CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG KHI CHẾ TẠO KHUÔN ÉP VIÊN GỖ NÉN
2.2.3. Nhiệt luyện thép SKD
Austenit hoá (nung nóng và giữ nhiệt)
Thép SKD61 tiến hành nung hai giai đoạn. Giai đoạn 1 được nung với tốc độ không quá 200oC/h và giữ ở nhiệt độ khoảng 650 – 700oC. Giữ nhiệt lần 2 trong khoảng 810oC – 870oC. Tại hai lần giữ nhiệt này, thời gian giữ nhiệt cần đủ để cân bằng nhiệt độ bề mặt và trong lõi (thời gian giữ nhiệt phụ thuộc vào chiều dày sản phẩm). Sau khi được nung sơ bộ ở giai đoạn 2, nâng nhiệt đến nhiệt độ tôi càng nhanh càng tốt, tốc độ nung không nên nhỏ hơn 150oC/h. Nhiệt độ tôi được chọn trong khoảng 1020o C -1050o C. Nhiệt độ tôi được chọn còn dựa vào yêu cầu cụ thể của từng loại khuôn như độ bền ở nhiệt độ, độ cứng, độ co thắt và độ giãn dài . Thời gian giữ nhiệt ngoài ảnh hưởng đến độ cứng và cơ tính, còn có tác dụng làm đồng đều nhiệt độ, qua đó hạn chế sự biến dạng trong quá trình tôi. Thời gian giữ nhiệt có thể xác định gần đúng như sau [11]:
t = (x + 39)/2
Trong đó:
t : là thời gian giữ nhiệt (phút) x : là chiều dày khuôn (mm) Môi trường tôi
Tốc độ làm nguội có ảnh hưởng lớn đến cấu trúc và tính chất cơ lý của sản phẩm. Trong trường hợp tối ưu, quá trình tôi sẽ nhận được tổ chức martensit. Tổ chức này sau khi ram có thể cho ta sản phẩm có độ dai và độ chịu mài mòn tốt. Để đạt được điều này, tốc độ nguội phải đủ lớn để tránh chuyển biến thành tổ chức bainit, pearlit hay ferrit. Trong quá trình tôi, lõi sẽ được làm nguội chậm hơn nên khó có chuyển biến martensit vì không đạt được tốc độ nguội tới hạn.[11].
Mỗi mác vật liệu sẽ có một đường cong làm nguội đặc trưng. Đường cong làm nguội của SKD61 ở nhiệt độ tôi 1030oC, thời gian giữ nhiệt 15 phút trong các môi trường tôi khác nhau.
Tốc độ làm nguội trong dầu là nhanh nhất, trong không khí tĩnh là chậm nhất. Tốc độ làm nguội của các trục có kích thước (đường kính) khác nhau thì khác nhau. Trong cùng một môi trường , kích thước càng bé thì tốc độ nguội càng cao, tốc độ nguội bề mặt bao giờ cũng nhanh hơn trong lõi.
Cần làm nguội nhanh trong khoảng nhiệt độ tới hạn ( 740oC – 538oC) để tránh tạo thành carbid trên biên giới hạt và qua đó sẽ làm giảm đáng kể độ dai. Tốc độ nguội chậm trong giai đoạn này sẽ không chuyển biến thành martensit và như thế độ cứng sẽ thấp.
Ram
Sau khi tôi, tổ chức của thép bao gồm martensit, ứng suất dư, austenit dư và carbid. Mục đích của ram là khử ứng suất dư, điều chỉnh độ cứng theo yêu cầu, làm tăng độ bền và độ dai của vật liệu. Đối với thép SKD61, để duy trì tính chất chịu nhiệt cần phải có phản ứng tiết pha carbid như Mo2C và VC. Quá trình này xảy ra khi ram ở nhiệt độ 500oC- 650oC [11]. Ram lần đầu ngay sau khi tôi chi tiết còn nóng ở nhiệt độ khoảng 50oC - 70oC. Nhiệt độ ram cao hơn nhiệt độ xuất hiện độ cứng thứ cấp khoảng 30oC. Nhiệt độ ram lần 2 được xác định dựa vào yêu cầu về độ cứng cần đạt. Đây là lần ram quan trọng nhất, đòi hỏi chính xác cao. Ram lần 3 chủ yếu để khử ứng suất nên nhiệt độ ram thấp hơn lần 2 khoảng 30oC -50oC. Ram lần 3 chỉ nên tiến hành với những chi tiết có hình dáng phức tạp. Thời gian ram cũng là một yếu tố xác định độ cứng của sản phẩm. Tuỳ thuộc vào độ dày của khuôn mà chọn thời gian ram thích hợp, tuy nhiên không nên ram ngắn hơn 2h [11].
Từ những phân tích kể trên, tác giả chọn phương pháp nhiệt luyện là tôi trong môi trường chân không nhằm loại bỏ phương pháp gia công tinh lần cuối vì ưu điểm quan trọng nhất của tôi trong môi trường chân không là không bị thấm hay thoát cacbon, không bị ôxy hóa bề mặt.