Você já se perguntou por que o óleo de têmpera é fundamental no tratamento térmico? Este artigo se aprofunda nos princípios e métodos para selecionar o óleo de resfriamento correto, enfatizando sua função no controle das taxas de resfriamento para obter as propriedades desejadas do metal e, ao mesmo tempo, minimizar a deformação e as rachaduras. Você aprenderá sobre as curvas de resfriamento, o impacto sobre a dureza e como equilibrar vários requisitos técnicos. Este guia garante que você possa tomar decisões informadas sobre o melhor óleo de têmpera para suas necessidades.
O processo de tratamento térmico geralmente consiste em três estágios: aquecimento, manutenção e resfriamento.
O aquecimento é realizado para transformar a perlita em austenitae o estágio de retenção é usado para garantir a austenitização completa.
O método de resfriamento depende do processo, controlando principalmente a taxa de resfriamento, o que resulta em perlita, bainita, martensita ou uma mistura de estruturas, dependendo da taxa de resfriamento.
Normalmente, a martensita é produzida durante a têmpera, e a martensita temperada (em baixas temperaturas), a troostita (em temperaturas médias) e a sorbita (em altas temperaturas) são produzidas com base em diferentes temperaturas de têmpera após a têmpera.
A curva de transformação isotérmica para o aço eutectoide está representada na Figura 1, que reflete essencialmente o tempo de inoculação, o tempo de conclusão da transformação e os produtos de transformação necessários para a transformação do aço eutectoide em diferentes temperaturas.
Fig. 1 Curva de transformação isotérmica do aço eutectoide
Na produção real de tratamento térmico, há muitos casos em que o resfriamento contínuo é usado em vez de um processo de resfriamento isotérmico em etapas.
A têmpera exige que a velocidade de resfriamento do estrutura de martensita deve ser maior do que a velocidade crítica de resfriamento. A velocidade de resfriamento da superfície da peça é normalmente mais rápida do que a velocidade de resfriamento do núcleo.
Um dos princípios para a seleção de um óleo de têmpera é que ele deve proporcionar uma taxa de resfriamento maior do que a taxa de resfriamento crítica a fim de produzir martensita durante a têmpera. Além disso, é importante considerar a minimização da deformação e evitar rachaduras.
A taxa de resfriamento deve ser moderada e não excessiva, conforme mostrado na Figura 2.
Fig. 2 Curva TTT e curva CCT do aço carbono eutectoide
De acordo com a lei de transformação de resfriamento do aço, espera-se que a taxa de resfriamento seja alta na área de temperatura crítica e que o aço passe pelo nariz do Curva C o mais rápido possível para evitar a transformação em uma estrutura de perlita ou bainita.
Na área perigosa, onde a transformação da martensita começa, a taxa de resfriamento deve ser reduzida para diminuir a deformação e até mesmo as rachaduras causadas pela tensão estrutural gerada pela transformação estrutural.
Esse é o caso do resfriamento líquido duplo, que envolve primeiro o resfriamento em água e depois o resfriamento em óleo.
Para a têmpera de líquido único, o meio de resfriamento deve ter as seguintes características de resfriamento: resfriamento rápido na área de temperatura crítica e resfriamento lento na área de temperatura perigosa.
O segundo princípio para a seleção de um óleo de têmpera é proporcionar resfriamento rápido em altas temperaturas e resfriamento lento em baixas temperaturas, levando em conta os requisitos de dureza e deformação, conforme mostrado na Figura 3.
Fig. 3 Diagrama esquemático do método de resfriamento ideal
O óleo de resfriamento para tratamento térmico deve ter as propriedades de resfriamento descritas acima.
A taxa de resfriamento das peças deve ser rápida na área de temperatura crítica e lenta na área de temperatura perigosa.
A Figura 4 exibe a curva característica de resfriamento do óleo de têmpera Houghton MT355 em diferentes temperaturas do óleo, ilustrando a relação entre o tempo de resfriamento da amostra, a taxa de resfriamento e a temperatura, bem como a capacidade de resfriamento do óleo de têmpera em diferentes temperaturas.
Fig. 4
A velocidade crítica de resfriamento para diferentes materiais varia, e os requisitos de dureza das peças também diferem de acordo com o uso pretendido.
Além disso, os requisitos de precisão e controle de deformação das peças também variam, por isso é necessário selecionar um óleo de têmpera com uma velocidade de resfriamento adequada com base nos requisitos reais de dureza, no processo de controle de deformação e nos requisitos técnicos.
