Thép công cụ H10 | 1.2365 | SKD7

3. Xử lý nhiệt thép công cụ H10

Thép công cụ H10, thép công cụ gia công nóng gốc crom mạnh mẽ từ dòng H, được thiết kế cho các ứng dụng đòi hỏi khắt khe như rèn nóng, đùn và đúc khuôn. Hiệu suất của nó ở nhiệt độ vận hành khắc nghiệt, thường là 315°C đến 650°C (600°F đến 1200°F), phụ thuộc rất nhiều vào quá trình xử lý nhiệt chính xác. 

3.1 Các bước quan trọng trong xử lý nhiệt H10

Để đạt được hiệu suất cao nhất từ thép công cụ H10 cần trải qua một số giai đoạn riêng biệt và quan trọng. Mỗi bước phải được kiểm soát cẩn thận để phát triển cấu trúc vi mô và tính chất cơ học mong muốn.

3.2 Ủ

Ủ thường là bước đầu tiên đối với thép công cụ H10. Nó rất quan trọng để làm mềm thép để gia công dễ dàng hơn và tạo ra cấu trúc vi mô đồng nhất cho các quá trình xử lý nhiệt tiếp theo.

• Mục đích: Làm mềm thép để dễ gia công và tạo ra sự đồng nhất về cấu trúc vi mô.
• Nhiệt độ khuyến nghị: 845°C đến 900°C (1550°F đến 1650°F).
• Quy trình làm mát: Nên làm mát chậm ở tốc độ khoảng 22°C một giờ (40°F một giờ).
• Độ cứng mục tiêu: Mục đích là đạt được độ cứng sau khi ủ từ 192 đến 229 HB.
• Cấu trúc vi mô kết quả: Một H10 được ủ đúng cách sẽ thể hiện các cacbua hình cầu phân tán trong một ma trận ferit, lý tưởng cho hiệu quả austenit sự hình thành và tinh chỉnh hạt trong quá trình làm cứng.

3.3 Làm nóng trước

Làm nóng trước là một giai đoạn quan trọng trước khi tôi. Nó làm giảm đáng kể sốc nhiệt, giảm thiểu biến dạng hoặc nứt khi dụng cụ đi vào lò nung nhiệt độ cao.

• Mục đích: Để giảm sốc nhiệt, giảm nguy cơ biến dạng/nứt, giảm ứng suất gia công và giảm thời gian trong lò austenit hóa nhiệt độ cao.
• Nhiệt độ điển hình: Khoảng 815°C (1500°F) là nhiệt độ phổ biến. Làm nóng trước theo từng giai đoạn cũng có thể có lợi.
• Khoảng thời gian: Đảm bảo toàn bộ mặt cắt ngang của dụng cụ được làm nóng đều.

3.4 Austenit hóa (Làm cứng)

Austenit hóa (hoặc làm cứng) bao gồm nung thép công cụ H10 ở nhiệt độ cao chính xác. Quá trình này biến đổi cấu trúc vi mô của nó thành austenit và hòa tan các hợp kim cacbua thiết yếu, rất quan trọng đối với độ cứng và đặc tính làm cứng thứ cấp trong quá trình tôi luyện.

• Mục đích: Chuyển đổi cấu trúc thép thành austenit và hòa tan các nguyên tố hợp kim cần thiết (như Crom, Molypden và Vanadi) thành dung dịch rắn.
• Nhiệt độ khuyến nghị: Nói chung là từ 1010°C đến 1040°C (1850°F đến 1900°F).
• Thời gian giữ: Chỉ giữ ở nhiệt độ đủ lâu để làm nóng hoàn toàn (thường là 15-40 phút sau khi đạt nhiệt độ). Tránh ngâm lâu đối với H10. Nhiệt độ austenit hóa ảnh hưởng đến cacbua hòa tan, nhiệt độ Ms và austenit giữ lại.

3.5 Làm nguội

Sau khi austenit hóa, quá trình tôi làm nguội nhanh thép, biến austenit thành martensit – cấu trúc vi mô cứng và mong muốn.

• Mục đích: Làm nguội thép nhanh chóng, biến đổi austenit thành cấu trúc martensitic cứng.
• Môi trường làm nguội được khuyến nghị: Làm nguội bằng không khí được ưa chuộng đối với H10 (cấp độ làm cứng bằng không khí), giúp giảm thiểu ứng suất dư và thay đổi kích thước.
• Các giải pháp thay thế cho các phần lớn: Đối với các phần rất lớn, có thể cần phải thổi khí hoặc làm nguội bằng dầu.
• Lưu ý quan trọng: Thép dụng cụ H10 không bao giờ được tôi bằng nước.
• Phương pháp tùy chọn: Làm nguội bằng bồn nước muối (khoảng 540-595°C hoặc 1000-1100°F), sau đó làm mát bằng không khí cũng là giải pháp khả thi.
• Cấu trúc vi mô kết quả: Chủ yếu là martensit với một ít austenit giữ lại.

3..6 Ủ

Làm nguội là bước cuối cùng, không thể thiếu sau khi tôi. H10 cứng bị căng thẳng và có thể giòn; tôi làm giảm những căng thẳng này và cải thiện đáng kể độ dẻo dai.

• Mục đích: Để giải tỏa ứng suất bên trong, chuyển đổi austenit giữ lại, kết tủa các cacbua hợp kim mịn để làm cứng lần thứ cấp (tăng cường độ bền nóng) và cải thiện độ dẻo dai.
• Thời gian: Làm nguội càng sớm càng tốt sau khi tôi (tốt nhất là trước khi đạt đến nhiệt độ phòng) để tránh nứt.
• Phạm vi nhiệt độ điển hình: 550°C đến 650°C (1020°F đến 1200°F). H10 cho thấy đỉnh đông cứng thứ cấp ở khoảng 540°C (1000°F).
• Nhiều lần tôi luyện: Cần có ít nhất hai (thường lên đến bốn) chu kỳ tôi luyện đối với H10 để tối đa hóa quá trình chuyển đổi austenit giữ lại và tối ưu hóa độ dẻo dai.
• Thời gian ngâm: Mỗi lần ngâm cần phải ngâm trong thời gian từ 2 đến 4 giờ.
• Độ cứng làm việc mục tiêu: Thông thường là 38 đến 54 HRC, tùy thuộc vào ứng dụng.

3.7 Tóm tắt các thông số xử lý nhiệt thép công cụ H10

Để tham khảo nhanh, các thông số chính để xử lý nhiệt thép công cụ H10 là:

3.8 Tăng cường thép công cụ H10 bằng phương pháp xử lý bề mặt

Để tăng cường khả năng chống mài mòn hơn nữa, có thể áp dụng phương pháp xử lý bề mặt như thấm nitơ cho thép công cụ H10.

• Thấm nitơ: Quá trình này đưa nitơ vào bề mặt thép, tạo ra lớp ngoài cực kỳ cứng (thường vượt quá 1000 HV).
• Những lợi ích: Cải thiện đáng kể khả năng chống mài mòn và chống trầy xước.
• Thuộc tính cốt lõi: Nitriding thường được thực hiện ở khoảng 540°C, thường thấp hơn hoặc trong phạm vi tôi luyện của H10. Điều này làm cứng bề mặt mà không ảnh hưởng tiêu cực đến độ bền và độ dai của lõi được thiết lập bởi quá trình xử lý nhiệt trước đó.