Quá trình xử lý nhiệt của vật đúc thép dựa trên sơ đồ pha Fe-Fe3C để kiểm soát cấu trúc vi mô của vật đúc thép để đạt được hiệu suất cần thiết. Xử lý nhiệt là một trong những quá trình quan trọng trong sản xuất thép đúc. Chất lượng và hiệu quả của việc xử lý nhiệt có liên quan trực tiếp đến hiệu suất cuối cùng của vật đúc thép.
Cấu trúc đúc của thép đúc phụ thuộc vào thành phần hóa học và quá trình hóa rắn. Nói chung, có sự phân chia dendrite tương đối nghiêm trọng, cấu trúc rất không đồng đều và hạt thô. Do đó, vật đúc thép thường cần được xử lý nhiệt để loại bỏ hoặc giảm tác động của các vấn đề trên, nhằm cải thiện tính chất cơ học của vật đúc thép. Ngoài ra, do sự khác biệt về cấu trúc và độ dày thành của vật đúc thép, các bộ phận khác nhau của cùng một vật đúc có hình thức tổ chức khác nhau và tạo ra ứng suất dư bên trong đáng kể. Do đó, vật đúc bằng thép (đặc biệt là vật đúc bằng thép hợp kim) thường phải được cung cấp ở trạng thái được xử lý nhiệt.
1. Đặc điểm của quá trình xử lý nhiệt của vật đúc thép
1) Trong cấu trúc đúc của thép đúc thường có các sợi nhánh thô và sự phân tách. Trong quá trình xử lý nhiệt, thời gian gia nhiệt phải cao hơn một chút so với các bộ phận thép rèn có cùng thành phần. Đồng thời, thời gian lưu giữ austenit hóa cần được kéo dài một cách thích hợp.
2) Do sự phân tách nghiêm trọng cấu trúc đúc của một số vật đúc bằng thép hợp kim, để loại bỏ ảnh hưởng của nó đến các tính chất cuối cùng của vật đúc, cần thực hiện các biện pháp để đồng nhất hóa trong quá trình xử lý nhiệt.
3) Đối với thép đúc có hình dạng phức tạp và chênh lệch độ dày thành lớn, phải xem xét hiệu ứng mặt cắt ngang và hệ số ứng suất đúc trong quá trình xử lý nhiệt.
4) Khi xử lý nhiệt trên vật đúc bằng thép, phải hợp lý dựa trên đặc điểm kết cấu của nó và cố gắng tránh biến dạng của vật đúc.
2. Các yếu tố quy trình chính của xử lý nhiệt vật đúc thép
Quá trình xử lý nhiệt của vật đúc thép bao gồm ba giai đoạn: gia nhiệt, bảo quản nhiệt và làm mát. Việc xác định các thông số của quá trình cần dựa trên mục đích đảm bảo chất lượng sản phẩm và tiết kiệm chi phí.
1) Hệ thống sưởi
Gia nhiệt là quá trình tiêu tốn nhiều năng lượng nhất trong quá trình xử lý nhiệt. Các thông số kỹ thuật chính của quá trình gia nhiệt là chọn phương pháp gia nhiệt, tốc độ gia nhiệt và phương pháp nạp thích hợp.
(1) Phương pháp gia nhiệt. Các phương pháp gia nhiệt của vật đúc thép chủ yếu bao gồm gia nhiệt bức xạ, gia nhiệt bằng muối và gia nhiệt cảm ứng. Nguyên tắc lựa chọn phương pháp gia nhiệt là nhanh và đồng đều, dễ kiểm soát, hiệu quả cao và chi phí thấp. Khi gia nhiệt, xưởng đúc thường xem xét kích thước kết cấu, thành phần hóa học, quy trình xử lý nhiệt và yêu cầu chất lượng của vật đúc.
