Khuyết tật và Phòng ngừa Thép công cụ rèn

Công ty chúng tôi, Thép Aobo, chủ yếu cung cấp thép công cụ rèn. Bài viết này sẽ thảo luận về các vấn đề chúng tôi gặp phải khi rèn thép và cách tránh chúng. Nói chung, thép thanh tròn có kích thước 70mm trở lên được rèn. Các thanh nhỏ hơn 70mm được cán nóng. Rèn được sử dụng cho các tấm có độ dày từ 30mm trở lên và cán nóng được sử dụng cho các độ dày dưới 30mm.

Quy trình sản xuất thép công cụ rèn

Thép lỏng được đổ vào khuôn thỏi và đông đặc thành thỏi thép. Thỏi thép công cụ thường nặng từ 0,5 đến 10 tấn. Khi cần nấu chảy lại và tinh chế, những thỏi này đóng vai trò là vật liệu cơ bản cho các quy trình như ESR (Nấu chảy lại bằng điện xỉ). Sau đó, một máy rèn sẽ rèn chúng. Đọc thêm về ESR là gì

Các kỹ sư gọi tỷ lệ diện tích mặt cắt ngang ban đầu của thỏi thép so với diện tích sau khi rèn là tỷ lệ rèn. Khi tỷ lệ rèn tăng lên, quá trình này sẽ phá vỡ cấu trúc vi mô thành các hạt mịn hơn và loại bỏ các khuyết tật nhỏ, cải thiện độ dẻo dai và độ dẻo dai. Nói chung, khi tỷ lệ rèn vượt quá 5, độ dẻo dai gần như bão hòa. Chúng tôi coi tỷ lệ rèn là 5 là giá trị tối thiểu.

Khuyết tật và Phòng ngừa

Lỗi thỏi

1. Phân loại

Sự phân tách xảy ra khi thành phần hóa học và tạp chất của thỏi thép phân bố không đều trong quá trình đông đặc. Kết tinh chọn lọc, thay đổi độ hòa tan, sự khác biệt về mật độ và sự thay đổi tốc độ dòng chảy gây ra sự phân bố không đều này.

Các nguyên tố khác nhau hòa tan khác nhau ở nhiệt độ khác nhau trong cả pha rắn và pha lỏng. Các gradient nhiệt độ khác nhau gây ra sự kết tinh khác nhau. Sự co lại trong quá trình đông đặc và phản ứng hóa học cũng dẫn đến sự phân tách. Các yếu tố này dẫn đến sự phân bố không đồng đều các thành phần ở cả quy mô vĩ mô và vi mô.

Sự phân tách gây ra các tính chất cơ học không đồng nhất và có thể dẫn đến các khuyết tật nứt. Rèn, kết tinh lại, khuếch tán nhiệt độ cao và xử lý nhiệt sau khi rèn loại bỏ sự phân tách dạng cây trong các thỏi thép. Tuy nhiên, sự phân tách theo vùng chống lại sự loại bỏ bằng xử lý nhiệt. Các kỹ sư chỉ có thể đồng nhất nó thông qua các quá trình biến dạng kéo và đảo lộn lặp đi lặp lại.

2. Bao gồm

Các hợp chất phi kim loại không hòa tan trong nền kim loại được gọi là tạp chất phi kim loại. Các tạp chất phi kim loại phổ biến bao gồm sulfua, oxit và silicat. Chúng ta có thể phân loại tạp chất thành hai loại: bên trong và bên ngoài. Tạp chất bên trong hình thành trong quá trình nấu chảy và đúc từ các phản ứng hóa học. Tạp chất bên ngoài đến từ các nguồn bên ngoài. Chúng bao gồm cát, vật liệu chịu lửa và mảnh vỡ lò nung. Sự hiện diện của chúng gây hại cho quá trình rèn nóng. Nó cũng làm giảm chất lượng của bộ phận rèn. Tạp chất phá vỡ tính liên tục của kim loại. Dưới ứng suất, chúng gây ra sự tập trung ứng suất. Các nồng độ này dẫn đến các vết nứt cực nhỏ. Chúng thậm chí có thể trở thành nguồn gây ra hỏng hóc do mỏi ở bộ phận rèn.

