A2 QUÁ THÉP | 1.2363 | SKD12

5. Xử lý nhiệt

Dưới đây, chúng tôi phác thảo các bước quan trọng và cân nhắc để có được thép công cụ A2 thành công xử lý nhiệt, dựa trên các thông lệ tốt nhất của ngành.

5.1 Chuẩn bị ban đầu

1. Đánh giá tình trạng ban đầu:

Thép công cụ A2 thường được cung cấp ở trạng thái ủ. Trạng thái mềm này lý tưởng để gia công. Trước khi bắt đầu bất kỳ quá trình xử lý nhiệt nào đối với thép công cụ A2, hãy đảm bảo tất cả các bộ phận đều được tẩy dầu mỡ kỹ lưỡng.

2. Giảm ứng suất trước khi đông cứng (nếu có thể):

Đối với các thành phần đã trải qua quá trình gia công đáng kể, đặc biệt là những thành phần có vật liệu bị loại bỏ đáng kể hoặc hình học phức tạp, chu trình giảm ứng suất được khuyến nghị trước giai đoạn làm cứng chính. Bước này rất quan trọng để giảm thiểu biến dạng trong quá trình xử lý nhiệt thép công cụ A2 tiếp theo.

* Quy trình đối với vật liệu chưa tôi cứng: Làm nóng thép từ từ và đều đến 1200–1250°F (649–677°C). Giữ ở nhiệt độ này trong khoảng 2 giờ cho mỗi inch của phần dày nhất. Sau đó làm nguội chậm, tốt nhất là trong lò.

5.2 Bảo vệ thép công cụ A2 trong quá trình xử lý nhiệt

Tính toàn vẹn bề mặt (Ngăn ngừa sự mất cacbon):

Thép công cụ A2 dễ bị khử cacbon khi nung ở nhiệt độ cao. Để chống lại hiện tượng này và đảm bảo tính toàn vẹn của quá trình xử lý nhiệt thép công cụ A2, các bộ phận nên được xử lý trong:

• Lò nung có bầu không khí trung tính được kiểm soát
• Một lò chân không
• Bằng cách bọc chúng một cách an toàn trong giấy bạc thép không gỉ. Việc niêm phong các bộ phận trong giấy bạc thép không gỉ là một phương pháp hiệu quả và được áp dụng rộng rãi.

5.3 Các giai đoạn chính của quá trình xử lý nhiệt thép công cụ A2

Các giai đoạn sau đây đóng vai trò cơ bản để đạt được các đặc tính mong muốn ở thép công cụ A2 của bạn.

5.3.1 Làm nóng trước:

Làm nóng trước là một bước không thể thiếu trong quy trình xử lý nhiệt thép công cụ A2. Nó có tác dụng:

• Xác định cấu trúc phân tử của vật liệu.
• Cân bằng nhiệt độ trong toàn bộ linh kiện, giảm thiểu sốc nhiệt.
• Tiêu tan ứng suất bên trong trước khi đạt đến nhiệt độ austenit hóa cao hơn.
• Nhiệt độ làm nóng trước khuyến nghị cho A2: 1200°F (650°C).
• Thời gian giữ: Thông thường là 10-15 phút. Đảm bảo màu của bộ phận phù hợp với bên trong lò trước khi tiến hành giai đoạn tiếp theo.

5.3.2 Austenit hóa (Làm cứng):

Đây là giai đoạn gia nhiệt quan trọng, trong đó thép chuyển thành austenit và các hợp kim cacbua thiết yếu được hòa tan vào trong ma trận. Bước này quyết định các đặc tính tôi cứng cuối cùng.

• Nhiệt độ làm cứng tiêu chuẩn cho: Khoảng 1775°F (968°C). Một số giao thức cho phép phạm vi 1775-1825°F (970-995°C).
• Thời gian ngâm: Thời gian giữ ở nhiệt độ austenit hóa là rất quan trọng. Đối với thép tôi bằng không khí như A2, quy tắc chung là 1 giờ cho mỗi inch (25mm) của mặt cắt ngang dày nhất của thành phần. Tránh ngâm quá nhiều vì có thể ảnh hưởng tiêu cực đến cấu trúc vi mô cuối cùng.

5.3.3 Làm nguội:

Làm nguội là giai đoạn làm nguội nhanh biến đổi austenit thành martensit cứng.

