O processo de tratamento térmico do metal que altera as propriedades mecânicas da superfície aquecendo e resfriando a superfície das peças de aço. A têmpera de superfície é o principal conteúdo do tratamento térmico de superfície. Sua finalidade é obter uma camada superficial de alta dureza e uma distribuição interna de tensões favorável para melhorar a resistência ao desgaste e à fadiga da peça.
Processo de tratamento térmico de metal reforçado na superfície da peça de trabalho. É amplamente utilizado em peças que exigem alta resistência ao desgaste, resistência à fadiga e grande carga de impacto na superfície, mas também possuem boa plasticidade e tenacidade como um todo, como virabrequins, árvores de cames, engrenagens de transmissão, etc. O tratamento térmico da superfície é dividido em duas categorias: têmpera de superfície e tratamento térmico químico.
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Endurecimento da superfície
A peça de trabalho é aquecida rapidamente através de diferentes fontes de calor, e é resfriada rapidamente quando a temperatura da superfície da peça atinge acima do ponto crítico (neste momento, a temperatura do coração da peça está abaixo do ponto crítico), de modo que a superfície da peça a peça de trabalho é endurecida e o coração permanece o tecido original. Para aquecer apenas a superfície da peça de trabalho, a fonte de calor utilizada deve ter uma alta densidade de energia. De acordo com os diferentes métodos de aquecimento, a têmpera de superfície pode ser dividida em aquecimento por indução (alta frequência, frequência intermediária, frequência de energia) têmpera de superfície, têmpera de superfície de aquecimento por chama, têmpera de superfície de aquecimento por contato elétrico, têmpera de superfície de aquecimento de eletrólito, têmpera de superfície de aquecimento a laser, têmpera de elétron têmpera de superfície de feixe, etc. O aquecimento por indução industrial mais amplamente utilizado e têmpera de superfície de aquecimento por chama.
Tratamento térmico químico
A peça de trabalho é aquecida e isolada em um meio contendo elementos ativos, de modo que os átomos ativos no meio penetrem na superfície da peça de trabalho ou formem um revestimento de um composto para alterar o tecido e a composição química da camada superficial, de modo que o superfície da peça tem propriedades mecânicas ou físicas e químicas especiais. Outros tratamentos térmicos adequados são geralmente necessários antes e depois da permeação química para maximizar o potencial da camada de infiltração e obter o melhor ajuste entre o centro da peça e a superfície em termos de estrutura, desempenho, etc. De acordo com as diferentes infiltrações elementos, o tratamento térmico químico pode ser dividido em cementação, nitretação, boronização, siliconização, sulfurização, aluminização, cromagem, zincagem, co-infiltração de nitretação de carbono, co-osmose alumínio-cromo, etc.
Têmpera de aquecimento por resistência de contato
A tensão de menos de 5 volts é adicionada à peça de trabalho através do eletrodo, uma grande corrente flui através do contato entre o eletrodo e a peça de trabalho e uma grande quantidade de resistência ao calor é gerada, de modo que a superfície da peça de trabalho é aquecida a a temperatura de têmpera e, em seguida, o eletrodo é removido. O calor é transferido para a peça de trabalho e a superfície é resfriada rapidamente, o que atinge o objetivo de têmpera. Ao lidar com peças longas, o eletrodo continua avançando e a parte deixada para trás está constantemente endurecendo.
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As vantagens deste método são que o equipamento é simples, fácil de operar, fácil de automatizar, a distorção da peça é mínima e não há necessidade de revenimento, o que pode melhorar significativamente a resistência ao desgaste e à abrasão da peça, mas a camada de endurecimento é fina ({{0}},15 a 0,35mm). A uniformidade da microestrutura e dureza é pobre. Este método é mais utilizado na têmpera superficial de trilhos de máquinas-ferramentas em ferro fundido, e sua faixa de aplicação não é ampla.
