Tôi luyện: Quá trình xử lý nhiệt quan trọng để tối ưu hóa các tính chất của thép

Định nghĩa và khái niệm cơ bản

Tôi luyện là quá trình xử lý nhiệt được áp dụng cho thép đã tôi hoặc các hợp kim sắt khác để đạt được các tính chất cơ học cụ thể bằng cách giảm độ giòn trong khi vẫn duy trì độ cứng và độ bền thích hợp. Quá trình này bao gồm việc nung nóng thép đã tôi hoặc chuẩn hóa trước đó đến nhiệt độ dưới nhiệt độ tới hạn thấp hơn (A1), giữ ở nhiệt độ đó trong một thời gian xác định, sau đó làm nguội ở tốc độ thích hợp.

Quá trình này là một bước quan trọng trong quá trình xử lý nhiệt tổng thể của thép, cho phép các nhà luyện kim cân bằng độ cứng với độ dẻo dai bằng cách giảm ứng suất bên trong và sửa đổi cấu trúc vi mô. Quá trình tôi luyện biến đổi cấu trúc martensite bán bền hình thành trong quá trình tôi thành các pha ổn định hơn, tạo ra vật liệu có các đặc tính cơ học được tối ưu hóa.

Trong bối cảnh rộng hơn của ngành luyện kim, tôi luyện minh họa cho nguyên lý cơ bản rằng các đặc tính vật liệu có thể được thiết kế thông qua quá trình xử lý nhiệt được kiểm soát. Đây là một trong những phương pháp xử lý nhiệt thứ cấp quan trọng nhất, cho phép thép đáp ứng các yêu cầu hiệu suất đa dạng trong nhiều ứng dụng công nghiệp.

Bản chất vật lý và cơ sở lý thuyết

Cơ chế vật lý

Ở cấp độ vi cấu trúc, tôi luyện liên quan đến quá trình phân hủy martensite, một dung dịch rắn bão hòa cacbon trong sắt có cấu trúc tinh thể tứ giác tâm khối (BCT). Trong quá trình tôi luyện, các nguyên tử cacbon khuếch tán ra khỏi mạng martensite bị biến dạng, làm giảm ứng suất bên trong.

Quá trình khuếch tán này dẫn đến sự hình thành các kết tủa carbide và sự chuyển đổi cấu trúc BCT thành cấu trúc khối lập phương tâm khối (BCC) ổn định hơn. Cấu trúc vi mô kết quả bao gồm martensite đã tôi luyện—một sự phân tán mịn các hạt carbide trong một ma trận ferrite—có độ dẻo dai được cải thiện so với martensite chưa tôi luyện.

Tốc độ và mức độ của những chuyển đổi này phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ và thời gian tôi luyện, theo động học khuếch tán được kiểm soát. Nhiệt độ cao hơn đẩy nhanh quá trình khuếch tán cacbon và chuyển đổi pha, dẫn đến hiệu ứng làm mềm rõ rệt hơn.

Mô hình lý thuyết

Tham số Hollomon-Jaffe (HJP) thể hiện mô hình lý thuyết chính để mô tả hành vi điều chỉnh, được thể hiện như sau:

$P = T(C + \logt)$

Trong đó T là nhiệt độ tuyệt đối, t là thời gian tính bằng giờ và C là hằng số phụ thuộc vào vật liệu (thường là 20 đối với thép). Tham số này cho phép dự đoán các điều kiện tôi luyện tương đương trên các kết hợp thời gian-nhiệt độ khác nhau.

Hiểu biết lịch sử về quá trình tôi luyện đã phát triển từ các quan sát thực nghiệm trong nghề kim loại cổ đại thành các cuộc điều tra khoa học vào đầu thế kỷ 20. Những tiến bộ đáng kể đã đạt được nhờ sự phát triển của kỹ thuật nhiễu xạ tia X và kính hiển vi điện tử, cho thấy những thay đổi về cấu trúc xảy ra trong quá trình tôi luyện.

