Nhiệt luyện (đặc biệt là tôi và ram) là nguyên công gần như cuối cùng của việc chế tạo sản phẩm của ngành cơ khí, do vậy bất cứ sự sai hỏng nào của nó cũng dẫn tới sự lãng phí vật liệu và công sức của các công đoạn gia công trước đó. Vì vậy ta phải tìm hiểu kỹ lưỡng các dạng hỏng thường gặp, nguyên nhân và biện pháp khắc phục, phòng tránh chúng.
4.61.Biến dạng và nứt :
1-Nguyên nhân :
Nguyên nhân gây ra biến dạng và nứt là do ứng suất bên trong (ứng suất nhiệt và ứng suất tổ chức) chủ yếu do làm nguội nhanh khi tôi. Lúc này cả hai loại ứng suất trên đều lớn.
Nếu ứng suất bên trong lớn hớn giới hạn chảy sẽ gây ra biến dạng, cong vênh. Nói chung không thể tránh được biến dạng khi nhiệt luyện, vấn đề là khống chế trong giới hạn cho phép.Nếu ứng suất vượt quá giới hạn bền sẽ gây nứt, đây là dạng hỏng không sửa chữa được và chi tiết phải bỏ đi.
2-Khắc phục :
Để khắc phục dạng hỏng này phải tìm cách giảm ứng suất bên trong khi nhiệt luyện. Có các biện pháp sau đây :
-Nung nóng và đặc biệt là làm nguội với tốc độ hợp lý, đây là biện pháp cơ bản nhất.
-Nhúng chi tiết vào môi trường tôi phải đúng quy luật :
+Chi tiết nhỏ và dài phải nhúng vuông góc mà không được nhúng xiên. +Chi tiết có phần dày mỏng khác nhau phải nhúng phần dày xuống trước. +Chi tiết phẳng và mỏng phải nhúng thẳng đứng không được nhúng ngang. +Chi tiết có phần lõm phải ngửa phần này lên khi tôi
-Các trục dài khi nung nóng phải treo thẳng đứng. -Với các chi tiết mỏng và nhỏ phải tôi trong khuôn ép.
-Cố gắng sử dụng tôi phân cấp, hạ nhiệt trước khi tôi nếu có thể được.
4.6.2.Ô xy hóa và thoát các bon :
Ô xy hóa là hiện tượng ở nhiệt độ cao ô xy tác dụng với sắt tạo ra các vảy ô xyt, làm thiếu hụt kích thước chi tiết.Thoát các bon là hiện tượng các bon trên lớp bề mặt bị cháy hao đi khi nung làm xấu bề mặt, giảm cơ tính.
1-Nguyên nhân :
Do trong môi trường nung có chứa các chất gây ô xy hóa như ô xy, các bô níc và hơi nước...Thoát các bon dễ dàng xảy ra hơn so với ô xy hóa. Khi bị ô xy hóa thường kèm theo thoát các bon.
2-Khắc phục :
Để khắc phục dạng hỏng này tốt nhất là nung nóng trong khí quyển không có các thành phần nói trên. Ta sử dụng các biện pháp sau :
-Dùng khí quyển bảo vệ : là loại khí được điều chế từ khí đốt thiên nhiên trong đó có các thành phần khí đối lập nhau (ô xy hóa / hoàn nguyên) như : CO2/CO, H2O/H2 H2/CH4 với tỷ lệ xác định dẫn tới trung hòa nhau và bảo vệ tốt bề mặt thép.
-Dùng khí quyển trung tính : ni tơ tinh khiết hay khí trơ argông...Tốt nhất là dùng khí trơ argông nhưng có nhược điểm là giá thành cao.
-Nung trong môi trường chân không : có áp suất 10-2 - 10-4 mm Hg, được sử dụng khá rộng rãi vì giá thành không cao lắm.
-Nhúng chi tiết vào hàn the (Na2B4O7) trước khi nung.
-Rải than hoa (than gỗ) trên đáy lò hay phủ kín chiết bằng than hoa.
-Nếu dùng lò muối thì phải khử ô xy triệt để bằng than, hàn the hay ferô silic.
4.6.3.Độ cứng không đạt :
Là hiện tượng độ cứng có giá trị không đúng theo yêu cầu nhiệt luyện đã đặt ra, có thể cao hơn hay thấp hơn quy định.
1-Độ cứng cao :
Sau khi nhiệt luyện xong độ cứng có giá trị cao hơn yêu cầu, thường xảy ra khi ủ và thường hóa thép hợp kim gây khó khăn cho gia công cắt gọt.
Nguyên nhân : do tốc độ nguội quá lớn. Khắc phục : tiến hành nhiệt luyện lại với tốc độ nguội chậm hơn hay mang ủ đẳng nhiệt.
2-Độ cứng thấp :
Thường xảy ra khi tôi độ cứng có giá trị thấp hơn quy định mà nó phải có với thành phần các bon tương ứng.
Có thể do các nguyên nhân sau đây :
-Thiếu nhiệt : nhiệt độ nung chưa đủ, hay thời gian giữ nhiệt ngắn. Khắc phục bằng cách thường hóa rồi tôi lại với nhiệt độ và thời gian đúng
-Làm nguội không đủ nhanh. Khắc phục : thường hóa và tôi lại với tốc độ nguội nhanh hơn.
-Thoát các bon ở bề mặt, có thể tiến hành thấm các bon lại. -Nhầm thép, đổi lại cho đúng mác thép quy định.
Tuy nhiên việc khắc phục bằng thường hoá và tôi lại sẽ làm tăng biến dạng và chất lượng sản phẩm sẽ giảm đi.
4.6.4.Tính dòn cao :
Là hiện tương sau khi tôi thép có tính dòn quá mức trong khi độ cứng vẫn ở giá trị cao bình thường.
Nguyên nhân là do nhiệt độ nung tôi quá cao và thời gian giữ nhiệt quá dài làm cho hạt thép bị lớn. Khắc phục bằng cách thường hóa rồi tôi lại với nhiệt độ và thời gian đúng. Tuy nhiên sẽ làm tăng biến dạng cho sản phẩm.