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Introduction L'acier est trempé en chauffant l'acier à une température supérieure à la température critique Ac3 (acier hypo-eutectoïde) ou Ac1 (acier hypereutectoïde), en le maintenant pendant un certain temps de manière à être austénitisé en tout ou en partie, puis refroidi à une température supérieure au taux de refroidissement critique Refroidissement rapide en dessous du processus de traitement thermique martensitique (ou bainite) Ms (ou Ms proche du processus isotherme). Le traitement en solution de matériaux tels que les alliages d'aluminium, les alliages de cuivre, les alliages de titane, le verre trempé, etc., ou les processus de traitement thermique avec refroidissement rapide sont également communément appelés trempe. La trempe est un processus de traitement thermique courant, principalement utilisé pour augmenter la dureté du matériau. Habituellement, à partir du milieu de trempe, peut être divisé en trempe à l'eau, trempe à l'huile, trempe organique. Avec le développement de la science et de la technologie, de nouveaux procédés de trempe sont apparus.1 Méthode de trempe refroidie par air à haute pression Les pièces dans le fort gaz inerte refroidissent rapidement et uniformément, pour empêcher l'oxydation de la surface, pour éviter les fissures, réduire la distorsion, pour garantir que la dureté requise, principalement pour la trempe de l'acier à outils. Cette technologie a récemment progressé rapidement et la gamme d'applications s'est également considérablement élargie. À l'heure actuelle, la technologie de trempe sous vide s'est développée rapidement, et le refroidissement par gaz à débit élevé à pression négative (<1 × 105 Pa) suivi d'un refroidissement par gaz et d'un air à haute pression (1 × 105 ~ 4 × 105 Pa) 10 × 105 Pa) refroidi par air, ultra-haute pression (10 × 105 ~ 20 × 105 Pa) et d'autres nouvelles technologies améliorent non seulement considérablement la capacité de trempe sous vide du refroidi par air, et trempe la luminosité de la surface de la pièce est bonne, petite déformation, mais également une haute efficacité, économie d'énergie, sans pollution et ainsi de suite. L'utilisation de la trempe refroidie par gaz sous haute pression sous vide est la trempe et la trempe des matériaux, la solution, le vieillissement, la cémentation ionique et la carbonitruration de l'acier inoxydable et des alliages spéciaux, ainsi que le frittage sous vide, le refroidissement et la trempe après le brasage. Avec la trempe de refroidissement à l'azote à haute pression 6 × 105 Pa, la charge ne peut être refroidie qu'en vrac, l'acier à grande vitesse (W6Mo5Cr4V2) peut être durci à 70 ~ 100 mm, l'acier de travail à chaud hautement allié jusqu'à 25 ~ 100 mm, or froid travailler en acier (comme Cr12) jusqu'à 80 ~ 100 mm. Lorsqu'elle est trempée avec 10 × 10 5 Pa d'azote haute pression, la charge refroidie peut être intensive, augmentant la densité de charge d'environ 30% à 40% sur un refroidissement de 6 × 10 5 Pa. Lorsqu'elle est trempée avec 20 × 10 5 Pa d'ultra-haute l'azote sous pression ou un mélange d'hélium et d'azote, les charges refroidies sont denses et peuvent être regroupées. La densité de l'azote 6 × 105 Pa refroidissant 80% à 150%, peut être refroidie pour tous les aciers rapides, les aciers fortement alliés, les aciers à outils à chaud et l'acier au chrome Cr13% et les aciers trempés à l'huile plus alliés, comme les aciers 9Mn2V de plus grande taille. Les fours de trempe à double chambre refroidis par air avec des chambres de refroidissement séparées ont une meilleure capacité de refroidissement que le même type de fours à chambre unique. Le four double chambre refroidi à l'azote 2 × 105 Pa a le même effet de refroidissement que le four simple chambre 4 × 105 Pa. Cependant, les coûts d'exploitation, les faibles coûts de maintenance. Comme l'industrie des matériaux de base de la Chine (graphite, molybdène, etc.) et les composants auxiliaires (moteur) et d'autres niveaux à améliorer. Par conséquent, pour améliorer les soins sous vide à haute pression à