Tratamento térmico e tratamento de superfície da matriz de trabalho a quente

O desempenho do molde será afetado pela tecnologia de tratamento térmico, porque a tenacidade do aço do molde pode ser aumentada pelo tratamento térmico para que a vida útil do molde seja muito melhorada. As condições de trabalho das matrizes de trabalho a quente são muito duras e complexas, pois todas precisam estar em contato direto com o tarugo aquecido ou metal líquido e são aquecidos e resfriados repetidamente durante todo o processo. Ao mesmo tempo, há também o efeito da carga de choque. Portanto, os requisitos de desempenho do aço de molde a quente são extremamente rigorosos, de modo a atender o uso de moldes a quente. Podemos melhorar os indicadores de desempenho do molde através de tratamento térmico e tecnologia de tratamento de superfície, promovendo assim a melhoria da vida útil do molde.

O que é tratamento térmico?

O tratamento térmico é um processo de processamento térmico de metal. Refere-se aos meios de aquecimento, preservação de calor e resfriamento de materiais em estado sólido para obter a estrutura e as propriedades desejadas.

O tratamento térmico de metais é um dos processos importantes na fabricação de máquinas. Comparado com outros processos, o tratamento térmico geralmente não altera a forma e a composição química geral da peça de trabalho. O tratamento térmico é para conferir ou melhorar o desempenho da peça de trabalho, alterando a microestrutura dentro da peça de trabalho ou alterando a composição química da superfície da peça. O tratamento térmico visa melhorar a qualidade intrínseca da peça de trabalho, e essa alteração geralmente não é visível a olho nu.

Aço para matrizes de trabalho a quente

O aço de matriz para trabalho a quente é usado para fazer moldes que deformam metais em estado aquecido, incluindo matrizes de forjamento a quente, matrizes de extrusão a quente, matrizes de fundição , e matrizes de forjamento de alta velocidade .

Condições de trabalho e requisitos de desempenho do aço para matrizes de trabalho a quente

A matriz de trabalho a quente suportará muita força de impacto ao trabalhar, a cavidade da matriz está em contato com o metal de alta temperatura e será aquecida e resfriada repetidamente, e suas condições de uso são severas. Para atender aos requisitos de uso da matriz para trabalho a quente, o aço para matriz de trabalho a quente deve ter as seguintes características:alta resistência a altas temperaturas e boa tenacidade. Tem boa resistência ao desgaste e alta estabilidade térmica. Possui excelente resistência à fadiga térmica e alta temperabilidade. Tem boa condutividade térmica e bom desempenho do processo de formação.

Tratamento de liga

A fração mássica de carbono no aço de matriz para trabalho a quente é geralmente mantida entre (0,3%~0,6%) C para obter a resistência, dureza, resistência ao desgaste e tenacidade necessárias. Se o teor de carbono for muito alto, a tenacidade e a condutividade térmica diminuirão, e se o teor de carbono for muito baixo, a resistência, dureza e resistência ao desgaste são difíceis de garantir.

O cromo melhora a temperabilidade e a estabilidade do revenimento. A coexistência de níquel e cromo pode não apenas melhorar a temperabilidade, mas também melhorar as propriedades mecânicas abrangentes. O manganês aumenta a temperabilidade e a resistência, mas reduz a tenacidade. Molibdênio, tungstênio, vanádio, etc. podem produzir endurecimento secundário, melhorar a dureza vermelha, estabilidade de têmpera, resistência à fadiga térmica e refinamento de grão.

Processo de tratamento térmico

O processo de tratamento térmico geralmente inclui três processos de aquecimento, preservação de calor e resfriamento e, às vezes, apenas dois processos de aquecimento e resfriamento. Esses processos estão conectados e não podem ser interrompidos.

• Aquecimento

O aquecimento é um dos processos importantes de tratamento térmico, e existem muitos métodos de aquecimento. O primeiro uso de carvão e carvão como fonte de calor e a recente aplicação de combustíveis líquidos e gasosos. A aplicação de eletricidade torna o aquecimento fácil de controlar e livre de poluição ambiental.

