Como componentes principais das conexões mecânicas, o desempenho do parafuso determina diretamente a confiabilidade e a segurança do equipamento. O tratamento térmico é um processo crítico que modifica a estrutura interna dos parafusos controlando os processos de aquecimento, isolamento e resfriamento para atingir as propriedades mecânicas desejadas (como resistência, dureza e resistência). Parafusos feitos de diferentes materiais (como aço carbono, aço de liga e aço inoxidável) requerem soluções de tratamento térmico personalizado para atender aos requisitos de diversas aplicações (como automotivo, construção e aeroespacial).
O objetivo principal do tratamento térmico do parafuso
Os parafusos devem suportar cargas como tensão, cisalhamento e impacto durante a operação, e algumas também devem suportar ambientes agressivos, como corrosão e altas temperaturas. O objetivo principal do tratamento térmico é encontrar um equilíbrio entre força e resistência, que pode ser categorizada em três categorias principais:
Aprimoramento do desempenho (o objetivo mais importante): Ao modificar a estrutura interna (como a formação de martensita ou sorbita), a resistência à tração, a resistência ao escoamento e a dureza do parafuso são aumentadas, impedindo a deformação plástica ou fratura sob carga. (As aplicações típicas incluem parafusos de bloco de motor automotivo e parafusos de conexão da ponte, que devem suportar cargas altas sem deformação.)
Aliviar o estresse interno: Após o cabeçalho frio (formação) e a usinagem, o estresse residual permanece dentro do parafuso, o que pode facilmente levar a rachaduras ou deformação dimensional durante o uso subsequente. O tratamento térmico, por meio de processos como temperamento de baixa temperatura e recozimento de alívio do estresse, pode liberar essas tensões internas e garantir a estabilidade dimensional. (Caso de uso típico: os micro parafusos usados em instrumentos de precisão requerem precisão dimensional extremamente alta (por exemplo, tolerâncias de ± 0,01 mm).)).)
Melhorando a usinabilidade: Alguns materiais de alta resistência (como aço de alto carbono) são difíceis de usinar diretamente. O recozimento pode reduzir a dureza e aumentar a plasticidade, facilitar o cabeçalho ou rosqueamento frio. A extinção e a temperatura podem ser usados para aumentar a força. (Caso de uso típico: os parafusos de aço de 45# são recozidos antes da formação (para reduzir a dureza para o HB180-220), seguido de extinção e tempeamento após a usinagem (para aumentar a dureza para a HRC35-40).).
Materiais de parafuso comuns e processos de tratamento térmico correspondentes
A escolha do material do parafuso determina a rota de tratamento térmico. As diferenças na composição (como teor de carbono e elementos de liga) entre diferentes materiais levam a características de transformação de fase completamente diferentes e requisitos de desempenho. A seguir, são apresentadas combinações de processos para três materiais principais:
Aço de baixo carbono Q235, 10# Aço: Processo de tratamento térmico do núcleo (Termos de baixa temperatura com extinção de extinção)
Aço médio carbono 45# Aço, 35# Aço: Termos de temperatura média de endurecimento
Aço estrutural de liga 40cr, 35crMo: Timing e tempeamento (Treming de alta temperatura de alta temperatura)
Aço inoxidável martensítico 410, 420: Termos de baixa temperatura com baixa temperatura
Links de processo -chave do tratamento térmico do parafuso
O tratamento do calor do parafuso requer controle estrito dos parâmetros de três estágios de "aquecimento - retenção - resfriamento" para evitar defeitos como dureza insuficiente, rachadura e deformação. A seguir, é apresentada uma análise detalhada do processo principal:
Pré -tratamento: recozimento/normalização (preparando -se para processamento subsequente ou tratamento térmico final)
Recozimento: aqueça lentamente o parafuso a 30-50 ° C acima do AC3 (aço hipoetectoide) ou AC1 (aço hiperetectoide), segure por um período de tempo e depois esfrie lentamente no forno (taxa de resfriamento ≤ 50 ° C/h).
