Giới thiệu về các quy trình xử lý nhiệt thông dụng cho xích con lăn

Giới thiệu về các quy trình xử lý nhiệt thông dụng cho xích con lăn
Trong quy trình sản xuất xích con lăn, xử lý nhiệt là khâu then chốt để nâng cao hiệu suất. Thông qua xử lý nhiệt, độ bền, độ cứng, khả năng chống mài mòn và độ dẻo dai của xích con lăn có thể được cải thiện đáng kể, từ đó kéo dài tuổi thọ và đáp ứng yêu cầu sử dụng trong các điều kiện làm việc phức tạp khác nhau. Sau đây là giới thiệu chi tiết về một số quy trình xử lý nhiệt phổ biến cho xích con lăn:

I. Quá trình tôi và ram
(I) Làm nguội
Tôi luyện là quá trình nung nóng xích con lăn đến một nhiệt độ nhất định (thường trên Ac3 hoặc Ac1), giữ ấm trong một khoảng thời gian nhất định, rồi làm nguội nhanh. Mục đích là để xích con lăn đạt được cấu trúc mactenxit có độ cứng và độ bền cao. Các môi chất tôi luyện thường được sử dụng bao gồm nước, dầu và nước muối. Nước có tốc độ làm nguội nhanh và thích hợp cho xích con lăn có hình dạng đơn giản và kích thước nhỏ; dầu có tốc độ làm nguội tương đối chậm và thích hợp cho xích con lăn có hình dạng phức tạp và kích thước lớn.
(II) Tôi luyện
Tôi luyện là quá trình nung nóng lại xích con lăn đã được tôi cứng đến một nhiệt độ nhất định (thường dưới Ac1), giữ ấm và sau đó làm nguội. Mục đích của nó là loại bỏ ứng suất bên trong sinh ra trong quá trình tôi cứng, điều chỉnh độ cứng và cải thiện độ dẻo dai. Theo nhiệt độ tôi luyện, nó có thể được chia thành tôi luyện ở nhiệt độ thấp (150℃-250℃), tôi luyện ở nhiệt độ trung bình (350℃-500℃) và tôi luyện ở nhiệt độ cao (500℃-650℃). Tôi luyện ở nhiệt độ thấp có thể thu được cấu trúc mactenxit tôi luyện với độ cứng cao và độ dẻo dai tốt; tôi luyện ở nhiệt độ trung bình có thể thu được cấu trúc troostit tôi luyện với độ bền chảy cao, độ dẻo và độ dẻo dai tốt; tôi luyện ở nhiệt độ cao có thể thu được cấu trúc troostit tôi luyện với các tính chất cơ học tổng thể tốt.

2. Quá trình thấm cacbon
Tôi cacbon là quá trình làm cho các nguyên tử cacbon thâm nhập vào bề mặt của xích con lăn để tạo thành một lớp cacbon hóa có hàm lượng cacbon cao, nhờ đó cải thiện độ cứng bề mặt và khả năng chống mài mòn, trong khi phần lõi vẫn duy trì được độ dẻo dai của thép cacbon thấp. Các quy trình tôi cacbon bao gồm tôi cacbon rắn, tôi cacbon khí và tôi cacbon lỏng. Trong đó, tôi cacbon khí là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất. Bằng cách đặt xích con lăn trong môi trường tôi cacbon, các nguyên tử cacbon sẽ thâm nhập vào bề mặt ở một nhiệt độ và thời gian nhất định. Sau khi tôi cacbon, thường cần phải tôi và ram ở nhiệt độ thấp để tiếp tục cải thiện độ cứng bề mặt và khả năng chống mài mòn.

