Realice el calentamiento y enfriamiento por inducción de acero de alta velocidad

1. Problemas metálicos del endurecimiento por inducción

(1) El punto crítico de calentamiento rápido aumenta

La velocidad de calentamiento del calentamiento por inducción varía de decenas de grados por segundo a cientos de grados por segundo, y la extinción de pulsos alcanza miles de grados por segundo (2000 ～ 3000 ℃ / s). Debido a la rápida velocidad de calentamiento y la corta duración, la temperatura de enfriamiento es más alta que la del enfriamiento en baño de sal ordinario. La temperatura debe ser alta para transformar la estructura en austenita y homogeneizar. La Tabla 1 muestra los datos relevantes de que el punto Ac1 aumenta con la aceleración de la velocidad de calentamiento cuando el acero T10 y el acero GCr15 se calientan rápidamente.

La potencia específica del calentamiento por inducción es mucho mayor que la del calentamiento en el horno, por lo que la velocidad de calentamiento es rápida, por lo que el tiempo necesario para el inicio y la finalización del aumento de temperatura de la transformación de perlita a austenita es corto.

La estructura original del acero tiene una gran influencia en el proceso de nucleación, crecimiento y homogeneización de la austenita durante el calentamiento rápido y, por lo tanto, también afecta significativamente la temperatura de enfriamiento por inducción y la estructura y rendimiento del enfriamiento. La perlita laminar es más fácil de completar el proceso de transformación de la microestructura durante el calentamiento que la perlita esférica. Por lo tanto, la temperatura de temple por inducción del mismo acero con diferentes microestructuras originales debe ser: t temple (estado recocido)> t temple (estado normalizado)> t temple [revenido (recocido + revenido a alta temperatura)]. Para la perlita, significa la mitad de la distancia entre dos cementitas adyacentes; para ferrita libre, significa la mitad de la distancia entre los nodos de la red de dislocación.

(2) El calentamiento rápido puede hacer que el acero obtenga granos finos o granos ultrafinos.

En el rango de velocidad de calentamiento inferior, a medida que aumenta la velocidad de calentamiento, los granos de austenita inicial formados justo después de la austenitización se reducen significativamente, pero cuando la velocidad de calentamiento es alta, comienza la austenita.Los granos de cristal casi ya no disminuyen con el aumento de la velocidad de calentamiento. La práctica ha demostrado que, en las condiciones reales de calentamiento por inducción, la velocidad de calentamiento es extremadamente alta y los granos iniciales obtenidos son extremadamente pequeños y no tienen nada que ver con la velocidad de calentamiento. Sin embargo, el crecimiento de los granos de austenita formados está relacionado con la velocidad de calentamiento. Cuando se calienta a una cierta temperatura, cuanto menor es la velocidad de calentamiento, más grandes son los granos de austenita reales que se forman, como se muestra en la Figura 3 [2], por lo que siempre que la temperatura de calentamiento y el tiempo de calentamiento estén controlados adecuadamente, el calentamiento por inducción no producirá sobrecalentamiento. .

2. Diversos fenómenos de calentamiento rápido del acero de alta velocidad

(1) Calentamiento rápido de hojas de acero de alta velocidad.

Ya desde 1923 hasta 1924, Vologkin en la ex Unión Soviética comenzó a estudiar el endurecimiento de alta frecuencia de herramientas de acero de alta velocidad, pero no tuvo éxito [3]. La razón de la falla es que las herramientas de acero de alta velocidad deben estar completamente endurecidas, o el endurecimiento a alta temperatura resultante y la capa endurecida de alta resistencia es relativamente gruesa, y también existe la preocupación de que la disolución de carburo de temple de alta frecuencia afecte a otros propiedades. Pero esta es una percepción relativamente superficial y el endurecimiento por inducción no se ha estudiado en profundidad. No fue hasta 1952 que hubo un gran avance. Gedeberg y otros finalmente lograron apagar las hojas W18Cr4V (P18) con un tamaño de 3-10 mm. Desafortunadamente, no avanzó hacia la producción industrial, pero es suficiente para demostrar que las herramientas de acero de alta velocidad pueden endurecerse por inducción.

(2) Calentamiento rápido de soldaduras de acero de alta velocidad

Las brocas de mango cónico de acero de alta velocidad, las fresas de extremo y otras herramientas en forma de varilla, ya sea de soldadura rápida o por fricción, son ejemplos de calentamiento rápido, y las piezas de acero se pueden calentar por encima de 1000 ° C en unos pocos segundos.

(3) Calentamiento rápido de piezas forjadas de acero de alta velocidad

El autor defiende que la palanquilla de acero de alta velocidad de φ60 mm se calienta directamente en la zona de alta temperatura [4], es decir, el material frío se alimenta directamente a la zona de 1150 ～ 1200 ℃ sin precalentamiento. Ha estado en producción durante muchos años y la calidad de la forja es estable.

(4) Aplicación de fórmulas de parámetros de temple para cortadores de acero de alta velocidad

Existe una fórmula de parámetro de enfriamiento en el tratamiento térmico de herramientas de acero de alta velocidad.

• Es decir, P = t (37 + lgτ) [5]
• En la fórmula, P—— parámetro de extinción;
• t —— Temperatura de calentamiento de enfriamiento;
• τ —— Tiempo de calentamiento de enfriamiento.

La P en la fórmula representa el efecto combinado de apagar la temperatura de calentamiento y el tiempo de calentamiento. En el proceso de enfriamiento, no importa cómo cambien la temperatura de calentamiento de enfriamiento y el tiempo de calentamiento, siempre que el efecto de los dos sea el mismo que el parámetro de enfriamiento, el grado de austenitización debe ser equivalente. Significa que alta temperatura poco tiempo (calentamiento rápido) y baja temperatura mucho tiempo, siempre que P sea el mismo, la calidad del enfriamiento de la herramienta es la misma.

(5) Calentamiento rápido y calentamiento semirrápido en el horno de herramientas de acero de alta velocidad

A fines de la década de 1950, con la ayuda de expertos en tratamiento térmico soviéticos, Beijing, Tianjin, Shanghai y otros lugares promovieron la tecnología de tratamiento térmico de calentamiento rápido y ahorro de energía, y obtuvieron una gran experiencia exitosa. Desafortunadamente, no quedan muchos materiales. El autor solo tiene datos de calentamiento rápido del taladro de vástago cónico de φ18 mm de acero Shanghai Tool Factory W4Cr14V y de la fresa de ranurar [6]. Se informa que la temperatura de calentamiento de enfriamiento rápido del acero W18Cr4V aumenta de 1270 ～ 1280 ℃ a 1300 ～ 1310 ℃ convencional, el coeficiente de calentamiento se reduce de los 10 ～ 12s / mm originales a 5 ～ 6s / mm, y la vida útil de la herramienta no se reduce sino que aumenta ligeramente.

(6) Modificación de la superficie de herramientas de corte de acero de alta velocidad con alta densidad de energía, como láser y haz de electrones

En los últimos años, ha habido informes sobre la modificación de la superficie del acero de alta velocidad como el láser [7], que señalaron que el acero de alta velocidad se puede calentar rápidamente. El método técnico consiste en aplicar plasma de alta densidad de energía en la superficie del acero M42 a alta velocidad, de modo que la superficie del material tenga un calentamiento y enfriamiento rápido local. La velocidad de calentamiento y enfriamiento puede alcanzar 104 ～ 108K ° / s, por lo que se puede formar en la superficie de la pieza de trabajo. La capa modificada de estructura cristalina logra el propósito de mejorar el rendimiento del material.

(7) El calentamiento rápido del acero de alta velocidad tiene una larga historia.

Durante más de 100 años desde la llegada del acero de alta velocidad, la gente nunca ha dejado de innovar y reformar su proceso de tratamiento térmico. Había gente en la ex Unión Soviética que era posible calentar acero a cualquier velocidad. Limitado a las condiciones en ese momento, solo limitado a hornos de baño de sal y calentamiento de alta frecuencia, y las partes templadas son todas varillas o láminas que ya no pueden ser simples, y no son universales. La aplicación de calentamiento rápido de piezas en bruto de forja de acero de alta velocidad es relativamente exitosa. La mayoría de la gente cree que la velocidad de calentamiento de los materiales de acero de alta velocidad después del procesamiento a presión y el recocido antes del forjado puede ser ilimitada [8]. Cuando aparecen nuevas tecnologías y procesos como láseres y haces de electrones, hay informes frecuentes sobre los resultados de la modificación de la superficie del calentamiento rápido del acero de alta velocidad, lo que indica que el calentamiento rápido del acero de alta velocidad ha entrado en una etapa de aplicación sustancial.

3. Aplicación de calentamiento y enfriamiento por inducción en cuchillas mecánicas de acero de alta velocidad.

El acero de alta velocidad tiene una buena templabilidad y se puede templar en el aire, por lo que se denomina "acero para viento". Su templabilidad también es buena y se puede templar a más de 64 HRC en el aire, lo que da como resultado un filo muy afilado. También llamado "Fenggang". El enfriamiento por calentamiento por inducción de acero de alta velocidad es un enfriamiento automático, que ahorra energía y es respetuoso con el medio ambiente, y tiene una alta eficiencia de producción.

No importa qué tipo de temple del acero requiera dos condiciones básicas: la primera es austenizar, la segunda es enfriar inmediatamente, la tasa de enfriamiento debe ser mayor que la tasa de enfriamiento crítica del acero (vPro). La característica del calentamiento por inducción es que la superficie de la pieza de trabajo se calienta. Si la capa superficial está austenitizada y el calentamiento se detiene inmediatamente, y el metal adyacente sin calentar puede conducir rápidamente el calor de la capa calefactora y su velocidad de enfriamiento> v, la superficie estará endurecida. No depende del líquido de enfriamiento por aspersión de la superficie para un enfriamiento rápido, sino que es enfriado por el metal frío interno. Este proceso de enfriamiento especial solo se puede lograr con un calentamiento de alta densidad de energía. El calentamiento por inducción es uno de los métodos de calentamiento por densidad de alta energía. Debido a la densidad de potencia extremadamente alta y al tiempo de calentamiento extremadamente corto, también se denomina calentamiento por pulsos.

La temperatura del calentamiento por inducción se puede medir mediante pirómetro fotoeléctrico infrarrojo o pirómetro óptico, o mediante inspección visual (según el color de la pieza de trabajo calentada) para juzgar la temperatura de calentamiento de enfriamiento.

El calor generado por la corriente de Foucault en la pieza de trabajo durante el calentamiento por inducción se usa principalmente para la capa superficial requerida para el calentamiento, pero hay dos tipos de calor emitidos por la pieza de trabajo durante este proceso. La primera es desde la superficie de calentamiento hasta el aire, que se llama radiación. Calor; El segundo tipo se conduce desde la capa de calentamiento de la pieza de trabajo hasta el núcleo, lo que se denomina calor de conducción. Estos dos tipos de pérdida de calor, especialmente el efecto de la conducción de calor hacia el interior, profundizan la profundidad teórica de la capa de calentamiento, puede usar d profundidad = 0.2 (mm), donde t es el tiempo de calentamiento (s). A medida que disminuye la densidad de potencia y aumenta el tiempo de calentamiento, aumenta la pérdida. Si la pieza de trabajo es relativamente delgada, la conducción de calor se transferirá rápidamente desde la superficie al núcleo y toda la sección se calentará. El acero de alta velocidad es un material autoendurecible y se endurecerá tan pronto como se detenga el calentamiento.

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