Análisis de los cuatro principales procesos de tratamiento térmico para tuberías de acero
Fecha:2025-10-28
Los tubos de acero recién salidos de la laminación o el estirado en frío a menudo tienen microestructuras internas subóptimas, que exhiben potencialmente tensiones internas desiguales, dureza insuficiente, fragilidad excesiva y poca tenacidad. Aquí es cuando la "alquimia" de la industria, el tratamiento térmico, entra en acción. Al controlar con precisión los procesos de calentamiento, mantenimiento y enfriamiento, el tratamiento térmico puede alterar fundamentalmente la microestructura del acero, impartiendo las propiedades mecánicas deseadas para cumplir con diversos requisitos de aplicación.
Los siguientes son los cuatro procesos de tratamiento térmico más centrales para tuberías de acero y sus explicaciones detalladas:
1.El recocidoEl arte de suavizar y homogeneizar
El recocido es un proceso diseñado para reducir la dureza de las tuberías de acero, aumentar la plasticidad, eliminar las tensiones internas y refinar y homogeneizar la microestructura. Es como darle a la tubería de acero estresada un "spa profundo", restaurándola a un estado más suave y más fácil de trabajar.
Flujo del proceso: la tubería de acero se calienta lentamente a una temperatura específica por encima o por debajo del punto crítico (Ac₃ o Ac1.), se mantiene a esa temperatura durante un tiempo suficiente para permitir la transformación microestructural completa o la recristalización de recuperación, y luego se enfría lentamente en el horno.
Propósito central:
Reducción de la dureza: Facilita los procesos posteriores de corte o deformación en frío (como flexión y expansión).
Alivia la tensión interna: Elimina las tensiones residuales generadas durante la fundición, la forja, la soldadura o el trabajo en frío, evitando la deformación y el agrietamiento.
Homogeneiza la microestructura y la composición: mejora la microestructura del acero, mejorando la plasticidad y la tenacidad.
Tipos principales:
Recocido completo: Calentar por encima de Ac₃ austeniza completamente la tubería de acero. Esto se utiliza principalmente para el acero hipoeutectoide para lograr una microestructura equilibrada.
Recocido esferoidizante: Calentar a cerca de Ac1. y mantener durante mucho tiempo esferoidiza los carburos en el acero. Este es el método de recocido más comúnmente utilizado para acero con alto contenido de carbono y acero para rodamientos, logrando la menor dureza y un rendimiento de corte óptimo.
Recocido de alivio de tensión: Calentar por debajo de Ac1. (generalmente 500-650 ° C) se usa principalmente para aliviar la tensión interna en piezas soldadas o conformadas en frío sin alterar significativamente su microestructura original.
Aplicaciones: comúnmente utilizado para el ablandamiento intermedio de tubos de acero después del estirado en frío o laminado en frío, o como tratamiento preparatorio antes del tratamiento térmico final.
2.NormalizaciónUn equilibrio de la normalización y el fortalecimiento
La normalización puede considerarse una variación del recocido, pero con una velocidad de enfriamiento más rápida. Su objetivo es lograr una microestructura más fina y uniforme, con un rendimiento en algún lugar entre el recocido y el templado.
Proceso: La tubería de acero se calienta a 30-50 ° C por encima de Ac₃ o Accm, se mantiene a esa temperatura, luego se retira del horno y se enfría en aire quieto.
Propósito central:
Refinamiento de grano: en comparación con el recocido, la normalización produce estructuras de perlita y ferrita más finas.
Mejora de las propiedades mecánicas: Al sacrificar una pequeña cantidad de ductilidad, logra una mayor resistencia, dureza y tenacidad que el recocido.
Eliminación de microestructuras indeseables: Esto elimina las microestructuras sobrecalentadas y los carburos de red, preparando la microestructura para el posterior tratamiento térmico.
Diferencia con el recocido: la normalización se enfría más rápido que el recocido, lo que da como resultado una microestructura más fina y una mayor resistencia y dureza. La normalización puede reemplazar el recocido para el acero de bajo carbono, ofreciendo ciclos de producción más cortos y menores costos.
