Lei Tingquan, un académico de la Academia China de Ciencias, una vez señaló claramente que el acero estructural de carbono medio se templaba a una temperatura alta de 500 ~ 700 ℃ después del enfriamiento normal, también conocido como tratamiento de templado (código: 515), y el obtenido El tejido fue templado Soxhlet, con buenas propiedades mecánicas integrales. Por lo tanto, el tratamiento de temple y revenido es adecuado para trabajos bajo grandes cargas dinámicas, especialmente bajo esfuerzos compuestos (tracción, compresión, flexión, torsión, impacto, fatiga). Por lo general, requieren una buena combinación entre resistencia y tenacidad, es decir, alta resistencia y tenacidad.
Con la construcción de una sociedad que ahorra recursos y el desarrollo de productos livianos de alta resistencia, es una garantía importante mejorar continuamente la calidad del tratamiento de templado para clasificar el tratamiento de templado tradicional y el acero templado. El uso de acero martensítico con bajo contenido de carbono en lugar de acero templado es una forma importante de desarrollar el tratamiento térmico del acero estructural.
A. Clasificación de la calidad de la modulación
El propósito del tratamiento de templado y revenido es obtener buenas propiedades mecánicas integrales de la pieza de trabajo, no solo dureza. Por lo tanto, el tratamiento de templado debe dividirse en tres categorías de acuerdo con las propiedades mecánicas integrales: alta tenacidad, fuerte tenacidad y alta resistencia.
(1) Templado de acero de alta tenacidad.
El temple de alta tenacidad es la pieza de trabajo después del templado de 650 ~ 700 ℃ de temperatura ultra alta, también conocido como tratamiento de temple. La pieza de trabajo no solo puede obtener un cierto grado de resistencia y plasticidad, sino que también puede obtener una tenacidad bastante alta. Las propiedades mecánicas después del templado y el revenido se enumeran en la Tabla 1. Es muy adecuado para atenuar y esferoidizar el acero utilizado en la extrusión en frío y la extrusión en frío, atenuar sujetadores, formar piezas y doblar piezas, así como atenuar piezas de eje y barra con alta tenacidad.
Tabla 1 Propiedades mecánicas del acero después de templado y revenido con alta tenacidad
Fuerza de extensión Rm／MPa | límite de elasticidad Rel／MPa | Porcentaje de elongación después de la fractura A(%) | Reducción porcentual del área Z（％） | Energía de absorción de impactos Akv（0℃）/J | Dureza HBW |
| 500 - 650 | 350 - 500 | 22 - 32 | 60 - 75 | 80 - 250 | 160 - 230 |
(2) Fuerte dureza y templado del acero.
El templado de fuerza y dureza es el tratamiento de templado tradicional. Después del enfriamiento, la pieza de trabajo generalmente se templa a 550 ~ 650 ℃, con el propósito de mejorar la tenacidad del acero, hacer que la resistencia y la tenacidad coincidan y obtener propiedades mecánicas integrales más altas. El rango de aplicación del enfriamiento de dureza fuerte es muy amplio, aproximadamente el 80% de las piezas de trabajo de acero de estructura de carbono medio adoptan este tipo de enfriamiento. Las propiedades mecánicas del acero templado se enumeran en la Tabla 2.
Tabla 2 Rango de propiedades mecánicas después del tratamiento de temple y revenido de resistencia y tenacidad
Fuerza de extensión Rm／MPa | límite de elasticidad Rel／MPa | Porcentaje de elongación después de la fractura A(%) | Reducción porcentual del área Z（％） | Energía de absorción de impactos Akv（0℃）/J | Dureza HBW |
| 650 - 900 | 500 - 700 | 15 - 25 | 45 - 65 | 50 - 150 | 240 - 300 |
(3) templado de acero de alta resistencia
El revenido de alta resistencia también se denomina revenido duro. Después del enfriamiento, la pieza de trabajo se templa a una temperatura alta de 500 ~ 600 ℃, lo que hace que la pieza de trabajo obtenga una mayor plasticidad y tenacidad mientras mejora significativamente la dureza y la resistencia. Este proceso es muy adecuado para reducir el peso, piezas de trabajo livianas, como sujetadores de alta resistencia, tirante de acero de alta resistencia, barra de anclaje, varias partes del eje y otros requisitos de piezas de trabajo de alto rendimiento de fatiga, alta vida útil. Las propiedades mecánicas del acero templado se enumeran en la Tabla 3.
Tabla 3 Rango de propiedades mecánicas después del tratamiento de templado y revenido de alta resistencia
Fuerza de extensión Rm／MPa | límite de elasticidad Rel／MPa | Porcentaje de elongación después de la fractura A(%) | Reducción porcentual del área Z（％） | Energía de absorción de impactos Akv（0℃）/J | Dureza HBW |
| 900 - 1200 | 700 - 1000 | 8 - 18 | 40 - 55 | 35 - 80 | 300 - 380 |
B.Clasificación del acero templado
Se enfatiza en la literatura que la templabilidad del acero es el factor más importante que afecta la calidad del tratamiento de templado. Para aceros con diferente templabilidad, la profundidad de la capa de penetración del templado obtenida después del templado será diferente, y la microestructura será diferente, al igual que las propiedades mecánicas de la distribución a lo largo de la sección. Cuanto mayores sean los requisitos de rendimiento mecánico de la pieza de trabajo, especialmente cuando el tamaño de la sección de la pieza de trabajo es muy grande, el impacto de la templabilidad también es mayor. Por lo tanto, según la templabilidad del acero, el acero templado se puede dividir en cuatro tipos: acero templado con la templabilidad más baja, acero templado con una templabilidad baja, acero templado con una templabilidad alta y acero templado con la templabilidad más alta.
(1) Acero templado con la templabilidad más baja.
El acero templado con la templabilidad más baja se refiere al acero sin alear de carbono medio (acero de carbono medio) con un diámetro crítico de 15 ~ 23 mm cuando se enfría con agua a 20 ℃. Como acero 35, acero 40, acero 45, acero 50. Entre ellos, El acero 45 (código U20452) es el acero templado más utilizado en China. Debido a la templabilidad más baja, el tratamiento de enfriamiento del acero 45 solo es adecuado para piezas de trabajo pequeñas con un tamaño de sección inferior a 25 mm.
Pero a lo largo de los años, muchas empresas simplemente han ignorado el tratamiento de templado y revenido del acero 45, la característica de calidad más importante, no solo el tamaño de la sección de la pieza de trabajo de 60 ~ 100 mm, sino también el diámetro del precalentamiento del tipo de eje grande de 300 ~ 500 mm El tratamiento también utiliza un tratamiento de templado. Debido al efecto del tamaño de la sección, cuanto mayor sea el tamaño de la pieza de trabajo, menor será la dureza después del enfriamiento rápido, menor será la capa de endurecimiento y menores serán las propiedades mecánicas integrales de la pieza de trabajo. Especialmente debido a la tolerancia gruesa del automóvil (generalmente 3 ~ 5 mm), la pieza de trabajo de acero 45 después del templado y revenido será la mayor parte de la pieza de trabajo o todo el procesamiento de la capa endurecida. Cuando el diámetro de la pieza de trabajo es superior a 60 mm, el rendimiento después del templado después del revenido es similar al del normalizado; cuando el tamaño es mayor a 100 mm, la superficie ni siquiera puede tener una estructura de martensita. Por lo tanto, la pieza de trabajo con un tamaño de sección grande de acero 45 debe usarse en condiciones de normalización o enfriamiento superficial.
(2) Acero templado de baja templabilidad
El acero templado con baja templabilidad se refiere al acero de baja aleación y medio carbono con un diámetro crítico de 30 ~ 54 mm y un diámetro crítico de enfriamiento en aceite de 19 ~ 40 mm cuando se enfría con agua a 20 ℃ (la fracción de masa generalmente no supera el 2.5 %). Hay principalmente 35Cr, 40Cr, 45Cr, 35Mn2, 40Mn2, 45Mn2, etc. Entre ellos, el acero 40Cr (código A20402) es el acero aleado templado con mayor uso en China. Suele utilizarse para templar piezas con sección transversal media y propiedades mecánicas superiores a las del acero sin alear (acero al carbono).
(3) acero templado con alta templabilidad
El acero templado con alta templabilidad se refiere al acero de baja aleación de carbono medio enfriado con agua a 20 ℃, el diámetro crítico de 42 ~ 85 mm, el diámetro crítico del enfriamiento con aceite es de 30 ~ 6 mm. Hay principalmente 30CrMnSi, 35CrMnSi, 35CrMo, 42CrMo, 40CrNi acero, etc. El acero 35CrMo (código A30352) y 42CrMo (código A30422) son los aceros templados de medio carbono y baja aleación más utilizados. Se caracterizan principalmente por su alta resistencia, buena tenacidad, mayor templabilidad que el acero 40Cr, alta resistencia a la fluencia y resistencia duradera a altas temperaturas, y pueden funcionar durante mucho tiempo a 500 ℃.
(4) Acero templado con la más alta templabilidad
El acero templado con la mayor templabilidad se refiere al acero de baja aleación de carbono medio y al acero de aleación media de carbono medio enfriado con agua a 20 ℃, diámetro crítico de 60 ~ 126 mm, diámetro crítico de enfriamiento en aceite de 46 ~ 114 mm. Los principales tipos de acero son 40CrNiMoA (código A50403), agtCrMnMo (código A34402), 37CrNi3 (código A42372) y así sucesivamente. A menudo se utiliza para fabricar piezas de alta resistencia con gran sección y carga de impacto, como el eje excéntrico de la máquina de forja horizontal, el cigüeñal de la máquina de forja , tirante de alta resistencia y barra de anclaje, etc.
