A definição e a finalidade da têmpera
O aço é aquecido a uma temperatura acima do ponto crítico Ac3 (aço hipoeutetóide) ou Ac1 (aço hipereutetóide), mantido por um período de tempo para torná-lo total ou parcialmente austenitizado e, em seguida, resfriado a uma velocidade superior à velocidade crítica de têmpera. O processo de tratamento térmico que transforma a austenita super-resfriada em martensita ou bainita inferior é chamado de têmpera.
O objetivo da têmpera é transformar a austenita super-resfriada em martensita ou bainita, obtendo-se uma estrutura de martensita ou bainita inferior, que é então combinada com revenimento em diferentes temperaturas para melhorar significativamente a resistência, a dureza e a resistência do aço. A resistência ao desgaste, à fadiga e à tenacidade, entre outras, atendem aos diferentes requisitos de uso de diversas peças e ferramentas mecânicas. A têmpera também pode ser usada para atender às propriedades físicas e químicas especiais de certos aços especiais, como ferromagnetismo e resistência à corrosão.
Quando peças de aço são resfriadas em um meio de têmpera com mudanças no estado físico, o processo de resfriamento é geralmente dividido nos três estágios a seguir: estágio de filme de vapor, estágio de ebulição e estágio de convecção.
Temperabilidade do aço
Temperabilidade e temperabilidade são dois indicadores de desempenho que caracterizam a capacidade do aço de sofrer têmpera. Eles também são uma base importante para a seleção e utilização de materiais.
1. Os conceitos de temperabilidade e temperabilidade
Temperabilidade é a capacidade do aço de atingir a maior dureza possível quando temperado e revenido em condições ideais. O principal fator que determina a temperabilidade do aço é o seu teor de carbono. Para ser mais preciso, é o teor de carbono dissolvido na austenita durante a têmpera e o aquecimento. Quanto maior o teor de carbono, maior a temperabilidade do aço. Os elementos de liga no aço têm pouco impacto na temperabilidade, mas têm um impacto significativo na temperabilidade do aço.
A temperabilidade refere-se às características que determinam a profundidade de têmpera e a distribuição da dureza do aço sob condições específicas. Ou seja, a capacidade de atingir a profundidade da camada endurecida quando o aço é temperado. É uma propriedade inerente ao aço. A temperabilidade, na verdade, reflete a facilidade com que a austenita se transforma em martensita quando o aço é temperado. Ela está relacionada principalmente à estabilidade da austenita super-resfriada do aço ou à taxa crítica de resfriamento do aço durante a têmpera.
Deve-se ressaltar também que a temperabilidade do aço deve ser diferenciada da profundidade efetiva de têmpera das peças de aço sob condições específicas de têmpera. A temperabilidade do aço é uma propriedade inerente ao próprio aço. Ela depende apenas de seus próprios fatores internos e não tem nada a ver com fatores externos. A profundidade efetiva de temperabilidade do aço não depende apenas da temperabilidade do aço, mas também do material utilizado. Ela está relacionada a fatores externos, como o meio de resfriamento e o tamanho da peça. Por exemplo, sob as mesmas condições de austenitização, a temperabilidade do mesmo aço é a mesma, mas a profundidade efetiva de têmpera da têmpera em água é maior do que a da têmpera em óleo, e peças pequenas são menores do que as da têmpera em óleo. A profundidade efetiva de têmpera de peças grandes é grande. Isso não significa que a têmpera em água tenha maior temperabilidade do que a têmpera em óleo. Não se pode dizer que peças pequenas tenham maior temperabilidade do que peças grandes. Pode-se observar que, para avaliar a temperabilidade do aço, a influência de fatores externos, como formato da peça, tamanho, meio de resfriamento, etc., deve ser eliminada.
Além disso, como temperabilidade e temperabilidade são dois conceitos diferentes, aço com alta dureza após têmpera não necessariamente tem alta temperabilidade; e aço com baixa dureza também pode ter alta temperabilidade.
2. Fatores que afetam a temperabilidade
A temperabilidade do aço depende da estabilidade da austenita. Qualquer fator que possa melhorar a estabilidade da austenita super-resfriada, deslocando a curva C para a direita e, assim, reduzindo a taxa crítica de resfriamento, pode melhorar a temperabilidade do aço de alta resistência. A estabilidade da austenita depende principalmente de sua composição química, granulometria e uniformidade da composição, que estão relacionados à composição química do aço e às condições de aquecimento.
