Enfriamiento superficial de materiales metálicos.

En la producción real, muchas piezas de máquinas trabajan bajo cargas alternas, como torsión y flexión, así como cargas de impacto. La capa superficial está sometida a fricción, tensiones de contacto alternas o pulsantes y, en ocasiones, impactos. Por ejemplo, eje de transmisión, engranaje de transmisión, etc. La superficie de estas piezas soporta mayores tensiones que el núcleo, por lo que requiere mayor resistencia, dureza y resistencia al desgaste dentro del rango de profundidad limitado de la superficie de trabajo, mientras que el núcleo requiere suficiente plasticidad y resistencia al desgaste. Tener la resiliencia para soportar una cierta cantidad de presión. Carga de impacto. Con base en este requisito y las leyes de enfriamiento y temple de materiales metálicos, se desarrolló el proceso de enfriamiento de superficies.

El enfriamiento de superficies es uno de los medios importantes para fortalecer la superficie de los materiales metálicos. Cualquier material metálico que pueda aumentar su resistencia y dureza mediante templado puede reforzarse mediante templado superficial.
La pieza de trabajo después del tratamiento de enfriamiento de la superficie puede lograr el efecto de "superficie dura pero núcleo resistente", es decir, no solo la superficie tiene alta dureza, resistencia y resistencia al desgaste, sino que también coincide con la estructura del núcleo obtenida mediante el tratamiento térmico preliminar de la pieza de trabajo. . pieza de trabajo y tiene buena tenacidad y resistencia a la fatiga. Por lo tanto, el enfriamiento de superficies se utiliza ampliamente en la producción industrial.

El enfriamiento superficial es un proceso de tratamiento térmico que utiliza calentamiento rápido para calentar la pieza de trabajo por encima del punto de transformación de fase dentro de un rango de profundidad limitado en la superficie, y luego la enfría rápidamente para obtener martensita solo dentro de un cierto rango de profundidad en la superficie de la pieza de trabajo para lograr el propósito de fortalecer la superficie de la pieza de trabajo.
Los engranajes, levas, cigüeñales y diversas partes del eje funcionan bajo cargas alternas, como torsión y flexión, y están sujetos a fricción e impacto. Sus superficies experimentan tensiones mayores que sus núcleos. El propósito del templado superficial es obtener la estructura de martensita dentro de un cierto rango de profundidad de la superficie de la pieza de trabajo, mientras que el núcleo permanece templado superficial (estado de temple y revenido o normalizado), obteniendo así la mayor dureza y resistencia al desgaste requeridas de la superficie de la pieza. propiedades, mientras que el núcleo mantiene una cierta resistencia, suficiente plasticidad y tenacidad, es decir, la superficie es dura y el núcleo es tenaz.
Sólo para alcanzar rápidamente la temperatura de austenitización dentro del rango de profundidad limitado de la superficie de la pieza de trabajo, mientras la temperatura central aún es muy baja, se debe proporcionar una densidad de energía térmica extremadamente alta a la superficie de la pieza de trabajo (generalmente la densidad de energía térmica debe ser mayor). mayor o igual a 102W/cm2) para hacerlo. La superficie se calienta rápidamente a la temperatura de austenitización, y el calor en la superficie se enfría primero antes de que pueda transferirse al núcleo, manteniendo la temperatura del núcleo a una temperatura más baja.

No hay cambio de fase en esta parte del corazón. Hay muchas maneras de satisfacer este rápido requisito de calentamiento. Dependiendo de la fuente de calor, el enfriamiento de superficies de acero incluye principalmente enfriamiento de superficies de calentamiento por inducción, enfriamiento de superficies de calentamiento por láser, enfriamiento de superficies de calentamiento por llama, etc. Además, hay calentamiento por haz de electrones, calentamiento por contacto eléctrico, calentamiento por electrolitos, etc. El enfriamiento de superficies utiliza un variedad de métodos de calentamiento, como calentamiento, haz de plasma y calentamiento enfocado por infrarrojos iso.

Dado que cada uno de los métodos de calentamiento anteriores tiene sus propias características y limitaciones, todos se aplican bajo ciertas condiciones. Los más utilizados son el enfriamiento de superficies de calentamiento por inducción y el enfriamiento de superficies de calentamiento por llama. El calentamiento por rayo láser y el calentamiento por haz de electrones son actualmente nuevos métodos de calentamiento y enfriamiento de alta densidad de energía. Dado que tienen algunas ventajas que otros métodos no tienen, han ganado algunas aplicaciones.

Surface quenching is widely used in mechanical parts made of medium-carbon quenched and tempered steel or ductile iron with a carbon content of 0.4% to 0.5%. Since medium carbon quenched and tempered steel is surface quenched after quenching and tempering or normalizing pretreatment, it can not only maintain high comprehensive mechanical properties in the core, but also make the surface have high hardness (>50HRC) y resistencia al desgaste. Rendimiento, como husillos de máquinas herramienta, engranajes, cigüeñales de motores diésel, árboles de levas, etc. En principio, existen fundiciones grises, dúctiles, maleables, fundiciones aleadas, etc. La matriz equivale a acero al carbono medio con perlita. y ferrita como matriz, y puede templarse superficialmente. Sin embargo, el hierro dúctil tiene el mejor rendimiento del proceso y tiene altas propiedades mecánicas integrales después del enfriamiento de la superficie, por lo que es el más utilizado.
Después del templado superficial del acero con alto contenido de carbono, aunque se mejoran la dureza de la superficie y la resistencia al desgaste, la plasticidad y tenacidad del núcleo son bajas. Por lo tanto, el endurecimiento superficial del acero con alto contenido de carbono se utiliza principalmente para herramientas que pueden soportar impactos más pequeños y cargas alternas. Herramientas de medición y rodillos altamente refrigerados.
El efecto de fortalecimiento después del templado superficial del acero con bajo contenido de carbono no es significativo, por lo que rara vez se utiliza.