Quando o metal é aquecido, porque a peça de trabalho é exposta ao ar, ocorrem frequentemente oxidação e descarbonetação, o que não é propício para as propriedades superficiais das peças após o tratamento térmico. Portanto, o metal deve ser aquecido em atmosfera controlada ou atmosfera protetora, em sal fundido e em vácuo, ou aquecimento protetor com revestimentos e métodos de embalagem. A temperatura de aquecimento é um dos parâmetros de processo importantes do processo de tratamento térmico, e a seleção e controle da temperatura de aquecimento são as principais questões para garantir a qualidade do tratamento térmico.

• Preservação do calor

A temperatura de aquecimento varia de acordo com a finalidade do tratamento térmico e o material metálico a ser tratado, mas geralmente é aquecido acima da temperatura de transição de fase para obter uma estrutura de alta temperatura. No entanto, a transformação leva um certo tempo, portanto, quando a superfície da peça metálica atinge a temperatura de aquecimento necessária, ela deve ser mantida nessa temperatura por um determinado período de tempo, para que as temperaturas interna e externa sejam consistentes e a temperatura microestrutura é completamente transformada. Este período de tempo é chamado de tempo de preservação de calor.

• Resfriamento

O resfriamento também é uma etapa indispensável no processo de tratamento térmico. O método de resfriamento varia com os diferentes processos, principalmente controlando a taxa de resfriamento. Geralmente, a taxa de resfriamento de recozimento é a mais lenta, a taxa de resfriamento de normalização é mais rápida e a taxa de resfriamento de têmpera é a mais rápida. Mas também existem requisitos diferentes devido a diferentes graus de aço.

Tecnologia de tratamento de superfície de aço para matrizes

Técnicas de reforço de superfície comumente usadas são tratamento térmico químico, reforço de superfície de feixe de alta energia e deposição de vapor físico ou químico.

Os tratamentos térmicos químicos comuns são cementação, nitretação, boronização, etc. Esses processos de tratamento de superfície são alguns processos tradicionais, que possuem características de baixo custo e alta confiabilidade em comparação com outros processos, e também existem muitas opções.

As características da tecnologia de reforço de superfície de feixe de alta energia são velocidade de aquecimento rápida, pequena deformação da peça de trabalho, sem meio de resfriamento, boa controlabilidade e controle automático fácil de realizar. Entre as tecnologias de reforço de superfície de feixe de alta energia, a modificação de superfície a laser tem a maioria das aplicações de pesquisa. Atualmente, a pesquisa sobre tratamento de superfície a laser utiliza principalmente as características de boa controlabilidade desta tecnologia e pouca influência sobre o substrato e combina algumas outras tecnologias para realizar algumas novas pesquisas de processo.

A deposição de vapor é dividida em deposição química de vapor e deposição física de vapor. Esses métodos são usados ​​principalmente para formar um revestimento cerâmico na superfície do molde, mas o maior problema com a aplicação do revestimento cerâmico é que o desempenho de expansão térmica do revestimento cerâmico não corresponde à matriz de aço do molde, o que fará com que o falha de craqueamento precoce do revestimento. Portanto, a nitretação a plasma antes do revestimento cerâmico é um método eficaz para melhorar a força de ligação entre o revestimento cerâmico e o substrato e tem um efeito significativo na melhoria da vida útil da matriz de trabalho a quente. No entanto, vários revestimentos cerâmicos, sejam de camada única ou multicamada ou combinados com nitretação, inevitavelmente causam diferenças no desempenho de expansão térmica com a matriz, afetando o desempenho de fadiga térmica do molde. Portanto, é necessário um sistema de revestimento composto. O sistema de revestimento composto pode fazer com que a superfície do molde de fundição tenha as funções de anti-soldagem, perda anti-fusão, anti-oxidação e resistente ao desgaste. A maior característica deste sistema de revestimento é reduzir a transferência de calor para o molde, retardar a mudança de temperatura do molde e melhorar a resistência à fadiga térmica do aço do molde.



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