°C, a resistência à flexão do aço aumenta para 2548 MPa, um aumento de 37,5%, enquanto a sua taxa de alongamento permanece inalterada.
(3) Tratamento combinado de alta e baixa deformação
Este tratamento termomecânico composto é um processo no qual a têmpera da deformação em alta temperatura é seguida por uma pequena quantidade de deformação e revenimento a uma temperatura específica.
A condução do envelhecimento por deformação da martensita após a têmpera da deformação em alta temperatura pode fazer com que o aço obtenha propriedades de resistência muito mais altas do que qualquer outro tratamento térmico.
Por exemplo, as propriedades mecânicas do 50CrVA após têmpera convencional e revenido a 200°C são uma resistência à tração de 2.119 MPa, uma resistência à flexão de 1.497 MPa e uma redução de 41,7% na seção.
Depois de passar por têmpera de deformação em alta temperatura, revenido de 200°C, deformação de 3% e revenido de 200°C, as propriedades mecânicas do 50CrVA são uma resistência à tração de 2.597 MPa e uma resistência à flexão de 2.254 MPa.
Este tratamento térmico termomecânico composto, combinando têmpera de deformação em alta temperatura e envelhecimento por deformação martensítica, aumentou a resistência à tração e a resistência à flexão do aço 50CrVA em 22,6% e 50,7%, respectivamente.
(4) Endireitamento de rolo da lâmina mecânica
A Jialong Company aquece e tempera lâminas mecânicas, como facas planas e facas rotativas com comprimento superior a 2 metros, em um forno com atmosfera protetora a uma temperatura de aproximadamente 500°C.
Depois que a peça de trabalho esfria até cerca de 200 ℃, ela é rolada para frente e para trás várias vezes em uma prensa de rolos, utilizando o princípio da superplasticidade de mudança de fase. Este processo permite o ajuste imediato da retilineidade para ≤0,30mm após dobrar 10-15mm.
Este reforço de deformação não apenas endireita uma pastilha previamente dobrada, mas também cria uma tensão de compressão residual de aproximadamente 5 mm de profundidade na superfície laminada. Isso ajuda a aumentar a vida útil da ferramenta.
6. 7 casos de produtos químicos tratamento termomecânico
(1) Cementação por deformação a frio
O processo envolve a cementação após a deformação a frio da peça, pois a deformação a frio cria vários defeitos estruturais que podem acelerar o processo de cementação.
Por exemplo, após a deformação a frio, a deformação do 20CrNiMo é de 25%. Se a peça de trabalho for cementada a gás a uma temperatura de 930-950°C por 2 horas, a profundidade da camada de cementação atingirá 0,84 mm. Se a deformação aumentar para 50%, a profundidade do revestimento atingirá 0,88 mm. Quanto maior for a deformação, mais profunda será a camada de penetração.
(2) Nitretação por deformação a frio
O processo é um tratamento térmico composto no qual a peça sofre nitretação após ser deformada a frio em temperatura ambiente.
A nitretação por deformação a frio é distinta da cementação por deformação a frio.
A deformação a frio diminui a taxa de penetração do nitrogênio e diminui a espessura da camada de difusão, e esta tendência se torna mais pronunciada à medida que o nível de deformação aumenta.
Este fenômeno pode ser causado por átomos de nitrogênio que impedem a difusão de outros átomos de nitrogênio, fixando locais de deslocamento ou prendendo átomos de nitrogênio deslocados.
No entanto, a nitretação por deformação a frio pode aumentar a tenacidade do ferro puro.
A temperatura e a duração da nitretação dependem do tipo de aço, por exemplo, o aço 38CrMoAl e o aço 20 requerem temperaturas de 650°C e 550°C, respectivamente.
(3) Infiltração de boro por deformação a frio
Este é um tratamento térmico combinado no qual a peça sofre deformação à temperatura ambiente seguida de infiltração de boro.
Por exemplo, 20 peças de aço são laminadas e deformadas em uma estufa, depois submetidas a um período de retenção de 900°C e infiltração de boro sólido com taxas de aquecimento variadas.
Testes demonstraram que a deformação a frio aumenta significativamente a profundidade da camada de infiltração de boro.
O nível ideal de deformação para a profundidade máxima de penetração varia com base na taxa de aquecimento e no tempo de retenção durante o processo de infiltração de boro.
