¿Cómo combinan los procesos de fabricación calor y presión para crear materiales superiores? El tratamiento termomecánico, un método que combina deformación y tratamiento térmico, mejora las propiedades mecánicas y ahorra energía. Este artículo explora 36 tipos de procesos termomecánicos, destacando técnicas como el temple por forja en caliente y el temple por laminación, y sus aplicaciones para mejorar la resistencia y durabilidad de diversos productos de acero. Desde fresas de mandrinar hasta barras reforzadas, descubra cómo estos procesos transforman el rendimiento y la eficiencia de los materiales.
El proceso de tratamiento térmico por deformación se denomina comúnmente "tratamiento termomecánico".
En el campo de la fabricación de maquinaria, la combinación de técnicas de procesamiento a presión (como el laminado, la forja y la laminación) y el tratamiento térmico puede dar lugar a un refuerzo tanto lineal como por tratamiento térmico, lo que da lugar a propiedades mecánicas integrales que no pueden conseguirse mediante un único método de refuerzo.
Este proceso combinado de refuerzo se denomina tratamiento termomecánico.
Además de proporcionar unas propiedades mecánicas excepcionales, el tratamiento termomecánico también elimina la necesidad de calentar a alta temperatura durante el tratamiento térmico, lo que supone un importante ahorro de energía, un menor uso de equipos de calefacción y espacio de taller, y una reducción de los defectos del tratamiento térmico, como la oxidación, la descarburación y la distorsión del material.
Por lo tanto, el proceso de tratamiento termomecánico no sólo proporciona excelentes efectos de refuerzo, sino que también ofrece importantes ventajas económicas.
Como referencia, se enumeran los siguientes 36 ejemplos de métodos de tratamiento termomecánico.
Una mandrinadora con un diámetro del cuerpo de la mandrinadora de 4 mm, un diámetro del cabezal de 6 mm y una longitud total de 40 mm se templa inmediatamente después del forjado y se revenido con prontitud. El resultado es un aumento de la vida útil de corte de más de 30% en comparación con los tratamientos convencionales.
Un uso propio herramienta de torneado de acero M2 de una fábrica nacional de máquinas-herramienta eléctricas se templa en aceite inmediatamente después de la forja y se revenido a 550°C. El resultado es una vida útil más de una vez superior a la de las herramientas de torno del mercado.
El auto-uso 9341 de acero de 12 cuadrados herramienta de torneado de Jialong Company se refrigera con aceite tras la forja libre, lo que se traduce en una vida útil relativamente larga.
La forja en caliente proceso de enfriamiento para un martillo triturador de 355 mm x 98 mm x 33 mm de acero 65Mn es el siguiente:
La temperatura inicial de forja es de 1050°C, y la temperatura final de forja oscila entre 840°C y 860°C. Tras la forja final, el martillo debe dejarse enfriar al aire durante 2 o 3 segundos y, a continuación, enfriarse en agua corriente del grifo. A continuación, debe templarse a una temperatura comprendida entre 180°C y 200°C, lo que da como resultado una dureza superficial de 50 a 55 HRC en un radio de 10 mm de la superficie.
Este proceso de temple de forja en caliente aumenta la vida útil del martillo en más de 50% en comparación con el tratamiento térmico convencional.
Una llave de tubo de acero 40Cr de una fábrica nacional de herramientas de ferretería utiliza el temple por forja en lugar del tradicional enfriamiento en baño de sal. Este método no sólo es eficiente desde el punto de vista energético y respetuoso con el medio ambiente, sino que también produce resultados de alta calidad.
El cincel de acero 55MnSi se forja utilizando un martillo neumático de 2500N y una matriz especializada. La temperatura óptima para la deformación está entre 920-950℃, con una velocidad de deformación de aproximadamente 75%. La temperatura final de forja es de unos 900℃.
Para mantener la dureza y tenacidad óptimas, la pieza debe templarse rápidamente en agua y enfriarse en aceite en los 30 segundos siguientes a la deformación (según el color de la superficie de la pieza). A continuación, el cincel debe templarse a una temperatura comprendida entre 220 y 270℃.
