PRÓLOGO
El método de tratamiento térmico de calentamiento por inducción de alta frecuencia UTILIZA energía eléctrica, y la emisión de CO2 es menor que el tratamiento térmico común, como la cementación y el enfriamiento, por lo que es un método de tratamiento térmico limpio. calentamiento, calentamiento local y calentamiento de la superficie de la pieza de trabajo procesada, por lo que se utiliza para el tratamiento de endurecimiento de la superficie y juega un papel importante en la miniaturización de las piezas mecánicas. El tratamiento térmico de alta frecuencia es el tratamiento en línea de calentamiento y enfriamiento de la pieza de trabajo uno por uno , por lo que se puede obtener una calidad de tratamiento térmico estable, y la pieza de trabajo después del tratamiento térmico tiene una pequeña deformación, que es un método de tratamiento térmico con características de deformación estables y pequeñas. Dispositivo de tratamiento térmico de frecuencia, con solo 0.5 s puede hacer que la superficie de la pieza de trabajo sea austenítica y templada. ¿SRIQ? No solo tiene las características anteriores de stabili ty y pequeña deformación, pero también puede agregar una alta tensión de compresión residual a la superficie de la pieza de trabajo y hacer que la superficie de la pieza de trabajo se cristalice finamente para mejorar la resistencia a la fatiga de la pieza de trabajo.
Sin embargo, el tratamiento térmico de alta frecuencia y otros métodos de tratamiento térmico único para mejorar el rendimiento de las piezas son limitados. Por lo tanto, con el fin de mejorar aún más el rendimiento de las piezas, se estudió la tecnología de tratamiento térmico compuesto y tratamiento de modificación de superficie.
2. Tecnología de tratamiento térmico compuesto formado por SRIQ combinado con tratamiento térmico superficial
2.1 Procesamiento “PALNIP”
PALNIP (nitruración suave en baño de sal SRIQ) es una técnica de tratamiento térmico compuesto de nitruración suave en baño de sal y tratamiento de antioxidación superficial combinado con SRIQ. Tomando como ejemplo el acero templado SCM440 tratado con PALNIP, se observó en los tejidos de la sección que el efecto del tratamiento de antioxidación superficial y el tratamiento SRIQ hizo que la pieza se endureciera a alta frecuencia, pero la capa de nitruro permaneció en el mismo estado que la de Tratamiento de nitruración suave en baño de sal. SCM440 se nitrifica antes de SRIQ para reducir el punto de transición austenita del sistema FE-CN. Por lo tanto, el tratamiento SRIQ se puede realizar a una temperatura más baja que la temperatura de calentamiento original del SRIQ, lo que tiene un gran efecto sobre la capa de nitruro residual en la superficie de la pieza de trabajo.
Se realizaron pruebas de denudación con rodillo en los materiales tratados con PALNIP anteriores. Para hacer una comparación, se preparó la muestra (material N) de tratamiento de nitruración blanda en baño de sal solamente para acero SCM440 y la muestra (material VCQ) de tratamiento de carburación y enfriamiento rápido al vacío para acero SCM420. El espesor de la capa endurecida por difusión de nitrógeno del material N es de aproximadamente 0.4 mm y la dureza de la superficie es de aproximadamente 600 HV. El material PALNIP tratado con antioxidante SRIQ aumentó su dureza superficial a 800 HV debido al efecto de enfriamiento y endurecimiento del nitrógeno difuso. capa compuesta y capa endurecida en la superficie debido a la nitruración suave en un baño de sal, y el espesor de la capa endurecida aumentó debido al tratamiento SRIQ. Además, la superficie PALNIP tiene una tensión de compresión residual más alta que otros materiales tratados térmicamente.
Resultados de la prueba de denudación del rollo de varios materiales (condiciones de prueba: número de rotación 1500r/min; la tasa de deslizamiento es del 40 %; la temperatura del aceite 80 ℃; aceite para Nissan ATF D - Ⅲ; el material del rollo grande es SCM420 carburizado y superficie apagada molienda. El rodillo grande se eleva 300 mm. Bajo la presión de cada superficie, la vida útil de denudación del material N es menor que la de otros materiales tratados térmicamente. La razón de la corta vida útil de denudación de los materiales N es que, aunque los materiales N tienen capas compuestas , la capa de endurecimiento es muy delgada.El material PALNIP tiene una capa de endurecimiento gruesa, por lo que la resistencia y la vida útil del material mejoran considerablemente, lo que es igual o mejor que el material VCQ.Además, la sección transversal del material PALNIP El espécimen, que se rodó 107 veces y la presión superficial máxima fue de 2950 MPa, se probó para confirmar la presencia de capas compuestas en toda la superficie del espécimen. Por lo tanto, las razones del aumento de la resistencia y la vida útildel material PALNIP son los siguientes: 1) La capa compuesta tiene el efecto de reducir el coeficiente de fricción durante la prueba de presión del rodillo; 2) Cuando la temperatura aumenta en la prueba de presión del rodillo, los nitruros de hierro -Fe2n y -Fe3n se extraen del capa de martensita FE-CN endurecida, que puede inhibir el ablandamiento del material por templado.
