Dập tắt là một quá trình xử lý nhiệt nhanh chóng để biến đổi mactenxit (hoặc bainit) dưới nhiệt độ Ms hoặc gần Ms.Phương pháp chi tiết là nung thép đến nhiệt độ trên nhiệt độ tới hạn của Ac3 (thép hypoeutectoid) hoặc Ac1 (thép siêu eutectoid ), sau đó giữ nhiệt của nó trong một khoảng thời gian, làm cho nó được làm sạch toàn bộ hoặc một phần, và cuối cùng làm nguội nó ở tốc độ làm mát tới hạn. Giải pháp xử lý các vật liệu như hợp kim nhôm, hợp kim đồng, hợp kim titan, kính cường lực, hoặc các quy trình xử lý nhiệt với quy trình làm nguội nhanh cũng được gọi là tôi. Làm nguội là một quá trình xử lý nhiệt chung được sử dụng chủ yếu để tăng độ cứng của vật liệu. Thông thường theo các loại phương tiện làm nguội, nó có thể được chia thành làm nguội bằng nước, làm nguội dầu, làm nguội hữu cơ và các loại tương tự. Với sự phát triển của khoa học và công nghệ, một số quy trình dập tắt mới đã xuất hiện.

1. dập tắt khí áp suất cao (HPGQ)

Phôi được làm nguội nhanh và đều trong dòng khí trơ mạnh, có thể ngăn chặn quá trình oxy hóa bề mặt, tránh nứt, giảm biến dạng và đảm bảo độ cứng cần thiết. HPGQ chủ yếu được sử dụng để làm nguội thép công cụ, gần đây đã phát triển nhanh chóng. Hiện tại, có áp suất âm (<1 × 105 Pa) làm mát không khí tốc độ cao, làm mát không khí áp suất (1 × 105 ~ 4 × 105 Pa) và áp suất cao (5 × 105 ~ 10 × 105 Pa) -làm mát, làm mát bằng không khí áp suất cực cao (10 × 105 ~ 20 × 105 Pa) và các công nghệ mới khác giúp cải thiện đáng kể không chỉ khả năng dập tắt khí chân không, mà còn cả trạng thái của phôi được dập tắt, có bề mặt tốt độ sáng và độ biến dạng nhỏ. HPGQ được sử dụng chủ yếu để làm nguội và tôi luyện vật liệu, dung dịch rắn của thép không gỉ và hợp kim đặc biệt. Khi dập tắt bằng nitơ áp suất cao 6 × 105 Pa, độ cứng của thép tốc độ cao (W6Mo5Cr4V2) có thể được làm cứng đến 70-100 mm và thép hợp kim cao có thể đạt 25-100 mm. Thép khuôn nguội (chẳng hạn như Cr12) có thể đạt tới 80 ~ 100 mm.
Khi dập tắt bằng khí nitơ áp suất cao 10 x 105 Pa, mật độ tải tăng khoảng 30% đến 40% khi làm mát bằng tải làm mát 6 × 105 Pa. Khi dập tắt bằng nitơ siêu cao áp 20 × 105 Pa hoặc hỗn hợp của heli và nitơ, mật độ của tải làm mát là 80%-150% cao hơn so với làm mát nitơ 6 × 105 Pa, có thể làm mát tất cả thép tốc độ cao và thép hợp kim cao. , thép khuôn dập nóng Thép crôm Cr13% và thép làm nguội bằng dầu hợp kim hơn, chẳng hạn như thép 9Mn2V kích thước lớn hơn. Bên cạnh đó, lò làm mát bằng không khí hai buồng với một buồng làm mát riêng biệt có khả năng làm mát tốt hơn so với lò một buồng cùng loại. Hiệu quả làm mát của lò hai buồng làm mát bằng nitơ 2 x 105 Pa có thể so sánh với lò một buồng 4 x 105 Pa. Lò một buồng có chi phí vận hành và bảo trì thấp hơn.

