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Mecanismo de endurecimento de apagamento de aço inoxidável martensítico de baixo carbono para componentes de transmissão
No fabrico e na transformação de componentes de transmissão mecânica, incluindo eixos de accionamento, partes de engate, válvulas de transmissão e partes rotativas de precisão, a dureza do material,A resistência e a estabilidade estrutural determinam diretamente a vida útil, resistência à carga e fiabilidade operacional dos sistemas de transporte.A maioria dos profissionais da indústria tem a opinião convencional de que o aço com baixo teor de carbono não pode obter um endurecimento eficaz através de um tratamento de amortecimento.O aço comum tradicional de baixo carbono apresenta um teor de carbono extremamente baixo, e a martensita do torniquete formada após o amortecimento proporciona uma melhoria insignificante da dureza.O que torna o amortecimento um processo sem sentido para aumentar a força.No entanto, o 12Cr13 (antiga qualidade: 1Cr13), um aço inoxidável martensítico típico de baixo teor de carbono amplamente utilizado em peças de transmissão de alta precisão, quebra esta regra convencional.Apesar do seu teor de carbono ser inferior a 0.15% consistente com o do aço comum com baixo teor de carbono pode obter uma melhoria significativa da dureza e da resistência após o amortecimento padrão,que serve como material principal para componentes de transmissão de carga média e resistentes à corrosãoEste artigo analisa profundamente o seu mecanismo de endurecimento único e as vantagens de aplicação em cenários de transmissão.
1Limitação de endurecimento de apagamento de aço comum de baixo carbono para peças de transmissão
Para esclarecer o desempenho diferencial do aço 12Cr13, é essencial começar com o princípio metalográfico básico do endurecimento do aço carbono.A solubilidade máxima em carbono da ferrite no aço carbono comum é apenas 00,0218% a 727°C. Para o aço estrutural convencional de baixo teor de carbono comumente utilizado em acessórios gerais de transmissão,A austenita formada após aquecimento a alta temperatura contém muito poucos átomos de carbono dissolvidos.
Durante o aquecimento e resfriamento rápidos, a austenita transforma-se em martensita.o grau de distorção da rede é extremamente baixoO efeito de endurecimento baseado unicamente no reforço de soluções sólidas de átomos de carbono é muito fraco, resultando numa pequena melhoria da dureza da superfície e da resistência estrutural após o apagamento.Além disso,Para as peças de transmissão de parede espessa, apenas a camada superficial pode sofrer transformação de fase após o apagamento,enquanto a estrutura do núcleo permanece ferrita e perlita moles, não cumprindo os requisitos gerais de rigidez e resistência à torção dos componentes da transmissão.O tratamento de amortecimento é raramente utilizado para as peças de transmissão de aço de baixo carbono comuns para fins de reforço.
2Mecanismo único de endurecimento por amortecimento do aço inoxidável martensítico de baixo carbono 12Cr13
O aço 12Cr13 é classificado como aço inoxidável martensítico,e o seu excelente desempenho de endurecimento por amortecimento beneficia principalmente do elemento de liga de cromo elevado (cerca de 12% de Cr) em vez dos elementos de carbono, que é a diferença fundamental do aço comum de baixo carbono.A adição maciça de cromo otimiza fundamentalmente as características de transformação de fase e o mecanismo de reforço do aço, permitindo um endurecimento eficaz em condições de baixo teor de carbono.
Em primeiro lugar, o cromo ajusta significativamente o diagrama de fase ferro-carbono e reduz o teor de carbono eutectoide do aço.Dentro do intervalo de temperatura de austenitização padrão de 950°C a 1050°C para peças de transmissão 12Cr13, a estrutura da austenita pode dissolver completamente o carbono e um grande número de átomos de liga de cromo.A austenita, solução sólida supersaturada, transforma-se em martensita de latão uniforme.Diferente do aço comum com baixo teor de carbono, que depende apenas da distorção da rede induzida pelo carbono, o 12Cr13 obtém efeitos de duplo reforço de átomos de carbono e de cromo de alta concentração.Um grande número de átomos de cromo presos na rede de martensita produz uma severa distorção da rede, gerando um poderoso reforço da solução sólida, que se torna a principal fonte de melhoria da dureza.
