Điều trị nhiệt tốt nhất cho thép là gì?

Xử lý nhiệt là một quá trình quan trọng để sửa đổi cấu trúc vi mô của thép để tăng cường tính chất cơ học của nó - như độ cứng, cường độ, độ dẻo hoặc độ bền - điều chỉnh nó theo các yêu cầu ứng dụng cụ thể. Việc xử lý nhiệt "tốt nhất" đối với thép hoàn toàn phụ thuộc vào loại thép, mục đích sử dụng của nó và các tính chất cần thiết (ví dụ, độ cứng cao để cắt các dụng cụ, độ bền đối với các thành phần cấu trúc hoặc điện trở hao mòn cho các bộ phận máy móc). Không có ai - size - phù hợp với - Tất cả các giải pháp, nhưng hiểu các phương pháp xử lý nhiệt phổ biến nhất và các ứng dụng lý tưởng của chúng có thể giúp xác định quá trình tối ưu cho một kịch bản nhất định.
Ủ: để làm mềm và khả năng gia công
Ủ là một phương pháp xử lý nhiệt liên quan đến việc sưởi ấm thép đến nhiệt độ cụ thể (thường là trên điểm quan trọng của nó, trong đó cấu trúc vi mô của nó biến đổi), giữ nó ở đó để đảm bảo sưởi ấm đồng đều, sau đó làm mát từ từ (thường là trong lò). Quá trình này loại bỏ các ứng suất bên trong, tinh chỉnh cấu trúc hạt và làm mềm thép - giúp nó dễ dàng hơn với máy, hình thức hoặc uốn cong. Nó đặc biệt hữu ích cho các thép carbon- cao, cứng và giòn trong trạng thái cuộn - của chúng. Ví dụ, được ủ 1095 High - Thép carbon (được sử dụng trong dao và lò xo) trở nên đủ dẻo để mài hoặc định hình trước khi làm cứng cuối cùng. Ủ là lựa chọn tốt nhất khi mức độ ưu tiên là cải thiện khả năng gia công, giảm độ giòn hoặc chuẩn bị thép để chế biến tiếp theo (ví dụ: làm việc lạnh).
Bình thường hóa: Để thống nhất và sức mạnh
Bình thường hóa tương tự như ủ nhưng liên quan đến việc làm mát thép trong không khí (chứ không phải từ từ trong lò) sau khi sưởi ấm. Tốc độ làm mát nhanh hơn này tạo ra cấu trúc hạt mịn hơn, đồng đều hơn, dẫn đến cường độ và độ cứng cao hơn so với ủ, trong khi vẫn duy trì độ dẻo vừa phải. Đó là lý tưởng để điều chỉnh cấu trúc không đồng đều trong đúc hoặc thép rèn (có thể có các hạt thô hoặc ứng suất bên trong) và để chuẩn hóa các tính chất của các lô thép. Bình thường hóa thường được sử dụng cho các thép cấu trúc (ví dụ: A36) trong xây dựng, trong đó sức mạnh và độ bền nhất quán trên một thành phần là rất quan trọng. Nó cân bằng sức mạnh và khả năng làm việc, làm cho nó trở thành một - để điều trị cho các bộ phận thép có mục đích chung-}.
Làm dịu và ủ: vì sức mạnh và sự dẻo dai
Việc dập tắt và ủ là phương pháp xử lý nhiệt được sử dụng rộng rãi nhất để đạt được sự cân bằng của cường độ cao và độ bền - Một kết hợp quan trọng đối với tải - các thành phần mang như bánh răng, trục và bu lông cấu trúc. Quá trình này bao gồm hai bước: thứ nhất, dập tắt (làm nóng thép trên điểm quan trọng của nó và sau đó nhanh chóng làm mát nó trong nước, dầu hoặc polymer để khóa trong một cấu trúc cứng, giòn gọi là martensite); Thứ hai, ủ (hâm nóng thép làm nguội ở nhiệt độ thấp hơn, sau đó làm mát nó để giảm độ giòn trong khi vẫn giữ được hầu hết độ cứng). Ví dụ, thép hợp kim 4140 (một hợp kim cấu trúc phổ biến) được dập tắt và tăng cường để đạt được độ bền kéo là 100.000150150.000 psi với độ dẻo dai đủ để chống lại tác động. Phương pháp điều trị này là vô song đối với các ứng dụng đòi hỏi cả sức mạnh và độ bền, chẳng hạn như trục khuỷu ô tô hoặc các bộ phận máy móc công nghiệp.
Độ cứng: cho độ cứng tối đa
Làm cứng (thường được sử dụng thay thế cho việc làm nguội, mặc dù về mặt kỹ thuật của quá trình làm nguội) tập trung vào tối đa hóa độ cứng bằng cách biến cấu trúc của thép thành martensite thông qua việc làm mát nhanh. Nó được sử dụng khi độ cứng cực cao là yêu cầu chính - EG, cho các công cụ cắt, chết hoặc bề mặt mang. High - Thép carbon (ví dụ, thép công cụ D2) hoặc thép hợp kim-} phản ứng tốt nhất với độ cứng, vì hóa học của chúng cho phép hình thành martensite cứng. Tuy nhiên, thép cứng là giòn, do đó, nó hiếm khi được sử dụng mà không cần ủ tiếp theo trừ khi ứng dụng yêu cầu độ cứng thuần túy (ví dụ, trong các công cụ tác động không- như các tệp).
Vỏ cứng: Đối với độ cứng bề mặt với lõi khó khăn
Trường hợp làm cứng (bao gồm các quá trình như tế bào trưởng, nitriding và carbonitriding) được thiết kế để chỉ làm cứng bề mặt của thép trong khi để lại lõi cứng và dễ uốn. Điều này là lý tưởng cho các bộ phận cần chống mài mòn (trên bề mặt) nhưng cũng hấp thụ tác động (ở lõi) - như bánh răng, trục cam hoặc ốc vít. Chế trung liên quan đến việc làm nóng thép trong môi trường giàu carbon - để khuếch tán carbon vào bề mặt của nó, sau đó làm nguội để làm cứng "trường hợp" (lớp bề mặt). Nitriding sử dụng nitơ thay vì carbon, tạo ra một bề mặt kháng - ở nhiệt độ thấp hơn (giảm biến dạng). Ví dụ, 8620 Thép hợp kim (được sử dụng trong bánh răng) thường được chế khí hóa để tạo ra một bề mặt chống lại cứng,- (58 Ném62 HRC) trong khi vẫn giữ được lõi khó khăn (30 .3535 HRC). Trường hợp cứng là lựa chọn tốt nhất khi tính chất bề mặt (hao mòn, chống mài mòn) là rất quan trọng, nhưng độ bền cốt lõi không thể bị hy sinh.
Giảm căng thẳng: Để giảm căng thẳng nội bộ
Giảm căng thẳng liên quan đến việc sưởi ấm thép đến nhiệt độ dưới điểm tới hạn của nó (thường là 500 1001.300 độ f / 260 .700) và giữ nó ở đó trước khi làm mát chậm. Nó không thay đổi đáng kể độ cứng hoặc sức mạnh nhưng loại bỏ các ứng suất bên trong gây ra bởi hàn, gia công hoặc làm việc lạnh - ngăn chặn sự cong vênh, nứt hoặc thay đổi kích thước trong quá trình sử dụng. Điều này rất cần thiết cho các thành phần cấu trúc hàn (ví dụ, cầu thép, tàu áp suất) hoặc các bộ phận chính xác (ví dụ, khung công cụ máy móc), trong đó ứng suất - biến dạng gây ra có thể ảnh hưởng đến hiệu suất. Giảm căng thẳng là lựa chọn tốt nhất khi mục tiêu là ổn định kích thước của thép mà không thay đổi tính chất cơ học của nó.
Chọn điều trị tốt nhất: Cân nhắc chính
Bản lề điều trị nhiệt "tốt nhất" trên ba yếu tố:
1.Steel Loại: Cao - Thép carbon (ví dụ: 1095) đáp ứng tốt với độ cứng và ủ cho độ cứng, trong khi thấp - thép carbon (ví dụ, 1018) thường được chuẩn hóa cho sức mạnh. Thép hợp kim (ví dụ, 4140) xuất sắc với việc dập tắt và ủ cho các tính chất cân bằng.
2. Ứng dụng: Công cụ cắt cần làm cứng; Các chùm cấu trúc cần bình thường hóa hoặc giảm căng thẳng; Bánh răng cần trường hợp cứng.
3. Các thuộc tính được yêu cầu: Ưu tiên ủ cho độ dẻo, làm nguội/ủ cho sức mạnh - cân bằng độ bền hoặc độ cứng trường hợp cho khả năng chống mài mòn bề mặt.
Tóm lại, xử lý nhiệt tốt nhất cho thép là loại phù hợp với thành phần và mục đích sử dụng của nó. Làm nguội và ủ là linh hoạt cho sức mạnh - Cân bằng độ bền, ủ cho khả năng gia công, độ cứng trường hợp chống mài mòn bề mặt và giảm căng thẳng cho sự ổn định. Bằng cách kết hợp việc xử lý với nhu cầu của thép, các nhà sản xuất có thể mở khóa toàn bộ tiềm năng của nó cho các ứng dụng công nghiệp hoặc cấu trúc cụ thể.