¿Por qué es necesario el tratamiento térmico del hierro fundido dúctil?
En la fundición dúctil, el grafito es esférico y su efecto debilitante y destructivo sobre la matriz es más débil que el del grafito en escamas. Las propiedades de la fundición dúctil dependen principalmente de la estructura de la matriz, teniendo el grafito una influencia secundaria. La mejora de la estructura de la matriz del hierro fundido dúctil mediante diversos tratamientos térmicos puede mejorar sus propiedades mecánicas en diversos grados. Debido a la influencia de factores como la composición química, la velocidad de enfriamiento y los agentes esferoidizantes, a menudo aparece una estructura mixta de ferrita, perlita, cementita y grafito en la estructura de fundición, especialmente en áreas de paredes delgadas de las piezas fundidas. El objetivo del tratamiento térmico es obtener la estructura deseada, mejorando así las propiedades mecánicas.
Los métodos de tratamiento térmico comúnmente utilizados para hierro fundido dúctil son los siguientes
Ⅰ
Recocido de grafitización a baja-temperatura: temperatura de calentamiento 720 ~ 760 grados. Enfriamiento en el horno por debajo de 500 grados y luego enfriamiento por aire-. Se descompone la cementita eutectoide, obteniéndose fundición dúctil con matriz de ferrita, mejorando así la tenacidad.
Ⅱ
Recocido de grafitización a alta temperatura: 880 ~ 930 grados, luego calentar a 720 ~ 760 grados y mantener. Enfriamiento en el horno por debajo de 500 grados y luego enfriamiento por aire-. Se elimina la estructura de la fundición blanca, obteniéndose una fundición dúctil con matriz de ferrita, mejorando la plasticidad, reduciendo la dureza y aumentando la tenacidad.
Ⅲ
Normalización de austenitización completa: 880 ~ 930 grados, método de enfriamiento: enfriamiento por niebla, enfriamiento por aire o enfriamiento por aire. Para reducir el estrés, se agrega un proceso de templado: 500 ~ 600 grados. Se obtiene así perlita + una pequeña cantidad de ferrita + grafito esferoidal, mejorando su resistencia, dureza y resistencia al desgaste.
Ⅳ
Normalización de austenitización incompleta: calentamiento a 820~860 grados, método de enfriamiento: enfriamiento por niebla, enfriamiento por aire o enfriamiento por aire seco. Para reducir la tensión, se agrega un proceso de templado: 500~600 grados, para obtener una estructura perlítica con una pequeña cantidad de ferrita dispersa, lo que resulta en mejores propiedades mecánicas integrales.
Ⅴ
Enfriamiento y revenido: calentamiento a 840 ~ 880 grados, método de enfriamiento: enfriamiento con aceite o agua, temperatura de templado después del enfriamiento: 550 ~ 600 grados, para obtener una estructura de sorbita templada, mejorando las propiedades mecánicas integrales.
Ⅵ
Enfriamiento isotérmico: calentamiento a 840 ~ 880 grados, enfriamiento en un baño de sal a 250 ~ 350 grados, para obtener propiedades mecánicas integrales, mejorando especialmente la resistencia, tenacidad y resistencia al desgaste.
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Nota especial
Durante el calentamiento por tratamiento térmico, la temperatura del horno de la pieza fundida es generalmente inferior a 350 grados. La velocidad de calentamiento depende del tamaño y la complejidad de la pieza fundida y se selecciona entre 30 y 120 grados/h. Para piezas grandes y complejas, la temperatura de entrada al horno debe ser baja y la velocidad de calentamiento debe ser lenta. La temperatura de calentamiento depende de la estructura de la matriz y la composición química. El tiempo de permanencia depende del espesor de la pared de la pieza fundida.
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Tratamiento de recocido de fundición dúctil.
