TẠI SAO KHI TÔI THÉP LẠI CỨNG

Nhiều bạn chắc đã đọc và biết đến tác phẩm Thép đã tôi thế đấy của tác giả người Nga Nikolai A. Ostrovsky kể về cuộc đời của chàng trai trẻ Paven. Chúng tôi tin rằng nhà văn đã hiểu môi trường khắc nghiệt khi tôi thép nên muốn mượn thuật ngữ chuyên ngành này để đặt tên cho tác phẩm kinh điển của mình. Từ thanh thép ban đầu mền yếu, trở nên cứng cáp hơn, giống như cuộc đời của Paven phải trải qua những đau khổ ra sao. Nhưng dừng lại tác phẩm văn học ở đây, trong bài viết này chúng tôi cũng chỉ xin mượn tác phẩm này để mở đầu cho bài viết trình bày những khái niệm cơ bản nhất về tôi thép và môi trường tôi. Một nguyên công quan trọng và không thể thiết được trong gia công chế tạo cơ khí.

Bạn đang xem: Tại sao khi tôi thép lại cứng

1.Khái niệm và mục đích tôi thép

Tôi là nung nóng thép đến trên nhiệt độ xuất hiện hoặc hoàn toàn austenit, sau khi giữ nhiệt chi tiết được làm nguội nhanh thích hợp để austenit chuyển biến thành mactenxit hay các tổ chức không ổn định khác có độ cứng và độ bền cao.

Bạn có thể tham khảo hình ảnh tôi thép trong nước: Tôi thép trong nước

Mục đích thông thường của tôi thép là đạt độ cứng tối đa, ví dụ thép ở trạng thái cung cấp (mua ở công thép) chỉ khoảng 20 HRC, sau khi tôi đạt 50-60 HRC. Nhờ độ cứng cao mà khả năng chịu tải, chịu mài mòn của chi tiết chế tạo từ thép cũng tăng lên. Và giá trị của chi tiết máy được tăng lên. Quá trình tôi được xảy ra trong lò nhiệt luyện, thép được nung nóng đến nhiệt độ tôi (đây là nhiệt độ chuyển biến pha ferrit thành austenit), sau đó do làm nguội nhanh trong môi trường tôi (nước, dầu, khí nén…) mà pha mền austenit này chuyển thành pha cứng mactenxit tôi.

Xem thêm: Hướng Dẫn Đổi Hình Nền Win 7,8, Hướng Dẫn Đổi Hình Nền Cho Windows

2. Môi trường tôi

Tùy vào mác thép mà lựa chọn môi trường tôi thích hợp. Môi trường tôi có tốc độ làm nguội nhanh phù hợp cho thép có hệ số truyền nhiệt tốt như các thép cacbon, hợp kim thấp (chi tiết nhỏ). Còn tốc độ làm nguội nhỏ hơn như dầu dùng cho các thép hợp kim. Việc lựa chọn ra một môi trường tôi tối ưu là rất cần thiết đối với một loại vật liệu cụ thể có hình dáng và kích thước xác định.Tốc độ làm nguội của các môi trường tôi được thể hiện trong hình 1 dưới đây:

*

Hình 1. Tốc độ làm nguội của một số môi trường tôi điển hình

Chất lượng của sản phẩm tôi phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: nhiệt độ nung, thời gian giữ nhiệt và tốc độ làm nguội. Trong đó tốc độ làm nguội là yếu tố quan trọng nhất được quyết định bởi môi trường làm nguội (thường gọi là môi trường tôi). Môi trường làm nguội cần phải có tốc độ nguội bằng hoặc lớn hơn tốc độ nguội tới hạn để khi làm nguội thép không chuyển sang tổ chức có độ cứng thấp như ferit, peclit hay bainit . Mặt khác, môi trường tôi phải có tốc độ nguội đủ nhỏ để không gây ra ứng suất có thể dẫn đến biến dạng hoặc nứt vỡ chi tiết, nhất là trong vùng chuyển biến mactenxit.Ngoài đạt độ cứng tối ta thì quá trình tôi thép cần đảm bảo được sự biến dạng hay sự thay đổi kích thước của chi tiết trong giới hạn cho phép. Hai yêu cầu này dường như ngược với nhau, bởi vì để đạt được độ cứng cao hơn và chiều sâu lớp cứng lớn hơn thì môi trường tôi phải có tốc độ nguội lớn, nhưng nếu tốc độ nguội lớn thì ứng suất nhiệt lớn làm tăng nguy cơ gây biến dạng, nứt vỡ chi tiết.

Ngoài tôi trực tiếp, để giảm thiểu cong vênh, những nhà nhiệt luyện còn xử dụng tôi phân cấp.

Môi trường tôi được coi là lý tưởng khi đảm bảo các yêu cầu sau:• Có đường nguội càng giống với đường nguội lý tưởng (hình 2) càng tốt: Trên 650 oC tốc độ chuyển biến austenit rất nhỏ nên có thể cho nguội chậm, nhưng thời gian không quá lâu. Trong khoảng nhiệt độ từ 400 – 600oC austenit kém ổn định nhất, cần phải được làm nguội nhanh để tránh sự phân hóa austenit thành peclit. Dưới 400 oC austenit tương đối ổn định và sắp đến vùng chuyển biến mactenxit nên cần nguội chậm để tránh gây ra ứng suất lớn. Đây là yêu cầu không thể bỏ qua, đặc biệt là đối với loại thép và chi tiết có nguy cơ nứt và biến dạng lớn (thép cacbon cao, thép hợp kim, chi tiết với hình dạng phức tạp, tiết diện thay đổi đột ngột,…).

*

Hình 2. Đường làm nguội thép lý tưởng

Ổn định trong suốt quá trình tôi, ít bị phân hủy và oxy hóa nhiệt.Dung dịch tôi không nên có phản ứng với bề mặt chi tiết.Đảm bảo các tiêu chuẩn về độc hại đối với con người, môi trường tự nhiên và môitrường làm việc. Các chất tồn dư của dung dịch tôi trên bề mặt chi tiết sau tôi phải dễ dàng được làmsạch bằng cách rửa hoặc cho bay hơi, .Giá thành thương mại thấp