chambre unique 6 × 105 Pa tout en maintenant le développement du four de trempe à double chambre à pression et à haute pression, plus conforme aux conditions nationales de la Chine. four à vide refroidi2 méthode de trempe forte La trempe conventionnelle est généralement avec un refroidissement par huile, eau ou solution de polymère, et une règle de trempe forte avec de l'eau ou de faibles concentrations d'eau salée. Une trempe forte se caractérise par un refroidissement extrêmement rapide, sans avoir à se soucier de la déformation excessive de l'acier et de la fissuration. Refroidissement de trempe conventionnel à la température de trempe, à la tension de surface de l'acier ou à un état de faible contrainte, et à une trempe forte au milieu du refroidissement, le cœur de la pièce est toujours à l'état chaud pour arrêter le refroidissement, de sorte que la formation de contraintes de compression de surface. Dans des conditions de trempe sévères, l'austénite surfondue sur la surface de l'acier est soumise à une contrainte de compression de 1200 MPa lorsque la vitesse de refroidissement de la zone de transformation martensitique est supérieure à 30 ℃ / s, de sorte que la limite d'élasticité de l'acier après trempe est augmentée d'au moins 25%.Principe: Acier provenant de l'extinction de la température austénitisante, la différence de température entre la surface et le cœur entraînera une contrainte interne. Le changement de phase du volume spécifique du changement de phase et du plastique à changement de phase entraînera également une contrainte supplémentaire de transformation de phase. Si la superposition de contrainte thermique et de transition de phase, c'est-à-dire que la contrainte globale dépasse la limite d'élasticité du matériau, une déformation plastique se produit; si la contrainte dépasse la résistance à la traction de l'acier chaud, une fissure de trempe se formera. Lors d'une trempe intensive, la contrainte résiduelle causée par la plasticité à changement de phase et la contrainte résiduelle augmentent en raison du changement de volume spécifique de la transformation austénite-martensite. Dans le refroidissement intense, la surface de la pièce s'est immédiatement refroidie à la température du bain, la température cardiaque presque inchangée. Le refroidissement rapide provoque une contrainte de traction élevée qui rétrécit la couche superficielle et est équilibrée par la contrainte cardiaque. L'augmentation du gradient de température augmente la contrainte de traction causée par la transformation martensitique initiale, tandis que l'augmentation de la température de début de transformation de la martensite Ms provoquera l'expansion de la couche de surface en raison de la plasticité de la transition de phase, la contrainte de traction de surface sera considérablement réduite et transformée en contrainte de compression, la contrainte de compression de surface est proportionnelle à la quantité de martensite de surface produite. Cette contrainte de compression de surface détermine si le cœur subit une transformation martensitique dans des conditions de compression ou, lors d'un refroidissement ultérieur, inverse la contrainte de traction de surface. Si la transformation martensitique de l'expansion du volume cardiaque est suffisamment importante et que la martensite de surface est très dure et cassante, elle rendra la couche superficielle due à une rupture d'inversion de contrainte. À cette fin, la surface de l'acier doit présenter une contrainte de compression et une transformation martensitique cardiaque doit se produire le plus tard possible.Test de trempe et performances de trempe de l'acier: La méthode de trempe forte a l'avantage de former une contrainte de compression dans la surface, réduisant le risque de fissuration et améliorer la dureté et la résistance. La formation de surface de la martensite 100%, l'acier recevra la plus grande couche durcie, il peut remplacer l'acier au carbone en acier plus cher, une trempe forte peut également promouvoir des propriétés mécaniques uniformes de l'acier et produire la