Aquecimento eletrolítico e têmpera
A peça de trabalho é colocada no eletrólito de solução aquosa ácida, alcalina ou salina, a peça de trabalho é conectada ao cátodo e a célula eletrolítica é conectada ao ânodo. Depois que o DC é conectado, o eletrólito é eletrolisado, o oxigênio é liberado no ânodo e o hidrogênio é liberado na peça de trabalho. O hidrogênio forma um filme de gás ao redor da peça de trabalho, tornando-se um resistor e gerando calor. A superfície da peça de trabalho é aquecida rapidamente até a temperatura de têmpera e, em seguida, a energia é cortada. A película de gás desaparece imediatamente. O eletrólito torna-se um meio de têmpera, de modo que a superfície da peça de trabalho é rapidamente resfriada e endurecida. O eletrólito comumente usado é uma solução aquosa contendo 5-18 por cento de carbonato de sódio. O método de aquecimento eletrolítico é simples, o tempo de tratamento é curto, o tempo de aquecimento é de apenas 5-10s, a produtividade é alta e a distorção de têmpera é pequena. É adequado para a produção em massa de peças pequenas. Tem sido usado para têmpera de superfície na extremidade da haste de escape do motor.
Tratamento térmico a laser
A aplicação do laser no tratamento térmico iniciou-se no início da década de 1970, entrando então na fase de aplicação de produção a partir da fase de pesquisa laboratorial. Quando um laser focalizado com alta densidade de energia (10W/cm) brilha na superfície do metal, a superfície do metal sobe até a temperatura de têmpera em alguns por cento ou mesmo alguns segundos. Como o ponto de irradiação aquece muito rapidamente e o calor não tem tempo para atingir os metais circundantes, quando a irradiação do laser é interrompida, o metal ao redor do ponto de irradiação atua como um meio de extinção e absorve uma grande quantidade de calor, de modo que o ponto de irradiação esfria rapidamente e obtém um tecido muito fino, que possui altas propriedades mecânicas. Se a temperatura de aquecimento for alta o suficiente para derreter a superfície do metal, uma superfície lisa pode ser obtida após o resfriamento, o que é chamado de glaminação.
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O aquecimento a laser também pode ser usado para liga local, ou seja, revestido com uma camada de metal resistente ao desgaste ou resistente ao calor nas partes da peça de trabalho que são fáceis de usar ou precisam ser resistentes ao calor, ou revestidas com um revestimento contendo metais resistentes ao desgaste ou resistentes ao calor e, em seguida, derretidos rapidamente por irradiação a laser para formar uma camada de liga resistente ao desgaste ou resistente ao calor. Coloque uma camada de cromo nas peças que precisam de resistência ao calor e, em seguida, derreta-a rapidamente com um laser para formar uma superfície resistente ao calor contendo cromo de têmpera dura, o que pode melhorar muito a vida útil e a resistência ao calor da peça de trabalho.
Tratamento térmico por feixe de elétrons
A pesquisa e a aplicação começaram já em 1970s. Nos primórdios, era usado para recozimento contínuo de tiras finas de aço e fios de aço, com densidade de energia de até 10W/cm. Exceto que a têmpera superficial do feixe de elétrons deve ser realizada no vácuo, outras características são as mesmas dos lasers. Quando o feixe de elétrons bombardeia a superfície do metal, o ponto de bombardeio é rapidamente aquecido. A profundidade do feixe de elétrons que penetra no material depende da tensão de aceleração e da densidade do material. Por exemplo, a profundidade teórica de penetração de um feixe de elétrons de 150 kW na superfície do ferro é de cerca de 0,076 mm; na superfície de alumínio, pode chegar a 0,16 mm.
O feixe de elétrons bombardeou a superfície em pouco tempo e a temperatura da superfície subiu rapidamente, enquanto a matriz permaneceu fria. Quando o feixe de elétrons para de bombardear, o calor é rapidamente transmitido ao metal frio da matriz, de modo que a superfície de aquecimento é auto-extinguida. A fim de realizar efetivamente a "têmpera auto-resfriada", pelo menos 5:1 deve ser mantido entre o volume de toda a peça de trabalho e o volume da superfície temperada. A temperatura da superfície e a profundidade de têmpera também estão relacionadas ao tempo de bombardeio. A velocidade de aquecimento do tratamento térmico por feixe de elétrons é rápida e o tempo de austeniteização é de apenas alguns segundos ou menos, de modo que os grãos na superfície da peça de trabalho são muito finos, a dureza é maior que o tratamento térmico comum e tem boa mecânica propriedades.