Uma vez selecionado o óleo de têmpera, várias medidas de controle, como a temperatura de têmpera, a temperatura do óleo, a velocidade e o tempo de resfriamento da mistura, o tempo de alimentação de óleo etc., devem ser ajustadas por meio do controle da qualidade das matérias-primas (peças e materiais de óleo), combinando o processo de têmpera após a têmpera, a temperatura de têmpera e os parâmetros de tempo de têmpera, para atender aos requisitos de dureza e estrutura metalográfica das peças.
A deformação do tratamento térmico deve ser mantida dentro de uma faixa razoável por meio do ajuste e do controle dos parâmetros do processo de tratamento térmico e da coordenação do processamento a frio e a quente.
O princípio da seleção do óleo de resfriamento no processo de resfriamento do tratamento térmico foi discutido: o óleo deve ter um desempenho de resfriamento que atinja a dureza necessária, com uma velocidade de resfriamento rápida e sem rachaduras.
Além disso, a deformação do tratamento térmico deve ser mantida em uma faixa razoável, o que exige uma velocidade de resfriamento mais lenta. O objetivo é encontrar um equilíbrio ideal entre esses requisitos conflitantes.
Essa exigência de velocidades de resfriamento variadas depende da faixa de temperatura. Isso orienta o desenvolvimento de óleos de resfriamento para tratamento térmico.
Devido a limitações nas condições de detecção, uma seleção aproximada dos meio de resfriamento pode ser feita com base no conhecimento geral e na experiência no processo de produção de tratamento térmico. A verificação adicional pode ser feita por meio de testes.
O uso generalizado de instrumentos característicos de resfriamento fornece um meio de analisar e comparar o desempenho de resfriamento de diferentes óleos de têmpera, ajudando a otimizar o processo de seleção.
Testes condicionais ou terceirizados, ou a exigência de que as empresas petrolíferas forneçam relatórios de dados de teste sobre as características de resfriamento do óleo de têmpera, podem fornecer uma base científica para a seleção do melhor óleo de têmpera.
Ao usar esse método, há muitas opções de óleos de têmpera que atendem aos requisitos de uso.
De acordo com as condições reais de produção e a política de qualidade da empresa, o óleo de têmpera mais adequado deve ser selecionado por meio de uma comparação abrangente que leve em conta não apenas os requisitos de desempenho de resfriamento, mas também outros indicadores técnicos.
O processo de seleção deve considerar a estabilidade e a resistência à oxidação do óleo de resfriamento, a repetibilidade e a reprodutibilidade do desempenho de resfriamento, o brilho, a segurança e o custo.
Os requisitos técnicos para o óleo de têmpera, conforme descrito em QB/T0001-2007, JB/T7951 e SH/T0220, devem ser atendidos em termos de viscosidade cinemática, ponto de fulgor, ponto de ignição, umidade, ponto de fluidez, corrosão, brilho, pressão de vapor saturado (para óleo de têmpera a vácuo), estabilidade de oxidação térmica, desempenho de resfriamento, velocidade máxima de resfriamento e tempo de resfriamento durante o tratamento térmico.
O princípio e o método de seleção do óleo de resfriamento foram apresentados acima.
O desempenho de resfriamento do óleo de têmpera é influenciado por muitos fatores, incluindo o óleo básico e os aditivos, e abrange uma ampla gama.
A têmpera é uma etapa crucial no processo de tratamento térmico e deve ser escolhida com muito cuidado.
Depois de analisar e comparar várias opções, é possível fazer uma recomendação preliminar para o óleo de têmpera. Essa recomendação deve, então, ser verificada por meio de testes, bem como pela consideração de seu desempenho no setor, feedback do mercado e requisitos técnicos, segurança, qualidade, custo e outros fatores. Por fim, a seleção do óleo de têmpera pode ser determinada.
Como fundador do MachineMFG, dediquei mais de uma década de minha carreira ao setor de metalurgia. Minha vasta experiência permitiu que eu me tornasse um especialista nas áreas de fabricação de chapas metálicas, usinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou sempre pensando, lendo e escrevendo sobre esses assuntos, esforçando-me constantemente para permanecer na vanguarda do meu campo. Permita que meu conhecimento e experiência sejam um trunfo para sua empresa.
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