Ảnh hưởng của chế độ nhiệt luyện đến cơ tính vật liệu CD90

1. Đặt vấn đề
         Nhiệt luyện là một phương pháp lợi dụng sự chuyển  biến tổ chức tế vi của thép khi nung nóng. Phương pháp nhiệt luyện phụ thuộc vào 3 yếu tố: Nhiệt độ nung, thời gian giữ nhiệt và tốc độ làm nguội. Tùy theo mục đích của nhiệt luyện khác nhau mà áp dụng nhiệt độ nung và chế độ làm nguội khác nhau.
          Vật liệu CD90 được ứng dụng nhiều trong sản xuất, làm dao cắt, làm đục, lưỡi cưa, dũa,…Các chi tiết này làm việc trong điều kiện khắc nghiệt, chịu ma sát và mài mòn. Trong đó vấn đề quyết định đến tuổi bền và tuổi thọ của dụng cụ là chế độ nhiệt luyện
2. Xây dựng quy trình nhiệt luyện
- Lựa chọn  mẫu vật liệu CD90 (Y9)
- Ủ hoàn toàn ở nhiệt độ 760^oC để làm mềm thép dễ gia công tạo hình và cắt gọt chi tiết.
- Gia công sơ bộ bề mặt mẫu
- Xác định độ cứng của thép trước khi tôi
- Nhiệt luyện lần thứ nhất ở nhiệt độ tôi xác định.
- Xác định độ cứng của thép sau khi tôi.
- Ram thép ở nhiệt độ 150 ÷ 250 ^oC
- Xác định độ cứng của thép sau khi ram
- Sửa đúng mẫu.
- Gia công tinh bề mặt mẫu
3. Chế độ nhiệt luyện
- Nhiệt độ tôi.
         Chọn nhiệt độ tôi tối ưu cho quá trình thí nghiệm mẫu thép CD90 là: T_n =  A_c1 ( 727⁰C ) + (30 ÷ 50)⁰C = 760 – 780⁰C
- Thời gian nung vật mẫu.
       Dựa vào công thức tính toán ở phần lý thuyết đối với lò nung điện trở, vì là các mẫu thép đều có kích thước giống nhau 20x20mm, hình trụ tròn, thời gian nung đều chọn là 60 phút. - Thời gian giữ nhiệt.
       Thời gian giữ nhiệt để đạt được độ đồng đều về tổ chức macstenxit khi làm nguội, chọn là 30 phút.
- Quá trình làm nguội:
      Tốc độ làm nguội khi tôi được điều khiển bẳng môi trường làm nguội. Làm nguội với tộc độ lớn hơn tốc độ tới hạn (V_ng > V_th) sẽ đạt được tổ chức hoàn toàn mactenxit.
      Với tốc độ thấp hơn ( V_ng  V­_th)  một phần ostenit sẽ bị phân hủy thành các tổ chức khác, vì vậy có thể nhận được hỗn hợp mactenxit và peclit hoặc hoàn toàn là peclit. Thì độ cứng sau khi tôi bị giảm. Như vậy, khi tốc độ nguội của mẫu càng lớn thì tổ chức nhận được càng chứa nhiều mactenxit và có độ cứng càng cao, nhưng càng giòn do ứng suất dư lớn.  Sau đây là một số môi trường làm nguội chi tiết sau khi tôi đối với thép 1040. Sau tôi chi tiết được làm nguội trong các môi trường khác nhau:
+ Phương pháp 1: Làm nguội trong NaOH
+ Phương pháp 2: Làm nguội trong H₂O
+ Phương pháp 3: Làm nguội trong Dầu
 - Quan sát tổ chức tế vi:
      Chi tiết sau khi đã được làm sạch cả ở bề mặt ngoài và phía trong lõi của chi tiết sau khi cắt trên các loại giấy giáp mịn thì ta tiến hành soi ảnh tổ chức tế vi để xác định các pha trên tổ chức, từ đó một phần nào đánh giá được độ bền của mẫu thép sau khi tôi và trước khi tôi có khác nhau hay không.  - Đo độ cứng của mẫu thí nghiệm trên máy thử độ cứng 4. Một số kết luận
+  Tổ chức tế vi của thép CD90 làm nguội trong không khí có cấu trúc hạt đồng đều, không suất hiện ứng suất các pha trong tổ chức tế vi vẫn còn nhiều ferrit và các hạt peclit bao xung quanh.
+Tổ chức tế vi của thép CD90 làm nguội trong môi trường nước và môi trường hóa chất NaOH ta thấy cấu trúc tinh thể Mactexit hình kim thể hiện rõ rệt, tổ chức đạt được gần như hoàn toàn là Mactenxit. Do vậy độ cứng của chi tiết đo được sẽ rất cao.
+Tổ chức tế vi của thép CD90 làm nguội trong môi trường dầu và không khí thì cấu trúc tinh thể mactenxit gần như thu được rất ít, dẫn đến chi tiết sau khi tôi chưa đạt được độ cứng thấp.
+ Tổ chức Mác tenxit nhận được khi làm nguội trong môi trường NaOH ở hình  thì có cấu trúc tinh thể hình trụ nhỏ, độ xít chặt cao và đồng đều dẫn đến chi tiết có độ cứng cao.
+ Tổ chức Mác tenxit nhận được khi làm nguội trong môi trường H₂O ở hình  thì có cấu trúc tinh thể đồng trục, độ xít chặt và đồng đều của tổ chức không cao, dẫn đến cơ tính của chi tiết giảm
+ Để đạt được độ cứng cao nhất thì môi trường muối và hóa chất, rồi đến môi trường nước, sau đó mới đến môi trường dầu và môi trường không khí.