Temperatura e tempo de têmpera da corrente de rolos: análise dos principais parâmetros do processo
No campo da transmissão mecânica,corrente de rolosA têmpera é um componente fundamental, e seu desempenho afeta diretamente a eficiência operacional e a confiabilidade dos equipamentos mecânicos. Como o principal processo de tratamento térmico na produção de correntes de rolos, a têmpera desempenha um papel vital na melhoria de sua resistência, dureza, resistência ao desgaste e vida útil à fadiga. Este artigo explorará em detalhes os princípios de determinação da temperatura e do tempo de têmpera da corrente de rolos, os parâmetros do processo para materiais comuns, o controle do processo e os desenvolvimentos mais recentes, com o objetivo de fornecer referências técnicas detalhadas para fabricantes de correntes de rolos e compradores atacadistas internacionais, auxiliando-os a compreender profundamente o impacto do processo de têmpera no desempenho da corrente e a tomar decisões mais informadas de produção e aquisição.
1. Conceitos básicos de têmpera de correntes de rolos
A têmpera é um processo de tratamento térmico que aquece a corrente de rolos a uma determinada temperatura, mantém-na aquecida por um certo período de tempo e, em seguida, resfria-a rapidamente. Seu objetivo é melhorar as propriedades mecânicas da corrente de rolos, como dureza e resistência, alterando a estrutura metalográfica do material. O resfriamento rápido transforma a austenita em martensita ou bainita, conferindo à corrente de rolos excelentes propriedades em geral.
2. Base para determinar a temperatura de têmpera
Ponto crítico dos materiais: Correntes de rolos de diferentes materiais possuem diferentes pontos críticos, como Ac1 e Ac3. Ac1 é a temperatura mais alta da região bifásica perlita-ferrita, e Ac3 é a temperatura mais baixa para austenitização completa. A temperatura de têmpera geralmente é selecionada acima de Ac3 ou Ac1 para garantir que o material esteja totalmente austenitizado. Por exemplo, para correntes de rolos feitas de aço 45, Ac1 é de aproximadamente 727 °C, Ac3 é de aproximadamente 780 °C, e a temperatura de têmpera geralmente é selecionada em torno de 800 °C.
Composição do material e requisitos de desempenho: O teor de elementos de liga afeta a temperabilidade e o desempenho das correntes de rolos. Para correntes de rolos com alto teor de elementos de liga, como as correntes de aço-liga, a temperatura de têmpera pode ser adequadamente aumentada para melhorar a temperabilidade e garantir que o núcleo também apresente boa dureza e resistência. Para correntes de rolos de aço de baixo carbono, a temperatura de têmpera não pode ser muito alta para evitar oxidação e descarbonetação severas, que afetam a qualidade da superfície.
Controle do tamanho do grão de austenita: grãos de austenita finos podem obter uma estrutura de martensita fina após o resfriamento rápido, resultando em maior resistência e tenacidade para a corrente de rolos. Portanto, a temperatura de resfriamento deve ser selecionada dentro da faixa que permita a obtenção de grãos de austenita finos. De modo geral, com o aumento da temperatura, os grãos de austenita tendem a crescer, mas o aumento adequado da taxa de resfriamento ou a adoção de medidas de refinamento do processo podem inibir o crescimento dos grãos até certo ponto.
3. Fatores que determinam o tempo de têmpera
Dimensões e formato da corrente de rolos: correntes de rolos maiores exigem um tempo de isolamento mais longo para garantir que o calor seja totalmente transferido para o interior e que toda a seção transversal seja austenitizada uniformemente. Por exemplo, para placas de corrente de rolos com diâmetros maiores, o tempo de isolamento pode ser adequadamente prolongado.
Método de carregamento e empilhamento do forno: Carregamento excessivo do forno ou empilhamento muito denso causam aquecimento irregular da corrente de rolos, resultando em austenitização desigual. Portanto, ao determinar o tempo de têmpera, é necessário considerar o impacto do carregamento e do empilhamento do forno na transferência de calor, aumentar adequadamente o tempo de permanência e garantir que cada corrente de rolos atinja o efeito de têmpera ideal.
Uniformidade da temperatura do forno e taxa de aquecimento: Equipamentos de aquecimento com boa uniformidade de temperatura no forno permitem que todas as partes da corrente de rolos sejam aquecidas uniformemente, reduzindo o tempo necessário para atingir a mesma temperatura e, consequentemente, o tempo de manutenção da temperatura. A taxa de aquecimento também influencia o grau de austenitização. O aquecimento rápido pode reduzir o tempo necessário para atingir a temperatura de têmpera, mas o tempo de manutenção da temperatura deve garantir a completa homogeneização da austenita.
4. Temperatura e tempo de têmpera de materiais comuns para correntes de rolos
Corrente de rolos de aço carbono
Aço 45: A temperatura de têmpera geralmente fica entre 800 °C e 850 °C, e o tempo de permanência é determinado de acordo com o tamanho da corrente de rolos e a carga do forno, normalmente entre 30 e 60 minutos. Por exemplo, para correntes de rolos pequenas de aço 45, a temperatura de têmpera pode ser de 820 °C, e o tempo de permanência é de 30 minutos; para correntes de rolos grandes, a temperatura de têmpera pode ser aumentada para 840 °C, e o tempo de permanência é de 60 minutos.
Aço T8: A temperatura de têmpera é de aproximadamente 780°C a 820°C, e o tempo de têmpera geralmente varia de 20 a 50 minutos. A corrente de rolos de aço T8 apresenta maior dureza após a têmpera e pode ser utilizada em aplicações de transmissão com grandes cargas de impacto.
Corrente de rolos em aço liga
Aço 20CrMnTi: A temperatura de têmpera geralmente varia de 860°C a 900°C, e o tempo de tratamento térmico é de 40 a 70 minutos. Este material possui boa temperabilidade e resistência ao desgaste, sendo amplamente utilizado em correntes de rolos nas indústrias automotiva, de motocicletas e outras.
Aço 40Cr: A temperatura de têmpera é de 830℃ a 860℃, e o tempo de isolamento é de 30 a 60 minutos. A corrente de rolos de aço 40Cr possui alta resistência e tenacidade, sendo amplamente utilizada na área de transmissão industrial.
Corrente de rolos em aço inoxidável: Tomando como exemplo o aço inoxidável 304, sua temperatura de têmpera geralmente varia entre 1050 °C e 1150 °C, com um tempo de tratamento térmico de 30 a 60 minutos. A corrente de rolos em aço inoxidável possui boa resistência à corrosão e é adequada para as indústrias química, alimentícia e outras.
5. Controle do processo de têmpera
Controle do processo de aquecimento: Utilize equipamentos de aquecimento avançados, como um forno de atmosfera controlada, para controlar com precisão a taxa de aquecimento e a atmosfera no forno, reduzindo a oxidação e a descarbonetação. Durante o processo de aquecimento, controle a taxa de aquecimento em etapas para evitar a deformação da corrente de rolos ou o estresse térmico causado por um aumento repentino de temperatura.
Seleção do meio de têmpera e controle do processo de resfriamento: Selecione um meio de têmpera adequado de acordo com o material e o tamanho da corrente de rolos, como água, óleo, líquido de têmpera polimérico, etc. A água tem uma velocidade de resfriamento rápida e é adequada para correntes de rolos de aço carbono de pequeno porte; o óleo tem uma velocidade de resfriamento relativamente lenta e é adequado para correntes de rolos de aço liga ou de maior porte. Durante o processo de resfriamento, controle a temperatura, a velocidade de agitação e outros parâmetros do meio de têmpera para garantir um resfriamento uniforme e evitar trincas de têmpera.
Tratamento térmico de revenimento: Após a têmpera, a corrente de rolos deve ser submetida a revenimento para eliminar as tensões residuais, estabilizar a estrutura e aumentar a tenacidade. A temperatura de revenimento geralmente varia de 150 °C a 300 °C, com tempo de permanência entre 1 e 3 horas. A escolha da temperatura de revenimento deve ser feita de acordo com os requisitos de uso e a dureza desejada para a corrente de rolos. Por exemplo, para correntes que exigem alta dureza, a temperatura de revenimento pode ser reduzida.
6. Os mais recentes desenvolvimentos em tecnologia de têmpera
Processo de têmpera isotérmica: Controlando a temperatura do meio de têmpera, a corrente de rolos é mantida isotermicamente na faixa de temperatura de transformação austenítica-bainítica para obter a estrutura bainítica. A têmpera isotérmica pode reduzir a deformação por têmpera, melhorar a precisão dimensional e as propriedades mecânicas da corrente de rolos, sendo adequada para a produção de correntes de rolos de alta precisão. Por exemplo, os parâmetros do processo de têmpera isotérmica da placa da corrente de aço C55E são: temperatura de têmpera de 850 °C, temperatura isotérmica de 310 °C e tempo isotérmico de 25 minutos. Após a têmpera, a dureza da placa da corrente atende aos requisitos técnicos, e a resistência, a fadiga e outras propriedades da corrente são próximas às do material 50CrV tratado com o mesmo processo.
Processo de têmpera gradual: A corrente de rolos é primeiro resfriada em um meio a uma temperatura mais alta e, em seguida, resfriada em um meio a uma temperatura mais baixa, de modo que as estruturas interna e externa da corrente de rolos sejam transformadas uniformemente. A têmpera gradual pode reduzir efetivamente a tensão de têmpera, reduzir os defeitos de têmpera e melhorar a qualidade e o desempenho da corrente de rolos.
Tecnologia de simulação e otimização computacional: Utilize softwares de simulação computacional, como o JMatPro, para simular o processo de têmpera da corrente de rolos, prever alterações na organização e no desempenho e otimizar os parâmetros do processo de têmpera. Através da simulação, é possível compreender antecipadamente a influência de diferentes temperaturas e tempos de têmpera no desempenho da corrente de rolos, reduzir o número de testes e aumentar a eficiência do projeto do processo.
Em resumo, a temperatura e o tempo de têmpera da corrente de rolos são os principais parâmetros do processo que afetam seu desempenho. Na produção real, é necessário selecionar criteriosamente a temperatura e o tempo de têmpera de acordo com o material, as dimensões, os requisitos de uso e outros fatores da corrente de rolos, controlando rigorosamente o processo de têmpera para obter produtos de alta qualidade e desempenho. Ao mesmo tempo, com o desenvolvimento e a inovação contínuos da tecnologia de têmpera, como a têmpera isotérmica, a têmpera gradual e a aplicação da tecnologia de simulação computacional, a qualidade e a eficiência da produção de correntes de rolos serão ainda mais aprimoradas para atender à crescente demanda do mercado.
Data da publicação: 09/05/2025