La tecnología de tratamiento PALNIP aumenta el espesor de la capa endurecida al mismo tiempo que proporciona una capa compuesta homogénea en la superficie del material tratado, proporcionando así una buena resistencia a la denudación. Debido al tratamiento SRIQ, se obtiene una capa endurecida de gran espesor, por lo que el material tratado tiene una excelente resistencia a la fatiga. El proceso PALNIP ya se está utilizando en algunos componentes de automoción y está avanzando hacia otras aplicaciones.
2.2 Súper procesamiento SRIQ
El procesamiento SRIQ es una tecnología de tratamiento térmico compuesto que UTILIZA el método de procesamiento por fricción para procesar el material procesado con un procesamiento súper fuerte y luego el procesamiento SRIQ. El mecanizado por fricción es un método de modificación de la superficie que presiona la herramienta de mecanizado sobre la superficie del material procesado, realiza la fricción y forma una ultraestructura nanocristalina en la superficie del material procesado. El método SRIQ de procesamiento súper fuerte es un nuevo proceso de procesamiento compuesto en el que la ultraestructura de los granos nanométricos se mantiene después del tratamiento SRIQ y se forma una capa de endurecimiento profundo debajo de la ultraestructura debido al tratamiento SRIQ. La vida de fatiga rotacional de los materiales tratados se puede mejorar mediante el uso de este proceso. El acero S45C se procesó con un torno CNC para un procesamiento súper fuerte (número de rotación del torno 1600r/min, carga de compresión 1500N) y luego se llevó a cabo el procesamiento SRIQ. Aunque el enfriamiento austenítico con el tratamiento SRIQ, la estructura nanocristalina ultrafina formada por un procesamiento súper fuerte todavía se hereda. Aunque el acero tratado es S45C, su dureza alcanza los 900HV debido a la existencia de una estructura nanocristalina ultrafina. El material tratado con SRIQ tiene un espesor de capa endurecido efectivo de hasta 0.9 mm, que no se puede obtener solo mediante un procesamiento de ultra alta resistencia. Se puede ver a partir de los resultados de la prueba de denudación del rodillo que la vida de fatiga rotacional del S45C procesado con el tratamiento compuesto SRIQ con procesamiento de ultra alta resistencia es significativamente mayor que la del S45C tratado solo con SRIQ.
2.3 Procesamiento de DLC SRIQ
El tratamiento SRIQ DLC es una tecnología de tratamiento térmico compuesto de tratamiento DLC (película de recubrimiento similar al diamante) después del tratamiento SRIQ. El engranaje se puede tratar mediante DLC utilizando UBMS (pulverización catódica de magnetrón sin equilibrio) que se puede tratar a baja temperatura. El acero templado S45C se procesó en la muestra dinámica de fatiga del engranaje circulante (engranaje plano con módulo 3 y diámetro del círculo primitivo de 99 mm), y la muestra se trató con SRIQ para hacer que la profundidad de la capa de endurecimiento efectivo en la parte inferior del diente de la muestra del engranaje fuera de 0.6 mm. . Luego, las muestras de engranajes se trataron con UBMS para formar una película de recubrimiento DLC con un espesor de 3 m. Las condiciones de formación de la película de recubrimiento de DLC se controlaron de modo que la estructura de la película de recubrimiento de DLC fuera una capa compuesta de me-DLC puro DLC con un gradiente de composición de Wadded en 2 m de espesor y una capa compuesta de ME-DLC puro DLC con un espesor de 10%W en 1 m de espesor. El equipo de contraste utilizado en la prueba de fatiga es la muestra de S45C templada a la misma baja temperatura que la temperatura del recubrimiento DLC (150 ℃) después de ser tratada con SRIQ. La temperatura de recubrimiento DLC de 150 ℃ es equivalente a la temperatura de revenido con el horno después del enfriamiento de alta frecuencia, por lo que la alta dureza, el alto estrés de compresión residual y la estructura microfina obtenida por el tratamiento SRIQ aún se conservan después del tratamiento DLC. Por lo tanto, el material tratado tiene una alta resistencia a la fatiga después del tratamiento con SRIQ y excelentes características de fricción de la película de recubrimiento SRIQ. Los resultados de la prueba de fatiga del engranaje de circulación dinámica muestran que el tratamiento DLC mejora la resistencia a la fatiga del engranaje. Además, la prueba de denudación con rodillo también demuestra que el tratamiento DLC puede mejorar la resistencia del material a la denudación. Los resultados de la observación de la sección y el análisis FEM muestran que el tratamiento DLC tiene el efecto anterior debido al bajo coeficiente de fricción del recubrimiento, que reduce la carga de tensión en la superficie del material tratado por DLC e inhibe la aparición de denudación microscópica superficial.