Quá trình xử lý nhiệt ống thép liền mạch và chức năng của nó

Quá trình xử lý nhiệt của ống thép liền mạch có thể được chia thành xử lý nhiệt tổng thể (ủ, bình thường hóa, dập tắt + ủ) và xử lý nhiệt bề mặt (làm nguội bề mặt, xử lý nhiệt hóa học, v.v.) theo mục đích và đặc điểm xử lý của nó. Sau đây là phân loại chi tiết, đặc điểm và phân tích chức năng của từng quy trình:
 

Quá trình xử lý nhiệt tổng thể
1. Ủ
Định nghĩa: Quá trình làm nóng ống thép lên trên nhiệt độ tới hạn, giữ ấm và sau đó làm mát từ từ (làm mát lò, làm mát hố, v.v.).
Đặc trưng:
Nhiệt độ gia nhiệt thay đổi tùy theo loại thép (chẳng hạn như thép hypoeutectoid được làm nóng ở trên AC3, thép hypereutectoid được nung nóng giữa AC1 và ACCM).
Tốc độ làm mát chậm và cấu trúc trạng thái cân bằng (như Pearlite, Ferrite) được lấy.
Chức năng:
Loại bỏ căng thẳng bên trong: Loại bỏ ứng suất dư gây ra bởi làm việc lạnh (như lăn, hàn) hoặc đúc, và ngăn ngừa biến dạng và nứt.
Tinh chỉnh hạt: Cải thiện cấu trúc quá nhiệt, cấu trúc vi mô đồng nhất và cải thiện tính ổn định của các tính chất cơ học.
Giảm độ cứng: Cải thiện hiệu suất cắt (như độ cứng bằng thép carbon cao được giảm sau khi ủ, rất dễ cắt).
Các ứng dụng điển hình: Được sử dụng cho các ống thép liền mạch sau khi lăn lạnh và vẽ lạnh, hoặc làm điều trị nhiệt sơ bộ để chuẩn bị cho việc xử lý tiếp theo.
2. Bình thường hóa
Định nghĩa: Một quá trình sưởi ấm lên trên nhiệt độ tới hạn, giữ ấm và sau đó làm mát không khí (hoặc làm mát gió).
Đặc trưng:
Tốc độ làm mát nhanh hơn so với ủ, và cấu trúc ngọc trai hoặc troostite mịn, và sức mạnh và độ cứng cao hơn so với ủ.
Chu kỳ quá trình ngắn và chi phí thấp.
Chức năng:
Cải thiện tính đồng nhất của cấu trúc: loại bỏ các cacbua mạng (như thép hypereutectoid) và tinh chỉnh các hạt.
Điều chỉnh độ cứng: Đối với thép carbon thấp (như thép 20#), việc chuẩn hóa có thể tăng độ cứng lên 170 ~ 210hb và cải thiện hiệu suất cắt (sau khi ủ, độ cứng quá thấp và dao dễ dính).
Cứu trợ căng thẳng: Mặc dù hiệu quả yếu hơn ủ, nhưng nó có thể được sử dụng như là cách xử lý nhiệt cuối cùng của các bộ phận cấu trúc thông thường.
Các ứng dụng điển hình: Được sử dụng cho các ống thép liền mạch cho các cấu trúc cơ học (như tay áo bánh răng) hoặc như một phương pháp xử lý nhiệt sơ bộ trước khi làm dịu.
3. Làm dịu + ủ
(1) dập tắt
Định nghĩa: Làm nóng ở trên nhiệt độ tới hạn, giữ ấm và sau đó làm mát nhanh chóng (nước, dầu, dung dịch polymer, v.v.).
Đặc trưng:
Làm mát nhanh (tốc độ làm mát lớn hơn tốc độ làm nguội quan trọng), hình thành cấu trúc martensitic và độ cứng tăng mạnh (có thể đạt trên 50 giờ), nhưng nó giòn và có ứng suất bên trong cao.
Nó rất dễ biến dạng hoặc nứt, và cần được sử dụng với ủ.
Chức năng:
Cải thiện độ cứng và khả năng chống mài mòn: Thích hợp cho các ống thép liền mạch đòi hỏi phải có khả năng chống mài mòn (như xi lanh thủy lực và tay áo mang).
Điều chỉnh tính chất cơ học: Cung cấp cấu trúc cơ bản (martensite) để ủ.
(2) Nhiệt độ
Nó được chia thành ba loại theo nhiệt độ ủ:
Nhiệt độ nhiệt độ thấp (150 ~ 250 độ):
Các tính năng: Giữ độ cứng cao (45 ~ 60hrc), giảm căng thẳng và độ giòn.
Chức năng: Được sử dụng cho các công cụ, khuôn và các bộ phận chống mài mòn (như ống thép liền mạch để khoan).
Nhiệt độ trung bình ủ (350 ~ 500 độ):
Các tính năng: Có được cấu trúc troostite, giới hạn đàn hồi cao (σe có thể đạt 700 ~ 900MPa).
Chức năng: Thích hợp cho ống thép cho lò xo và các yếu tố đàn hồi.
Nhiệt độ cao ủ (500 ~ 650 độ, tức là dập tắt và ôn hòa):
Các tính năng: Có được cấu trúc troostite, tính chất cơ học toàn diện tuyệt vời (cân bằng sức mạnh, độ dẻo và độ bền).
Chức năng: Được sử dụng cho các bộ phận cấu trúc quan trọng (như trục ô tô, đường ống áp suất cao), cải thiện khả năng chống mỏi và kháng va đập.

