Xử lý nhiệt là gì? Quy Trình Xử Lý Nhiệt

Xử lý nhiệt là một quá trình trong sản xuất liên quan đến việc gia nhiệt và làm nguội có kiểm soát các vật liệu, chủ yếu là kim loại và hợp kim, để thay đổi các đặc tính của chúng cho các ứng dụng cụ thể. Bằng cách điều chỉnh chính xác nhiệt độ và tốc độ làm nguội, xử lý nhiệt có thể làm tăng đáng kể các đặc tính của vật liệu, chẳng hạn như tăng độ cứng, độ bền hoặc độ dẻo dai. Sự biến đổi này là cần thiết để chuẩn bị vật liệu cho mục đích sử dụng dự kiến, đảm bảo vật liệu có thể đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất trong các ứng dụng khác nhau. Mặc dù thường bị bỏ qua, xử lý nhiệt có vai trò quan trọng trong vòng đời của vật liệu, tối ưu hóa vật liệu cho cả mục đích chức năng và cấu trúc trong nhiều lĩnh vực.

Quá trình xử lý nhiệt kim loại

Xử lý nhiệt bao gồm ba giai đoạn: làm nóng, ngâm và làm mát.

Giai Đoạn Gia Nhiệt

Kim loại được nung nóng dần đến một nhiệt độ cụ thể, dẫn đến sự nung nóng đồng đều trên toàn bộ vật liệu. Điều này rất quan trọng để tránh sự giãn nở không đều, có thể dẫn đến biến dạng hoặc nứt. Tốc độ nung nóng phụ thuộc vào các yếu tố như độ dẫn điện của kim loại, các phương pháp xử lý trước đó và kích thước và hình dạng của chi tiết. Đối với các bộ phận lớn hơn hoặc có hình dạng không đều, cần nung nóng chậm hơn để duy trì tính nhất quán trên toàn bộ vật liệu.

Giai Đoạn Ngâm

Khi kim loại đạt đến nhiệt độ mong muốn, nó được duy trì ở mức này trong giai đoạn ngâm. Điều này cho phép cấu trúc bên trong của kim loại chuyển sang pha ổn định hơn, chẳng hạn như pha austenit trong thép. Trong giai đoạn này, cấu trúc tinh thể trải qua quá trình tái tổ chức. Thời gian ngâm được tính toán dựa trên thành phần hóa học và kích thước của kim loại để ngay cả những phần dày nhất cũng đạt được những thay đổi về cấu trúc cần thiết.

Giai đoạn làm mát

Sau khi ngâm, kim loại trải qua quá trình làm mát có kiểm soát, quá trình này quyết định các tính chất cuối cùng của kim loại. Môi trường làm mát cho dù là không khí, dầu, nước hay nước muối sẽ ảnh hưởng đến tốc độ làm mát và do đó, ảnh hưởng đến độ cứng, độ bền và độ dẻo của vật liệu. Ví dụ, làm mát nhanh hoặc làm nguội nhanh thường tạo ra cấu trúc martensitic cứng và giòn. Ngược lại, làm mát chậm hơn sẽ tạo ra cấu trúc perlite mềm hơn, dẻo hơn. Việc lựa chọn phương pháp làm mát phải được kết hợp cẩn thận với loại kim loại và kết quả mong muốn để tránh nứt hoặc cong vênh.

Quy trình xử lý nhiệt bên trong

Khi kim loại trải qua quá trình xử lý nhiệt, một số quá trình vật lý quan trọng làm thay đổi cấu trúc bên trong của chúng và do đó, làm thay đổi tính chất cơ học của chúng. Cốt lõi của những thay đổi này là sự thao túng cấu trúc vi mô của kim loại, cụ thể là các hạt và mạng tinh thể bên trong vật liệu.

