OȚEL ALIAT 5140 | 1.7035 | 41CR4 | SCR440

3. Procese cheie de tratament termic pentru oțelul aliat 5140

Mai multe înființate tratament termic Oțelului aliat 5140 i se pot aplica procese pentru a-i modifica microstructura și, în consecință, proprietățile fizice și mecanice. Aceste tratamente includ recoacerea, normalizarea, călirea și revenirea, revenirea prin austingere și călirea prin inducție.

3.1 Recoacerea oțelului aliat 5140

Recoacerea se utilizează în principal pentru a înmuia oțelul aliat 5140, îmbunătățindu-i prelucrabilitatea și formabilitatea.

• Proces: Aceasta implică încălzirea oțelului la o temperatură cuprinsă între 815°C și 870°C (1500°F și 1600°F), menținerea la această temperatură pentru o durată adecvată, urmată de un proces lent de răcire, de obicei răcire în cuptor.
• Rezultat: Acest tratament își propune să producă o microstructură predominant de carburi perlitice sau sferoidizate într-o matrice feritică. Duritatea maximă atinsă după recoacerea oțelului 5140 în acest interval este de aproximativ 187 HB. Această stare de înmuiere, caracterizată prin microstructura sa specifică, este ideală pentru operațiunile ulterioare de fabricație datorită prelucrabilității îmbunătățite și a formabilității îmbunătățite.

3.2 Normalizarea oțelului aliat 5140

Normalizarea este un proces de tratament termic utilizat pentru rafinarea structurii granulare a oțelului aliat 5140, creând o microstructură mai uniformă și omogenă.

• Proces: Implică încălzirea oțelului la o temperatură peste punctul său critic superior de transformare (Ac3) și apoi răcirea acestuia în aer liniștit.
• Rezultat: Acest tratament are ca rezultat o granulometrie mai fină și mai uniformă, ceea ce poate îmbunătăți rezistența și tenacitatea oțelului. Normalizarea este adesea efectuată ca etapă pregătitoare înainte de tratamente termice ulterioare, cum ar fi călirea și revenirea, asigurând un răspuns consistent și optim la prelucrările termice ulterioare.

3.3 Călirea și revenirea oțelului aliat 5140

Călire și revenire (adesea denumite stingere şi temperare) este un tratament termic critic pentru oțelul aliat 5140 pentru a-i dezvolta echilibrul optim între rezistență, duritate și tenacitate.

• Proces de întărire: Aceasta implică austenitizarea oțelului, de obicei prin încălzire la aproximativ 840°C (sau în funcție de nevoile specifice ale aplicației), urmată de răcire rapidă (călire) într-un mediu adecvat (de exemplu, ulei sau apă). Scopul este de a transforma austenita într-o structură martensitică sau bainitică dură, care oferă duritatea inițială ridicată.

• Întărire: Oțelul aliat 5140 prezintă o bună călibilitate, superioară oțelurilor carbon simple precum 1040, în special în ceea ce privește obținerea unei durități totale în secțiuni cu diametrul de până la aproximativ 40 mm atunci când este călit în apă. De exemplu, o probă 5140 cu diametrul de 15 mm prezintă o duritate constantă pe toată secțiunea sa transversală datorită formării martensitei, o caracteristică menținută chiar și în probe cu diametrul de 40 mm în condiții similare de călire. Cu toate acestea, călibilitatea sa este în general mai mică decât cea a claselor de aliaje superioare, cum ar fi 4140 sau 4340; acest lucru ar trebui luat în considerare la tratarea secțiunilor foarte mari unde obținerea unei durități uniforme este esențială, deoarece acele alternative cu aliaje superioare pot oferi o călire mai profundă.

• Procesul de revenire: După călire, oțelul este extrem de dur, dar adesea prea fragil pentru majoritatea aplicațiilor. Revenirea implică reîncălzirea oțelului călit la o temperatură specifică sub temperatura sa critică inferioară (Ac1), de obicei între 175°C și 705°C (350°F și 1300°F). Temperatura de revenire aleasă dictează echilibrul final al proprietăților.
• Rezultat: Revenirea reduce într-o oarecare măsură duritatea și rezistența, dar crește semnificativ ductilitatea și tenacitatea, ameliorând tensiunile interne induse în timpul călirii. Acest proces permite un control precis asupra proprietăților mecanice finale ale componentelor din oțel aliat 5140, adaptându-le la cerințe specifice de service.

3.4 Oțel aliat 5140 prin revenire prin temperare

Oțelul slab aliat 5140 este considerat potrivit pentru austempering, un proces de transformare izotermă care produce o microstructură bainitică.

• Proces: Austenitarea implică călirea oțelului de la temperatura sa de austenitizare direct la o temperatură peste temperatura de început a martensitei (Ms), dar sub intervalul de formare a perlitei (de obicei în zona de transformare a bainitei). Oțelul este menținut la această temperatură până când austenita se transformă complet în bainită. Pentru oțelul 5140, această transformare în bainită este în general finalizată în 1 până la 10 minute atunci când este menținută la temperaturi între 315°C și 400°C (600°F și 750°F).
• Rezultat: Acest proces are ca rezultat o microstructură bainitică, cunoscută pentru combinația excelentă de rezistență, tenacitate și ductilitate, adesea cu distorsiuni reduse în comparație cu călirea și revenirea convenționale. Compoziția oțelului aliat 5140 permite revenirea în secțiuni mai mari în comparație cu oțelurile carbon simple, cum ar fi 1080, datorită timpului mai lung disponibil pentru a ocoli formarea perlitei în timpul răcirii.

3.5 Călirea prin inducție a oțelului aliat 5140

Pentru aplicații care necesită o duritate ridicată a suprafeței și o rezistență la uzură, combinate cu un miez dur, oțelul aliat 5140 poate fi călit prin inducție eficient. Acest proces este de obicei efectuat după un tratament inițial de călire și revenire pentru a stabili proprietățile dorite ale miezului.

• Proces: Călirea prin inducție este o tehnică de călire superficială care utilizează inducția electromagnetică pentru a încălzi rapid stratul superficial al oțelului peste temperatura sa de transformare, urmată de călire imediată.
• Rezultat: Acest lucru creează o carcasă dură, menținând în același timp proprietățile benefice prestabilite (cum ar fi tenacitatea sau rezistența ridicată) ale miezului. Pentru oțelul aliat 5140 (adesea grupat cu 4140 pentru această caracteristică), călirea prin inducție poate atinge adâncimi de carcasă de 1,0 mm până la 2,0 mm, cu rezistențe ale miezului cuprinse de obicei între 100-140 kgf/mm², în funcție de diametrul componentei și de parametrii specifici ai procesului. Această caracteristică cu proprietate dublă este extrem de avantajoasă pentru componentele supuse uzurii superficiale și solicitărilor miezului.

3.6 Rezumatul opțiunilor de tratament termic pentru oțelul aliat 5140

Pentru a oferi o imagine de ansamblu clară asupra dumneavoastră, tabelul următor prezintă pe scurt principalele procese de tratament termic pentru oțelul aliat 5140: