Thép hợp kim 4340 | 34CrNiMo6 | 1.6582

4. Xử lý nhiệt

Các xử lý nhiệt của thép 4340 bao gồm một số quy trình chính, mỗi quy trình đều ảnh hưởng đến cấu trúc vi mô và tính chất cơ học cuối cùng của nó:

4.1 Rèn

Nhiệt độ rèn là 1065 đến 1230°C (1950 đến 2250°F). Sau quá trình rèn, các bộ phận có thể được làm mát bằng không khí trong môi trường khô hoặc tốt nhất là làm mát bằng lò. Ứng suất chảy của thép 4340 có thể tăng khoảng 15% khi nhiệt độ rèn nóng giảm 55 °C (100 °F). 

4.2 Chuẩn hóa

Chuẩn hóa có thể cải thiện cấu trúc vi mô của thép 4340 sau khi làm nguội không đều ở nhiệt độ cao. Quá trình này cũng có thể áp dụng cho thép hợp kim rèn, sản phẩm cán và đúc.

Làm nóng thép 4340 đến nhiệt độ 55 đến 85°C (100 đến 150°F) cao hơn nhiệt độ chuyển pha của nó (845 đến 900°C, hoặc 1550 đến 1650°F), tại đó cấu trúc vi mô ban đầu được hòa tan hoàn toàn thành austenit. Sau đó, vật liệu được làm nguội đến nhiệt độ phòng trong không khí.

4.3 Ủ

Các ủ nhiệt độ của thép 4340 là 790-845 °C (1450-1550 °F), với độ cứng tối đa của thép 4340 là 223 HB sau khi ủ.

4.4 Làm cứng (làm nguội)

Làm nóng thép 4340 đến nhiệt độ chuyển đổi austenit của nó là 800 đến 845°C (1475 đến 1550°F). Chúng tôi thường chọn nhiệt độ austenit hóa là 845°C (1550°F). Ngâm trong khoảng 15 phút cho mỗi 25 mm (1 inch) kích thước phần, với thời gian giữ tối thiểu là 150 phút, sau đó là ủ. Đối với thép 4340 có tiết diện mỏng, quá trình ủ được thực hiện bằng ủ không khí. Đối với các phần tròn có đường kính không quá 75 mm (3 inch), có thể sử dụng phương pháp tôi dầu.

 Biểu đồ chuyển đổi đẳng nhiệt cho thép 4340 chứa 0,42% C, 0,78% Mn, 1,79% Ni, 0,80% Cr và 0,33% Mo. [Nguồn: Từ The Making, Shaping and Treating of Steels, ấn bản lần thứ 9, ibid.]

4.5 Làm nguội

Quá trình tôi luyện làm giảm hiệu quả độ giòn của martensit chưa tôi luyện. Nhiệt độ tôi luyện dao động từ 200 đến 650°C (400 đến 1200°F) để đạt được mức độ bền cần thiết và thậm chí có thể đạt tới 705°C (1300°F).

Đối với thép AISI 4340 được tôi bằng dầu ở nhiệt độ 845°C (1550°F), chúng tôi đặc biệt khuyến nghị nhiệt độ ram là 425°C (800°F), trong khi đối với thép 4340 được tôi bằng nước, chúng tôi đặc biệt khuyến nghị nhiệt độ ram là 650°C (1200°F).

Biến thể về độ cứng với nhiệt độ tôi luyện của thép 4340. Tất cả các mẫu được tôi dầu từ 845 °C (1550 °F) và tôi luyện trong 2 giờ ở nhiệt độ này. AQ, tôi luyện như đã làm. [Nguồn: ASM International. (1991). Sổ tay ASM, Tập 4: Xử lý nhiệt (trang 506). ASM Quốc tế.]

4.6 Giảm căng thẳng

Bước này được thiết kế để giảm ứng suất dư do các quy trình như nắn thẳng, tạo hình hoặc gia công tạo ra. Giảm ứng suất cho thép 4340 được thực hiện trước khi làm cứng ở nhiệt độ từ 650 đến 675 °C (1200 đến 1250 °F). Đối với vật liệu 4340 đã làm cứng, nhiệt độ giảm ứng suất không được vượt quá nhiệt độ tôi trước đó. 

4.7 Hình cầu hóa

Mục đích của quá trình xử lý cầu hóa là tạo ra một cấu trúc vi mô cacbua hình cầu trong ma trận ferritic, làm mềm thép. Nhiệt độ tối đa để xử lý cầu hóa thép 4340 là 760-775°C (1400-1425°F). Cấu trúc bán cầu hóa thu được bằng cách chuẩn hóa tiếp theo là ram ở 650°C (1200°F).