Biến đổi pha

Một trong những quá trình chính trong quá trình xử lý nhiệt là chuyển pha. Ví dụ, trong thép, khi kim loại được nung nóng đến nhiệt độ cao, nó sẽ đi vào pha được gọi là austenit, trong đó các nguyên tử sắt được sắp xếp theo cấu trúc lập phương tâm mặt (FCC). Pha này mở hơn và cho phép các nguyên tử cacbon hòa tan vào sắt dễ dàng hơn. Tuy nhiên, khi kim loại nguội đi, nó có thể chuyển sang các pha khác nhau tùy thuộc vào tốc độ và nhiệt độ làm nguội. Ví dụ, làm nguội chậm dẫn đến sự hình thành ferit và cementit, tạo ra cấu trúc perlit tương đối mềm và dễ uốn. Mặt khác, làm nguội hoặc làm nguội nhanh sẽ giữ các nguyên tử cacbon trong cấu trúc, dẫn đến sự hình thành martensite, một pha cứng và giòn được đặc trưng bởi cấu trúc tứ giác tâm khối (BCT).

Cấu Trúc Và Kích Thước Hạt

Xử lý nhiệt cũng ảnh hưởng đến kích thước và sự sắp xếp của các hạt trong kim loại. Kích thước hạt rất quan trọng vì nó ảnh hưởng đến độ bền, độ dẻo dai và độ dẻo của kim loại. Khi kim loại được nung nóng trên nhiệt độ kết tinh lại của nó, các hạt mới hình thành không có các vị trí sai lệch và khuyết điểm làm yếu vật liệu. Nếu làm nguội chậm, các hạt có thời gian để phát triển lớn hơn, thường tạo ra kim loại mềm hơn. Tuy nhiên, làm nguội nhanh tạo ra các hạt nhỏ hơn và vật liệu cứng hơn, giòn hơn. Quá trình tinh chế hạt này cải thiện các đặc tính cơ học của kim loại, làm cho kim loại cứng hơn và chống gãy hơn.

Sự khuếch tán và sự kết tủa

Một quá trình quan trọng khác trong quá trình xử lý nhiệt là khuếch tán, trong đó các nguyên tử trong kim loại di chuyển và phân phối lại, thường dẫn đến sự hình thành các pha mới. Trong hợp kim, điều này có thể dẫn đến sự kết tủa các pha thứ cấp tại ranh giới hạt, một quá trình được gọi là làm cứng kết tủa. Ví dụ, trong hợp kim nhôm, xử lý nhiệt có thể kết tủa các hạt mịn ngăn chặn chuyển động lệch, tăng cường độ hợp kim.

Biến đổi đẳng hướng

Ở một số kim loại, chẳng hạn như sắt, xử lý nhiệt có thể gây ra các biến đổi dị hướng, trong đó kim loại thay đổi cấu trúc tinh thể dựa trên nhiệt độ. Ví dụ, sắt có thể tồn tại ở một số dạng khác nhau, bao gồm sắt alpha (ferit), gamma (austenit) và delta, tùy thuộc vào nhiệt độ. Những biến đổi này ảnh hưởng đáng kể đến các tính chất của kim loại, vì các cấu trúc tinh thể khác nhau có khả năng khác nhau để hòa tan cacbon và các nguyên tố hợp kim khác.

Tổng quan về Kỹ thuật xử lý nhiệt

Dưới đây là một số kỹ thuật xử lý nhiệt phổ biến nhất , bao gồm ủ, thường hóa, làm cứng, ram và xử lý nhiệt chọn lọc.

Ủ

Ủ là một quá trình xử lý nhiệt được sử dụng để tăng độ dẻo của kim loại và giảm độ cứng, giúp dễ gia công hơn. Quá trình này bao gồm nung nóng kim loại đến một nhiệt độ cụ thể, tùy thuộc vào thành phần của nó, sau đó để nguội từ từ. Quá trình làm nguội chậm cho phép cấu trúc bên trong của kim loại tự sắp xếp lại, giải phóng ứng suất bên trong và tạo ra cấu trúc vi mô tinh tế. Quá trình này đặc biệt hữu ích đối với các kim loại đã được tôi luyện trong quá trình gia công hoặc định hình, vì nó làm mềm vật liệu, giúp dễ uốn hơn để gia công tiếp.