Em segundo lugar, o aço 12Cr13 realiza um reforço sobreposto através de reforço de deslocação por transformação de fase martensítica.A estrutura apagada do 12Cr13 ainda pertence à martensita de latas de baixo carbono, e a contribuição de endurecimento dos elementos de carbono por si só ainda é limitada.O processo de transformação de fase martensítica produz uma estrutura de deslocamento de alta densidade dentro do materialO efeito sinérgico do reforço de solução sólida de liga de cromo e do reforço por deslocação melhora consideravelmente as propriedades mecânicas globais do aço.Após amortecimento e temperação a baixa temperatura, a dureza das peças de 12Cr13 pode atingir estavelmente HRC 30?? 35, o que satisfaz plenamente os requisitos de desempenho mecânico dos eixos de transmissão de carga média, núcleos de válvulas rotativas,acoplamentos de transmissão e outros componentes-chave.
3Vantagem do 12Cr13 para componentes de transmissão industrial
Além do excelente efeito de reforço, a liga de cromo também aumenta muito a endurecimento do aço 12Cr13.que é mais adaptável aos requisitos de processamento de peças de transmissão industrialA maioria dos componentes da transmissão tem secções transversais grossas e requer uma dureza estrutural geral consistente para suportar um binário uniforme e uma força de cisalhamento durante o funcionamento.
O aço comum de baixo carbono tem uma dureza extremamente fraca, mesmo com aquecimento forçado, as peças grossas não podem alcançar a transformação completa de martensita na área central,resultando em dureza interna e externa inconsistentes, a rigidez global insuficiente e a fácil deformação e falha por fadiga durante a operação da transmissão.O aço 12Cr13 possui excelente endurecimento intrínseco devido à otimização do elemento cromoO aquecimento por óleo convencional pode realizar uma transformação completa de martensita em toda a secção transversal das peças de transmissão.alcançar uma dureza interna e externa uniforme e um desempenho estrutural estávelAlém disso, o amortecimento por óleo evita o risco de fissuração estrutural causado pelo arrefecimento rápido do amortecimento por água.reduzir eficazmente a taxa de defeitos de processamento de peças de transmissão de precisão e melhorar a estabilidade dimensional dos componentes e a segurança do serviço.
4Limitação da aplicação e selecção do grau para cenários de transmissão
É necessário esclarecer que a capacidade de endurecimento do aço 12Cr13 é ainda limitada em comparação com o aço inoxidável martensítico de elevado teor de carbono.Assim, o limite superior da dureza de apagamento é restritoPara peças de transmissão de carga média, resistentes à corrosão e à fadiga, o 12Cr13 pode satisfazer plenamente as exigências de utilização após amortecimento e temperação.
Para componentes de transmissão de alta rigidez e carga pesada que exijam maior dureza superficial e resistência ao desgaste,são recomendados aços inoxidáveis martensíticos de grau superior, tais como 2Cr13 e 3Cr13, com maior teor de carbonoO aumento do teor de carbono coopera ainda mais com elementos de liga de cromo para melhorar a dureza de apagamento e a resistência ao desgaste do material,adaptação às duras condições de trabalho dos sistemas de transmissão de alta velocidade e de carga pesada.
5Conclusões e orientações para aplicações industriais
A diferença essencial no desempenho de amortecimento entre o 12Cr13 e o aço comum de baixo carbono reside no reforço da liga em vez do reforço do carbono.O aço comum com baixo teor de carbono depende apenas de átomos de carbono para endurecimentoO aço 12Cr13 aproveita o elevado teor de cromo para ajustar as regras de transformação de fase, melhorar a endurecimento do material,e realizar um reforço eficiente através da superposição de reforço de solução sólida de cromo e reforço de deslocação de martensita.
No campo da fabricação de componentes de transmissão, o aço 12Cr13 tornou-se um material preferido para resistência à corrosão,Peças de transmissão de carga média e de elevada estabilidade, em virtude do seu efeito de endurecimento por amortecimento fiávelO domínio do seu mecanismo único de amortecimento de ligas de baixo carbono pode ajudar as empresas a otimizar os processos de tratamento térmico.Melhorar a consistência do desempenho mecânico dos componentes da transmissão, e alargar a vida útil dos sistemas de transmissão mecânica.
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