Nhiệt luyện là gì – 4 phương pháp nhiệt luyện trong gia công cơ khí

Nhiệt luyện trong gia công cơ khí là công nghệ nung nóng kim loại, hợp kim 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 là để làm thay đổi tổ chức, do đó nhận được cơ tính và tính chất khác theo ý muốn.

Trong gia công cơ khí, có rất nhiều vật liệu các nhau như thép, gang, inox, nhôm .v.v.v. Và vật liệu kim loại thì có rất nhiều loại khác nhau với nhiều độ cứng khác nhau, đó là nhờ quá trình nhiệt luyện trong gia công cơ khí.

Nhiệt luyện có nhiều tác dụng quan trọng, tuy nhiên, mục tiêu chủ yếu và quan trọng nhất của quá trình này là tăng cường những ưu điểm cơ học của vật liệu, bao gồm độ cứng, độ bền, độ dẻo dai và đặc biệt là khả năng chống mài mòn.

Các yếu tố này được coi là tiên quyết khi lựa chọn vật liệu cho bất kỳ sản phẩm cơ khí nào, vì không có nhà sản xuất nào không mong muốn sản phẩm của mình có trọng lượng nhẹ, giá thành tốt mà vẫn đảm bảo độ bền cao và chất lượng tốt.

Những lợi ích cơ học của vật liệu sau khi được nhiệt luyện là:

• Độ cứng tăng, giúp sản phẩm chịu lực và tác động lực, va chạm tốt hơn.
• Khả năng chống mài mòn tăng, kéo dài tuổi thọ của sản phẩm.
• Khả năng chịu tải trọng lớn hơn.
• Trọng lượng vật liệu giảm, giúp giảm chi phí nguyên liệu đầu vào cho sản xuất.

Dưới đây là những phương pháp nhiệt luyện cùng Vnseiko tìm hiểu ở bài viết dưới đây.

1. Phương pháp nhiệt luyện Thường hóa

Định nghĩa: Thường hóa là phương pháp nhiệt luyện bao gồm nung nóng thép đến trạng thái hoàn toàn là austenit (cao hơn Ac3 hay Acm), giữ nhiệt rồi làm nguội trong không khí tĩnh để austenit phân hóa thành tổ chức gần ổn định.

 

Mục đích:

◾ Giúp thép có độ cứng cao hơn, độ dẻo thấp hơn so với ủ  để phù hợp cho gia công cắt gọt.

◾ Làm nhỏ hạt thép ( do nguội nhanh hơn ủ)

◾ Làm mất lưới XeII của thép sau cùng tích vì cơ tính rất xấu.

2. Phương pháp nhiệt luyện Tôi

Định nghĩa: Tôi thép là phương pháp nhiệt luyện nung thép đến nhiệt độ cao hơn nhiệt độ tới hạn (Ac1) để làm xuất hiện Austenit, giữ nhiệt rồi làm nguội nhanh để biến nó thành Mactenxit hay các tổ chức không ổn định khác có độ cứng cao.

Mục đích: Tăng độ bền, tăng khả năng chịu tải của chi tiết

3. Phương pháp nhiệt luyện Ram

Định nghĩa: Ram là phương pháp nhiệt luyện nung nóng thép đã qua tôi đến nhiệt độ thấp hơn Ac1 giữ nhiệt để Mactenxit và Austenit dư phân hoá thành các tổ chức có cơ tính phù hợp rồi làm nguội

Mục đích: 

◾ Làm giảm ứng suất bên trong để không gây ra nứt, cong vênh, gẫy và hư hỏng chi tiết khi làm việc

◾ Biến tổ chức Mactenxit và Austenit dư thành các tổ chức khác có cơ tính thích hợp với điều kiện làm việc của chi tiết

4. Phương pháp nhiệt luyện Ủ

Định nghĩa: Ủ thép là phương pháp nung nóng thép đến nhiệt độ nhất định, giữ nhiệt thời gian rồi làm nguội chậm( cùng lò) với tốc độ < 200độ/1h để đạt được tổ chức cân bằng, với độ cứng thấp nhất, độ dẻo cao nhất

Mục đích: 

◾ Làm giảm độ cứng của thép để phù hợp gia công cắt gọt.

◾ Làm tăng độ dẻo để dễ gia công áp lực.

◾ Khử ứng suất bên trong sau các nguyên công gia công cơ khí, đúc, hàn.

◾ Làm đồng đều về nồng độ trong thép.

◾ Làm nhỏ hạt thép.

Lợi ích và sự tiện lợi của quá trình nhiệt luyện trong gia công cơ khí

Để sản xuất một sản phẩm từ sắt thép hoặc bất kỳ loại vật liệu nào, quá trình gia công đòi hỏi đi qua một hoặc nhiều giai đoạn. Các giai đoạn này có thể bao gồm rèn, cắt, gọt, đột, chấn, hàn, mài, làm nguội, và xử lý bề mặt như sơn, đánh bóng, v.v.

Nhờ quá trình nhiệt luyện, hiệu quả của các giai đoạn gia công này được cải thiện, giúp tạo ra vật liệu có chất lượng đáp ứng đủ yêu cầu (hoặc hơn thế) để gia công và giảm thiểu sai sót. Việc sử dụng vật liệu phù hợp rất quan trọng, vì việc lựa chọn không đúng vật liệu có thể dẫn đến lãng phí công sức trong quá trình sản xuất hoặc khắc phục những lỗi sau đó.

Ví dụ, thép sau khi làm nguội thường có độ cứng quá cao, khiến quá trình gia công cắt/gọt gặp nhiều khó khăn, gây gãy vỡ vật liệu, dao cụ, và tạo ra đường cắt không đẹp. Giải pháp là sử dụng quá trình nhiệt luyện bằng phương pháp ủ hoặc phương pháp thường hóa, giúp làm mềm dẻo và tăng tính linh hoạt của vật liệu.

Ý nghĩa kinh tế và khoa học của quá trình nhiệt luyện trong ngành sản xuất gia công cơ khí

Nhiệt luyện không chỉ có lợi ích cho chất lượng vật liệu và sản phẩm, mà còn ảnh hưởng đến sự phát triển kinh tế xã hội. Quá trình nhiệt luyện đóng góp vào nhiều yếu tố quan trọng hơn như:

1. Nâng cao giá trị công nghệ cho sản phẩm, giúp cải thiện tính năng và hiệu suất của chúng.
2. Tăng cường lợi nhuận và uy tín của các doanh nghiệp trong ngành công nghiệp cơ khí.
3. Góp phần vào sự phát triển kinh tế toàn cầu của ngành công nghiệp cơ khí.
4. Đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá trình độ và sự phát triển của công nghệ và khoa học trong ngành công nghiệp chế tạo, sản xuất và gia công cơ khí của từng quốc gia và trên toàn cầu.

Với những phương pháp trên thì vật liệu phôi sau quá trình nhiệt luyện sẽ có độ cứng khác nhau, dẫn đến sự lựa chọn về dụng cụ cắt gọt cũng khác nhau. Chính vì vậy bạn nên lựa chọ các loại dao phay, mũi koan, mũi taro… sao cho phù hợp để gia công tinh sau quá trình nhiệt luyện.