Uma descrição detalhada do tratamento térmico de extinção e temperamento
Treme de extinção e temperamento de tratamento térmico: uma descrição detalhada
A queima e a temperamento (perguntas e respostas) são um processo de tratamento térmico termomecânico de dois estágios ** usado em metais ferrosos (normalmente aços) para obter uma combinação de ** de alta resistência, boa tenacidade e ductilidade desejável **. É um dos processos de tratamento térmico mais comuns e importantes na fabricação.
O objetivo principal é transformar a microestrutura do aço para criar um equilíbrio ideal de propriedades mecânicas que não podem ser alcançadas apenas pela liga.
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Etapa 1: Tireização (endurecimento) **
O estágio de têmpera foi projetado para produzir uma microestrutura muito difícil, mas quebradiça, chamada ** martensita **.
** 1. Austenitizando: **
*** Aquecimento: ** O componente de aço é aquecido uniformemente a uma temperatura acima da sua ** temperatura crítica superior (linha AC3 ou ACM no diagrama de fases) **. Essa temperatura é específica para o teor de carbono e os elementos de liga de aço, geralmente variando de 800 ° C a 950 ° C (1475 ° F a 1750 ° F).
*** Mudança microestrutural: ** Nesta temperatura, a microestrutura se transforma inteiramente em ** austenita ** (uma estrutura cristalina cúbica centrada na face, FCC, de ferro). A austenita tem uma alta solubilidade para o carbono, permitindo que os átomos de carbono se dissolvam uniformemente dentro da rede de cristal.
*** Mergulhe: ** O componente é mantido a essa temperatura por um tempo suficiente (tempo de imersão) para garantir uma temperatura uniforme e uma estrutura austenítica homogênea em toda a seção transversal. O tempo de imersão depende das dimensões da peça e das características do forno.
** 2. Tanchamento rápido: **
*Após a imersão, o componente é rapidamente resfriado (** extinto **), imergindo -o em um meio de têmpera.
*A taxa de resfriamento rápida (excedendo a taxa de resfriamento ** crítica ** do aço) suprime a formação baseada em difusão de fases mais suaves como ferrita e pérola.
*Em vez disso, a austenita passa por uma transformação sem difusos e de cisalhamento em ** martensita **.
*** Martensita ** é uma estrutura tetragonal centrada no corpo (BCT)-uma solução altamente tensa e supersaturada de carbono no ferro. Essa tensão da treliça é a razão de sua extrema dureza e força, mas também por sua fragilidade e tensões internas.
** Mídia de extinção comum (em ordem de aumento da taxa de resfriamento): **
*** Ar: ** Para aços de alta liga com alta hardenabilidade (por exemplo, aços da ferramenta de endurecimento do ar).
*** Óleo: ** Um meio comum que oferece uma extinção menos severa do que a água, reduzindo o risco de rachaduras e distorções.
*** Polímero (por exemplo, soluções PAG): ** Mídia versátil cuja taxa de resfriamento pode ser ajustada pela concentração e temperatura.
*** ÁGUA: ** Uma extinção muito severa, usada para aços de baixa liga.
*** salmoura (água salgada): ** A extinção mais severa, fornecendo as taxas de resfriamento mais rápidas.
Após a queima, o aço é extremamente difícil, mas muito quebradiço para a maioria das aplicações de engenharia. Ele contém altos tensões internas e é propenso a rachaduras. Isso requer o segundo estágio: tempendendo.
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Etapa 2: Temperando **
A temperamento é um tratamento térmico subcrítico ** ** realizado imediatamente após a extinção. Seu objetivo é ** aliviar as tensões internas, reduzir a fragilidade e aumentar a tenacidade e a ductilidade ** às custas de alguma dureza e força.
**Processo:**
*O aço extinto é reaquecido para uma temperatura ** significativamente abaixo de sua temperatura crítica mais baixa (linha A1) **, normalmente entre 150 ° C e 650 ° C (300 ° F e 1200 ° F).
* É mantido a essa temperatura por um tempo predeterminado (geralmente 1-2 horas por polegada de espessura) e depois resfriado, na maioria das vezes no ar parado.
** Alterações microestruturais: **
À medida que a temperatura de temperamento aumenta, uma série de transições metaestáveis ocorre dentro da martensita:
1. ** Precipitação do carboneto de epsilon (baixa temperatura: 150-200 ° C): ** O carbono começa a precipitar da martensita supersaturada, formando carbonetos finos. Isso alivia algum estresse interno sem uma perda significativa de dureza.
2. ** Formação de martensita temperada (200-300 ° C): ** Austenita residual (se presente) se decompõe.
3. ** Conversão em cementita (Fe₃c) e recristalização (300-450 ° C): ** Os carbonetos se transformam em uma forma mais estável (cementite). As tensões internas são significativamente reduzidas e a resistência começa a aumentar visivelmente.
4. ** Esferoidização de cementita e graduação (450-700 ° C): ** Em temperaturas mais altas, as partículas de cimentita coalescem e esferoidizam. A matriz se recupera e começa a se transformar em ferrita. Essa estrutura é frequentemente chamada ** esferoidite ** quando totalmente amolecida. Isso aumenta significativamente a ductilidade e a tenacidade, mas resulta em uma grande perda de dureza (um processo conhecido como ** recozimento ** se feito na faixa mais alta).
** A troca-chave: **
As propriedades finais são ** diretamente controladas pela temperatura de temperamento **:
*** Termos de baixa temperatura (150-250 ° C): ** produz alta dureza e resistência, boa resistência ao desgaste, mas menor tenacidade e ductilidade. Usado para ferramentas, rolamentos e componentes resistentes ao desgaste.
*** Termos de temperatura média (350-450 ° C): ** fornece um bom equilíbrio de resistência e resistência (propriedades do tipo mola). Usado para molas, esquecentes e componentes automotivos.
*** Termos de alta temperatura (450-650 ° C): ** produz alta resistência, ductilidade e resistência ao impacto com força moderada. Esta é a condição mais frequentemente chamada de microestrutura "** de martensita temperada **" e é o alvo para aços estruturais de alta resistência.
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Resumo das vantagens e aplicações **
** Vantagens: **
*Atinge uma excelente relação de força ** **.
*Fornece uma combinação superior ** de propriedades mecânicas ** (resistência, resistência, ductilidade) em comparação com apenas endurecimento ou normalização.
* Pode ser adaptado aos requisitos de aplicação específicos ajustando a temperatura de tempeamento.
** Aplicações: **
*** Automotivo: ** Eixo de manivela, bielas, engrenagens, eixos.
*** Aeroespacial: ** Componentes do trem de pouso, fixadores estruturais.
*** Construção: ** Parafusos de alta resistência, hastes de ancoragem, componentes estruturais.
*** Ferramentas: ** Hammers, eixos, brocas e morre (geralmente com temperamento de baixa temperatura).
*** Fabricação: ** Eixos, eixos e peças da máquina que requerem alto desempenho.
Em conclusão, a extinção e a temperatura é um processo fundamental que permite que os engenheiros adaptem com precisão as propriedades do aço para suportar condições de serviço específicas, tornando -o uma pedra angular da metalurgia e fabricação modernas.