Tras someterse a un tratamiento termomecánico, el cincel ha mejorado su dureza y tenacidad, lo que se traduce en una mayor vida útil.
La pieza en bruto de acero CrMn de 230 mm x 120 mm, con un peso aproximado de 40 kg, se forja en barras cuadradas de 90 mm x 90 mm x 600 mm. A continuación, se realiza el blanking según el tamaño del calibre del anillo.
La pieza en bruto se calentará a una temperatura de 1050 a 1150 ℃ con el aislamiento adecuado. A continuación, se someterá a un rápido proceso de moldeo por extrusión en la zona de deformación a alta temperatura.
La variación de forma estará entre 35% y 40%, con una temperatura final de forja de 920 a 900 ℃.
Inmediatamente después de la forja, la barra cuadrada se enfriará en aceite a una temperatura de 40 a 70 ℃ durante 40 a 60 segundos.
Después de enfriar al aire a aproximadamente 100 ℃, la barra cuadrada se templará.
La dureza de la superficie del anillo calibrador debe ser ≥62HRC.
La temperatura inicial de forja oscila entre 1070 y 1150°C, mientras que la temperatura final de forja se fija en 850°C. La variable de deformación oscila entre 35% y 75%. La temperatura de revenido puede oscilar entre 200 y 350°C.
En comparación con el calentamiento y temple en un horno de caja de fuego con baño de sales, la resistencia ha aumentado aproximadamente 30%, y la resistencia al desgaste ha aumentado de 26% a 30%.
La temperatura de deformación oscila entre 930 y 970°C, con una variable de deformación de 30%. El enfriamiento se realiza con aceite, y la temperatura de revenido oscila entre 150 y 180°C.
En comparación con los métodos convencionales de tratamiento térmico, este proceso produce un aumento de casi 20% en la resistencia y de 23% en la vida útil a la fatiga por contacto.
La temperatura inicial de forja está entre 1150 y 1180℃ con forja en banda de rodadura, y el tiempo de deformación está entre 13 y 17 segundos, con una tasa de deformación de aproximadamente 40%.
Después, la pieza se recorta inmediatamente en una prensa de manivela de 2150 N, a lo que sigue un enfriamiento inmediato (momento en el que la temperatura de la pieza oscila entre 900 y 950℃) y, a continuación, se templa a 650℃.
Cuando se trabaja con bolas de acero 45Mn2 con un diámetro de 70 a 100 mm, la temperatura inicial de forja debe ser de unos 1200°C. La temperatura final de forja debe mantenerse entre 1000°C y 1050°C.
El tiempo de preenfriamiento adecuado después de enfriamiento en agua puede seleccionarse en función de las especificaciones de las bolas de acero. El templado de las bolas de acero a una temperatura entre 150°C y 180°C dará como resultado una dureza superficial de al menos 57 HRC, con una profundidad de la capa endurecida de más de 20 mm y una dureza superior a 50 HRC. Esto cumple los requisitos de las bolas de acero de grandes especificaciones.
La temperatura de calentamiento por inducción de frecuencia intermedia oscila entre 1100°C y 1200°C. Durante el proceso de forja, desde el inicio de la deformación hasta 20 segundos antes del enfriamiento, la deformación de las distintas partes de la reja oscila entre 56% y 83%. Tras la deformación, la densidad del calor de enfriamiento oscila entre 1,30 g/cm3 a 1,35 g/cm3 en una solución acuosa de CaCl2.
Tras el enfriamiento, la reja se templa a una temperatura de 460°C a 480°C durante 3 horas, lo que da como resultado una dureza de 40 a 45 HRC.
En comparación con el proceso tradicional de tratamiento térmico de las rejas de arado, el número de ciclos de calentamiento se ha reducido de 4 a 5 veces a sólo dos, lo que supone un aumento de la eficacia de la producción de unas 4 veces. La calidad del producto cumple los requisitos de primera clase, lo que se traduce en importantes beneficios económicos.