Aplicaciones: Comúnmente utilizado para el tratamiento térmico final de tubos de acero de bajo y medio carbono, o como tratamiento preparatorio antes de los procesos de endurecimiento de la superficie, como la carburación y el endurecimiento por inducción.
3.Enfriamiento: Fortaleza de templado rápido
El enfriamiento es el proceso de enfriamiento rápido del acero para transformar su estructura de austenita en una martensita de alta dureza y alta resistencia. Esta es una prueba de "fuego y hielo", diseñada para maximizar la dureza y la resistencia al desgaste de la tubería de acero.
Proceso: la tubería de acero se calienta a la temperatura de austenización (A₃ o superior), se mantiene a esta temperatura y luego se sumerge rápidamente en un medio de enfriamiento como agua, aceite o una solución de polímero para un enfriamiento rápido.
Propósito central:
Alcanzando alta dureza y resistencia al desgaste: formando una estructura de martensita inestable.
Preparación de la estructura para el templado: la martensita apagada es dura y quebradiza y no se puede usar directamente; Se requiere templado.
Desafíos clave:
Tensión interna y deformación: el enfriamiento rápido puede causar tensiones térmicas y estructurales significativas, que pueden causar fácilmente deformación e incluso agrietamiento de las tuberías de acero.
Endurecimiento: Esto se refiere a la capacidad del acero para lograr una estructura de martensita profunda durante el enfriamiento. La adición de elementos de aleación puede mejorar significativamente la templabilidad, permitiendo el endurecimiento del núcleo incluso en tubos de acero de paredes gruesas.
Aplicaciones: Se utiliza principalmente en la fabricación de tubos de acero para herramientas, rodamientos y piezas mecánicas que requieren alta dureza y resistencia al desgaste.
4.Templado: La sabiduría de templar la dureza
Aunque las tuberías de acero templado son duras, también experimentan una alta tensión interna, alta fragilidad e inestabilidad dimensional. El templado está diseñado para "domar" la dureza del enfriamiento, impartir suficiente tenacidad y ductilidad mientras se mantiene una alta resistencia.
Proceso: la tubería de acero templada se recalienta a una temperatura específica por debajo de Ac1, se mantiene a esta temperatura durante un período de tiempo y luego se enfría a una velocidad adecuada.
Propósito central:
Aliviar las tensiones internas: estabilizar la microestructura y evitar futuras deformaciones y grietas.
Ajuste de las propiedades mecánicas: Lograr el equilibrio óptimo de resistencia, dureza, tenacidad y ductilidad.
Estabilización dimensional: transformación de martensita inestable y austenita retenida en una estructura templada estable.
Tipos principales (por temperatura):
Templado a baja temperatura (150-250 ° C): Produce martensita templada, manteniendo una alta dureza al tiempo que reduce el estrés interno y la fragilidad. Utilizado en herramientas de corte, herramientas de medición, rodamientos, etc.
Templado a temperatura media (350-500 ° C): produce troostita templada, que exhibe un alto límite elástico y resistencia al rendimiento mientras mantiene un cierto grado de tenacidad. Utilizado en resortes, la forja caliente muere, el etc.
Templado a alta temperatura (500-650 ° C): Produce troostita templada, que ofrece excelentes propiedades mecánicas generales, a saber, un buen equilibrio de alta resistencia y alta tenacidad. Esto se conoce como "apagar y templar".
Proceso combinado: Temple y revenido
El proceso de tratamiento térmico combinado de enfriamiento seguido de templado a alta temperatura se denomina "enfriamiento y templado". Este es uno de los métodos más efectivos para obtener excelentes propiedades mecánicas integrales (alta resistencia y alta tenacidad) y se usa ampliamente en la fabricación de piezas estructurales importantes que soportan cargas complejas, como acero al carbono medio o tubos de acero de aleación utilizados en medios ejes de automóviles, bielas, pernos de alta resistencia, etc.
