Trước khi tìm hiểu các dạng ủ của thép, điều đầu tiên phải biệt là Ủ để làm mền thép. Ủ thép được định nghĩa là nâng nhiệt thép đến một nhiệt độ dự định, giữ nhiệt thép trong một khoảng thời gian đã cài đặt, và, cuối cùng, làm nguội chậm đến nhiệt độ phòng. Mục đích chính của ủ thép là nâng cao tính dẻo của kim loại và giảm độ cứng. Trong quá trình này, kim loại được nung lên nhiệt độ trên nhiệt độ kết tinh lại. Quá trình kết tinh lại khi ủ có tác dụng tăng bền cho thép. Có thể bạn sẽ có những câu hỏi như quá trình kết tinh lại là gì? Nhiệt độ của kết tinh lại ?…
Nội dung được thảo luận về quá trình ủ của thép:
- Sự phát triển cấu trúc trong quá trình ủ thép
- Trạng thái ủ
- Các dạng ủ thép
- Loại bỏ cấu trúc không mong muốn
Tính toán phân bố hạt và định hướng hạt với phần mền ImageJ và Origin 8
Thiết bị chúng ta có thể sử dụng để xác định độ cứng:
Cho chuyển biến của thép và cấu trúc phát triển dựa trên:
Nhiệt độ và thời gian ủ thép được xác định dựa trên thành phần, kích thước của chi tiết, công đoạn gia công cơ khí trước đó, và các nhân tố tương tự. Ủ làm mền thép bao gồm những chức năng đa dạng bên dưới đây:
- Giảm ứng suất của thép
- Nâng cao khả năng gia công cơ khí
- Lam mịn hạt của cấu trúc hạt thô
- Nâng cao độ bền và dẻo dai
Thông thường, quá trình ủ thép được chia ra theo giản đồ trạng thái. Ở đây chia ra làm ba dạng ủ chính theo vùng nhiệt độ cụ thể là:
- Ủ hoàn toàn
- Ủ bộ phận
- Ủ dưới đường tới hạn
Ngoài nhiệt độ, thời gian cũng là nhân tố quan trọng hàng đầu. Đặc điểm cấu trúc đồng thời ảnh hưởng bởi nhiệt độ và thời gian. Ở dưới bài viết, chúng tôi đã lưu ý những phương pháp ủ sử dụng trong công nghiệp.
Quá trình ủ là gì?
Quá trình kết tinh lại là quá trình biến dạng lại các hạt, hình thành các hạt mới không có khuyết tật. Ngay sau khi quá trình ủ hoàn thành, những nguyên công như rèn nóng hoặc nguội thường được sử dụng để thay đổi đặc tính của vật liệu. Phân loại ủ như trong hình vẽ dưới đây:
Trong đó: Normalizing (thường hóa), full alealing (ủ hoàn toàn), spheraidizing (ủ peclit hạt).
Quá trình ủ đồng, thép được nâng nhiệt và làm nguội chậm. Đối với trường hợp của đồng và bạc, quá trình làm nguội được thực hiện với sự trợ giúp quá trình tôi. Cơ bản, dưới đây là ba bước bao gồm trong quá trình tôi:
- Hồi phục
- Kết tinh lại
- Phát triển hạt
Như vậy, bước đầu tiên của quá trình là hồi phục, nội ứng suất và các khuyết tật kim loại được loại bỏ trong bước này. Quá trình hồi phục được thực hiện ở nhiệt độ thấp.
Bước tiếp theo là hồi phục tinh thể. Trong quá trình hồi phục tinh thể, các hạt ban đầu có khuyết tật được thay thể bằng hạt mới. Các hạt mới không có bất kì khuyết tật nao. Sau khi quá trình hồi phục tinh thể được hoàn thành, sự lớn lên của các hạt bắt đầu. Trong bước này, các hạt bắt đầu biến cứng và một phần tính chất của kim loại có thể bị mất đi trong quá trình này.
Quá trình ủ được thực hiện trong môi trường thích hợp. Hầu hết thời gian, quá trình ủ được thực hiện với sự hiện diện của hỗn hợp khí hấp thụ nhiệt. Hỗn hợp khí hấp thụ nhiệt gồm có các khí hidro, nito và cacbon oxit (CO). Thỉnh thoảng quá trình ủ được thực hiện với sự hiện diện của khí gas. Sự hình thành của khí ga không gì khác là hidro và nito.
Quá trình ủ được thực hiện bên trong lò lớn. Chi tiết ủ/phôi được nâng nhiệt bên trong lò, sau đó được làm nguội chậm bởi quá trình tôi cứng. Thỉnh thoảng, làm nguội trong nước muối nhanh hơn trong nước.
Những dạng chính của quá trình Ủ:
1.Ủ một phần
Quá trình ủ này còn được gọi là ủ tới hạn hoặc ủ trong quá trình. Quá trình này thường được gọi là quá trình ủ trung gian. Nhiệt độ thực hiện dưới nhiệt độ tới hạn, thông thường từ 260 đến 760 oC. Dạng ủ này thích hợp với thép cacbon thấp
2. Ủ hoàn toàn
Mục đích của ủ hoàn toàn là đạt độ bền và dẻo cao cho kim loại. Ví dụ, nếu bạn ứng dụng ủ hoàn toàn cho thép, bạn phải nung nóng thép đến trạng thái austenit. Khi đạt tới nhiệt độ austenit hóa, thép được làm nguội chậm. Lưu ý, khi làm nguội nhanh hơn sau đó, thép có thể chuyển biến sang dạng mactenxit và bainit, là tổ chức không mong muốn khi ủ. Kết thúc quá trình vật liệu sẽ dẻo hơn. Nhược điểm của quá trình ủ toàn bộ là chúng ta lấy vật liệu có độ bền kéo nhỏ hơn làm đầu ra của quá trình này.
3. Ủ chu trình ngắn
Nếu bạn muốn ủ malleable ferrit từ ferrit thường, thì ủ chu kỳ ngắn có thể được thực hiện. Như cái tên của phương pháp, nó bao gồm nung nóng, làm nguội liên tục và lặp lại. Quá trình nâng nhiệt thực hiện trong ba bước khoảng 4 đến 8 giờ
4.Ủ peclit hạt
Phương pháp sử dụng cho thép cacbon cao và phép hợp kim tạo peclit dạng hạt do đó mang lại cấu trúc bên trong tốt hơn cho thép. Ủ cầu hóa gồm hai phương pháp:
-Trong phương pháp thứ nhất, vật liệu cung cấp được nâng lên 700 oC trong khoảng 8 giờ để toàn bộ chi tiết nung nóng được đồng nhất. Sau đó chi tiết được làm nguội chậm.
-Phương pháp thứ hai sử dụng nhiệt và làm nguội thay thế cho thép ở trên và dưới đường giới hạn.
5. Ủ khử ứng suất
Trong quá trình ủ khử ứng suất, kim loại được nung nóng đến 650º C trong vài giờ và làm nguội chậm. Như cái tên ủ khử ứng suất, mục đích của phương pháp là loại bỏ nội ứng suất bên trong kim loại.
Khi ứng suất bị loại bỏ, bạn phải nâng nhiệt dưới đường tới hạn. Sau khi nâng nhiệt, bạn phải làm nguội nó đồng nhất. Ủ khử ứng suất được sử dụng cho các chi tiết như nồi hơi, bình chịu áp lực, bồn chứa khí…
6.Thường hóa
Thường hóa là một dạng của ủ được thực hiện để nâng cao độ cứng của thép. Trong quá trình thường hóa, thép được nung nóng trên nhiệt độ tới hạn. Do đó, quá trình này tạo cấu trúc Austenit. Ưu điểm của thường hóa:
-Tăng độ bèn và dẻo cho vật liệu
-Thương hóa đồng thời tăng khả năng gia công cơ khí cho thép, và làm thép ổn định hơn