Quá trình xử lý nhiệt bề mặt
1. Bề mặt cứng
Định nghĩa: Bề mặt của ống thép nhanh chóng được làm nóng và dập tắt bằng cách sưởi ấm cảm ứng, sưởi ấm ngọn lửa, v.v., và lõi duy trì độ dẻo dai.
Đặc trưng:
Độ cứng bề mặt cao (50 ~ 60hrc) và lõi duy trì độ bền ban đầu (chẳng hạn như Hb nhỏ hơn hoặc bằng 200 lõi của 20# thép sau khi dập tắt bề mặt).
Tốc độ gia nhiệt nhanh, biến dạng nhỏ và hiệu quả sản xuất cao.
Chức năng:
Cải thiện khả năng chống mài mòn bề mặt: Thích hợp cho các bộ phận có hao mòn cục bộ (như tay áo bánh răng, thanh piston hình trụ thủy lực).
Giữ lại độ bền cốt lõi: Tránh sự giòn gây ra bởi sự dập tắt tổng thể, phù hợp cho các đường ống thép chịu tải trọng tác động.
Các ứng dụng điển hình: ống thép liền mạch cho máy móc kỹ thuật, tay áo bánh răng, v.v.
2. Xử lý nhiệt hóa học
Cải thiện tính chất bề mặt bằng cách xâm nhập các yếu tố như carbon, nitơ và boron.
(1) Chôi khí
Định nghĩa: Nhiệt Thép carbon thấp (10#, 20# Steel) đến 900 ~ 950 độ, giữ ấm trong môi trường khí hóa và cho phép các nguyên tử carbon xâm nhập vào bề mặt.
Đặc trưng:
Hàm lượng carbon bề mặt là 0. 8%~ 1,2%, độ cứng bề mặt là 58 ~ 62hrc sau khi dập tắt + ủ nhiệt độ thấp và lõi duy trì độ bền của thép carbon thấp.
Độ sâu của lớp được chế hòa khí là 0. 5 ~ 2 mm, có thể được điều chỉnh theo thời gian cách nhiệt.
Chức năng:
Khả năng chống mài mòn bề mặt, khả năng chống va đập cốt lõi: Thích hợp cho các bộ phận chịu tải và hao mòn xen kẽ (như ống thép cho bánh răng và ghim piston).
Các ứng dụng điển hình: Các ống thép liền mạch cho hộp số ô tô, vòng mang.
(2) Nitriding
Định nghĩa: Làm nóng đến 500 ~ 570 độ, cho phép các nguyên tử nitơ xâm nhập vào bề mặt trong amoniac tạo thành một lớp nitride (như Fe3N, Fe4N).
Đặc trưng:
Độ cứng bề mặt cực kỳ cao (lên đến 1000 ~ 1200HV), khả năng chống mài mòn và chống ăn mòn tuyệt vời, và biến dạng tối thiểu (nhiệt độ thấp, không cần dập tắt).
Lớp nitrid là mỏng ({{0}}. 1 ~ 0,6mm) và có chi phí cao.
Chức năng:
Khả năng chống mài mòn cao, kháng ăn mòn và kháng mỏi: Thích hợp cho các bộ phận chính xác (như van áp suất cao, đường ống hóa học) hoặc ống thép không yêu cầu lớp phủ để bảo vệ ăn mòn.
Các ứng dụng điển hình: Đường ống thép liền mạch cho hàng không vũ trụ, đường ống áp suất cao chống ăn mòn.
(3) Nitrocarburizing
Định nghĩa: Carbon và nitơ được xâm nhập đồng thời, nhiệt độ quá trình thấp hơn so với tế bào được chế hòa khí (700 ~ 850 độ), và hiệu suất của lớp được tế bào được chế hòa khí là giữa tế bào được cacbon hóa và nitriding.
Đặc trưng:
Độ cứng bề mặt cao (60 ~ 70hrc), khả năng chống mài mòn và chống ăn mòn tốt hơn so với chế hòa khí đơn, và độ bền tốt hơn của lớp được cacboner.
Chức năng:
Cải thiện toàn diện các tính chất bề mặt: Thích hợp cho các bộ phận có khả năng chịu tải trung bình và khả năng chống mòn và chống ăn mòn (như ống thép cho hỗ trợ thủy lực).