3. Método de medição da temperabilidade
Existem muitos métodos para medir a temperabilidade do aço, os mais comumente usados são o método de medição do diâmetro crítico e o método de teste de temperabilidade final.
(1)Método de medição do diâmetro crítico
Após o aço ser temperado em um determinado meio, o diâmetro máximo quando o núcleo obtém estrutura totalmente martensítica ou 50% martensítica é denominado diâmetro crítico, representado por Dc. O método de medição do diâmetro crítico consiste em fabricar uma série de barras redondas com diâmetros diferentes e, após a têmpera, medir a curva U de dureza distribuída ao longo do diâmetro em cada seção da amostra e encontrar a barra com a estrutura semimartensítica no centro. O diâmetro da barra redonda é o diâmetro crítico. Quanto maior o diâmetro crítico, maior a temperabilidade do aço.
(2) Método de teste de têmpera final
O método de ensaio de têmpera final utiliza uma amostra de tamanho padrão (Ф25mm×100mm) temperada finalmente. Após a austenitização, a água é pulverizada em uma das extremidades da amostra em um equipamento especial para resfriá-la. Após o resfriamento, a dureza é medida ao longo da direção do eixo – a partir da extremidade resfriada com água. Método de ensaio para curva de relação de distância. O método de ensaio de têmpera final é um dos métodos para determinar a temperabilidade do aço. Suas vantagens são a operação simples e a ampla gama de aplicações.
4.Tensão de têmpera, deformação e fissuração
(1) Tensão interna da peça durante a têmpera
Quando a peça de trabalho é resfriada rapidamente no meio de têmpera, uma vez que a peça de trabalho tem um certo tamanho e o coeficiente de condutividade térmica também é um certo valor, um certo gradiente de temperatura ocorrerá ao longo da seção interna da peça de trabalho durante o processo de resfriamento. A temperatura da superfície é baixa, a temperatura do núcleo é alta e as temperaturas da superfície e do núcleo são altas. Há uma diferença de temperatura. Durante o processo de resfriamento da peça de trabalho, também há dois fenômenos físicos: um é a expansão térmica, à medida que a temperatura cai, o comprimento da linha da peça de trabalho encolhe; o outro é a transformação de austenita em martensita quando a temperatura cai para o ponto de transformação de martensita, o que aumentará o volume específico. Devido à diferença de temperatura durante o processo de resfriamento, a quantidade de expansão térmica será diferente em diferentes partes ao longo da seção transversal da peça de trabalho, e a tensão interna será gerada em diferentes partes da peça de trabalho. Devido à existência de diferenças de temperatura dentro da peça de trabalho, também pode haver partes onde a temperatura cai mais rápido do que o ponto onde ocorre a martensita. Na transformação, o volume se expande e as partes com alta temperatura ainda estão acima do ponto e ainda no estado austenítico. Essas diferentes partes também geram tensões internas devido a diferenças nas variações específicas de volume. Portanto, dois tipos de tensões internas podem ser gerados durante o processo de têmpera e resfriamento: uma é a tensão térmica; a outra, a tensão tecidual.
De acordo com as características do tempo de existência da tensão interna, ela também pode ser dividida em tensão instantânea e tensão residual. A tensão interna gerada pela peça em um determinado momento durante o processo de resfriamento é chamada de tensão instantânea; após o resfriamento da peça, a tensão remanescente dentro da peça é chamada de tensão residual.
Estresse térmico refere-se ao estresse causado pela expansão térmica inconsistente (ou contração a frio) devido a diferenças de temperatura em diferentes partes da peça de trabalho quando ela é aquecida (ou resfriada).
