Tôi cứng bề mặt và 5 hình thức tôi cứng phổ biến

Trong phương pháp nhiệt luyện thì thuật ngữ tôi cứng bề mặt cũng khá phổ biến. Vậy cụ thể khái niệm này là gì? Để bạn đọc hiểu rõ hơn về vấn đề này, bài viết dưới đây sẽ gợi ý cho bạn nhiều thông tin chi tiết hơn.

Khái niệm về tôi cứng bề mặt là gì?

Thép thường được qua quá trình tôi trong môi trường nhiệt độ cao trong ngành luyện kim. Sản phẩm thép được nung nóng lên quá giới hạn để xuất hiện Austenit. Sau đó lại làm nguội nhanh chóng để chuyển từ Austenit sang các tổ chức không ổn định khác.

Hoặc tôi cứng bề mặt thép cũng có thể tiến hành trong điều kiện nhiệt độ thấp hơn. Điều này giúp dễ đưa chúng vào trong ứng dụng thực tế hơn. Thông thường, người ta sẽ thêm Wolfram vào thép gió nhằm tăng tính tôi hơn.

Mục đích của việc tôi thép chính là để đạt đến độ cứng tối đa như mong muốn trên sản phẩm. Ví dụ như thép đang ở trạng thái cung cấp khoảng 20 HRC, sau khi tôi sẽ đạt mức 50 hoặc 60 HRC, tăng khả năng chịu mài mòn.

Hơn nữa, độ cứng của thép được nâng cao tức là khả năng chịu mài mòn của nó cũng tốt hơn. Thực hiện kết hợp với ram thép sẽ làm tăng thêm độ bền, độ dẻo dai của sản phẩm.

Tại sao cần phải tôi cứng bề mặt kim loại thép?

Việc tôi cứng bề mặt thép được dùng để làm cứng thép, làm nguội nhanh chóng từ nhiệt độ cao hơn nhiệt độ austenit, carbon bị mắc kẹt trong thép austenite. Điều này dẫn đến thép bị cứng và giòn. Thép austenit nói về các hợp kim của sắt với sắt gamma và martensite.

Thép tôi martensite có đặc điểm là rất giòn và ứng suất cao, nên thường phải trải qua một quá trình ủ. Quá trình này là nung nóng thép đến một nhiệt độ thấp hơn mức nhiệt độ tới hạn rồi để nguội trong không khí.

Sau đó, đem thép đi tôi luyện trong dầu, muối, lò có không khí được quạt lưu thông hoặc bể chì. Việc này nhằm khôi phục độ uốn và độ bền bị mất. Kim loại được tôi luyện xong thì được làm nguội nhanh, chậm hoặc không. Nó còn tùy theo tình trạng của kim loại.

Bên cạnh nhiệt độ thép martensite và austenite, xử lý nhiệt kim loại còn có liên quan đến nhiệt độ ferrite, pearlite, cementite và bainite. Pearlite được tạo ra trong khi làm nguội chậm các hợp kim sắt.

Còn bainite thì có hai dạng: bainite trên và dưới. Nó được tạo ra ở tốc độ nguội chậm hơn martensite nhưng với tốc độ nguội nhanh hơn ferrite và pearlite.

Một số hình thức tôi cứng bề mặt thép phổ biến

Hiện nay, có hai hình thức tôi cứng bề mặt phổ biến là: tôi thép mặt ngoài và tôi xuyên tâm. Tùy các hình thức khác nhau sẽ có đặc điểm riêng như:

Tôi xuyên tâm

Tôi xuyên tâm là phương pháp giữ nhiệt hợp lý rồi làm lạnh nhanh trong nhiều môi trường khác nhau. Những chi tiết sẽ cứng dần từ trong ra ngoài.

Tôi mặt ngoài

Cách này được thực hiện bằng cách tôi nhanh, làm nguội mặt ngoài của sản phẩm. Bề mặt của chi tiết có độ cứng rất cao, nhưng lõi trong vẫn còn mềm, có sức đàn hồi tốt. Phần mặt ngoài thường được sử dụng để tôi trục truyền động bánh răng xoắn.

Ủ

Khi độ cứng của thép giảm thì công việc cắt gọt sẽ dễ dàng hơn bởi độ dẻo tăng, tạo điều kiện thích hợp cho thép dập, cán. Hoặc có thể kéo thép ở trạng thái nguội. Ủ cũng là để làm giảm hoặc loại bớt đi ứng suất ở bên trong khi gia công đúc, hàn.

Thường hóa

Thường hóa là quá trình làm giảm xementit để có thể chuẩn bị cho quá trình xử lý nhiệt cuối cùng. Đồng thời cũng làm giảm ứng suất trong thép do có áp lực gia công.

Ram

Phương pháp Ram là làm giảm hoặc làm tiêu tán ứng suất sau khi tôi cứng thép đến một mức độ cần thiết. Mục đích là để đáp ứng các điều kiện để phục vụ lâu dài sản phẩm cơ khí, duy trì các đặc tính cơ học của sản phẩm.

Những phương tiện khác nhau dùng để tôi cứng

Các phương tiện có trong quá trình tôi cứng bề mặt sẽ đều có những ưu và nhược điểm riêng. Vì vậy nên các thợ kim loại sẽ quyết định loại nào là tốt trong từng công việc cụ thể. Ví dụng như:

Chất kiềm

Các chất kiềm này bao gồm: nước muối, nước ở các nồng độ khác nhau, soda – đó là các cách nhanh nhất để làm nguội kim loại.

Dầu

Dầu được biết là môi trường thường sử dụng, nhưng có tốc độ nguội thấp, khoảng 100°C/s đến 150°C/s. Tốc độ nguội chậm sẽ giúp tránh được sự cong vênh và nứt.

Phương pháp này khá phổ biến bởi một số loại dầu có thể làm nguội nhanh chóng nhưng không rủi ro nhiều như nước hay 1 số chất kiềm khác. Nhưng dầu cũng có điểm hạn chế là chúng dễ cháy.

Khí

Nito cũng được biết là một sự lựa chọn phổ biến. Khí thường được dùng cho các kim loại thành phẩm. Khi điều chỉnh áp suất, tiếp xúc với khí có thể kiểm soát được tốc độ làm nguội.

Hi vọng những chia sẻ về tôi cứng bề mặt trên có thể giúp bạn hiểu hơn về tôi kim loại và giúp ích để tìm kiếm sản phẩm dầu tôi kim loại phù hợp.