Dịch vụ
Nhiệt luyện thép là quá trình nâng thép đến nhiệt độ xác định sau đó giữ nhiệt trong một khoảng thời gian thích hợp và làm nguội với tốc độ đã được tính toán để nhận được sản phẩm có cơ lý tính theo yêu cầu [tăng độ cứng, độ chịu mài mòn của thép].
Nhiệt luyện thép là quá trình nâng thép đến nhiệt độ xác định sau đó giữ nhiệt trong một khoảng thời gian thích hợp và làm nguội với tốc độ đã được tính
toán để nhận được sản phẩm có cơ lý tính theo yêu cầu [tăng độ cứng, độ chịu mài mòn của thép].
Nhiệt luyện được chia thành 2 loại bao gồm:
- Nhiệt luyện thông thường: đây là loại nhiệt luyện thường gặp, phương pháp đơn thuần tác động nhiệt độ để làm biến đổi tính chất của thép [như ủ, thường hóa, ram…]
- Hóa nhiệt luyện: là nhiệt luyện nhưng có kèm theo thay đổi về thành phần hóa học trên bề mặt vật liệu và tiếp tục nhiệt luyện với đơn hoặc đa nguyen tố carbon,
nitro
1. Tôi chân không
Tôi chân không [Vacuum Quenching] là phương pháp nhiệt luyện thép trong môi trường Nitơ, trong quá trình xử lý khí oxi sẽ được đẩy ra. Vì vậy sẽ không có quá trình oxi hóa trong quá trình nhiệt luyện
Nhiệt độ tôi chân không từ 1000 độ C đến 1200 độ C,phương pháp nhiệt chân không được áp dụng để xử lý các lọa thép đặc chủng: SKD11, SKD61, SLD, DC53, DAC, SKH51…
Đặc tính của phương pháp nhiệt chân không: làm tăng độ bền sản phẩm, đảm
bảo tính chính xác kích thước sản phẩm sau khi nhiệt luyện.
2. Thấm carbon
Xử lý tôi thấm Carbon [carburizing] là phương pháp xử lý cho sản phẩm vật liệu thép vào trong lò có môi trường bao gồm hỗn hợp khí với thành phần chính Co,N2,H2 được cấp thêm khí enrich, nâng nhiệt đạt nhiệt độ khoảng trên dưới 900℃, cho các bon thấm vào bề mặt vật liệu, sau đó tiến hành tôi làm cứng hóa sản phẩm.
Vật liệu thép hợp kim hàm
lượng carbon thấp, thép carbon thấp có tính gia công tốt được gia công cơ khí để tạo thành hình dáng sản phẩm mong muốn, sau khi xử lý tôi thấm Carbon sẽ hình thành trên bề mặt sản phẩm tầng cứng hóa cacbon.
Hơn nữa, tổ chức phần lõi của sản phẩm xử lý nhiệt vẫn mềm dẻo, tổng thể sản phẩm có tính dẻo dai tốt đảm bảo độ cứng chịu va đập, đồng thời bề mặt sản phẩm lại có độ cứng cao, nhờ đó sản phẩm chịu mài mòn tốt, chịu được cường độ làm việc cao. Khác với thông thường sản phẩm,
sản phẩm xử lý thấm Carbon có cả hai đặc tính trái ngược nhau bề mặt cứng nhưng lõi dẻo dai.
Tùy theo chương trình xử lý, mức độ thấm của vật liệu, chiều sâu thấm hiệu quả [case depth effective] trung bình trong khoảng 0.3 – 0.5mm/HV513 [HV550]
3. Thấm nitơ
Xử lý thấm Nitơ thể khí [Nitriding] là phương pháp xử lý cho sản phẩm vào trong lò có môi trường khí hỗn hợp gồm NH₃, N₂, CO₂, nâng nhiệt độ đạt 530 - 600℃, tiến hành thấm các bon bằng thành phần C phân giải từ
CO₂, khiến hình thành trên bề mặt sản phẩm lớp phủ [lớp trắng – compound layer] có tầng sâu thấm 5 – 20 μm tạo bởi do các bon hóa của sắt.