(2) Tốc độ gia nhiệt. Đối với đúc thép thông thường, tốc độ gia nhiệt có thể không bị giới hạn và công suất tối đa của lò được sử dụng để gia nhiệt. Việc sử dụng sạc lò nóng có thể rút ngắn đáng kể thời gian gia nhiệt và chu trình sản xuất. Trên thực tế, trong điều kiện gia nhiệt nhanh, không có hiện tượng trễ nhiệt độ rõ ràng giữa bề mặt vật đúc và lõi. Việc gia nhiệt chậm sẽ làm giảm hiệu quả sản xuất, tăng mức tiêu thụ năng lượng và quá trình oxy hóa và khử cacbon nghiêm trọng trên bề mặt vật đúc. Tuy nhiên, đối với một số vật đúc có hình dạng và cấu trúc phức tạp, độ dày thành lớn và ứng suất nhiệt lớn trong quá trình gia nhiệt, cần kiểm soát tốc độ gia nhiệt. Nói chung, có thể sử dụng nhiệt độ thấp và làm nóng chậm (dưới 600 ° C) hoặc duy trì ở nhiệt độ thấp hoặc trung bình, sau đó có thể sử dụng làm nóng nhanh ở những khu vực có nhiệt độ cao.
(3) Phương pháp tải. Nguyên tắc đặt vật đúc bằng thép vào lò là tận dụng tối đa không gian hiệu quả, đảm bảo gia nhiệt đồng đều và đặt vật đúc để biến dạng.
2) Cách nhiệt
Nhiệt độ giữ cho quá trình austenit hóa vật đúc thép phải được lựa chọn theo thành phần hóa học của thép đúc và các đặc tính cần thiết. Nhiệt độ giữ thường cao hơn một chút (khoảng 20 ° C) so với các bộ phận thép rèn có cùng thành phần. Đối với vật đúc bằng thép eutectoid, cần đảm bảo rằng cacbua có thể nhanh chóng được kết hợp vào austenite và austenite có thể duy trì các hạt mịn.
Hai yếu tố cần được quan tâm đối với thời gian bảo quản nhiệt của thép đúc: yếu tố thứ nhất là làm cho nhiệt độ của bề mặt vật đúc và lõi đồng nhất, yếu tố thứ hai là đảm bảo tính đồng nhất của kết cấu. Do đó, thời gian giữ chủ yếu phụ thuộc vào độ dẫn nhiệt của vật đúc, độ dày thành tiết diện và các thành phần hợp kim. Nói chung, vật đúc bằng thép hợp kim đòi hỏi thời gian giữ lâu hơn so với vật đúc bằng thép cacbon. Độ dày thành của vật đúc thường là cơ sở chính để tính thời gian giữ. Đối với thời gian giữ của xử lý ủ và xử lý lão hóa, cần xem xét các yếu tố như mục đích xử lý nhiệt, nhiệt độ giữ và tốc độ khuếch tán nguyên tố.
3) Làm mát
Các vật đúc bằng thép có thể được làm mát ở các tốc độ khác nhau sau khi bảo quản nhiệt, để hoàn thành quá trình biến đổi kim loại, đạt được cấu trúc kim loại cần thiết và đạt được các chỉ số hiệu suất đã chỉ định. Nói chung, việc tăng tốc độ làm nguội có thể giúp đạt được cấu trúc tốt và tinh chế các hạt, từ đó cải thiện tính chất cơ học của vật đúc. Tuy nhiên, nếu tốc độ làm nguội quá nhanh sẽ dễ gây ra ứng suất lớn hơn trong quá trình đúc. Điều này có thể gây biến dạng hoặc nứt vật đúc có kết cấu phức tạp.
Môi trường làm mát để xử lý nhiệt đúc thép thường bao gồm không khí, dầu, nước, nước muối và muối nóng chảy.
3. Phương pháp xử lý nhiệt thép đúc
Theo các phương pháp gia nhiệt, thời gian giữ và điều kiện làm mát khác nhau, các phương pháp xử lý nhiệt của vật đúc thép chủ yếu bao gồm ủ, chuẩn hóa, làm nguội, ủ, xử lý dung dịch, làm cứng kết tủa, xử lý giảm ứng suất và xử lý loại bỏ hydro.
1) Ủ.
