Nhiệt luyện là một phương pháp được áp dụng phổ biến trong công nghệ luyện kim. Nhờ đó chúng ta có nhiều kim loại với độ cứng khác nhau, đáp ứng nhiều mục đích sử dụng.
Trong bài viết này, STC Sài Gòn sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về phương pháp này!
Phương pháp nhiệt luyện thép là gì?
Nhiệt luyện là phương pháp tác động nhiệt độ lên vật chất nhằm làm thay đổi cấu trúc chất rắn. Đôi khi tác động sẽ làm thay đổi thành phần hóa học, đặc tính của vật liệu. Chủ yếu của ứng dụng nhiệt luyện là thuộc về ngành luyện kim. Nhiệt luyện cũng được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, ví dụ như ngành sản xuất thủy tinh.
Quá trình nhiệt luyện bao gồm sự nung nóng hoặc làm nguội với mức độ chênh lệch đáng kể. Nhằm mục đích làm mềm hay làm cứng vật liệu, cũng như tạo ra sự cứng hay mềm khác nhau.
Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi phải có một quy trình chặt chẽ; có kiểm soát thời gian và điều khiển tốc độ trao đổi nhiệt trên vật liệu. Một quy trình nhiệt luyện bao gồm 3 giai đoạn: Nung, giữ nhiệt, làm nguội. Trong khi nung, thì các tổ chức vật liệu sẽ thay đổi theo nhiệt độ; tuỳ thời điểm nâng, hạ nhiệt với các tốc độ khác nhau; để khi nhiệt luyện với các phương pháp khác nhau sẽ cho ra tính chất vật liệu mong muốn.
Cơ sở của phương pháp nhiệt luyện thép.
Phương pháp nhiệt luyện chỉ áp dụng được với các KL đứng sau nhôm trong bảng tuần hoàn hóa học.
Cơ sở của phương pháp nhiệt luyện đó chính là khử những ion kim loại trong các hợp chất. Quá trình này diễn ra ở nhiệt độ cao bằng các chất khử mạnh như C, CO, H2; hoặc kim loại Al, kim loại kiềm, kiềm thổ.
Các loại hợp chất KL sau khi được nhiệt luyện; sẽ được khử đi oxit KL để trở thành các đơn chất phục vụ mục đích sản xuất.
Các quy trình nhiệt luyện thép.
Làm cứng
Trong công đoạn này, thép sẽ được nung và giữ ở một nhiệt độ thích hợp; rồi sau đó chúng được làm nguội nhanh chóng bằng dầu hoặc nước.
Tuy nhiên, để đảm bảo rằng phần lõi của thép cũng được chuyển đổi thành thép không gỉ; thì thời gian gia công nhiệt phải được tăng lên.
Gia nhiệt thép
Ở giai đoạn này, các thanh thép sẽ được điều chỉnh thời gian làm nguội và làm cứng thích hợp; để kim loại thành phẩm sẽ có thể được cân bằng vi cấu trúc bên trong.
Trong thực tế, để độ cứng và độ bền của thép như mong muốn; thì cần phải kiểm soát được nhiệt độ ủ thép thích hợp. Hoạt động này được thực hiện trên tất cả các loại thép carbon đã được làm cứng; nhằm giảm độ giòn của chúng, để chúng được sử dụng hiệu quả trong các ứng dụng mong muốn.
Ủ thép
Quá trình Ủ thép được thực hiện bằng cách làm nóng một bộ phận đến nhiệt độ thích hợp; rồi giữ nó ở nhiệt độ đó, sau đó tắt lò. Thép được ủ trước khi được xử lý; bằng cách tạo hình nguội. Nhằm mục đích giảm các yêu cầu về tải trọng và năng lượng; cho phép kim loại trải qua các tác động lớn mà không bị hỏng.
Khi thép được xử lý ở nhiệt độ cao sau đó làm nguội chậm đến nhiệt độ phù hợp; thành phẩm mà ta thu được sẽ có độ bền , dẻo cao tuy nhiên độ cứng lại thấp.
Bình thường hóa
Quá trình Bình thường hóa được thực hiện trên các thành phần cấu trúc sẽ được gia công; bởi vì nó cải thiện khả năng gia công của thép carbon. Giai đoạn này bao gồm việc đốt nóng thép; sau đó giữ nó ở nhiệt độ đó trong một khoảng thời gian, làm mát nó trong không khí.
Sau khi hoàn tất, thành phẩm thu được là hỗn hợp của ferrite và xi măng; chúng có độ bền và độ cứng cao hơn, nhưng độ dẻo thấp.
Chế hòa khí
Chế hòa khí hay quá trình Carbon hóa là một quá trình xử lý nhiệt; trong đó thép hoặc sắt được nung nóng đến nhiệt độ, dưới điểm nóng chảy; với sự có mặt của vật liệu lỏng, rắn hoặc khí phân hủy. Quá trình này nhằm để giải phóng carbon khi được nung ở nhiệt độ sử dụng.
Kết thúc quá trình này, thép sẽ có bề mặt với hàm lượng carbon cao hơn vật liệu chính. Nhờ đó bề mặt ngoài trở lên cứng trong khi lõi vẫn cứng và mềm.
Làm cứng bề mặt
Quá trình này diễn ra bằng cách làm khô và làm nguội cục bộ; khếch tán các yếu tố làm cứng như carbon hoặc nitơ lên bề mặt. Các quá trình liên quan cho mục đích này được gọi là làm cứng ngọn lửa, làm cứng cảm ứng, thấm nito, thấm carbon…
Các phương pháp nhiệt luyện thép thông dụng hiện nay.
1. Phương pháp ủ
Phương pháp ủ là một phương pháp nhiệt luyện thép được tiến hành bằng cách nung nóng thép đến nhiệt độ nhất định (từ 200-1000 độ C), giữ nhiệt một khoảng thời gian cần thiết rồi làm nguội chậm cùng với lò để đạt được sản phẩm tùy theo ý muốn người chế tác.
Tác dụng của phương pháp ủ là:
- Làm giảm độ cứng để người thợ có thể dễ dàng cắt, rập hay kéo tùy theo ý muốn.
- Làm giảm hoặc làm biến mất đi ứng suất bên trong sau khi đã trải qua gia công cơ khí.
- Có thể làm nhỏ hạt thép khi cần thiết
Ủ hoàn toàn: Đây là phương pháp ủ để đạt được yêu cầu về độ hạt nhỏ mịn của thép.
Ủ đẳng nhiệt: Phương pháp này được sử dụng trong trường hợp yêu cầu phải rút ngắn thời gian ủ.
Phương pháp Ủ để được xementit hạt: Phương pháp này được sử dụng cho loại thép dụng cụ. Quá trình ủ làm thay đổi cấu tạo thép từ xementit tấm thành xementit hạt để dễ dàng gọt, cắt.
Ủ khử nội lực bên trong của thép: Để giảm tình trạng nứt chi tiết.
Ủ không hoàn toàn: Là phương pháp để tạo những hạt mới đồng đều. Ta tiến hành nung nóng thép lên nhiệt độ cao hơn đường GSK sau đó sẽ ủ và làm nguội.
2. Phương pháp thường hóa
Phương pháp này gồm việc nung nóng thép đến trạng thái hoàn toàn Austenit hay Acm giữ nhiệt rồi làm nguội trong không khí để Austenit phân hóa thành peclit phân tán thành xoocbit với độ cứng thấp.
Mục đích của phương pháp thường hóa hay được sử dụng với trường hợp:
- Khiến thép đạt độ cứng thích hợp để gia công cắt đối với thép có lượng cacbon thấp(£ 0,25%)
- Làm nhỏ xementit với mục đích là để chuẩn bị cho nhiệt luyện cuối cùng.
- Làm mất xementit II ở dạng lưới của thép sau cùng.
- Khử ứng suất trong thép bởi gia công áp lực.
3. Phương pháp tôi thép
Phương pháp Tôi thép là phương pháp nhiệt luyện bằng cách nung thép đến nhiệt độ cao hơn nhiệt độ tới hạn (Ac1) để làm xuất hiện Austenit, giữ nhiệt rồi làm nguội nhanh để biến nó thành Mactenxit hay các tổ chức không ổn định khác có độ cứng cao. Đây là một phương pháp rất thông dụng để tăng độ cứng và tính chất chống mài mòn của các loại hợp kim.
Kiểu nhiệt luyện này được áp dụng với chất hợp kim có khả năng biến chuyển khi nung nóng và cả quá trình làm nguội.
Tôi có 2 hình thức thực hiện cụ thể dưới đây:
- Tôi xuyên tâm:
Đây là kiểu tôi lựa chọn nhiệt độ tôi thép dựa theo các thành phần cacbon. Quá trình thực hiện giữ nhiệt độ và làm nguội trong các điều kiện môi trường khác nhau để có được thành phẩm với độ cứng trong và ngoài.
- Tôi mặt ngoài:
Được xem là phương pháp thực hiện bằng cách nung và làm nguội mặt ngoài của chi tiết. Sản phẩm thu được cho quy trình nhiệt luyện thép bằng cách tôi mặt ngoài là bề mặt chi tiết với độ cứng cao.
Thông thường thì phương pháp này sẽ được áp dụng phổ biến với các loại bánh tăng hoặc trục truyền động xoắn.
4. Phương pháp ram thép
Ram thép áp dụng để làm giảm và mất đi các ứng suất khi tôi ở nhiệt độ cần thiết. Phương pháp này nhằm tăng tuổi thọ trong điều kiện khắc nghiệt mà vẫn đảm bảo cơ tính của sản phẩm cơ khí.
Trong phương pháp này Mactenxit và Austenit dư phân hóa thành các tổ chức thích hợp phù hợp với điều kiện làm việc quy định của sản phẩm.
Có 3 cách ram thép hiện nay là:
Ram thấp: Nung nóng thép đã tôi ở nhiệt độ từ 150 – 2500C để có thể đạt được mức mactenxit ram.
Ram trung bình: Nung thép đã tôi ở khoảng nhiệt độ từ 300 – 4500C để đạt được troxit ram mong muốn.
Phương pháp Ram cao: Nung nóng thép đã tôi trong khoảng nhiệt từ 500 – 6500C để có thể đạt được mức xoocbit ram.
Qua bài viết trên đây, chúng ta đã có thể hiểu tổng quan về phương pháp nhiệt luyện thép cũng như các quy trình; phương pháp nhiệt luyện thép thông dụng. Nếu bạn cần tư vấn về phương pháp nhiệt luyện thép; hoặc đặt hàng gia công cơ khí có thể liên hệ với chúng tôi theo thông tin sau:
CÔNG TY CỔ PHẦN ĐẦU TƯ STC SÀI GÒN
? Địa chỉ: 178 Nguyễn Văn thương, P25, Bình Thạnh, HCMC
? Website: https://stcgroupvn.com/
☎ Hotline: 0912 436 436
