III. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 19
3.1.4 Công nghệ nhiệt luyện 26
Để thuận lợi cho việc gia công cơ khí cũng như đảm bảo cơ tính cao và tính
chống gỉ tốt thì thép không gỉ mactensit mác SUS 420J2 phải được nhiệt luyện. Nhiệt luyện bao gồm hai dạng : ủ mềm để gia công cơ khí và tôi ram để nâng cao cơ tính, khả năng chống gỉ của thép.
- Ủ mềm :
Ủ là phương pháp nhiệt luyện gồm nung nóng thép đến nhiệt độ nhất đinh, giữ nhiệt một thời gian tùy theo kích thước của sản phẩm rồi làm nguội đủ chậm để nhận được tổ chức ổn định gần với trạng thái cân bằng với độ cứng thấp nhất và độ dẻo cao.
Nguyên công ủ được thực hiện sau khi rèn thép, làm mềm thép để dễ tiến hành gia công cắt gọt. Thép không gỉ mactensit SUS 420J2 được ủ ở nhiệt độ khoảng 880-900 0C, làm nguội cùng lò. Sơ đồ công nghệ ủ thép này được thể hiện trên hình 10. 1100 800 6 8 10 T oC →τ,h 900
Hình 10: Sơ đồ công nghệ ủ thép SUS 420J2 - Công nghệ tôi và ram
Tôi thép là phương pháp nhiệt luyện gồm nung nóng chi tiết đến nhiệt độ tới hạn AC1 hoặc AC3 để xuất hiện tổ chức austenít, sau khi giữ đẳng nhiệt một thời gian chi tiết được làm nguội nhanh thích hợp để chuyển thành mactenxit hay các tổ chức không ổn định khác có độ cứng và độ bền cao.
Ram thép là phương pháp nhiệt luyện gồm nung nóng chi tiết đã tôi đến nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ tới hạn AC1, sau đó giữ đẳng nhiệt một thời gian cần thiết để mactenxit và austenit dư phân hóa thành các tổ chức thích hợp rồi làm nguội.
Như vậy khâu nhịêt luyện cuối cùng bao gồm nguyên công tôi và ram quyết định tính chất của thép trong trạng thái sử dụng. Dựa trên giản đồ trạng thái hệ Fe- Cr-C và với thành phần hóa học của thép do đề tài chế tạo chúng tôi chọn nhiệt độ
100-1500C/h 2 h T(0C) 8800C Cùng lò τ(h)
nguội phải nhỏ hơn nhiệt độ bắt đầu chuyển biết austenit – mactensit. Nhiệt độ Ms
được xác định từ công thức dưới đây [2].
Như vậy nhiệt độ bắt đầu chuyển biến mactensit cho thép này Ms = 230 0C. Sơ đồ tôi thép SUS 420J2 được trình bày trên hình 11.
Hình 11:Sơ đồ công nghệ tôi thép SUS 420J2
Kết quả của nguyên công tôi thép SUS 420J2 là ta nhận được cấu trúc thép bao gồm mactensit tôi, autenit dư và một số cacbit chưa hòa tan. Cấu trúc như vậy chưa ổn định, có độ cứng cao nhưng tính dẻo rất thấp. Vì vậy để thép có những tính năng sử dụng tốt như yêu cầu thì sau khi tôi cần tiến hành ram. Sơ đồ công nghệ ram thép được thể hiện trên hình 12.
Trong quá trình ram, ở giai đoạn đầu từ 170-200 0C xảy ra quá trình tiết cacbon từ mactensit dưới dạng cacbit nhỏ mịn. Khi nhiệt độ cao hơn từ 220-260 0 xảy ra quá trình phân huỷ austenit dư và sự tiết cacbít của các nguyên tố hợp kim được hình thành. Hiện tượng hình thành cacbit này xảy ra theo chuỗi:
(FeCr)C3 M7C3 + M23C6 100-150 0C/h 1 h T(0C) 1010 0C Tôi trong dầu τ(h)
Hình 12: Sơ đồ công nghệ ram thép SUS 420J2