3. Khí và bong bóng

Thép lỏng hòa tan nhiều loại khí, bao gồm hydro, nitơ và oxy. Độ hòa tan của chúng trong thép lỏng cao hơn nhiều so với thép rắn. Khi thỏi đông đặc, nó giải phóng hầu hết khí. Tuy nhiên, một số khí vẫn còn bên trong hoặc bên dưới bề mặt thỏi. Khí này tạo thành bong bóng.

Các bong bóng bên trong thỏi có thể được rèn và hàn nếu chúng vẫn đóng hoặc nếu các thành bên trong của chúng không bị oxy hóa. Ngược lại, các bong bóng bên dưới bề mặt thường gây ra các vết nứt.

Các khí còn lại phổ biến trong các thỏi thép là oxy, nitơ và hydro. Oxy và nitơ tạo thành oxit và nitrua khi thép đông đặc. Các hợp chất này tạo ra tạp chất. Hydro là khí độc hại nhất trong thép.

4. Khoang co ngót và độ xốp

Trong quá trình đông đặc của thỏi, hiện tượng co ngót vật lý xảy ra và các lỗ rỗng hình thành ở một số khu vực mà không bổ sung thép lỏng. Một khoang co ngót xuất hiện ở tâm trục của đầu thỏi, nơi quá trình đông đặc xảy ra cuối cùng; khuyết tật này là không thể tránh khỏi vì thép lỏng không thể lấp đầy lỗ rỗng. Cấu trúc khuôn và quá trình rót ảnh hưởng đến kích thước và vị trí của khoang, và khuôn không phù hợp hoặc lớp cách nhiệt trên cùng kém có thể khiến khoang thứ cấp (ống) mở rộng vào thân thỏi.

Thợ rèn thường cắt bỏ khoang co ngót và ống đứng trong quá trình rèn vì nếu để nguyên, khoang không thể hàn được, gây ra các vết nứt bên trong và phế liệu. Độ xốp hình thành từ các lỗ rỗng giữa các hạt tạo ra bởi sự co ngót đông đặc cuối cùng và từ các lỗ nhỏ do kết tủa khí tạo ra. Các lỗ rỗng này phát triển lớn hơn ở các vùng phân tách và vẫn là các lỗ kim nhỏ ở các vùng dạng cây, làm giảm mật độ của thỏi, phá vỡ tính liên tục của kim loại và làm giảm các đặc tính cơ học của bộ phận được rèn. Do đó, thợ rèn phải áp dụng các biến dạng lớn trong quá trình rèn để loại bỏ độ xốp.

Rèn không đúng cách

1. Nứt do rèn do gia nhiệt không đúng cách

Quá nhiệt hoặc quá nhiệt không đều khiến sản phẩm rèn bị quá nhiệt hoặc cháy cục bộ hoặc toàn bộ, khiến các hạt trở nên thô hơn và ranh giới hạt bị oxy hóa hoặc tan chảy, dẫn đến nứt sản phẩm rèn hoặc nứt bề mặt;
Nếu tốc độ gia nhiệt quá nhanh, chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt và bên trong vật rèn quá lớn, dẫn đến ứng suất nhiệt lớn và gây nứt;
Giả sử nhiệt độ gia nhiệt quá thấp hoặc thời gian giữ quá ngắn. Trong trường hợp đó, chênh lệch nhiệt độ giữa bên trong và bên ngoài lớn, dẫn đến ứng suất nhiệt lớn. Ứng suất này dẫn đến nứt trung tâm hoặc nứt ngang ở các cạnh hoặc bề mặt phẳng của vật rèn do khả năng chống biến dạng lớn và độ dẻo giảm.

