O ferro fundido pode ser tratado termicamente?

1. Pergunta: O ferro fundido precisa de tratamento térmico?

Há muito tempo existe um equívoco na comunidade de engenharia: "O ferro fundido pode ser usado como fundido, sem necessidade de tratamento térmico". Na verdade, todos os tipos de ferro fundido (ferro fundido cinzentoFerros fundidos (como o ferro fundido dúctil, o ferro fundido vermicular, etc.) podem ter seu desempenho significativamente melhorado por meio de tratamento térmico, mas existem diferenças essenciais no grau de tratamento térmico exigido para os diferentes tipos de ferro fundido:

Tratamento térmico obrigatório:

O ferro fundido dúctil (como o QT400-18) deve ser recozido para obter uma matriz de ferrita.

O ferro fundido nodular austemperado (ADI) requer austenitização e têmpera em banho de sal.

Tratamento térmico seletivo:

Recozimento para alívio de tensões em ferro fundido cinzento (não é necessário, mas é altamente recomendado)

Têmpera e endurecimento de ferro fundido ligado (como o ferro fundido Ni-Cr)

Tratamento térmico proibido:

Peças comuns de ferro fundido cinzento de paredes finas devem evitar o resfriamento brusco (pois racham facilmente).

2. Cinco funções essenciais do tratamento térmico do ferro fundido

2.1 Eliminar a tensão de fundição (comum a todos os ferros fundidos)

Dados comprobatórios: A tensão residual gerada durante o resfriamento da peça fundida pode atingir 200-300 MPa, e mais de 90% dessa tensão pode ser eliminada por recozimento a 550 °C por 1 hora.

Caso típico: Se a base da máquina-ferramenta não for submetida a um processo de alívio de tensões por recozimento, a deformação do trilho guia pode atingir 0.3 mm/m após 6 meses de uso.

2.2 Regular a estrutura da matriz (fator determinante do desempenho chave)

2.3 Melhorar a morfologia do grafite (processo especial)

Por meio de recozimento de grafitização em alta temperatura (900-950℃), a cementita pode ser decomposta em grafite floculenta, melhorando a usinabilidade do ferro fundido.

2.4 Reforço superficial

O resfriamento a laser pode formar uma camada de ledeburita na superfície do ferro fundido cinzento com uma dureza de 600-800 HV (3 vezes maior que a da matriz).

2.5 Restaurar o desempenho do serviço

O processo de bloco de cilindros A regeneração de um motor de combustão interna pode ser feita por meio de tratamento térmico a 500°C por 4 horas, a fim de reparar a deterioração estrutural causada pelo serviço em altas temperaturas.

3. Rotas de tratamento térmico para diferentes ferros fundidos

3.1 Sistema de tratamento térmico de ferro fundido dúctil

• Processo de recozimento (tomando o QT400-18 como exemplo):

Recozimento em dois estágios: 920℃×2h (decomposição da cementita) → 720℃×4h (ferritização)

·Resfriamento isotérmico (produção de ADI):

Austenitização (900 °C × 1.5 h) → têmpera em banho de sal (250-350 °C × 2 h) → obtenção de ausferrita

3.2 Tratamento típico do ferro fundido cinzento

• Recozimento para alívio de tensões:

Taxa de aquecimento ≤80℃/h, 550℃×(1+espessura da parede (mm)/25)h

• Resfriamento superficial:

Seleção da frequência de extinção por indução:

   • Alta frequência (200-300 kHz) para endurecimento da superfície dentária

   • Frequência média (1-10 kHz) para reforço de trilhos-guia

3.3 Tratamento especial do ferro fundido

O ferro fundido com alto teor de cromo (Cr26) precisa ser temperado ao ar a 1050℃ e revenido a 450℃ para obter uma matriz martensítica.

4. Pontos-chave para o controle da janela do processo de tratamento térmico

4.1 Faixa de sensibilidade à temperatura

• Zona de perigo (300-400 °C): O ferro fundido possui a menor plasticidade e passa rapidamente por essa faixa de temperatura.

• Zona de grafitização (700-950 °C): Controlar o tempo para evitar oxidação excessiva.

4.2 Seleção do método de resfriamento

4.3 Princípios de seleção de equipamentos

• Forno tipo caixa: adequado para pequenos lotes de peças complexas (a diferença de temperatura precisa ser controlada dentro de ±15℃)

• Forno contínuo: processamento em grandes lotes de fundições automotivas (espaçamento do forno ≥50mm)

5. Mal-entendidos típicos em aplicações de engenharia

Equívoco 1: "O tratamento térmico destruirá a estrutura do grafite"

Fato: A morfologia do grafite é determinada no momento da solidificação, e o tratamento térmico convencional não altera a forma do grafite (exceto em tratamentos a temperaturas ultra-altas).

Equívoco 2: "O recozimento para alívio de tensões pode ser encurtado à vontade"

Consequência: O corpo da válvula hidráulica ainda apresenta uma deformação de 0.1 mm após o acabamento devido ao tempo de recozimento insuficiente.

Equívoco 3: "Todos os ferros fundidos podem ser temperados"

Risco: A taxa de fissuração por têmpera do ferro fundido cinzento comum é superior a 70%, sendo necessário pré-ligá-lo (por exemplo, adicionando 0.5% de Mo).

6. Tendências de desenvolvimento de fronteira

Tratamento térmico digital:

O sistema inteligente de controle de temperatura do forno baseado na Internet das Coisas (como o ABB Ability™) pode reduzir o consumo de energia do tratamento térmico em 15%.

Processo composto:

A tecnologia integrada de revestimento a laser e tratamento térmico é utilizada para a remanufatura de peças de ferro fundido.

Tecnologia de proteção ambiental:

O tratamento térmico a vácuo substitui a proteção tradicional com gás (reduzindo o consumo de nitrogênio em 90%).

Conclusão

O ferro fundido não só necessita de tratamento térmico, como também de um "tratamento térmico de precisão". O tratamento térmico moderno do ferro fundido evoluiu de um simples método de alívio de tensões para uma engenharia sistemática de regulação das propriedades do material. Dominar a relação entre a lei de transformação de fase do ferro fundido e a janela de processo é o caminho técnico fundamental para alcançar aplicações de alto valor agregado. fundições de ferro.