O processo de amortecimento da bainita inferior

I. Princípio Básico da Têmpera de Bainita Inferior

II. Etapas do Processo e Parâmetros da Têmpera de Bainita Inferior

1. Estágio de Austenitização (Aquecimento e Manutenção)

• Propósito: Dissolver totalmente os carbonetos no aço e obter uma estrutura austenítica uniforme e fina, lançando as bases para a transformação subsequente.
• Parâmetros do Processo:
  • Temperatura de Austenitização: Determinada pela composição do aço, geralmente 30~50°C acima de Ac3 (para aços hipoeutetóides) ou entre Ac1 e Ac3 (para aços hipereutetóides, para evitar carbonetos em rede). Por exemplo:
    • Aços de médio carbono (por exemplo, aço 45): 820~860°C;
    • Aços de baixo carbono e médio carbono (por exemplo, 40Cr): 840~880°C;
    • Aços de alto carbono (por exemplo, aço T8): 780~820°C (para evitar grãos grosseiros por superaquecimento).
  • Tempo de Manutenção: Determinado pela espessura da peça e capacidade de carga para garantir a homogeneização da austenita. Normalmente 1~3 horas (mais curto para peças pequenas, até 30 minutos; mais longo para peças grandes), evitando subaquecimento (austenitização incompleta) ou superaquecimento (grãos grosseiros, levando à redução do desempenho).

2. Estágio de Resfriamento Rápido (Evitando Zonas de Perlita/Bainita Superior)

• Propósito: Resfriar rapidamente a peça austenitizada até a faixa de temperatura de transformação da bainita inferior (200~350°C), impedindo a transformação prematura nas zonas de perlita (500~600°C) ou bainita superior (350~500°C), garantindo a transformação "direcional" da austenita em bainita inferior.
• Parâmetros do Processo:
  • Meio de Resfriamento: Deve fornecer taxa de resfriamento suficiente (excedendo a taxa de resfriamento crítica do aço). Os meios comuns incluem:
    • Sais fundidos (por exemplo, banhos de nitrato-nitrito, com baixos pontos de fusão e fácil controle de temperatura);
    • Óleos minerais (adequados para peças pequenas, com resfriamento ligeiramente mais lento do que sais fundidos);
    • Soluções poliméricas (por exemplo, soluções de álcool polivinílico, com capacidade de resfriamento ajustável).
  • Ponto Final de Resfriamento: Resfriar rapidamente a peça para 200~350°C (temperatura específica determinada pela curva TTT do aço; por exemplo, 250~300°C para aços de baixa liga).

3. Estágio de Transformação Isotérmica (Etapa Principal)

• Propósito: Manter na baixa temperatura definida para transformar totalmente a austenita em bainita inferior (minimizando a austenita retida).
• Parâmetros do Processo:
  • Temperatura Isotérmica: Geralmente 200~350°C (faixa característica para bainita inferior). Temperaturas mais baixas produzem lamelas de bainita inferior mais finas, aumentando a resistência e a dureza, mas retardando a transformação (exigindo maior tempo de manutenção); temperaturas mais altas (próximas a 350°C) podem formar bainita superior parcial, reduzindo a tenacidade.
  • Tempo Isotérmico: Determinado pela curva TTT do aço para garantir a transformação completa da austenita. Exemplos:
    • Aço 40Cr a 280°C: ~2~4 horas;
    • Aço mola 60Si2Mn a 250°C: ~3~5 horas.
  • Critérios de Julgamento: Inspeção microestrutural (a bainita inferior aparece como estruturas escuras em forma de agulha/lamelar sem perlita ou martensita) ou fórmulas empíricas (por exemplo, estender o tempo em 0,5~1 hora por 10 mm de espessura).

4. Resfriamento Pós-Isotérmico

• Após a manutenção isotérmica, a peça pode ser resfriada ao ar até a temperatura ambiente (sem necessidade de resfriamento rápido contínuo). A austenita já se transformou totalmente em bainita inferior, portanto, o resfriamento ao ar evita a formação de martensita ou outras estruturas adversas e impede a fissuração por tensão devido a taxas de resfriamento excessivas.

III. Tipos de Aço Adequados

• Aços de médio carbono: 45, 50, etc.;
• Aços de baixa liga de médio carbono: 40Cr, 42CrMo, 35CrMo, etc.;
• Aços para molas: 60Si2Mn, 50CrVA, etc.;
• Aços para rolamentos: GCr15 (controlar a temperatura de austenitização para evitar grãos grosseiros).

IV. Características de Desempenho e Aplicações

• Vantagens de Desempenho: A bainita inferior tem uma dureza de HRC45~55 (próxima da martensita), mas uma tenacidade ao impacto (αk) 2~3 vezes maior do que a martensita (por exemplo, 40Cr após a têmpera de bainita inferior tem αk≥80J/cm² vs. 30~50J/cm² para têmpera martensítica), com excelente resistência à fadiga e resistência ao desgaste.
• Aplicações: Peças que exigem "equilíbrio resistência-tenacidade", como engrenagens, eixos de transmissão, bielas, molas e anéis de rolamento.

V. Pontos-chave do processo e precauções

1. Controle de Austenitização: Temperaturas excessivamente altas causam grãos grosseiros de austenita e bainita inferior rugosa, reduzindo a tenacidade; temperaturas baixas levam à austenitização incompleta, com carbonetos residuais prejudicando a uniformidade da transformação.
2. Taxa de Resfriamento: Deve passar rapidamente pela zona de perlita (500~600°C); caso contrário, a perlita se forma, reduzindo drasticamente a resistência (selecione meios com capacidade de resfriamento apropriada, por exemplo, banhos de sal fundido, para garantir que as taxas excedam os valores críticos).
3. Parâmetros Isotérmicos: Siga rigorosamente as curvas TTT para temperatura e tempo—desvios causam austenita retida excessiva (dureza reduzida) ou bainita superior parcial (tenacidade reduzida).
4. Geometria da Peça: Para peças grandes ou complexas, controle as taxas de aquecimento/resfriamento para evitar rachaduras por tensão (use aquecimento escalonado ou pré-resfriamento para temperaturas mais altas antes da manutenção isotérmica).