Vous êtes-vous déjà demandé comment le traitement thermique de l'acier peut transformer ses propriétés ? Cet article plonge dans le monde fascinant de l'acier 45, en explorant comment le recuit et la normalisation affectent sa microstructure et ses caractéristiques mécaniques. En examinant des cas spécifiques, vous apprendrez comment différents traitements thermiques peuvent améliorer la résistance, la dureté et la ténacité de l'acier, ce qui le rend adapté à diverses applications critiques. Découvrez le fonctionnement de ces processus et ce qui fait de l'acier 45 un choix populaire dans l'ingénierie et la fabrication. Préparez-vous à découvrir les secrets de la science du traitement de l'acier.
Des matériaux identiques peuvent présenter des propriétés mécaniques différentes (résistance, dureté, plasticité et ténacité), et des matériaux différents peuvent présenter des propriétés mécaniques similaires. Tous ces éléments sont intimement liés au traitement thermique de l'acier.
Les pièces en acier obtiennent une certaine structure grâce au traitement thermique afin d'atteindre les caractéristiques de performance requises. Le traitement thermique est un moyen, la performance est l'objectif, et la structure constitue la base et l'assurance de ces propriétés.
En utilisant l'acier 45# comme exemple, cette section décrit la relation entre les éléments suivants recuitLa structure de l'acier 45# et ses propriétés associées.
Cas 1
La matière première à l'état de livraison a été laminée à chaud et refroidie à l'air, ce qui équivaut à une normalisation, et elle est donc plus dure que l'acier recuit.
Cependant, en raison de la température élevée, une partie de la ferrite précipite le long des joints de grains sous la forme d'une aiguille et s'étend dans le grain, formant une structure Widmanstätten.
L'apparition de la structure Widmanstätten réduit considérablement la résistance à l'impact de l'acier et le rend cassant. Les aciers à forte granulométrie sont particulièrement susceptibles de former des structures de Widmanstätten.
Pour éliminer la structure Widmanstätten et les gros grains, il est nécessaire d'effectuer un traitement de normalisation avant la trempe pour affiner le grain et améliorer la structure.
Cas 2
Note sur la microstructure : après avoir découpé le matériau de la tige ronde de φ13,2 mm sur une machine de découpe ordinaire, la microstructure de la section transversale de la zone affectée par la chaleur, comme le montre la figure 2, s'est formée en raison de l'absence de refroidissement à l'eau en temps voulu.
La moitié gauche de l'image représente la microstructure originale, tandis que la moitié droite illustre la microstructure de la zone affectée thermiquement. La variation de dureté dans la zone affectée thermiquement est assez importante, allant de 25 à 40 HRC.
La figure 3 montre la microstructure agrandie de chaque zone. La figure 3a représente la structure de la zone 1 de la figure 2.
La moitié gauche de la figure représente la structure originale du matériau, caractérisée par de la ferrite blanche en forme de filet et de fines paillettes de perlite. La moitié droite montre la structure de la zone affectée par la chaleur pendant la coupe, composée de ferrite blanche polygonale, de paillettes de perlite, d'écailles blanc grisâtre, d'écailles de perlite et de paillettes de perlite, et de paillettes de perlite. martensiteet de l'austénite résiduelle.
La figure 3b illustre la structure de la zone 2 de la figure 2, caractérisée par un blanc. non dissous ferrite aux limites des grains, martensite blanc grisâtre, austénite résiduelle et fines paillettes de perlite. Les fines paillettes de perlite foncées à l'intérieur des grains représentent une microstructure de zone de transition nouvellement formée au cours du processus de refroidissement de la coupe.
La figure 3c présente la structure de la zone 3 de la figure 2, similaire à une structure de trempe sous-chauffée. Les joints de grains présentent de la ferrite blanche polygonale non dissoute, ainsi que de la martensite blanc grisâtre et de l'austénite résiduelle. Les limites de la ferrite sont clairement définies.
