Já se interrogou porque é que o óleo de arrefecimento é crucial no tratamento térmico? Este artigo aprofunda os princípios e métodos para selecionar o óleo de arrefecimento correto, realçando o seu papel no controlo das taxas de arrefecimento para obter as propriedades desejadas do metal, minimizando a deformação e as fissuras. Aprenderá sobre as curvas de arrefecimento, o impacto na dureza e como equilibrar vários requisitos técnicos. Este guia garante que pode tomar decisões informadas sobre o melhor óleo de têmpera para as suas necessidades.
O processo de tratamento térmico consiste normalmente em três fases: aquecimento, manutenção e arrefecimento.
O aquecimento é efectuado para transformar a perlite em austenitee a fase de retenção é utilizada para assegurar uma austenitização completa.
O método de arrefecimento depende do processo, controlando principalmente a taxa de arrefecimento, o que resulta em perlite, bainite, martensite ou uma mistura de estruturas, dependendo da taxa de arrefecimento.
Normalmente, a martensite é produzida durante a têmpera, e a martensite temperada (a baixas temperaturas), a troostite (a temperaturas médias) e a sorbite (a altas temperaturas) são produzidas com base em diferentes temperaturas de têmpera após a têmpera.
A curva de transformação isotérmica do aço eutectoide está representada na Figura 1, que reflecte essencialmente o tempo de inoculação, o tempo de conclusão da transformação e os produtos de transformação necessários para a transformação do aço eutectoide a diferentes temperaturas.
Fig. 1 Curva de transformação isotérmica do aço eutectoide
Na produção atual de tratamento térmico, há muitos casos em que o arrefecimento contínuo é utilizado em vez de um processo de arrefecimento isotérmico por etapas.
O arrefecimento exige que a velocidade de arrefecimento do estrutura da martensite deve ser superior à velocidade crítica de arrefecimento. A velocidade de arrefecimento da superfície da peça é normalmente mais rápida do que a velocidade de arrefecimento do núcleo.
Um dos princípios para a seleção de um óleo de têmpera é que este deve proporcionar uma taxa de arrefecimento superior à taxa de arrefecimento crítica a fim de produzir martensite durante a têmpera. Além disso, é importante considerar a minimização da deformação e evitar fissuras.
A taxa de arrefecimento deve ser moderada e não excessiva, como mostra a Figura 2.
Fig. 2 Curva TTT e curva CCT do aço-carbono eutectoide
De acordo com a lei de transformação do arrefecimento do aço, espera-se que a taxa de arrefecimento seja elevada na zona de temperatura crítica e que o aço passe pelo nariz do Curva C o mais rapidamente possível para evitar a transformação numa estrutura de perlite ou bainite.
Na zona perigosa, onde começa a transformação da martensite, a taxa de arrefecimento deve ser abrandada para reduzir a deformação e mesmo as fissuras causadas pela tensão estrutural gerada pela transformação estrutural.
É o caso do arrefecimento duplo líquido, que envolve primeiro o arrefecimento em água e depois o arrefecimento em óleo.
Para o arrefecimento com um único líquido, o meio de arrefecimento deve ter as seguintes características de arrefecimento: arrefecimento rápido na zona de temperatura crítica e arrefecimento lento na zona de temperatura perigosa.
O segundo princípio para a seleção de um óleo de têmpera é proporcionar um arrefecimento rápido a altas temperaturas e um arrefecimento lento a baixas temperaturas, tendo em conta os requisitos de dureza e deformação, como se mostra na Figura 3.
Fig. 3 Diagrama esquemático do método de arrefecimento ideal
O óleo de arrefecimento para tratamento térmico deve possuir as propriedades de arrefecimento acima descritas.
A taxa de arrefecimento das peças deve ser rápida na zona de temperatura crítica e lenta na zona de temperatura perigosa.
A Figura 4 apresenta a curva caraterística de arrefecimento do óleo de arrefecimento Houghton MT355 a diferentes temperaturas do óleo, ilustrando a relação entre o tempo de arrefecimento da amostra, a taxa de arrefecimento e a temperatura, bem como a capacidade de arrefecimento do óleo de arrefecimento a diferentes temperaturas.
Fig. 4
A velocidade crítica de arrefecimento para diferentes materiais varia, e os requisitos de dureza das peças também diferem consoante a sua utilização prevista.