2. Các vết nứt do biến dạng rèn không đúng cách

Giả sử lực búa quá mạnh, lượng biến dạng quá lớn trong một lần đập, tốc độ biến dạng quá nhanh. Trong trường hợp đó, ứng suất kéo bên trong sẽ tăng do sự chênh lệch lớn về biến dạng giữa bề mặt và lõi của vật rèn. Điều này dễ dẫn đến hình thành các vết nứt chéo ở mặt trong hoặc mặt trước và mặt sau. Biến dạng lớn và quá mức có thể khiến nhiệt độ lõi tăng lên và quá nhiệt, dẫn đến nứt.

3. Tác động của nhiệt độ rèn cuối cùng không phù hợp đến chất lượng rèn

Nhiệt độ rèn cuối cùng ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của khuôn rèn. Nếu nhiệt độ rèn cuối cùng quá cao, các hạt sẽ tiếp tục phát triển trong quá trình làm mát, do đó làm giảm các tính chất cơ học của thép. Nếu nhiệt độ rèn cuối cùng quá thấp, trong điều kiện độ dẻo nhiệt độ thấp kém, các cú đập búa quá mức có thể gây ra các vết nứt rèn ngay lập tức. Nhìn chung, nhiệt độ rèn cuối cùng phải cao hơn một chút so với nhiệt độ của Ar hoặc Ar để đảm bảo rằng quá trình rèn diễn ra trong một vùng pha đơn có độ dẻo và trạng thái ứng suất tương đối đồng đều.

4. Tác động của việc làm mát không đúng cách đến chất lượng chi tiết rèn

Một số loại thép công cụ làm việc nguội, chẳng hạn như Thép công cụ D3, có hàm lượng hợp kim cao và độ thấm tốt. Chúng có thể trải qua quá trình biến đổi martensitic khi làm mát bằng không khí từ nhiệt độ cao. Dưới tác động kết hợp của ứng suất bên trong và ứng suất dư từ biến dạng, các loại thép này dễ bị nứt dọc nếu không được làm nguội chậm sau khi rèn. Đối với các loại thép công cụ như vậy, cần phải có các phương pháp làm nguội chậm như làm nguội bằng cát, làm nguội bằng tro, làm nguội bằng lò hoặc ủ ngay sau khi rèn.

5. Xuất hiện đốm trắng sau khi rèn

Điều này chủ yếu xảy ra ở các mô-đun tiết diện lớn hợp kim thấp carbon trung bình, chẳng hạn như 1.2714 thép công cụ, và đôi khi cũng có trong thép tôi kết tủa hợp kim trung bình cacbon thấp. Nguyên nhân chính là do lượng hydro quá nhiều trong thép, kết hợp với việc làm nguội nhanh ở nhiệt độ thấp (150-250℃) sau khi rèn, dẫn đến gãy giòn và hình thành các đốm trắng (vết nứt) trong thép. Sự hiện diện của các đốm trắng làm giảm các tính chất cơ học của thép và có thể dẫn đến các vết nứt khi tôi. Nếu phát hiện thấy các đốm trắng, cần tăng tỷ lệ rèn và rèn lại phần lớn thành phần nhỏ hơn để cố gắng hàn các vết nứt lại với nhau. Nếu không, nên loại bỏ thép có đốm trắng.

Về thép công cụ rèn của Aobo Steel

Aobo Steel có hơn hai mươi năm kinh nghiệm trong sản xuất thép công cụ rèn, đặt tại Hoàng Thạch, nơi sản xuất thép khuôn chính tại Trung Quốc. Chúng tôi có kinh nghiệm phong phú trong sản xuất thép công cụ thông thường, chẳng hạn như Thép công cụ D2 , Thép công cụ D3 , Thép công cụ A2 , Thép dụng cụ H11 , Thép dụng cụ H13 , v.v. Chúng tôi cũng có khả năng R&D cho thép công cụ tùy chỉnh.