Tìm hiểu công nghệ nhiệt luyện thép

Tìm hiểu công nghệ nhiệt luyện thép

Công nghệ nhiệt luyện:

+ Trong chế tạo cơ khí, nhiệt luyện đóng vai trò quan trọng vì không những nó tạo cho chi tiết sau khi gia công cơ những tính chất cần thiết mà còn làm tăng tính công nghệ của vật liệu. Nhiệt luyện giúp nâng cao chất lượng sản phẩm, có ý nghĩa kinh tế rất lớn (để kéo dài thời gian làm việc; nâng cao độ bền lâu của công trình, máy móc thiết bị…) …

+ 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 để làm thay đổi tổ chức, do đó biến đổi cơ tính và các tính chất khác theo phương hướng đã chọn trước.

+ Nhiệt luyện chỉ làm thay đổi tính chất của vật liệu (chủ yếu là vật liệu kim loại) bằng cách thay đổi cấu trúc bên trong mà không làm thay đổi hình dáng và kích thước của chi tiết.

+ Có rất nhiều phương pháp nhiêt luyện thép, trong sản xuất cơ khí chế tạo phải biết tận dụng các phương pháp thích hợp để không những đảm bảo khả năng làm việc lâu dài cho chi tiết, dụng cụ bằng thép mà còn đễ dàng cho quá trình gia công.

Sau đây là các phương pháp thường dùng nhất;

1. Ủ và Thường hóa;

- Là Phương pháp nung nóng chi tiết đến nhiệt độ xác định,giữ nhiệt lâu rồi làm nguội chậm trong lò;

- Có nhiều phương pháp ủ như:

              + Ủ có chuyển biến pha (ủ hoàn toàn,ủ không hoàn toàn,ủ đẳng nhiệt,ủ khoếch tán);

              + Ủ không chuyển biến pha(Ủ thấp,ủ kết tinh lại);

- Các Phương pháp ủ nhằm đạt được một, hai hoặc ba trong năm mục đích sau:

           *Giảm độ cứng để để gia công cắt gọt;

           *Làm tăng độ dẻo để dễ dàng gia công biến dạng nguội như dập,cán ,kéo;

           *Làm nhỏ hạt cho khâu tôi tiếp theo;

           *Giảm hoặc khử bỏ ứng suất bên trong gây ra bởi gia công cơ khí như đúc,hàn,cắt…;

           *Làm đồng đều thành phần hóa học trên vật đúc bị thiên tích;

2. Tôi :

-Là phương pháp nung thép đến nhiệt độ cao hơn nhiệt độ tới hạn,giữ nhiệt rồi làm nguội nhanh để biến nó thành các tổ chức không ổn định có độ cứng cao;

-Có nhiều phương pháp tôi như:

                         + Tôi theo nhiêt độ:Tôi hoàn toàn, tôi không hoàn toàn,

                          + Tôi theo tiết diện nung nóng:Tôi thể tích,tôi bề mặt,

                          + Tôi theo phương thức làm nguội:Tôi trong một môi trường,tôi trong 2 môi trường,tôi phân cấp,tôi đẳng nhiệt;

+ Các phương pháp tôi nhằm mục đích:Nâng cao độ cứng và tính chống mài mòn;

+ Môi trường tôi có thể là tôi trong nước,tôi trong dung dịch xút và dung dịch muối,tôi trong dầu,

3. Ram

+ Là Phương pháp nung nóng thép đã qua tôi đến nhiệt độ thấp hơn  nhiệt độ tơi hạn giữ nhiệt để Mactenxit và ausenit dư phân hóa thành các tổ chức có cơ tính phù hợp rồi làm nguội;

+ Các phương pháp ram:Ram thấp,ram trung bình,ram cao,ram màu và tự ram;

+ Mục đích:-Làm giảm ứng suất bên trong  để không gây ra nứt,cong,vênh,gẩy và hư hỏng chi tiết khi làm việc;

                     - Biến các tổ chức Mactenxit và Austenit dư thành các tổ chức khác có cơ tính thích hơp với điều kiện làm việc của chi tiết;

Các khuyết tật xảy ra sau khi nhiệt luyện:

1. Biến dạng và nứt: Do ứng suất bên trong gây ra khi làm nguội nhanh trong quá trình tôi và nung nóng quá nhanh;

+ Cách khắc phục: 

- Nung nóng và làm nguội với tốc độ hợp lý,đều

- Nên dùng tôi phân cấp,hạ nhiệt trước khi tôi

- Các chi tiết mỏng phải tôi trong khuôn ép

2. Ôxy hóa và thoát cacbon:

Do trong môi trường nung có chứa các thành phần gây ôxy hóa Fe và C  như O2,CO2,hơi nước….làm hụt kích thước,xấu bề mặt,giảm độ cứng khi tôi;

+ Cách khắc phục:

- Nung trong môi trường có khí bảo vệ  như N2,Ar2….;

- Nung chi tiết trong hộp kín,chi tiết được phủ than gỗ,hàn the;

- Nung chi tiết trong môi trường chân không;

- Tăng lượng dư khi gia công,thấm lại C;

3. Độ cứng không đạt:

Là hiện tượng độ cứng cao hoặc thấp hơn độ cứng mag thép có thể đạt được tương ứng với loại thép và phương pháp nhiệt luyện đó;

       - Độ cứng cao:Khi ủ và thường hóa thép hợp kim,do tốc độ nguội quá nhanh,đọ cứng cao hơn quy định gây khó khăn khi gia công cắt gọt và khói biến dạng deo tiếp theo

       - Độ cứng thấp:Sauk hi tôi đọ cứng thấp hơn yêu cầu của mác thép la do:

 + Thiếu nhiệt;

 + Làm nguội chưa đủ nhanh;

+ Thoát cacbon;

4. Tính giòn cao: Là hiện tượng sau khi tôi thép quá giòn(độ dai quá thấp)trong khi độ cứng vẫn đạt bình thường đúng quy định;

         - Nguyên nhân:Do nhiệt độ nung quá cao,thời gian giữ nhiệt quá dài,hạt thép quá lớn,sau khi tôi Macxentit có kích thước quá lớn nên giòn;

          -Khắc phục:Đem thường hóa rồi tôi lại theo đúng chế độ;

**Ngoài ra để làm nâng cao độ cứng bề mặt chi tiết chúng ta có thể dùng các phương pháp sau:

       +Tôi cao tần:Tôi cao tần là phương pháp tôi hiện đại dùng dòng điện có tần số cao để nung nóng chi tiết trong thời gian ngắn.

Áp dụng cho các chi tiết có hàm lượng cacbon từ 0,25(CT5) trở lên để đạt độ cứng bề mặt cao độ dẻo dai của lỏi, đảm bảo độ sai lệch kích thước nhỏ nhất. Tránh ứng suất gây gãy vỡ chi tiết.

        +Thấm cacbon:Là Phương pháp hóa nhiệt luyện làm bảo hòa(Khuếch tán) cacbon vào bề mặt thép C thấp(<0.25%C),làm bề mặt có hàm lượng  C cao tới 1.2% ;