• Phương pháp: Làm mát bằng không khí là phương pháp làm nguội thông thường nhẹ nhàng nhất, giúp giảm đáng kể sốc nhiệt và ứng suất bên trong.
• Các bộ phận được bọc bằng giấy bạc: Nếu sử dụng lớp giấy bạc bằng thép không gỉ, hãy giữ kín trong quá trình làm mát bằng không khí cho đến khi toàn bộ nhiệt màu đỏ nhìn thấy được đã tan biến. 
• Cân nhắc về kích thước: Làm cứng bằng khí có những hạn chế. Đối với thép công cụ A2, việc đạt được độ cứng đầy đủ có thể là thách thức nếu mặt cắt vượt quá khoảng 5 inch (127mm) khi làm mát bằng khí.

5.3.4 Xử lý sau khi làm nguội:

Sau khi phần thép dụng cụ A2 được làm mát bằng không khí đến nhiệt độ khoảng 150°F (65°C), bạn có thể xử lý được.

• Bước quan trọng tiếp theo: Bắt đầu tôi ngay sau khi các bộ phận nguội đến nhiệt độ 125-150°F (52-65°C). Việc tôi chậm có thể dẫn đến cấu trúc không ổn định (do martensite chưa tôi và austenite giữ lại), làm tăng nguy cơ nứt hoặc giảm tuổi thọ của dụng cụ.
• Làm thẳng (nếu cần): Có thể thử làm thẳng một chút khi nhiệt độ của chi tiết trên 400°F (205°C) trước khi quá trình biến đổi martensitic hoàn tất đáng kể.

5.4 Tôi luyện: Tinh chỉnh tính chất của thép công cụ A2

Làm nguội là bước quan trọng sau khi tôi trong chu trình xử lý nhiệt thép công cụ A2. Nó có tác dụng:

• Giảm austenit giữ lại (austenit chưa biến đổi có thể làm giảm độ cứng và gây mất ổn định kích thước).
• Chuyển đổi austenit giữ lại thành các cấu trúc vi mô ổn định hơn.
• Giải tỏa căng thẳng bên trong.
• Tăng độ dẻo dai và giảm độ giòn.

5.4.1 Cơn nóng giận đầu tiên:

• Nhiệt độ điển hình: 400°F (205°C).
• Quy trình: Đun nóng đến nhiệt độ thích hợp, ngâm và sau đó làm nguội bằng không khí.
• Thời gian ngâm: Khoảng 2 giờ cho mỗi inch (25mm) mặt cắt ngang. Quá trình tôi luyện ban đầu này giúp ổn định martensite mới hình thành và biến đổi austenite giữ lại.

5.4.2 Ủ nhiều lần (Ủ hai lần/ba lần):

Tôi luyện kép được khuyến khích áp dụng cho thép công cụ A2 và tôi luyện lần thứ ba có thể mang lại nhiều lợi ích hơn nữa.

• Ưu điểm: Cải thiện đáng kể cấu trúc hạt, tăng khả năng chống mài mòn và giảm ứng suất vượt trội. Điều này đặc biệt có lợi cho các thành phần có hình dạng phức tạp hoặc góc nhọn.
• Chu trình tôi luyện kép A2 thông thường: Tôi luyện lần đầu: 400°F (205°C). Tôi luyện lần thứ hai: 375°F (190°C)
• Lưu ý quan trọng: Luôn để bộ phận nguội đến nhiệt độ phòng giữa các chu kỳ tôi luyện. Nhiệt độ tôi luyện được chọn ảnh hưởng trực tiếp đến độ cứng cuối cùng của thép công cụ A2.

5.4.3 Tóm tắt các thông số xử lý nhiệt thép công cụ A2 chính

5.5 Giảm ứng suất sau khi đông cứng

Sau chu trình làm cứng và ram hoàn chỉnh của quá trình xử lý nhiệt thép công cụ A2, có thể cần phải giảm ứng suất thêm. Điều này đặc biệt đúng nếu bộ phận trải qua quá trình mài, hàn hoặc gia công bằng tia lửa điện (EDM) đáng kể.

Thủ tục: Làm nguội vật liệu đã cứng ở nhiệt độ thấp hơn 25-50°F (14-28°C) so với nhiệt độ làm nguội cuối cùng được sử dụng trong chu trình xử lý nhiệt chính.