Esse fenômeno é causado pela deformação a frio da estrutura do aço, que acelera o processo de adsorção atômica do boro na superfície do aço.
(4) Deformação a frio da coinfiltração de carbono e nitrogênio
A carbonitretação por deformação a frio é um processo de tratamento térmico composto onde a carbonitretação em temperatura média é realizada após um processo de deformação em temperatura ambiente.
A etapa de pré-tratamento da deformação a frio tem impacto significativo no processo de carbonitretação do aço, pois aumenta o teor de C e N na superfície e aumenta a espessura da camada de penetração.
Por exemplo, quando a deformação laminada a frio do aço 20CrMnTi é de 15%, a espessura da coinfiltração de carbono e nitrogênio após os processos de 860°C×2h e 860°C×4h é de 0,65mm e 0,80mm, respectivamente.
(5) Infiltração de titânio por deformação
A deformação à temperatura ambiente afeta não apenas o processo de difusão dos átomos intersticiais no aço, mas também o processo de penetração dos átomos substitucionais.
A título de ilustração, a deformação a frio do aço 16Mn foi estudada para examinar o efeito no processo de infiltração sólida do titânio. Os resultados mostraram que a melhor temperatura para infiltração do titânio foi de 900 a 950°C, com deformação de 30%.
Além disso, à medida que a temperatura de cementação do titânio aumenta, o tempo de retenção também aumenta, levando a uma camada de penetração mais espessa.
(6) Forjamento de têmpera de cementação térmica
O processo de tratamento térmico termomecânico envolve o aquecimento da peça bruta até a temperatura inicial de forjamento para forjamento, seguido de cementação em um forno de cementação e, finalmente, têmpera direta.
O método de forjamento-cementação-têmpera conserva a energia elétrica que de outra forma seria necessária para aquecer a peça durante a cementação e aumenta a velocidade da cementação. Isso resulta em melhor dureza superficial, resistência ao desgaste e o torna adequado para engrenagens de módulo médio e outras peças carburadas.
Outra forma de tratamento combinado de cementação e termomecânico é chamada de cementação-forjamento-têmpera, que envolve cementação seguida de forjamento e têmpera em matriz a quente.
Este processo pode aumentar significativamente a espessura da camada endurecida efetiva na peça de trabalho, aumentar a tensão de compressão superficial, melhorar a resistência à quebra e prolongar a vida útil do produto.
(7) Tratamento térmico composto de têmpera itriding de matriz de aparafusamento circular de aço 9SiCr
A dureza de uma matriz de rosca circular de aço 9SiCr após o tratamento térmico fica normalmente entre 62 e 65 HRC. O processo de tratamento térmico convencional envolve aquecimento em banho de sal a uma temperatura de 860 a 880°C, seguido de têmpera e revenido a 150 a 180°C.
Para melhorar a dureza da ferramenta e a resistência ao desgaste, pode-se usar tratamento térmico químico de superfície. No entanto, este processo requer uma temperatura de pelo menos 400°C, o que não é adequado para ferramentas de aço 9SiCr. A nitretação, por outro lado, pode fornecer uma solução para este problema.
O processo de nitretação envolve o aquecimento da ferramenta em um forno de nitretação iônica LD de 60kW, seguido por um forno de banho de sal de média temperatura de 100kW, resfriamento do óleo, tratamento a frio e, finalmente, revenido a 150 a 180°C.
Os testes mostraram que a dureza em uma profundidade de 0,10 a 0,80 mm é maior que 927HV5, com um pico de dureza de 974 a 986HV5. A dureza na profundidade de 0,20 a 0,60 mm é ≥857HV5, o que melhora as propriedades anti-revenimento da área endurecida e prolonga a vida útil do material.
Conclusão
O processo de tratamento termomecânico é amplamente utilizado.
Do ponto de vista do material, é apropriado para uma ampla gama de materiais metálicos, incluindo vários aços carbono, aços-liga, aços estruturais de liga e ligas à base de níquel.
Em termos de métodos de processamento, pode combinar os benefícios de ambos para cumprir requisitos específicos de resistência e tenacidade, melhorando significativamente a qualidade e a longevidade dos componentes deformados.
As perspectivas futuras para o tratamento termomecânico são positivas.
