Mục đích của xử lý nhiệt là tăng cường tính chất cơ học của ống thép và ống thép chính xác, loại bỏ ứng suất dư và cải thiện khả năng gia công của kim loại thép. Tùy thuộc vào mục tiêu cụ thể, các quy trình xử lý nhiệt có thể được phân loại thành hai loại: xử lý nhiệt chuẩn bị và xử lý nhiệt cuối cùng.
Xử lý nhiệt chuẩn bị
Mục tiêu của xử lý nhiệt chuẩn bị là cải thiện khả năng gia công, loại bỏ ứng suất bên trong và chuẩn bị cấu trúc luyện kim thuận lợi cho quá trình xử lý nhiệt cuối cùng. Các quy trình liên quan bao gồm ủ, chuẩn hóa, lão hóa, làm nguội và ram.
(1) Ủ và chuẩn hóa
Ủ và chuẩn hóa được áp dụng cho phôi gia công nóng. Thép cacbon và thép hợp kim có hàm lượng cacbon lớn hơn 0,5% thường được ủ để giảm độ cứng và tạo điều kiện cho quá trình cắt. Ngược lại, thép có hàm lượng cacbon dưới 0,5% được chuẩn hóa để tránh quá mềm có thể dẫn đến dụng cụ bị kẹt trong quá trình cắt. Ủ và chuẩn hóa cũng tinh chỉnh cấu trúc hạt, đồng nhất các cấu trúc vi mô và chuẩn bị vật liệu cho các quá trình xử lý nhiệt tiếp theo. Các quy trình này thường được thực hiện sau khi sản xuất phôi và trước khi gia công thô.
(2) Điều trị lão hóa
Xử lý lão hóa chủ yếu được sử dụng để loại bỏ ứng suất bên trong phát sinh trong quá trình sản xuất phôi và gia công. Đối với các bộ phận yêu cầu độ chính xác chung, một lần xử lý lão hóa trước khi hoàn thiện là đủ để tránh vận chuyển quá mức. Tuy nhiên, đối với các bộ phận có yêu cầu độ chính xác cao hơn (như hộp của máy khoan tọa độ), có thể cần hai hoặc nhiều lần xử lý lão hóa. Các bộ phận đơn giản thường không yêu cầu xử lý lão hóa.
Ngoài đúc, các bộ phận chính xác có độ cứng kém (ví dụ, vít me chính xác) thường trải qua nhiều lần xử lý lão hóa giữa gia công thô và bán hoàn thiện để loại bỏ ứng suất bên trong và ổn định độ chính xác gia công. Một số bộ phận trục cũng cần xử lý lão hóa sau khi nắn thẳng.
(3) Làm nguội và tôi luyện
Làm nguội và ram bao gồm làm nguội tiếp theo là làm nguội ở nhiệt độ cao. Quá trình này tạo ra cấu trúc sorbite ram đồng đều và mịn, chuẩn bị vật liệu để giảm biến dạng trong quá trình làm nguội bề mặt và thấm nitơ tiếp theo. Do đó, làm nguội và ram cũng có thể đóng vai trò là xử lý nhiệt chuẩn bị.
Do có các tính chất cơ học toàn diện tuyệt vời, quá trình tôi và ram cũng có thể được sử dụng làm phương pháp xử lý nhiệt cuối cùng cho các bộ phận có yêu cầu trung bình về độ cứng và khả năng chống mài mòn.
Xử lý nhiệt cuối cùng
Mục tiêu của quá trình xử lý nhiệt cuối cùng là cải thiện các tính chất cơ học như độ cứng, khả năng chống mài mòn và độ bền.
(1) Làm nguội
Làm nguội có thể là làm nguội bề mặt hoặc làm nguội thông qua quá trình làm nguội. Làm nguội bề mặt được sử dụng rộng rãi do biến dạng, oxy hóa và khử cacbon tối thiểu. Nó cung cấp độ bền bên ngoài cao, khả năng chống mài mòn tốt và duy trì độ dẻo dai bên trong và khả năng chống va đập tốt. Để tăng cường các tính chất cơ học của các bộ phận được làm nguội bề mặt, các xử lý nhiệt chuẩn bị như làm nguội và ram hoặc chuẩn hóa thường được thực hiện trước. Luồng quy trình điển hình là: cắt → rèn → chuẩn hóa (hoặc ủ) → gia công thô → làm nguội và ram → gia công bán hoàn thiện → làm nguội bề mặt → gia công hoàn thiện.
(2) Thấm cacbon và tôi
Thấm cacbon và tôi thích hợp cho thép cacbon thấp và thép hợp kim thấp. Quá trình này làm tăng hàm lượng cacbon trên bề mặt chi tiết, tạo ra độ cứng bề mặt cao sau khi tôi, trong khi lõi vẫn giữ được độ bền vừa phải, độ dẻo dai và độ dẻo cao. Thấm cacbon có thể là toàn bộ hoặc một phần, trong đó thấm cacbon một phần đòi hỏi các biện pháp chống thấm cacbon (ví dụ, mạ đồng hoặc lớp phủ chống thấm cacbon) cho các khu vực không thấm cacbon. Do biến dạng đáng kể và độ sâu thấm cacbon thường nằm trong khoảng từ 0,5 đến 2mm, quá trình thấm cacbon thường được lên lịch giữa gia công bán hoàn thiện và gia công hoàn thiện.
Quy trình điển hình là: cắt → rèn → chuẩn hóa → gia công thô và bán tinh → thấm cacbon và tôi → gia công tinh.
Khi phần không thấm cacbon của một phần thấm cacbon được mở rộng để loại bỏ các lớp thấm cacbon dư thừa, bước loại bỏ này phải được thực hiện sau khi thấm cacbon nhưng trước khi tôi.
(3) Thấm nitơ
Thấm nitơ liên quan đến việc thẩm thấu các nguyên tử nitơ vào bề mặt kim loại để tạo thành một lớp hợp chất nitơ. Lớp thấm nitơ làm tăng độ cứng bề mặt, khả năng chống mài mòn, độ bền mỏi và khả năng chống ăn mòn của chi tiết. Vì thấm nitơ hoạt động ở nhiệt độ thấp với biến dạng tối thiểu và tạo ra một lớp mỏng (thường không quá 0.6-0.7mm), nên quá trình thấm nitơ phải được lên lịch muộn nhất có thể. Để giảm thiểu biến dạng trong quá trình thấm nitơ, quá trình tôi luyện ở nhiệt độ cao để giảm ứng suất thường được thực hiện sau khi cắt.