Para el Acero 40Cr nudillo de dirección con un diámetro de 60mm, se forja calentándolo a un rango de temperatura de 1150 a 1200℃. A continuación, la temperatura final de forja se reduce a 900-850℃ y se enfría con aceite. El nudillo se templa a una temperatura de 600℃ durante 2 horas.
El uso del calor residual del proceso de forja para el enfriamiento no sólo ahorra energía y reduce costes, sino que también mejora notablemente la estructura organizativa y rendimiento del materialespecialmente en términos de resistencia al impacto, que es crucial para la seguridad del automóvil.
Las dimensiones totales del troquel son 70 mm x 20 mm x 10 mm.
Hay 20 agujeros pequeños en el plano de 20 mm de ancho, con diámetros de 1,5 mm, 2,5 mm y 3 mm. Estos agujeros requieren un tratamiento térmico con una tolerancia de espaciado entre agujeros de ±0,006 mm, una planitud inferior a 0,01 mm y una dureza entre 56 y 60 HRC.
Debido a la fuerte segregación de carburos eutécticos en el acero Cr12MoV, existe un riesgo significativo de agrietamiento tras el laminado de tochos. El material sigue distribuido en tiras a lo largo de la dirección de laminación, y el núcleo se distribuye en mallas, bloques y pilas, que se convierten en concentraciones de tensiones y fuentes de grietas. Esto provoca la anisotropía del material y una mayor distorsión por el tratamiento térmico.
La deformación por calor de la forja es una solución mejor para abordar estos problemas.
El proceso específico es el siguiente:
El intervalo de temperatura de forja inicial es de 1050°C a 1160°C, con un intervalo de temperatura de forja final de 850°C a 950°C.
El material se somete a un enfriamiento con aceite en caliente, seguido de dos procesos de templado a 780°C durante 3 horas cada uno.
La estructura metalográfica final consiste en martensita, bainita inferior, polvo de carburo disperso y pequeñas cantidades de residuo. austenita.
El volumen específico es similar al de la sorbita templada térmicamente.
La microdeformación no requiere enderezamiento tras el tratamiento térmico, y todas las deformaciones cumplen los requisitos técnicos con un rango de dureza de 58 a 60 HRC y un índice cualificado de 99,99%.
Este proceso de tratamiento térmico da como resultado una alta resistencia al calor, dureza térmica, resistencia al desgaste y una larga vida útil de la matriz.
Entre los ejemplos de temple con calor residual de forja y revenido a alta temperatura se incluyen las matrices de estirado hexagonal, matrices de embutición profunday matrices de punzonado en frío, entre otros, pero no se mencionan aquí.
Los objetos metálicos diversos y las herramientas, como llaves, destornilladores, alicates y tijeras, fueron de los primeros en endurecerse mediante el calor residual generado durante la forja. Podría considerarse el primer prototipo de tratamiento termomecánico.
Las piezas se calentaban y luego se templaban en un horno de coque, donde se observaba el color del fuego, proceso conocido como forja en línea. Algunas requerían múltiples ciclos de calentamiento para alcanzar el tamaño deseado, mientras que el paso final de forja tras el conformado no precisaba refrigeración por aire.
El refrigerante adecuado debe seleccionarse en función del material y, a continuación, aplicarse en el lateral del horno o templarse utilizando su calor residual. Rara vez se utiliza un horno de revenido especial.
Tras la forja libre, las herramientas para trabajar la madera, como cepillos, hachas y cinceles, suelen templarse con calor residual. Este método es rentable, ya que ahorra electricidad y tiempo, y también es muy eficaz en términos de producción.
En algunas ciudades rurales todavía se utilizan hornos de coque.
La maquinaria agrícola enfriada por el calor residual de la forja incluye hoces, palas, rastrillos, martillos trituradores, así como utensilios de cocina como cucharas, espátulas y cuchillos.
El acero tiende a desarrollar carburos en forma de cadena tras un enfriamiento lento durante la forja, lo que provoca la fractura frágil de la matriz, el agrietamiento o el fallo por agrietamiento térmico.
El calentamiento a temperaturas normales puede disolver el M6C.
