Quá trình xử lý nhiệt và tôi luyện thép

Quá trình xử lý nhiệt và tôi luyện thép:

Lei Tingquan, một viện sĩ từ Học viện Khoa học Trung Quốc, đã từng chỉ ra rõ ràng rằng thép kết cấu cacbon trung bình được tôi luyện ở nhiệt độ cao 500 ~ 700 ℃ sau khi tôi nguội bình thường, còn được gọi là xử lý tôi (mã: 515), và thu được mô đã được tôi luyện Soxhlet, với các đặc tính cơ học toàn diện tốt. Vì vậy, xử lý tôi và tôi thích hợp cho công việc chịu tải trọng động lớn, đặc biệt là dưới ứng suất tổng hợp (kéo, nén, uốn, xoắn, va đập, mỏi). Chúng thường yêu cầu sự kết hợp tốt giữa sức mạnh và độ dẻo dai, tức là độ bền cao và độ dẻo dai.

Với việc xây dựng một xã hội tiết kiệm tài nguyên và phát triển các sản phẩm nhẹ có độ bền cao, nó là một đảm bảo quan trọng để liên tục nâng cao chất lượng xử lý tôi để phân loại phương pháp xử lý tôi luyện truyền thống và thép tôi luyện. Sử dụng thép mactenxit cacbon thấp thay vì thép tôi luyện là một cách quan trọng để phát triển nhiệt luyện thép kết cấu.

A. Phân loại chất lượng điều chế

Mục đích của việc xử lý tôi và tôi là để có được các đặc tính cơ học toàn diện tốt của phôi, không chỉ là độ cứng. Vì vậy, xử lý tôi luyện nên được chia thành ba loại theo tính chất cơ học toàn diện: độ dẻo dai cao, độ dẻo dai mạnh và độ bền cao.

(1) Tôi luyện độ bền cao của thép

Tôi cường độ cao là phôi sau khi tôi ở nhiệt độ cực cao 650 ~ 700 ℃, còn được gọi là xử lý tôi cứng. Phôi không chỉ có thể đạt được độ bền và độ dẻo nhất định mà còn có thể đạt được độ dẻo dai khá cao. Các tính chất cơ học sau khi làm nguội và tôi luyện được liệt kê trong Bảng 1. Nó rất phù hợp để làm mờ và hình cầu hóa thép được sử dụng trong tiêu đề nguội và ép đùn nguội, làm mờ các chốt, các bộ phận tạo hình và các bộ phận uốn, cũng như làm mờ các các bộ phận trục và thanh có độ dẻo dai cao.

Bảng 1 Tính chất cơ học của thép sau khi tôi và tôi luyện có độ dẻo dai cao

(2) Độ dẻo dai và tôi luyện của thép

Sức mạnh và độ dẻo dai là phương pháp điều trị truyền thống. Sau khi tôi nguội, phôi thường được tôi ở nhiệt độ 550 ~ 650 ℃, với mục đích để cải thiện độ dẻo dai của thép, làm cho độ bền và độ dẻo dai phù hợp, đồng thời có được các đặc tính cơ học toàn diện cao hơn. Phạm vi ứng dụng của tôi nguội độ dẻo dai mạnh là rất rộng, khoảng 80% phôi thép cấu trúc cacbon trung bình áp dụng loại tôi nguội này. Các tính chất cơ học của thép tôi luyện được liệt kê trong Bảng 2.

(3) Tôi luyện thép cường độ cao

Tôi luyện cường độ cao còn được gọi là tôi luyện cứng. Sau khi tôi nguội, phôi được tôi luyện ở nhiệt độ cao 500 ~ 600 ℃, điều này làm cho phôi có được độ dẻo và độ dai cao hơn đồng thời cải thiện đáng kể độ cứng và độ cứng. Quá trình này rất phù hợp để giảm trọng lượng, các phôi nhẹ, chẳng hạn như ốc vít cường độ cao, thanh giằng thép cường độ cao, thanh neo, các bộ phận trục khác nhau và các yêu cầu phôi khác về hiệu suất mỏi cao, tuổi thọ cao. Các tính chất cơ học của thép tôi luyện được liệt kê trong Bảng 3.

B. Phân loại thép tôi luyện

Trong tài liệu, người ta nhấn mạnh rằng độ cứng của thép là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến chất lượng của quá trình tôi luyện. Đối với thép có độ cứng khác nhau, chiều sâu của lớp thâm nhập tôi nguội thu được sau khi tôi nguội sẽ khác nhau, và cấu trúc vi mô sẽ khác nhau, do đó, các đặc tính cơ học của sự phân bố dọc theo mặt cắt. Các yêu cầu về tính năng cơ học của phôi càng cao, đặc biệt khi kích thước tiết diện của phôi rất lớn, tác động của độ cứng cũng lớn hơn. Vì vậy, theo độ cứng của thép, thép tôi có thể được chia thành bốn loại: thép tôi luyện có độ cứng thấp nhất, thép tôi luyện có độ cứng thấp, thép tôi luyện có độ cứng cao và thép tôi luyện có độ cứng cao nhất.