3. Quá trình nitriding
Quá trình nitriding là quá trình đưa các nguyên tử nitơ vào bề mặt của xích con lăn để tạo thành nitrit, từ đó cải thiện độ cứng bề mặt, khả năng chống mài mòn và độ bền mỏi. Quá trình nitriding bao gồm nitriding khí, nitriding ion và nitriding lỏng. Nitriding khí là đặt xích con lăn trong môi trường chứa nitơ, và ở nhiệt độ và thời gian nhất định, cho phép các nguyên tử nitơ thẩm thấu vào bề mặt. Xích con lăn sau khi nitriding có độ cứng bề mặt cao, khả năng chống mài mòn tốt và độ biến dạng nhỏ, phù hợp với các loại xích con lăn có hình dạng phức tạp.

4. Quy trình cacbonitrit hóa
Xử lý cacbonitrit hóa là quá trình đưa cacbon và nitơ đồng thời thấm vào bề mặt xích con lăn để tạo thành cacbonitrit, từ đó cải thiện độ cứng bề mặt, khả năng chống mài mòn và độ bền mỏi. Quá trình xử lý cacbonitrit hóa bao gồm cacbonitrit hóa bằng khí và cacbonitrit hóa bằng chất lỏng. Xử lý cacbonitrit hóa bằng khí là đặt xích con lăn trong môi trường chứa cacbon và nitơ, và ở nhiệt độ và thời gian nhất định, cho phép cacbon và nitơ đồng thời thấm vào bề mặt. Xích con lăn sau khi xử lý cacbonitrit hóa có độ cứng bề mặt cao, khả năng chống mài mòn tốt và khả năng chống kẹt tốt.

5. Quá trình ủ nhiệt
Ủ nhiệt là quá trình nung nóng xích con lăn đến một nhiệt độ nhất định (thường là trên 30-50℃ so với Ac3), giữ ấm trong một khoảng thời gian nhất định, làm nguội từ từ xuống dưới 500℃ bằng lò nung, sau đó làm nguội trong không khí. Mục đích của quá trình này là giảm độ cứng, cải thiện độ dẻo và độ dai, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho việc gia công và xử lý nhiệt tiếp theo. Xích con lăn sau khi ủ nhiệt có cấu trúc đồng nhất và độ cứng vừa phải, giúp cải thiện hiệu suất cắt.

6. Quá trình chuẩn hóa
Tôi luyện là quá trình nung nóng xích con lăn đến một nhiệt độ nhất định (thường trên Ac3 hoặc Acm), giữ ấm, sau đó lấy ra khỏi lò và làm nguội trong không khí. Mục đích là để tinh luyện hạt, làm cho cấu trúc đồng nhất, cải thiện độ cứng và độ bền, cũng như nâng cao hiệu suất cắt. Xích con lăn sau khi tôi luyện có cấu trúc đồng nhất và độ cứng vừa phải, có thể được sử dụng làm phương pháp xử lý nhiệt cuối cùng hoặc xử lý nhiệt sơ bộ.

7. Quy trình điều trị lão hóa
Xử lý lão hóa là quá trình nung nóng xích con lăn đến một nhiệt độ nhất định, giữ ấm trong một khoảng thời gian nhất định, rồi làm nguội. Mục đích của nó là loại bỏ ứng suất dư, ổn định kích thước và cải thiện độ bền và độ cứng. Xử lý lão hóa được chia thành lão hóa tự nhiên và lão hóa nhân tạo. Lão hóa tự nhiên là đặt xích con lăn ở nhiệt độ phòng hoặc điều kiện tự nhiên trong thời gian dài để dần dần loại bỏ ứng suất dư; lão hóa nhân tạo là nung nóng xích con lăn đến nhiệt độ cao hơn và thực hiện xử lý lão hóa trong thời gian ngắn hơn.

