Giới thiệu về các phương pháp nhiệt luyện mới và hiện đại hiện nay như cơ nhiệt luyện, nhiệt luyện chu kỳ, nhiệt luyện mới như trong môi trường vật lý mạnh, điện trường, từ trường, trường siêu âm và chân không và tôi laser

Để phát huy hết tiềm lực của vật liệu kim loại, trong những năm gần đây người ta đã dùng nhiều phương pháp nhiệt luyện khác nhau. Những công nghệ nhiệt luyện này nhằm tăng hiệu quả của quá trình nhiệt luyện, rút ngắn thời gian nhưng lại nâng cao chất lượng của sản phẩm. Một số hình thức nhiệt luyện như:

– Cơ nhiệt luyện: Cơ nhiệt luyện là dạng nhiệt luyện kết hợp với biến dạng dẻo, nhưng không thể phối hợp tùy tiện giữa các nguyên công biến dạng, nung nóng và làm nguội. Nếu biến dạng dẻo xảy ra sau quá trình nhiệt luyện thì đó không phải là cơ nhiệt luyện mà là nhiệt luyện thông thường kết hợp với gia công áp lực. Ví dụ cán nguội sau hóa già, có thể xảy ra biến cứng làm tăng các đặc tính bền nhưng không gây ảnh hưởng đến việc hình thành tổ chức khi chuyển biến pha.

Đồng thời biến dạng dẻo trước nhiệt luyện cũng không ảnh hưởng tới việc hình thành tổ chức cuối cùng, do vậy việc kết hợp này không gọi là cơ nhiệt luyện.

Quá trình biến dạng dẻo và nhiệt luyện khi cơ nhiệt luyện có thể phối hợp trong một nguyên công công nghê, nhưng có thể tiến hành trong các thời gian khác nhau. Điều quan trọng khi cơ nhiệt luyện là chuyển biến pha phải xảy ra trong điều kiện austenit có mật độ sai lệch mạng tinh thể cao mà các sai lệch này được tạo nên do biến dạng dẻo.

Dựa vào biến dạng dẻo người ta chia cơ nhiệt luyện thành cơ nhiệt luyện ở nhiệt độ thấp và cơ nhiệt luyện ở nhiệt độ cao. Khi cơ nhiệt luyện ở nhiệt độ thấp , biến dạng dẻo được thực hiện trong vùng austenit có tính ổn định cao, nhưng phải thấp hơn nhiệt độ kết tinh lại, sau đó làm nguội nhanh để chuyển biến mactenxit. Ngược lại cơ nhiệt luyện ở nhiệt độ cao xảy ra ở trong vùng austenit ổn định, sau đó tôi ra mactenxit. Sau khi cơ nhiệt luyện độ cao dung dịch rắn quá bão hòa có tổ chức chưa kết tinh lại, nghĩa là tổ chức chưa sai lệch mạng tinh thể/ Việc tồn tại những siêu danh giới trong austenit cũng làm tăng giới hạn bền và giới hạn chảy của kim loại.

– Nhiệt luyện chu kỳ: Nhiệt luyện chu kì là một trong những dạng nhiệt luyện mới nhằm nâng cao cơ tính của kim loại và hợp kim của nó. Dạng nhiệt luyện này khác với nhiệt luyện truyền thống ở chỗ không có thời gian giữ nhiệt ở nhiệt độ nung, đồng thời chuyển biến pha trong hợp kim xảy ra nhiều lần trong các chu kỳ nung nóng và làm nguội với tốc độ làm nguội thích hợp. Dùng các phương pháp nhiệt luyện thông thường có thể làm tăng các chỉ tiêu về độ bền nhưng lại làm giảm độ dẻo dai của kim loại. Nhiệt luyện chu kỳ tuy không có thời gian giữ nhiệt nhưng có thêm thông số mới là số lần nung nóng và làm nguội cần thiết (chu kỳ nhiệt).

– Nhiệt luyện khác: Ngoài cơ nhiệt luyện và nhiệt luyện chu kỳ, trong những năm gần đây còn có nhiều công nghệ nhiệt luyện mới như trong môi trường vật lý mạnh, điện trường, từ trường, trường siêu âm và chân không. Tuy nhiên kết quả nghiên cứu còn ít và phân tán.

Nếu làm nguội khi tôi hoặc ram tiến hành trong điện trường, từ trường sẽ làm cho chuyển biến mactenxit xảy ra dễ dàng hơn và số lượng austenit dư ít hơn, nhờ vậy mà độ cứng sau khi tôi đạt giá trị cao hơn. Kết quả nghiên cứu của một số công trình cho thấy rằng nhiệt luyện trong từ trường có thể làm tăng độ bền uấn của thép CrWMn lên 65%, của thép 80W18Cr4V tăng lên 35%. Nếu cơ nhiệt luyện xảy ra trong môi trường từ trường còn đem lại hiệu quả cao hơn.

Cho sóng siêu âm tác dụng vào môi trường tôi sẽ làm tăng khả năng làm nguội của môi trường do phá vỡ lớp màng hơi bám trên bề mặt chi tiết.

Người ta cũng nghiên cứu ảnh hưởng của siêu âm đến ảnh hưởng của tổ chức khi tôi và hóa già. Ram thép gió 75W9Cr4V2 và 80W18Cr4V trong trường siêu âm, độ cứng tăng lên rõ rệt; vì sóng siêu âm làm nhanh quá trình biến cứng phân tán, làm austenit dư phân hủy hoàn toàn hơn, nhờ vậy có thể rút ngắn thời gian ram thép gió. Khi hóa già, để làm ổn định kích thước của các chi tiết chính xác, song siêu âm có tác dụng tốt vì đảm bảo đạt được tổ chức ổn định kích thước cũng như rút ngắn.

Hóa nhiệt luyện trong môi trường siêu âm cũng tăng được chiều dày lớp khuếch tán, với cùng một thời gian có thể đạt được chiều sâu lớp thấm bằng hai lần lớn hơn khi hóa nhiệt luyện thông thường.

Nhiệt luyện và hóa nhiệt luyện trong lò chân sôi, trong chân không cũng được chú ý nghiên cứu

– Nhiệt luyện bằng dòng tia có năng lượng cao như tôi laser. Tôi laser là dạng nhiệt luyện sử dụng năng lượng cao để tôi cục bộ chi tiết. Thép được nung rất nhanh sau đó làm nguội nhanh để xảy ra chuyển biến thành mactenxit. Ưu điểm của công nghệ tôi laser đầu tiên là giảm cong vênh và nứt vỡ bởi vì diện tích nung nóng rất nhỏ, diện tích này nhỏ hơn nhiều so với nhiệt luyện thể tích và tôi cảm ứng. Thứ hai, công nghệ này cho phép tôi cục bộ các chi tiết với hình dáng phức tạp mà các công nghệ khác không thực hiện được.

Cùng một mác thép sau tôi laser cho giới hạn chảy cao hơn 10-20% do với công nghệ nhiệt luyện truyền thống. Công nghệ tôi laser phù hơp cho các mác thép có thành phần cacbon từ 0,2% trở nên.