Các phương pháp tiếp cận hiện đại bao gồm các mô hình tính toán dựa trên các nguyên lý nhiệt động lực học và động học, cho phép dự đoán chính xác hơn về sự tiến hóa của cấu trúc vi mô trong các chu trình xử lý nhiệt phức tạp.

Cơ sở khoa học vật liệu

Quá trình tôi luyện ảnh hưởng trực tiếp đến cấu trúc tinh thể của thép bằng cách thúc đẩy quá trình chuyển đổi từ martensite BCT sang ferrite BCC trong khi tạo điều kiện cho quá trình kết tủa carbide. Những thay đổi này làm giảm sự biến dạng mạng tinh thể và ứng suất bên trong tại các vị trí sai lệch và ranh giới hạt.

Cấu trúc vi mô kết quả có một ma trận martensite hoặc ferit cacbon thấp với các hạt cacbua phân tán mịn. Kích thước, sự phân bố và loại của các cacbua này (ví dụ, epsilon-cacbua, cementite) phụ thuộc vào điều kiện tôi luyện và thành phần thép.

Quá trình này minh họa các nguyên lý khoa học vật liệu cơ bản bao gồm chuyển đổi pha, động học khuếch tán và mối quan hệ cấu trúc-tính chất. Sự phân hủy có kiểm soát của martensite chứng minh cách các pha siêu bền có thể được thao tác để đạt được các tính chất vật liệu mong muốn thông qua quá trình kích hoạt nhiệt của quá trình khuếch tán.

Biểu thức toán học và phương pháp tính toán

Công thức định nghĩa cơ bản

Tham số tôi luyện Hollomon-Jaffe cung cấp một khuôn khổ toán học cho quá trình tôi luyện:

$P = T(K)(C + \logt)$

Ở đâu:
- $P$ = tham số tôi luyện
- $T(K)$ = nhiệt độ tuyệt đối tính bằng Kelvin
- $t$ = thời gian tôi luyện tính bằng giờ
- $C$ = hằng số vật liệu (thường là 15-20 đối với thép)

Thông số này cho phép tính toán các điều kiện tôi luyện tương đương, giúp dự đoán các tính chất cơ học tương tự từ các kết hợp thời gian-nhiệt độ khác nhau.

Công thức tính toán liên quan

Tham số Larson-Miller, thường được sử dụng để tính toán độ tôi và độ biến dạng:

$P_{LM} = T(C + \log t) \lần 10^{-3}$

Trong đó các biến biểu thị cùng một số lượng như trong tham số Hollomon-Jaffe.

Độ cứng giảm trong quá trình tôi luyện có thể được ước tính bằng:

$HRC_t = HRC_0 - K \log t \cdot \exp\left(\frac{-Q}{RT}\right)$

Ở đâu:
- $HRC_t$ = độ cứng sau khi tôi luyện
- $HRC_0$ = độ cứng ban đầu
- $K$ = hằng số vật liệu
- $Q$ = năng lượng hoạt hóa
- $R$ = hằng số khí
- $T$ = nhiệt độ tuyệt đối

Các công thức này giúp các kỹ sư dự đoán sự thay đổi độ cứng và thiết kế chu trình tôi luyện phù hợp cho các ứng dụng cụ thể.

Điều kiện và giới hạn áp dụng

Các mô hình này thường có giá trị đối với nhiệt độ tôi luyện thông thường (150-650°C) và thời gian (0,5-24 giờ) đối với thép cacbon và thép hợp kim thấp. Chúng trở nên kém chính xác hơn đối với thời gian tôi luyện rất ngắn (<30 phút) hoặc đối với thép hợp kim cao có trình tự hình thành cacbua phức tạp.