Trong các hợp kim sắt như thép, ủ thường liên quan đến việc nung kim loại vượt quá nhiệt độ tới hạn trên của nó, sau đó làm nguội chậm. Điều này tạo ra perlit, một cấu trúc vi mô mềm hơn và dễ uốn hơn. Đối với kim loại màu, ủ loại bỏ độ cứng do gia công nguội gây ra, giúp chúng dễ định hình và gia công hơn. Các loại ủ khác nhau, chẳng hạn như ủ toàn phần, ủ quy trình và ủ kết tinh lại, được sử dụng tùy thuộc vào các yêu cầu cụ thể của kim loại và ứng dụng dự định của nó.

Chuẩn hóa

Chuẩn hóa là một quá trình xử lý nhiệt được sử dụng để đồng nhất kích thước và thành phần hạt hợp kim, đặc biệt là trong kim loại đen. Không giống như ủ, chuẩn hóa liên quan đến việc làm nguội kim loại trong không khí sau khi nung nóng đến nhiệt độ cao hơn một chút so với nhiệt độ tới hạn trên của nó. Quá trình làm nguội này nhanh hơn ủ, dẫn đến cấu trúc hạt tinh tế và đồng đều hơn.

Chuẩn hóa được sử dụng để loại bỏ các bất thường trong cấu trúc vi mô có thể xảy ra trong quá trình đúc, hàn hoặc các quy trình sản xuất khác. Bằng cách chuẩn hóa, kim loại đạt được độ cứng và độ bền đồng đều hơn, khiến nó phù hợp hơn để xử lý thêm hoặc sử dụng cuối cùng. Thép chuẩn hóa thường có độ cứng và độ bền cao hơn so với thép ủ hoàn toàn nhưng ít dẻo hơn, điều này có thể có lợi tùy thuộc vào ứng dụng dự định.

Làm cứng

Làm cứng là một quá trình xử lý nhiệt được thiết kế để tăng độ cứng và độ bền của kim loại. Quá trình này bao gồm việc nung nóng kim loại đến nhiệt độ cao, sau đó làm nguội nhanh hoặc làm nguội. Làm nguội nhanh giữ cấu trúc vi mô của kim loại ở trạng thái năng lượng cao, tạo ra vật liệu cứng nhưng thường giòn.

Phương pháp làm cứng phổ biến nhất liên quan đến việc tôi thép trong nước, dầu hoặc môi trường làm mát khác sau khi nung nóng thép trên nhiệt độ tới hạn trên. Quá trình này tạo ra martensite, một cấu trúc vi mô cứng và giòn làm tăng đáng kể độ cứng của kim loại. Tuy nhiên, vì quá trình làm cứng có thể làm kim loại giòn, nên quá trình ram thường được thực hiện để giảm độ giòn trong khi vẫn duy trì độ cứng.

Làm nguội

Làm nguội là quá trình xử lý nhiệt thứ cấp thường được thực hiện sau khi tôi để giảm độ giòn của kim loại trong khi vẫn duy trì hầu hết độ cứng của nó. Trong quá trình này, kim loại đã tôi được nung lại ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ tôi ban đầu và sau đó để nguội từ từ. Việc nung lại này cho phép cấu trúc vi mô thư giãn một chút, giảm ứng suất bên trong và tăng độ dẻo dai.

Xử lý nhiệt chọn lọc

Xử lý nhiệt chọn lọc liên quan đến việc áp dụng xử lý nhiệt chỉ cho các khu vực cụ thể của vật thể kim loại để đạt được các đặc tính khác nhau ở các vùng khác nhau. Các kỹ thuật như tôi khác biệt, tôi bằng ngọn lửa và tôi cảm ứng cho phép làm cứng một số bộ phận nhất định của vật thể trong khi vẫn để lại các khu vực khác mềm hơn. Điều này đặc biệt hữu ích trong các công cụ và vũ khí, khi cần có cạnh cứng để cắt hoặc đập, nhưng phần còn lại của công cụ phải vẫn cứng và đàn hồi.

