Cùng một mác thép sau tôi laser cho giới hạn chảy cao hơn 10-20% do với công nghệ nhiệt luyện truyền thống. Công nghệ tôi laser phù hơp cho các mác thép có thành phần cacbon từ 0,2% trở nên.
32
Chương 3. Tổng hợp nhiệt luyện mác thép nghiên cứu
3.1. Nhiệt luyện thép 1045
Thành phần hóa học thép 1045 theo bảng 3.1 dưới đây:
Bảng 3.1. Thành phần hóa học thép 1045 Nguyên tố Thành phần Cacbon, C 0.420 - 0.50 % Sắt, Fe 98.51 - 98.98 % Mangan, Mn 0.60 - 0.90 % Photpho, P ≤ 0.040 % Lưu huỳn, S ≤ 0.050 %
Thép AISI 1045 được sử dụng để rèn, thường hóa, khử ứng suất, và chủ yếu sử dụng qua tôi và ram.
Nhiệt độ rèn trong khoảng 850°C - 1250°C (1562°F - 2282°F). Giữ nhiệt để đồng đều hóa sau đó làm nguội cùng lò.
Ủ - Nâng nhiệt tới 800°C - 850°C (1472°F - 1562°F). Giữ nhiệt để đồng đều hóa sau đó làm nguội cùng lò.
Thường hóa – Nâng nhiệt đến 870°C - 920°C (1598°F-1688°F). Giữ nhiệt khoảng 10 - 15 phút. Nguội ngoài không khí.
Khử ứng suất dư – Nung đến 550°C - 660°C (1022°F - 1220°F). Giữ nhiệt cho đồng đều. Nung 1 giờ trên 25mm chiều dày. Làm nguội tiếp tục trong không khí.
Tôi – Nung đến 820°C - 850°C (1508°F - 1562°F). Giữ nhiệt để đồng đều. Giữ 10 - 15 phút cho 25mm chiều dày. Tôi trong nước hoặc nước muối.
Ram – Nung nóng trở lại đến 400°C - 650°C (752°F - 1202°F). Giữ nhiệt đồng đều chi tiết. Thời gian được tính 1 giờ trên 25mm chiều dày của chi tiết. Làm nguội trong không khí
Độ cứng của thép 1045 sau tôi và Ram ở các nhiệt độ khác nhau được trình bày trong bảng 3.2.
Bảng 3.2. Độ cứng thép 1045 sau tôi và ram
Sau tôi/Sau ram (oC) Độ cứng (HRC)
Sau tôi dầu ở nhiệt độ 830℃-860℃ 55
150 55
33 300 51 400 43 500 34 550 34 600 28 650 24 700 20 3.2. Nhiệt luyện thép SKD61
Thép SKD61 được nhiệt luyện, tôi và ram đạt độ cứng 46-52 HRC. Để đạt được độ cứng từ 46-53 HRC thép SKD61 có thể tôi ở các nhiệt độ khác nhau từ 950 oC đến 1100 oC. Khi nung ở nhiệt độ cao, lượng nguyên tố hợp kim hòa tan vào austenit lớn. Nền thép giàu nguyên tố hợp kim sẽ ổn định và giữ được độ cứng ở nhiệt độ cao hơn, thời gian dài hơn. Tuy nhiên khi được tôi ở nhiệt độ thích hợp thì tính cứng nóng và độ bền Tôi ở nhiệt độ cao quá (trên 1080 oC) hạt tinh thể của thép sẽ bị thô, độ dai của thép nhỏ và do đó khuôn dễ bị nứt vỡ, tuổi thọ giảm. Trái lại, nung tôi ở nhiệt độ thấp quá (dưới 1000 oC) nền thép ít được hoà tan nguyên tố hợp kim sẽ kém ổn định, nhanh chóng bị phân huỷ làm giảm độ cứng của khuôn. Kết quả nghiên cứu cho thấy nung tôi SKD61 tốt nhất ở 1020 1070 oC. Giới hạn dưới dùng cho khuôn lớn, thời gian giữ nhiệt khi nung tôi dài. Giới hạn trên dùng cho các khuôn nhỏ, thành mỏng dưới 20 mm. Môi trường làm nguội khi tôi khuôn SKD61 tốt nhất là dầu nóng. Dùng quạt thổi gió lạnh để tôi cũng có thể áp dụng cho khuôn nhỏ. Song đối với khuôn lớn, thổi gió lạnh không đủ để làm nguội nhanh trong lõi do đó độ cứng trong lõi thấp, chất lượng sẽ kém đi. Chế độ ram cũng ảnh hưởng tới tính cứng nóng nhưng theo chiều hướng ngược lại: Nhiệt độ ram lớn hơn 600 oC tính cứng nóng giảm mạnh do hiện tượng tiết cacbit làm nền thép nghèo nguyên tố hợp kim đi, do đó tính cứng nóng giảm. nóng sẽ được cải thiện.