Effet du traitement thermique sur la microstructure et la dureté des pièces forgées d'engrenages en acier 20CrMoH

I. Influence des procédés de traitement thermique préliminaire sur la microstructure et la dureté

1Le processus de normalisation

• Caractéristiques du procédé: la forge est chauffée à 30 à 50 °C au-dessus de l'acide acétique (température critique d'austénitisation, environ 880 à 920 °C), maintenue pendant un temps suffisant pour que la microstructure soit complètement austénitisée, puisà refroidissement par airà température ambiante.
• Influence sur la microstructure:
  Le refroidissement rapide (refroidissement par air) dans la normalisation peut inhiber la précipitation réticulaire de ferrite le long des limites des grains, affiner les grains et transformer la microstructure enperlite fine uniforme + une petite quantité de ferrite(les lamelles de perlite sont plus fines), éliminant la structure de Widmanstätten et les grains grossiers après la forge.
• L'influence sur la dureté:
  La structure mixte de la perlite fine et de la ferrite a une dureté modérée, généralement180 à 220HBW, which not only meets the requirements of subsequent cutting processing (machinability is good when hardness is below 250HBW) but also provides a uniform original microstructure for final heat treatment such as carburizing.

2Le processus de recuit

• Caractéristiques du procédé: recuit complet (chauffage à 20 à 30 °C au-dessus de l'ac3,le refroidissement lent avec le four après le stockage) ou le recuit isotherme (détention à la plage de température de transformation de la perlite après le chauffage) est couramment utilisé.
• Influence sur la microstructure:
  Un refroidissement lent permet une diffusion suffisante du carbone, ce quiune perlite plus uniforme + une ferriteDans le cas du recuit par sphéroïdisation (pour les régions à forte teneur en carbone), le refroidissement est effectué par un procédé de recuit par sphéroïdisation.les carbures peuvent être sphéroïdisés pour améliorer davantage la machinabilité.
• L'influence sur la dureté:
  La microstructure après recuit est plus souple, avec une dureté généralement de160 à 190HBWIl convient pour les pièces forgées aux formes complexes et à haute difficulté de coupe, mais le cycle de production est plus long.

II. Influence des procédés de traitement thermique final sur la microstructure et la dureté

1- Carburation-rétrécissement + température basse

• Étape de carburation:
  • Caractéristiques du procédé: Conservation dans une atmosphère riche en carbone (potentiel carbone de 1,0-1,2%) à 900-930°C pour augmenter la teneur en carbone de surface de l'original d'environ 0,2% à 0,8-1.2% (la teneur en carbone du noyau reste à environ 00,2%).
  • Influence sur la microstructure: l'austénite à haute teneur en carbone se forme à la surface et l'austénite à faible teneur en carbone se forme au noyau; un temps de conservation insuffisant conduit à une faible et inégale concentration de carbone à la surface;une température excessive (> 950°C) provoque des grains grossiers d'austénite (surchauffe).
  • L'influence sur la dureté: sans étanchéité après carburation, la dureté de surface est légèrement supérieure à celle du noyau (environ 250-300HBW) en raison de la teneur élevée en carbone,mais il n'y a pas de renforcement substantiel.
• Étape d'éteinte:
  • Caractéristiques du procédé: Après carburation, la température est réduite à 820-860°C (température d'austénitisation), maintenue, puis refroidie à l'huile (ou austempérée).La dureté de l'acier 20CrMoH (l'élément Mo améliore la dureté) est utilisée pour obtenir une transformation de phase.
  • Influence sur la microstructure:
    • Surface (région riche en carbone): transformée enmartensite aciculaire + austénite conservée + une petite quantité de carbures(les plaques de martensite sont bonnes et l'effet de renforcement de la martensite est significatif en raison de la teneur élevée en carbone);
    • Cœur (région à faible teneur en carbone): transformé enMartensite de tournesol(ou bainite, selon la vitesse de refroidissement), sans ferrite réticulaire (en raison de sa durcissement suffisante);
    • Une vitesse de refroidissement insuffisante (par exemple une température de l'huile trop élevée) peut provoquer une perlite ou une troostite à la surface et une ferrite dans le noyau, ce qui entraîne une microstructure non qualifiée.
  • L'influence sur la dureté: après séchage, la dureté de surface atteint 62-65HRC (haute dureté de la martensite) et la dureté du noyau est de 35-45HRC (la martensite à faible teneur en carbone a une bonne ténacité),Mais il y a beaucoup de stress..
• Étape de trempage à basse température:
  • Caractéristiques du procédé: Tenue à 150-200°C pendant 1 à 3 heures pour éliminer la contrainte d'éteinte et stabiliser la microstructure.
  • Influence sur la microstructure: La martensite de surface est transformée enMartensite trempée(raffinage aciculaire), une partie de l'austénite retenue est transformée en martensite, et les carbures sont précipités de manière plus uniforme; le noyau de la martensite à faible teneur en carbone est transformé en martensiteMartensite à faible teneur en carbone trempée(les filets sont plus clairs).
  • L'influence sur la dureté: La dureté de la surface diminue légèrement à58 à 62 HRCAprès élimination des contraintes, la déformation et la fissuration pendant l'utilisation sont évitées.

2. Éteinture et trempage (éteinture + trempage à haute température)

• Caractéristiques du procédé: éteinte à 860-880°C (refroidie à l'eau ou à l'huile) suivie d'un trempage à haute température à 600-650°C.
• Influence sur la microstructure: Formationsorbite tempéré(carbures fins répartis uniformément dans la matrice de ferrite), à grains raffinés et uniformes.
• L'influence sur la dureté: dureté modérée (220-280HBW), résistance à l'équilibrage (σb ≥ 800MPa) et ténacité (énergie d'impact ≥ 60J), mais la surface ne présente pas de couche à haute dureté et une faible résistance à l'usure.

III. Influence des principaux paramètres de processus sur la microstructure et la dureté