Ủ là làm nóng thép có cấu trúc lệch khỏi trạng thái cân bằng đến nhiệt độ nhất định được xác định trước trong quy trình, sau đó làm nguội từ từ sau khi bảo quản nhiệt (thường làm nguội bằng lò hoặc chôn trong vôi) để có được quy trình xử lý nhiệt gần với nhiệt độ. trạng thái cân bằng của cơ cấu. Theo thành phần của thép, mục đích và yêu cầu của quá trình ủ, quá trình ủ có thể được chia thành ủ hoàn toàn, ủ đẳng nhiệt, ủ hình cầu, ủ kết tinh lại, ủ giảm căng thẳng, v.v.
(1) Ủ hoàn toàn. Quy trình chung của quá trình ủ hoàn toàn là: nung thép đúc đến nhiệt độ cao hơn Ac3 20 ° C-30 ° C, giữ nó trong một khoảng thời gian để cấu trúc trong thép chuyển hóa hoàn toàn thành austenite, sau đó làm nguội từ từ (thường là làm mát bằng lò) ở 500 oC - 600 oC, và cuối cùng làm nguội trong không khí. Cái gọi là hoàn chỉnh có nghĩa là thu được cấu trúc austenite hoàn chỉnh khi đun nóng.
Mục đích của ủ hoàn toàn chủ yếu bao gồm: thứ nhất là cải thiện cấu trúc thô và không đồng đều do gia công nóng; thứ hai là giảm độ cứng của thép carbon và thép hợp kim đúc trên carbon trung bình, từ đó cải thiện hiệu suất cắt của chúng (nói chung, Khi độ cứng của phôi nằm trong khoảng 170 HBW-230 HBW thì rất dễ cắt. Khi độ cứng cao hơn hoặc thấp hơn phạm vi này sẽ gây khó khăn cho việc cắt); thứ ba là loại bỏ ứng suất bên trong của thép đúc.
Phạm vi sử dụng của ủ hoàn toàn. Ủ hoàn toàn chủ yếu thích hợp cho các vật đúc bằng thép cacbon và thép hợp kim có thành phần hypoeutectoid với hàm lượng cacbon dao động từ 0,25% đến 0,77%. Thép hypereutectoid không nên được ủ hoàn toàn, vì khi thép hypereutectoid được nung nóng đến trên Accm và nguội từ từ, xi măng thứ cấp sẽ kết tủa dọc theo ranh giới hạt austenite theo hình mạng, làm cho độ bền, độ dẻo và độ bền va đập của thép trở nên đáng kể. sự suy sụp.
(2) Ủ đẳng nhiệt. Ủ đẳng nhiệt đề cập đến việc nung thép đúc đến 20 ° C - 30 ° C so với Ac3 (hoặc Ac1), sau khi giữ trong một khoảng thời gian, nhanh chóng làm nguội đến nhiệt độ cao nhất của đường cong biến đổi đẳng nhiệt austenite đã được làm lạnh phụ, sau đó giữ trong một khoảng thời gian của thời gian (Vùng biến đổi Pearlite). Sau khi austenite chuyển thành ngọc trai, nó nguội dần.
(3) Ủ hình cầu. Ủ hình cầu là làm nóng vật đúc thép đến nhiệt độ cao hơn Ac1 một chút, sau một thời gian dài bảo quản nhiệt, xi măng thứ cấp trong thép tự động chuyển thành xi măng dạng hạt (hoặc hình cầu), sau đó xử lý nhiệt ở tốc độ chậm quá trình làm nguội đến nhiệt độ phòng.
Mục đích của quá trình ủ hình cầu bao gồm: giảm độ cứng; làm cho kết cấu kim loại đồng nhất; cải thiện hiệu suất cắt và chuẩn bị cho việc làm nguội.
Ủ hình cầu chủ yếu áp dụng cho thép eutectoid và thép hypereutectoid (hàm lượng carbon lớn hơn 0,77%) như thép công cụ carbon, thép lò xo hợp kim, thép chịu lực lăn và thép công cụ hợp kim.
