3.1.1 Khái niệm –Đặc điểm
Nhiệt luyện là công nghệ nung nóng kim loại đến nhiệt độ xác định, giữ nhiệt tại đó trong một thời gian thích hợp rồi sau đó làm nguội với tốc độ quy định để làm thay đổi tổ chức, do đó làm biến đổi tính chất theo phương hướng đã chọn trước.
Việc xác định nhiệt độ nung nóng, thời gian giữ nhiệt và tốc độ làm nguội không thể tùy tiện mà phụ thuộc hoàn toàn mục đích đặt ra trước mắt. Rõ ràng với mục đích đặt ra khác nhau không thể áp dụng cùng một công nghệ nhiệt luyện giống nhau. Cần chú ý khi nhiệt luyện không được phép nung nóng kim loại đến trạng thái nóng chảy hay chảy bộ phận. Trong một quá trình nhiệt luyện, kim loại luôn luôn ở trạng thái rắn, hình dạng và kích thước của sản phẩm hầu như không thay đổi hay thay đổi rất ít. Kết quả của nhiệt luyện được đánh giá bằng tổ chức bên trong của kim loại và biểu thị ra ngoài ở các tính chất của nó. Do vậy công tác kiểm tra trong nhiệt luyện là rất quan trọng, không thể xác định bằng quan sát bề ngoài.
3.1.2 Ý nghĩa của nhiệt luyện thép đối với chế tạo cơ khí
Nhiệt luyện thép chiếm vị trí chủ yếu trong nhiệt luyện nói chung và là một khâu quan trọng, không thể thiếu được trong chế tạo cơ khí. Sở dĩ như
vậy vì thép được sử dụng là vật liệu chủ yếu và quan trọng nhất trong số các kim loại, đồng thời có thể áp dụng nhiều phương pháp nhiệt luyện khác nhau để cải biến cơ tính và tính công nghệ của nó.Tác dụng của nhiệt luyện là ở 2 điểm sau:
- Tăng độ bền, độ cứng, tính chống mài mòn của chi tiết bằng thép mà vẫn đảm bảo yêu cầu về độ dẻo và độ dai. Do vậy có thể làm cho chi tiết chịu tải trọng lớn hơn hoặc có thể làm nhỏ gọn hơn, sử dụng được bền, lâu hỏng hơn;
- Cải thiện tính công nghệ: nhiệt luyện còn có khả năng cải thiện tính công nghệ. Khi hình thành sản phẩm không thể không chú ý đến tính thích ứng của thép đối với các phương pháp gia công khác nhau. Cải thiện các tính công nghệ đó làm quá trình gia công được thuận lợi và có thể tiến hành với năng suất cao hơn, góp phần nâng cao năng suất lao động.
Do tác dụng quan trọng như vậy nên hầu hết các chi tiết quan trọng trong các máy đều qua nhhiệt luyện. Ví dụ chi tiết đã qua nhiệt luyện trong
ôtô - máy kéo chiếm (70 ÷ 80) %, trong máy công cụ chiếm (60 ÷ 70)%. Tất cả các dụng cụ đều phải nhiệt luyện.
3.1.3 Các yếu tố đặc trưng của quá trình nhiệt luyện
Các yếu tố quan trọng nhất đặc trưng cho quá trình nhiệt luyện là nhiệt độ nung nóng, thời gian giữ nhiệt và tốc độ làm nguội(Hình 3.1)
Hình 3.1 Các yếu tố đặc trưng của quá trình nhiệt luyện
3.1.3.1 Nhiệt độ nung nóng(t0 nung)
Nhiệt độ nung nóng là nhiệt độ cao nhất phải đạt đến khi nung nóng đối với từng loại thép. Nhiệt độ nung ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả nhiệt luyện. Mỗi loại thép, mỗi phương pháp nhiệt luyện có nhiệt độ nung khác nhau.
Giữ nhiệt Thời gian (T) T T N h i ệt độ
3.1.3.2 Thời gian giữ nhiệt
Thời gian giữ nhiệt là thời gian cần thiết duy trì kim loại ở nhiệt độ nung. Mục đích để hợp kim chuyển biến tổ chức hoàn toàn. Thời gian giữ nhiệt quá ngắn sẽ chưa chuyển biến hết tổ chức. Thời gian giữ nhiệt quá dài sẽ gây ra oxy hoá và thoát cacbon. Theo kinh nghiệm, thời gian giữ nhiệt bằng 1/ 4 thời gian nung.
3.1.3.3 Tốc độ nguội(v nguội)
Tốc độ nguội là độ giảm của nhiệt độ theo thời gian sau thời gian giữ nhiệt, tính ra 0C/s. Mỗi phương pháp nhiệt luyện khác nhau, mỗi loại thép khác nhau sẽ có tốc độ nguội khác nhau. Vnguội do môi trường nguội quyết định, thường dùng các môi trường nguội: nguội cùng lò, không khí, nước, dầu, dung dịch muối. Tốc độ nguội khác nhau ta sẽ nhận được các tổ chức có độ cứng cao thấp khác nhau. Khi nhiệt luyện thép(C = 0,8%), tổ chức nhận được tương ứng với tốc độ nguội như sau:
- Tốc độ nguội = 20/s: Ô 7270C P, độ cứng (180 ÷200) HB; - Tốc độ nguội = 100/s: Ô C o 650 X, độ cứng( 250÷350)HB; - Tốc độ nguội = 700/s: 1 phần Ô C o 550 T, độ cứng (400÷450) HB; 1phần Ô C o 200 M, độ cứng (580÷650) HB; - Tốc độ nguội = 1500 /s: Ô C o 200 M
Ngoài ra người ta còn quy định tốc độ nung đối với một số trường hợp không được lớn hơn giá trị cho phép để tránh nứt khi nung.