Trang web của chúng tôi có nội dung chủ đạo giới thiệu về công nghệ và sản phẩm nhiệt luyện và xử lý bề mặt. Trong đó nhiệt luyện thép là phương pháp được ra đời từ lâu và phổ biến trong sản xuất cơ khí. Vì đến nay dù có nhiều loại vật liệu mới, nhưng thép vẫn là vật liệu chính trong đời sống sản xuất. Nguyên nhân thép có cơ tính cao, đặc biệt sau nhiệt luyện mà các vật liệu khác không thay thế được. Để hiểu về nhiệt luyện thép trước hết cần hiểu định nghĩa về gang thép và phân loại chúng. Xu hướng nhiệt luyện hiện nay cũng được điều khiển chính xác hơn, tối ưu hơn nhờ sự hỗ trợ của máy tính, thiết bị đo…Nhưng để bắt đầu tìm hiểu về nhiệt luyện, chúng tôi sẽ trình bày những kiến thức cơ bản nhất trong bài viết này.
Toc
1.Khái niệm chung về nhiệt luyện thép
a.Định nghĩa về nhiệt luyện thép
Nhiệt luyện là công nghệ nung nóng kim loại, hợp kim đến nhiệt độ xác định, giữ nhiệt tại đó một thời gian thích hợp rồi làm nguội với tốc độ nhất định, giữ nhiệt tại đó một thời gian thích hợp rồi sau đó làm nguội với tốc độ nhất định để làm thay đổi tổ chức, do đó biến đổi cơ tính và tính chất khác theo hướng đã chọn trước (nói chung là không điều chỉnh vô cấp tốc độ nguội, thường là làm nguội trong một số môi trường nhất định).
Nhiệt luyện là phương pháp gia công (treatment) có những đặc điểm riêng. Sau đây là các phân biệt nguyên công này với các nguyên công gia công cơ khí khác:
- Khác với đúc, hàn là nó không nung nóng đến trạng thái lỏng, luôn luôn chỉ ở trạng thái rắn (tức nhiệt độ nung nóng phải thấp hơn đường rắn)
- Khác với cắt gọt, biến dạng dẻo (rèn, dập) khi nhiệt luyện (trừ cơ- nhiệt luyện) hình dạng và kích thước sản phẩm không thay đổi hay thay đổi không đáng kể
- Kết quả của nhiệt luyện được đánh giá bằng biến đổi của tổ chức tế vi và cơ tính, không thể kiểm tra vẻ bề ngoài bằng mắt thường
b. Các yếu tố đặc trưng cho nhiệt luyện
Đối với quá trình nhiệt luyện, ít nhất cũng được đặc trưng bằng ba thông số quan trọng:
-Nhiệt độ nung nóng Tn (nhiệt độ austenit hóa trong tôi): nhiệt độ cao nhất mà quá trình phải đạt tới.
-Thời gian giữ nhiệt tgn: là thời gian giữ ở nhiệt độ nung cao nhất
-Tốc độ nguôi Vng: tốc độ làm nguội sau khi giữ nhiệt
Đối với kết quả, nhiệt luyện được đánh giá bằng các chỉ tiêu sau:
-Tổ chức tế vi bao gồm cấu trúc pha, kích thước hạt, chiều sâu lớp hóa bền…
– Độ cứng là chỉ tiêu cơ tính dễ xác định và cũng liên quan đến các chỉ tiêu khác như độ bền, độ dẻo, độ dai. Vì vậy bất cứ chi tiết, dụng cụ nào qua nhiệt luyện cũng được yêu cầu quy định giá trị độ cứng (tùy trường hợp, phải lớn hơn hay nhỏ hơn giá trị quy định.
– Độ cong vênh, biến dạng: nói chung độ biến dạng khi nhiệt luyện trong nhiều trường hợp là nhỏ hoặc không đáng kể, song trong một số trường hợp quan trọng, yêu càu này rất khắt khe, nếu vượt quá phạm vi cho phép cũng không thể sử dụng được.