plus petite distorsion de la pièce. Pièces après trempe, la durée de vie sous charge alternée peut être augmentée d'un ordre de grandeur. [1] Figure 2 forte probabilité de formation de fissures de trempe et rapport de vitesse de refroidissement3 méthode de refroidissement du mélange eau-airEn ajustant la pression de l'eau et de l'air et la distance entre la buse d'atomisation et la surface de la pièce, la capacité de refroidissement du mélange eau-air peut être varié et le refroidissement peut être uniforme. Les pratiques de production montrent que l'utilisation de la loi sur la forme des pièces complexes en acier au carbone ou en acier allié durcissant par trempe de surface, ce qui peut empêcher efficacement la génération de fissures de trempe.Figure 3 mélange eau-air4 méthode de trempe à l'eau bouillanteUtilisation d'un refroidissement à l'eau bouillante de 100 ℃ , peut obtenir un meilleur effet de durcissement, pour tremper ou normaliser l'acier. À l'heure actuelle, cette technologie a été appliquée avec succès à la trempe en fonte ductile. Prenons l'exemple de l'alliage d'aluminium: selon les spécifications actuelles de traitement thermique des pièces forgées et forgées en alliage d'aluminium, la température de l'eau de trempe est généralement contrôlée en dessous de 60 ° C, la température de l'eau de trempe est faible, la vitesse de refroidissement est élevée et un résidu important le stress après la trempe se produit. Lors de l'usinage final, la contrainte interne est déséquilibrée en raison de l'incohérence de la forme et de la taille de la surface, entraînant la libération de contraintes résiduelles, entraînant la déformation, la flexion, l'ovale et d'autres parties déformées de la pièce usinée devenant des déchets finaux irréversibles avec une perte grave. Par exemple: hélice, pales de compresseur et autres déformations de forgeage d'alliage d'aluminium après usinage évidentes, entraînant une tolérance de taille des pièces. La température de l'eau de trempe est passée de la température ambiante (30-40 ℃) à la température de l'eau bouillante (90-100 ℃), la contrainte résiduelle moyenne de forgeage a diminué d'environ 50%. [2] Figure 4 diagramme de trempe à l'eau bouillante5 méthode de trempe à l'huile chaudeL'utilisation d'huile de trempe à chaud, de sorte que la pièce à travailler avant de continuer à refroidir à une température égale ou proche de la température du point Ms afin de minimiser la différence de température, peut effectivement empêcher la trempe la déformation et la fissuration de la pièce. La petite taille de l'acier à outils en alliage meurt à froid de 160 à 200 ℃ dans la trempe à l'huile chaude, peut effectivement réduire la distorsion et éviter les fissures.Figure 5 Diagramme de trempe à l'huile chaude6 Méthode de traitement cryogénique La pièce trempée est refroidie en continu de la température ambiante à une température plus basse afin que l'austénite retenue continue d'être transformée en martensite, dont le but est d'améliorer la dureté et la résistance à l'abrasion de l'acier, d'améliorer la stabilité structurelle et la stabilité dimensionnelle de la pièce, et d'améliorer efficacement la durée de vie de l'outil.Le traitement cryogénique est l'azote liquide comme un milieu de refroidissement pour les méthodes de traitement des matériaux. La technologie de traitement cryogénique a d'abord été appliquée aux outils d'usure, aux matériaux d'outils de moule, puis étendue à l'acier allié, au carbure, etc., l'utilisation de cette méthode peut modifier la structure interne des matériaux métalliques, améliorant ainsi les propriétés mécaniques et les propriétés de traitement, ce qui est actuellement L'un des derniers processus de trempe. Le traitement cryogénique (traitement cryogénique), également connu sous le nom de traitement à ultra-basse température, se réfère généralement au matériau inférieur à -130 ℃ pour le traitement afin d'améliorer les performances globales du matériau. Il y a déjà 100 ans, les gens ont commencé à appliquer un traitement à froid sur les pièces de montre, dont on a constaté