Agora, tomemos um cilindro sólido como exemplo para ilustrar as regras de formação e mudança de tensão interna durante seu processo de resfriamento. Apenas a tensão axial é discutida aqui. No início do resfriamento, como a superfície esfria rapidamente, a temperatura é baixa e a contração é bastante acentuada, enquanto o núcleo é resfriado, a temperatura é alta e a contração é pequena. Como resultado, a superfície e o interior são mutuamente restringidos, resultando em tensão de tração na superfície, enquanto o núcleo está sob pressão. tensão. À medida que o resfriamento prossegue, a diferença de temperatura entre o interior e o exterior aumenta, e a tensão interna também aumenta correspondentemente. Quando a tensão aumenta para exceder o limite de escoamento nessa temperatura, ocorre a deformação plástica. Como a espessura do coração é maior que a da superfície, o coração sempre se contrai axialmente primeiro. Como resultado da deformação plástica, a tensão interna não aumenta mais. Após o resfriamento por um determinado período de tempo, a diminuição da temperatura da superfície diminuirá gradualmente e sua contração também diminuirá gradualmente. Neste momento, o núcleo ainda está em contração, de modo que a tensão de tração na superfície e a tensão de compressão no núcleo diminuirão gradualmente até desaparecerem. No entanto, à medida que o resfriamento prossegue, a umidade da superfície diminui cada vez mais e a contração diminui, ou até mesmo cessa. Como a temperatura no núcleo ainda está alta, ele continuará a contrair e, por fim, a tensão de compressão se formará na superfície da peça, enquanto o núcleo sofrerá tensão de tração. No entanto, como a temperatura é baixa, a deformação plástica não ocorre facilmente, de modo que essa tensão aumentará à medida que o resfriamento prossegue. Ela continua a aumentar e, por fim, permanece dentro da peça como tensão residual.
Pode-se observar que o estresse térmico durante o processo de resfriamento faz com que inicialmente a camada superficial seja esticada e o núcleo seja comprimido, e o estresse residual restante faz com que a camada superficial seja comprimida e o núcleo seja esticado.
Em resumo, a tensão térmica gerada durante o resfriamento por têmpera é causada pela diferença de temperatura da seção transversal durante o processo de resfriamento. Quanto maior a taxa de resfriamento e a diferença de temperatura da seção transversal, maior a tensão térmica gerada. Sob as mesmas condições do meio de resfriamento, quanto maior a temperatura de aquecimento da peça, maior o tamanho, menor a condutividade térmica do aço, maior a diferença de temperatura dentro da peça e maior a tensão térmica. Se a peça for resfriada de forma desigual em alta temperatura, ela será distorcida e deformada. Se a tensão de tração instantânea gerada durante o processo de resfriamento da peça for maior que a resistência à tração do material, ocorrerão trincas de têmpera.
O estresse de transformação de fase se refere ao estresse causado pelos diferentes tempos de transformação de fase em várias partes da peça de trabalho durante o processo de tratamento térmico, também conhecido como estresse do tecido.
Durante a têmpera e o resfriamento rápido, quando a camada superficial é resfriada até o ponto Ms, ocorre a transformação martensítica e causa expansão de volume. No entanto, devido à obstrução do núcleo que ainda não sofreu transformação, a camada superficial gera tensão compressiva, enquanto o núcleo sofre tensão de tração. Quando a tensão é grande o suficiente, ela causa deformação. Quando o núcleo é resfriado até o ponto Ms, ele também sofre transformação martensítica e expande em volume. No entanto, devido às restrições da camada superficial transformada com baixa plasticidade e alta resistência, sua tensão residual final será na forma de tensão superficial, e o núcleo estará sob pressão. Pode-se observar que a mudança e o estado final da tensão de transformação de fase são exatamente opostos à tensão térmica. Além disso, como a tensão de mudança de fase ocorre em baixas temperaturas com baixa plasticidade, a deformação é difícil neste momento, portanto, a tensão de mudança de fase tem maior probabilidade de causar rachaduras na peça de trabalho.
Existem muitos fatores que afetam o tamanho da tensão de transformação de fase. Quanto mais rápida a taxa de resfriamento do aço na faixa de temperatura de transformação da martensita, quanto maior o tamanho da peça de aço, pior a condutividade térmica do aço, quanto maior o volume específico de martensita, maior a tensão de transformação de fase. Quanto maior ela se torna. Além disso, a tensão de transformação de fase também está relacionada à composição do aço e à temperabilidade do aço. Por exemplo, o aço de alta liga com alto teor de carbono aumenta o volume específico de martensita devido ao seu alto teor de carbono, o que deve aumentar a tensão de transformação de fase do aço. No entanto, à medida que o teor de carbono aumenta, o ponto Ms diminui e há uma grande quantidade de austenita retida após a têmpera. Sua expansão de volume diminui e a tensão residual é baixa.