Quá trình xử lý nhiệt đặc biệt
1. Ủ đẳng nhiệt
Các tính năng: Sau khi sưởi ấm, giữ ấm trong phạm vi nhiệt độ biến đổi đẳng nhiệt để nhanh chóng thu được cấu trúc đồng đều (như cơ thể hình cầu) và rút ngắn thời gian ủ.
Chức năng: Được sử dụng cho các đường ống liền mạch bằng thép hợp kim cao để cải thiện hiệu suất cắt hoặc chuẩn bị cho việc làm nguội.
2. Ủ căng thẳng căng thẳng
Các tính năng: Làm nóng xuống dưới AC1 (ví dụ 500 ~ 650 độ), làm mát chậm sau khi bảo quản nhiệt, mà không thay đổi cấu trúc vi mô.
Chức năng: Loại bỏ ứng suất dư sau khi hàn và vẽ lạnh, và ngăn chặn vết nứt ăn mòn căng thẳng (ví dụ: ống thép cho các đường ống áp suất cao và bộ trao đổi nhiệt).

Bản tóm tắt
Quá trình xử lý nhiệt của các ống thép liền mạch đạt được tối ưu hóa chính xác hiệu suất bằng cách điều chỉnh nhiệt độ sưởi ấm, tốc độ làm mát và phân phối nguyên tố hợp kim:
Điều trị nhiệt tổng thể chủ yếu cải thiện các tính chất cơ học tổng thể của vật liệu và phù hợp cho các bộ phận chịu tải cấu trúc;
Điều trị nhiệt bề mặt tập trung vào khả năng chống mài mòn bề mặt, kháng ăn mòn và các đặc điểm khác để đáp ứng nhu cầu tăng cường hiệu suất cục bộ.
Trong các ứng dụng thực tế, quy trình cần được lựa chọn toàn diện dựa trên vật liệu (hàm lượng carbon, yếu tố hợp kim), điều kiện dịch vụ (tải, môi trường) và chi phí xử lý của ống thép để đạt được sự cân bằng giữa hiệu suất và kinh tế.