Objetivo: Reduza a dureza (por exemplo, dureza de 45# aço ≤ HB229 após o recozimento), alivie as tensões de processamento e refine o tamanho do grão em preparação para o cabeçalho ou a extinção do frio.
Normalização: aquecimento a uma temperatura semelhante ao recozimento, mas segurando o resfriamento no ar (taxa de resfriamento mais rápido que o recozimento).
Objetivo: Produza uma estrutura de pérola mais fina com uma dureza um pouco mais alta do que o recozimento (dureza de 45# aço HB170-230 após a normalização). Adequado para parafusos não críticos com certos requisitos de força.
Fortalecimento do tratamento: Termos de extinção (determina as propriedades mecânicas finais do parafuso)
(Temperamento) atinge alta dureza, mas também a fragilidade: o parafuso é aquecido na "temperatura austenitizante" (por exemplo, 840-860 ° C para 45# aço, 830-850 ° C para aço de 40cr), mantido nesta temperatura para permitir a microestrutura para se transformar completamente em austenita. O resfriamento rápido (por exemplo, resfriamento de água ou óleo) permite que a austenita se transforme em martensita, aumentando significativamente a dureza.
(Temperamento) Balanceamento de dureza e tenacidade (etapa do "ajuste" do núcleo): o parafuso extinto é reaquecido para a "temperatura sub-AC1" (não superior a 727 ° C para evitar a austenitização), mantida a essa temperatura e depois resfriado para se decompor parcialmente a martensita em martensita temperada, troostita e tróstito.
Endurecimento da superfície: carburismo/nitragem (para requisitos de dureza de alta superfície)
Para parafusos de aço de baixo carbono (como 10# aço), devido ao seu baixo teor de carbono (≤0,15%), a extinção total não pode obter alta dureza. A carburização da superfície é necessária para aumentar a dureza da superfície, mantendo a tenacidade do núcleo.
Processo de carburismo: o parafuso é colocado em um forno de carburismo (contendo um agente de carburismo como metano ou propano) a 900-950 ° C por 2-6 horas para aumentar o teor de carbono da superfície para 0,8%-1,2%. O parafuso é então extinto e temperado a baixa temperatura.
Defeitos comuns e prevenção de tratamento térmico de parafuso
Durante o processo de tratamento térmico, o controle inadequado de parâmetros ou erros operacionais fará com que os parafusos sejam descartados. Defeitos comuns e medidas preventivas são as seguintes:
Dureza insuficiente
Causas: 1. Temperatura de extinção muito baixa; 2. Tempo de retenção insuficiente; 3. Taxa de resfriamento lento
Medidas preventivas: 1. Defina a temperatura de extinção de acordo com as especificações do material; 2. Garanta tempo de retenção suficiente; 3. Use extinção de água para aço de baixo carbono e extinção de óleo para aço de liga
Apagando rachaduras
Causas: 1. Taxa de aquecimento excessiva (grande diferença de temperatura interna e externa); 2. Taxa de resfriamento excessiva; 3. Cantas/rachaduras nítidas no parafuso
Medidas preventivas: 1. Aquecimento lento (aquecimento encenado); 2. Use extinto de óleo ou austempering para aço de liga; 3. Remova os cantos afiados durante o processamento e inspecione os defeitos da superfície com antecedência
Deformação dimensional
Causas: 1. Aquecimento/resfriamento irregular; 2. Forma do parafuso assimétrica; 3. Temering insuficiente
Medidas preventivas: 1. Use um forno de aquecimento uniforme e gire o parafuso durante o resfriamento; 2. Otimize o projeto do parafuso (reduza as variações da espessura da parede); 3. Temperamento imediatamente após extinção.
Oxidação e descarburização
Causa: ar excessivo no forno de aquecimento, levando à oxidação da superfície ou perda de carbono.
Medidas preventivas: 1. Use um forno de atmosfera protetora (nitrogênio/hidrogênio); 2. Aplique o revestimento antioxidação na superfície do parafuso antes do aquecimento.