Tham số Hollomon-Jaffe giả định rằng quá trình tôi luyện tuân theo động học kiểu Arrhenius với một năng lượng hoạt hóa duy nhất, điều này có thể không đúng trong mọi phạm vi nhiệt độ. Nhiều giai đoạn tôi luyện với các năng lượng hoạt hóa khác nhau có thể xảy ra, đặc biệt là trong thép hợp kim cao.

Các mô hình này cũng giả định cấu trúc vi mô ban đầu đồng nhất và bỏ qua các tác động của kích thước hạt austenit trước đó, mức độ tôi và hàm lượng austenit còn lại, những yếu tố có thể ảnh hưởng đáng kể đến phản ứng ram.

Phương pháp đo lường và đặc tính

Thông số kỹ thuật thử nghiệm tiêu chuẩn

• ASTM A1033: Thực hành tiêu chuẩn để đo lường định lượng và báo cáo các chuyển đổi pha thép hợp kim thấp và cacbon hypoeutectoid
• ASTM E18: Phương pháp thử tiêu chuẩn cho độ cứng Rockwell của vật liệu kim loại
• ASTM E384: Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn cho độ cứng vi vết lõm của vật liệu
• ISO 6508: Vật liệu kim loại — Thử độ cứng Rockwell
• ISO 6507: Vật liệu kim loại — Thử độ cứng Vickers

Các tiêu chuẩn này cung cấp các quy trình đánh giá độ cứng và những thay đổi về cấu trúc vi mô do quá trình xử lý tôi luyện gây ra.

Thiết bị và nguyên tắc thử nghiệm

Máy kiểm tra độ cứng (Rockwell, Vickers, Brinell) là thiết bị chính được sử dụng để đo tác động của quá trình tôi luyện. Các thiết bị này áp dụng tải trọng được kiểm soát vào các đầu đo có hình dạng cụ thể, đo độ lõm thu được để xác định độ cứng của vật liệu.

Kính hiển vi quang học và kính hiển vi điện tử quét (SEM) cho phép quan sát trực tiếp các thay đổi về cấu trúc vi mô. Các kỹ thuật này dựa vào sự phát triển độ tương phản thông qua quá trình khắc để tiết lộ sự phân bố pha và hình thái.

Đặc tính nâng cao sử dụng nhiễu xạ tia X (XRD) để đo các thông số mạng và ứng suất dư, và kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) để kiểm tra các chất kết tủa cacbua mịn và cấu trúc sai lệch.

Yêu cầu mẫu

Các mẫu kim loại học tiêu chuẩn thường có đường kính 10-30 mm hoặc kích thước hình vuông với độ dày tối thiểu là 5 mm. Các bề mặt phải được mài và đánh bóng đến độ hoàn thiện như gương (thường là 1 μm hoặc mịn hơn) và được khắc bằng thuốc thử thích hợp (ví dụ: 2-5% nital).

Mẫu thử độ cứng yêu cầu bề mặt phẳng, song song không có vảy, lớp khử cacbon hoặc hư hỏng cơ học. Độ nhám bề mặt không được vượt quá Ra 0,8 μm để có phép đo chính xác.

Các mẫu phải đại diện cho vật liệu khối và không có hiệu ứng cạnh hoặc bất thường trong quá trình xử lý có thể ảnh hưởng đến phản ứng tôi luyện.

Thông số thử nghiệm

Thử nghiệm tiêu chuẩn thường được tiến hành ở nhiệt độ phòng (20-25°C) trong điều kiện độ ẩm được kiểm soát để đảm bảo khả năng tái tạo. Đối với thử nghiệm ở nhiệt độ cao, cần kiểm soát nhiệt độ trong phạm vi ±3°C.

Các thông số thử độ cứng bao gồm tải trọng chuẩn hóa (ví dụ: 150 kgf đối với Rockwell C, 10 kgf đối với Vickers) và thời gian dừng (thường là 10-15 giây) như được chỉ định trong các tiêu chuẩn có liên quan.

