Tính chất của thép công cụ AISI H21

3. Quy trình xử lý nhiệt cho thép công cụ H21

Việc đạt được hiệu suất tối ưu từ thép công cụ H21 phụ thuộc rất nhiều vào độ chính xác xử lý nhiệt quy trình. Quy trình này phát triển độ cứng, khả năng chống mài mòn và độ dẻo dai cần thiết cho các ứng dụng gia công nóng đòi hỏi khắt khe. Tại Aobo Steel, chúng tôi nhận ra tầm quan trọng của các bước này, tận dụng kinh nghiệm sâu rộng của chúng tôi với thép công cụ.

3.1 Làm nóng trước

Trước khi tiến hành quá trình làm cứng chính, thép H21 phải được gia nhiệt cẩn thận.

• Nhiệt độ: Đun nóng đều đến nhiệt độ 760–815 °C (1400–1500 °F).
• Mục đích: Bước quan trọng này giúp giảm thiểu sốc nhiệt và ngăn ngừa nứt, đặc biệt là ở các thành phần có hình dạng phức tạp hoặc độ dày khác nhau. Việc gia nhiệt chậm và đều đảm bảo nhiệt độ được phân bổ đều khắp thép, chuẩn bị cho quá trình austenit hóa ở nhiệt độ cao.

3.2 Austenit hóa (Làm cứng)

Sau khi nung nóng sơ bộ, thép được đưa đến nhiệt độ austenit hóa.

• Nhiệt độ: Đun nóng đến nhiệt độ 1095–1205 °C.
• Mục đích: Ở giai đoạn này, cấu trúc vi mô của thép chuyển thành austenit. Điều này cho phép cacbon và các nguyên tố hợp kim quan trọng như vonfram (W) và crom (Cr) hòa tan vào cấu trúc, đây là yếu tố cơ bản để đạt được độ cứng khi nguội.

Ngâm ở nhiệt độ austenitizing

Việc giữ thép ở nhiệt độ austenit hóa (ngâm) là rất quan trọng.

• Khoảng thời gian: Thông thường là từ 2 đến 5 giờ, tùy thuộc vào độ dày của mặt cắt ngang (dành đủ thời gian, ví dụ: 1 giờ cho mỗi inch độ dày).
• Mục đích: Hàm lượng vonfram và crom cao của H21 tạo thành cacbua ổn định. Thời gian ngâm đủ đảm bảo các cacbua này hòa tan hoàn toàn và phân bố đều trong austenit, tạo ra cấu trúc đồng nhất sẵn sàng để tôi.

3.3 Làm nguội (làm nguội)

Làm nguội nhanh chóng biến đổi austenit thành thép cứng martensitic.

• Phương pháp: Thép H21 có thể được tôi trong không khí hoặc dầu.
• Những cân nhắc: Do khả năng làm cứng cao, H21 dễ dàng làm cứng ngay cả khi làm mát bằng không khí chậm hơn. Làm nguội bằng không khí thường được ưa chuộng vì nó làm giảm đáng kể nguy cơ biến dạng và nứt khi làm nguội so với làm nguội bằng dầu nghiêm ngặt hơn, đặc biệt là đối với các bộ phận lớn hơn hoặc phức tạp. Có thể sử dụng làm nguội bằng dầu nếu mục tiêu chính là độ cứng tối đa. Tốc độ làm nguội phải đủ nhanh để ngăn ngừa sự hình thành các cấu trúc mềm hơn, chẳng hạn như perlite hoặc bainite.

3.4 Làm nguội

Thép H21 tôi cực kỳ cứng nhưng cũng giòn. Tôi luyện là cần thiết để tinh chỉnh các tính chất của nó.

• Nhiệt độ: Làm nóng lại thép ở nhiệt độ 595–675 °C.
• Mục đích: Quá trình tôi luyện làm giảm độ giòn và cải thiện đáng kể độ dai và độ dẻo trong khi vẫn giữ được độ cứng đáng kể. Nhiệt độ và thời gian cụ thể được sử dụng sẽ xác định sự cân bằng cuối cùng giữa độ cứng và độ dai.
• Nhiều tính khí: Đối với thép công cụ hợp kim cao như H21, thực hiện hai hoặc nhiều chu kỳ tôi là thông lệ phổ biến. Điều này đảm bảo tính ổn định về mặt cấu trúc, biến đổi bất kỳ austenit giữ lại nào và có thể góp phần làm cứng thứ cấp, nâng cao hơn nữa hiệu suất ở nhiệt độ cao.

3.5 Kiểm soát quy trình quan trọng

3.5.1 Ngăn ngừa sự mất cacbon

Thép H21 dễ bị mất cacbon (mất cacbon khỏi bề mặt) ở nhiệt độ xử lý nhiệt cao, dẫn đến lớp bề mặt mềm và yếu.

• Giải pháp: Các biện pháp bảo vệ là cần thiết trong quá trình austenit hóa. Điều này bao gồm sử dụng lò nung khí quyển được kiểm soát, bồn muối hoặc bọc các bộ phận bằng vật liệu bảo vệ như lá thép không gỉ.

3.5.2 Làm nguội sau khi rèn

Do tính cứng cao của H21, sản phẩm rèn cần được làm nguội từ từ (ví dụ, làm nguội trong lò hoặc chôn trong chất cách nhiệt) ngay sau quá trình rèn.

• Lý do: Tránh chuẩn hóa (làm mát bằng không khí từ nhiệt độ cao), vì điều này có thể khiến thép cứng lại một phần hoặc toàn bộ, dẫn đến giòn và nứt tiềm ẩn trước quá trình tôi luyện và tôi luyện theo ý định. Làm mát chậm đảm bảo cấu trúc phù hợp hơn cho quá trình xử lý nhiệt tiếp theo.

Phương pháp tiếp cận có cấu trúc này để xử lý nhiệt thép công cụ H21 đảm bảo vật liệu mang lại hiệu suất cao cần thiết cho các ứng dụng gia công nóng theo ý định. Kiểm soát chính xác từng thông số là chìa khóa thành công.