Các loại xử lý nhiệt ủ khác nhau
Ủ là một kỹ thuật xử lý nhiệt giúp sửa đổi cấu trúc vi mô của kim loại để tăng độ dẻo và giảm ứng suất và độ cứng bên trong của nó, cho phép vật liệu được đúc mà không bị nứt1. Trong quá trình ủ, vật liệu được nung nóng trên nhiệt độ kết tinh lại nhưng dưới nhiệt độ nóng chảy của nó. Quá trình này loại bỏ ứng suất hạt và từ từ làm mát vật liệu đến nhiệt độ phòng, tạo thành các hạt dẻo1. Máy xử lý nhiệt phù hợp với quy trình ủ chính xác với loại thép và ứng dụng của các bộ phận được xử lý vì có nhiều loại thép và hợp kim kim loại3. Các loại lò khác nhau tùy thuộc vào kích thước hoạt động, nhiệt độ mong muốn và các tính năng mà sản phẩm yêu cầu1.
Có một số loại quy trình ủ, bao gồm:
-
Ủ hoàn toàn là loại nghiêm ngặt nhất, trong đó vật liệu phải chịu nhiệt độ cao vượt quá điểm biến đổi tới hạn. Vật liệu được giữ ở nhiệt độ này cho đến khi nhiệt độ được phân bố đồng đều, dẫn đến một cấu trúc vi mô mới. Làm nguội từ từ trong lò làm tăng độ mềm, độ dẻo và khả năng gia công của nó2.
-
Ủ đẳng nhiệt nhanh hơn ủ hoàn toàn và bao gồm năm bước: austen hóa, làm mát tới hạn, thay đổi đẳng nhiệt, làm mát có quản lý và làm mát tự nhiên. Nó nhằm mục đích loại bỏ lực căng bên trong quá trình xử lý nhựa, giảm độ cứng vật liệu và làm cho cấu trúc đồng nhất. Quá trình này thường được sử dụng cho thép austenit2.
-
Quá trình ủ không hoàn toàn xảy ra khi nhiệt không vượt quá nhiệt độ tới hạn cho quá trình biến đổi vật liệu. Nó thường được sử dụng cho thép cacbon, làm mềm vật liệu vừa phải với những thay đổi tối thiểu đối với các đặc tính và cấu trúc của nó. Nó làm cho vật liệu khả thi hơn cho các ứng dụng liên quan đến gia công nguội2. Ủ nước là một hình thức ủ không hoàn toàn đặc biệt và là một quá trình làm mềm nhanh chóng và thuận tiện4.
-
Ủ Ủ kết tinh lại được sử dụng cho các kim loại gia công nguội để cải thiện khả năng biến dạng của chúng sau khi cấu trúc vi mô ban đầu đã bị biến dạng. Nó khôi phục hình dạng ban đầu của cấu trúc vi mô, tăng khả năng biến dạng của vật liệu mà không bị nứt2.
-
Hai phương pháp cơ bản để ủ hình cầu là ủ dưới tới hạn và ủ liên tới hạn8.
-
Ủ Ủ khuếch tán được thực hiện ở nhiệt độ cao để giảm hoặc loại bỏ sự phân tách hóa học trong các vật đúc lớn và được sử dụng để tạo ra thép đồng nhất và tinh chế hạt5.
-
Ủ giảm căng thẳng làm giảm ứng suất bên trong kim loại3.
-
Một số quy trình ủ tiết kiệm năng lượng bao gồm ủ ở nhiệt độ thấp, ủ bằng nước, làm mềm nhanh và ủ hình cầu đẳng nhiệt4.
Các loại xử lý nhiệt ủ khác nhau
1. Ủ hoàn toàn
Ủ hoàn toàn hoặc ủ bao gồm nung thép đến nhiệt độ cao hơn nhiệt độ tới hạn trên của nó, ngâm ở đó trong thời gian đủ để thu được austenit đồng nhất và để nguội trong lò (thường là 50°C/giờ) tức là tắt lò.
2. Ủ đồng nhất (khuếch tán)
Tính không đồng nhất về mặt hóa học có thể được loại bỏ bằng cách ủ đồng nhất (khuếch tán). Vì sự khuếch tán của các nguyên tố tạo thành dung dịch rắn thay thế chậm hơn nhiều so với cacbon ở bất kỳ nhiệt độ nào, nên các thỏi thép hợp kim thường được đồng nhất ở nhiệt độ 1150°C đến 1200°C trong 10-20 giờ sau đó làm nguội chậm.
3. Ủ theo quy trình:
Đây là các phương pháp xử lý nhiệt ủ dưới tới hạn tương tự thường được thực hiện để khôi phục độ dẻo cho các sản phẩm thép gia công nguội có nhiều hình dạng khác nhau. Vì nhiệt độ nung (650-680°C) thấp hơn nhiệt độ Ac1, tức là thấp hơn nhiệt độ tới hạn dưới của biểu đồ Fe-Fe3C và vì không có sự thay đổi pha nào diễn ra khi nung cũng như trong quá trình làm nguội sau đó, nên nó được gọi là ủ dưới tới hạn.
4. Ủ cầu hóa
Nung thép (C > 0,3%) đến nhiệt độ ngay dưới nhiệt độ Ac1, giữ ở nhiệt độ này trong thời gian rất dài sau đó làm nguội chậm, biến đổi perlit dạng phiến thành dạng cầu hóa.
5. Ủ một phần:
Ủ một phần thép hạ eutectoid bao gồm nung thép trong phạm vi tới hạn, tức là giữa nhiệt độ Ac3 và Ac1.
6. Ủ đẳng nhiệt:
Trong quá trình ủ đẳng nhiệt, thép được nung nóng trên nhiệt độ tới hạn trên. Khi thép được nung nóng trên nhiệt độ tới hạn trên, nó nhanh chóng chuyển thành cấu trúc austenit.
Sau đó, thép được làm nguội đến nhiệt độ dưới nhiệt độ tới hạn dưới là 600 đến 700 độ C. Quá trình làm nguội được thực hiện bằng phương pháp làm nguội cưỡng bức. Nhiệt độ này được duy trì trong một khoảng thời gian cụ thể để tạo ra cấu trúc đồng nhất trong
vật liệu. Quá trình ủ đẳng nhiệt chủ yếu được áp dụng cho thép cacbon thấp và thép hợp kim để cải thiện khả năng gia công của chúng.
Ưu điểm của quá trình ủ:
Ưu điểm chính của quá trình ủ là cách quá trình này cải thiện khả năng gia công của vật liệu, tăng độ dẻo dai, giảm độ cứng và tăng độ dẻo và khả năng gia công của
kim loại. Quá trình nung nóng và làm nguội cũng làm giảm
độ giòn của kim loại đồng thời tăng cường các tính chất từ tính và độ dẫn điện của chúng.
Nhược điểm của quá trình ủ:
Nhược điểm chính của quá trình ủ là nó có thể là một quy trình tốn thời gian, tùy thuộc vào vật liệu nào đang được ủ. Các vật liệu có yêu cầu nhiệt độ cao có thể mất nhiều thời gian để nguội đủ, đặc biệt là nếu chúng được để mát tự nhiên bên trong lò ủ.
#metallurgy #heattreatment #materialsscience #metallurgicalengineering
Ý kiến bạn đọc (0)