Xử lý nhiệt là quá trình nhiệt kim loại trong đó vật liệu được nung nóng, giữ và làm nguội bằng cách nung ở trạng thái rắn để có được tổ chức và tính chất mong muốn.
I. Xử lý nhiệt
1, Chuẩn hóa: thép hoặc các mảnh thép được nung nóng đến điểm tới hạn AC3 hoặc ACM trên nhiệt độ thích hợp để duy trì một khoảng thời gian nhất định sau khi làm nguội trong không khí, để có được loại tổ chức perlit của quá trình xử lý nhiệt.
2, Ủ: phôi thép eutectic được nung nóng đến nhiệt độ AC3 trên 20-40 độ, sau khi giữ trong một thời gian, lò được làm nguội từ từ (hoặc chôn trong cát hoặc vôi làm nguội) đến 500 độ dưới nhiệt độ làm nguội trong quá trình xử lý nhiệt bằng không khí.
3, Xử lý nhiệt dung dịch rắn: hợp kim được nung nóng đến vùng đơn pha ở nhiệt độ cao có nhiệt độ không đổi để duy trì, sao cho pha dư được hòa tan hoàn toàn thành dung dịch rắn, sau đó làm nguội nhanh để đạt được quy trình xử lý nhiệt dung dịch rắn quá bão hòa.
4、Lão hóa：Sau khi xử lý nhiệt dung dịch rắn hoặc biến dạng dẻo nguội hợp kim, khi đặt ở nhiệt độ phòng hoặc giữ ở nhiệt độ cao hơn một chút so với nhiệt độ phòng, hiện tượng tính chất của nó thay đổi theo thời gian.
5, Xử lý dung dịch rắn: để hợp kim trong nhiều pha được hòa tan hoàn toàn, tăng cường dung dịch rắn và cải thiện độ dẻo dai và khả năng chống ăn mòn, loại bỏ ứng suất và sự mềm hóa, để tiếp tục quá trình đúc.
6, Xử lý lão hóa: nung nóng và giữ ở nhiệt độ kết tủa pha gia cường, để kết tủa pha gia cường kết tủa, được làm cứng, để cải thiện cường độ.
7, Làm nguội: thép austenit hóa sau khi làm nguội ở tốc độ làm nguội thích hợp, để phôi trong mặt cắt ngang của toàn bộ hoặc một phạm vi nhất định của cấu trúc tổ chức không ổn định như chuyển đổi martensite của quá trình xử lý nhiệt.
8, Làm nguội: phôi sau khi làm nguội sẽ được nung nóng đến điểm tới hạn AC1 dưới nhiệt độ thích hợp trong một khoảng thời gian nhất định, sau đó làm nguội theo yêu cầu của phương pháp để đạt được tổ chức và tính chất mong muốn của quá trình xử lý nhiệt.
9. Thấm cacbonit thép: Thấm cacbonit là quá trình thấm cacbon và nitơ vào lớp bề mặt thép đồng thời. Thấm cacbonit thông thường còn được gọi là xyanua, thấm cacbonit khí nhiệt độ trung bình và thấm cacbonit khí nhiệt độ thấp (tức thấm nitơ khí) được sử dụng rộng rãi hơn. Mục đích chính của thấm cacbonit khí nhiệt độ trung bình là cải thiện độ cứng, khả năng chống mài mòn và độ bền mỏi của thép. Thấm cacbonit khí nhiệt độ thấp dựa trên thấm nitơ, mục đích chính là cải thiện khả năng chống mài mòn và chống cắn của thép.
10. Xử lý ram (tôi và ram): Thông thường, tôi và ram ở nhiệt độ cao kết hợp với xử lý nhiệt được gọi là xử lý ram. Xử lý ram được sử dụng rộng rãi trong nhiều chi tiết kết cấu quan trọng, đặc biệt là các chi tiết chịu tải trọng luân phiên của thanh truyền, bu lông, bánh răng và trục. Sau khi ram, tổ chức sohnite được ram, có tính chất cơ học tốt hơn so với tổ chức sohnite chuẩn hóa cùng độ cứng. Độ cứng của nó phụ thuộc vào nhiệt độ ram ở nhiệt độ cao, độ ổn định của thép ram và kích thước tiết diện phôi, thường nằm trong khoảng HB200-350.
11, Hàn: với vật liệu hàn sẽ có hai loại phôi gia nhiệt nóng chảy liên kết với nhau trong quá trình xử lý nhiệt.
II.Tđặc điểm của quá trình
Xử lý nhiệt kim loại là một trong những quy trình quan trọng trong sản xuất cơ khí. So với các quy trình gia công khác, xử lý nhiệt thường không làm thay đổi hình dạng và thành phần hóa học tổng thể của phôi, mà bằng cách thay đổi cấu trúc vi mô bên trong của phôi, hoặc thay đổi thành phần hóa học của bề mặt phôi, để tạo ra hoặc cải thiện các tính chất của phôi. Đặc điểm của nó là sự cải thiện chất lượng bên trong của phôi, điều này thường không thể nhìn thấy bằng mắt thường. Để tạo ra phôi kim loại có các tính chất cơ học, tính chất vật lý và tính chất hóa học cần thiết, ngoài việc lựa chọn vật liệu hợp lý và đa dạng quy trình đúc, quy trình xử lý nhiệt thường là điều cần thiết. Thép là vật liệu được sử dụng rộng rãi nhất trong ngành cơ khí, cấu trúc vi mô của thép phức tạp, có thể được kiểm soát bằng xử lý nhiệt, do đó xử lý nhiệt thép là nội dung chính của xử lý nhiệt kim loại. Ngoài ra, nhôm, đồng, magie, titan và các hợp kim khác cũng có thể được xử lý nhiệt để thay đổi các tính chất cơ học, vật lý và hóa học của chúng, nhằm đạt được các hiệu suất khác nhau.
III.Tquá trình
Quá trình xử lý nhiệt thường bao gồm ba quá trình gia nhiệt, giữ nhiệt và làm nguội, đôi khi chỉ có hai quá trình gia nhiệt và làm nguội. Các quá trình này liên kết với nhau, không thể bị gián đoạn.
