¿Cuáles son los tipos de templado? ¿Cuáles son las características del templado?

Templado

El templado es un proceso de tratamiento térmico en el que la pieza de trabajo se endurece y se calienta a una temperatura inferior a AC1, se mantiene caliente durante un cierto período de tiempo y luego se enfría a temperatura ambiente. . El templado generalmente se realiza inmediatamente después del templado y su propósito es:

(a) Eliminar la tensión residual generada durante el templado de la pieza de trabajo y evitar deformaciones y grietas;

(b) Ajustar la dureza de la pieza de trabajo, resistencia, plasticidad y tenacidad para cumplir con los requisitos de rendimiento;

(c) Estabilizar la estructura y el tamaño para garantizar la precisión;

(d) Mejorar y mejorar el procesamiento actuación. Por tanto, el templado es el último proceso importante para que la pieza obtenga las propiedades requeridas.

Según el rango de temperatura de templado, el templado se puede dividir en templado a baja temperatura, templado a media temperatura y templado a alta temperatura.

(1) Templado a baja temperatura

La pieza de trabajo se templa por debajo de 250 ℃. El propósito es mantener una alta dureza y resistencia al desgaste de la pieza de trabajo templada y reducir la tensión residual y la fragilidad del enfriamiento. La martensita templada se obtiene después del templado, que se refiere a la estructura obtenida cuando la martensita templada se templa a baja temperatura. Propiedades mecánicas: 58~64HRC, alta dureza y resistencia al desgaste. Ámbito de aplicación: herramientas de corte, herramientas de medición, moldes, rodamientos, piezas cementadas y templadas en superficie, etc.

(2) Templado a media temperatura

La pieza se templa entre 250 y 500°C. El objetivo es obtener una mayor elasticidad y límite elástico, y una tenacidad adecuada. Tratamiento de precalentamiento

La troostita templada se obtiene después del templado, lo que se refiere a una estructura compleja en la que se distribuyen carburos esféricos extremadamente finos (o cementita) en la matriz de ferrita formada durante el templado de martensita. Propiedades mecánicas: 35~50HRC, alto límite elástico, límite elástico y cierta tenacidad. Ámbito de aplicación: resortes, matrices de forja, herramientas de impacto, etc.

(3) Templado a alta temperatura

Templado de la pieza a temperaturas superiores a 500°C. El objetivo es obtener propiedades mecánicas integrales con buena resistencia, plasticidad y tenacidad. La sorbita templada se obtiene después del templado, lo que se refiere a una estructura compleja en la que los carburos esféricos finos (incluida la cementita) se distribuyen en la matriz de ferrita formada durante el templado de martensita. Propiedades mecánicas: 200~350HBS, buenas propiedades mecánicas integrales. Ámbito de aplicación: ampliamente utilizado en diversas piezas estructurales importantes que soportan tensiones, como bielas, pernos, engranajes y piezas de eje, etc. El proceso de tratamiento térmico compuesto de enfriamiento y revenido a alta temperatura de la pieza de trabajo se denomina enfriamiento y revenido. El templado y revenido no solo se utiliza para el tratamiento térmico final, sino también para el tratamiento precalentado de algunas piezas de precisión o piezas endurecidas por inducción.

La comparación de rendimiento del acero 45 después de normalizarlo y templarlo y revenirlo se muestra en la siguiente tabla.

Comparación de las propiedades del acero 45 (φ20mm～φ40mm) después de normalizarlo, templar y revenir

Método de tratamiento térmico Propiedades mecánicas Propiedades mecánicas Propiedades mecánicas Propiedades mecánicas Organización

Normalización 700 ~80015~2040~64163~220 sorbita + ferrita

Sorbita templada y revenida 750~85020~2564~96210~250

Después de templar el acero a 300 Al templar a Alrededor de ℃, es fácil producir una fragilidad irreversible del temple. Para evitarlo, el templado generalmente no se realiza en el rango de 250 ~ 350 ℃. El acero aleado que contiene elementos como cromo, níquel y manganeso se templa y revende a entre 500 y 650 °C. El enfriamiento lento puede producir fácilmente una fragilidad reversible. Para evitar esto, las piezas pequeñas se pueden enfriar rápidamente durante el templado. con acero de aleación de tungsteno o molibdeno.

Un proceso de tratamiento térmico en el que el acero templado en martensita se calienta a una temperatura inferior al punto crítico A1, se mantiene caliente durante un tiempo adecuado y luego se enfría a temperatura ambiente. El propósito del templado es eliminar la tensión de enfriamiento y transformar la estructura de acero a un estado relativamente estable. Mejorar la plasticidad y tenacidad del acero para obtener las propiedades deseadas sin reducir o reducir adecuadamente la dureza y resistencia del acero. Los aceros con medio y alto contenido de carbono suelen ser muy duros después del templado, pero son muy frágiles y generalmente requieren templado antes de su uso. La martensita templada en acero es una solución sólida sobresaturada de carbono en α-Fe. Tiene una estructura cuadrada centrada en el cuerpo y su cuadratura c/a aumenta con el aumento del contenido de carbono (c/a=1+0,045% en peso). ). La estructura de martensita es termodinámicamente inestable y tiene tendencia a pasar a una estructura estable. Muchos aceros todavía tienen una cierta cantidad de austenita retenida después del templado, que también es inestable y se transformará durante el proceso de templado. Por lo tanto, el proceso de templado es esencialmente un proceso de transformación complejo en el que el acero templado se calienta dentro de un cierto rango de temperatura para hacer la transición de la microestructura termodinámicamente inestable del acero a un estado estable. El contenido y la forma de transformación varían dependiendo de la composición química y estructura del acero templado, así como de la temperatura de calentamiento (ver transformación de martensita).

