Introducción al quenching
Fecha:2025-06-05
I. Propósito central
Obtenga alta dureza y alta resistencia al desgaste: este es el propósito principal del enfriamiento. Mediante un enfriamiento rápido, la estructura de austenita a alta temperatura se transforma en una estructura de martensita (o bainita) de alta dureza.
Mejorar la resistencia y el límite de rendimiento: la estructura de martensita en sí tiene una resistencia muy alta.
Prepare la estructura para el revenido posterior: la martensita obtenida por enfriamiento es generalmente dura y quebradiza, con una gran tensión interna, y no se puede usar directamente. El templado debe usarse para ajustar su dureza y tenacidad para obtener las propiedades mecánicas integrales requeridas.
II. Principios básicos
El núcleo del enfriamiento es utilizar el enfriamiento no equilibrado para inhibir la transformación de tipo difusión de la austenita de alta temperatura a la estructura de equilibrio (perlita, bainita), de modo que sufra una transformación de fase libre de difusión cuando se enfríe a una temperatura más baja (por debajo del punto de temperatura de transformación de inicio de martensita Ms) para formar martensita.
Austenitización: Calentar el acero a una temperatura crítica (Ac3 o superior a Ac1) y mantenerlo caliente, de modo que la estructura original (como ferrita y cementita) se transforme completamente en una estructura de austenita monofásica con composición uniforme y granos finos.
Enfriamiento rápido: Enfriamiento de la pieza de trabajo austenizada rápidamente a una velocidad mayor que la velocidad de enfriamiento crítica del material, de modo que la austenita no tiene tiempo para sufrir una descomposición de tipo difusión (para formar perlita o bainita).
Transformación martensítica: Cuando se enfría por debajo de la temperatura de transformación martensítica Ms, la austenita se transforma instantáneamente en martensita de manera cortante (sin difusión de átomos de carbono). La martensita es una solución sólida sobresaturada de carbono en α-Fe con una estructura reticular tetragonal centrada en el cuerpo.
La martensita es la estructura más dura y más fuerte en acero templado, pero es muy frágil y tiene una dureza plástica extremadamente pobre.
Características de transformación: la transformación martensítica solo ocurre entre Ms y Mf (temperatura de terminación de transformación martensítica), que es una transformación incompleta (incluso si se enfría por debajo de Mf, todavía hay una pequeña cantidad de austenita residual). La transformación se completa instantáneamente, y la cantidad de transformación depende principalmente de la temperatura alcanzada por el enfriamiento (cuanto más debajo del punto Ms, mayor es la cantidad de transformación), que no tiene nada que ver con el tiempo de retención. La transformación se acompaña de expansión de volumen, lo que resulta en una gran tensión estructural y tensión térmica dentro de la pieza de trabajo.
III. Proceso de enfriamiento
Pretratamiento:
Limpieza: elimine impurezas como el aceite y la escala en la superficie de la pieza de trabajo para garantizar un calentamiento uniforme y evitar defectos en la superficie.
Precalentamiento (opcional): para piezas de trabajo con formas complejas, grandes cambios en la sección transversal o acero de alta aleación, el precalentamiento (por debajo de la temperatura del punto crítico) se puede realizar primero para evitar la deformación y el agrietamiento causados por el calentamiento demasiado rápido.
Calefacción:
Selección de temperatura: la temperatura de calentamiento depende de la composición química del acero (principalmente el contenido de carbono) y las propiedades estructurales requeridas.
Acero hipoeutectoide: generalmente calentado a 30-50 ° C por encima de Ac3 (austenitización completa).
Acero eutectoide y acero hipereutectoide: generalmente se calienta a 30-50 ° C por encima de Ac1 (austenitización incompleta, que retiene partículas de carburo no disueltas, lo que ayuda a mejorar la resistencia al desgaste y refinar los granos). La temperatura de calentamiento excesiva conducirá a granos de austenita gruesos, martensita gruesa después del enfriamiento y rendimiento frágil.
Equipo: hornos de caja de uso común, hornos de pozo, hornos de baño de sal, hornos de atmósfera controlada, hornos de vacío, etc.
Aislamiento:
Mantenga suficiente tiempo a la temperatura de enfriamiento para hacer que la temperatura dentro y fuera de la pieza de trabajo sea uniforme, y complete la homogeneización de la composición de austenita y el crecimiento del grano (es necesario controlar para evitar el sobrecalentamiento).
El tiempo de aislamiento depende de factores como el grosor efectivo de la pieza de trabajo, la cantidad de carga del horno, el medio de calentamiento y el tipo de acero.
Enfriamiento:
Paso central: sumerja rápidamente la pieza de trabajo calentada y aislada en el medio de enfriamiento seleccionado para enfriar.
Requisitos clave: en el rango de temperatura donde la austenita es más inestable (aproximadamente 650-550 ° C, cerca de la "nariz" de la curva C), la velocidad de enfriamiento debe ser mayor que la velocidad de enfriamiento crítica del acero (Vc) para evitar la formación de estructuras no martensíticas (perlita, bainita).