(4) Ủ giảm căng thẳng và ủ kết tinh lại. Ủ giảm căng thẳng còn được gọi là ủ ở nhiệt độ thấp. Đó là một quá trình trong đó vật đúc bằng thép được nung nóng đến nhiệt độ dưới Ac1 (400 °C - 500 °C), sau đó giữ trong một khoảng thời gian, sau đó làm nguội từ từ đến nhiệt độ phòng. Mục đích của quá trình ủ giảm ứng suất là để loại bỏ ứng suất bên trong của vật đúc. Cấu trúc kim loại của thép sẽ không thay đổi trong quá trình ủ giảm ứng suất. Ủ kết tinh lại chủ yếu được sử dụng để loại bỏ cấu trúc bị biến dạng do xử lý biến dạng lạnh và loại bỏ độ cứng của công việc. Nhiệt độ gia nhiệt để ủ kết tinh lại là 150 ° C - 250 ° C so với nhiệt độ kết tinh lại. Ủ kết tinh lại có thể tái tạo các hạt tinh thể thon dài thành các tinh thể cân bằng đồng nhất sau khi biến dạng lạnh, do đó loại bỏ ảnh hưởng của quá trình làm cứng.
2) Bình thường hóa
Bình thường hóa là quá trình xử lý nhiệt trong đó thép được nung nóng đến 30 ° C - 50 ° C trên Ac3 (thép hypoeutectoid) và Acm (thép hypoeutectoid), và sau một thời gian bảo quản nhiệt, nó được làm lạnh đến nhiệt độ phòng trong không khí hoặc trong không khí cưỡng bức. phương pháp. Chuẩn hóa có tốc độ làm nguội nhanh hơn ủ, do đó cấu trúc chuẩn hóa mịn hơn cấu trúc ủ, độ bền và độ cứng của nó cũng cao hơn cấu trúc ủ. Do chu kỳ sản xuất ngắn và việc sử dụng thiết bị chuẩn hóa cao, việc chuẩn hóa được sử dụng rộng rãi trong các loại thép đúc khác nhau.
Mục đích của việc chuẩn hóa được chia thành ba loại sau:
(1) Bình thường hóa là xử lý nhiệt cuối cùng
Đối với vật đúc kim loại có yêu cầu độ bền thấp, quá trình chuẩn hóa có thể được sử dụng làm phương pháp xử lý nhiệt cuối cùng. Bình thường hóa có thể tinh chế các hạt, đồng nhất hóa cấu trúc, giảm hàm lượng ferit trong thép hypoeutectoid, tăng và tinh chế hàm lượng ngọc trai, từ đó cải thiện độ bền, độ cứng và độ dẻo dai của thép.
(2) Bình thường hóa như xử lý nhiệt trước
Đối với thép đúc có tiết diện lớn hơn, việc chuẩn hóa trước khi làm nguội hoặc làm nguội và ủ (làm nguội và ủ ở nhiệt độ cao) có thể loại bỏ cấu trúc Widmanstatten và cấu trúc dải, đồng thời thu được cấu trúc mịn và đồng nhất. Đối với mạng xi măng có trong thép cacbon và thép công cụ hợp kim có hàm lượng cacbon lớn hơn 0,77%, việc chuẩn hóa có thể làm giảm hàm lượng xi măng thứ cấp và ngăn không cho nó hình thành mạng liên tục, chuẩn bị cho tổ chức ủ hình cầu.
(3) Cải thiện hiệu suất cắt
Bình thường hóa có thể cải thiện hiệu suất cắt của thép cacbon thấp. Độ cứng của vật đúc bằng thép cacbon thấp sau khi ủ quá thấp, dễ dính vào dao trong quá trình cắt, dẫn đến độ nhám bề mặt quá mức. Thông qua quá trình xử lý nhiệt bình thường hóa, độ cứng của vật đúc bằng thép cacbon thấp có thể tăng lên 140 HBW - 190 HBW, gần với độ cứng cắt tối ưu, từ đó cải thiện hiệu suất cắt.
3) Làm nguội
Làm nguội là một quá trình xử lý nhiệt trong đó vật đúc bằng thép được nung nóng đến nhiệt độ trên Ac3 hoặc Ac1, sau đó làm nguội nhanh sau khi giữ trong một khoảng thời gian để thu được cấu trúc martensitic hoàn chỉnh. Các vật đúc bằng thép phải được tôi luyện kịp thời sau khi nóng nhất để loại bỏ ứng suất nguội và đạt được các tính chất cơ học toàn diện cần thiết.