Além disso, os requisitos de precisão e de controlo da deformação das peças também variam, pelo que é necessário selecionar um óleo de têmpera com uma velocidade de arrefecimento adequada com base nos requisitos reais de dureza e no processo de controlo da deformação e nos requisitos técnicos.
Uma vez selecionado o óleo de têmpera, devem ser ajustadas várias medidas de controlo, como a temperatura de têmpera, a temperatura do óleo, a velocidade e o tempo de arrefecimento da mistura, o tempo de alimentação do óleo, etc., controlando a qualidade das matérias-primas (peças e materiais oleosos), combinando o processo de têmpera após a têmpera, a temperatura de têmpera e os parâmetros de tempo de têmpera, para cumprir os requisitos de dureza e estrutura metalográfica das peças.
A deformação do tratamento térmico deve ser mantida dentro de um intervalo razoável através do ajuste e controlo dos parâmetros do processo de tratamento térmico e da coordenação do processamento a frio e a quente.
O princípio da seleção do óleo de arrefecimento no processo de arrefecimento do tratamento térmico foi discutido: o óleo deve ter um desempenho de arrefecimento que atinja a dureza necessária, com uma velocidade de arrefecimento rápida e sem fissuras.
Além disso, a deformação do tratamento térmico deve ser mantida dentro de um intervalo razoável, o que exige uma velocidade de arrefecimento mais lenta. O objetivo é encontrar um equilíbrio ótimo entre estes requisitos contraditórios.
Este requisito de velocidades de arrefecimento variáveis depende da gama de temperaturas. Este facto orienta o desenvolvimento de óleos de arrefecimento para tratamento térmico.
Devido a limitações nas condições de deteção, uma seleção aproximada dos meio de arrefecimento pode ser efectuada com base nos conhecimentos gerais e na experiência no processo de produção do tratamento térmico. Pode ser efectuada uma verificação adicional através de ensaios.
A utilização generalizada de instrumentos característicos de arrefecimento fornece um meio de analisar e comparar o desempenho de arrefecimento de diferentes óleos de têmpera, ajudando a otimizar o processo de seleção.
A realização de ensaios condicionais ou a subcontratação de ensaios, ou a exigência de que as empresas petrolíferas forneçam relatórios de dados de ensaio sobre as características de arrefecimento do óleo de têmpera, podem fornecer uma base científica para a seleção do melhor óleo de têmpera.
Ao utilizar este método, existem muitas opções para óleos de têmpera que cumprem os requisitos de utilização.
De acordo com as condições reais de produção e a política de qualidade da empresa, o óleo de têmpera mais adequado deve ser selecionado através de uma comparação exaustiva que tenha em conta não só os requisitos de desempenho de arrefecimento, mas também outros indicadores técnicos.
O processo de seleção deve considerar a estabilidade e a resistência à oxidação do óleo de têmpera, a sua repetibilidade e reprodutibilidade do desempenho de arrefecimento, o brilho, a segurança e o custo.
Os requisitos técnicos para o óleo de têmpera, tal como descritos em QB/T0001-2007, JB/T7951 e SH/T0220, devem ser cumpridos em termos de viscosidade cinemática, ponto de inflamação, ponto de ignição, humidade, ponto de fluidez, corrosão, brilho, pressão de vapor saturado (para óleo de têmpera em vácuo), estabilidade de oxidação térmica, desempenho de arrefecimento, velocidade máxima de arrefecimento e tempo de arrefecimento durante o tratamento térmico.
O princípio e o método de seleção do óleo de arrefecimento foram introduzidos acima.
O desempenho de arrefecimento do óleo de têmpera é influenciado por muitos factores, incluindo o óleo de base e os aditivos, e abrange uma vasta gama.
O arrefecimento é um passo crucial no processo de tratamento térmico e deve ser escolhido com muito cuidado.
Depois de analisar e comparar várias opções, pode ser feita uma recomendação preliminar para o óleo de têmpera. Esta recomendação deve então ser verificada através de testes, bem como uma consideração do seu desempenho na indústria, feedback do mercado e requisitos técnicos, segurança, qualidade, custo e outros factores. Finalmente, a seleção do óleo de têmpera pode ser determinada.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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