Công nghiệp cơ khí hiện nay vô cùng phát triển, những sản phẩm của ngành ngày càng được nâng cao về chất lượng. Ít ai biết rằng, nhiệt luyện đóng góp một phần lớn trong việc tạo ra những vật liệu tốt, bền, làm cơ sở để tạo ra sản phẩm được đánh giá cao như vậy. Trong chủ đề này cùng Inox Đại Dương tìm hiểu khái niệm, phương pháp cũng như những ứng dụng và tầm quan trọng của chúng ngay nhé!
Nội dung chính
Nhiệt luyện là gì?
Nhiệt luyện là quy trình tạo ra sản phẩm kim loại/ hợp kim với cơ tính và tính chất như mong muốn bằng ba yếu tố chính:
- Nhiệt độ
- Thời gian giữ nhiệt
- Làm nguội vật liệu
3 yếu tố này được thực hiện tuần tự và với những chỉ số, thời gian khác nhau sẽ tạo thành những vật liệu có tính chất khác nhau.
Nhiệt luyện vật liệu được thực hiện bằng cách nung nóng kim loại hay hợp kim đến một nhiệt độ yêu cầu và đảm bảo tại nhiệt độ này vật liệu không được hóa lỏng. Sau đó, duy trì nhiệt độ trong một khoảng thời gian (yêu cầu vật liệu khác nhau sẽ cần khoảng thời gian duy trì nhiệt độ khác nhau). Cuối cùng tiến hành làm nguội vật liệu với tốc độ nhất định. Kết quả, từ vật liệu ban đầu, chúng bị thay đổi vi cấu trúc hoặc thành phần hóa học.
Mục đích của nhiệt luyện giúp gia tăng ưu điểm về độ cứng, kéo dài tuổi thọ, nâng cao độ bền và khả năng chống mài mòn của vật liệu. Nhiệt luyện có thể làm cứng toàn phần và cũng có thể gia tăng độ cứng ở bề mặt. Nhưng vẫn giữ được sự dẻo dai bên trong của vật liệu.
Các phương pháp nhiệt luyện
Có 4 phương pháp nhiệt luyện cơ bản: Ủ, thường hóa, tôi, ram và 2 phương pháp nhiệt luyện kết hợp: hóa nhiệt luyện, cơ nhiệt luyện.
| Thực hiện | Mục đích | |
| Phương pháp ủ (ủ hoàn toàn, ủ đẳng nhiệt, ủ đạt xementit hạt, ủ khử ứng suất, ủ không hoàn toàn) |
Nung nóng vật liệu đến nhiệt độ nhất định
Duy trì nhiệt độ trong một khoảng thời gian(theo yêu cầu) Làm nguội, tốc độ chậm < 200độ/h |
Giảm độ cứng
Tăng độ dẻo Phục vụ cho gia công cắt, gia công áp lực. |
| Phương pháp thường hóa | Thực hiện bằng cách nung nóng thép
đến trạng thái (hoàn toàn) Austenit Duy trì nhiệt độ. Làm nguội trong không khí (tĩnh) nhằm làm cho Peclit (vốn từ Austenit phân hóa thành) phân tán thành xoocbit. Ở dạng này, chúng có độ cứng khá thấp. |
Cho độ cứng phù hợp với yêu cầu gia công (gia công cắt)
Trong các phương pháp gia công có áp lực, Làm nhỏ xementit tạo tiền đề cho công đoạn |
| Phương pháp tôi thép (Tôi mặt ngoài, tôi xuyên tâm) |
Nung nóng thép lên quá nhiệt độ của ngưỡng tới hạn
Quá trình giữ nhiệt được nhờ xuất hiện tổ chức Austenit. Làm nguội nhanh |
Tăng độ cứng
Tăng khả năng chống mài mòn
|
| Phương pháp ram thép (ram thấp, ram trung bình, ram cao) |
Nung nóng thép đã tôi ở dưới các nhiệt độ tới hạn
Duy trì nhiệt độ ở một khoảng thời gian nhất định Làm nguội |
Làm giảm hoặc loại bỏ ứng suất dư trong thép |
Ngoài ra còn có phương pháp nhiệt luyện kết hợp:
- Hóa nhiệt luyện: Nung nóng vật liệu kết hợp làm thay đổi thành phần hóa học của bề mặt vật liệu. Từ đó dẫn đến thay đổi tính chất làm cho chúng có nhiều ưu điểm hơn vật liệu ban đầu.
- Cơ nhiệt luyện: Nung nóng bằng nhiệt độ kết hợp với những tác động làm biến dạng dẻo. Nhằm thay đổi tổ chức cấu trúc vật liệu cơ tính, tính chất với diện tích lớn và mạnh hơn so với nhiệt luyện cơ bản.
Bài viết liên quan: Quy trình sản xuất thép không gỉ
Vai trò của nhiệt luyện trong ngành sản xuất gia công cơ khí
Trong ngành công nghiệp sản xuất cơ khí, nhiệt luyện đóng vai trò quan trọng trong việc gia tăng những ưu điểm và giảm các hạn chế của vật liệu, nhằm tạo ra một sản phẩm ưu việt hơn, chất lượng hơn.
Những vai trò chính của nhiệt luyện đối với ngành cơ khí:
Tăng ưu điểm về cơ tính
Nhiệt luyện có nhiều tác dụng nhưng mục tiêu chính và chủ yếu nhất của nó là làm tăng những ưu điểm về mặt cơ học của vật liệu như tăng độ cứng, độ bền, sự dẻo dai và đặc biệt là khả năng chống mài mòn.
Những yếu tố này là tiên quyết khi lựa chọn vật liệu để làm bất cứ sản phẩm nào. Vì không nhà sản xuất nào không mong muốn sản phẩm cơ khí của mình có trọng lượng nhẹ, giá thành tốt mà độ bền cao, chất lượng tốt.
Phương pháp nhiệt luyện như tôi thép, ram thép, độ cứng bề mặt và độ bền chung của vật liệu có thể được nâng lên đến 6 lần so với ban đầu.
Ưu điểm cơ tính của vật liệu được nhiệt luyện thể hiện qua:
- Độ cứng tăng giúp chịu khả năng chịu lực và tác động lực, sự va chạm tốt hơn.
- Khả năng chống mài mòn tăng giúp kéo dài tuổi thọ của sản phẩm
- Khả năng chịu tải trọng lớn hơn
- Trọng lượng vật liệu giảm giúp chi phí nguyên liệu đầu vào của các sản phẩm giảm đi nhiều.
Thuận lợi và dễ dàng cho quá trình gia công
Để tạo ra một sản phẩm, sắt thép hay bất kỳ loại vật liệu nào đều phải trải qua một hoặc nhiều giai đoạn gia công. Các công đoạn đó có thể là rèn, cắt, gọt, đột, chấn, hàn, mài, làm nguội, xử lý bề mặt (sơn, đánh bóng…)
Quá trình nhiệt luyện giúp cải thiện hiệu quả của các công đoạn gia công này. Tạo ra một vật liệu có đủ điều kiện (hoặc hơn thế nữa) để gia công mà hạn chế tối đa sai sót. Việc sử dụng một vật liệu không phù hợp có thể làm tốn nhiều công sức để sản xuất hoặc khắc phục lỗi.
Ví dụ: Thép sau khi kéo nguội thường có độ cứng quá cao, gia công cắt/ gọt sẽ gặp nhiều khó khăn làm gãy vỡ vật liệu, dao cụ, đường cắt không đẹp… Giải pháp đưa ra rằng nhiệt luyện bằng phương pháp ủ hay phương pháp thường hóa sẽ giúp vật liệu trở nên mềm dẻo và linh hoạt hơn.
Cây láp inox 304 đặc chất lượng cao do nhà máy Inox Đại Dương sản xuất
Ý nghĩa kinh tế – khoa học
Nhiệt luyện không chỉ mang lại những lợi ích cho bản thân vật liệu và sản phẩm, nhìn xa hơn, nó còn ảnh hưởng đến sự phát triển kinh tế xã hội. Nhiệt luyện mang lại sản phẩm chất lượng, đóng góp nhiều vào các yếu tố vĩ mô hơn như:
- Tăng giá trị về công nghệ cho sản phẩm
- Lợi nhuận và uy tín của doanh nghiệp
-
Sự phát triển kinh tế của ngành công nghiệp cơ khí
-
Thước đo đánh giá trình độ, sự phát triển của công nghệ, khoa học trong ngành công nghiệp chế tạo, sản xuất, gia công cơ khí của mỗi nước và trên toàn Thế giới.
Nhiệt luyện là quá trình quan trọng. Tuy nhiên, cần nhận thức và khéo léo trong việc lựa chọn phương pháp nhiệt luyện thích hợp. Nhằm mang lại sản phẩm vật liệu tốt nhất, phù hợp nhất với sản xuất.
Ban biên tập: Inox Đại Dương