Cuando se refrigera por aire a una velocidad superior a 15 ℃/min, que supera la velocidad de enfriamiento crítica para la formación de carburos en cadena, elimina los carburos en cadena y recuece el acero mediante esferoides. recocido para lograr una distribución fina y uniforme de los carburos.
La temperatura de normalización recomendada es de 1130 ℃. Esta modificación da lugar a una reducción de la tenacidad al impacto de normalización de forja de 26J/cm2 a 23J/cm2 y un aumento de la vida útil de 1500 a 2000 piezas.
El proceso de normalización por deformación a alta temperatura consiste en calentar la pieza hasta su temperatura final de forja de aproximadamente 850°C y dejarla enfriar al aire. Esto no solo aumenta la resistencia del acero, sino que también mejora significativamente su tenacidad al impacto, su resistencia al desgaste y a la fatiga, y reduce su temperatura de transición frágil.
El 20CrMnTi forja de acero La pieza en bruto tiene unas dimensiones de 80 mm x 80 mm x 40 mm.
Tras la forja, la pieza se enfría con aire, y la velocidad de enfriamiento se controla cuidadosamente para mejorar sus propiedades mecánicas y facilitar el corte.
Algunas empresas nacionales de maquinaria que producen engranajes de acero 20CrMnTi para automóviles utilizan el calor residual generado durante el forjado para realizar el normalizado. Este proceso puede ahorrar más de 300 kW-h de electricidad por tonelada de engranajes producida.
Algunas unidades domésticas colocan inmediatamente el acero rápido en Ac1 (20-30°C) durante 2-3 horas después de la forja, dejando que el horno se enfríe hasta 550°C y enfriándolo después con aire. Esto simplifica el proceso, acorta el ciclo de producción y ahorra 70-90% en costes de electricidad, reduciendo los costes de producción y mejorando las condiciones de trabajo. Además, este proceso mejora la calidad de las piezas forjadas y facilita las operaciones mecanizadas.
Para las piezas de acero rápido procesadas mediante laminación, forja en matriz y procesamiento isotérmico, no es necesario seguir el proceso de recocido tradicional. Este ejemplo puede servir de referencia.
Las dimensiones de la matriz son 250 mm x 200 mm x 42 mm. La temperatura inicial de forja oscila entre 1150-1100°C y la temperatura final de forja entre 900-850°C.
El proceso de recocido consiste en calentar la matriz a 800-820°C durante 4-6 horas y, a continuación, dejar que el horno se enfríe a 500°C mediante enfriamiento por aire.
En la industria de transformación de la madera, algunas cuchillas giratorias y de cepillado se fabrican utilizando el rebordear método. La hoja de estos cuchillos se fabrica con una aleación de acero para herramientas, como 5Cr8W2MoVSi, mientras que el cuerpo o lomo se fabrica con acero 45 Q235A. El cuerpo se calienta a la temperatura de forja del acero de la hoja y luego se sueldan los dos con un laminador.
Este proceso se conoce como soldadura en fase sólida, y la hoja se lamina hasta alcanzar el tamaño deseado antes de ser controlada hasta la temperatura final de laminación y, a continuación, se templa y enfría rápidamente.
Las cuchillas producidas mediante este método son de alta calidad, con gran dureza y larga vida útil, y ofrecen las ventajas añadidas de ahorrar tiempo y electricidad durante el proceso de fabricación.
El enfriamiento en caliente por laminación es un proceso de tratamiento térmico que utiliza el calor residual generado por el laminado de diversos perfiles para enfriarlos. Este proceso produce el mismo efecto de refuerzo que el temple en caliente por forja.
Por ejemplo, el acero M2 puede laminarse a una temperatura de 1220°C (laminador 250, 50r/min) hasta alcanzar el tamaño deseado y, a continuación, templarse directamente, lo que da como resultado una dureza de 65HRC o superior. El resultado es una mayor vida útil de las herramientas de torno en comparación con el temple en baño de sal.
El autor ha ejecutado con éxito un proceso de tratamiento termomecánico utilizando brocas helicoidales de una empresa de herramientas domésticas para uso en máquinas.
El dispositivo de calentamiento de alta frecuencia se utilizó para realizar el laminado en caliente de cuatro rodillos.
La temperatura de austenitización se fijó entre 950°C y 1000°C, y la temperatura de deformación entre 880°C y 950°C, con una velocidad de deformación de aproximadamente 30%. El ciclo de enfriamiento se realizó utilizando una solución acuosa de dos nitratos, con una temperatura del agua mantenida por debajo de 70°C.
La dureza resultante tras el temple fue de ≥54 HRC, y tras el revenido a una temperatura de 240°C a 260°C durante 1 hora, la dureza fue de ≥50 HRC, lo que cumple los requisitos técnicos y supera los requisitos de deformación para más de 95%.
Las barras reforzadas de acero 20MnSi requieren suministro laminado en caliente y deben cumplir los requisitos de rendimiento de tener una resistencia a la tracción de ≥ 510MPa, una resistencia a la flexión de ≥ 335MPa y un alargamiento de ≥ 16%.
Un tocho de 60 mm x 60 mm se lamina para obtener una barra reforzada de 16 mm de diámetro. La temperatura inicial de laminación oscila entre 1100 y 1200°C y da lugar a una reducción de la forma de laminación de unos 93%. La temperatura final de laminación oscila entre 950 y 900°C, que es la temperatura de baja emisión de carbono. martensita enfriamiento del acero.
Tras el laminado, la barra se enfría con agua en un plazo de 1 a 1,26 segundos. A continuación, se somete a un proceso de autotemple a temperaturas comprendidas entre 550 y 600 °C.
La barra reforzada que ha sido sometida al proceso de laminado, temple y revenido mencionado presenta unas propiedades mecánicas que superan las especificadas en la norma GB1499 y también superan las propiedades mecánicas especificadas en la norma británica BS4449.
La temperatura de deformación por extrusión oscila entre 1100 y 1200℃, y la de revenido entre 570 y 580℃.
La dureza del material se sitúa entre 300 y 335HBW, con una resistencia a la tracción de ≥ 1068MPa, una resistencia a la flexión de ≥ 960MPa, y un alargamiento de ≥ 14,5%, que satisface las normas establecidas por el Ministerio de Normas.
La experiencia demuestra que, en el caso de piezas de gran tamaño sometidas a temple por calor residual de extrusión, como las juntas, es fundamental seleccionar cuidadosamente la temperatura de deformación, el tiempo transcurrido antes del temple tras la deformación, el medio de temple, el tiempo de enfriamiento de la pieza en el medio de temple y la temperatura de revenido, entre otros parámetros del proceso.
La finalidad del proceso de enfriamiento en aceite a 840°C x 2h y de templado a 200°C x 2h es lograr un doble refinamiento del tejido.
A continuación, durante el proceso de deformación superplástica a 800°C, la velocidad de deformación es de 2,5 x 10s y la variable de deformación por tracción es de 250%. Tras la deformación, se realiza el enfriamiento en aceite.
Los resultados del ensayo de deformación superplástica del acero, incluidos los indicadores de resistencia a la flexión, vida útil en múltiples carreras y dureza, mostraron que la resistencia a la flexión era 28% superior a la obtenida con el tratamiento convencional. La vida útil en varias carreras aumentó en 38,6%, y la dureza fue ≥ 60 HRC, equivalente a la conseguida con el temple convencional.
La resistencia a la flexión del acero H11 es de 1852 MPa, y tras someterse a dos ciclos de revenido a 482°C en temple convencional, su índice de alargamiento es de 12,5%.
Al realizar un temple por deformación a baja temperatura y dos revenidos a 482°C, seguidos de un envejecimiento por deformación de 2% a unos 316°C y un revenido final a 482°C, la resistencia a la flexión del acero aumenta hasta 2548 MPa, lo que supone un incremento de 37,5%, mientras que su índice de alargamiento permanece invariable.
Este tratamiento termomecánico compuesto es un proceso en el que el temple por deformación a alta temperatura va seguido de una pequeña deformación y revenido a una temperatura específica.
Llevar a cabo el envejecimiento por deformación martensítica tras el temple por deformación a alta temperatura puede hacer que el acero obtenga unas propiedades de resistencia muy superiores a las de cualquier otro tratamiento térmico.
Por ejemplo, las propiedades mecánicas del 50CrVA tras el temple convencional y el revenido a 200°C son una resistencia a la tracción de 2119 MPa, una resistencia a la flexión de 1497 MPa y una reducción de la sección de 41,7%.
Tras someterse a temple por deformación a alta temperatura, revenido a 200°C, deformación 3% y revenido a 200°C, las propiedades mecánicas del 50CrVA son una resistencia a la tracción de 2597 MPa y una resistencia a la flexión de 2254 MPa.
Este tratamiento térmico termomecánico compuesto, que combina el enfriamiento por deformación a alta temperatura y el envejecimiento por deformación martensítica, ha aumentado la resistencia a la tracción y la resistencia a la flexión del acero 50CrVA en 22,6% y 50,7%, respectivamente.
La empresa Jialong calienta y templa cuchillas mecánicas, como cuchillas cepilladoras y cuchillas giratorias con longitudes superiores a 2 metros, en un horno con atmósfera protectora a una temperatura aproximada de 500℃.
Una vez que la pieza se ha enfriado a unos 200℃, se hace rodar hacia delante y hacia atrás en una prensa de rodillos varias veces, utilizando el principio de superplasticidad por cambio de fase. Este proceso permite un ajuste inmediato de rectitud a ≤0,30mm después de doblar 10-15mm.
Este refuerzo de la deformación no sólo endereza una plaquita previamente doblada, sino que también crea una tensión residual de compresión de aproximadamente 5 mm de profundidad en la superficie laminada. Esto contribuye a aumentar la vida útil de la herramienta.
El proceso consiste en carburar después de deformar en frío la pieza, ya que la deformación en frío crea diversos defectos estructurales que pueden acelerar el proceso de carburación.
Por ejemplo, tras el estampado en frío, la deformación de 20CrNiMo es de 25%. Si la pieza se carburiza con gas a una temperatura de 930-950°C durante 2 horas, la profundidad de la capa de carburación alcanzará 0,84mm. Si la deformación aumenta hasta 50%, la profundidad de la capa alcanzará 0,88mm. Cuanto mayor sea la deformación, más profunda será la capa de penetración.
Se trata de un tratamiento térmico compuesto en el que la pieza se somete a nitruración tras ser deformado en frío a temperatura ambiente.
La nitruración por deformación en frío es distinta de la carburación por deformación en frío.
La deformación en frío disminuye la velocidad de penetración del nitrógeno y reduce el espesor de la capa de difusión, y esta tendencia se acentúa a medida que aumenta el nivel de deformación.
Este fenómeno puede deberse a que los átomos de nitrógeno impiden la difusión de otros átomos de nitrógeno al fijar los sitios de dislocación o al atrapar átomos de nitrógeno dislocados.
Sin embargo, la nitruración por deformación en frío puede aumentar la tenacidad del hierro puro.
La temperatura y la duración de la nitruración dependen del tipo de aceroPor ejemplo, el acero 38CrMoAl y el acero 20 requieren temperaturas de 650°C y 550°C, respectivamente.
Se trata de un tratamiento térmico combinado en el que la pieza se somete a una deformación a temperatura ambiente seguida de una infiltración de boro.
Por ejemplo, se laminan y deforman 20 piezas de acero en un invernadero y, a continuación, se someten a un periodo de mantenimiento de 900 °C y a una infiltración de boro sólido con velocidades de calentamiento variables.
Las pruebas han demostrado que la deformación en frío aumenta significativamente la profundidad de la capa de infiltración de boro.
El nivel óptimo de deformación para conseguir la máxima profundidad de penetración varía en función de la velocidad de calentamiento y del tiempo de mantenimiento durante el proceso de infiltración del boro.
