Thép công cụ M42 | 1.3247 | SKH59

3. Thép công cụ M42 Xử lý nhiệt

Một công cụ M42 được xử lý hoàn hảo trải qua một số giai đoạn riêng biệt: chuẩn bị và gia nhiệt trước, austenit hóa (làm cứng), làm nguội và ram. Mỗi giai đoạn đều không thể thiếu để phát triển cấu trúc vi mô và tính chất cơ học mong muốn.

3.1 Chuẩn bị và làm nóng trước

Chuẩn bị tỉ mỉ là rất quan trọng trước khi đưa thép công cụ M42 vào nhiệt độ làm cứng cao. Điều này thường bao gồm các quy trình ban đầu như ủ, làm mềm thép, tinh chỉnh cấu trúc vi mô của nó và chuẩn bị cho quá trình tôi luyện hiệu quả. Các công cụ cũng có thể hình cầu để tăng khả năng gia công.

Xử lý nhiệt thép công cụ M42 thường kết hợp giai đoạn nung nóng trước theo từng giai đoạn, rất quan trọng để giảm thiểu sốc nhiệt và khả năng nứt, đặc biệt là ở các công cụ có mặt cắt ngang khác nhau.

• Nhiệt độ nung nóng trước phổ biến cho M42 là 815°C (1500°F).
• Mục đích là đưa thép đến nhiệt độ đồng đều, giảm ứng suất trước giai đoạn austenit hóa quan trọng.

3.2 Austenit hóa (Làm cứng)

Austenit hóa là giai đoạn biến đổi cơ bản. Ở đây, thép công cụ M42 ủ (chủ yếu là ferit và hợp kim cacbua) được nung nóng đến nhiệt độ cao cụ thể. Điều này chuyển đổi cấu trúc thành austenit và hòa tan các hợp kim cacbua phức tạp, cần thiết cho độ cứng cuối cùng và đặc tính chống mài mòn.

Các thông số chính để austenit hóa thép công cụ M42 bao gồm:

• Nhiệt độ: Thông thường giữa 1180°C đến 1190°C (2155°F đến 2175°F). Một nghiên cứu đã xác định 1180°C (1453 K) là nhiệt độ austenit hóa tối ưu.
• Thời gian giữ: Tương đối ngắn đối với thép tốc độ cao, nói chung 2 đến 6 phút khi thép đạt đến nhiệt độ mục tiêu. Ví dụ, ngâm trong 4 phút ở 1190°C (2175°F) là khuyến nghị phổ biến. Giữ M42 ở 1180°C trong 15 đến 30 phút cho thấy cấu trúc vi mô và độ cứng đồng nhất.
• Thận trọng: Vượt quá nhiệt độ hoặc thời gian giữ được khuyến nghị có thể gây bất lợi. Nó có thể dẫn đến sự hòa tan cacbua quá mức và sự phát triển hạt không mong muốn, ảnh hưởng tiêu cực đến các đặc tính của thép, bao gồm khả năng giảm độ cứng do các hiện tượng như chín Ostwald nếu giữ quá lâu (ví dụ: 45 phút ở 1180°C).

3.3 Làm nguội

Sau khi austenit hóa, thép công cụ M42 được làm nguội nhanh (làm nguội) để biến austenit thành mactensit. Martensite là cấu trúc tinh thể cứng có đặc tính chịu cắt và chống mài mòn.

• Phương tiện làm nguội: Có thể đạt được điều này bằng cách sử dụng không khí, dầu hoặc muối. Thép công cụ M42 có khả năng làm cứng sâu, đạt được độ cứng tốt trên toàn bộ mặt cắt ngang.
• Tốc độ làm mát: Tốc độ làm nguội cao là quan trọng. Nó ảnh hưởng đến nhiệt độ bắt đầu (Ms) và kết thúc (Mf) của martensite và có thể ảnh hưởng đến lượng austenit giữ lại.
• Độ cứng sau khi tôi: Thép dụng cụ M42 thường đạt độ cứng sau khi tôi vào khoảng 65-68 HRC.
  Martensite chưa tôi luyện, mặc dù rất cứng, nhưng cũng chịu ứng suất cao, giòn và không ổn định. Do đó, tôi luyện là điều cần thiết.

3.4 Làm nguội

Làm nguội, một bước quan trọng sau khi tôi, bao gồm việc nung lại thép công cụ M42 đến nhiệt độ trung gian dưới điểm chuyển đổi quan trọng của nó. Điều này cải thiện đáng kể khả năng sử dụng và hiệu suất thông qua một số cơ chế:

• Giảm căng thẳng: Giảm ứng suất bên trong khi tôi, giảm nguy cơ nứt.
• Cải thiện độ bền: Tăng đáng kể độ dẻo dai, giúp thép ít giòn hơn.
• Chuyển đổi austenit giữ lại: Chuyển đổi austenit giữ lại (có thể làm giảm độ cứng và độ ổn định về kích thước) thành martensit mới, được tôi luyện trong các chu trình tiếp theo.
• Làm cứng thứ cấp: M42 trưng bày làm cứng thứ cấp. Các hợp kim cacbua phức tạp, mịn kết tủa trong quá trình tôi luyện, làm tăng thêm độ cứng. M42 được biết đến với độ cứng nóng tuyệt vời, đạt tới 69 HRC sau khi tôi luyện (thường là khoảng 538°C / 1000°F). Kết quả tối ưu thường liên quan đến việc tôi luyện ở mức cao của đỉnh độ cứng thứ cấp.

Nhiều chu kỳ tôi luyện:

Thép công cụ M42 cần nhiều chu kỳ tôi luyện (thường là hai đến bốn chu kỳ) để đảm bảo chuyển đổi hoàn toàn austenit giữ lại và tôi luyện martensit mới.

• Nhiệt độ: Nhiệt độ tôi luyện chung cho M42 nằm trong khoảng 510°C (950°F) và 538°C (1000°F).
• Thời gian ngâm: Mỗi chu kỳ tôi luyện thường bao gồm việc ngâm trong 2 đến 4 giờ ở nhiệt độ đã chọn.

Tính khí giải tỏa căng thẳng (sau khi gia công):

Sau khi mài, hàn hoặc gia công bằng tia lửa điện (EDM) đáng kể trên M42 đã qua xử lý nhiệt, nên tiến hành tôi khử ứng suất lần cuối ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ tôi lần cuối từ 14-28°C (25-50°F).

3.5 Tóm tắt các thông số xử lý nhiệt thép công cụ M42

Để cung cấp cái nhìn tổng quan nhanh chóng, các thông số điển hình cho quá trình xử lý nhiệt thép công cụ M42 được tóm tắt dưới đây: