O endurecimento por indução é um processo eficaz de tratamento térmico na fabricação, que aumenta a dureza e a resistência da peça de trabalho. Ele envolve o aquecimento de uma peça de trabalho dentro de uma estrutura de bobina. A corrente alternada de alta frequência passa pela bobina e gera um campo eletromagnético. A energia gerada pelo campo aquece a peça de trabalho. O aquecimento da peça causa transformação de fase, e o mecanismo de resfriamento instantâneo na máquina de endurecimento estabiliza a transformação de fase (Martinística) para endurecer a peça. O processo de endurecimento por indução pode endurecer peças, partes e produtos de diferentes materiais. Este artigoe discutirá em detalhes os materiais comuns usados em projetos de endurecimento por indução.
Quais são as opções comuns de materiais para endurecimento por indução?
Existem alguns requisitos básicos para que qualquer material seja qualificado para o processo de endurecimento por indução. O material precisa ter alta condutividade térmica e elétrica. No entanto, apenas alguns materiais são endurecidos por meio do endurecimento por indução devido a requisitos específicos de microestrutura e metalurgia. O material deve ter uma microestrutura adequada que permita o endurecimento eficaz por meio de uma transformação de fase, o que significa uma certa quantidade de teor de carbono. Além disso, o material deve ter propriedades metalúrgicas que lhe permitam manter a dureza após o resfriamento. Por exemplo, os aços austeníticos não são adequados para o endurecimento por indução, pois têm baixa capacidade de endurecimento. A seguir, você encontrará os materiais mais comuns usados em projetos de endurecimento por indução;
- Ferro fundido (>2% de teor de carbono)
- Aço de médio carbono (0,3 a 0,6 % de teor de carbono)
- Aço com alto teor de carbono (0,6 a 1,4% de teor de carbono)
- Aços de liga
- Aço para ferramentas
- Aço inoxidável
As ligas de alumínio e titânio Também são compatíveis com o endurecimento por indução, embora esses materiais não ferrosos sejam menos comuns do que outros materiais.
Endurecimento por indução de aço
Aços-liga, aços-ferramenta, aço inoxidável ou outros aços (com pelo menos 0,3% de teor de carbono) podem ser processados com endurecimento por indução. De fato, o aço é o material mais popular em projetos de endurecimento por indução. As chapas de aço bruto, as peças de aço e os produtos são submetidos ao endurecimento por indução para aprimorar as propriedades desejadas. Essa é uma das abordagens mais eficientes para personalizar a resistência e a dureza dos itens de aço até o nível desejado. A maioria das peças e produtos de aço passa por um processo de endurecimento por indução para o endurecimento da superfície, como ferramentas de fabricação, engrenagens, eixos, virabrequins, eixos de comando de válvulas, rolamentos, buchas, eixos, cilindros, tubos, bielas e muitos outros. A profundidade de endurecimento pode ser controlada ajustando-se a corrente, o tempo de aquecimento, a taxa de resfriamento e outros parâmetros operacionais. A profundidade de endurecimento pode variar de 0,5 a 10 mm, de acordo com os requisitos específicos e o uso pretendido.
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Classes comuns de ligas de aço para endurecimento por indução
O aço que contém elementos de liga adicionais, além do carbono, é conhecido como aço-liga. Cromo, níquel, molibdênio e manganês são elementos de liga comuns adicionados ao aço para aumentar sua força, dureza, tenacidade e resistência à corrosão. Há vários tipos de aço-liga usados em diversos projetos de endurecimento por indução. Um grau de aço-liga refere-se a uma norma ou classificação específica que define a composição e as propriedades do aço.
| Notas | Descrição |
|---|---|
| 1045 | É uma liga de aço de médio carbono com teor de carbono de 0,43 a 0,50% e outros elementos de liga. O aço SAE 1045 pode ser endurecido por meio de aquecimento por indução para aumentar sua resistência e dureza. No entanto, com menor temperabilidade, ele pode não ser adequado para aplicações específicas com uma dureza superficial muito alta. |
| 1050 | A liga de aço 1050 é uma liga de aço de médio carbono composta principalmente de manganês, carbono e ferro. Tem um teor de carbono menor do que o aço 1045, o que significa que é mais macio e menos endurecível. |
| 1144 | Ele inclui manganês e enxofre, além do carbono como elemento de liga. A capacidade de ser aliviado de tensões sem se tornar quebradiço o torna único. |
| 4140 | Um aço de baixa liga que é conhecido por sua boa resistência e tenacidade. O aço pode ser endurecido por indução para atingir uma dureza superficial de até 58HRC (valor típico). Ele tem uma temperabilidade relativamente baixa em comparação com outros aços de alta liga (John Pearson, 2021). |
| 4340 | É um aço de alta liga com alta resistência e dureza, adequado para virabrequins, bielas e outras peças de alta tensão. Além disso, a adição de níquel na liga proporciona melhor tenacidade e ductilidade em altos níveis de resistência. |
| 5210 | É uma liga de aço com alto teor de carbono, e esse alto teor de carbono o torna adequado para projetos de endurecimento por indução. Essa classe é usada em aplicações de alto desempenho após o endurecimento por indução que exigem alta dureza superficial, como rolamentos, engrenagens e ferramentas de corte. |
| 8620 | O 8620 é um aço de baixa liga comumente usado em projetos de endurecimento por indução. Ele é endurecido para atingir diferentes propriedades, resistência, dureza e vida útil à fadiga. |
| 9310 | Ele tem uma temperabilidade relativamente alta em comparação com outros aços-liga, o que o torna uma excelente opção para o endurecimento por indução em aplicações com dureza muito alta. |
Outros tipos de aço-liga em endurecimento por indução incluem 4150, 4350, 5150, 8650, EN25, EN2, XK1340, K245 e muitos outros.
O teor de carbono do aço e o endurecimento por indução
Conforme mencionado anteriormente, o aço deve ter uma determinada porcentagem (0,3%) de teor de carbono para ser processado com endurecimento por indução. Portanto, o teor de carbono do aço está intimamente relacionado ao processo de endurecimento por indução. O teor de carbono determina principalmente a dureza e a profundidade da camada endurecida. Os aços com maior teor de carbono são mais duros e mais frágeis e podem ser endurecidos em uma profundidade maior. Por outro lado, os aços com baixo teor de carbono são mais macios e maleáveis e só podem ser endurecidos em uma profundidade menor. A profundidade da camada endurecida é vital no endurecimento por indução porque afeta a força e a resistência ao desgaste do componente. Além disso, o teor de carbono afeta a temperatura de transformação do aço durante o processo de endurecimento por indução. Os aços com maior teor de carbono têm uma temperatura de transformação mais alta, que deve ser atingida para transformar a austenita em martensita.
Procedimento de seleção de material para endurecimento por indução
O material adequado para seus projetos de endurecimento por indução depende dos requisitos e restrições específicos da aplicação, bem como dos materiais disponíveis e dos recursos de processamento. A seleção do material é um aspecto essencial do endurecimento por indução, pois afeta diretamente o desempenho do trabalho endurecido por indução. O procedimento de seleção de material para endurecimento por indução normalmente envolve as seguintes etapas:
- Definir os requisitos do aplicativo: A primeira etapa é definir e determinar os requisitos específicos para a aplicação, como força, dureza, resistência ao desgaste, tenacidade e ductilidade.
- Liste as opções de material: Com base nos requisitos da aplicação, crie uma lista de todas as opções de materiais em potencial, normalmente incluindo uma variedade de materiais e ligas com diferentes teores de carbono, outros elementos de liga e microestruturas.
- Examine os recursos de endurecimento por indução: Examine os recursos de cada opção de material que você listou antes de considerar vários fatores, como a temperatura de transformação, a dureza, a profundidade da camada endurecida e a suscetibilidade a rachaduras.
- Avaliar propriedades mecânicas: Compare as propriedades mecânicas de cada opção de material, incluindo resistência, dureza, tenacidade e ductilidade. Você deve garantir que elas atendam aos requisitos da aplicação.
- Considere o custo e a disponibilidade: Compare o preço e a disponibilidade de cada opção de material, levando em conta fatores como custos de matéria-prima, custos de fabricação e prazo de entrega.
- Tomar uma decisão final: Com base na avaliação das capacidades de endurecimento por indução, propriedades mecânicas, custo e disponibilidade, tome a decisão final sobre o material mais adequado para a aplicação.
Conclusão
Os materiais comuns usados para endurecimento por indução incluem ferro fundido, aços de médio e alto carbono, aços-liga, aço para ferramentas e aço inoxidável. No entanto, o aço é o material mais comumente usado em projetos de endurecimento por indução. A escolha de um material adequado é fundamental, pois o material afeta diretamente a qualidade e o desempenho de peças ou produtos endurecidos por indução. Portanto, selecione o material para o seu projeto com base nas propriedades desejadas, na aplicação pretendida, na capacidade de endurecimento, no custo e na vida útil à fadiga.
