Nhiệt độ và thời gian tôi của xích con lăn: phân tích các thông số quy trình chính.

Nhiệt độ và thời gian tôi của xích con lăn: phân tích các thông số quy trình chính.

Trong lĩnh vực truyền động cơ khí,xích con lănTôi luyện là một thành phần quan trọng, và hiệu suất của nó ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả hoạt động và độ tin cậy của thiết bị cơ khí. Tôi luyện, là quá trình xử lý nhiệt cốt lõi trong sản xuất xích con lăn, đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao độ bền, độ cứng, khả năng chống mài mòn và tuổi thọ mỏi của xích. Bài viết này sẽ đi sâu vào các nguyên tắc xác định nhiệt độ và thời gian tôi luyện xích con lăn, các thông số quy trình của các vật liệu thông thường, kiểm soát quy trình và những phát triển mới nhất, nhằm cung cấp tài liệu tham khảo kỹ thuật chi tiết cho các nhà sản xuất xích con lăn và người mua sỉ quốc tế, giúp họ hiểu sâu hơn tác động của quá trình tôi luyện đến hiệu suất xích con lăn và đưa ra các quyết định sản xuất và mua sắm sáng suốt hơn.

1. Khái niệm cơ bản về tôi luyện xích con lăn
Tôi luyện là một quá trình xử lý nhiệt, trong đó xích con lăn được nung nóng đến một nhiệt độ nhất định, giữ ấm trong một khoảng thời gian nhất định, rồi làm nguội nhanh chóng. Mục đích của quá trình này là để cải thiện các tính chất cơ học của xích con lăn, chẳng hạn như độ cứng và độ bền, bằng cách thay đổi cấu trúc luyện kim của vật liệu. Làm nguội nhanh chóng biến đổi austenit thành martensit hoặc bainit, mang lại cho xích con lăn các đặc tính tổng thể tuyệt vời.

2. Cơ sở để xác định nhiệt độ tôi
Điểm tới hạn của vật liệu: Xích con lăn làm từ các vật liệu khác nhau có các điểm tới hạn khác nhau, chẳng hạn như Ac1 và Ac3. Ac1 là nhiệt độ cao nhất của vùng hai pha perlit và ferit, và Ac3 là nhiệt độ thấp nhất để austenit hóa hoàn toàn. Nhiệt độ tôi thường được chọn trên Ac3 hoặc Ac1 để đảm bảo vật liệu được austenit hóa hoàn toàn. Ví dụ, đối với xích con lăn làm bằng thép 45, Ac1 khoảng 727℃, Ac3 khoảng 780℃, và nhiệt độ tôi thường được chọn ở khoảng 800℃.
Thành phần vật liệu và yêu cầu về hiệu suất: Hàm lượng các nguyên tố hợp kim ảnh hưởng đến khả năng tôi cứng và hiệu suất của xích con lăn. Đối với xích con lăn có hàm lượng nguyên tố hợp kim cao, chẳng hạn như xích con lăn thép hợp kim, nhiệt độ tôi có thể được tăng lên một cách thích hợp để tăng khả năng tôi cứng và đảm bảo lõi cũng đạt được độ cứng và độ bền tốt. Đối với xích con lăn thép cacbon thấp, nhiệt độ tôi không được quá cao để tránh quá trình oxy hóa và khử cacbon nghiêm trọng, ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt.
Kiểm soát kích thước hạt austenit: Các hạt austenit mịn có thể tạo thành cấu trúc mactenxit mịn sau khi tôi, giúp xích con lăn có độ bền và độ dẻo dai cao hơn. Do đó, nhiệt độ tôi cần được lựa chọn trong phạm vi có thể thu được các hạt austenit mịn. Nói chung, khi nhiệt độ tăng, các hạt austenit có xu hướng phát triển, nhưng việc tăng tốc độ làm nguội thích hợp hoặc áp dụng các biện pháp xử lý để tinh luyện hạt có thể ức chế sự phát triển của hạt đến một mức độ nhất định.

3. Các yếu tố quyết định thời gian làm nguội

Kích thước và hình dạng của xích con lăn: xích con lăn lớn hơn cần thời gian cách nhiệt lâu hơn để đảm bảo nhiệt được truyền hoàn toàn vào bên trong và toàn bộ tiết diện được austenit hóa đồng đều. Ví dụ, đối với các tấm xích con lăn có đường kính lớn hơn, thời gian cách nhiệt có thể được kéo dài một cách thích hợp.