(1) Nhiệt độ làm nguội
Nhiệt độ gia nhiệt nguội của thép hypoeutectoid là 30oC -50oC trên Ac3; nhiệt độ gia nhiệt nguội của thép eutectoid và thép hypereutectoid là 30oC -50oC trên Ac1. Thép cacbon hypoeutectoid được nung nóng ở nhiệt độ dập tắt nêu trên để thu được austenite hạt mịn, và có thể thu được cấu trúc martensite mịn sau khi làm nguội. Thép eutectoid và thép hypereutectoid đã được hình cầu và ủ trước khi làm nguội và nung nóng, vì vậy sau khi nung đến 30oC -50oC trên Ac1 và austenit hóa không hoàn toàn, cấu trúc là austenit và các hạt cacbon xâm nhập hạt mịn một phần không hòa tan. Sau khi làm nguội, austenite được chuyển thành martensite và các hạt xi măng không hòa tan được giữ lại. Do độ cứng cao của xi măng, nó không những không làm giảm độ cứng của thép mà còn cải thiện khả năng chống mài mòn. Cấu trúc nguội thông thường của thép hypereutectoid là martensite mịn, dạng hạt mịn và xi măngite dạng hạt mịn và một lượng nhỏ austenite còn lại được phân bố đều trên ma trận. Cấu trúc này có độ bền và khả năng chống mài mòn cao, nhưng cũng có độ dẻo dai nhất định.
(2) Môi trường làm mát cho quá trình xử lý nhiệt nguội
Mục đích của quá trình làm nguội là thu được martensite hoàn chỉnh. Do đó, tốc độ làm nguội của thép đúc trong quá trình làm nguội phải lớn hơn tốc độ làm nguội tới hạn của thép đúc, nếu không thì không thể đạt được cấu trúc martensite và các tính chất tương ứng. Tuy nhiên, tốc độ làm nguội quá cao có thể dễ dẫn đến biến dạng hoặc nứt vật đúc. Để đáp ứng đồng thời các yêu cầu trên, phải lựa chọn môi trường làm mát thích hợp theo vật liệu đúc hoặc nên áp dụng phương pháp làm mát theo giai đoạn. Trong phạm vi nhiệt độ 650oC -400oC, tốc độ biến đổi đẳng nhiệt của austenite siêu lạnh của thép là lớn nhất. Do đó, khi vật đúc được làm nguội, cần đảm bảo làm nguội nhanh trong phạm vi nhiệt độ này. Dưới điểm Ms, tốc độ làm nguội phải chậm hơn để tránh biến dạng hoặc nứt. Môi trường làm nguội thường sử dụng nước, dung dịch nước hoặc dầu. Trong giai đoạn làm nguội hoặc ủ austempering, môi trường thường được sử dụng bao gồm dầu nóng, kim loại nóng chảy, muối nóng chảy hoặc kiềm nóng chảy.
Khả năng làm mát của nước ở vùng nhiệt độ cao 650oC -550oC rất mạnh và khả năng làm mát của nước ở vùng nhiệt độ thấp 300oC -200oC rất mạnh. Nước thích hợp hơn để làm nguội và làm nguội các vật đúc bằng thép cacbon có hình dạng đơn giản và tiết diện lớn. Khi được sử dụng để làm nguội và làm mát, nhiệt độ nước thường không cao hơn 30°C. Do đó, nó thường được áp dụng để tăng cường tuần hoàn nước để giữ nhiệt độ nước trong phạm vi hợp lý. Ngoài ra, đun nóng muối (NaCl) hoặc kiềm (NaOH) trong nước sẽ làm tăng khả năng làm mát của dung dịch lên rất nhiều.
