thép công cụ p20 | 1.2311

3. P20 Xử lý nhiệt thép công cụ

Để đạt được hiệu suất và tuổi thọ tối ưu cho các bộ phận thép công cụ P20, bạn cần xử lý nhiệt chính xác.

3.1 Hiểu về tình trạng thép công cụ P20 khi giao hàng

Thông thường, thép công cụ P20 được cung cấp ở trạng thái đã tôi trước. Điều này có nghĩa là nó đã trải qua quá trình xử lý nhiệt cụ thể tại nhà máy, tạo ra độ cứng thường nằm trong khoảng từ 28 đến 40 HRC (Độ cứng Rockwell C), mặc dù đôi khi đạt tới 60 HRC. Trạng thái đã tôi trước này mang lại khả năng gia công tuyệt vời. Đối với nhiều ứng dụng, chẳng hạn như đúc khuôn hợp kim có điểm nóng chảy thấp, bạn có thể gia công các khoang trực tiếp vào P20 đã tôi trước này và đưa khuôn vào sử dụng mà không cần xử lý nhiệt độ cao thêm nữa. Phương pháp này mang lại những lợi thế đáng kể là giảm thiểu biến dạng và thay đổi kích thước.

3.1.1 Làm nóng trước

Làm nóng trước là bước chuẩn bị quan trọng đối với hầu hết các loại thép dụng cụ, bao gồm cả P20.

• Khách quan: Để giảm thiểu sốc nhiệt khi thép được đưa vào nhiệt độ tôi luyện cao hơn, do đó giảm nguy cơ biến dạng hoặc nứt. Nó cũng giúp giảm bớt ứng suất phát sinh trong quá trình gia công.
• Thủ tục: Làm nóng thành phần P20 từ từ và đồng đều đến khoảng 650°C (1200°F). Đảm bảo toàn bộ mặt cắt ngang đạt đến nhiệt độ này. Thời gian giữ nhiệt độ thông thường là 10-15 phút khi đạt được độ đồng đều.

3.1.2 Austenit hóa (Làm cứng)

Đây là giai đoạn nhiệt độ cao trong đó cấu trúc vi mô của thép được chuyển đổi.

• Khách quan: Để nung nóng thép P20 đến nhiệt độ mà cấu trúc của nó chuyển thành austenit và cacbua hòa tan, điều này rất cần thiết để đạt được độ cứng hoàn toàn khi dập tắt.
• Thủ tục: Đối với thép công cụ P20, nhiệt độ làm cứng thường nằm trong khoảng từ 830°C (1525°F) đến 845°C (1550°F). Thời gian ngâm ở nhiệt độ này rất quan trọng: dành 45-60 phút cho các thành phần có độ dày lên đến 1 inch (25mm). Đối với các phần dày hơn, hãy duy trì ngâm thêm 45-60 phút cho mỗi inch độ dày.

3.1.3 Làm nguội

Cần phải làm nguội nhanh để đạt được độ cứng mong muốn.

• Khách quan: Làm nguội thép P20 đã austenit hóa đủ nhanh để chuyển đổi austenit thành martensit, một cấu trúc vi mô rất cứng.
• Thủ tục: P20 là thép có độ cứng trung bình và thường được tôi trong dầu. Dầu cung cấp tốc độ làm nguội chậm hơn và ít khắc nghiệt hơn nước, giúp giảm sốc nhiệt và ứng suất bên trong. Sau khi tôi, thép phải được làm nguội đến 66-93°C (150-200°F) trước khi tiến hành ram.

3.1.4 Ủ

Quá trình ram được thực hiện ngay sau khi tôi để tinh chỉnh các tính chất của thép.

• Khách quan:Để giải phóng ứng suất bên trong phát sinh trong quá trình tôi, tăng đáng kể độ dẻo dai, giảm độ giòn và chuyển hóa bất kỳ austenit nào còn sót lại.
• Thủ tục: Làm nóng thành phần P20 đã tôi từ từ và đồng đều đến nhiệt độ tôi luyện đã chọn. Đối với P20, nhiệt độ này thường nằm trong khoảng từ 200°C đến 650°C (390°F đến 1200°F), với thông lệ chung là từ 400-550°C (750-1020°F), tùy thuộc vào độ cứng cuối cùng cần thiết. Giữ ở nhiệt độ tôi luyện trong khoảng 2 giờ cho mỗi inch mặt cắt ngang. Nhiều chu kỳ tôi luyện (ví dụ: hai chu kỳ, mỗi chu kỳ 2 giờ) được khuyến nghị cho P20 để đảm bảo giải phóng ứng suất tối ưu và độ ổn định của cấu trúc vi mô.

3.2 Quy trình xử lý nhiệt chuyên dụng cho thép P20

Ngoài chu trình làm cứng và ram tiêu chuẩn, các phương pháp xử lý khác cũng có thể có lợi cho thép công cụ P20.

3.2.1 Giảm ứng suất P20 trước khi làm cứng

Nếu đã gia công nhiều trên thành phần P20, nên giảm ứng suất trước quá trình làm cứng cuối cùng.

• Mục đích:Để giảm thiểu nguy cơ biến dạng và nứt trong các giai đoạn austenit hóa và làm nguội tiếp theo.
• Thủ tục: Làm nóng thép từ từ đến 705-730°C (1300-1350°F). Giữ ở nhiệt độ này trong tối thiểu 2 giờ hoặc 30 phút cho mỗi inch của mặt cắt ngang lớn nhất. Tiếp theo là làm nguội chậm trong không khí tĩnh.

3.2.2 Thấm cacbon P20 để tăng độ cứng bề mặt

Đối với các ứng dụng đòi hỏi khả năng chống mài mòn bề mặt vượt trội, chẳng hạn như trong đúc nhựa, thép công cụ P20 thường được thấm cacbon.

• Mục đích: Đưa cacbon vào lớp bề mặt của thép, làm tăng đáng kể độ cứng bề mặt của thép.
• Kết quả: Bề mặt P20 thấm cacbon có thể đạt độ cứng lên đến 65 HRC trong điều kiện tôi luyện. Điều quan trọng cần lưu ý là nhiệt độ thấm cacbon vượt quá 870°C (1600°F) có thể ảnh hưởng tiêu cực đến khả năng đánh bóng của P20. Vỏ thấm cacbon cũng sẽ mềm hơn trong quá trình tôi luyện so với vật liệu lõi.

3.3 Quản lý các thay đổi về kích thước trong xử lý nhiệt P20

P20, là thép tôi dầu, thường ít thay đổi về kích thước trong quá trình xử lý nhiệt so với thép tôi nước. Có thể dự đoán được sự tăng trưởng dự kiến khoảng +0,0015 inch cho mỗi inch kích thước. Thực hiện giảm ứng suất thích hợp trước khi tôi và tuân thủ các quy trình ram đúng là chìa khóa để kiểm soát và giảm thiểu biến dạng.