Lớp thấm được hình thành mật thiết có độ cứng cao và chịu lực tốt, nâng cao tính chịu mài mòn cho bề mặt sản phẩm. Hơn nữa, do bề mặt được bao phủ bởi tầng sâu thấm giúp nâng cao tính chống ăn mòn. Độ cứng bề mặt đạt được phụ thuộc vào chủng loại thép, với vật liệu thép thông thường độ cứng bề mặt đạt HV400-600, độ cứng có thể đạt được
cao nhất là khoảng 900HV
4. Ram
Ram [Tempering] là một phương pháp nhiệt luyện thép bao gồm quá trình nung nóng chi tiết đã tôi đến nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ tới hạn, sau đó giữ nhiệt một thời gian cần thiết để martensite và austenite dư phân hoá thành các tổ chức thích hợp rồi làm nguội. Ram là quá trình tiếp theo sau khi tôi để điều chỉnh [giảm] độ cứng sau của thép.
Dịch vụ liên quan
- Dịch vụ phay
- Dịch vụ mài
Nhiệt luyện Chân không thấm nitơ là một xử lý nhiệt quá trình khuếch tán nitơ vào bề mặt của vật liệu kim loại tạo ra một trường hợp cứng bề mặt vật liệu cần tôi hoặc nhiệt luyện. Các quá trình này được sử dụng phổ biến nhất trên vật liệu carbon thấp, Thép hợp kim thấp, tuy nhiên họ cũng được sử dụng trên thép hợp kim trung bình và thép carbon trung bình cũng như thép hợp kim cao và thép carbon cao, titan, nhôm và molypden.
Các ứng dụng điển hình bao gồm bánh răng, crankshafts, trục cam, cam theo, các bộ phận van, máy đùn vít, die- đúc công cụ, rèn chết, đùn chết, vũ khí thành phần, kim phun và nhựa- khuôn công cụ.
Hiện nay, nhiệt luyện chân không đã không còn là một công nghệ xa lạ ở Việt Nam. Ưu điểm của công nghệ này ngoài những yếu tố thân thiện với môi trường thì một ưu điểm không thể không nói tới đó là chất lượng của sản phẩm nhiệt luyện. Với sự đầu tư mạnh mẽ vào các thiết bị nhiệt luyện chân không, ngành công nghiệp chế tạo khuôn mẫu trong những năm gần đây đã có những bước phát triển vượt bậc.
Nguyên lý tôi phân cấp, tôi phân cấp trong lò chân không đơn buồng:
Như chúng ta đã biết: trong quá trình nhiệt luyện, do mác vật liệu, kích thước và hình dạng của chi tiết khác nhau, nên cần có tốc độ nung, nhiệt độ nung nóng, thời gian giữ nhiệt, tốc độ làm nguội cũng khác nhau. Do đó bốn yếu tố quan trọng trong quá trình nhiệt luyện là: Tốc độ nung nóng, nhiệt độ nung, thời gian giữ nhiệt và tốc độ làm nguội. Cả bốn yếu tố này đều quan trọng ở mức độ khác nhau, nếu 1 trong 4 yếu tố không đúng thì sản phẩm sau nhiệt luyện sẽ không đạt yêu cầu kỹ thuật thậm chí dẫn đến sai hỏng như: cong vênh, nứt vỡ dẫn đến phế phẩm. Khi nhiệt luyện các khuôn có hình dạng phức tạp, tiết diện không đồng đều, đặt biệt là những khuôn to [>200kg] do tốc độ nguội bề mặt và tâm rất khác nhau, nhiều trường hợp bị nứt trong quá trình làm nguội khi tôi. Vì thế, trong trường hợp này, phải đồng thời lựa chọn áp suất tôi hợp lý, đủ để làm nguội nhanh không tạo peclit vừa phải điều chỉnh làm sao để giảm thiểu sự chênh lệch nhiệt độ giữa các vị trí khác nhau trên sản phẩm. Tôi phân cấp là một giải pháp hợp lí
Để hiều rõ hơn về phương pháp này, chuyên đề sẽ trình bày: “Nguyên lý tôi phân cấp, tôi phân cấp trong lò chân không đơn buồng”.