Gia nhiệt là một trong những quá trình quan trọng của xử lý nhiệt. Xử lý nhiệt kim loại có nhiều phương pháp gia nhiệt, sớm nhất là sử dụng than củi và than đá làm nguồn nhiệt, gần đây là ứng dụng nhiên liệu lỏng và khí. Việc sử dụng điện giúp dễ dàng kiểm soát quá trình gia nhiệt và không gây ô nhiễm môi trường. Việc sử dụng các nguồn nhiệt này có thể được gia nhiệt trực tiếp, hoặc thông qua muối nóng chảy hoặc kim loại, để các hạt nổi lên bề mặt và được gia nhiệt gián tiếp.
Khi gia nhiệt kim loại, phôi tiếp xúc với không khí, quá trình oxy hóa và khử cacbon thường xảy ra (tức là hàm lượng cacbon bề mặt của các chi tiết thép bị giảm), điều này ảnh hưởng rất tiêu cực đến tính chất bề mặt của các chi tiết được xử lý nhiệt. Do đó, kim loại thường phải được gia nhiệt trong môi trường được kiểm soát hoặc môi trường bảo vệ, bao gồm muối nóng chảy và gia nhiệt chân không, cũng như các phương pháp phủ hoặc đóng gói sẵn có để gia nhiệt bảo vệ.
Nhiệt độ gia nhiệt là một trong những thông số quy trình quan trọng của quá trình xử lý nhiệt, việc lựa chọn và kiểm soát nhiệt độ gia nhiệt là để đảm bảo chất lượng xử lý nhiệt của các vấn đề chính. Nhiệt độ gia nhiệt thay đổi theo vật liệu kim loại được xử lý và mục đích xử lý nhiệt, nhưng thường được nung nóng trên nhiệt độ chuyển pha để có được tổ chức nhiệt độ cao. Ngoài ra, quá trình biến đổi đòi hỏi một khoảng thời gian nhất định, vì vậy khi bề mặt của phôi kim loại đạt được nhiệt độ gia nhiệt cần thiết, nhưng cũng phải được duy trì ở nhiệt độ này trong một khoảng thời gian nhất định, để nhiệt độ bên trong và bên ngoài là nhất quán, để quá trình biến đổi cấu trúc vi mô hoàn tất, được gọi là thời gian giữ. Sử dụng gia nhiệt mật độ năng lượng cao và xử lý nhiệt bề mặt, tốc độ gia nhiệt cực kỳ nhanh, thường không có thời gian giữ, trong khi xử lý nhiệt hóa học của thời gian giữ thường dài hơn.
Làm nguội cũng là một bước không thể thiếu trong quá trình xử lý nhiệt, phương pháp làm nguội khác nhau tùy thuộc vào quy trình, chủ yếu là để kiểm soát tốc độ làm nguội. Ủ thông thường có tốc độ làm nguội chậm nhất, thường hóa tốc độ làm nguội nhanh hơn, làm nguội nhanh hơn. Ngoài ra, do các loại thép khác nhau và yêu cầu khác nhau, chẳng hạn như thép tôi bằng không khí có thể được làm nguội với tốc độ tương tự như thường hóa.
IV.Pphân loại quy trình
Quá trình nhiệt luyện kim loại có thể được chia thành ba loại: nhiệt luyện toàn phần, nhiệt luyện bề mặt và nhiệt luyện hóa học. Tùy thuộc vào môi trường gia nhiệt, nhiệt độ gia nhiệt và phương pháp làm nguội, mỗi loại có thể được phân thành nhiều loại quy trình nhiệt luyện khác nhau. Cùng một kim loại, sử dụng các quy trình nhiệt luyện khác nhau, có thể thu được các tổ chức khác nhau, do đó có các tính chất khác nhau. Sắt và thép là kim loại được sử dụng rộng rãi nhất trong công nghiệp, và cấu trúc vi mô của thép cũng phức tạp nhất, vì vậy có rất nhiều quy trình nhiệt luyện thép khác nhau.
Xử lý nhiệt tổng thể là quá trình nung nóng toàn bộ phôi, sau đó làm nguội ở tốc độ thích hợp, để đạt được tổ chức luyện kim cần thiết, nhằm thay đổi toàn bộ tính chất cơ học của kim loại. Xử lý nhiệt tổng thể thép bao gồm bốn quá trình cơ bản là ủ, thường hóa, tôi và ram.
Quy trình có nghĩa là:
Ủ là quá trình nung nóng phôi đến nhiệt độ thích hợp, theo vật liệu và kích thước của phôi sử dụng thời gian giữ khác nhau, sau đó làm nguội chậm, mục đích là để làm cho tổ chức bên trong của kim loại đạt được hoặc gần trạng thái cân bằng, để có được hiệu suất và hiệu suất quá trình tốt, hoặc để làm nguội thêm cho tổ chức chuẩn bị.
Chuẩn hóa là quá trình nung nóng phôi đến nhiệt độ thích hợp sau khi làm nguội trong không khí, hiệu ứng của quá trình chuẩn hóa tương tự như ủ, chỉ để có được tổ chức tốt hơn, thường được sử dụng để cải thiện hiệu suất cắt của vật liệu, nhưng đôi khi cũng được sử dụng cho một số bộ phận ít đòi hỏi hơn như là quá trình xử lý nhiệt cuối cùng.
Tôi là quá trình nung nóng và cách nhiệt phôi thép trong nước, dầu hoặc các loại muối vô cơ khác, dung dịch hữu cơ và các môi trường tôi khác để làm nguội nhanh. Sau khi tôi, các chi tiết thép trở nên cứng hơn, nhưng đồng thời cũng trở nên giòn hơn. Để loại bỏ tính giòn kịp thời, thông thường cần phải ram kịp thời.
Để giảm độ giòn của các bộ phận thép, các bộ phận thép được tôi ở nhiệt độ thích hợp cao hơn nhiệt độ phòng và thấp hơn 650 ℃ trong một thời gian dài cách nhiệt, sau đó làm mát, quá trình này được gọi là ram. Ủ, thường hóa, tôi, ram là xử lý nhiệt tổng thể trong "bốn ngọn lửa", trong đó tôi và ram có liên quan chặt chẽ, thường được sử dụng kết hợp với nhau, một là không thể thiếu. "Bốn ngọn lửa" với nhiệt độ gia nhiệt và chế độ làm mát khác nhau, và đã phát triển một quá trình xử lý nhiệt khác nhau. Để đạt được một mức độ bền và độ dẻo dai nhất định, tôi và ram ở nhiệt độ cao kết hợp với quá trình này, được gọi là ram. Sau khi một số hợp kim được tôi để tạo thành dung dịch rắn quá bão hòa, chúng được giữ ở nhiệt độ phòng hoặc ở nhiệt độ thích hợp cao hơn một chút trong một thời gian dài hơn để cải thiện độ cứng, độ bền hoặc từ tính điện của hợp kim. Quá trình xử lý nhiệt như vậy được gọi là xử lý lão hóa.
Xử lý áp suất biến dạng và xử lý nhiệt kết hợp chặt chẽ và hiệu quả để thực hiện, do đó phôi để có được một sức mạnh rất tốt, độ dẻo dai với phương pháp được gọi là xử lý nhiệt biến dạng; trong một bầu không khí áp suất âm hoặc chân không trong quá trình xử lý nhiệt được gọi là xử lý nhiệt chân không, mà không chỉ có thể làm cho phôi không bị oxy hóa, không khử cacbon, giữ cho bề mặt của phôi sau khi xử lý, cải thiện hiệu suất của phôi, mà còn thông qua các tác nhân thẩm thấu để xử lý nhiệt hóa học.
Xử lý nhiệt bề mặt là quá trình gia nhiệt lớp bề mặt của phôi để thay đổi tính chất cơ học của lớp bề mặt trong quá trình xử lý nhiệt kim loại. Để chỉ làm nóng lớp bề mặt của phôi mà không truyền nhiệt quá mức vào phôi, nguồn nhiệt phải có mật độ năng lượng cao, nghĩa là, trên một đơn vị diện tích của phôi để cung cấp năng lượng nhiệt lớn hơn, để lớp bề mặt của phôi có thể đạt được nhiệt độ cao trong thời gian ngắn hoặc cục bộ. Xử lý nhiệt bề mặt chủ yếu là làm nguội bằng ngọn lửa và xử lý nhiệt gia nhiệt cảm ứng, các nguồn nhiệt thường được sử dụng như ngọn lửa oxyacetylene hoặc oxypropane, dòng điện cảm ứng, tia laser và chùm electron.
Xử lý nhiệt hóa học là một quá trình xử lý nhiệt kim loại bằng cách thay đổi thành phần hóa học, tổ chức và tính chất của lớp bề mặt của phôi. Xử lý nhiệt hóa học khác với xử lý nhiệt bề mặt ở chỗ trước đây thay đổi thành phần hóa học của lớp bề mặt của phôi. Xử lý nhiệt hóa học được đặt trên phôi có chứa cacbon, môi trường muối hoặc các nguyên tố hợp kim khác của môi trường (khí, lỏng, rắn) trong quá trình gia nhiệt, cách nhiệt trong thời gian dài hơn, do đó lớp bề mặt của phôi thấm cacbon, nitơ, bo và crom và các nguyên tố khác. Sau khi thấm các nguyên tố, và đôi khi các quá trình xử lý nhiệt khác như làm nguội và ram. Các phương pháp chính của xử lý nhiệt hóa học là thấm cacbon, thấm nitơ, thấm kim loại.
Xử lý nhiệt là một trong những quy trình quan trọng trong quá trình chế tạo chi tiết cơ khí và khuôn mẫu. Nhìn chung, nó có thể đảm bảo và cải thiện các tính chất khác nhau của phôi, chẳng hạn như khả năng chống mài mòn, chống ăn mòn. Nó cũng có thể cải thiện cấu trúc phôi và trạng thái ứng suất, tạo điều kiện thuận lợi cho nhiều quá trình gia công nguội và nóng.
Ví dụ: gang trắng sau khi xử lý ủ lâu dài có thể thu được gang dẻo, cải thiện tính dẻo; bánh răng với quy trình xử lý nhiệt chính xác, tuổi thọ có thể cao hơn bánh răng không qua xử lý nhiệt nhiều lần hoặc hàng chục lần; ngoài ra, thép cacbon giá rẻ thông qua sự xâm nhập của một số nguyên tố hợp kim có một số hiệu suất thép hợp kim đắt tiền, có thể thay thế một số thép chịu nhiệt, thép không gỉ; khuôn và khuôn dập hầu như đều cần phải trải qua quá trình xử lý nhiệt Chỉ có thể sử dụng sau khi xử lý nhiệt.
Phương tiện bổ sung
I. Các loại ủ
Ủ là quá trình xử lý nhiệt trong đó phôi được nung nóng đến nhiệt độ thích hợp, giữ trong một khoảng thời gian nhất định, sau đó làm nguội từ từ.
Có nhiều loại quy trình ủ thép, theo nhiệt độ gia nhiệt có thể chia thành hai loại: một là ở nhiệt độ tới hạn (Ac1 hoặc Ac3) trên quá trình ủ, còn được gọi là ủ kết tinh lại pha, bao gồm ủ hoàn toàn, ủ không hoàn toàn, ủ hình cầu và ủ khuếch tán (ủ đồng nhất), v.v.; loại còn lại là dưới nhiệt độ tới hạn của quá trình ủ, bao gồm ủ kết tinh lại và ủ khử ứng suất, v.v. Theo phương pháp làm nguội, ủ có thể chia thành ủ đẳng nhiệt và ủ làm nguội liên tục.
1, ủ hoàn toàn và ủ đẳng nhiệt
Ủ hoàn toàn, còn được gọi là ủ kết tinh lại, thường được gọi là ủ nhiệt, là quá trình nung thép hoặc thép đến nhiệt độ Ac3 trên 20 ~ 30℃, cách nhiệt đủ lâu để làm nguội chậm và làm cho tổ chức austenit hóa hoàn toàn, nhằm đạt được tổ chức gần như cân bằng của quá trình xử lý nhiệt. Ủ này chủ yếu được sử dụng để tạo thành hợp kim dưới eutectic của các loại thép đúc, thép rèn và thép cán nóng, và đôi khi cũng được sử dụng cho các kết cấu hàn. Thông thường, đây là quá trình xử lý nhiệt cuối cùng cho một số phôi không nặng, hoặc là quá trình xử lý nhiệt sơ bộ cho một số phôi.
2, ủ bóng
Ủ cầu chủ yếu được sử dụng cho thép cacbon eutectic và thép dụng cụ hợp kim (chẳng hạn như chế tạo dụng cụ có cạnh, thước đo, khuôn và khuôn dập dùng trong thép). Mục đích chính của phương pháp này là giảm độ cứng, cải thiện khả năng gia công và chuẩn bị cho quá trình tôi trong tương lai.
3, ủ giảm ứng suất
Ủ khử ứng suất, còn được gọi là ủ nhiệt độ thấp (hoặc ram nhiệt độ cao), phương pháp ủ này chủ yếu được sử dụng để loại bỏ ứng suất dư của vật đúc, rèn, hàn, chi tiết cán nóng, kéo nguội và các loại ứng suất dư khác. Nếu những ứng suất này không được loại bỏ, sau một thời gian nhất định, hoặc trong quá trình cắt gọt tiếp theo, thép sẽ bị biến dạng hoặc nứt.
4. Ủ không hoàn toàn là nung thép đến nhiệt độ Ac1 ~ Ac3 (thép dưới eutectic) hoặc Ac1 ~ ACcm (thép trên eutectic) giữa quá trình giữ nhiệt và làm nguội chậm để đạt được tổ chức gần như cân bằng của quá trình xử lý nhiệt.
II.làm nguội, môi trường làm mát được sử dụng phổ biến nhất là nước muối, nước và dầu.
Làm nguội bằng nước muối dễ dàng đạt được độ cứng cao và bề mặt nhẵn mịn, không dễ tạo ra điểm mềm cứng khi tôi, nhưng dễ làm biến dạng phôi nghiêm trọng, thậm chí nứt. Việc sử dụng dầu làm môi trường tôi chỉ phù hợp với austenit quá nguội có độ ổn định tương đối lớn trong một số loại thép hợp kim hoặc thép cacbon có kích thước nhỏ khi tôi.
III.mục đích của quá trình tôi thép
1, giảm độ giòn, loại bỏ hoặc giảm ứng suất bên trong, thép tôi có rất nhiều ứng suất bên trong và độ giòn, chẳng hạn như không kịp thời tôi luyện thường sẽ làm cho thép biến dạng hoặc thậm chí nứt.
2, để có được các tính chất cơ học cần thiết của phôi, phôi sau khi tôi có độ cứng và độ giòn cao, để đáp ứng các yêu cầu về tính chất khác nhau của nhiều loại phôi, bạn có thể điều chỉnh độ cứng thông qua quá trình ram thích hợp để giảm độ giòn của độ dẻo dai, độ dẻo cần thiết.
3、Ổn định kích thước của phôi
4, đối với ủ khó làm mềm một số loại thép hợp kim, trong quá trình làm nguội (hoặc chuẩn hóa) thường được sử dụng sau khi ram ở nhiệt độ cao, để thép cacbua kết tụ thích hợp, độ cứng sẽ giảm, để thuận tiện cho việc cắt và gia công.
Các khái niệm bổ sung
1. Ủ: là quá trình nung nóng vật liệu kim loại đến nhiệt độ thích hợp, duy trì trong một khoảng thời gian nhất định, sau đó làm nguội chậm bằng phương pháp xử lý nhiệt. Các phương pháp ủ phổ biến bao gồm: ủ kết tinh lại, ủ khử ứng suất, ủ cầu, ủ hoàn toàn, v.v. Mục đích của ủ: chủ yếu là để giảm độ cứng của vật liệu kim loại, cải thiện tính dẻo, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình cắt gọt hoặc gia công áp lực, giảm ứng suất dư, cải thiện tổ chức và thành phần của quá trình đồng nhất hóa, hoặc để chuẩn bị tổ chức sau khi xử lý nhiệt.
2. Thường hóa: Chỉ thép hoặc thép được nung nóng đến nhiệt độ tới hạn (thép ở nhiệt độ tới hạn) trên 30 ~ 50℃ để duy trì thời gian thích hợp, sau đó làm nguội trong quá trình xử lý nhiệt không khí tĩnh. Mục đích của thường hóa: chủ yếu là cải thiện tính chất cơ học của thép cacbon thấp, cải thiện khả năng cắt gọt và gia công, tinh chế hạt, loại bỏ khuyết tật về mặt tổ chức, chuẩn bị tổ chức cho quá trình xử lý nhiệt sau này.
3. Tôi: Là quá trình nung thép đến nhiệt độ Ac3 hoặc Ac1 (thép dưới điểm tới hạn) trên một nhiệt độ nhất định, duy trì trong một thời gian nhất định, sau đó làm nguội đến tốc độ thích hợp để đạt được tổ chức martensite (hoặc bainite) thông qua quá trình xử lý nhiệt. Các phương pháp tôi phổ biến bao gồm tôi một môi trường, tôi hai môi trường, tôi martensite, tôi đẳng nhiệt bainite, tôi bề mặt và tôi cục bộ. Mục đích của việc tôi: để các chi tiết thép đạt được tổ chức martensite cần thiết, cải thiện độ cứng, độ bền và khả năng chống mài mòn của chi tiết, sau đó xử lý nhiệt để chuẩn bị tốt cho tổ chức.
4. Tôi luyện: là quá trình tôi thép, sau đó nung nóng đến nhiệt độ dưới Ac1, giữ nhiệt trong thời gian dài, rồi làm nguội đến nhiệt độ phòng. Các quy trình tôi luyện phổ biến là: tôi luyện ở nhiệt độ thấp, tôi luyện ở nhiệt độ trung bình, tôi luyện ở nhiệt độ cao và tôi luyện nhiều lần.
Mục đích của quá trình ram: chủ yếu là để loại bỏ ứng suất sinh ra trong quá trình tôi thép, giúp thép có độ cứng và khả năng chống mài mòn cao, có độ dẻo và độ dai cần thiết.
5. Tôi luyện: là quá trình tôi luyện thép hoặc thép bằng phương pháp xử lý nhiệt tổng hợp ở nhiệt độ cao. Được sử dụng trong quá trình tôi luyện thép, được gọi là thép tôi luyện. Nói chung là thép kết cấu cacbon trung bình và thép kết cấu hợp kim cacbon trung bình.
6. Thấm cacbon: Thấm cacbon là quá trình làm cho các nguyên tử cacbon thấm sâu vào lớp bề mặt của thép. Nó cũng nhằm mục đích làm cho phôi thép cacbon thấp có lớp bề mặt bằng thép cacbon cao, sau đó được tôi và ram ở nhiệt độ thấp, để lớp bề mặt của phôi có độ cứng và khả năng chống mài mòn cao, trong khi phần trung tâm của phôi vẫn duy trì được độ dẻo dai và độ dẻo của thép cacbon thấp.
Phương pháp chân không
Do quá trình gia nhiệt và làm nguội phôi kim loại đòi hỏi hàng chục, thậm chí hàng chục thao tác để hoàn thành. Những thao tác này được thực hiện bên trong lò xử lý nhiệt chân không, người vận hành không thể tiếp cận, do đó mức độ tự động hóa của lò xử lý nhiệt chân không cần phải cao hơn. Đồng thời, một số thao tác, chẳng hạn như gia nhiệt và giữ nhiệt cuối quá trình tôi phôi kim loại, phải thực hiện sáu, bảy thao tác và hoàn thành trong vòng 15 giây. Trong điều kiện nhanh nhẹn như vậy, việc thực hiện nhiều thao tác dễ gây ra sự căng thẳng cho người vận hành và dẫn đến sai sót. Do đó, chỉ có mức độ tự động hóa cao mới có thể phối hợp chính xác và kịp thời theo chương trình.
Xử lý nhiệt chân không các bộ phận kim loại được thực hiện trong lò chân không kín, niêm phong chân không nghiêm ngặt là nổi tiếng. Do đó, để có được và tuân thủ tỷ lệ rò rỉ không khí ban đầu của lò, để đảm bảo chân không làm việc của lò chân không, để đảm bảo chất lượng của các bộ phận xử lý nhiệt chân không có ý nghĩa rất lớn. Vì vậy, một vấn đề quan trọng của lò xử lý nhiệt chân không là phải có một cấu trúc niêm phong chân không đáng tin cậy. Để đảm bảo hiệu suất chân không của lò chân không, thiết kế cấu trúc lò xử lý nhiệt chân không phải tuân theo một nguyên tắc cơ bản, đó là, thân lò sử dụng hàn kín khí, trong khi thân lò càng ít mở hoặc không mở lỗ càng tốt, ít hoặc tránh sử dụng cấu trúc niêm phong động, để giảm thiểu khả năng rò rỉ chân không. Các thành phần, phụ kiện được lắp đặt trong thân lò chân không, chẳng hạn như điện cực làm mát bằng nước, thiết bị xuất cặp nhiệt điện cũng phải được thiết kế để niêm phong cấu trúc.
Hầu hết vật liệu gia nhiệt và cách nhiệt chỉ có thể sử dụng trong điều kiện chân không. Lò xử lý nhiệt chân không gia nhiệt và lớp lót cách nhiệt được làm việc trong môi trường chân không và nhiệt độ cao, do đó những vật liệu này có các yêu cầu về khả năng chịu nhiệt độ cao, bức xạ nhiệt, độ dẫn nhiệt và các yêu cầu khác. Yêu cầu về khả năng chống oxy hóa không cao. Do đó, lò xử lý nhiệt chân không thường sử dụng tantali, vonfram, molypden và than chì làm vật liệu gia nhiệt và cách nhiệt. Những vật liệu này rất dễ bị oxy hóa trong điều kiện khí quyển, do đó, lò xử lý nhiệt thông thường không thể sử dụng những vật liệu gia nhiệt và cách nhiệt này.
Thiết bị làm mát bằng nước: Vỏ lò xử lý nhiệt chân không, nắp lò, bộ phận gia nhiệt điện, điện cực làm mát bằng nước, cửa cách nhiệt chân không trung gian và các bộ phận khác đều ở trạng thái chân không, dưới tác động của nhiệt. Khi làm việc trong điều kiện cực kỳ bất lợi như vậy, cần đảm bảo kết cấu của từng bộ phận không bị biến dạng hoặc hư hỏng, và phớt chân không không bị quá nhiệt hoặc cháy. Do đó, mỗi bộ phận cần được lắp đặt thiết bị làm mát bằng nước phù hợp với từng trường hợp khác nhau để đảm bảo lò xử lý nhiệt chân không hoạt động bình thường và có tuổi thọ sử dụng lâu dài.
Sử dụng bình chứa chân không điện áp thấp dòng điện cao: khi độ chân không đạt đến một vài lxlo-1 torr, điện áp của bình chứa chân không ở mức cao hơn sẽ gây ra hiện tượng phóng điện phát sáng. Trong lò xử lý nhiệt chân không, phóng điện hồ quang nghiêm trọng sẽ làm cháy thanh gia nhiệt điện và lớp cách điện, gây ra tai nạn và tổn thất lớn. Do đó, điện áp làm việc của thanh gia nhiệt điện lò xử lý nhiệt chân không thường không quá 80 đến 100 vôn. Đồng thời, trong thiết kế cấu trúc thanh gia nhiệt điện, cần áp dụng các biện pháp hiệu quả, chẳng hạn như cố gắng tránh các bộ phận có đầu nhọn, khoảng cách giữa các điện cực không được quá nhỏ, để ngăn ngừa hiện tượng phóng điện phát sáng hoặc phóng điện hồ quang.
Tôi luyện
Theo yêu cầu hiệu suất khác nhau của phôi, theo nhiệt độ ram khác nhau của nó, có thể chia thành các loại ram sau:
(a) tôi luyện ở nhiệt độ thấp (150-250 độ)
Quá trình ram ở nhiệt độ thấp tạo thành tổ chức martensite ram. Mục đích của quá trình này là duy trì độ cứng cao và khả năng chống mài mòn tốt của thép tôi bằng cách giảm ứng suất bên trong và độ giòn của thép, nhằm tránh hiện tượng mẻ hoặc hư hỏng sớm trong quá trình sử dụng. Quá trình này chủ yếu được sử dụng cho nhiều loại dụng cụ cắt có hàm lượng cacbon cao, đồng hồ đo, khuôn kéo nguội, ổ lăn và các chi tiết thấm cacbon, v.v., độ cứng sau khi ram thường đạt HRC58-64.
(ii) tôi luyện ở nhiệt độ trung bình (250-500 độ)
Tổ chức tôi luyện ở nhiệt độ trung bình cho thân thạch anh tôi luyện. Mục đích của nó là đạt được giới hạn chảy cao, giới hạn đàn hồi và độ dẻo dai cao. Do đó, nó chủ yếu được sử dụng cho nhiều loại lò xo và gia công khuôn nóng, độ cứng tôi luyện thường đạt HRC35-50.
(C) tôi luyện ở nhiệt độ cao (500-650 độ)
Tôi luyện ở nhiệt độ cao là quá trình tổ chức cho Sohnite tôi luyện. Quá trình tôi luyện thông thường và tôi luyện ở nhiệt độ cao kết hợp xử lý nhiệt được gọi là xử lý tôi luyện, mục đích của nó là đạt được độ bền, độ cứng và độ dẻo, đồng thời cải thiện các tính chất cơ học tổng thể của độ dẻo dai. Do đó, nó được sử dụng rộng rãi trong ô tô, máy kéo, máy công cụ và các bộ phận kết cấu quan trọng khác, chẳng hạn như thanh truyền, bu lông, bánh răng và trục. Độ cứng sau khi tôi luyện thường đạt HB200-330.
Phòng ngừa biến dạng
Nguyên nhân gây biến dạng khuôn phức tạp chính xác thường rất phức tạp, nhưng chúng ta chỉ cần nắm vững quy luật biến dạng của nó, phân tích nguyên nhân, sử dụng các phương pháp khác nhau để ngăn ngừa biến dạng khuôn, vừa có thể giảm thiểu, vừa có thể kiểm soát. Nhìn chung, xử lý nhiệt biến dạng khuôn phức tạp chính xác có thể áp dụng các phương pháp phòng ngừa sau.
(1) Lựa chọn vật liệu hợp lý. Khuôn phức tạp chính xác nên chọn vật liệu thép khuôn có khả năng biến dạng vi mô tốt (như thép tôi khí), thép khuôn có độ tách cacbua nghiêm trọng nên được rèn và xử lý nhiệt ram hợp lý, thép khuôn lớn hơn và không thể rèn được có thể được xử lý nhiệt tinh luyện kép bằng dung dịch rắn.
(2) Thiết kế kết cấu khuôn phải hợp lý, độ dày không được quá chênh lệch, hình dạng phải đối xứng, để khuôn lớn hơn nắm được quy luật biến dạng, dành riêng dung sai gia công, đối với khuôn lớn, chính xác và phức tạp có thể sử dụng kết hợp các kết cấu.
(3) Khuôn mẫu chính xác và phức tạp phải được xử lý nhiệt trước để loại bỏ ứng suất dư sinh ra trong quá trình gia công.
(4) Lựa chọn nhiệt độ gia nhiệt hợp lý, kiểm soát tốc độ gia nhiệt, đối với khuôn phức tạp có độ chính xác cao có thể áp dụng phương pháp gia nhiệt chậm, gia nhiệt sơ bộ và các phương pháp gia nhiệt cân bằng khác để giảm biến dạng khi xử lý nhiệt khuôn.
(5) Dưới tiền đề đảm bảo độ cứng của khuôn, hãy thử sử dụng quy trình làm nguội trước, làm nguội phân cấp hoặc làm nguội ở nhiệt độ cao.
(6) Đối với khuôn mẫu chính xác và phức tạp, trong điều kiện cho phép, hãy thử sử dụng phương pháp làm nguội chân không và làm nguội sâu sau khi làm nguội.
(7) Đối với một số khuôn mẫu chính xác và phức tạp có thể sử dụng xử lý nhiệt trước, xử lý nhiệt lão hóa, xử lý nhiệt thấm nitơ để kiểm soát độ chính xác của khuôn.
(8) Trong quá trình sửa chữa lỗ cát khuôn, độ xốp, độ mài mòn và các khuyết tật khác, sử dụng máy hàn lạnh và các thiết bị sửa chữa tác động nhiệt khác để tránh quá trình sửa chữa biến dạng.
Ngoài ra, quá trình xử lý nhiệt chính xác (như bịt lỗ, buộc lỗ, cố định cơ học, phương pháp gia nhiệt phù hợp, lựa chọn đúng hướng làm nguội của khuôn và hướng chuyển động trong môi trường làm nguội, v.v.) và quá trình xử lý nhiệt ram hợp lý cũng là biện pháp hiệu quả để giảm biến dạng của khuôn chính xác và phức tạp.
Xử lý nhiệt tôi và ram bề mặt thường được thực hiện bằng phương pháp nung cảm ứng hoặc nung bằng ngọn lửa. Các thông số kỹ thuật chính bao gồm độ cứng bề mặt, độ cứng cục bộ và độ sâu lớp tôi cứng hiệu quả. Kiểm tra độ cứng có thể sử dụng máy đo độ cứng Vickers, cũng có thể sử dụng máy đo độ cứng Rockwell hoặc máy đo độ cứng Rockwell bề mặt. Việc lựa chọn lực thử (thang đo) liên quan đến độ sâu của lớp tôi cứng hiệu quả và độ cứng bề mặt của chi tiết gia công. Có ba loại máy đo độ cứng được sử dụng ở đây.
Đầu tiên, máy đo độ cứng Vickers là một phương tiện quan trọng để kiểm tra độ cứng bề mặt của phôi gia công nhiệt, có thể lựa chọn lực thử từ 0,5 đến 100kg, kiểm tra lớp cứng bề mặt mỏng đến 0,05mm, với độ chính xác cao nhất, có thể phân biệt được ngay cả những khác biệt nhỏ về độ cứng bề mặt của phôi gia công nhiệt. Ngoài ra, máy đo độ cứng Vickers cũng có thể phát hiện độ sâu của lớp cứng hiệu quả, do đó, đối với quy trình xử lý nhiệt bề mặt hoặc số lượng lớn các đơn vị sử dụng phôi gia công nhiệt bề mặt, việc trang bị máy đo độ cứng Vickers là cần thiết.
Thứ hai, máy đo độ cứng Rockwell bề mặt cũng rất thích hợp để kiểm tra độ cứng của phôi gia công bề mặt đã tôi cứng. Máy đo độ cứng Rockwell bề mặt có ba thang đo để lựa chọn. Có thể kiểm tra độ sâu tôi cứng hiệu quả hơn 0,1mm của nhiều loại phôi gia công bề mặt đã tôi cứng. Mặc dù độ chính xác của máy đo độ cứng Rockwell bề mặt không cao bằng máy đo độ cứng Vickers, nhưng với tư cách là một phương tiện kiểm tra chất lượng và phát hiện chất lượng của nhà máy xử lý nhiệt, máy đo độ cứng Rockwell bề mặt đã có thể đáp ứng các yêu cầu. Hơn nữa, nó còn có thao tác đơn giản, dễ sử dụng, giá thành thấp, đo nhanh, có thể đọc trực tiếp giá trị độ cứng và các đặc tính khác, việc sử dụng máy đo độ cứng Rockwell bề mặt có thể là một loạt phôi gia công nhiệt bề mặt để kiểm tra từng mảnh nhanh chóng và không phá hủy. Điều này rất quan trọng đối với các nhà máy chế biến kim loại và chế tạo máy móc.
Thứ ba, khi lớp cứng bề mặt xử lý nhiệt dày hơn, cũng có thể sử dụng máy đo độ cứng Rockwell. Khi lớp cứng xử lý nhiệt dày 0,4 ~ 0,8mm, có thể sử dụng thang đo HRA, khi lớp cứng dày hơn 0,8mm, có thể sử dụng thang đo HRC.
Ba loại giá trị độ cứng Vickers, Rockwell và Rockwell bề mặt có thể dễ dàng chuyển đổi sang nhau, chuyển đổi sang tiêu chuẩn, bản vẽ hoặc giá trị độ cứng theo nhu cầu của người dùng. Các bảng chuyển đổi tương ứng được cung cấp trong tiêu chuẩn quốc tế ISO, tiêu chuẩn Mỹ ASTM và tiêu chuẩn Trung Quốc GB/T.
Cứng cục bộ
Nếu yêu cầu về độ cứng cục bộ cao hơn, có thể sử dụng phương pháp gia nhiệt cảm ứng và các phương pháp xử lý nhiệt tôi cục bộ khác, các bộ phận này thường phải đánh dấu vị trí xử lý nhiệt tôi cục bộ và giá trị độ cứng cục bộ trên bản vẽ. Kiểm tra độ cứng của các bộ phận nên được thực hiện tại khu vực được chỉ định. Có thể sử dụng máy đo độ cứng Rockwell để kiểm tra giá trị độ cứng HRC, ví dụ như lớp tôi cứng xử lý nhiệt nông, có thể sử dụng máy đo độ cứng Rockwell bề mặt để kiểm tra giá trị độ cứng HRN.
Xử lý nhiệt hóa học
Xử lý nhiệt hóa học là quá trình làm cho bề mặt chi tiết gia công thấm một hoặc nhiều nguyên tố hóa học, từ đó thay đổi thành phần hóa học, tổ chức và tính năng của bề mặt chi tiết. Sau khi tôi và ram ở nhiệt độ thấp, bề mặt chi tiết gia công có độ cứng, khả năng chống mài mòn và độ bền mỏi tiếp xúc cao, trong khi lõi chi tiết gia công có độ dẻo dai cao.
Theo những điều đã nêu ở trên, việc phát hiện và ghi lại nhiệt độ trong quá trình xử lý nhiệt là rất quan trọng, và việc kiểm soát nhiệt độ kém sẽ ảnh hưởng rất lớn đến sản phẩm. Do đó, việc phát hiện nhiệt độ rất quan trọng, xu hướng nhiệt độ trong toàn bộ quá trình cũng rất quan trọng, dẫn đến việc phải ghi lại sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình xử lý nhiệt, có thể tạo điều kiện thuận lợi cho việc phân tích dữ liệu trong tương lai, đồng thời phát hiện thời điểm nhiệt độ không đáp ứng yêu cầu. Điều này sẽ đóng vai trò rất lớn trong việc cải thiện quá trình xử lý nhiệt trong tương lai.
Quy trình vận hành
1、Vệ sinh khu vực vận hành, kiểm tra nguồn điện, dụng cụ đo và các công tắc khác có bình thường không, nguồn nước có ổn định không.
2、Người vận hành phải mặc đồ bảo hộ lao động tốt, nếu không sẽ rất nguy hiểm.
3, mở công tắc chuyển đổi nguồn điện vạn năng điều khiển, theo yêu cầu kỹ thuật của thiết bị phân loại các phần tăng giảm nhiệt độ, để kéo dài tuổi thọ của thiết bị và thiết bị còn nguyên vẹn.
4, chú ý đến nhiệt độ lò xử lý nhiệt và điều chỉnh tốc độ băng lưới, có thể nắm vững các tiêu chuẩn nhiệt độ cần thiết cho các vật liệu khác nhau, để đảm bảo độ cứng của phôi và độ thẳng bề mặt và lớp oxy hóa, đồng thời thực hiện tốt công tác an toàn.
5、Chú ý đến nhiệt độ lò tôi và tốc độ băng tải lưới, mở cửa thoát khí để phôi sau khi tôi đạt yêu cầu về chất lượng.
6, Trong công việc phải bám sát vào bài viết.
7, cấu hình các thiết bị chữa cháy cần thiết và làm quen với các phương pháp sử dụng và bảo trì.