Ưu điểm chính của dầu làm môi trường làm mát là tốc độ làm mát ở vùng nhiệt độ thấp 300oC -200oC thấp hơn nhiều so với nước, điều này có thể làm giảm đáng kể ứng suất bên trong của phôi đã nguội và giảm khả năng biến dạng và nứt vật đúc. Đồng thời, khả năng làm mát của dầu ở nhiệt độ cao 650oC -550oC tương đối thấp, đây cũng là nhược điểm chính của dầu làm môi trường làm nguội. Nhiệt độ của dầu làm nguội thường được kiểm soát ở mức 60oC -80oC. Dầu chủ yếu được sử dụng để dập tắt các vật đúc bằng thép hợp kim có hình dạng phức tạp và làm nguội các vật đúc bằng thép cacbon có tiết diện nhỏ và hình dạng phức tạp.
Ngoài ra, muối nóng chảy cũng thường được sử dụng làm chất làm nguội, lúc này trở thành bể muối. Bể muối được đặc trưng bởi điểm sôi cao và khả năng làm mát của nó là giữa nước và dầu. Bể muối thường được sử dụng để gia nhiệt và làm nguội theo giai đoạn, cũng như để xử lý các vật đúc có hình dạng phức tạp, kích thước nhỏ và yêu cầu biến dạng nghiêm ngặt.
4) Ủ
Ủ đề cập đến một quá trình xử lý nhiệt trong đó vật đúc bằng thép đã được tôi hoặc thường hóa được nung nóng đến nhiệt độ đã chọn thấp hơn điểm tới hạn Ac1 và sau khi giữ trong một khoảng thời gian, chúng được làm nguội ở tốc độ thích hợp. Xử lý nhiệt ủ có thể biến đổi cấu trúc không ổn định thu được sau khi làm nguội hoặc chuẩn hóa thành cấu trúc ổn định để loại bỏ ứng suất và cải thiện độ dẻo và độ bền của vật đúc thép. Nói chung, quá trình xử lý nhiệt của quá trình làm nguội và ủ ở nhiệt độ cao được gọi là xử lý làm nguội và ủ. Các vật đúc bằng thép tôi phải được tôi luyện kịp thời, và các vật đúc bằng thép thường hóa phải được tôi luyện khi cần thiết. Hiệu suất của thép đúc sau khi ủ phụ thuộc vào nhiệt độ, thời gian và số lần ủ. Việc tăng nhiệt độ ủ và kéo dài thời gian giữ bất cứ lúc nào không chỉ có thể làm giảm ứng suất nguội của vật đúc thép mà còn biến martensite đã được tôi không ổn định thành martensite, troostite hoặc sorbite đã được tôi luyện. Độ bền và độ cứng của thép đúc giảm và độ dẻo được cải thiện đáng kể. Đối với một số loại thép hợp kim trung bình có các nguyên tố hợp kim tạo thành cacbua mạnh (như crom, molypden, vanadi và vonfram, v.v.), độ cứng tăng và độ dẻo dai giảm khi ủ ở 400oC -500oC. Hiện tượng này được gọi là đông cứng thứ cấp, tức là độ cứng của thép đúc ở trạng thái tôi luyện đạt mức tối đa. Trong thực tế sản xuất, thép đúc hợp kim trung bình có đặc tính hóa cứng thứ cấp cần được tôi luyện nhiều lần.
(1) Ủ ở nhiệt độ thấp
Phạm vi nhiệt độ của quá trình ủ ở nhiệt độ thấp là 150oC -250oC. Ủ ở nhiệt độ thấp có thể thu được cấu trúc martensite được tôi luyện, chủ yếu được sử dụng để tôi thép cacbon cao và tôi thép hợp kim cao. Martensite cường lực đề cập đến cấu trúc của martensite mật tinh cộng với các cacbua dạng hạt mịn. Cấu trúc của thép hypoeutectoid sau khi ủ ở nhiệt độ thấp là martensite được tôi luyện; Cấu trúc của thép hypereutectoid sau khi ủ ở nhiệt độ thấp là martensite + cacbua + austenite được giữ lại. Mục đích của quá trình ủ ở nhiệt độ thấp là cải thiện một cách thích hợp độ bền của thép tôi trong khi vẫn duy trì độ cứng cao (58HRC-64HRC), độ bền cao và khả năng chống mài mòn, đồng thời giảm đáng kể ứng suất nguội và độ giòn của vật đúc thép.