1.Cơ sở lý thuyết quá trình tôi phân cấp:
Quá trình tôi cứng thép nhìn chung được thực hiện bởi một trong các phương pháp sau: [a] làm nguội sản phẩm liên tục từ nhiệt độ chuyển biến austenit xuống nhiệt độ phòng, xảy ra trong môi trường khí, dầu, nước hoặc [b] làm nguội qua các bước khác nhau như tôi hai môi trường, tôi phân cấp, tôi đẳng nhiệt [1]
Nguyên lý tôi phân cấp: đường c trên hình 1
Quá trình nung nóng chi tiết đến nhiệt độ austenit hóa rồi tiến hành làm nguội trong môi trường có nhiệt độ cao hơn điểm Mđ của thép cần tôi từ 50-100oC trong khoảng thời gian vừa đủ để đồng đều nhiệt độ trên tiết diện rồi tiếp tục làm nguội trong không khí tĩnh để quá trình chuyển biến Mactenxit xảy ra. Theo cách làm nguội này, mactenxit chỉ có thể hình thành trong các thép hợp kim có austenit quá nguội ổn định khá cao trong khoảng nhiệt độ của chuyển biến peclit.
Ưu điểm của phương pháp tôi phân cấp [2]:
Khắc phục được khó khăn về việc xác định thời điểm chuyển môi trường so với phương pháp tôi 2 môi trường.
Đạt được yêu cầu về độ cứng song có ứng suất bên trong rất nhỏ, độ biến dạng thấp nhất so với các phương pháp tôi khác.
Nhược điểm: chỉ áp dụng phương pháp này cho các thép có tốc độ nguội tới hạn nhỏ như thép bền nóng, bền nguội,
thép gió…
Tôi phân cấp được áp dụng như một phương pháp có khả năng kiểm soát được ứng suất nhiệt và sự biến dạng xảy ra trong quá trình tôi thép. Trong quá trình này, vật tôi được giữ tại một nhiệt độ trung gian trong một bể muối tiếp theo quá trình làm nguội từ nhiệt độ tôi trước khi làm nguội tiếp tới nhiệt độ môi trường. Điều này cho phép đủ thời gian để loại bỏ hầu hết các chênh lệch gradient nhiệt độ trên vật tôi trước khi xảy ra chuyển biến của austenit thành mactenxit trong giai đoạn cuối của quá trình làm nguội. Một điều quan trọng là quá trình giữ tại nhiệt độ trung gian không được phép gây ra phân hủy của austenit bởi các quá trình khuếch tán, dẫn đến việc tạo ra các tổ chức không mong muốn [như austenit và bainit]. Chính vì vậy nên cần phải hạn chế thời gian dành cho bước xử lý tại nhiệt độ trung gian. Một thời gian hợp lý được tính dựa trên chiều dày của vật tôi, thông thường từ 1-3 phút ứng với mỗi 10 mm chiều dày của vật tôi. Thời gian ngắn hơn áp dụng cho những thép có nhiệt độ tôi thấp, xung quanh 850 oC, và thời gian kéo dài hơn đối với những thép có nhiệt độ tôi cao hơn, xung quanh 1000 oC [6]. Phương pháp tôi phân cấp đã thành công trong việc loại bỏ các ứng suất nhiệt khi tôi.
Sự chênh lệch nhiệt độ giữa các vị trí trên cùng vật tôi chính là một trong những nguyên nhân gây ra sự biến dạng. Như chúng ta đã biết, một chu kỳ xử lý nhiệt hoàn chỉnh bao gồm các quá trình: nung nóng, giữ nhiệt và làm nguội. Khi nung nóng cũng như trong quá trình làm nguội, sẽ luôn có sự chênh lệch nhiệt độ giữa các góc cạnh và trong tâm của chi tiết. Sự chênh lệch này là không thể tránh khỏi và chính là nguyên nhân tạo ra ứng suất nhiệt, gây ra biến dạng, thay đổi kích thước chi tiết. Điều này có thể được hạn chế bằng cách làm chậm lại quá trình nung nóng và làm nguội. Tuy nhiên, tổ chức tế vi, kích thước hạt và độ cứng cần đạt [tốc độ nguội] và những lý do về tính kinh tế thì cần đòi hỏi quá trình xử lý càng nhanh càng tốt. Công nghệ nhiệt luyện chân không ra đời đã đồng thời đáp ứng được những yêu cầu trên, giúp cho việc giảm thiểu tới mức có thể những biến dạng của sản phẩm khi xử lý nhiệt.
2. Tôi phân cấp trong lò chân không
2.1. Cơ sở lý thuyết quá trình tôi bằng khí nén trong lò chân không
Quá trình nung nóng:
Quá trình nung nóng trong lò chân không được diễn ra nhờ quá trình đối lưu và quá trình bức xạ. Trong phạm vi nhiệt độ thấp [