Các phương pháp nhiệt luyện thép

1. Tôi thép (Quenching)

• Mục đích: Nâng cao độ cứng, tính chống mài mòn và độ bền kéo của chi tiết.
  
  
• Các hình thức tôi phổ biến:
  
  
  • Tôi thể tích (Tôi toàn bộ): Áp dụng cho toàn bộ chi tiết.
    
    
  • Tôi bề mặt (Surface Hardening): Chỉ làm cứng lớp bề mặt (từ 1 - 3 mm), lõi vẫn giữ được độ dẻo dai. Thường dùng phương pháp tôi cao tần hoặc tôi bằng ngọn lửa oxy-acetylen.
    
    
• Ứng dụng: Trục máy, bánh răng, dụng cụ cắt gọt, khuôn mẫu, vòng bi.
  
  

2. Ram thép (Tempering)

• Mục đích: Khử bỏ ứng suất dư, giảm độ giòn, điều chỉnh độ cứng và độ bền dẻo theo đúng yêu cầu sử dụng.
  
  
• Phân loại ram:
  
  
  • Ram thấp (150 - 250C): Giữ nguyên độ cứng cao, giảm ứng suất dư. Thường dùng cho dụng cụ cắt, khuôn, ổ lăn.
    
    
  • Ram vừa (350 - 450C): Để đạt giới hạn đàn hồi cao nhất. Dùng cho lò xo, nhíp, khuôn rèn.
    
    
  • Ram cao (500 - 650C): Thu được tổ chức Sorbite ram có sự kết hợp tốt nhất giữa độ bền và độ dẻo dai (gọi là Nhiệt luyện cải thiện). Dùng cho trục truyền động, bánh răng chịu tải nặng.
    
    

3. Ủ thép (Annealing)

• Mục đích:
  
  
  • Làm giảm độ cứng để dễ tiến hành gia công cắt gọt (tiện, phay, bào).
    
    
  • Làm tăng độ dẻo, độ dai để dễ gia công biến dạng (dập, rèn).
    
    
  • Khử bỏ ứng suất đúc, rèn, hàn và làm hạt kim loại mịn lại.
    
    
• Các phương pháp ủ: Ủ hoàn toàn, ủ không hoàn toàn, ủ khử ứng suất, ủ kết tinh lại, ủ cầu hóa (cho thép dụng cụ/thép vòng bi).
  
  

4. Thường hóa (Normalizing)

• Mục đích:
  
  
  • Khử ứng suất dư và làm mịn hạt thép sau khi đúc, rèn, dập.
    
    
  • Đạt độ cứng vừa phải để dễ gia công cơ (tốt hơn ủ đối với thép carbon thấp).
    
    
  • Chuẩn bị tổ chức hạt mịn trước khi thực hiện bước tôi thép.
    
    
• So sánh với Ủ: Thường hóa có tốc độ làm nguội nhanh hơn Ủ, nên thép sau thường hóa có độ bền và độ cứng cao hơn thép sau khi ủ một chút.
  
  

5. Hóa nhiệt luyện (Thermo-chemical Treatment)

• Thấm Carbon (Carburizing): Làm tăng lượng carbon trên bề mặt thép carbon thấp, sau đó đem tôi và ram thấp.
  
  
  • Tác dụng: Bề mặt cực cứng, chịu mài mòn tốt, nhưng lõi vẫn rất dẻo dai chịu lực va đập.
    
    
• Thấm Nitơ (Nitriding): Bão hòa Nitơ vào bề mặt thép (như thép 31CrMoV9, 40Cr...) ở nhiệt độ 500 - 580C.
  
  
  • Tác dụng: Đạt độ cứng bề mặt cực cao (> 1000 H) mà không cần tôi lại, chống mài mòn, chống gỉ và không bị biến dạng chi tiết do nhiệt.
    
    
• Thấm Carbon - Nitơ (Thấm Xyanua): Bão hòa đồng thời cả Carbon và Nitơ vào bề mặt.

Bảng Tóm Tắt So Sánh Các Phương Pháp