(1) Thép tôi luyện với độ cứng thấp nhất

Thép tôi luyện có độ cứng thấp nhất đề cập đến thép không hợp kim cacbon trung bình (thép cacbon trung bình) với đường kính tới hạn từ 15 ~ 23mm khi được làm nguội bằng nước ở 20 ℃. Chẳng hạn như thép 35, thép 40, thép 45, thép 50. Thép 45 (mã U20452) là loại thép được tôi luyện và sử dụng phổ biến nhất ở Trung Quốc, do có độ cứng thấp nhất nên việc xử lý tôi bằng thép 45 chỉ phù hợp với các phôi nhỏ có kích thước tiết diện nhỏ hơn 25mm.

Nhưng trong những năm qua, nhiều doanh nghiệp đã bỏ qua việc xử lý tôi và tôi luyện thép 45, đặc tính chất lượng quan trọng nhất, không chỉ ở kích thước mặt cắt của phôi 60 ~ 100mm, mà ngay cả đường kính của loại trục lớn 300 ~ 500mm đã được nhiệt trước. điều trị cũng sử dụng phương pháp điều trị bằng luyện khí. Do ảnh hưởng của kích thước tiết diện, kích thước phôi càng lớn thì độ cứng sau khi tôi nguội càng thấp, lớp hóa cứng càng nông, cơ tính toàn diện của phôi càng thấp. Đặc biệt là do độ cho phép của xe thô (thường là 3 ~ 5mm), phôi thép 45 sau khi tôi và tôi luyện sẽ là hầu hết các phôi hoặc tất cả các gia công lớp cứng. Khi đường kính của phôi lớn hơn 60mm, hiệu suất sau khi tôi luyện sau khi tôi luyện tương tự như sau khi thường hóa; khi kích thước lớn hơn 100mm, bề mặt thậm chí không thể có được cấu trúc mactenxit. Do đó, phôi có kích thước tiết diện lớn là thép 45 nên được sử dụng trong điều kiện thường hóa hoặc làm nguội bề mặt.

(2) Thép tôi luyện với độ cứng thấp

Thép tôi luyện có độ cứng thấp là thép hợp kim thấp cacbon trung bình có đường kính tới hạn 30 ~ 54mm và đường kính tới hạn dập tắt dầu là 19 ~ 40mm khi được làm nguội bằng nước ở 20 ℃ (phần khối lượng thường không quá 2.5%). Chủ yếu có các loại thép 35Cr, 40Cr, 45Cr, 35Mn2, 40Mn2, 45Mn2,… Trong đó, thép 40Cr (mã A20402) là loại thép tôi luyện hợp kim có lượng sử dụng lớn nhất tại Trung Quốc. Nó thường được sử dụng để tôi luyện các bộ phận có kích thước tiết diện trung bình và cơ tính cao hơn thép không hợp kim (thép cacbon).

(3) Thép tôi luyện với độ cứng cao

Thép tôi luyện với độ cứng cao đề cập đến thép hợp kim thấp cacbon trung bình được làm nguội bằng nước ở 20 ℃, đường kính tới hạn là 42 ~ 85mm, đường kính tới hạn của quá trình làm nguội dầu là 30 ~ 6mm, chủ yếu có 30CrMnSi, 35CrMnSi, 35CrMo, 42CrMo, 40CrNi thép, vv. 35CrMo (mã A30352) và 42CrMo (mã A30422) thép là thép cacbon trung bình và hợp kim thấp được sử dụng phổ biến nhất. Chúng chủ yếu được đặc trưng bởi độ bền cao, độ dẻo dai tốt, độ cứng cao hơn thép 40Cr, độ bền cao và độ bền lâu ở nhiệt độ cao, và có thể làm việc trong thời gian dài ở 500 ℃.

(4) Thép tôi luyện với độ cứng cao nhất

Thép tôi luyện có độ cứng cao nhất đề cập đến thép hợp kim thấp cacbon trung bình và thép hợp kim cacbon trung bình trung bình được làm nguội bằng nước ở 20 ℃, đường kính tới hạn 60 ~ 126mm, đường kính dập tắt dầu tới hạn là 46 ~ 114mm. Các loại thép chính là 40CrNiMoA (mã A50403), agtCrMnMo (mã A34402), 37CrNi3 (mã A42372), v.v. Thường được dùng để chế tạo các bộ phận có độ bền cao, có tiết diện lớn và chịu tải trọng va đập như trục lệch tâm của máy rèn ngang, trục khuỷu của máy rèn , thanh giằng cường độ cao và thanh neo, v.v.