(2) Deformação da peça durante a têmpera
Durante a têmpera, há dois tipos principais de deformação na peça de trabalho: um é a mudança na forma geométrica da peça de trabalho, que se manifesta como mudanças no tamanho e na forma, geralmente chamadas de deformação por empenamento, que é causada pelo estresse de têmpera; a outra é a deformação de volume, que se manifesta como uma expansão ou contração proporcional do volume da peça de trabalho, que é causada pela mudança no volume específico durante a mudança de fase.
A deformação por empenamento também inclui a deformação por forma e a deformação por torção. A deformação por torção é causada principalmente pelo posicionamento inadequado da peça no forno durante o aquecimento, ou pela falta de tratamento de conformação após a correção da deformação antes da têmpera, ou pelo resfriamento irregular de várias partes da peça durante o resfriamento. Essa deformação pode ser analisada e resolvida para situações específicas. A seguir, são discutidas principalmente a deformação volumétrica e a deformação por forma.
1) Causas da deformação por têmpera e suas regras de mudança
Deformação volumétrica causada por transformação estrutural. O estado estrutural da peça antes da têmpera é geralmente perlita, ou seja, uma estrutura mista de ferrita e cementita, e após a têmpera, apresenta-se como uma estrutura martensítica. Os diferentes volumes específicos desses tecidos causam alterações de volume antes e depois da têmpera, resultando em deformação. No entanto, essa deformação apenas faz com que a peça se expanda e contraia proporcionalmente, não alterando, portanto, a forma da peça.
Além disso, quanto mais martensita houver na estrutura após o tratamento térmico, ou quanto maior o teor de carbono na martensita, maior será sua expansão volumétrica, e quanto maior a quantidade de austenita retida, menor será sua expansão volumétrica. Portanto, a variação de volume pode ser controlada controlando-se o teor relativo de martensita e martensita residual durante o tratamento térmico. Se controlado corretamente, o volume não se expandirá nem se contrairá.
Deformação da forma causada por estresse térmico A deformação causada por estresse térmico ocorre em áreas de alta temperatura onde a resistência ao escoamento das peças de aço é baixa, a plasticidade é alta, a superfície esfria rapidamente e a diferença de temperatura entre o interior e o exterior da peça de trabalho é a maior. Neste momento, a tensão térmica instantânea é a tensão de tração da superfície e a tensão de compressão do núcleo. Como a temperatura do núcleo é alta neste momento, a resistência ao escoamento é muito menor do que a da superfície, então se manifesta como deformação sob a ação da tensão de compressão multidirecional, ou seja, o cubo é esférico na direção. Variedade. O resultado é que o maior encolhe, enquanto o menor se expande. Por exemplo, um cilindro longo encurta na direção do comprimento e se expande na direção do diâmetro.
Deformação da forma causada por tensão do tecido A deformação causada por tensão do tecido também ocorre no momento inicial, quando a tensão do tecido é máxima. Neste momento, a diferença de temperatura da seção transversal é grande, a temperatura do núcleo é mais alta, ainda está no estado de austenita, a plasticidade é boa e a resistência ao escoamento é baixa. A tensão instantânea do tecido é a tensão de compressão da superfície e a tensão de tração do núcleo. Portanto, a deformação se manifesta como o alongamento do núcleo sob a ação de tensão de tração multidirecional. O resultado é que, sob a ação da tensão do tecido, o lado maior da peça de trabalho se alonga, enquanto o lado menor encurta. Por exemplo, a deformação causada pela tensão do tecido em um cilindro longo é o alongamento em comprimento e a redução em diâmetro.
A Tabela 5.3 mostra as regras de deformação de têmpera de várias peças de aço típicas.
2) Fatores que afetam a deformação de têmpera
Os fatores que afetam a deformação por têmpera são principalmente a composição química do aço, a estrutura original, a geometria das peças e o processo de tratamento térmico.