Phương pháp nạp và xếp phôi vào lò: Nạp quá nhiều phôi vào lò hoặc xếp quá dày sẽ gây ra hiện tượng nung nóng không đều trên chuỗi con lăn, dẫn đến quá trình austenit hóa không đồng đều. Do đó, khi xác định thời gian tôi, cần phải xem xét ảnh hưởng của phương pháp nạp và xếp phôi đến quá trình truyền nhiệt, tăng thời gian giữ nhiệt một cách thích hợp và đảm bảo mỗi chuỗi con lăn đạt được hiệu quả tôi lý tưởng.
Độ đồng đều nhiệt độ lò và tốc độ gia nhiệt: Thiết bị gia nhiệt có độ đồng đều nhiệt độ lò tốt giúp tất cả các bộ phận của xích con lăn được gia nhiệt đều, thời gian cần thiết để đạt đến cùng một nhiệt độ sẽ ngắn hơn, và thời gian giữ nhiệt có thể được giảm bớt tương ứng. Tốc độ gia nhiệt cũng sẽ ảnh hưởng đến mức độ austenit hóa. Gia nhiệt nhanh có thể rút ngắn thời gian để đạt đến nhiệt độ tôi, nhưng thời gian giữ nhiệt phải đảm bảo rằng austenit được đồng nhất hoàn toàn.

4. Nhiệt độ và thời gian tôi luyện các vật liệu xích con lăn thông thường
Xích con lăn thép cacbon
Thép 45: Nhiệt độ tôi thường là 800℃-850℃, và thời gian giữ nhiệt được xác định theo kích thước xích con lăn và tải trọng lò, thường khoảng 30-60 phút. Ví dụ, đối với xích con lăn thép 45 nhỏ, nhiệt độ tôi có thể chọn là 820℃, và thời gian giữ nhiệt là 30 phút; đối với xích con lăn lớn, nhiệt độ tôi có thể tăng lên 840℃, và thời gian giữ nhiệt là 60 phút.
Thép T8: Nhiệt độ tôi khoảng 780℃-820℃, thời gian giữ nhiệt thường là 20-50 phút. Xích con lăn thép T8 có độ cứng cao hơn sau khi tôi và có thể được sử dụng trong các trường hợp truyền động chịu tải trọng va đập lớn.
Xích con lăn bằng thép hợp kim
Thép 20CrMnTi: Nhiệt độ tôi thường là 860℃-900℃, và thời gian giữ nhiệt là 40-70 phút. Vật liệu này có khả năng tôi cứng và chống mài mòn tốt, được sử dụng rộng rãi trong xích con lăn trong ngành ô tô, xe máy và các ngành công nghiệp khác.
Thép 40Cr: Nhiệt độ tôi luyện là 830℃-860℃, thời gian giữ nhiệt là 30min-60min. Xích con lăn bằng thép 40Cr có độ bền và độ dẻo dai cao, được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực truyền động công nghiệp.
Xích con lăn bằng thép không gỉ: Lấy thép không gỉ 304 làm ví dụ, nhiệt độ tôi luyện của nó thường là 1050℃-1150℃, và thời gian giữ nhiệt là 30 phút-60 phút. Xích con lăn bằng thép không gỉ có khả năng chống ăn mòn tốt và phù hợp với các ngành công nghiệp hóa chất, thực phẩm và các ngành khác.