Este fenómeno se debe a la deformación en frío de la estructura del acero, que acelera el proceso de adsorción atómica del boro en la superficie del acero.
La carbonitruración por deformación en frío es un proceso de tratamiento térmico compuesto en el que la carbonitruración a temperatura media se lleva a cabo tras un proceso de deformación a temperatura ambiente.
El paso de pretratamiento de deformación en frío tiene un impacto significativo en el proceso de carbonitruración del acero, ya que aumenta el contenido de C y N en la superficie y aumenta el espesor de la capa de penetración.
Por ejemplo, cuando la deformación laminada en frío del acero 20CrMnTi es 15%, el espesor de la coinfiltración de carbono y nitrógeno tras los procesos 860℃×2h y 860℃×4h es de 0,65mm y 0,80mm, respectivamente.
La deformación a temperatura ambiente afecta no sólo al proceso de difusión de los átomos intersticiales en el acero, sino también al proceso de penetración de los átomos sustitucionales.
A modo de ejemplo, se estudió la deformación en frío del acero 16Mn para examinar el efecto sobre el proceso de infiltración sólida de titanio. Los resultados mostraron que la mejor temperatura para la infiltración de titanio era de 900 a 950℃, con una deformación de 30%.
Además, a medida que aumenta la temperatura de cementación del titanio, también aumenta el tiempo de mantenimiento, lo que da lugar a una capa de penetración más gruesa.
El proceso de tratamiento térmico termomecánico consiste en calentar la pieza en bruto a la temperatura inicial de forja para la forja, seguida de la carburación en un horno de carburación y, por último, el enfriamiento directo.
El método de temple-carburación-calor por forja conserva la energía eléctrica que de otro modo se necesitaría para calentar la pieza durante la carburación y aumenta la velocidad de carburación. Esto mejora la dureza de la superficie y la resistencia al desgaste, y lo hace adecuado para engranajes de módulo medio y otras piezas carburizadas.
Otra forma de tratamiento combinado de carburación y termomecánico se denomina carburación-forja-temple, que consiste en la carburación seguida de forja en caliente y temple.
Este proceso puede aumentar significativamente el grosor de la capa endurecida efectiva de la pieza, incrementar la tensión de compresión superficial, mejorar la resistencia a la rotura y prolongar la vida útil del producto.
La dureza de una matriz de atornillado circular de acero 9SiCr después del tratamiento térmico suele estar entre 62 y 65 HRC. El proceso de tratamiento térmico convencional implica el calentamiento en un baño de sal a una temperatura de 860 a 880℃, seguido de. temple y revenido de 150 a 180℃.
Para mejorar la dureza y la resistencia al desgaste de la herramienta, se puede utilizar un tratamiento térmico químico superficial. Sin embargo, este proceso requiere una temperatura de al menos 400℃, que no es adecuada para las herramientas de acero 9SiCr. En cambio, la nitruración puede solucionar este problema.
El proceso de nitruración consiste en calentar la herramienta en un horno de nitruración iónica LD de 60 kW, seguido de un horno de baño salino de temperatura media de 100 kW, enfriamiento con aceite, tratamiento en frío y, por último, revenido a 150-180 °C.
Las pruebas han demostrado que la dureza a una profundidad de 0,10 a 0,80 mm es superior a 927HV5, con una dureza máxima de 974 a 986HV5. La dureza a una profundidad de 0,20 a 0,60 mm es ≥857HV5, lo que mejora las propiedades antitemplado de la zona endurecida y prolonga la vida útil del material.
El proceso de tratamiento termomecánico se utiliza ampliamente.
Desde el punto de vista de los materiales, es apropiado para una amplia gama de materiales metálicos, incluidos diversos aceros al carbono, aceros aleados, aceros estructurales aleados y aleaciones a base de níquel.
En cuanto a los métodos de procesamiento, puede combinar las ventajas de ambos para cumplir requisitos específicos de resistencia y tenacidad, mejorando significativamente la calidad y longevidad de los componentes deformados.
Las perspectivas de futuro del tratamiento termomecánico son positivas.
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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