Tôi và ram thép: Vì sao độ cứng không phải tiêu chí duy nhất?

Trong quy trình tôi thông dụng, thép được nung đến vùng nhiệt độ thích hợp để tạo austenite, giữ nhiệt theo yêu cầu rồi làm nguội có kiểm soát để tạo tổ chức cứng, thường liên quan đến martensite. Mục tiêu có thể là tăng độ cứng, độ bền và khả năng chống mài mòn. Tốc độ làm nguội phải đủ để đạt tổ chức mong muốn nhưng không được tạo ứng suất nhiệt và ứng suất chuyển biến quá mức. Dầu, khí áp suất, dung dịch polymer hoặc môi trường khác được lựa chọn theo mác thép, kích thước, thiết bị và yêu cầu. Không thể kết luận một môi trường tôi là tốt nhất cho mọi chi tiết.

Độ cứng là một chỉ tiêu quan trọng nhưng không mô tả đầy đủ tổ chức, độ dai va đập, chiều sâu cứng hoặc trạng thái bề mặt. Độ cứng đo tại một điểm cũng không đại diện cho toàn bộ chi tiết nếu tiết diện, tốc độ nguội hoặc vùng nhiệt không đồng đều. Ví dụ, trục có cổ dày và rãnh nhỏ sẽ nguội khác nhau. Góc sắc, thay đổi tiết diện và lỗ sâu tạo tập trung ứng suất. Nếu chỉ kiểm tra một giá trị HRC mà không xác định vị trí đo và chức năng, kết quả có thể gây hiểu nhầm.

Biến dạng phát sinh do giãn nở nhiệt không đều, chuyển biến tổ chức và ứng suất có sẵn từ vật liệu hoặc gia công. Chi tiết dài, mỏng, không đối xứng hoặc thay đổi tiết diện đột ngột thường nhạy cảm hơn. Nứt tôi có thể xuất hiện khi ứng suất vượt khả năng chịu của vật liệu, đặc biệt tại góc sắc, rãnh, lỗ hoặc vết gia công. Các biện pháp kỹ thuật gồm: Không có một lượng dư mài cố định cho mọi chi tiết. Lượng dư phải dựa trên kích thước, hình học, phương pháp nhiệt luyện, kinh nghiệm biến dạng và yêu cầu mài.

• Chọn đúng mác thép và trạng thái vật liệu.
• Tránh góc quá sắc và thay đổi tiết diện đột ngột khi thiết kế cho phép.
• Phân bố lượng dư gia công hợp lý.
• Gia công thô trước, giảm ứng suất khi cần, rồi bán tinh trước nhiệt luyện.
• Chọn phương pháp tôi và gá nhiệt luyện phù hợp.
• Chừa lượng dư mài tại các bề mặt cần phục hồi kích thước.

Độ cứng cao thường hỗ trợ chống mài mòn và biến dạng tiếp xúc, nhưng có thể làm giảm độ dai. Chi tiết chịu va đập, tải thay đổi hoặc có vùng tập trung ứng suất cần cân bằng khác với chi tiết chủ yếu chịu mài mòn bề mặt. Người thiết kế nên xác định: Chỉ ghi “heat treatment” hoặc một giá trị độ cứng đơn lẻ thường không đủ cho nhà cung cấp lập quy trình và kiểm tra.

• Mác vật liệu và tiêu chuẩn.
• Khoảng độ cứng, thang đo và vị trí đo.
• Tôi toàn bộ hay làm cứng cục bộ/bề mặt.
• Yêu cầu chiều sâu lớp cứng nếu có.
• Yêu cầu tổ chức, khử carbon, oxy hóa hoặc ngoại quan.
• Dung sai cuối cùng sau nhiệt luyện và sau mài.

Các bề mặt có dung sai rộng có thể hoàn thiện trước nhiệt luyện nếu biến dạng cho phép. Bề mặt lắp ghép, cổ trục, mặt chuẩn hoặc vùng yêu cầu độ phẳng/độ đảo chặt thường cần để lượng dư cho mài sau nhiệt luyện. Lỗ ren, rãnh nhỏ, góc và thành mỏng cần được đánh giá riêng. Gia công chúng trước có thể tăng rủi ro biến dạng hoặc nứt; gia công sau lại có thể khó vì vật liệu đã cứng. Trình tự tốt nhất là kết quả của đánh giá tổng thể, không phải quy tắc một chiều. VietTech thực hiện gia công và đo kiểm; công đoạn nhiệt luyện được phối hợp với đối tác chuyên môn theo yêu cầu bản vẽ. Sau nhiệt luyện, VietTech có thể tiếp tục mài hoặc gia công hoàn thiện trong phạm vi đã đánh giá.

Kiểm tra có thể bao gồm độ cứng, biến dạng, nứt bề mặt, kích thước, độ đảo và ngoại quan. Phương pháp đo độ cứng phải phù hợp với chiều dày, bề mặt và vùng kiểm tra. Vết đo cũng cần được đặt ở vị trí được phép. Đối với yêu cầu quan trọng, RFQ nên nêu số điểm đo, vị trí đo, tiêu chuẩn thử, chứng chỉ nhiệt luyện và yêu cầu kiểm tra nứt nếu có. Độ cứng chỉ nên được nghiệm thu cùng với các đặc tính chức năng liên quan.

• Mác thép, tiêu chuẩn và trạng thái cung cấp.
• Bản vẽ trước và sau nhiệt luyện nếu có.
• Phương pháp nhiệt luyện hoặc tính chất mục tiêu.
• Khoảng độ cứng, thang đo và vị trí kiểm tra.
• Khu vực không được có vết đo.
• Dung sai sau nhiệt luyện, lượng dư mài và bề mặt cần mài.
• Yêu cầu chứng chỉ, kiểm tra nứt, khử carbon hoặc chiều sâu lớp cứng.
• Số lượng và lịch giao.