Bốn loại thép tôi trên chỉ bao hàm loại thép tôi luyện dùng cho máy móc thông thường. Do thành phần hóa học khác nhau, kích thước tiết diện, s khác nhau và quy trình xử lý nhiệt khác nhau của thép, không có ranh giới nghiêm ngặt giữa mỗi loại.

C. Thép Martensite cacbon thấp thay thế thép tôi luyện

Viện sĩ Lei Tingquan đặc biệt nhấn mạnh rằng tôi luyện là một quá trình để cải thiện độ dẻo và độ dẻo dai với cái giá phải trả là sức mạnh, điều này có hại cho tiềm năng của vật liệu. Việc dập tắt mạnh mẽ thép cacbon thấp và thép hợp kim cacbon thấp thành mactenxit cacbon thấp ngày càng được sử dụng rộng rãi, đã trở thành một cách quan trọng để phát huy tiềm năng độ bền và độ dẻo dai của thép và kéo dài tuổi thọ của các bộ phận máy móc. Do đó, trong sản xuất công nghiệp, việc tôi luyện thép cacbon thấp mạnh mẽ có thể thay thế một phần của quá trình tôi luyện và tôi luyện thép cacbon trung bình.

(1) Thép 20Cr được tôi luyện mạnh bằng mactenxit cacbon thấp thay vì tôi luyện bằng thép 40Cr

Sau khi tôi ở 350oC, thép 20Cr có độ bền, độ cứng, độ dẻo và độ bền va đập cao hơn thép 40Cr đã tôi. Sử dụng thép 20Cr thay vì thép 40Cr để làm mối nối khóa ống khoan có thể làm giảm hoặc thậm chí tránh được sự thất bại của khóa trượt. Do độ dẻo cao, độ bền đứt gãy, khả năng chống đa tác động và nhiệt độ chuyển đổi lạnh và giòn thấp (& LT;-70℃), có thể cải thiện đáng kể tuổi thọ của khóa ống khoan. Mactenxit cacbon thấp có hiệu suất gia công tuyệt vời, đơn giản hóa quy trình và giảm chi phí. Các tính chất cơ học của hai loại thép này sau khi tôi và ram được thể hiện trong Bảng 4.

(2) Quá trình dập tắt chuyên sâu Martensite cacbon thấp của thép 20 thay thế cho quá trình tôi luyện và tôi luyện của thép 45

Ống bọc hình vuông của băng tải tấm xích được làm bằng 20 ống thép thay vì 45 thép tôi. Ống thép 20 qua 900 ℃ X7 phút làm nguội người dung dịch nước NaCl 10%, tôi luyện 160 ℃ × 30 phút, độ cứng 42 ~ 46HRC, cường độ Thép 45 tôi luyện tăng hơn 40%, đơn giản hóa quy trình, lắp ráp không xảy ra đứt gãy, móp méo nhỏ, nâng cao chất lượng sản phẩm hiệu quả sản xuất tăng hơn 1 lần.

Làm chốt khớp bùng nổ bằng thép 20 thay vì thép 45. Chốt kết nối tay nâng ban đầu được tôi luyện bằng thép 45. Một phần ở các đầu của vết nứt lỗ 6mm. Thép 20, 1000 ℃ × 4.5 ~ 5 phút, được dập tắt thành nước kiềm 5% ~ 15% (phần khối lượng), không có vết nứt.

(3) làm nguội tôi cứng thép 20CrMnTi thay thế tôi luyện thép 40CrMnTi

Sau khi nhiệt luyện, các cơ tính của thép 20CrMnTi và thép 40CrMnTi được liệt kê trong Bảng 5.

D.Kết luận

(1) Mục đích chính của quá trình tôi luyện là đạt được các đặc tính cơ học toàn diện tốt của phôi. Theo phân loại các tính chất cơ học, chất làm nguội có thể được chia thành ba loại: chất làm nguội có độ dai cao, chất làm nguội có độ dai mạnh và chất làm nguội có độ bền cao.

(2) Độ cứng là đặc tính chất lượng quan trọng nhất ảnh hưởng đến chất lượng xử lý ủ. Theo độ cứng, thép tôi luyện có thể được chia thành 4 loại: độ cứng thấp nhất, thấp hơn, cao hơn và cao nhất.

(3) Thép Martensite cacbon thấp là một cách quan trọng để phát triển nhiệt luyện thép kết cấu thay vì thép tôi luyện.

Liên hệ: