Ủ thép
① Điều chỉnh độ cứng cho các hoạt động gia công. Nếu phôi quá cứng, không thể cắt; nếu quá mềm, việc bẻ phoi trở nên khó khăn trong quá trình cắt. Thông thường, phạm vi độ cứng từ
170–250 HB là phù hợp cho gia công thông thường.
② Loại bỏ ứng suất bên trong dư để ngăn ngừa biến dạng hoặc nứt của các chi tiết thép trong quá trình gia công hoặc xử lý nhiệt tiếp theo. Ứng suất bên trong dư được tạo ra trên bề mặt và bên trong phôi trong quá trình tạo hình phôi (như đúc, rèn, hàn) hoặc gia công. Ứng suất này sẽ phân bố lại trong quá trình gia công tiếp theo của phôi, dẫn đến biến dạng hoặc nứt.
③ Tinh chỉnh kích thước hạt, cải thiện tổ chức tế vi, tăng cường tính chất cơ học và chuẩn bị cấu trúc cho quá trình xử lý nhiệt cuối cùng.
2. Phân loại các quá trình ủ
- Ủ trên nhiệt độ tới hạn (Ac1, Ac3)
Danh mục này bao gồm ủ hoàn toàn, ủ không hoàn toàn, ủ cầu hóa và ủ khuếch tán.
- Ủ dưới nhiệt độ tới hạn
Ví dụ bao gồm ủ tái kết tinh và ủ giảm ứng suất.
3. Các quá trình ủ thông thường
Một loại quy trình ủ liên quan đến việc nung nóng phôi từ từ đến nhiệt độ 30–50°C trên Ac3, giữ ở nhiệt độ đó trong một khoảng thời gian nhất định (ngâm), sau đó làm nguội từ từ. Nó còn được gọi là ủ thông thường hoặc ủ tái kết tinh.
Nó được gọi là "hoàn toàn" vì cấu trúc của thép có thể trải qua quá trình chuyển đổi austenit hoàn toàn thông qua tái kết tinh (tạo mầm và tăng trưởng hạt).
Hạn chế: Ủ hoàn toàn sử dụng làm nguội lò chậm, dẫn đến chu kỳ quá trình dài và chiếm dụng thiết bị kéo dài. Để cải thiện việc sử dụng thiết bị, ủ đẳng nhiệt thường được sử dụng để thay thế.
2) Ủ đẳng nhiệt
Quá trình ủ đẳng nhiệt như sau: nung thép hypoeutectoid đến nhiệt độ 30–50°C trên Ac3, và nung thép eutectoid và thép hypereutectoid đến nhiệt độ 30–50°C trên Ac1. Sau khi giữ ở nhiệt độ tương ứng trong một khoảng thời gian thích hợp, dừng gia nhiệt và mở cửa lò để làm nguội nhanh phôi đến một nhiệt độ cụ thể dưới Ar1. Giữ phôi ở nhiệt độ này cho đến khi tất cả austenit biến đổi thành perlit dạng phiến—thép hypoeutectoid cũng tạo thành ferit proeutectoid, trong khi thép hypereutectoid cũng tạo thành xi măngit proeutectoid. Cuối cùng, làm nguội phôi ở bất kỳ tốc độ nào, thường bằng cách lấy nó ra khỏi lò và làm nguội trong không khí.
Nhiệt độ đẳng nhiệt không được quá thấp hoặc quá cao. Nếu quá thấp, độ cứng sau khi ủ sẽ tương đối cao; nếu quá cao, thời gian giữ đẳng nhiệt cần được kéo dài.
Ủ đẳng nhiệt có cùng mục đích với ủ hoàn toàn. Nó có thể rút ngắn thời gian lưu của phôi trong lò và đạt được tổ chức tế vi và độ cứng đồng đều hơn.
Ứng dụng: Ủ đẳng nhiệt chủ yếu được sử dụng cho thép cacbon cao và thép hợp kim có thời gian ủ bệnh dài. Austenit quá nguội của các loại thép này biến đổi khá chậm trong khoảng nhiệt độ chuyển đổi perlit. Nếu áp dụng ủ hoàn toàn, thường mất hàng chục giờ, điều này rất không kinh tế.
Quá trình ủ cầu hóa liên quan đến việc nung thép eutectoid hoặc hypereutectoid đến nhiệt độ 10–20°C trên Ac1, cho phép nhiều hạt cacbua chưa hòa tan tự phát cầu hóa trong quá trình ngâm lâu dài. Sau khi giữ trong một khoảng thời gian nhất định, thép được làm nguội từ từ xuống dưới 600°C và sau đó lấy ra khỏi lò để làm nguội trong không khí, do đó cầu hóa xi măngit trong perlit.
Tổ chức tế vi thu được từ ủ cầu hóa được đặc trưng bởi các hạt xi măngit dạng hạt phân tán trong ma trận ferit, được gọi là perlit hình cầu (hoặc perlit dạng nốt).
Lưu ý: Nếu có cacbua mạng nghiêm trọng trong thép trước khi ủ cầu hóa, nên thực hiện tôi chuẩn trước để loại bỏ xi măngit mạng, sau đó ủ cầu hóa. Nếu không làm như vậy sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả cầu hóa.
Nó đề cập đến một quá trình xử lý nhiệt trong đó phôi được nung nóng từ từ với lò đến 500–600°C, giữ ở nhiệt độ này trong một khoảng thời gian nhất định, sau đó làm nguội từ từ với lò xuống dưới 200–300°C trước khi lấy ra khỏi lò. Đáng chú ý, không có sự biến đổi tổ chức tế vi nào xảy ra trong phôi trong quá trình này.
Mục đích: Nó chủ yếu áp dụng cho phôi và các bộ phận đã trải qua gia công. Mục tiêu là loại bỏ ứng suất dư trong phôi và các bộ phận, ổn định kích thước và hình dạng của phôi và giảm xu hướng biến dạng và nứt của các bộ phận trong quá trình gia công và sử dụng.
Lưu ý: Cần lưu ý rằng ủ giảm ứng suất không thể loại bỏ hoàn toàn ứng suất bên trong, mà chỉ loại bỏ một phần, do đó trung hòa các tác động có hại của nó.
Nó đề cập đến một quá trình xử lý nhiệt liên quan đến việc nung nóng thép đến nhiệt độ tương đối cao dưới nhiệt độ rắn của hợp kim, giữ nó trong một thời gian dài (10–15 giờ), sau đó làm nguội từ từ.
Nó là một phương pháp ủ được áp dụng cho phôi hoặc vật đúc bằng thép và hợp kim màu (như đồng thiếc, đồng silic, cupronickel, v.v.).
Mục đích: Ủ đồng nhất thúc đẩy sự khuếch tán trạng thái rắn của các nguyên tố trong hợp kim để giảm sự phân tách thành phần hóa học và sự không đồng nhất về tổ chức tế vi trong kích thước hạt (phân tách nội hạt, còn được gọi là phân tách dạng cành) xảy ra trong phôi thép, vật đúc thép hoặc phôi đúc trong quá trình đông đặc.
Lý do tại sao nhiệt độ ủ đồng nhất lại cao như vậy là để tăng tốc độ khuếch tán của các nguyên tố hợp kim và rút ngắn thời gian giữ càng nhiều càng tốt. Nhiệt độ ủ đồng nhất cho thép hợp kim cao hơn nhiều so với Ac3, thường dao động từ 1050°C đến 1200°C.
