Tratamento Térmico de Aço Temperado e Revenido: Cerne do Processo e Pontos-Chave do Controle de Qualidade
Como um material estrutural chave no campo da fabricação mecânica, o desempenho do aço temperado e revenido depende muito do processo de tratamento térmico de têmpera e revenido em alta temperatura. Este processo altera a estrutura metalográfica interna do aço, alcançando a combinação ideal de resistência e tenacidade, e fornecendo garantias de desempenho mecânico confiáveis para componentes principais, como engrenagens e eixos.
Fluxo Básico do Processo e Parâmetros Essenciais
O processo padrão de tratamento térmico para aço temperado e revenido inclui cinco etapas principais: pré-aquecimento, aquecimento de austenitização, preservação do calor, resfriamento por têmpera e revenido em alta temperatura. Tomando o aço 40Cr comumente usado como exemplo, seus parâmetros típicos de processo são os seguintes: após o pré-aquecimento a 500-600℃ em um forno de tratamento térmico tipo caixa, ele é aquecido a 840-860℃ para aquecimento de austenitização. O tempo de espera é controlado em 1-1,5 minutos por milímetro da espessura efetiva da peça para garantir que os carbonetos sejam totalmente dissolvidos e distribuídos uniformemente. Em seguida, é transferido rapidamente para óleo para têmpera (a taxa de resfriamento deve ser suficiente para obter a estrutura de martensita). Depois que a peça é resfriada para baixo de 150℃, ela é aquecida a 550-600℃ para revenido em alta temperatura e resfriada ao ar após manter por 2-4 horas.
Existem diferenças significativas nos parâmetros do processo entre diferentes tipos de aço. Para aços temperados e revenidos de alta resistência contendo níquel e molibdênio (como 40CrNiMoA), a temperatura de austenitização precisa ser aumentada para 860-880℃ para promover a dissolução de elementos de liga. A temperatura de revenido é ajustada de acordo com os requisitos de desempenho - cerca de 500℃ é selecionada quando alta dureza é necessária, e pode ser aumentada para 600℃ quando alta tenacidade é buscada.
Pontos-Chave do Controle de Qualidade e Soluções para Problemas Comuns
A uniformidade da temperatura durante o processo de tratamento térmico é fundamental para garantir o desempenho estável do aço temperado e revenido. Se a diferença de temperatura no forno exceder ±10℃, é fácil causar o desvio de dureza de diferentes partes da peça para exceder 3HRC. O uso de fornos tipo caixa com controle de temperatura multi-zona ou linhas de produção de tratamento térmico contínuo, combinado com monitoramento multiponto de termopares, pode controlar efetivamente as flutuações de temperatura.
A seleção do meio de têmpera afeta diretamente a taxa de resfriamento e a deformação da peça. Para peças de paredes finas com formas complexas, o uso de óleo de têmpera rápido a 20-30℃ pode reduzir o risco de rachaduras; para grandes forjados, a têmpera de líquido duplo água-óleo é comumente usada, que primeiro resfria rapidamente para cerca de 300℃ com água, depois transfere para óleo para resfriamento lento para equilibrar a profundidade da camada endurecida e a quantidade de deformação. Atenção especial deve ser dada à eliminação da tensão interna durante o processo de revenido. Através do aquecimento gradual (a uma taxa de 100-150℃ por hora) e resfriamento do forno após o término da preservação do calor, a tensão residual da peça pode ser reduzida em mais de 60%.
Entre os defeitos de qualidade comuns, "pontos macios" são causados principalmente por aquecimento insuficiente ou resfriamento desigual, que podem ser resolvidos prolongando o tempo de espera e limpando a casca de óxido na superfície da peça; a fragilidade de revenido pode ser inibida evitando a faixa de temperatura frágil de 400-500℃ ou por resfriamento rápido com água após o revenido.
Desenvolvimento Tecnológico e Expansão da Aplicação
Com a penetração da tecnologia de fabricação inteligente, o tratamento térmico de aço temperado e revenido está se movendo em direção à precisão e inteligência. Um sistema de controle adaptativo de IA introduzido por uma empresa de indústria pesada pode ajustar automaticamente a potência de aquecimento e o tempo de têmpera de acordo com a curva de temperatura do forno monitorada em tempo real e o feedback da temperatura da peça, melhorando a consistência do desempenho de blanks de engrenagens produzidos em massa em 25%. A aplicação da tecnologia de tratamento térmico a vácuo resolveu efetivamente o problema de oxidação e descarburação nos processos tradicionais, reduzindo a rugosidade superficial do aço para rolamentos de precisão para abaixo de Ra0,8μm.
No campo de equipamentos de nova energia, o processo de tratamento térmico de aço temperado e revenido está constantemente inovando. Para o aço 42CrMo usado em eixos principais de energia eólica, o processo desenvolvido de "têmpera intercrítica + revenido segmentado", garantindo que a resistência à tração seja ≥900MPa, aumentou a tenacidade ao impacto para mais de 80J, atendendo aos requisitos de serviço de condições de trabalho de baixa temperatura de -40℃ e promovendo a expansão da aplicação de aço temperado e revenido em ambientes extremos.
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