8. Quá trình làm nguội bề mặt
Tôi luyện bề mặt là quá trình nung nóng bề mặt của xích con lăn đến một nhiệt độ nhất định và làm nguội nhanh chóng. Mục đích của nó là để cải thiện độ cứng và khả năng chống mài mòn của bề mặt, trong khi lõi vẫn duy trì độ dẻo dai tốt. Các quy trình tôi luyện bề mặt bao gồm tôi luyện bề mặt bằng gia nhiệt cảm ứng, tôi luyện bề mặt bằng gia nhiệt bằng ngọn lửa và tôi luyện bề mặt bằng gia nhiệt bằng tiếp xúc điện. Tôi luyện bề mặt bằng gia nhiệt cảm ứng sử dụng nhiệt lượng sinh ra từ dòng điện cảm ứng để nung nóng bề mặt của xích con lăn, có ưu điểm là tốc độ gia nhiệt nhanh, chất lượng tôi luyện tốt và biến dạng nhỏ.

9. Quy trình tăng cường bề mặt
Quá trình tăng cường bề mặt là tạo ra một lớp tăng cường có tính chất đặc biệt trên bề mặt xích con lăn bằng các phương pháp vật lý hoặc hóa học, từ đó cải thiện độ cứng bề mặt, khả năng chống mài mòn và độ bền mỏi. Các quy trình tăng cường bề mặt phổ biến bao gồm phun bi, cán tăng cường, thấm kim loại, v.v. Phun bi là sử dụng các viên bi tốc độ cao để tác động lên bề mặt xích con lăn, tạo ra ứng suất nén dư trên bề mặt, từ đó cải thiện độ bền mỏi; cán tăng cường là sử dụng các dụng cụ cán để cán lên bề mặt xích con lăn, làm cho bề mặt bị biến dạng dẻo, từ đó cải thiện độ cứng bề mặt và khả năng chống mài mòn.

10. Quy trình Boriding
Quá trình boriding là việc đưa các nguyên tử boron vào bề mặt của xích con lăn để tạo thành boride, từ đó cải thiện độ cứng bề mặt và khả năng chống mài mòn. Các quy trình boriding bao gồm boriding bằng khí và boriding bằng chất lỏng. Boriding bằng khí là đặt xích con lăn trong môi trường chứa boron, và ở nhiệt độ và thời gian nhất định, cho phép các nguyên tử boron thấm vào bề mặt. Xích con lăn sau khi boriding có độ cứng bề mặt cao, khả năng chống mài mòn tốt và hiệu suất chống kẹt tốt.

11. Quy trình xử lý nhiệt tôi thứ cấp hỗn hợp
Xử lý nhiệt tôi thứ cấp kết hợp là một quy trình xử lý nhiệt tiên tiến, giúp cải thiện đáng kể hiệu suất của xích con lăn thông qua hai quá trình tôi và ram. Quy trình này thường bao gồm các bước sau:
(I) Làm nguội lần đầu
Xích con lăn được nung nóng đến nhiệt độ cao hơn (thường cao hơn nhiệt độ tôi luyện thông thường) để hoàn toàn austenit hóa cấu trúc bên trong, sau đó làm nguội nhanh để tạo thành cấu trúc mactenxit. Mục đích của bước này là để cải thiện độ cứng và độ bền của xích con lăn.
(II) Tôi luyện lần đầu
Sau lần tôi đầu tiên, xích con lăn được nung nóng đến nhiệt độ trung bình (thường từ 300℃ đến 500℃), giữ ấm trong một khoảng thời gian nhất định rồi làm nguội. Mục đích của bước này là loại bỏ ứng suất bên trong sinh ra trong quá trình tôi, đồng thời điều chỉnh độ cứng và cải thiện độ dẻo dai.
(III) Làm nguội lần thứ hai
Sau lần tôi luyện đầu tiên, xích con lăn được nung nóng lại ở nhiệt độ cao hơn, nhưng thấp hơn một chút so với nhiệt độ tôi lần đầu, rồi làm nguội nhanh. Mục đích của bước này là để tinh chỉnh thêm cấu trúc mactenxit và cải thiện độ cứng cũng như khả năng chống mài mòn của xích con lăn.
(IV) Tôi luyện lần thứ hai
Sau lần tôi thứ hai, xích con lăn được nung nóng đến nhiệt độ thấp hơn (thường từ 150℃ đến 250℃), giữ ấm trong một khoảng thời gian nhất định rồi làm nguội. Mục đích của bước này là để loại bỏ thêm ứng suất bên trong, ổn định kích thước và duy trì độ cứng cao cũng như khả năng chống mài mòn.