2. Phân loại nhiệt luyện thép
Về cơ bản có thể phân loại các phương pháp nhiệt luyện thép với đặc điểm chủ yếu như sau:
a.Nhiệt luyện cơ bản
Nhiệt luyện, thường gặp nhất: chỉ dùng cách thay đổi nhiệt độ (không có biến đổi thành phần và biến dạng dẻo để biến đổi trên toàn tiết diện. Nó bao gồm các phương pháp:
–Ủ: Nung nóng rồi làm nguội chậm để đạt tổ chức cân bằng, với độ cứng, độ bền thấp nhất, độ dẻo cao nhất.
– Thường hóa: nung nóng đến tổ chức hoàn toàn austenit, làm nguội bình thường trong không khí tĩnh để đạt tổ chức cân bằng
Mục đích chính của ủ và thường hóa là làm cho thép mền, dễ gia công cắt và dập nguội.
–Tôi thép: nung nóng thép làm xuất hiện austenit rồi làm nguội nhanh để đạt tổ chức không cân bằng, với độ cứng cao nhất (nhưng thường cũng đi kèm giòn cao). Nếu hiệu ứng này chỉ xảy ra ở bề mặt gọi là tôi bề mặt.
Tìm hiểu về: Tôi cảm ứng
– Ram thép: nguyên công bắt buộc sau tôi, nung nóng lại thép tôi để điều chỉnh độ cứng, độ bền theo đúng yêu cầu làm việc.
Như vậy tôi và ram là hai nguyên công đi kèm với nhau và có mục đích tạo cơ tính tổng hợp làm việc tốt.
Ngoài ra còn có nhiệt luyện khử ứng suất, trong trang web của chúng tôi cũng đã đề cập tới.
b.Hóa -nhiệt luyện
Hóa nhiệt luyện là phương pháp dùng nhiệt độ và biến đổi thành phần hóa học ở bề mặt làm vùng này biến đổi tổ chức và cơ tính mạnh hơn. Thường tiến hành bằng thấm (thấm N, thấm C, Thấm C-N,…) khuếch tan một hay nhiều nguyên tố nhất định.
-Thấm đơn nguyên tố có: thấm cacbon, thấm nitơ, thấm Bo…
-Thấm đa nguyên tố có: thấm cacbon-nito, thấm cacbon-nito-lưu huỳnh…
c.Cơ nhiệt luyện
Cơ nhiệt luyện là phương pháp dùng biến đổi nhiệt độ và biến dạng dẻo để biến đổi tổ chức và cơ tính trên toàn tiết diện mạnh hơn khi nhiêt luyện thông thường. Cơ nhiệt luyện thường tiến hành ở các xưởng cán nóng thép, các xí nghiệp luyện kim.
3.Ý nghĩa của nhiệt luyện với sản xuất cơ khí
Nhiệt luyện là khâu quan trọng và không thể thiếu được trong chế tạo cơ khí vì nó thường là khâu cuối cùng, quyết định cơ tính của chi tiết. Trong đó phải kể đến khả năng tăng độ cứng, độ bền và mài mòn của thép.
a. Nhiệt luyện có mục đích tăng độ cứng, tính chống mài mòn và độ bền của thép
Mục tiêu của sản xuất cơ khí là chế tạo ra các cơ cấu, và máy móc bền hơn, nhẹ hơn và có tính năng tốt hơn. Để đạt được cơ tính tốt cần kết hợp vật liệu đầu vào là thép và chế độ nhiệt luyện tối ưu.
Bằng những biện pháp nhiệt luyện nền như tôi +ram, thấm C độ cứng của thép tăng lên từ ba đến sáu lần so với thép ở trạng thái cung cấp. Do đó tuổi thọ của chi tiết tăng mạnh, mang lại lợi ích kinh tế cho người sử dụng.
b. Cải thiện tính công nghệ
Để đảm bảo sản xuất dễ dàng, chi phí thấp, thép phải có cơ tính phù hợp với tính gia công như rèn, dập, cắt…Muốn vậy người ta phải có biện pháp nhiệt luyện làm mền thép như ủ, thường hóa. Các biện pháp nhiệt luyện cho phôi trước gia công cơ khí gọi là nhiệt luyện sơ bộ.
Tài liệu tham khảo:
- Nghiêm hùng, vật liệu học cơ sở, 2002
- Heat treatment, vol 4
