Seleção do meio de têmpera para corrente de rolos de aço 45#: desempenho, aplicação e comparação.

Seleção do meio de têmpera para corrente de rolos de aço 45#: desempenho, aplicação e comparação.
Na área de fabricação mecânica, a corrente de rolos é um componente de transmissão fundamental, cujo desempenho afeta diretamente a eficiência operacional e a confiabilidade dos equipamentos mecânicos. A corrente de rolos de aço 45# é amplamente utilizada devido ao seu baixo custo e propriedades mecânicas moderadas, sendo o processo de têmpera crucial para melhorar sua dureza, resistência e durabilidade. A escolha do meio de têmpera determina a qualidade do efeito obtido. Este artigo explorará em detalhes o meio de têmpera mais adequado para a corrente de rolos de aço 45#, com o objetivo de auxiliar compradores atacadistas e fabricantes internacionais a otimizar o desempenho do produto e maximizar seu valor comercial.

1. Características e requisitos de têmpera da corrente de rolos de aço 45#
O aço 45# é um aço de médio carbono com boas propriedades mecânicas abrangentes, como alta resistência, dureza e tenacidade, além de boa tecnologia de processamento, o que o torna um material ideal para a fabricação de correntes de rolos. No entanto, sua temperabilidade é relativamente baixa, especialmente em peças maiores, e é difícil obter uma estrutura martensítica uniforme durante a têmpera. Portanto, para atender aos requisitos das correntes de rolos em termos de alta resistência, resistência ao desgaste e vida útil à fadiga, é necessário selecionar um meio de têmpera adequado para obter um resfriamento rápido e uniforme e melhorar a profundidade da camada endurecida e o desempenho geral das peças.

2. Meios de têmpera comuns e suas características
(I) Água
A água é o meio de têmpera mais comum e de menor custo, apresentando alta taxa de resfriamento, especialmente na zona de alta temperatura. Isso permite o resfriamento rápido de correntes de rolos de aço 45#, o que auxilia na formação de estrutura martensítica, melhorando assim a dureza e a resistência. Por exemplo, após a forjagem final, a engrenagem de baixo módulo, feita de aço 45#, é rapidamente fixada e transportada para um banho de água para têmpera utilizando uma máquina de têmpera. A dureza da engrenagem pode atingir valores acima de HRC45, sem trincas de têmpera, e o desempenho é superior ao dos processos tradicionais. No entanto, a taxa de resfriamento da água na zona de baixa temperatura é muito rápida, o que pode causar grandes tensões térmicas e estruturais na superfície da peça, aumentando o risco de trincas, especialmente em componentes de correntes de rolos com formatos complexos ou grandes dimensões.
(II) Óleo
A taxa de resfriamento do óleo é mais lenta do que a da água, e a velocidade é mais uniforme durante todo o processo de resfriamento. Isso torna o óleo um meio de têmpera mais suave, capaz de reduzir efetivamente a tendência à deformação e fissuração durante a têmpera. O óleo mineral é um dos óleos de têmpera mais utilizados, e sua capacidade de resfriamento pode ser ajustada pela variação da temperatura do óleo, adição de aditivos, etc. Para algumas peças de correntes de rolos de aço 45# com alta precisão e formatos complexos, como as placas da corrente, a têmpera em óleo pode proporcionar melhor estabilidade dimensional e propriedades mecânicas. No entanto, a taxa de resfriamento do óleo é relativamente lenta, o que pode resultar em um efeito de têmpera insatisfatório em algumas peças de pequenas dimensões ou paredes finas, e não atender aos requisitos de alta dureza e alta resistência.
(III) Solução salina
A taxa de resfriamento da solução salina situa-se entre a da água pura e a do óleo, e as características de resfriamento podem ser alteradas ajustando-se a concentração de sal e a temperatura da água. De modo geral, a capacidade de resfriamento da solução salina aumenta com o aumento da concentração de sal, mas concentrações muito altas podem tornar a solução mais corrosiva e causar danos às peças e aos equipamentos. Por exemplo, uma solução de água salgada a 10% é um meio de têmpera comumente utilizado. Sua velocidade de resfriamento é mais rápida do que a da água pura e sua uniformidade é melhor. Ela pode atenuar, em certa medida, o problema de fissuras que ocorre durante a têmpera em água pura. Ao mesmo tempo, possui maior eficiência de resfriamento do que o óleo e é adequada para algumas peças de correntes de rolos de aço 45# de tamanho médio e formato simples.
(IV) Solução aquosa de cloreto de cálcio
Como um meio de têmpera eficiente, a solução aquosa de cloreto de cálcio apresenta bom desempenho na têmpera de correntes de rolos de aço 45#. Suas características únicas de resfriamento proporcionam um resfriamento rápido na fase de alta temperatura, e a velocidade de resfriamento é adequadamente reduzida na fase de baixa temperatura, diminuindo efetivamente a tensão de têmpera e a tendência à deformação e fissuração da peça. Estudos demonstraram que, ao temperar rolos de aço 45# com solução aquosa saturada de cloreto de cálcio a 20 °C, a dureza dos rolos pode atingir 56~60 HRC, com deformação do diâmetro interno muito pequena, alta capacidade de endurecimento e melhoria significativa no desempenho geral e na vida útil dos rolos.

3. Efeito de diferentes meios de têmpera no desempenho da corrente de rolos de aço 45#
(I) Dureza e resistência
Devido às suas características de resfriamento rápido, a têmpera em água geralmente proporciona maior dureza e resistência à corrente de rolos de aço 45#. No entanto, se a velocidade de resfriamento for muito alta, pode causar maior tensão residual na peça, afetando sua estabilidade dimensional e tenacidade. Embora a têmpera em óleo proporcione dureza e resistência ligeiramente inferiores às da têmpera em água, ela garante maior tenacidade e menor deformação à peça. Soluções salinas e soluções aquosas de cloreto de cálcio podem alcançar um melhor equilíbrio entre dureza, resistência e tenacidade, de acordo com as necessidades específicas do processo. Por exemplo, sob as mesmas condições, a dureza superficial do pino de aço 45# após têmpera em solução aquosa saturada de cloreto de cálcio é significativamente maior em comparação com o pino após têmpera em óleo de motor 20#, e a resistência à tração também apresenta um aumento significativo.
(II) Resistência ao desgaste
O meio de têmpera também exerce uma influência importante na resistência ao desgaste da corrente de rolos. Alta dureza e estrutura uniforme são fatores-chave para melhorar a resistência ao desgaste. O uso de um meio com resfriamento uniforme e boa temperabilidade, como uma solução aquosa de cloreto de cálcio, pode conferir à corrente de rolos de aço 45# maior dureza e boa uniformidade de organização, aumentando assim sua resistência ao desgaste. Em aplicações práticas, a vida útil das correntes de rolos tratadas com meios de têmpera adequados pode ser significativamente prolongada sob as mesmas condições de trabalho.
(III) Vida útil da fadiga
A vida útil à fadiga é crucial para correntes de rolos. A distribuição de tensões residuais e a estrutura organizacional formada durante o processo de têmpera influenciam significativamente essa vida útil. A têmpera em água pode causar a concentração de grandes tensões residuais na superfície da peça, reduzindo sua vida útil à fadiga. A têmpera em óleo e em salmoura, por sua vez, promove uma distribuição de tensões residuais mais uniforme, contribuindo para o aumento da vida útil à fadiga. Além disso, a têmpera em solução aquosa de cloreto de cálcio, por reduzir eficazmente as tensões residuais, resulta em uma estrutura e distribuição de tensões residuais mais homogêneas na peça, o que também contribui para o aumento da vida útil à fadiga da corrente de rolos.

4. Fatores a considerar na seleção de meios de têmpera
(I) Dimensões e formato da peça de trabalho
Para peças de corrente de rolos de aço 45# de tamanho pequeno ou formato simples, como rolos menores, o resfriamento em água proporciona um resfriamento rápido e bons efeitos de endurecimento devido à sua relação relativamente grande entre área superficial e volume. Para peças de tamanho grande ou formato complexo, como placas de corrente de grande porte, o resfriamento em óleo ou salmoura é mais adequado para reduzir a deformação e a tendência a fissuras. Como a taxa de resfriamento nesses meios é relativamente uniforme, é possível evitar problemas de concentração de tensões causados ​​por taxas de resfriamento excessivas.
(II) Composição material e estado organizacional
A composição química e o estado organizacional original do aço 45# têm um efeito significativo em suas propriedades de têmpera. Por exemplo, se o teor de carbono e o teor de elementos de liga do material mudarem, isso afetará sua taxa crítica de resfriamento e temperabilidade. Para o aço 45# com temperabilidade ligeiramente inferior, um meio de têmpera com uma taxa de resfriamento mais rápida, como uma solução aquosa de cloreto de cálcio, pode ser selecionado para garantir a obtenção de uma profundidade suficiente da camada endurecida. Ao mesmo tempo, o estado organizacional original do material, como a presença de estrutura em bandas, estrutura Widmanstätten, etc., também afetará o efeito da têmpera e precisará ser ajustado de acordo com a situação específica.
(III) Lote de produção e custo
Na produção em larga escala, o custo é uma consideração importante. A água como meio de têmpera é barata e fácil de obter. É uma opção econômica para peças pequenas de correntes de rolos produzidas em grandes quantidades. No entanto, para a produção de peças complexas e de alta precisão, embora o custo da têmpera em óleo ou salmoura seja relativamente alto, seu custo total pode ser mais vantajoso a longo prazo, pois pode reduzir efetivamente a taxa de refugo e melhorar a qualidade do produto. Além disso, o custo de manutenção e a vida útil do meio de têmpera também precisam ser considerados de forma abrangente.

5. Utilização e manutenção do meio de têmpera
(I) Precauções de utilização
Ao utilizar água como meio de têmpera, atente-se a fatores como temperatura, limpeza e dureza da água. Temperaturas muito altas reduzem a taxa de resfriamento e afetam o efeito da têmpera; impurezas e dureza excessiva na água podem causar problemas como redução da qualidade da superfície da peça e incrustações no equipamento. Para têmpera em óleo, a temperatura, a qualidade e as condições de agitação do óleo devem ser rigorosamente controladas. Temperaturas excessivas do óleo reduzem a velocidade de resfriamento e podem até causar incêndio; além disso, a deterioração do óleo afeta o desempenho da têmpera, sendo necessária a sua substituição e filtragem regulares. O uso de soluções salinas e de cloreto de cálcio requer atenção à concentração, temperatura e medidas anticorrosivas da solução para garantir a estabilidade do seu desempenho de resfriamento e a operação segura do equipamento.
(II) Pontos de manutenção
A análise regular de diversos parâmetros do fluido de têmpera, como dureza da água, viscosidade e ponto de fulgor do óleo, além da concentração da solução salina e da solução de cloreto de cálcio, é fundamental para garantir a qualidade da têmpera. Ao mesmo tempo, o tanque de têmpera deve ser mantido limpo, com a remoção oportuna de sedimentos e impurezas. Para têmpera em óleo, medidas de prevenção de incêndio também devem ser adotadas, e o equipamento de combate a incêndio adequado deve ser instalado. Além disso, o uso de sistemas de resfriamento e circulação apropriados pode prolongar a vida útil do fluido de têmpera e melhorar sua eficiência e estabilidade de resfriamento.

6. Conclusão
Em resumo, a seleção de um meio de têmpera adequado desempenha um papel vital na melhoria do desempenho e no controle de qualidade da corrente de rolos de aço 45#. Água, óleo, solução salina e solução de cloreto de cálcio possuem características próprias. Em aplicações práticas, o tamanho, a forma, a composição do material, o lote de produção e o custo da peça devem ser considerados de forma abrangente para se obter o melhor efeito de têmpera. Compradores atacadistas e fabricantes internacionais devem ter um profundo conhecimento das características e do escopo de aplicação dos diferentes meios de têmpera, fortalecer a cooperação com fornecedores de tratamento térmico, otimizar o processo de têmpera, melhorando assim a competitividade de mercado da corrente de rolos de aço 45# e atendendo à demanda global por componentes de transmissão de alta qualidade.