(2) Ủ ở nhiệt độ trung bình
Nhiệt độ ủ của nhiệt độ trung bình thường nằm trong khoảng 350oC -500oC. Cấu trúc sau khi ủ ở nhiệt độ trung bình là một lượng lớn xi măng hạt mịn được phân tán và phân bố trên ma trận ferit, tức là cấu trúc troostite đã được tôi luyện. Ferrite trong cấu trúc troostite được tôi luyện vẫn giữ được hình dạng của martensite. Ứng suất bên trong của thép đúc sau khi ủ về cơ bản được loại bỏ, đồng thời chúng có giới hạn đàn hồi và giới hạn chảy cao hơn, độ bền và độ cứng cao hơn, độ dẻo và độ dẻo dai tốt.
(3) Ủ nhiệt độ cao
Nhiệt độ ủ ở nhiệt độ cao thường là 500 ° C-650 ° C, và quá trình xử lý nhiệt kết hợp giữa quá trình làm nguội và ủ ở nhiệt độ cao sau đó thường được gọi là xử lý làm nguội và ủ. Cấu trúc sau khi ủ ở nhiệt độ cao là sorbite được tôi luyện, nghĩa là xi măng hạt mịn và ferit. Ferrite trong sorbite được tôi luyện là ferit đa giác trải qua quá trình kết tinh lại. Thép đúc sau khi ủ ở nhiệt độ cao có tính chất cơ học toàn diện tốt về độ bền, độ dẻo và độ dẻo dai. Ủ nhiệt độ cao được sử dụng rộng rãi trong thép cacbon trung bình, thép hợp kim thấp và các bộ phận kết cấu quan trọng khác nhau với lực phức tạp.
5) Xử lý dung dịch rắn
Mục đích chính của việc xử lý dung dịch là hòa tan cacbua hoặc các pha kết tủa khác trong dung dịch rắn để thu được cấu trúc một pha siêu bão hòa. Các vật đúc bằng thép không gỉ austenit, thép mangan austenit và thép không gỉ làm cứng kết tủa nói chung phải được xử lý bằng dung dịch rắn. Việc lựa chọn nhiệt độ dung dịch phụ thuộc vào thành phần hóa học và sơ đồ pha của thép đúc. Nhiệt độ đúc thép mangan austenit thường là 1000oC - 1100oC; nhiệt độ của vật đúc bằng thép không gỉ crom-niken austenit thường là 1000oC -1250oC.
Hàm lượng carbon trong thép đúc càng cao và các nguyên tố hợp kim không hòa tan càng cao thì nhiệt độ dung dịch rắn của nó càng cao. Đối với các vật đúc bằng thép cứng kết tủa có chứa đồng, độ cứng của vật đúc thép tăng lên do sự kết tủa của các pha cứng giàu đồng ở trạng thái đúc trong quá trình làm mát. Để làm mềm cấu trúc và cải thiện hiệu suất xử lý, vật đúc thép cần được xử lý bằng dung dịch rắn. Nhiệt độ dung dịch rắn của nó là 900oC -950oC.
6) Xử lý làm cứng lượng mưa
Xử lý làm cứng kết tủa là phương pháp xử lý tăng cường phân tán được thực hiện trong phạm vi nhiệt độ ủ, còn được gọi là lão hóa nhân tạo. Bản chất của xử lý làm cứng kết tủa là ở nhiệt độ cao hơn, cacbua, nitrua, hợp chất liên kim loại và các pha trung gian không ổn định khác được kết tủa từ dung dịch rắn siêu bão hòa và phân tán trong ma trận, do đó làm cho thép đúc được cải thiện toàn diện về tính chất cơ học và độ cứng.
Nhiệt độ xử lý lão hóa ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất cuối cùng của vật đúc thép. Nếu nhiệt độ lão hóa quá thấp, giai đoạn đông cứng kết tủa sẽ kết tủa chậm; nếu nhiệt độ lão hóa quá cao, sự tích tụ của pha kết tủa sẽ gây ra tình trạng quá tải và sẽ không đạt được hiệu suất tốt nhất. Do đó, xưởng đúc nên chọn nhiệt độ lão hóa thích hợp theo loại thép đúc và hiệu suất quy định của thép đúc. Nhiệt độ lão hóa của thép đúc chịu nhiệt austenit thường là 550oC -850oC; nhiệt độ lão hóa của thép đúc cứng kết tủa cường độ cao thường là 500oC.