qu'ils amélioraient la résistance, la résistance à l'usure, la stabilité dimensionnelle et la durée de vie. Le traitement cryogénique est une nouvelle technologie développée sur la base d'un traitement à froid ordinaire dans les années 1960. Comparé au traitement à froid conventionnel, le traitement cryogénique peut encore améliorer les propriétés mécaniques et la stabilité du matériau, et a une perspective d'application plus large.Mécanisme de traitement cryogénique: Après le traitement cryogénique, l'austénite résiduelle dans la structure interne du matériau métallique (principalement le moule) matériau) est transformé en martensite, et le carbure précipité est également précipité dans la martensite, de sorte que la martensite peut être éliminée dans la contrainte résiduelle, mais aussi améliorer la matrice de martensite, de sorte que sa dureté et sa résistance à l'usure augmenteront également. La raison de l'augmentation de la dureté est due à la transformation d'une partie de l'austénite retenue en martensite. L'augmentation de la ténacité est due à la dispersion et à la faible précipitation de η-Fe3C. Dans le même temps, la teneur en carbone de la martensite diminue et la distorsion du réseau diminue, l'amélioration de la plasticité.L'équipement de traitement cryogénique se compose principalement d'un réservoir d'azote liquide, d'un système de transmission d'azote liquide, d'une glacière profonde et d'un système de contrôle. Dans l'application, le traitement cryogénique est répété plusieurs fois. Processus typiques tels que: trempe à l'huile à 1120 + + traitement cryogénique profond à -196 ℃ × 1h (2-4) + revenu à 200 ℃ × 2h. Après le traitement de l'organisation, il y a eu la transformation de l'austénite, mais aussi précipitée de la dispersion de martensite trempée de relation très cohérente avec la matrice de carbures ultrafines, après un revenu subséquent à basse température à 200 ℃, la croissance de carbures ultrafines Dispersed ε carbures , le nombre et la dispersion ont considérablement augmenté. Le traitement cryogénique est répété plusieurs fois. D'une part, les carbures superfins sont précipités à partir de la martensite transformée de l'austénite retenue lors du refroidissement cryogénique précédent. En revanche, des carbures fins continuent de précipiter dans la martensite trempée. Un processus répété peut augmenter la résistance à la compression de la matrice, la limite d'élasticité et la ténacité aux chocs, améliorer la ténacité de l'acier, tout en améliorant considérablement la résistance à l'usure aux chocs.Figure 6 Schéma du dispositif de traitement cryogénique Une partie de la pièce sur les exigences de taille strictes, ne permet pas traitement dû à la contrainte thermique causée par une déformation excessive, le traitement cryogénique doit être à vitesse de refroidissement contrôlée. De plus, afin d'assurer l'uniformité du champ de température à l'intérieur de l'équipement et de réduire les fluctuations de température, la conception du système de traitement cryogénique doit tenir compte de la précision du contrôle de la température du système et de la rationalité de la disposition du champ d'écoulement. Dans la conception du système, il convient également de faire attention à réduire la consommation d'énergie, le rendement élevé, le fonctionnement facile et d'autres exigences. Ce sont la tendance actuelle de développement du système de traitement cryogénique. En outre, certains systèmes de réfrigération en développement dont la température de réfrigération s'étend de la température ambiante à basse température devraient également évoluer vers des systèmes de traitement cryogénique sans liquide avec la diminution de leur température minimale et l'amélioration de l'efficacité de la réfrigération. [3] Références: [1] 樊东黎.强烈 淬火 —— 一种 新 的 强化 钢 的 热处理 方法 [J].热处理, 2005, 20 (4): 1-3 [2] 宋 微, 郝冬梅, 王成江. J 淬火 对 铝合金 锻件 组织 与 机械 性能 的 影响 [J].铝加工, 2002, 25 (2): 1-3 [3] 夏雨亮, 金 滔, 汤 珂. J 冷 处理 工艺 及 设备 的 发展 现状 和 展望 [J].低温 与 特 气, 2007, 25 (1): 1-3
Source: Meeyou Carbide

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