Têmpera superficial de materiais metálicos

Na produção real, muitas peças de máquinas trabalham sob cargas alternadas, como torção e flexão, bem como cargas de impacto. A camada superficial está sujeita a fricção, tensões de contato alternadas ou pulsantes e, às vezes, impacto. Por exemplo, eixo de transmissão, engrenagem de transmissão, etc. A superfície dessas peças suporta maior tensão do que o núcleo, por isso requer maior resistência, dureza e resistência ao desgaste dentro da faixa limitada de profundidade da superfície de trabalho, enquanto o núcleo requer plasticidade suficiente e resistência ao desgaste. Tenha resiliência para suportar uma certa pressão. Carga de impacto. Com base neste requisito e nas leis de têmpera e endurecimento dos materiais metálicos, o processo de têmpera superficial foi desenvolvido.

A têmpera superficial é um dos meios importantes para fortalecer a superfície de materiais metálicos. Qualquer material metálico que possa aumentar sua resistência e dureza por meio de têmpera pode ser reforçado por têmpera superficial.
A peça de trabalho após o tratamento de têmpera superficial pode atingir o efeito de "superfície dura, mas núcleo resistente", ou seja, não apenas a superfície tem alta dureza, resistência e resistência ao desgaste, mas também corresponde à estrutura do núcleo obtida pelo tratamento térmico preliminar da peça de trabalho . peça de trabalho e tem boa tenacidade e resistência à fadiga. Portanto, a têmpera superficial é amplamente utilizada na produção industrial.

A têmpera de superfície é um processo de tratamento térmico que usa aquecimento rápido para aquecer a peça acima do ponto de transformação de fase dentro de uma faixa de profundidade limitada na superfície e, em seguida, resfria-a rapidamente para obter martensita apenas dentro de uma certa faixa de profundidade na superfície da peça para atingir o objetivo de fortalecer a superfície da peça de trabalho.
Engrenagens, cames, virabrequins e diversas peças do eixo trabalham sob cargas alternadas, como torção e flexão, e estão sujeitos a atrito e impacto. Suas superfícies sofrem tensões maiores que seus núcleos. O objetivo da têmpera superficial é obter a estrutura de martensita dentro de uma certa faixa de profundidade da superfície da peça, enquanto o núcleo permanece temperado superficialmente (têmpera e revenido ou estado de normalização), obtendo assim a maior dureza necessária e resistência ao desgaste da superfície da peça. propriedades, enquanto o núcleo mantém uma certa resistência, plasticidade e tenacidade suficientes, ou seja, a superfície é dura e o núcleo é resistente.
Apenas para atingir rapidamente a temperatura de austenitização dentro da faixa limitada de profundidade da superfície da peça, enquanto a temperatura do núcleo ainda é muito baixa, uma densidade de energia térmica extremamente alta deve ser fornecida à superfície da peça (geralmente a densidade de energia térmica precisa ser maior maior ou igual a 102W/cm2) para fazer com que a superfície seja rapidamente aquecida até a temperatura de austenitização, e o calor na superfície esfria primeiro antes de poder ser transferido para o núcleo, mantendo a temperatura do núcleo em uma temperatura mais baixa.

Não há mudança de fase nesta parte do coração. Existem muitas maneiras de atender a esse requisito de aquecimento rápido. Dependendo da fonte de calor, a têmpera da superfície do aço inclui principalmente a têmpera da superfície de aquecimento por indução, a têmpera da superfície de aquecimento a laser, a têmpera da superfície de aquecimento por chama, etc. Além disso, há aquecimento por feixe de elétrons, aquecimento por contato elétrico, aquecimento por eletrólito, etc. variedade de métodos de aquecimento, como aquecimento, feixe de plasma e aquecimento focado por infravermelho iso.

Uma vez que cada um dos métodos de aquecimento acima mencionados tem as suas próprias características e limitações, todos são aplicados sob certas condições. Os mais comumente usados ​​são a têmpera de superfície de aquecimento por indução e a têmpera de superfície de aquecimento por chama. O aquecimento por feixe de laser e o aquecimento por feixe de elétrons são atualmente novos métodos de aquecimento e têmpera de alta densidade de energia. Por apresentarem algumas vantagens que outros métodos não possuem, eles ganharam algumas aplicações.

Surface quenching is widely used in mechanical parts made of medium-carbon quenched and tempered steel or ductile iron with a carbon content of 0.4% to 0.5%. Since medium carbon quenched and tempered steel is surface quenched after quenching and tempering or normalizing pretreatment, it can not only maintain high comprehensive mechanical properties in the core, but also make the surface have high hardness (>50HRC) e resistência ao desgaste. Desempenho, como fusos de máquinas-ferramenta, engrenagens, virabrequins de motores diesel, árvores de cames, etc. Em princípio, existem ferro fundido cinzento, ferro dúctil, ferro fundido maleável, ferro fundido de liga, etc. e ferrita como matriz, e pode ser temperada em superfície. No entanto, o ferro dúctil tem o melhor desempenho de processo e possui altas propriedades mecânicas abrangentes após a têmpera superficial, por isso é o mais amplamente utilizado.
Após a têmpera superficial do aço de alto carbono, embora a dureza superficial e a resistência ao desgaste sejam melhoradas, a plasticidade e a tenacidade do núcleo são baixas. Portanto, o endurecimento superficial do aço com alto teor de carbono é usado principalmente para ferramentas que podem suportar impactos menores e cargas alternadas. Ferramentas de medição e rolos altamente resfriados.
O efeito de reforço após a têmpera superficial do aço de baixo carbono não é significativo, por isso raramente é usado.