Nhiệt luyện thép – Phương pháp và quy trình nhiệt luyện thép

Thanh ren hay các thanh ty ren có cường độ cao khi được sản xuất bằng các vật liệu khác nhau thường thừa độ bền rất nhiều dẫn đến giá phôi sản xuất tăng cao.

Chính vì vậy người ta sẽ chọn phương pháp sản xuất thanh ren từ các vật liệu có cấp bền thấp hơn cấp bền yêu cầu và sau đó mang đi nhiệt luyện thép để tăng cơ tính của thanh ren lên mức cao nhất.

Vậy nhiệt luyện thép là gì?

Khái niệm nhiệt luyện thép

Khái niệm: Nhiệt luyện thép là công việc nung thép đến một nhiệt độ xác định, sau đó ng ta giữ nhiệt một thời gian thích hợp và làm nguội với tốc độ đã được tính toán để nhận được sản phẩm có tính chất cơ lý theo yêu cầu.

Nhiệt luyện thép là gia nhiệt và làm nguội kim loại để thay đổi tính chất vật lý và cơ học của chúng mà không để nó thay đổi hình dạng. Xử lý nhiệt có thể coi là một phương pháp để tăng cường vật liệu nhưng cũng có thể được sử dụng để thay đổi một số tính chất cơ học như cải thiện hình dạng, gia công… Ứng dụng phổ biến nhất là luyện kim nhưng cũng có thể sử dụng nhiệt luyện kim loại trong sản xuất thủy tinh, nhôm, thép và nhiều vật liệu khác.

Yêu cầu: Nhiệt luyện không được làm nóng chảy và biến dạng các sản phẩm thép.

Các yếu tố đặc trưng ở nhiệt luyện thép:

• Nhiệt độ nung nóng
• Thời gian giữ nhiệt
• Tốc độ làm nguội thép

Các loại nhiệt luyện thép:

Nhiệt luyện thép được chia thành 3 loại theo công việc, bao gồm:

• Nhiệt luyện: Đây là loại nhiệt luyện thường gặp nhất, loại này chỉ đơn giản là tác động nhiệt vào để làm biến đổi tính chất của thép với nhiều phương pháp như ủ, thường hóa, ram…
• Hóa nhiệt luyện: Là loại 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 nguyên tố cacbon, nitro.
• Cơ nhiệt luyện: Làm biến dạng dẻo thép và tôi lên để nhận được tổ chức nhỏ mịn có cơ tính tổng hợp cao nhất thường ở xưởng cán nóng thép, luyện kim.

Quy trình xử lý nhiệt luyện

Làm cứng

Là công việc nung nóng thép, giữ nó ở nhiệt độ thích hợp rồi làm nguội nhanh trong nước hoặc dầu. Nhiệt độ tại đó phát sinh nhanh chóng phụ thuộc vào hàm lượng carbon trong thép được sử dụng.

Thời gian gia công nhiệt phải được tăng lên để đảm bảo rằng lõi cũng sẽ được chuyển đổi hoàn toàn thành thép không gỉ. Cấu trúc vi mô của một phần thép cứng là ferrite, martensite hoặc xi măng.

Gia nhiệt thép

Nhiệt luyện thép liên quan đến việc gia nhiệt thép đã được làm nguội và làm cứng trong một khoảng thời gian thích hợp để kim loại có thể được cân bằng.

Độ cứng và cường độ thu được phụ thuộc vào nhiệt độ mà quá trình ủ được thực hiện. Nhiệt độ cao hơn sẽ dẫn đến độ dẻo cao, nhưng độ bền và độ cứng thấp. Nhiệt độ ủ thấp sẽ tạo ra một độ dẻo thấp nhưng độ bền và độ cứng cao.

Trong thực tế, nhiệt độ ủ thích hợp được chọn sẽ tạo ra mức độ cứng và cường độ bền mong muôn. 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 có thể được sử dụng hiệu quả trong các ứng dụng mong muốn.

Ủ thép

Việc ủ thép liên quan đến việc xử lý thép đến nhiệt độ cao, sau đó làm nguội thật chậm đến nhiệt độ phù hợp, do đó cấu trúc vi mô thu được sẽ có độ dẻo và độ bền cao, nhưng độ cứng thấp.

Ủ thép được thực hiện bằng cách làm nóng một bộ phận đến nhiệt độ thích hợp, ngâm nó ở nhiệt độ đó, sau đó tắt lò trong khi vật liệu ở đó. Thép được ủ trước khi được xử lý bằng cách tạo hình nguội để giảm các yêu cầu về tải trọng và năng lượng, cho phép kim loại trải qua các tác động lớn mà không bị hỏng.

Bình thường hóa

Việc bình thường hóa bao gồm đốt nóng thép, sau đó giữ nó ở nhiệt độ đó trong một khoảng thời gian, làm mát nó trong không khí.

Cấu trúc vi mô thu được là hỗn hợp của ferrite và xi măng có độ bền và độ cứng cao hơn, nhưng độ dẻo thấp.

Bình thường hóa được thực hiện trên các cấu trúc và các thành phần cấu trúc sẽ được gia công bởi vì nó cải thiện khả năng gia công của thép carbon.

Chế hòa khí

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 để giải phóng carbon khi được nung ở nhiệt độ sử dụng.

Vỏ ngoài hoặc bề mặt sẽ có hàm lượng carbon cao hơn vật liệu chính. Khi thép hoặc sắt được làm lạnh nhanh bằng cách làm nguội, hàm lượng carbon cao hơn ở bề mặt ngoài trở lên cứng trong khi lõi vẫn cứng và mềm.

Làm cứng bề mặt

Trong nhiều ứng dụng kỹ thuật, cần phải có bề mặt của vật liệu đủ cứng để chống mài mòn, đồng thời duy trì độ dẻo dai để có thể chịu được va đập và tải sốc. Điều này cần đến việc làm cứng bề mặt.

Bề mặt có thể được làm cứng 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…

Trên đây là một số thông tin cần thiết về vấn đề nhiệt luyện thép từ vật liệu có cấp bền thấp hơn yêu cầu giúp cắt giảm chi phí phôi vật liệu. Nếu bạn còn thắc mắc gì vui lòng để lại bình luận để được giải đáp nhé.