Trempe superficielle des matériaux métalliques

Dans la production réelle, de nombreuses pièces de machines fonctionnent sous des charges alternées telles que la torsion et la flexion, ainsi que des charges d'impact. La couche superficielle est soumise à des frottements, à des contraintes de contact alternées ou pulsées, et parfois à des chocs. Par exemple, arbre de transmission, engrenage de transmission, etc. La surface de ces pièces supporte des contraintes plus élevées que le noyau, elle nécessite donc une résistance, une dureté et une résistance à l'usure plus élevées dans la plage de profondeur limitée de la surface de travail, tandis que le noyau nécessite une plasticité et une plasticité suffisantes. résistance à l'usure. Avoir la résilience nécessaire pour résister à une certaine pression. Charge d'impact. Sur la base de cette exigence et des lois de trempe et de durcissement des matériaux métalliques, le procédé de trempe superficielle a été développé.

La trempe superficielle est l’un des moyens importants pour renforcer la surface des matériaux métalliques. Tout matériau métallique qui peut augmenter sa résistance et sa dureté grâce à la trempe peut être renforcé par une trempe superficielle.
La pièce après traitement de trempe de surface peut obtenir l'effet de « surface dure mais noyau résistant », c'est-à-dire que non seulement la surface a une dureté, une résistance et une résistance à l'usure élevées, mais correspond également à la structure de noyau obtenue par le traitement thermique préliminaire de la pièce. . pièce à usiner et a une bonne ténacité et résistance à la fatigue. Par conséquent, la trempe superficielle est largement utilisée dans la production industrielle.

La trempe de surface est un processus de traitement thermique qui utilise un chauffage rapide pour chauffer la pièce au-dessus du point de transformation de phase dans une plage de profondeur limitée sur la surface, puis la refroidit rapidement pour obtenir de la martensite uniquement dans une certaine plage de profondeur sur la surface de la pièce. atteindre l’objectif de renforcer la surface de la pièce.
Les engrenages, cames, vilebrequins et diverses pièces d'arbre fonctionnent sous des charges alternées telles que la torsion et la flexion, et sont soumis à la friction et aux chocs. Leurs surfaces subissent des contraintes plus élevées que leurs noyaux. Le but de la trempe superficielle est d'obtenir la structure martensite dans une certaine plage de profondeur de la surface de la pièce, tandis que le noyau reste trempé en surface (trempe et revenu ou état de normalisation), obtenant ainsi la dureté et la résistance à l'usure plus élevées requises de la surface de la pièce. Propriétés, tandis que le noyau conserve une certaine résistance, une plasticité et une ténacité suffisantes, c'est-à-dire que la surface est dure et le noyau est résistant.
Juste pour atteindre rapidement la température d'austénitisation dans la plage de profondeur limitée de la surface de la pièce, alors que la température centrale est encore très basse, une densité d'énergie thermique extrêmement élevée doit être fournie à la surface de la pièce (en général, la densité d'énergie thermique doit être plus grande). supérieure ou égale à 102 W/cm2) pour le rendre La surface est rapidement chauffée à la température austénitisante, et la chaleur sur la surface se refroidit d'abord avant de pouvoir être transférée au noyau, maintenant la température du noyau à une température plus basse.

Il n'y a pas de changement de phase dans cette partie du cœur. Il existe de nombreuses façons de répondre à ce besoin de chauffage rapide. En fonction de la source de chaleur, la trempe des surfaces en acier comprend principalement la trempe des surfaces par chauffage par induction, la trempe des surfaces par chauffage au laser, la trempe des surfaces par chauffage à la flamme, etc. De plus, il existe le chauffage par faisceau d'électrons, le chauffage par contact électrique, le chauffage par électrolyte, etc. variété de méthodes de chauffage, telles que le chauffage, le faisceau plasma et le chauffage focalisé iso-infrarouge.

Étant donné que les méthodes de chauffage ci-dessus ont chacune leurs propres caractéristiques et limites, elles sont toutes appliquées sous certaines conditions. Les plus couramment utilisées sont la trempe des surfaces chauffées par induction et la trempe des surfaces chauffées par flamme. Le chauffage par faisceau laser et le chauffage par faisceau d’électrons sont actuellement de nouvelles méthodes de chauffage et de trempe à haute densité énergétique. Puisqu’elles présentent certains avantages que les autres méthodes n’ont pas, elles ont gagné certaines applications.

Surface quenching is widely used in mechanical parts made of medium-carbon quenched and tempered steel or ductile iron with a carbon content of 0.4% to 0.5%. Since medium carbon quenched and tempered steel is surface quenched after quenching and tempering or normalizing pretreatment, it can not only maintain high comprehensive mechanical properties in the core, but also make the surface have high hardness (>50HRC) et résistance à l’usure. Performances, telles que les broches de machines-outils, les engrenages, les vilebrequins de moteurs diesel, les arbres à cames, etc. En principe, il existe de la fonte grise, de la fonte ductile, de la fonte malléable, de la fonte alliée, etc. La matrice est équivalente à l'acier au carbone moyen avec perlite et ferrite comme matrice, et peut être trempé en surface. Cependant, la fonte ductile a les meilleures performances de processus et possède des propriétés mécaniques complètes élevées après trempe de surface, elle est donc la plus largement utilisée.
Après trempe superficielle de l'acier à haute teneur en carbone, bien que la dureté de surface et la résistance à l'usure soient améliorées, la plasticité et la ténacité du noyau sont faibles. Par conséquent, le durcissement superficiel de l’acier à haute teneur en carbone est principalement utilisé pour les outils capables de résister à des impacts plus faibles et à des charges alternées. Outils de mesure et rouleaux hautement refroidis.
L'effet de renforcement après trempe superficielle de l'acier à faible teneur en carbone n'est pas significatif, il est donc rarement utilisé.