Kiểm tra kim loại học nên bao gồm nhiều trường nhìn ở độ phóng đại thích hợp (100-1000 lần) để mô tả cấu trúc vi mô đã tôi luyện một cách đầy đủ.

Xử lý dữ liệu

Các phép đo độ cứng thường bao gồm nhiều phép đo (tối thiểu 5) tại các vị trí khác nhau để tính giá trị trung bình và độ lệch chuẩn. Các giá trị ngoại lệ vượt quá ±3σ có thể bị loại bỏ theo các thông lệ thống kê tiêu chuẩn.

Phân tích cấu trúc vi mô thường sử dụng các kỹ thuật kim loại học định lượng, bao gồm phần mềm đếm điểm hoặc phân tích hình ảnh để xác định thành phần pha, kích thước hạt và phân bố.

Đánh giá tính chất cuối cùng có thể kết hợp phân tích hồi quy để thiết lập mối tương quan giữa các thông số tôi luyện, các đặc điểm cấu trúc vi mô và tính chất cơ học.

Phạm vi giá trị điển hình

Phân loại thép	Phạm vi giá trị điển hình (HRC)	Điều kiện thử nghiệm	Tiêu chuẩn tham khảo
AISI 1045 (Carbon trung bình)	20-35	Tôi luyện ở nhiệt độ 400-650°C, 1h	Tiêu chuẩn ASTMA29
AISI 4140 (Hợp kim Cr-Mo)	28-45	Tôi luyện ở nhiệt độ 350-650°C, 1h	Tiêu chuẩn ASTMA29
AISI 52100 (Thép chịu lực)	58-64	Tôi luyện ở nhiệt độ 150-200°C, 2h	Tiêu chuẩn ASTMA295
Thép dụng cụ H13	38-54	Tôi luyện ở nhiệt độ 550-650°C, 2h (tôi luyện gấp đôi)	Tiêu chuẩn ASTMA681

Sự khác biệt trong mỗi phân loại chủ yếu là do sự khác biệt về kích thước hạt austenit trước đó, hiệu quả làm nguội và các biến thể nhỏ về thành phần. Hàm lượng cacbon và hợp kim cao hơn thường dẫn đến khả năng giữ độ cứng tốt hơn sau khi tôi ở nhiệt độ tương đương.

Khi diễn giải các giá trị này, các kỹ sư phải xem xét rằng độ cứng tương quan với độ bền nhưng ngược lại với độ dẻo dai. Điều kiện tôi luyện tối ưu phụ thuộc vào các yêu cầu ứng dụng cụ thể và chế độ hỏng hóc cần quan tâm.

Trong các loại thép khác nhau, hàm lượng hợp kim cao hơn thường dịch chuyển đường cong tôi luyện sang nhiệt độ cao hơn, đòi hỏi các điều kiện tôi luyện nghiêm ngặt hơn để đạt được độ giảm độ cứng tương đương. Hiện tượng này, được gọi là khả năng chống tôi luyện, là kết quả của sự hình thành cacbua hợp kim.

Phân tích ứng dụng kỹ thuật

Những cân nhắc về thiết kế

Các kỹ sư thường kết hợp hiệu ứng tôi luyện vào thiết kế bằng cách chỉ định cả phạm vi độ cứng và yêu cầu năng lượng va đập. Phương pháp kép này đảm bảo độ bền thích hợp trong khi vẫn duy trì đủ độ dẻo dai cho ứng dụng dự định.

Hệ số an toàn cho các thành phần tôi luyện thường nằm trong khoảng từ 1,5-3,0 tùy thuộc vào mức độ quan trọng của ứng dụng, với các hệ số cao hơn được áp dụng khi điều kiện tải thay đổi hoặc có thể có tải va chạm. Các hệ số này bù đắp cho các biến thể vi cấu trúc tiềm ẩn và tác động môi trường.

