Il processo di tempra della bainite inferiore

I. Principio di base di estinzione della bainite inferiore

II. Passi e parametri del processo di estinzione della bainite inferiore

1. Fase di austenitizzazione (riscaldamento e tenuta)

• Scopo: Per dissolvere completamente i carburi nell'acciaio e ottenere una struttura austenitica uniforme e fine, gettando le basi per la successiva trasformazione.
• Parametri del processo:
  • Temperatura austenitante: Determinato in base alla composizione dell'acciaio, generalmente a 30 o 50 °C al di sopra dell'Ac3 (per gli acciai ipotectoidi) o tra l'Ac1 e l'Ac3 (per gli acciai ipotectoidi, per evitare i carburi di rete).
    • Acciai a carbonio medio (ad esempio acciaio 45): 820-860°C;
    • Acciai a bassa lega a carbonio medio (ad esempio, 40Cr): 840-880°C;
    • Acciai ad alto tenore di carbonio (ad esempio acciaio T8): 780-820°C (per evitare che i grani grossolani si surriscaldino).
  • Tempo di conservazione: Determinato in base allo spessore del pezzo di lavoro e alla capacità di carico per garantire l'omogeneizzazione dell'austenite.evitando il surriscaldamento (austenitizzazione incompleta) o il surriscaldamento (granelli grossolani), portando ad una riduzione delle prestazioni).

2. Fase di raffreddamento rapido (evitando le zone di perlite/baenite superiore)

• Scopo: per raffreddare rapidamente il pezzo di lavoro austenitizzato fino al range di temperatura inferiore di trasformazione della bainite (200-350°C),prevenzione della trasformazione precoce nelle zone di perlite (500~600°C) o di bainite superiore (350~500°C), garantendo la trasformazione "direzionale" dell'austenite in bainite inferiore.
• Parametri del processo:
  • Medio di raffreddamento: deve fornire una velocità di raffreddamento sufficiente (che superi la velocità critica di raffreddamento dell'acciaio).
    • Salti fusi (ad esempio, bagni di nitrati-nitriti, con bassi punti di fusione e facile controllo della temperatura);
    • Olie minerali (adatte per piccoli pezzi da lavoro, con raffreddamento leggermente più lento rispetto ai sali fusi);
    • Soluzioni di polimeri (ad esempio, soluzioni di alcole polivinilico, con capacità di raffreddamento regolabile).
  • Punto finale di raffreddamento: raffreddare rapidamente il pezzo di lavoro a 200-350°C (temperatura specifica determinata dalla curva TTT dell'acciaio; ad esempio, 250-300°C per gli acciai a bassa lega).

3. Fase di trasformazione isotermica (fase centrale)

• Scopo: mantenere a bassa temperatura impostata per trasformare completamente l'austenite in bainite inferiore (minimizzando l'austenite trattenuta).
• Parametri del processo:
  • Temperatura isotermica: di solito 200~350°C (intervallo caratteristico per la bainite inferiore).aumento della resistenza e della durezza ma rallentamento della trasformazione (che richiede una tenuta più lunga)Le temperature più elevate (circa 350°C) possono formare una parte della bainite superiore, riducendo la resistenza.
  • Tempo isotermico: Determinato dalla curva TTT dell'acciaio per garantire una completa trasformazione dell'austenite.
    • Acciaio 40Cr a 280°C: ~ 2~ 4 ore;
    • Acciaio a molla 60Si2Mn a 250°C: ~3~5 ore.
  • Criteri di giudizio: ispezione microstrutturale (la bainite inferiore appare come strutture acido-lamellari scure senza perlite o martensite) o formule empiriche (ad esempio, estendere il tempo di 0,5 a 1 ora per spessore di 10 mm).

4. raffreddamento post-isotermico

• Dopo la tenuta isotermica, il pezzo di lavoro può essere raffreddato ad aria a temperatura ambiente (non è necessario un raffreddamento rapido continuo).il raffreddamento ad aria evita la formazione di martensite o altre strutture avverse e previene la crepazione da sollecitazione da tassi di raffreddamento eccessivi.

III. Gradi idonei di acciaio

• acciai a carbonio medio: 45, 50, ecc.;
• acciai a bassa lega a carbonio medio: 40Cr, 42CrMo, 35CrMo, ecc.;
• Acciai a molla: 60Si2Mn, 50CrVA, ecc.;
• Acciai da cuscinetto: GCr15 (temperatura di austenitizzazione controllata per evitare grani grossolani).

IV. Caratteristiche di prestazione e applicazioni

• Vantaggi di prestazione: La bainite inferiore ha una durezza di HRC45~55 (vicina alla martensite) ma una resistenza all'urto (αk) 2~3 volte superiore a quella della martensite (ad esempio, 40Cr dopo l'estinguimento della bainite inferiore ha αk≥80J/cm2 vs.30 ~ 50 J/cm2 per l'estinguimento martensitico), con eccellente resistenza alla stanchezza e resistenza all'usura.
• Applicazioni: Parti che richiedono un "equilibrio tra forza e durezza", quali ingranaggi, alberi di trasmissione, barre di collegamento, molle e anelli di cuscinetto.

V. Punti chiave del processo e precauzioni

1. Controllo dell'austenitizzazione: temperature eccessivamente elevate causano grani di austenite grossolani e bainite inferiore rugosa, riducendo la durezza; basse temperature portano ad austenitizzazione incompleta,con carburi residui che compromettono l'uniformità della trasformazione.
2. Tasso di raffreddamento: deve passare rapidamente attraverso la zona della perlite (500-600°C); altrimenti, la perlite si forma, riducendo drasticamente la resistenza (scegliere mezzi con una capacità di raffreddamento adeguata, ad esempio bagni di sale fuso,per garantire che i tassi superino i valori critici).
3. Parametri isotermici: Seguire rigorosamente le curve TTT per la temperatura e il tempo: le deviazioni causano un'austenite eccessiva mantenuta (durezza ridotta) o una bainite superiore parziale (durezza ridotta).
4. Geometria del pezzo da lavorare: Per parti di grandi dimensioni o complesse, controllare i tassi di riscaldamento/raffreddamento per evitare la crepazione da stress (utilizzare riscaldamento a gradini o pre raffreddamento a temperature più elevate prima della tenuta isotermica).