Lei Tingquan, un académicien de l'Académie chinoise des sciences, a clairement souligné que l'acier de construction à carbone moyen était trempé à une température élevée de 500 ~ 700 ℃ après une trempe normale, également connue sous le nom de traitement de revenu (code: 515), et l'obtenu tissu a été trempé Soxhlet, avec de bonnes propriétés mécaniques globales. Ainsi, le traitement de trempe et revenu est adapté aux travaux sous charges dynamiques importantes, notamment sous contraintes composites (traction, compression, flexion, torsion, choc, fatigue). Ils nécessitent généralement une bonne adéquation entre la résistance et la ténacité, c'est-à-dire une résistance et une ténacité élevées.
Avec la construction d'une société économe en ressources et le développement de produits légers à haute résistance, c'est une garantie importante d'améliorer continuellement la qualité du traitement de revenu pour classer le traitement de revenu traditionnel et l'acier trempé. L'utilisation d'acier martensitique à faible teneur en carbone au lieu d'acier trempé est un moyen important de développer le traitement thermique de l'acier de construction.
A. Classification de la qualité de la modulation
Le but du traitement de trempe et de revenu est d'obtenir de bonnes propriétés mécaniques globales de la pièce, pas seulement la dureté. Par conséquent, le traitement de revenu doit être divisé en trois catégories en fonction des propriétés mécaniques globales : haute ténacité, forte ténacité et haute résistance.
(1) Trempe à haute ténacité de l'acier
La trempe à haute ténacité est la pièce après trempe 650 ~ 700 ℃ ultra-haute température, également connue sous le nom de traitement de trempe. Non seulement la pièce peut obtenir un certain degré de résistance et de plasticité, mais elle peut également obtenir une ténacité assez élevée. Les propriétés mécaniques après trempe et revenu sont répertoriées dans le tableau 1. Il est très approprié pour la gradation et la sphéroïdisation de l'acier utilisé dans la frappe à froid et l'extrusion à froid, la gradation des fixations, des pièces de formage et des pièces de pliage, ainsi que la gradation de pièces d'arbre et de barre à haute ténacité.
Tableau 1 Propriétés mécaniques de l'acier après trempe et revenu avec une ténacité élevée
Force d'extension Rm／MPa | Limite d'élasticité Rel／MPa | Pourcentage d'allongement après rupture UN(%) | Pourcentage de réduction de la superficie Z（％） | Impact absorbant l'énergie Akv（0℃）/J | Dureté HBW |
| 500-650 | 350-500 | 22-32 | 60-75 | 80-250 | 160-230 |
(2) Forte ténacité et revenu de l'acier
Le revenu de résistance et de ténacité est le traitement de revenu traditionnel. Après la trempe, la pièce est généralement trempée à 550 ~ 650℃, dans le but d'améliorer la ténacité de l'acier, de faire correspondre la résistance et la ténacité et d'obtenir des propriétés mécaniques globales plus élevées. La gamme d'applications de la trempe à forte ténacité est très large, environ 80% des pièces en acier à structure moyenne en carbone adoptent ce type de trempe. Les propriétés mécaniques de l'acier trempé sont répertoriées dans le tableau 2.
Tableau 2 Gamme de propriétés mécaniques après traitement de trempe et de revenu de résistance et de ténacité
Force d'extension Rm／MPa | Limite d'élasticité Rel／MPa | Pourcentage d'allongement après rupture UN(%) | Pourcentage de réduction de la superficie Z（％） | Impact absorbant l'énergie Akv（0℃）/J | Dureté HBW |
| 650-900 | 500-700 | 15-25 | 45-65 | 50-150 | 240-300 |
(3) Trempe à haute résistance de l'acier
La trempe à haute résistance est également appelée trempe dure. Après la trempe, la pièce est trempée à une température élevée de 500 ~ 600℃, ce qui permet à la pièce d'obtenir une plasticité et une ténacité plus élevées tout en améliorant considérablement la dureté et la résistance. Ce processus est très approprié pour réduire le poids, les pièces légères, telles que les attaches à haute résistance, les tirants en acier à haute résistance, la tige d'ancrage, diverses pièces d'arbre et d'autres exigences de pièce à usiner de haute performance de fatigue, haute durée de vie. Les propriétés mécaniques de l'acier trempé sont répertoriées dans le tableau 3.
Tableau 3 Gamme de propriétés mécaniques après traitement de trempe et revenu à haute résistance
Force d'extension Rm／MPa | Limite d'élasticité Rel／MPa | Pourcentage d'allongement après rupture UN(%) | Pourcentage de réduction de la superficie Z（％） | Impact absorbant l'énergie Akv（0℃）/J | Dureté HBW |
| 900-1200 | 700-1000 | 8-18 | 40-55 | 35-80 | 300-380 |
B.Classification de l'acier trempé
Il est souligné dans la littérature que la trempabilité de l'acier est le facteur le plus important affectant la qualité du traitement de revenu. Pour des aciers de trempabilité différente, la profondeur de la couche de pénétration de trempe obtenue après trempe sera différente, et la microstructure sera différente, ainsi que les propriétés mécaniques de la répartition le long de la section. Plus les exigences de performances mécaniques de la pièce sont élevées, en particulier lorsque la taille de la section de la pièce est très grande, plus l'impact de la trempabilité est important. Par conséquent, selon la trempabilité de l'acier, l'acier trempé peut être divisé en quatre types : l'acier trempé avec la trempabilité la plus faible, l'acier trempé avec une trempabilité faible, l'acier trempé avec une trempabilité élevée et l'acier trempé avec la trempabilité la plus élevée.
(1) Acier trempé avec la plus faible trempabilité
L'acier trempé avec la trempabilité la plus faible fait référence à l'acier non allié au carbone moyen (acier au carbone moyen) avec un diamètre critique de 15 ~ 23 mm lorsqu'il est trempé par de l'eau à 20 ℃. Tels que l'acier 35, l'acier 40, l'acier 45, l'acier 50. Parmi eux, L'acier 45 (code U20452) est l'acier trempé le plus couramment utilisé et utilisé en Chine. En raison de la plus faible trempabilité, le traitement de trempe de l'acier 45 ne convient que pour les petites pièces avec une taille de section inférieure à 25 mm.
Mais au fil des ans, de nombreuses entreprises ont simplement ignoré le traitement de trempe et de revenu de l'acier 45, la caractéristique de qualité la plus importante, non seulement la taille de la section de la pièce de 60 ~ 100 mm, mais même le diamètre de 300 ~ 500 mm de préchauffage de type grand arbre le traitement utilise également un traitement de revenu. En raison de l'effet de la taille de la section, plus la taille de la pièce est grande, plus la dureté après trempe est faible, plus la couche de durcissement est peu profonde, plus les propriétés mécaniques globales de la pièce sont faibles. Surtout en raison de l'allocation de voiture grossière (généralement 3 ~ 5 mm), 45 pièces en acier après trempe et revenu seront la majeure partie de la pièce ou tout le traitement de la couche durcie. Lorsque le diamètre de la pièce est supérieur à 60 mm, les performances après trempe après revenu sont similaires à celles après normalisation ; lorsque la taille est supérieure à 100 mm, la surface ne peut même pas obtenir de structure martensitique. Par conséquent, la pièce avec une grande section d'acier 45 doit être utilisée dans des conditions de normalisation ou de trempe de surface.
(2) Acier trempé à faible trempabilité
L'acier trempé à faible trempabilité fait référence à un acier faiblement allié à teneur moyenne en carbone avec un diamètre critique de 30 ~ 54 mm et un diamètre critique de trempe à l'huile de 19 ~ 40 mm lorsqu'il est trempé avec de l'eau à 20 ℃ (la fraction massique n'est généralement pas supérieure à 2.5%). Il existe principalement du 35Cr, 40Cr, 45Cr, 35Mn2, 40Mn2, 45Mn2, etc. Parmi eux, l'acier 40Cr (code A20402) est l'acier allié trempé le plus utilisé en Chine. Il est généralement utilisé pour la trempe de pièces de section moyenne et de propriétés mécaniques supérieures à celles de l'acier non allié (acier au carbone).
(3) Acier trempé à haute trempabilité
L'acier trempé à haute trempabilité fait référence à l'acier moyennement carboné faiblement allié trempé à l'eau à 20 ℃, le diamètre critique de 42 ~ 85 mm, le diamètre critique de la trempe à l'huile est de 30 ~ 6 mm. acier, etc. Les aciers 30CrMo (code A35) et 35CrMo (code A42) sont les aciers trempés moyennement carbonés et faiblement alliés les plus couramment utilisés. Ils se caractérisent principalement par une résistance élevée, une bonne ténacité, une trempabilité supérieure à celle de l'acier 40Cr, une résistance élevée au fluage et une résistance durable à haute température, et peuvent fonctionner longtemps à 35 ℃.
(4) Acier trempé avec la plus haute trempabilité
L'acier trempé avec la trempabilité la plus élevée fait référence à l'acier moyennement allié à faible teneur en carbone et à l'acier moyennement allié à moyenne teneur en carbone trempé avec de l'eau à 20 ℃, diamètre critique de 60 ~ 126 mm, diamètre critique de trempe à l'huile de 46 ~ 114 mm. Les principaux types d'acier sont 40CrNiMoA (code A50403), agtCrMnMo (code A34402), 37CrNi3 (code A42372) et ainsi de suite. Il est souvent utilisé pour fabriquer des pièces à haute résistance avec une grande section et une charge d'impact de roulement, comme l'arbre excentrique de la machine à forger horizontale, le vilebrequin de la machine à forger , tirant et tige d'ancrage à haute résistance, etc.
Les quatre types d'acier trempé ci-dessus ne couvrent que l'acier trempé utilisé pour les machines ordinaires. En raison des différentes compositions chimiques, des différentes tailles de section et des différents processus de traitement thermique de l'acier, il n'y a pas de limite stricte entre chaque type.
C. L'acier martensitique à faible teneur en carbone remplace l'acier trempé
L'académicien Lei Tingquan a notamment souligné que la trempe est un processus d'amélioration de la plasticité et de la ténacité au détriment de la résistance, ce qui nuit au potentiel des matériaux. La forte trempe de l'acier à faible teneur en carbone et de l'acier allié à faible teneur en carbone en martensite à faible teneur en carbone est de plus en plus largement utilisée, ce qui est devenu un moyen important de tirer parti du potentiel de résistance et de ténacité de l'acier et de prolonger la durée de vie des pièces de machine. Par conséquent, dans la production industrielle, la forte trempe de l'acier à faible teneur en carbone peut remplacer une partie du traitement de trempe et de revenu de l'acier à carbone moyen.
(1) L'acier 20Cr est fortement trempé avec de la martensite à faible teneur en carbone au lieu d'être trempé avec de l'acier 40Cr
Après avoir été trempé à 350 ℃, l'acier 20Cr a une résistance, une dureté, une plasticité et une résistance aux chocs supérieures à celles de l'acier 40Cr trempé. L'utilisation d'acier 20Cr au lieu d'acier 40Cr pour fabriquer un joint de verrouillage de tige de forage peut réduire ou même éviter la défaillance de la boucle de glissement. En raison de sa grande plasticité, de sa ténacité à la rupture, de sa résistance aux chocs multiples et de sa faible température de conversion froide et cassante (& LT;-70℃), peut améliorer considérablement la durée de vie du verrou de tige de forage. La martensite à faible teneur en carbone a d'excellentes performances d'usinage, simplifie le processus et réduit les coûts. Les propriétés mécaniques de ces deux types d'aciers après trempe et revenu sont présentées dans le tableau 4.
Tableau 4 Comparaison des propriétés mécaniques de l'acier 20Cr et de l'acier 40Cr après traitement thermique
| Nuance d'acier | Processus de traitement thermique | HRC | ReH/MPa | Rm / MPa | UN (%) | Z (%） | Akv/J |
| 20Cr | À 920 ℃, une solution de NaCl à 10 % a été utilisée pour la trempe et à 350 ℃ pour le revenu | 37 | 1000 | 1213 | 13 | 64 | 64 |
| 40Cr | Trempe à l'huile à 850℃, trempe à 500℃ | 36 | 830 | 980 | 9 | 45 | 39 |
(2) La trempe intensive martensite à faible teneur en carbone de l'acier 20 remplace le traitement trempé et revenu de l'acier 45
Le manchon carré du convoyeur à plaques à chaînes est composé de 20 tubes en acier au lieu de 45 tubes en acier trempé. que l'acier trempé 20 a augmenté de 900%, simplifié le processus, l'assemblage ne se produit pas de rupture, petite distorsion, améliore l'efficacité de la production de qualité du produit a augmenté de plus de 7 fois.
Fabriquez une goupille de joint de flèche avec de l'acier 20 au lieu de 45 acier quench. La goupille de connexion du bras de levage était à l'origine trempée avec de l'acier 45. Une partie des extrémités du trou de 6 mm crack.20 acier, 1000 ℃ × 4.5 ~ 5 min, a été trempé dans 5% ~ 15% (fraction massique) d'eau de lessive, pas de fissure.
(3) le durcissement par trempe de l'acier 20CrMnTi remplace le revenu de l'acier 40CrMnTi
Après traitement thermique, les propriétés mécaniques de l'acier 20CrMnTi et de l'acier 40CrMnTi sont répertoriées dans le tableau 5.
Tableau 5 Comparaison des propriétés mécaniques de l'acier 20CrMnTi et de l'acier 40CrMnTi après traitement thermique
| Nuance d'acier | Processus de traitement thermique | HRC | ReH/MPa | Rm / MPa | UN (%) | Z (%） | Akv/J |
| 20Cr | À 920 ℃, une solution de NaCl à 10 % a été utilisée pour la trempe et à 350 ℃ pour le revenu | 47 | 1208 | 1502 | 10 | 56 | 52 |
| 40Cr | Trempe à l'huile à 850℃, trempe à 500℃ | 35 | 1209 | 1325 | 9 | 45 | 47 |
D.Conclusion
(1) Le but principal du revenu est d'obtenir de bonnes propriétés mécaniques globales de la pièce. Selon la classification des propriétés mécaniques, les agents de trempe peuvent être divisés en trois types : les agents de trempe à haute ténacité, les agents de trempe à forte ténacité et les agents de trempe à haute résistance.
(2) La trempabilité est la caractéristique de qualité la plus importante qui affecte la qualité du traitement de revenu. Selon la trempabilité, l'acier trempé peut être divisé en 4 catégories : trempabilité la plus faible, la plus faible, la plus élevée et la plus élevée.
(3) L'acier martensite à faible teneur en carbone est un moyen important de développer le traitement thermique de l'acier de construction au lieu de l'acier trempé.