Xử lý nhiệt trong thử nghiệm vật liệu

Vật liệu đã được xử lý nhiệt trải qua thử nghiệm trong phòng thí nghiệm để đánh giá các đặc tính của chúng trong các điều kiện cụ thể. Với sự trợ giúp của quá trình ủ, làm nguội hoặc tôi, kim loại đạt được các đặc tính cụ thể sau đó được đánh giá để xác minh rằng chúng đáp ứng các tiêu chuẩn cần thiết cho các ứng dụng dự định của chúng. Các thử nghiệm mẫu đã được xử lý nhiệt là điều cần thiết để xác nhận rằng vật liệu có độ bền, độ cứng và độ bền cần thiết để hoạt động đáng tin cậy trong các môi trường khắc nghiệt. Nhờ quá trình xác minh này, vật liệu có thể được sử dụng một cách tự tin trong các ứng dụng quan trọng, chẳng hạn như trong hàng không vũ trụ, ô tô và xây dựng.

Vai trò của thiết bị đáng tin cậy trong các ứng dụng thử nghiệm

Khi thử nghiệm các mẫu đã qua xử lý nhiệt, độ chính xác và độ tin cậy của kết quả phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng của thiết bị thử nghiệm . Điều bắt buộc là các mẫu phải được đo chính xác và đánh giá các đặc tính cơ học của chúng, chẳng hạn như độ cứng, độ bền kéo và độ dẻo, bằng thiết bị đáng tin cậy.

Có thể kết quả sẽ bị sai lệch đáng kể nếu thiết bị sử dụng bị lỗi hoặc không được hiệu chuẩn đúng cách. Ví dụ, các phép đo không chính xác có thể dẫn đến việc ước tính quá cao độ bền của vật liệu, dẫn đến việc ứng dụng vật liệu trong môi trường có ứng suất cao, nơi cuối cùng vật liệu sẽ hỏng, dẫn đến hậu quả thảm khốc. Ngược lại, việc ước tính thấp các đặc tính của vật liệu có thể dẫn đến việc vật liệu bị từ chối khi thực tế nó phù hợp, gây ra các khoản chi phí và sự chậm trễ không cần thiết.

Việc sử dụng các thiết bị thử nghiệm tiên tiến, chẳng hạn như Máy thử nghiệm vạn năng (UTM) và máy thử độ cứng, được thiết kế riêng để đáp ứng nhu cầu thử nghiệm kim loại đã qua xử lý nhiệt.

Báo Giá Nhôm Hợp Kim 

Vui lòng liên hệ thông tin bên dưới để có giá chính xác nhất theo yêu cầu của quý khách

LÝ DO NÊN CHỌN VÀ MUA NHÔM HỢP KIM TẠI KHAI MINH METAL

- Giá cạnh tranh
- Sản xuất, Gia công theo kích thước, yêu cầu, dung sai nhỏ
- Cung cấp đầy đủ chứng chỉ chất lượng, chứng chỉ xuất xứ hàng hóa
- Vận chuyển toàn quốc siêu tốc
- Có nhân viên tư vấn tậm tâm, chuyên sâu, đáp ứng từng nhu cầu đặc biệt của quý khách
- Thủ tục mua bán đơn giản, phương thức thanh toán thuận tiện
- Đổi, trả nếu hàng không đạt yêu cầu như cam kết

ĐC: Số 390 Lô P, KDC Địa ốc, Tổ 5 Khu phố Thiên Bình, Phường Tam Phước, TP. Biên Hòa, Đồng Nai
LIÊN HỆ CỬA HÀNG GẦN BẠN NHẤT TẠI ĐÂY: HỆ THỐNG CỬA HÀNG JACO 
Email:  dropmall.vn@gmail.com
Website : https://jaco.vn - https://dropmall.vn
Facebook: https://www.facebook.com/khaiminhcitisteel

Mua Nhôm Hợp Kim ở đâu?

Phía Nam: Chúng tôi giao hàng miễn phí tại Khu vực nội thành TP. HCM.

Miền trung: Chúng tôi giao hàng theo đường bưu điện hoặc gửi Công ty vận chuyển, Chuyển phát.

Miền Bắc: Chúng tôi giao hàng miễn phí Tại Ga Giát Bát Hà Nội, Quý khách hàng đến nhận tại Ga Hoặc trả thêm phí Vận chuyển từ Ga đến Kho, Nhà xưởng của quý khách hàng (Chúng tôi hỗ trợ điều xe giao hàng tận nơi)