Acero aleado 4340 | 34CrNiMo6 | 1.6582

3. Tratamiento térmico

Los siguientes son procedimientos de tratamiento térmico estándar aplicables al acero de aleación 4340, diseñados para modificar su microestructura y propiedades mecánicas:

3.1 Recocido de acero 4340 para una mejor maquinabilidad

Recocido Se emplea principalmente para ablandar el acero de aleación 4340, mejorando así su maquinabilidad para el procesamiento posterior.

• Proceso: Calentar el acero a un rango de temperatura de 790 a 845 °C (1450 a 1550 °F).
• Tenencia: Mantenga esta temperatura durante un tiempo que dependerá del espesor de la sección o de la carga del horno.
• Enfriamiento: El horno se enfría a una velocidad controlada de aproximadamente 15 °C/h (30 °F/h) hasta 480 °C (900 °F), seguido de enfriamiento por aire.
• Resultado: Esto da como resultado una capacidad de mecanizado de aproximadamente 45% (en comparación con el acero laminado en frío B1112, que tiene 100%). El límite elástico será menor que en los estados templado y revenido. Tratamiento térmico del acero de aleación 4340 Este paso es crucial para preparar el material para las operaciones de mecanizado.

3.2 Normalización del acero 4340 para uniformidad estructural

La normalización sirve para refinar la estructura del grano de las piezas forjadas o laminadas 4340, lo que promueve una microestructura más uniforme y potencialmente mejora la maquinabilidad. También es un tratamiento de acondicionamiento común previo al tratamiento térmico final.

• Proceso: Calentar el acero 4340 a una temperatura superior a su punto de transformación superior, normalmente 870 °C (1600 °F), o dentro del rango de 845 a 925 °C (1550 a 1700 °F).
• Tenencia: Mantener durante un mínimo de 1 hora, o de 15 a 20 minutos por cada 25 mm (1 pulgada) de espesor máximo de sección.
• Enfriamiento: Aire fresco.
• Resultado: Para una maquinabilidad óptima, a menudo se recomienda una estructura obtenida mediante normalización seguida de revenido a 650 °C (1200 °F). Esto Tratamiento térmico del acero de aleación 4340 garantiza un punto de partida consistente para el procesamiento posterior.

3.3 Endurecimiento del acero 4340: austenitización y temple

El proceso de endurecimiento es fundamental para alcanzar los altos niveles de dureza y resistencia característicos del acero de aleación 4340 tratado adecuadamente. Esto implica la formación de una microestructura martensítica.

• Austenitización: Calentar a una temperatura de 800 a 845 °C (1475 a 1550 °F), alcanzando normalmente los 845 °C (1550 °F).
• Tenencia: Remojar durante aproximadamente 15 minutos por cada 25 mm (1 pulgada) de tamaño de sección, con un tiempo de retención mínimo de 150 minutos.
• Temple: Debido a su excelente templabilidad profunda, el acero 4340 se suele templar en aceite para secciones redondas de hasta aproximadamente 75 mm (3 pulgadas) de diámetro. Para secciones más grandes, se recomienda el uso de agua. temple Puede ser necesario lograr un endurecimiento completo, aunque esto aumenta significativamente el riesgo de agrietamiento a este nivel de carbono. Las secciones delgadas de 4340 pueden incluso alcanzar la dureza mediante refrigeración por aire.
• Resultado: La microestructura recién templada es principalmente martensita, lo que resulta en una alta dureza, potencialmente alrededor de 601 HB o una dureza superficial de 58 HRC. Esta etapa de Tratamiento térmico del acero de aleación 4340 es fundamental para desarrollar su fuerza.

3.4 Templado del acero 4340 para obtener tenacidad y ductilidad

Inmediatamente después del temple, el acero 4340 endurecido, con su frágil estructura martensítica, debe ser revenido. Templado Reduce ligeramente la dureza pero mejora significativamente la tenacidad, la ductilidad y la resistencia al impacto, logrando el equilibrio deseado de propiedades mecánicas.

a. Tiempo: Inicie el revenido tan pronto como las piezas templadas se hayan enfriado a aproximadamente 52 a 65 °C (125 a 150 °F). Esto es crucial para evitar el agrietamiento.

b. Rango de temperatura: Las temperaturas de revenido del acero 4340 suelen oscilar entre 200 y 650 °C (400 y 1200 °F). La temperatura específica seleccionada determina directamente las propiedades mecánicas finales.

c. Tiempo de retención: Un tiempo de templado estándar es de 1 a 2 horas, o 2 horas por cada 25 mm (1 pulgada) de sección transversal.

d. Impacto en la propiedad:

• Templado en 205 °C (400 °F) Proporciona una alta resistencia a la tracción (aprox. 1980 MPa) y dureza (aprox. 520 HB / 53 HRC), pero con una energía de impacto relativamente baja (aprox. 20 J).
• Templado en 650 °C (1200 °F) Esto da como resultado una menor resistencia (aprox. 1020 MPa) y dureza (aprox. 290 HB / 31 HRC), pero una energía de impacto significativamente mayor (aprox. 100 J).

e. Precaución: En general, se recomienda evitar templar el acero de aleación 4340 dentro del rango de “fragilidad azul” de 230 a 370 °C (450 a 700 °F).

f. Consideraciones: Si bien el acero 4340 es relativamente inmune a la fragilización por revenido, alcanzar niveles de resistencia muy altos (superiores a aprox. 1400 MPa o 200 ksi) lo hace susceptible a la fragilización por hidrógeno. En tales casos, es necesario el horneado después de procesos como el decapado o el chapado. Además, el acero 4340 presenta poca resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión cuando se revene a niveles de resistencia extremadamente altos (de 1500 a 1950 MPa o de 220 a 280 ksi). Una cuidadosa selección de los parámetros de revenido en el Tratamiento térmico del acero de aleación 4340 El ciclo es primordial.

3.5 Alivio de tensiones del acero 4340

El alivio de tensiones se realiza para reducir las tensiones internas inducidas por operaciones de fabricación anteriores, como enderezado, conformado o mecanizado pesado, especialmente antes del endurecimiento.

• Temperatura: Una temperatura típica de alivio de tensión es de 650 a 675 °C (1200 a 1250 °F).
• Nota: Si se va a aliviar la tensión de una pieza ya templada y revenida, la temperatura de alivio de la tensión no debe superar la temperatura de revenido original para evitar alterar las propiedades mecánicas deseadas.
• Soldadura: Para los componentes 4340 soldados, a menudo se recomienda aliviar la tensión inmediatamente después de la soldadura, preferiblemente antes de que la pieza se enfríe a temperatura ambiente y a una temperatura inferior a A1 (la temperatura crítica inferior).

3.6 Nitruración del acero 4340 para dureza superficial

El acero de aleación 4340 es adecuado para la nitruración, un proceso de endurecimiento de superficies que produce una carcasa muy dura y resistente al desgaste y puede mejorar la vida útil por fatiga.

• Requisito previo: La nitruración generalmente se realiza en acero 4340 que ya ha sido endurecido y templado para establecer las propiedades del núcleo deseadas.
• Optimización de la dureza de la caja: Para lograr la máxima dureza de la caja mediante la nitruración, es necesario maximizar la dureza del núcleo. Esto implica templar el acero a la temperatura mínima aceptable (consistente con la tenacidad del núcleo deseada) antes del proceso de nitruración.
• Resultado: La dureza típica del acero 4340 nitrurado puede superar los 60 HRC. Este acero especializado Tratamiento térmico del acero de aleación 4340 Es ideal para aplicaciones críticas en cuanto al desgaste.

3.7 Resumen de los parámetros del tratamiento térmico del acero de aleación 4340

Para proporcionar una descripción general rápida, la siguiente tabla resume los parámetros clave para los tratamientos térmicos comunes del acero de aleación 4340: