Tìm hiểu cách xử lý nhiệt có thể được áp dụng cho nhiều hợp kim kim loại để cải thiện đáng kể các tính chất vật lý chính như độ cứng, độ bền và khả năng gia công.
Giới thiệu
Xử lý nhiệt có thể được áp dụng cho nhiều hợp kim kim loại để cải thiện đáng kể các tính chất vật lý chính (ví dụ: độ cứng, độ bền hoặc khả năng gia công).Những thay đổi này xảy ra do sửa đổi cấu trúc vi mô và đôi khi là thành phần hóa học của vật liệu.
Những phương pháp xử lý này liên quan đến việc nung nóng các hợp kim kim loại đến nhiệt độ cực cao (thường), sau đó là bước làm mát trong các điều kiện được kiểm soát.Nhiệt độ vật liệu được nung nóng đến, thời gian giữ ở nhiệt độ đó và tốc độ làm nguội đều ảnh hưởng lớn đến tính chất vật lý cuối cùng của hợp kim kim loại.
Trong bài viết này, chúng tôi đã xem xét các phương pháp xử lý nhiệt có liên quan đến các hợp kim kim loại được sử dụng phổ biến nhất trong gia công CNC.Bằng cách mô tả ảnh hưởng của các quy trình này đến các thuộc tính của phần cuối cùng, bài viết này sẽ giúp bạn chọn vật liệu phù hợp cho các ứng dụng của mình.
Khi nào xử lý nhiệt được áp dụng
Xử lý nhiệt có thể được áp dụng cho các hợp kim kim loại trong suốt quá trình sản xuất.Đối với các bộ phận được gia công bằng máy CNC, phương pháp xử lý nhiệt thường được áp dụng:
Trước khi gia công CNC: Khi loại hợp kim kim loại được yêu cầu có sẵn, nhà cung cấp dịch vụ CNC sẽ gia công các bộ phận trực tiếp từ vật liệu gốc đó.Đây thường là lựa chọn tốt nhất để giảm thời gian giao hàng.
Sau khi gia công CNC: Một số phương pháp xử lý nhiệt làm tăng đáng kể độ cứng của vật liệu hoặc được sử dụng như một bước hoàn thiện sau khi tạo hình.Trong những trường hợp này, xử lý nhiệt được áp dụng sau khi gia công CNC, vì độ cứng cao làm giảm khả năng gia công của vật liệu.Ví dụ, đây là thông lệ tiêu chuẩn khi gia công CNC các bộ phận bằng thép công cụ.
Các phương pháp xử lý nhiệt phổ biến cho vật liệu CNC
Ủ, giảm căng thẳng & ủ
Ủ, ủ và giảm căng thẳng đều liên quan đến việc nung nóng hợp kim kim loại đến nhiệt độ cao và sau đó làm nguội vật liệu với tốc độ chậm, thường là trong không khí hoặc trong lò.Chúng khác nhau về nhiệt độ mà vật liệu được nung nóng và thứ tự trong quá trình sản xuất.
Trong quá trình ủ, kim loại được nung nóng đến nhiệt độ rất cao và sau đó được làm lạnh từ từ để đạt được cấu trúc vi mô mong muốn.Ủ thường được áp dụng cho tất cả các hợp kim kim loại sau khi tạo hình và trước bất kỳ quá trình xử lý tiếp theo nào để làm mềm chúng và cải thiện khả năng gia công của chúng.Nếu phương pháp xử lý nhiệt khác không được chỉ định, hầu hết các bộ phận được gia công bằng máy CNC sẽ có các đặc tính vật liệu của trạng thái ủ.
Giảm căng thẳng liên quan đến việc làm nóng bộ phận đến nhiệt độ cao (nhưng thấp hơn ủ) và thường được sử dụng sau khi gia công CNC, để loại bỏ các ứng suất dư được tạo ra từ quá trình sản xuất.Bằng cách này, các bộ phận có tính chất cơ học phù hợp hơn được sản xuất.
Quá trình ủ cũng làm nóng bộ phận ở nhiệt độ thấp hơn ủ và nó thường được sử dụng sau khi tôi (xem phần tiếp theo) thép nhẹ (1045 và A36) và thép hợp kim (4140 và 4240) để giảm độ giòn và cải thiện hiệu suất cơ học của chúng.
dập tắt
Làm nguội liên quan đến việc nung nóng kim loại đến nhiệt độ rất cao, sau đó là bước làm nguội nhanh, thường bằng cách nhúng vật liệu vào dầu hoặc nước hoặc để luồng không khí mát thổi vào.Làm mát nhanh chóng “khóa” những thay đổi trong vi cấu trúc mà vật liệu trải qua khi nung nóng, dẫn đến các bộ phận có độ cứng rất cao.
Các bộ phận thường được làm nguội như là bước cuối cùng trong quy trình sản xuất sau khi gia công CNC (nghĩ về việc thợ rèn nhúng lưỡi dao của họ vào dầu), vì độ cứng tăng lên khiến vật liệu khó gia công hơn.
Thép công cụ được tôi sau khi gia công CNC để đạt được các đặc tính độ cứng bề mặt rất cao.Sau đó, một quy trình ủ có thể được sử dụng để kiểm soát độ cứng thu được.Ví dụ, Thép công cụ A2 có độ cứng 63-65 Rockwell C sau khi tôi nhưng có thể được tôi luyện đến độ cứng nằm trong khoảng từ 42 đến 62 HRC.Quá trình ủ giúp kéo dài tuổi thọ của bộ phận, vì nó làm giảm độ giòn (kết quả tốt nhất đạt được đối với độ cứng 56-58 HRC).
Lượng mưa làm cứng (lão hóa)
Kết tủa cứng hoặc lão hóa là hai thuật ngữ thường được sử dụng để mô tả quá trình tương tự.Làm cứng kết tủa là một quá trình gồm ba bước: đầu tiên vật liệu được nung nóng ở nhiệt độ cao, sau đó được làm nguội và cuối cùng được nung nóng ở nhiệt độ thấp hơn trong một thời gian dài (lão hóa).Điều này làm cho các nguyên tố hợp kim ban đầu xuất hiện dưới dạng các hạt riêng biệt có thành phần khác nhau hòa tan và phân bố đồng đều trong ma trận kim loại, theo cách tương tự như tinh thể đường hòa tan trong nước khi dung dịch được đun nóng.
Sau khi làm cứng kết tủa, độ bền và độ cứng của các hợp kim kim loại tăng lên đáng kể.Chẳng hạn, 7075 là hợp kim nhôm, thường được dùng trong ngành hàng không vũ trụ, để chế tạo các bộ phận có độ bền kéo tương đương thép không gỉ, trong khi trọng lượng nhẹ hơn 3 lần.
Làm cứng & thấm cacbon
Làm cứng vỏ máy là một nhóm các phương pháp xử lý nhiệt giúp tạo ra các bộ phận có độ cứng cao trên bề mặt của chúng, trong khi vật liệu bên dưới vẫn mềm.Điều này thường được ưu tiên hơn là tăng độ cứng của bộ phận trong suốt thể tích của nó (ví dụ: bằng cách làm nguội), vì các bộ phận cứng hơn cũng giòn hơn.
Carburizing là phương pháp xử lý nhiệt làm cứng trường hợp phổ biến nhất.Nó liên quan đến việc nung nóng thép nhẹ trong môi trường giàu carbon và sau đó làm nguội bộ phận để khóa carbon trong ma trận kim loại.Điều này làm tăng độ cứng bề mặt của thép theo cách tương tự như quá trình anot hóa làm tăng độ cứng bề mặt của hợp kim nhôm.
Thời gian đăng bài: Feb-14-2022