3) Têmpera de fissuras
Trincas em peças ocorrem principalmente na fase final de têmpera e resfriamento, ou seja, após a transformação martensítica estar basicamente concluída ou após o resfriamento completo, ocorrendo falha frágil porque a tensão de tração nas peças excede a resistência à fratura do aço. As trincas são geralmente perpendiculares à direção de deformação máxima por tração, portanto, diferentes formas de trincas em peças dependem principalmente do estado de distribuição de tensões.
Tipos comuns de trincas de têmpera: Trincas longitudinais (axiais) são geradas principalmente quando a tensão de tração tangencial excede a resistência à ruptura do material; trincas transversais são formadas quando a grande tensão de tração axial formada na superfície interna da peça excede a resistência à ruptura do material. Trincas; trincas em rede são formadas sob a ação de uma tensão de tração bidimensional na superfície; trincas de descascamento ocorrem em uma camada endurecida muito fina, o que pode ocorrer quando a tensão muda bruscamente e uma tensão de tração excessiva atua na direção radial. Tipo de trinca.
Trincas longitudinais também são chamadas de trincas axiais. Elas ocorrem na tensão máxima de tração próxima à superfície da peça e têm uma certa profundidade em direção ao centro. A direção das trincas é geralmente paralela ao eixo, mas também pode mudar quando há concentração de tensão na peça ou quando há defeitos estruturais internos.
Após a peça ser completamente temperada, trincas longitudinais tendem a ocorrer. Isso está relacionado à grande tensão de tração tangencial na superfície da peça temperada. À medida que o teor de carbono do aço aumenta, a tendência à formação de trincas longitudinais aumenta. O aço de baixo carbono possui um pequeno volume específico de martensita e forte tensão térmica. Há uma grande tensão residual de compressão na superfície, portanto, não é fácil de ser temperado. À medida que o teor de carbono aumenta, a tensão de compressão superficial diminui e a tensão estrutural aumenta. Ao mesmo tempo, a tensão de tração máxima se move em direção à camada superficial. Portanto, o aço de alto carbono é propenso a trincas longitudinais de têmpera quando superaquecido.
O tamanho das peças afeta diretamente o tamanho e a distribuição da tensão residual, e sua tendência à formação de trincas por têmpera também é diferente. Trincas longitudinais também são facilmente formadas por têmpera dentro da faixa de tamanho de seção transversal perigosa. Além disso, o bloqueio de matérias-primas de aço frequentemente causa trincas longitudinais. Como a maioria das peças de aço é feita por laminação, inclusões não-douradas, carbonetos, etc. no aço são distribuídas ao longo da direção de deformação, fazendo com que o aço seja anisotrópico. Por exemplo, se o aço ferramenta tiver uma estrutura semelhante a uma faixa, sua resistência à fratura transversal após a têmpera é de 30% a 50% menor do que a resistência à fratura longitudinal. Se houver fatores como inclusões não-douradas no aço que causam concentração de tensões, mesmo que a tensão tangencial seja maior que a tensão axial, trincas longitudinais são fáceis de formar em condições de baixa tensão. Por esse motivo, o controle rigoroso do nível de inclusões não metálicas e açúcar no aço é um fator importante na prevenção de trincas por têmpera.
As características de distribuição de tensões internas de trincas transversais e de arco são: a superfície é submetida a tensões de compressão. Após deixar a superfície por uma certa distância, a tensão de compressão se transforma em uma grande tensão de tração. A fissura ocorre na região da tensão de tração e, quando a tensão interna se espalha para a superfície da peça, ela só se redistribui ou a fragilidade do aço aumenta ainda mais.
Trincas transversais frequentemente ocorrem em peças de eixo grandes, como rolos, rotores de turbina ou outras peças de eixo. As características das trincas são que elas são perpendiculares à direção do eixo e quebram de dentro para fora. Elas são frequentemente formadas antes de serem endurecidas e são causadas por estresse térmico. Grandes forjados frequentemente apresentam defeitos metalúrgicos, como poros, inclusões, trincas de forjamento e manchas brancas. Esses defeitos servem como ponto de partida para fratura e quebra sob a ação de tensão de tração axial. Trincas de arco são causadas por estresse térmico e geralmente são distribuídas em forma de arco nas peças onde a forma da peça muda. Ocorre principalmente dentro da peça de trabalho ou perto de bordas afiadas, ranhuras e furos, e é distribuída em forma de arco. Quando peças de aço de alto carbono com um diâmetro ou espessura de 80 a 100 mm ou mais não são temperadas, a superfície mostrará tensão de compressão e o centro mostrará tensão de tração. A tensão máxima de tração ocorre na zona de transição da camada endurecida para a camada não endurecida, e trincas de arco ocorrem nessas áreas. Além disso, a taxa de resfriamento em arestas e cantos afiados é rápida e todos são temperados. Ao passar para peças macias, ou seja, para a área não endurecida, a zona de tensão máxima de tração aparece aqui, portanto, trincas de arco são propensas à ocorrência. A taxa de resfriamento perto do furo do pino, ranhura ou furo central da peça de trabalho é lenta, a camada endurecida correspondente é fina e a tensão de tração perto da zona de transição endurecida pode facilmente causar trincas de arco.
Trincas reticulares, também conhecidas como trincas superficiais, são trincas superficiais. A profundidade da trinca é rasa, geralmente em torno de 0,01 a 1,5 mm. A principal característica desse tipo de trinca é que a direção arbitrária da trinca não tem relação com o formato da peça. Muitas trincas estão conectadas entre si, formando uma rede e são amplamente distribuídas. Quando a profundidade da trinca é maior, como mais de 1 mm, as características da rede desaparecem e se tornam trincas com orientação aleatória ou distribuição longitudinal. As trincas em rede estão relacionadas ao estado de tensão de tração bidimensional na superfície.
Peças de aço de alto carbono ou cementadas com uma camada descarbonetada na superfície são propensas a formar trincas em rede durante a têmpera. Isso ocorre porque a camada superficial possui menor teor de carbono e menor volume específico do que a camada interna de martensita. Durante a têmpera, a camada superficial do carboneto é submetida a tensões de tração. Peças cuja camada de desfosforação não foi completamente removida durante o processamento mecânico também formarão trincas em rede durante a têmpera superficial de alta frequência ou chama. Para evitar tais trincas, a qualidade da superfície das peças deve ser rigorosamente controlada e a soldagem por oxidação deve ser evitada durante o tratamento térmico. Além disso, após o uso da matriz de forjamento por um determinado período, as trincas por fadiga térmica que aparecem em tiras ou redes na cavidade e as trincas no processo de retificação de peças temperadas pertencem a essa forma.
Trincas de descascamento ocorrem em uma área muito estreita da camada superficial. A tensão de compressão atua nas direções axial e tangencial, e a tensão de tração ocorre na direção radial. As trincas são paralelas à superfície da peça. O descascamento da camada endurecida após o resfriamento da superfície das peças cementadas e temperadas é uma dessas trincas. Sua ocorrência está relacionada à estrutura irregular da camada endurecida. Por exemplo, após o resfriamento do aço cementado ligado a uma determinada velocidade, a estrutura da camada cementada é: uma camada externa de perlita extremamente fina + carboneto, e a subcamada é martensita + austenita residual, e a camada interna é perlita fina ou estrutura de perlita extremamente fina. Como o volume específico de formação da subcamada de martensita é o maior, o resultado da expansão do volume é que a tensão compressiva atua na camada superficial nas direções axial e tangencial, e a tensão de tração ocorre na direção radial, e uma mutação de tensão ocorre para o interior, transitando para um estado de tensão compressiva, e rachaduras de descascamento ocorrem em áreas extremamente finas onde a tensão transita bruscamente. Geralmente, as rachaduras se escondem no interior paralelamente à superfície e, em casos graves, podem causar descascamento da superfície. Se a taxa de resfriamento das peças cementadas for acelerada ou reduzida, uma estrutura uniforme de martensita ou estrutura de perlita ultrafina pode ser obtida na camada cementada, o que pode prevenir a ocorrência de tais rachaduras. Além disso, durante a têmpera de superfície de alta frequência ou chama, a superfície é frequentemente superaquecida e a heterogeneidade estrutural ao longo da camada endurecida pode facilmente formar tais rachaduras superficiais.
As microfissuras diferem das quatro trincas mencionadas anteriormente, pois são causadas por microtensões. Trincas intergranulares que surgem após têmpera, superaquecimento e retificação de aço para ferramentas de alto carbono ou peças cementadas, bem como trincas causadas por revenimento inadequado de peças temperadas, estão todas relacionadas à existência e subsequente expansão de microfissuras no aço.