Au cours du processus de coupe de l'échantillon, les différentes vitesses de coupe et d'avance, associées à un refroidissement inadéquat, ont donné lieu à des régions distinctes d'une couche d'oxydation bleu bijou sur la surface de l'échantillon, comme l'illustre la figure 4.
Comme on peut le déduire de la figure, les zones affectées par la chaleur existent au cours des dernières étapes de la coupe. Plus le matériau est dur, plus la coupe est difficile et plus la zone affectée thermiquement s'agrandit.
Les trois échantillons supérieurs de la figure 4 sont des aciers à haute teneur en carbone et fortement alliés, tandis que les cinq échantillons inférieurs sont des aciers 45#.
Avant le traitement thermique, les surfaces des échantillons n'ont pas été soigneusement polies, ce qui a conduit à l'observation de microstructures variables dans le matériau brut au cours de l'examen.
Pendant la coupe de l'échantillon, si le refroidissement n'est pas effectué rapidement, la friction entre l'échantillon et la meule provoque une augmentation rapide de la température de l'échantillon, qui se situe entre Ac1 et Ac3, alors que la vitesse de coupe augmente progressivement.
Lors du refroidissement à l'eau, une structure ressemblant à une trempe sous-chauffée se forme. Comme la température de surface varie d'une région à l'autre de l'échantillon, les microstructures de ces régions diffèrent également.
Cas 3
Le recuit de l'acier 45 consiste à chauffer l'acier au-dessus de l'Ac3 de 30 à 50℃, suivi d'un refroidissement au four pour permettre à l'acier de s'acclimater. Ce processus de refroidissement relativement lent permet d'obtenir une microstructure presque équilibrée, la perlite occupant environ 55% de l'ensemble de la zone du champ visuel.
Cas 4
L'acier normalisé 45 consiste à chauffer l'acier de 30 à 50 °C au-dessus de sa température Ac3, puis à le laisser refroidir naturellement dans l'air. La principale différence avec un processus de recuit complet est la vitesse de refroidissement plus rapide et le degré de surfusion plus élevé.
Il en résulte une structure lamellaire de perlite plus fine que celle de l'acier recuit, avec une augmentation significative de la quantité de perlite et une taille de grain relativement plus petite. Par conséquent, la dureté de l'acier normalisé est supérieure à celle de l'acier recuit.
La normalisation de l'acier 45 permet d'améliorer la structure de l'acier suivant moulage ou forgeageLes grains d'austénite sont affinés et la ferrite et la perlite sont fines et uniformes, ce qui améliore la résistance, la dureté et la ténacité de l'acier.
L'acier 45, avec sa haute résistance et sa bonne plasticité, peut être utilisé pour fabriquer divers composants importants, tels que des compresseurs, des pompes chimiques et des pièces mobiles (vilebrequins, bielles, tiges de piston). Il peut également être utilisé pour fabriquer des aubes de turbine. En général, les composants de grande taille sont utilisés à l'état normalisé, tandis que les composants de petite taille peuvent être trempés pour former une sorbite trempée.
L'acier 45 est également le plus couramment utilisé acier trempé et revenu. Avant la trempe et le revenu à haute température, l'acier doit être soumis à un processus de normalisation afin d'obtenir une organisation uniforme et finement structurée, préparant ainsi l'acier à la trempe.
Cet article présente les caractéristiques microstructurales de l'acier 45 dans différents états. Il nous permet d'apprécier le mystère et le charme du traitement thermique, car les différentes méthodes de traitement peuvent modifier intelligemment la structure et les propriétés du matériau.
L'acier 45 est un acier trempé couramment utilisé. Cet article analyse ce matériau dans différents états, en fournissant une approche méthodique, dont nous pensons que tout le monde peut tirer des enseignements.
Dans notre travail quotidien, lorsque nous développons des échantillons pour d'autres matériaux, l'idéal serait de pouvoir appliquer ce que nous apprenons d'un exemple à d'autres.
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
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