Giới thiệu ngắn gọn về quy trình dập tắt mới 1

Hình 1 Lò chân không làm mát bằng khí áp suất cao

2. dập tắt vô nghĩa

Quá trình dập tắt thông thường thường được thực hiện bằng dầu, nước hoặc dung dịch polyme, trong khi quá trình dập tắt mạnh được thực hiện bằng nước hoặc nước muối có nồng độ thấp. Tính năng tôi luyện mạnh mẽ là tốc độ nguội cực nhanh mà không lo thép bị biến dạng và nứt quá mức.
Khi quá trình dập tắt thông thường được làm nguội đến nhiệt độ của chất làm nguội, bề mặt của phần thép hình thành ứng suất kéo hoặc trạng thái ứng suất thấp, trong khi quá trình dập tắt cường độ cao sẽ dừng quá trình làm mát trong khi lõi của phôi vẫn ở trạng thái nóng, và lớp bề mặt tạo thành ứng suất nén. Trong điều kiện làm nguội cường độ cao, khi tốc độ làm nguội của vùng biến đổi mactenxit> 30 ° C / s, Austenit siêu lạnh của bề mặt thép phải chịu ứng suất nén 1200 MPa, điều này làm tăng cường độ chảy của thép sau dập tắt bởi ít nhất 25%.
Nguyên tắc làm nguội cường độ cao: Khi thép được dập tắt từ nhiệt độ Austenitizing, sự chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt và lõi sẽ gây ra ứng suất bên trong. Sự thay đổi thể tích cụ thể và độ dẻo thay đổi pha của cấu trúc thay đổi pha cũng gây ra ứng suất chuyển pha bổ sung. Nếu ứng suất nhiệt và ứng suất chuyển pha chồng lên nhau, tức là ứng suất tổng hợp vượt quá cường độ chảy của vật liệu thì xảy ra biến dạng dẻo; nếu ứng suất tổng hợp vượt quá độ bền kéo của thép nóng, một vết nứt dập tắt được hình thành. Trong quá trình dập tắt cường độ cao, ứng suất dư gây ra bởi độ dẻo chuyển pha và sự thay đổi thể tích riêng gây ra bởi sự thay đổi thể tích riêng của quá trình chuyển đổi austenit-mactenxit tăng lên. Trong quá trình làm mát cường độ cao, bề mặt của phôi ngay lập tức được làm mát đến nhiệt độ bể, và nhiệt độ lõi hầu như không thay đổi. Làm nguội nhanh gây ra ứng suất kéo cao do sự co ngót của lớp bề mặt và sự cân bằng ứng suất của lõi. Sự gia tăng của gradien nhiệt độ làm tăng ứng suất kéo gây ra bởi sự biến đổi mactenxit ban đầu, và sự gia tăng của nhiệt độ bắt đầu chuyển đổi mactenxit Ms gây ra sự giãn nở lớp bề mặt do tính dẻo chuyển pha, và ứng suất kéo bề mặt giảm đáng kể và chuyển thành ứng suất nén. Giá trị ứng suất nén bề mặt tỷ lệ với lượng mactenxit bề mặt được tạo thành. Ứng suất nén bề mặt này xác định xem lõi sẽ trải qua biến đổi mactenxit khi nén hoặc đảo ngược ứng suất kéo bề mặt khi làm mát thêm. Nếu sự biến đổi mactenxit làm cho thể tích lõi giãn nở đủ, và bề mặt mactenxit rất cứng và giòn, lớp bề mặt sẽ bị phá vỡ do ứng suất đảo ngược. Vì lý do này, ứng suất nén trên bề mặt thép và sự biến đổi mactenxit của lõi phải xảy ra càng muộn càng tốt.
Thử nghiệm tôi nguội mạnh và các đặc tính sau khi tôi luyện thép: Ưu điểm của phương pháp tôi luyện mạnh là ứng suất nén được hình thành trên lớp bề mặt, giảm khả năng nứt, cải thiện độ cứng và độ cứng. Lớp bề mặt tạo thành cấu trúc mactenxit 100%, sẽ tạo ra lớp cứng lớn nhất đối với một loại thép nhất định. Do đó, thép cacbon có thể được sử dụng thay thế cho thép hợp kim đắt tiền hơn. Làm nguội mạnh cũng có thể thúc đẩy các đặc tính cơ học đồng nhất và giảm thiểu sự biến dạng phôi. Sau khi dập tắt mạnh của bộ phận, tuổi thọ sử dụng dưới tải xoay chiều có thể tăng lên theo một bậc của độ lớn. [1]

Giới thiệu ngắn gọn về quy trình dập tắt mới 2

Hình 2 Mối quan hệ giữa xác suất hình thành vết nứt dập tắt mạnh và tốc độ nguội

3. phương pháp làm mát hỗn hợp không khí nước

Bằng cách điều chỉnh áp suất của nước và không khí và khoảng cách giữa vòi phun nguyên tử và bề mặt của phôi, khả năng làm mát của hỗn hợp nước-không khí có thể thay đổi và việc làm mát có thể được thực hiện đồng nhất. Thực tiễn sản xuất cho thấy rằng việc dập tắt nhiệt bằng cảm ứng bề mặt của các bộ phận bằng thép cacbon hoặc thép hợp kim phức tạp có thể ngăn ngừa hiệu quả sự xuất hiện của các vết nứt.

Giới thiệu ngắn gọn về quy trình dập tắt mới 3

Hình 3 Hỗn hợp nước-không khí

4. phương pháp dập tắt nước sôi

Làm nguội bằng nước sôi ở 100 ° C, có thể thu được hiệu quả làm cứng tốt hơn để làm nguội hoặc thường hóa thép. Công nghệ này đã được áp dụng thành công trong quá trình tôi luyện gang dẻo. Lấy hợp kim nhôm làm ví dụ: Theo các thông số kỹ thuật xử lý nhiệt hiện tại cho rèn và rèn hợp kim nhôm, nhiệt độ nước làm nguội thường được kiểm soát dưới 60 ° C. Nhiệt độ nước làm nguội thấp, tốc độ làm mát nhanh và lớn ứng suất dư được tạo ra sau khi làm nguội. Khi sản phẩm được gia công cuối cùng, do hình dạng và kích thước bề mặt không phù hợp, ứng suất bên trong mất cân bằng, dẫn đến giải phóng ứng suất dư, gây ra biến dạng, uốn cong, hình elip và các biến dạng khác của các bộ phận được gia công, trở thành một phần cuối cùng không thể sửa chữa được. lãng phí, thất thoát nghiêm trọng. . Ví dụ: Các vật rèn bằng hợp kim nhôm như cánh quạt và đĩa lưỡi máy nén rõ ràng bị biến dạng sau khi gia công, dẫn đến các bộ phận quá khổ. Khi nhiệt độ nước dập tắt được tăng từ nhiệt độ phòng (30-40 ° C) đến nước sôi (90-100 ° C), ứng suất dư của quá trình rèn giảm trung bình khoảng 50%. [2]

Giới thiệu ngắn gọn về quy trình dập tắt mới 4

Hình 4 Sơ đồ sơ đồ dập tắt nước sôi

5. phương pháp dập tắt dầu nóng

Dầu làm nguội nóng được sử dụng để làm cho nhiệt độ của phôi trước hoặc sau khi tiếp tục làm mát bằng hoặc gần với nhiệt độ của điểm Ms, để giảm thiểu sự chênh lệch nhiệt độ và ngăn ngừa hiệu quả sự biến dạng và nứt của phôi đã được dập tắt. Làm nguội khuôn thép công cụ làm lạnh bằng hợp kim cỡ nhỏ trong dầu nóng ở 160-200 ° C có thể giảm biến dạng và tránh nứt một cách hiệu quả.

Giới thiệu ngắn gọn về quy trình dập tắt mới 5

Hình 5 Sơ đồ sơ đồ dập tắt dầu nóng
[1] Fan Dongli. Dập tắt mạnh —— một phương pháp xử lý nhiệt mới cho thép gia cường [J]. Xử lý nhiệt, 2005, 20 (4): 1-3
[2] Song Wei, Hao Dongmei, Wang Chengjiang. Ảnh hưởng của quá trình dập tắt nước sôi đến cấu trúc vi mô và tính chất cơ học của vật rèn bằng hợp kim nhôm [J]. Gia công nhôm, 2002, 25

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *