La mayoría de los defectos del tratamiento térmico se remontan a cinco razones: temperatura, atmósfera, tiempo, temple y carga del horno. Este artículo resume los fenómenos, posibles causas y contramedidas de defectos comunes en forma de tabla: por ejemplo, la dureza superficial insuficiente está relacionada principalmente con la descarburación o bajo potencial de carbono; los carburos de red están causados principalmente por un potencial de carbono demasiado alto o difusión insuficiente; las fluctuaciones de profundidad de la capa a menudo son causadas por el potencial de carbono o la temperatura fuera de control; la deformación y el agrietamiento están relacionados con la carga del horno, la intensidad de enfriamiento y los materiales.
- Secuencia de comprobación: temperatura → atmósfera → tiempo → inactivación → carga del horno → material
- Dureza superficial baja, puntos blandos: común en la descarburación, bajo potencial de carbono y enfriamiento insuficiente
- Carburos de red y paralímpicos excesivos: potencial de carbono demasiado alto o difusión insuficiente
- Fluctuación de la profundidad de la capa: control inestable del potencial de carbono/temperatura
- Oxidación interna: oxidación selectiva de componentes oxidantes en la atmósfera, Cr/Mn/Si
Tabla de comparación de defectos comunes
| Defecto | Fenómenos típicos | Posibles razones | Contramedidas |
|---|---|---|---|
| Oxidación | Escala de óxido superficial, azul y negro | El cuerpo del horno se escapa, la atmósfera es altamente oxidante y la cortina de llama de salida falla. | Comprobación de sellos, flujo atmosférico y punto de rocío |
| descarbonización | Dureza superficial baja y vida de fatiga reducida | El potencial de carbono es menor que el contenido de carbono del material. | Combina el potencial de carbono, la sonda de control y el gas portador |
| Dureza superficial insuficiente | La dureza es menor que el límite inferior | Descarburación, bajo potencial de carbono, velocidad de enfriamiento insuficiente y alta temperatura de templado | Calibrar el potencial de carbono, comprobar el medio de temple y la temperatura |
| Punto blando | Baja dureza local | Carga de horno demasiado densa, agitación insuficiente del medio de temple y suciedad en la superficie de las piezas | Optimizar la carga del horno, mejorar la mezcla y la limpieza |
| Profundidad de capa insuficiente/demasiado profunda | La capa endurecida efectiva está fuera de tolerancia | Desviación de temperatura, desviación de potencial de carbono, tiempo inadecuado | TUS/SAT, calibración de potencial de carbono, simulación de difusión |
| Fluctuaciones profundas de lotes | Los resultados de los hornos son inconsistentes | El control del potencial de carbono es inestable, el CO del gas portador fluctúa y el tiempo de recuperación de la apertura de la puerta es diferente. | Gas portador estable, cálculo de difusión en línea |
| carburo de malla | Carburos de capa superficial a lo largo de los límites de grano | El potencial de carbono es demasiado alto, difusión insuficiente, enfriamiento lento | Reducir el fuerte potencial de cementación y extender la difusión |
| Demasiado austenita retenida | Baja dureza y dimensiones inestables | El carbono/nitrógeno superficial es demasiado alto y la temperatura de enfriamiento es demasiado alta | Reducir el potencial de carbono / contenido de amoníaco, tratamiento en frío |
| Oxidación interna (oxidación del límite de grano) | Microestructura negra superficial | H₂O y CO₂ en la atmósfera oxidan selectivamente Cr, Mn y Si | Controlar la oxidación de la atmósfera y, si es necesario, la cementación a baja presión. |
| negro de carbón | Depósitos de carbono en partes y hornos | El potencial de carbono excede la saturación y hay demasiado gas enriquecido. | Controle el límite superior del potencial de carbono y queme carbón con regularidad |
| Deformación por extinción | Tamaño, forma y posición están fuera de tolerancia | Método de carga del horno, intensidad de temple, estructura de la pieza, tensión residual | Optimice los parámetros de carga y enfriamiento del horno y el alivio de pretensado |
| Agrietamiento por extinción | crack | Velocidad de enfriamiento demasiado rápida, esquinas afiladas, sobrecalentamiento, defectos de material | Elija los medios apropiados, mejore el diseño, controle la temperatura |
Sugerencias para la resolución de problemas
- temperatura: Si los registros de temperatura TUS, SAT y horno son normales;
- atmósfera: Curva de potencial de carbono / potencial de nitruración, registros de calibración, estado de la sonda, composición del gas portador;
- tiempo: Si cada período de tiempo se ejecuta de acuerdo con el proceso, y si la recuperación de la apertura de la puerta es anormal;
- Temple: Temperatura media, agitación, tiempo de transferencia, envejecimiento medio;
- Carga del horno: Capacidad de carga, espaciado y colocación de piezas;
- Material: Composición, microestructura inicial, estado superficial.
Es mejor prevenir que detectar
- Establecer un monitoreo continuo y alarmar los parámetros clave;
- Utilice las tendencias de datos para encontrar problemas tempranos como el envejecimiento de la sonda y la deriva del generador;
- Llevar a cabo la verificación de FMEA y muestra antes de que se pongan en línea nuevas piezas y nuevos procesos;
- Los problemas de calidad se forman en una biblioteca de casos y se revisan regularmente.
Preguntas frecuentes
¿Cómo juzgar si la descarburación o temple insuficiente resulta en baja dureza?
Metalografía: la capa superficial descarburada contiene ferrita o una estructura con contenido reducido de carbono; el enfriamiento insuficiente muestra una estructura no martensítica (como la troostita) y el contenido de carbono superficial es normal.
¿Se puede evitar completamente la oxidación interna?
Es difícil evitarlo completamente en una atmósfera endotérmica que contiene H₂O y CO₂, pero la profundidad se puede reducir controlando la oxidación de la atmósfera y seleccionando materiales apropiados; la cementación al vacío a baja presión puede básicamente eliminarlo.
¿Las piezas defectuosas pueden ser reelaboradas?
Las piezas pueden, por ejemplo, descarburación puede ser recarburado, y si la dureza es insuficiente, puede ser re-enfriado. Sin embargo, el retrabajo aumentará la deformación y el costo, y debe ser revisado y aprobado de acuerdo a los requisitos del cliente.