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Otros métodos
Además, las piezas fundidas de hierro dúctil se pueden endurecer superficialmente mediante métodos de alta-frecuencia, media-frecuencia o llama para lograr una alta dureza, resistencia al desgaste y resistencia a la fatiga. También se puede utilizar nitruración suave para mejorar la resistencia al desgaste de las piezas fundidas.
Tratamiento de enfriamiento y revenido de piezas de fundición dúctil
Las piezas de fundición dúctil, utilizadas como cojinetes, requieren una mayor dureza. Por lo tanto, a menudo se enfrían y revenen a bajas temperaturas. El proceso implica calentar la fundición a 860-900 grados, mantenerla a esta temperatura para permitir que la matriz original se austenice por completo y luego enfriarla en aceite o sal fundida para lograr el enfriamiento. Después de esto, se templa a 250-350 grados, transformando la matriz original en martensita templada y austenita retenida, mientras que la morfología del grafito esferoidal original permanece sin cambios. Las piezas fundidas tratadas poseen una alta dureza y un cierto grado de tenacidad, conservan las propiedades lubricantes del grafito y exhiben una resistencia al desgaste mejorada.
Las piezas fundidas de hierro dúctil, utilizadas como componentes de ejes como cigüeñales y bielas en motores diésel, requieren alta resistencia y buenas propiedades mecánicas generales, lo que requiere un tratamiento de enfriamiento y revenido. El proceso es el siguiente: las piezas de hierro fundido se calientan a 860-900 grados y se mantienen a esa temperatura para austenitizar la matriz, luego se enfrían en aceite o sal fundida, seguido de un revenido a 500-600 grados para obtener una estructura de sorbita templada (generalmente con una pequeña cantidad de ferrita en bloques), mientras que la morfología del grafito esferoidal original permanece sin cambios. Después del tratamiento, la resistencia y la tenacidad coinciden bien y son adecuadas para las condiciones de trabajo de las piezas del eje.
Recocido de hierro dúctil para mejorar la tenacidad
El hierro fundido dúctil tiene una mayor tendencia a blanquearse que el hierro fundido gris ordinario durante el proceso de fundición y su tensión interna también es relativamente alta. Es difícil obtener una matriz pura de ferrita o perlita en las piezas de hierro fundido. Para mejorar la ductilidad o dureza de las piezas de hierro fundido, a menudo se recalientan a 900-950 grados y se mantienen a esa temperatura durante un tiempo suficiente para el recocido a alta-temperatura, luego se enfrían en un horno a 600 grados antes de retirarlas del horno. Durante el proceso, la cementita de la matriz se descompone en grafito, que precipita a partir de austenita. Este grafito se acumula alrededor del grafito esferoidal original y toda la matriz se transforma en ferrita.
Si la microestructura colada consta de una matriz (ferrita + perlita) y grafito esferoidal, para mejorar la tenacidad, sólo es necesario descomponer la cementita de la perlita en ferrita y grafito esferoidal. Para este propósito, la pieza de hierro fundido se recalienta a aproximadamente la temperatura eutectoide de 700-760 grados, se mantiene a esa temperatura y luego se enfría en un horno a 600 grados antes de sacarla del horno y enfriarla más.
Normalización para mejorar la resistencia del hierro dúctil
El propósito de normalizar el hierro dúctil es transformar la microestructura de la matriz en una microestructura de perlita fina. El proceso implica recalentar piezas fundidas de hierro dúctil con una matriz de ferrita y perlita a 850-900 grados. La ferrita y la perlita originales se convierten en austenita y parte del grafito esferoidal se disuelve en la austenita. Después de la conservación del calor y el enfriamiento por aire, la austenita se transforma en perlita fina, aumentando así la resistencia de las piezas fundidas de hierro dúctil.
Introducción de la empresa
Shanxi Jintai Hongye Casting & Forging Machinery Co., Ltd., ubicada en la provincia de Shanxi, China, es un fabricante líder de accesorios para tuberías, tuberías, diversas válvulas y tapas de hierro dúctil, y aprovecha al máximo las abundantes materias primas industriales de la región.
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