7) Điều trị giảm căng thẳng
Mục đích của việc xử lý nhiệt giảm ứng suất là loại bỏ ứng suất đúc, ứng suất dập tắt và ứng suất hình thành do gia công, để ổn định kích thước của vật đúc. Quá trình xử lý nhiệt giảm căng thẳng thường được làm nóng đến 100°C-200°C dưới Ac1, sau đó giữ trong một khoảng thời gian và cuối cùng được làm nguội bằng lò. Cấu trúc của thép đúc không thay đổi trong quá trình giảm ứng suất. Vật đúc bằng thép cacbon, vật đúc bằng thép hợp kim thấp và vật đúc bằng thép hợp kim cao đều có thể được xử lý giảm ứng suất.
4. Ảnh hưởng của xử lý nhiệt đến tính chất của vật đúc thép
Ngoài hiệu suất của thép đúc tùy thuộc vào thành phần hóa học và quy trình đúc, các phương pháp xử lý nhiệt khác nhau cũng có thể được sử dụng để làm cho thép đúc có các đặc tính cơ học toàn diện tuyệt vời. Mục đích chung của quá trình xử lý nhiệt là nâng cao chất lượng của vật đúc, giảm trọng lượng của vật đúc, kéo dài tuổi thọ và giảm chi phí. Xử lý nhiệt là một phương pháp quan trọng để cải thiện tính chất cơ học của vật đúc; tính chất cơ học của vật đúc là một chỉ số quan trọng để đánh giá hiệu quả của quá trình xử lý nhiệt. Ngoài các đặc tính sau, xưởng đúc còn phải xem xét các yếu tố như quy trình gia công, hiệu suất cắt và yêu cầu sử dụng của vật đúc khi đúc thép xử lý nhiệt.
1) Ảnh hưởng của xử lý nhiệt đến độ bền của vật đúc
Trong điều kiện thành phần thép đúc giống nhau, cường độ của thép đúc sau các quá trình xử lý nhiệt khác nhau có xu hướng tăng lên. Nói chung, độ bền kéo của vật đúc bằng thép cacbon và vật đúc bằng thép hợp kim thấp có thể đạt tới 414 Mpa-1724 MPa sau khi xử lý nhiệt.
2) Ảnh hưởng của xử lý nhiệt đến độ dẻo của vật đúc thép
Cấu trúc đúc của thép đúc thô và độ dẻo thấp. Sau khi xử lý nhiệt, cấu trúc vi mô và độ dẻo của nó sẽ được cải thiện tương ứng. Đặc biệt độ dẻo của thép đúc sau khi xử lý tôi và tôi (tôi + tôi ở nhiệt độ cao) sẽ được cải thiện đáng kể.
3) Độ dẻo dai của thép đúc
Chỉ số độ bền của thép đúc thường được đánh giá bằng các thử nghiệm va đập. Vì độ bền và độ dẻo dai của thép đúc là một cặp chỉ số trái ngược nhau nên xưởng đúc phải cân nhắc toàn diện để lựa chọn quy trình xử lý nhiệt phù hợp nhằm đạt được các tính chất cơ học toàn diện mà khách hàng yêu cầu.
4) Ảnh hưởng của xử lý nhiệt đến độ cứng của vật đúc
Khi độ cứng của thép đúc là như nhau, độ cứng của thép đúc sau khi xử lý nhiệt có thể phản ánh gần đúng độ bền của thép đúc. Do đó, độ cứng có thể được sử dụng như một chỉ số trực quan để ước tính hiệu suất của thép đúc sau khi xử lý nhiệt. Nói chung, độ cứng của vật đúc bằng thép carbon có thể đạt 120 HBW - 280 HBW sau khi xử lý nhiệt.
Thời gian đăng: 12-07-2021