12. Quy trình thấm cacbon lỏng
Tôi cacbon lỏng là một quy trình tôi cacbon đặc biệt cho phép các nguyên tử cacbon thâm nhập vào bề mặt bằng cách nhúng xích con lăn vào môi trường cacbon lỏng. Quy trình này có ưu điểm là tốc độ tôi cacbon nhanh, lớp cacbon hóa đồng đều và khả năng kiểm soát tốt. Nó phù hợp với các xích con lăn có hình dạng phức tạp và yêu cầu độ chính xác kích thước cao. Sau khi tôi cacbon lỏng, thường cần phải tôi và ram ở nhiệt độ thấp để cải thiện hơn nữa độ cứng bề mặt và khả năng chống mài mòn.

13. Quá trình tôi cứng
Tôi cứng là quá trình cải thiện độ cứng và khả năng chống mài mòn bằng cách cải thiện cấu trúc bên trong của xích con lăn. Các bước cụ thể như sau:
(I) Sưởi ấm
Xích con lăn được nung nóng đến nhiệt độ tôi cứng để hòa tan và phân tán các nguyên tố như cacbon và nitơ trong xích.
(ii) Cách nhiệt
Sau khi đạt đến nhiệt độ đông cứng, cần giữ ở nhiệt độ phòng trong một khoảng thời gian nhất định để các nguyên tố phân tán đều và tạo thành dung dịch rắn.
(iii) Làm mát
Làm nguội nhanh chuỗi, dung dịch rắn sẽ tạo thành cấu trúc hạt mịn, cải thiện độ cứng và khả năng chống mài mòn.

14. Quy trình thẩm thấu kim loại
Quá trình thẩm thấu kim loại là quá trình đưa các nguyên tố kim loại vào bề mặt của xích con lăn để tạo thành các hợp chất kim loại, từ đó cải thiện độ cứng bề mặt và khả năng chống mài mòn. Các quá trình thẩm thấu kim loại phổ biến bao gồm mạ crom và thẩm thấu vanadi. Quá trình mạ crom là đặt xích con lăn trong môi trường chứa crom, và ở nhiệt độ và thời gian nhất định, các nguyên tử crom sẽ thẩm thấu vào bề mặt để tạo thành các hợp chất crom, từ đó cải thiện độ cứng bề mặt và khả năng chống mài mòn.

15. Quy trình mạ nhôm
Quá trình mạ nhôm là quá trình đưa các nguyên tử nhôm vào bề mặt xích con lăn để tạo thành các hợp chất nhôm, từ đó cải thiện khả năng chống oxy hóa và chống ăn mòn của bề mặt. Các quá trình mạ nhôm bao gồm mạ nhôm trong khí và mạ nhôm trong chất lỏng. Mạ nhôm trong khí là đặt xích con lăn trong môi trường chứa nhôm, và ở nhiệt độ và thời gian nhất định, các nguyên tử nhôm sẽ thẩm thấu vào bề mặt. Bề mặt xích con lăn sau khi thẩm thấu nhôm có khả năng chống oxy hóa và chống ăn mòn tốt, thích hợp sử dụng trong môi trường nhiệt độ cao và ăn mòn.

16. Quá trình thẩm thấu đồng
Quá trình thẩm thấu đồng là quá trình đưa các nguyên tử đồng vào bề mặt xích con lăn để tạo thành các hợp chất đồng, từ đó cải thiện khả năng chống mài mòn và chống kẹt của bề mặt. Quá trình thẩm thấu đồng bao gồm thẩm thấu đồng dạng khí và thẩm thấu đồng dạng lỏng. Thẩm thấu đồng dạng khí là đặt xích con lăn trong môi trường có chứa đồng, và ở nhiệt độ và thời gian nhất định, các nguyên tử đồng sẽ thẩm thấu vào bề mặt. Bề mặt xích con lăn sau khi thẩm thấu đồng có khả năng chống mài mòn và chống kẹt tốt, phù hợp để sử dụng trong điều kiện tốc độ cao và tải trọng nặng.

17. Quy trình thẩm thấu titan
Quá trình thẩm thấu titan là quá trình đưa các nguyên tử titan vào bề mặt của xích con lăn để tạo thành các hợp chất titan, từ đó cải thiện độ cứng bề mặt và khả năng chống mài mòn. Quá trình thẩm thấu titan bao gồm thẩm thấu titan bằng khí và thẩm thấu titan bằng chất lỏng. Thẩm thấu titan bằng khí là đặt xích con lăn trong môi trường chứa titan, và ở nhiệt độ và thời gian nhất định, các nguyên tử titan sẽ thẩm thấu vào bề mặt. Bề mặt của xích con lăn sau khi thẩm thấu titan có độ cứng và khả năng chống mài mòn tốt, phù hợp với điều kiện làm việc có yêu cầu cao về độ cứng và khả năng chống mài mòn.

18. Quá trình mạ coban
Quá trình mạ coban là quá trình đưa các nguyên tử coban vào bề mặt xích con lăn để tạo thành các hợp chất coban, từ đó cải thiện độ cứng và khả năng chống mài mòn của bề mặt. Quá trình mạ coban bao gồm mạ coban bằng khí và mạ coban bằng chất lỏng. Mạ coban bằng khí là đặt xích con lăn trong môi trường chứa coban, và ở nhiệt độ và thời gian nhất định, các nguyên tử coban sẽ được đưa vào bề mặt. Bề mặt xích con lăn sau khi mạ coban có độ cứng và khả năng chống mài mòn tốt, phù hợp với điều kiện làm việc đòi hỏi độ cứng và khả năng chống mài mòn cao.

19. Quá trình zircon hóa
Quá trình zircon hóa là quá trình đưa các nguyên tử zirconium vào bề mặt của xích con lăn để tạo thành các hợp chất zirconium, từ đó cải thiện độ cứng và khả năng chống mài mòn của bề mặt. Quá trình zircon hóa bao gồm zircon hóa bằng khí và zircon hóa bằng chất lỏng. Zircon hóa bằng khí là đặt xích con lăn trong môi trường chứa zirconium, và ở nhiệt độ và thời gian nhất định, các nguyên tử zirconium sẽ được đưa vào bề mặt. Bề mặt xích con lăn sau khi zircon hóa có độ cứng và khả năng chống mài mòn tốt, phù hợp với điều kiện làm việc đòi hỏi độ cứng và khả năng chống mài mòn cao.

20. Quá trình thẩm thấu molypden
Quá trình thẩm thấu molypden là quá trình đưa các nguyên tử molypden vào bề mặt của xích con lăn để tạo thành các hợp chất molypden, từ đó cải thiện độ cứng và khả năng chống mài mòn của bề mặt. Quá trình thẩm thấu molypden bao gồm thẩm thấu molypden dạng khí và thẩm thấu molypden dạng lỏng. Thẩm thấu molypden dạng khí là đặt xích con lăn trong môi trường chứa molypden, và ở nhiệt độ và thời gian nhất định, cho phép các nguyên tử molypden thẩm thấu vào bề mặt. Bề mặt của xích con lăn sau khi thẩm thấu molypden có độ cứng và khả năng chống mài mòn tốt, phù hợp với các điều kiện làm việc đòi hỏi độ cứng và khả năng chống mài mòn cao.