El proceso de templado del acero al carbono

La transformación estructural durante el proceso de templado del acero al carbono templado es representativa de varios aceros. El proceso de templado incluye cuatro tipos de reacciones: descomposición de martensita, precipitación de carburos, transformación, agregación y crecimiento, recuperación y recristalización de ferrita y descomposición de austenita residual. Las transformaciones durante el proceso de templado de aceros de bajo y medio carbono se resumen esquemáticamente en la Figura 1. Según sus temperaturas de reacción, se pueden describir como cuatro etapas superpuestas.

La martensita de templado de primera etapa (por debajo de 250 ℃) es inestable a temperatura ambiente. Los átomos de carbono intersticiales pueden moverse lentamente en la martensita, lo que resulta en un cierto grado de segregación de carbono. A medida que aumenta la temperatura de templado, la martensita comienza a descomponerse, precipitando carburo ε en acero con medio y alto contenido de carbono, y la cuadratura de la martensita disminuye. El aumento de dureza observado después del templado de acero con alto contenido de carbono de 50 a 100 °C se debe al endurecimiento por precipitación del carburo ε en martensita (ver desolvatación). El carburo ε tiene una estructura hexagonal compacta, tiene forma de tiras estrechas o varillas delgadas y tiene una cierta relación de orientación con la matriz. Es probable que el carburo ε primario permanezca consistente con la matriz. Después del templado a 250°C, el contenido de carbono en la martensita sigue siendo aproximadamente del 0,25%. La martensita que contiene menos del 0,2% de carbono no precipitará el carburo ε cuando se templa por debajo de 200 °C, solo segregará carbono, mientras que el templado a temperaturas más altas descompondrá directamente la cementita.

Transformación de austenita residual de templado de segunda etapa (200 ~ 300 ℃). Cuando se templa a un rango de temperatura de 200 a 300°C, la austenita retenida en el acero templado que no se transformó completamente se descompondrá y formará una estructura de bainita. Esta transición es más obvia en aceros de medio y alto carbono. Para el acero al carbono y el acero de baja aleación que contiene menos del 0,4% de carbono, esta transformación es básicamente insignificante debido a la pequeña cantidad de austenita retenida.

En la tercera etapa de templado (200~350 ℃), se completa la descomposición de la martensita y desaparece la escuadra. El carburo ε se convierte en cementita (Fe3C). Esta transformación se produce mediante la disolución del carburo ε y la renucleación y crecimiento de la cementita. La cementita formada inicialmente mantiene una estricta relación de orientación con la matriz. La cementita a menudo se nuclea en la interfaz entre el carburo ε y la matriz, en la interfaz de martensita, en los límites gemelos en láminas de martensita con alto contenido de carbono y en los límites de grano de austenita originales (Figura 3). La cementita formada inicialmente tiene forma de película y luego gradualmente se esferoidiza hasta formar Fe3C granular.

La cuarta etapa del templado (350~700 ℃) es la esferoidización y crecimiento de la cementita, y la recuperación y recristalización de la ferrita. La cementita comienza a esferoidizarse a 400°C y se agrega y crece después de 600°C. A medida que avanza el proceso, las partículas de cementita más pequeñas se disuelven en la matriz, entregando carbono a las partículas más grandes que crecen selectivamente. Las partículas de carburo ubicadas en los límites de los granos de martensita y los límites de los granos de austenita originales se esferoidizan y crecen más rápido porque la difusión es mucho más fácil en estas áreas. El proceso de recuperación de ferrita ocurre entre 350 y 600 ℃. En este momento, en los aceros con bajo y medio carbono, las dislocaciones dentro de los listones y en los límites de los listones de martensita del listón se fusionan y reorganizan, lo que resulta en una reducción significativa en la densidad de dislocaciones y la formación de listones dentro de la martensita original. Haces de granos de ferrita alargados estrechamente relacionados. El límite original del listón de martensita puede permanecer estable hasta 600°C en acero con alto contenido de carbono; la ferrita formada por la desaparición de los gemelos en la martensita acicular aún mantiene su morfología acicular en este momento. Se produce una recristalización significativa en la ferrita entre 600 y 700 °C, formando granos de ferrita equiaxiales. Después de eso, las partículas de Fe3C continuaron volviéndose más gruesas y los granos de ferrita crecieron gradualmente.