Los cuatro tipos anteriores de acero templado solo cubren el acero templado utilizado para maquinaria ordinaria. Debido a las diferentes composiciones químicas, diferentes tamaños de sección y diferentes procesos de tratamiento térmico del acero, no existe un límite estricto entre cada tipo.
C.El acero martensita con bajo contenido de carbono reemplaza al acero templado
El académico Lei Tingquan destacó en particular que el templado es un proceso para mejorar la plasticidad y la tenacidad a expensas de la resistencia, lo que va en detrimento del potencial de los materiales. El enfriamiento fuerte del acero con bajo contenido de carbono y el acero aleado con bajo contenido de carbono en martensita con bajo contenido de carbono se usa cada vez más, lo que se ha convertido en una forma importante de aprovechar el potencial de resistencia y tenacidad del acero y prolongar la vida útil de las piezas de la máquina. Por lo tanto, en la producción industrial, el templado fuerte del acero de bajo carbono puede reemplazar parte del tratamiento de templado y revenido del acero de carbono medio.
(1) El acero 20Cr está fuertemente templado con martensita de bajo carbono en lugar de templado con acero 40Cr
Después de ser templado a 350 ℃, el acero 20Cr tiene mayor resistencia, dureza, plasticidad y resistencia al impacto que el acero 40Cr templado. El uso de acero 20Cr en lugar de acero 40Cr para hacer la junta de bloqueo de la tubería de perforación puede reducir o incluso evitar la falla de la hebilla deslizante. Debido a su alta plasticidad, tenacidad a la fractura, resistencia a impactos múltiples y baja temperatura de conversión en frío y quebradizo (& LT; -70 ℃), puede mejorar significativamente la vida útil del bloqueo de tubería de perforación. La martensita con bajo contenido de carbono tiene un excelente rendimiento de mecanizado, simplifica el proceso y reduce el costo. Las propiedades mecánicas de estos dos tipos de aceros después del templado y revenido se muestran en la Tabla 4.
Tabla 4 Comparación de las propiedades mecánicas del acero 20Cr y el acero 40Cr después del tratamiento térmico
| Grado de acero | Proceso de tratamiento térmico | Comité de Derechos Humanos | ReH/MPa | Rm / MPa | A (%) | Z(%)） | Akv/J |
| 20Cr | A 920 ℃, se usó una solución de NaCl al 10 % para apagar y 350 ℃ para templar | 37 | 1000 | 1213 | 13 | 64 | 64 |
| 40Cr | Temple en aceite a 850 ℃, revenido a 500 ℃ | 36 | 830 | 980 | 9 | 45 | 39 |
(2) El templado intensivo de martensita con bajo contenido de carbono del acero 20 reemplaza el tratamiento de templado y revenido del acero 45
La manga cuadrada del transportador de placa de cadena está hecha de 20 tubos de acero en lugar de 45 tubos de acero templado. que el acero templado 20 aumentó un 900%, simplificó el proceso, el ensamblaje no se rompe, pequeña distorsión, mejora la eficiencia de producción de calidad del producto aumentó más de 7 veces.
Haga el pasador de la junta de la pluma con acero 20 en lugar de acero templado 45. El pasador de conexión del brazo de elevación se templó originalmente con acero 45. Parte de los extremos del acero crack.6 del orificio de 20 mm, 1000 ℃ × 4.5 ~ 5 min, se enfrió en 5% ~ 15% (fracción de masa) de agua lejía, sin grietas.
(3) el endurecimiento por enfriamiento del acero 20CrMnTi reemplaza el templado del acero 40CrMnTi
Después del tratamiento térmico, las propiedades mecánicas del acero 20CrMnTi y el acero 40CrMnTi se enumeran en la Tabla 5.
Tabla 5 Comparación de las propiedades mecánicas del acero 20CrMnTi y el acero 40CrMnTi después del tratamiento térmico
| Grado de acero | Proceso de tratamiento térmico | Comité de Derechos Humanos | ReH/MPa | Rm / MPa | A (%) | Z(%)） | Akv/J |
| 20Cr | A 920 ℃, se usó una solución de NaCl al 10 % para apagar y 350 ℃ para templar | 47 | 1208 | 1502 | 10 | 56 | 52 |
| 40Cr | Temple en aceite a 850 ℃, revenido a 500 ℃ | 35 | 1209 | 1325 | 9 | 45 | 47 |
D.Conclusión
(1) El objetivo principal del templado es obtener buenas propiedades mecánicas integrales de la pieza de trabajo. De acuerdo con la clasificación de las propiedades mecánicas, los enfriadores se pueden dividir en tres tipos: enfriadores de alta dureza, enfriadores de dureza fuerte y enfriadores de alta resistencia.
(2) La templabilidad es la característica de calidad más importante que afecta la calidad del tratamiento de templado. De acuerdo con la templabilidad, el acero templado se puede dividir en 4 categorías: templabilidad más baja, más baja, más alta y más alta.
(3) El acero martensítico con bajo contenido de carbono es una forma importante de desarrollar el tratamiento térmico del acero estructural en lugar del acero templado.