5. Kiểm soát quá trình tôi luyện
Kiểm soát quá trình gia nhiệt: Sử dụng thiết bị gia nhiệt tiên tiến, chẳng hạn như lò nung có kiểm soát khí quyển, để kiểm soát chính xác tốc độ gia nhiệt và môi trường trong lò nhằm giảm thiểu quá trình oxy hóa và khử cacbon. Trong quá trình gia nhiệt, kiểm soát tốc độ gia nhiệt theo từng giai đoạn để tránh biến dạng xích con lăn hoặc ứng suất nhiệt do nhiệt độ tăng đột ngột.
Lựa chọn môi chất làm nguội và kiểm soát quá trình làm nguội: Chọn môi chất làm nguội phù hợp theo vật liệu và kích thước của xích con lăn, chẳng hạn như nước, dầu, dung dịch làm nguội polymer, v.v. Nước có tốc độ làm nguội nhanh và phù hợp với xích con lăn thép carbon kích thước nhỏ; dầu có tốc độ làm nguội tương đối chậm và phù hợp với xích con lăn thép hợp kim hoặc kích thước lớn hơn. Trong quá trình làm nguội, kiểm soát nhiệt độ, tốc độ khuấy và các thông số khác của môi chất làm nguội để đảm bảo làm nguội đồng đều và tránh nứt do tôi.
Xử lý tôi luyện: Sau khi tôi cứng, xích con lăn cần được tôi luyện kịp thời để loại bỏ ứng suất tôi cứng, ổn định cấu trúc và nâng cao độ dẻo dai. Nhiệt độ tôi luyện thường là 150℃-300℃, và thời gian giữ là 1h-3h. Việc lựa chọn nhiệt độ tôi luyện cần được xác định theo yêu cầu sử dụng và yêu cầu độ cứng của xích con lăn. Ví dụ, đối với xích con lăn yêu cầu độ cứng cao, nhiệt độ tôi luyện có thể được giảm xuống một cách thích hợp.

6. Sự phát triển mới nhất của công nghệ tôi luyện
Quá trình tôi đẳng nhiệt: Bằng cách kiểm soát nhiệt độ của môi trường tôi, xích con lăn được giữ đẳng nhiệt trong phạm vi nhiệt độ chuyển pha austenit và bainit để thu được cấu trúc bainit. Tôi đẳng nhiệt có thể giảm biến dạng do tôi, cải thiện độ chính xác kích thước và các tính chất cơ học của xích con lăn, và phù hợp cho việc sản xuất một số loại xích con lăn có độ chính xác cao. Ví dụ, các thông số của quá trình tôi đẳng nhiệt đối với tấm xích thép C55E là nhiệt độ tôi 850℃, nhiệt độ đẳng nhiệt 310℃, thời gian đẳng nhiệt 25 phút. Sau khi tôi, độ cứng của tấm xích đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật, và độ bền, độ mỏi và các tính chất khác của xích gần bằng với vật liệu 50CrV được xử lý bằng cùng một quy trình.
Quy trình tôi luyện phân cấp: Xích con lăn được làm nguội trước trong môi trường có nhiệt độ cao hơn, sau đó làm nguội tiếp trong môi trường có nhiệt độ thấp hơn, sao cho cấu trúc bên trong và bên ngoài của xích con lăn được biến đổi đồng đều. Tôi luyện phân cấp có thể giảm thiểu hiệu quả ứng suất tôi luyện, giảm các khuyết tật do tôi luyện và nâng cao chất lượng cũng như hiệu suất của xích con lăn.
Công nghệ mô phỏng và tối ưu hóa bằng máy tính: Sử dụng phần mềm mô phỏng máy tính, chẳng hạn như JMatPro, để mô phỏng quá trình tôi luyện xích con lăn, dự đoán những thay đổi về cấu trúc và hiệu suất, và tối ưu hóa các thông số của quá trình tôi luyện. Thông qua mô phỏng, có thể hiểu trước được ảnh hưởng của các nhiệt độ và thời gian tôi luyện khác nhau đến hiệu suất của xích con lăn, giảm số lượng thử nghiệm và nâng cao hiệu quả thiết kế quy trình.

Tóm lại, nhiệt độ và thời gian tôi luyện xích con lăn là các thông số quy trình quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất của nó. Trong sản xuất thực tế, cần phải lựa chọn nhiệt độ và thời gian tôi luyện hợp lý dựa trên vật liệu, kích thước, yêu cầu sử dụng và các yếu tố khác của xích con lăn, đồng thời kiểm soát chặt chẽ quá trình tôi luyện để thu được sản phẩm xích con lăn chất lượng cao và hiệu suất cao. Đồng thời, với sự phát triển và đổi mới liên tục của công nghệ tôi luyện, chẳng hạn như tôi luyện đẳng nhiệt, tôi luyện phân cấp và ứng dụng công nghệ mô phỏng máy tính, chất lượng và hiệu quả sản xuất xích con lăn sẽ được nâng cao hơn nữa để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của thị trường.