Thép dụng cụ M2 | 1.3343 | SKH51

3. Xử lý nhiệt

Xử lý nhiệt đúng cách là rất quan trọng đối với thép công cụ tốc độ cao M2. Thép M2 chất lượng cao nhất, ngay cả khi được chế tạo thành các công cụ chính xác, sẽ không hoạt động chính xác nếu xử lý nhiệt không đầy đủ. Mục tiêu chính là chuyển đổi thép từ trạng thái ủ mềm (chủ yếu là ferit và hợp kim cacbua) thành cấu trúc martensitic cứng và ram, trong đó cacbua được định vị tối ưu để có các đặc tính cắt cần thiết.

Trình tự xử lý nhiệt điển hình cho thép công cụ M2 bao gồm các giai đoạn sau:

3.1 Làm nóng trước

Chu trình gia nhiệt trước là hoạt động cần thiết đối với thép tốc độ cao M2. Việc gia nhiệt trước thường được thực hiện theo từng giai đoạn để giảm thiểu rủi ro sốc nhiệt, đặc biệt nếu bộ phận có sự thay đổi đáng kể về mặt cắt ngang.

• Đôi khi, phần thép M2 có thể được đặt trực tiếp vào lò nung ở nhiệt độ khoảng 650°C (1200°F).
• Tuy nhiên, đặt nó lên trên lò trước để loại bỏ hơi lạnh có thể giúp giảm sốc nhiệt và nguy cơ nứt vỡ.
• Giữ ở nhiệt độ làm nóng trước, chẳng hạn như 650°C (1200°F), trong khoảng 10-12 phút tạo điều kiện tiên quyết cho quá trình biến đổi tiếp theo của thép.

3.2 Austenit hóa (Nhiệt làm cứng)

Bước này bao gồm việc nung nóng thép M2 đã được nung nóng trước ở nhiệt độ cao để biến đổi cấu trúc của nó thành austenit và hòa tan các nguyên tố cacbon và hợp kim thiết yếu vào pha này.

• Nhiệt độ làm cứng cho thép công cụ M2 thường dao động từ 1190°C đến 1220°C (2175°F đến 2225°F). Một số tài liệu tham khảo trích dẫn nhiệt độ lên tới 1230°C (2250°F).
• Việc đạt được nhiệt độ cao này là cần thiết để đảm bảo rằng cacbon và các nguyên tố hợp kim được hòa tan đúng cách trong austenit.
• Do các vấn đề tiềm ẩn như quá trình oxy hóa, thoát cacbon và phát triển hạt ở nhiệt độ cao này, cũng như độ dẫn nhiệt của thép, nên phương pháp gia nhiệt theo giai đoạn thường được sử dụng.
• Thời gian giữ ở nhiệt độ làm cứng cuối cùng đối với thép tốc độ cao M2 tương đối ngắn, thường chỉ là vài phút, tùy thuộc vào kích thước của bộ phận và hiệu suất của lò.

3.3 Làm nguội

Sau khi austenit hóa, thép M2 được tôi - làm nguội nhanh chóng - để chuyển austenit thành cấu trúc martensit cứng.

• Môi trường làm nguội thích hợp cho thép công cụ M2 bao gồm không khí, dầu hoặc muối.
• Làm nguội bằng dầu có hiệu quả đối với các bộ phận bằng thép M2 có tiết diện lên tới khoảng 1 đến 1,5 inch (25-38 mm).
• Đối với thép tốc độ cao M2, quá trình biến đổi martensit thường bắt đầu vào khoảng 316°C (600°F) và kết thúc xung quanh 93°C (200°F).
• Nên làm mát phần thép M2 xuống khoảng 65°C (150°F) sau khi dập tắt.
• Ở trạng thái tôi, thép M2 cứng nhưng cũng chịu ứng suất cao và khá giòn.

3.4 Làm nguội

Quá trình tôi luyện được thực hiện sau khi tôi thép M2 để giải phóng ứng suất bên trong, cải thiện độ dẻo dai và thúc đẩy độ cứng thứ cấp. Quá trình này bao gồm việc nung lại thép ở nhiệt độ trung gian dưới nhiệt độ biến đổi quan trọng của nó.

• Thép công cụ tốc độ cao M2 yêu cầu nhiều phương pháp xử lý tôi luyện—thường là 2 đến 4 chu kỳ.
• M2 đặc biệt yêu cầu nhiều tính khí ở mức tối thiểu 540°C (1000°F). Một thực hành phổ biến là sử dụng một ba tính khí.
• Ví dụ, sau khi austenit hóa thép M2 ở 1230°C (2250°F), lần tôi đầu tiên có thể ở 565°C (1050°F), theo sau là một giây ở 550°C (1025°F)và thứ ba tại 540°C (1000°F).
• Mỗi chu kỳ tôi luyện cho thép M2 phải bao gồm thời gian ngâm 2 giờ cho mỗi inch (25mm) có mặt cắt ngang dày nhất.
• Sau lần tôi luyện đầu tiên, phần thép M2 phải được phép làm nguội hoàn toàn đến nhiệt độ phòng trước khi nổi nóng lần nữa.
• Quá trình tôi thép M2 có tác dụng biến đổi austenit giữ lại thành martensite tươi và gây ra sự kết tủa các cacbua phức hợp, góp phần đáng kể vào độ cứng thứ cấp của thép. Quá trình nhiều giai đoạn này tinh chỉnh cấu trúc vi mô, tăng khả năng chống mài mòn và giảm ứng suất hơn nữa.
• Không tôi thép M2 ở nhiệt độ thấp.
• Sau các hoạt động tiếp theo như mài, hàn hoặc gia công bằng tia lửa điện (EDM) trên thép M2, tính khí giải tỏa căng thẳng được khuyến cáo mạnh mẽ, thường ở nhiệt độ Thấp hơn 14-28°C (25-50°F) so với nhiệt độ tôi luyện cuối cùng được sử dụng.

3.5 Tóm tắt các thông số xử lý nhiệt thép công cụ