8、Khi dừng máy, chúng ta phải kiểm tra xem tất cả các công tắc điều khiển đã ở trạng thái tắt chưa, sau đó đóng công tắc chuyển mạch vạn năng.
Quá nhiệt
Từ miệng thô của các bộ phận ổ trục phụ kiện con lăn có thể quan sát thấy quá nhiệt cấu trúc vi mô sau khi tôi. Nhưng để xác định mức độ quá nhiệt chính xác phải quan sát cấu trúc vi mô. Nếu trong tổ chức tôi thép GCr15 xuất hiện martensite kim thô, thì đó là tổ chức quá nhiệt tôi. Lý do hình thành nhiệt độ gia nhiệt tôi có thể quá cao hoặc thời gian gia nhiệt và giữ quá dài do toàn bộ phạm vi quá nhiệt; cũng có thể là do tổ chức ban đầu của dải cacbua nghiêm trọng, trong khu vực cacbon thấp giữa hai dải để hình thành một kim martensite cục bộ dày, dẫn đến quá nhiệt cục bộ. Austenit dư trong tổ chức quá nhiệt tăng lên và độ ổn định kích thước giảm. Do quá nhiệt của tổ chức tôi, tinh thể thép bị thô, điều này sẽ dẫn đến giảm độ dẻo dai của các bộ phận, giảm khả năng chống va đập và tuổi thọ của ổ trục cũng giảm. Quá nhiệt nghiêm trọng thậm chí có thể gây ra các vết nứt tôi.
Thiếu nhiệt
Nhiệt độ làm nguội thấp hoặc làm nguội kém sẽ tạo ra tổ chức Torrhenite nhiều hơn tiêu chuẩn trong cấu trúc vi mô, được gọi là tổ chức quá nhiệt, làm giảm độ cứng, khả năng chống mài mòn giảm mạnh, ảnh hưởng đến tuổi thọ của các bộ phận con lăn ổ trục.
Làm nguội vết nứt
Các bộ phận ổ trục con lăn trong quá trình tôi và làm nguội do ứng suất bên trong hình thành các vết nứt được gọi là vết nứt tôi. Nguyên nhân của các vết nứt như vậy là: do nhiệt độ nung nóng tôi quá cao hoặc làm nguội quá nhanh, ứng suất nhiệt và sự thay đổi thể tích khối lượng kim loại trong tổ chức ứng suất lớn hơn độ bền gãy của thép; bề mặt làm việc của các khuyết tật ban đầu (như vết nứt bề mặt hoặc vết xước) hoặc các khuyết tật bên trong trong thép (như xỉ, tạp chất phi kim loại nghiêm trọng, đốm trắng, cặn co ngót, v.v.) trong quá trình tôi của sự hình thành tập trung ứng suất; sự thoát cacbon bề mặt nghiêm trọng và sự phân tầng cacbua; các bộ phận được tôi sau khi ram không đủ hoặc ram không kịp thời; ứng suất đột nguội do quá trình trước đó quá lớn, rèn gấp, cắt tiện sâu, rãnh dầu cạnh sắc, v.v. Tóm lại, nguyên nhân gây ra vết nứt tôi có thể là một hoặc nhiều yếu tố trên, sự hiện diện của ứng suất bên trong là lý do chính gây ra vết nứt tôi. Các vết nứt tôi sâu và mảnh, có vết nứt thẳng và không có màu bị oxy hóa trên bề mặt bị vỡ. Thường là vết nứt phẳng dọc hoặc vết nứt hình vòng trên cổ ổ trục; hình dạng trên bi thép ổ trục là hình chữ S, chữ T hoặc hình vòng. Đặc điểm tổ chức của vết nứt tôi là không có hiện tượng thoát cacbon ở cả hai bên vết nứt, có thể phân biệt rõ ràng với vết nứt rèn và vết nứt vật liệu.
Biến dạng xử lý nhiệt
Các bộ phận ổ trục NACHI trong quá trình xử lý nhiệt có ứng suất nhiệt và ứng suất tổ chức. Ứng suất bên trong này có thể chồng lên nhau hoặc bù trừ một phần, rất phức tạp và biến đổi, bởi vì nó có thể thay đổi theo nhiệt độ gia nhiệt, tốc độ gia nhiệt, chế độ làm nguội, tốc độ làm nguội, hình dạng và kích thước của các bộ phận, do đó biến dạng trong quá trình xử lý nhiệt là không thể tránh khỏi. Việc nhận biết và nắm vững quy luật biến dạng có thể giúp kiểm soát biến dạng của các bộ phận ổ trục (như hình oval của cổ áo, kích thước tăng lên, v.v.), tạo điều kiện thuận lợi cho sản xuất. Tất nhiên, va chạm cơ học trong quá trình xử lý nhiệt cũng sẽ gây ra biến dạng, nhưng biến dạng này có thể được sử dụng để cải thiện hoạt động, giảm thiểu và phòng ngừa.
Khử cacbon bề mặt
Các bộ phận ổ trục con lăn trong quá trình xử lý nhiệt, nếu được nung nóng trong môi trường oxy hóa, bề mặt sẽ bị oxy hóa, làm giảm hàm lượng cacbon bề mặt của chi tiết, dẫn đến hiện tượng khử cacbon bề mặt. Độ sâu của lớp khử cacbon bề mặt lớn hơn lượng cacbon giữ lại trong quá trình xử lý cuối cùng sẽ khiến chi tiết bị loại bỏ. Việc xác định độ sâu của lớp khử cacbon bề mặt được thực hiện bằng phương pháp kiểm tra kim loại học và phương pháp độ cứng vi mô. Đường cong phân bố độ cứng vi mô của lớp bề mặt dựa trên phương pháp đo lường và có thể được sử dụng làm tiêu chuẩn phân xử.
Điểm mềm
Do gia nhiệt không đủ, làm mát kém, quá trình tôi luyện gây ra hiện tượng bề mặt của các bộ phận ổ trục con lăn không đủ độ cứng, được gọi là điểm mềm tôi luyện. Hiện tượng này tương tự như quá trình khử cacbon bề mặt, có thể làm giảm nghiêm trọng khả năng chống mài mòn và độ bền mỏi của bề mặt.
Thời gian đăng: 05-12-2023