Microfissuras devem ser examinadas sob um microscópio. Elas geralmente ocorrem nos contornos de grãos de austenita originais ou na junção de folhas de martensita. Algumas rachaduras penetram as folhas de martensita. Pesquisas mostram que microfissuras são mais comuns em martensita geminada em flocos. O motivo é que a martensita geminada em flocos colide uma com a outra quando cresce em alta velocidade e gera alta tensão. No entanto, a própria martensita geminada é frágil e não pode produzir deformação plástica que relaxa a tensão, causando facilmente microfissuras. Os grãos de austenita são grosseiros e a suscetibilidade a microfissuras aumenta. A presença de microfissuras no aço reduzirá significativamente a resistência e a plasticidade das peças temperadas, levando a danos precoces (fratura) das peças.
Para evitar microfissuras em peças de aço de alto carbono, medidas como redução da temperatura de aquecimento para têmpera, obtenção de estrutura martensítica fina e redução do teor de carbono na martensita podem ser adotadas. Além disso, o revenimento oportuno após a têmpera é um método eficaz para reduzir as tensões internas. Testes comprovaram que, após revenimento suficiente acima de 200 °C, os carbonetos precipitados nas trincas têm o efeito de "soldá-las", o que pode reduzir significativamente os riscos de microfissuras.
O exposto acima é uma discussão sobre as causas e métodos de prevenção de trincas com base no padrão de distribuição de trincas. Na produção real, a distribuição de trincas varia devido a fatores como qualidade do aço, formato da peça e tecnologia de processamento a quente e a frio. Às vezes, as trincas já existem antes do tratamento térmico e se expandem ainda mais durante o processo de têmpera; às vezes, várias formas de trincas podem aparecer na mesma peça ao mesmo tempo. Nesse caso, com base nas características morfológicas da trinca, análise macroscópica da superfície da fratura, exame metalográfico e, quando necessário, análise química e outros métodos devem ser usados para conduzir uma análise abrangente, desde a qualidade do material, estrutura organizacional até as causas do estresse do tratamento térmico para encontrar a trinca. as principais causas e, em seguida, determinar medidas preventivas eficazes.
A análise de fraturas de trincas é um método importante para analisar as causas das trincas. Qualquer fratura tem um ponto de partida para a formação de trincas. As trincas de têmpera geralmente partem do ponto de convergência das trincas radiais.
Se a origem da trinca estiver na superfície da peça, significa que ela é causada por tensão de tração excessiva na superfície. Se não houver defeitos estruturais, como inclusões na superfície, mas houver fatores de concentração de tensão, como marcas de faca severas, incrustações de óxido, cantos afiados de peças de aço ou peças com mutação estrutural, podem ocorrer trincas.
Se a origem da trinca for interna à peça, ela está relacionada a defeitos do material ou a uma tensão residual de tração interna excessiva. A superfície de fratura da têmpera normal é cinza e fina como porcelana. Se a superfície de fratura for cinza-escura e rugosa, a causa é superaquecimento ou o tecido original é espesso.
De modo geral, não deve haver coloração de oxidação na seção vítrea da trinca de têmpera, e não deve haver descarbonetação ao redor da trinca. Se houver descarbonetação ao redor da trinca ou uma coloração oxidada na seção da trinca, isso indica que a peça já apresentava trincas antes da têmpera, e as trincas originais se expandirão sob a influência do estresse do tratamento térmico. Se carbonetos segregados e inclusões forem observados perto das trincas da peça, isso significa que as trincas estão relacionadas à segregação severa de carbonetos na matéria-prima ou à presença de inclusões. Se as trincas aparecerem apenas nos cantos agudos ou nas partes com mutação de forma da peça sem o fenômeno acima, isso significa que a trinca é causada por um projeto estrutural irracional da peça ou medidas inadequadas para prevenir trincas, ou estresse excessivo do tratamento térmico.
Além disso, trincas em peças submetidas a tratamento térmico químico e têmpera superficial ocorrem principalmente perto da camada endurecida. Melhorar a estrutura da camada endurecida e reduzir o estresse do tratamento térmico são maneiras importantes de evitar trincas superficiais.
Horário de publicação: 22 de maio de 2024