Quyết định lựa chọn vật liệu thường ưu tiên các đặc tính phản ứng tôi luyện, đặc biệt là khi các thành phần phải duy trì các đặc tính ở nhiệt độ dịch vụ cao. Khả năng chống tôi luyện trở thành tiêu chí lựa chọn quan trọng cho các ứng dụng liên quan đến chu trình nhiệt hoặc dịch vụ nhiệt độ cao.

Các lĩnh vực ứng dụng chính

Trong hệ thống truyền động ô tô, thép martensitic tôi luyện cung cấp hiệu suất quan trọng trong các thành phần như trục khuỷu và thanh truyền, nơi độ bền mỏi cao phải được cân bằng với khả năng chống va đập đủ. Nhiệt độ tôi luyện thông thường nằm trong khoảng từ 550-650°C để đạt được giá trị độ cứng 28-36 HRC.

Dụng cụ cắt và khuôn cần được tôi luyện cẩn thận để duy trì độ bền cạnh trong khi ngăn ngừa sự phá hủy giòn. Nhiều chu kỳ tôi luyện ở 500-550°C là phổ biến đối với thép công cụ gia công nóng để đảm bảo độ ổn định về kích thước và phân phối cacbua tối ưu.

Các thành phần cấu trúc trong ứng dụng hàng không vũ trụ thường sử dụng thép cường độ cực cao đã qua tôi luyện (ví dụ: 300M, 4340) được tôi luyện ở nhiệt độ thấp hơn (200-300°C) để duy trì độ bền cao đồng thời cải thiện độ bền gãy so với điều kiện tôi luyện.

Sự đánh đổi về hiệu suất

Độ cứng và độ bền va đập thể hiện mối quan hệ nghịch đảo mạnh trong quá trình tôi luyện. Khi nhiệt độ tôi luyện tăng, độ cứng giảm trong khi năng lượng va đập thường tăng, đòi hỏi các kỹ sư phải xác định sự cân bằng tối ưu cho các điều kiện tải cụ thể.

Khả năng chống mài mòn và khả năng gia công là một sự đánh đổi quan trọng khác. Nhiệt độ tôi cao hơn cải thiện khả năng gia công nhưng làm giảm khả năng chống mài mòn do làm mềm và làm thô cacbua, đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng gia công.

Các kỹ sư thường cân bằng các yêu cầu cạnh tranh này thông qua phương pháp hợp kim hóa vi mô, nhiều chu kỳ tôi luyện hoặc các phương pháp xử lý bề mặt tạo ra sự thay đổi tính chất từ ​​bề mặt đến lõi.

Phân tích lỗi

Sự giòn do tôi luyện là một chế độ hỏng hóc phổ biến, trong đó một số loại thép có độ dẻo dai giảm khi tôi luyện trong hoặc làm nguội chậm qua các phạm vi nhiệt độ cụ thể (350-550°C). Hiện tượng này là kết quả của sự phân tách các thành phần tạp chất với ranh giới hạt austenit trước đó.

Cơ chế giòn liên quan đến sự phân tách phốt pho, antimon, thiếc hoặc asen thành ranh giới hạt, làm giảm độ bền kết dính. Bề mặt gãy thường biểu hiện hình thái liên hạt thay vì sự phân cắt xuyên hạt hoặc sự hợp nhất microvoid được thấy trong thép được tôi luyện đúng cách.

Các chiến lược giảm thiểu bao gồm tránh phạm vi nhiệt độ quan trọng trong quá trình xử lý, giảm mức độ tạp chất thông qua quá trình nấu chảy chân không và thêm molypden hoặc vonfram để giảm xu hướng phân tách.

Các yếu tố ảnh hưởng và phương pháp kiểm soát

Ảnh hưởng của thành phần hóa học

Hàm lượng cacbon ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng tôi và phản ứng ram, với thép cacbon cao hơn giữ được độ cứng lớn hơn ở nhiệt độ ram tương đương. Mỗi 0,1% cacbon tăng thường làm tăng độ cứng khi tôi thêm 4-5 điểm HRC.

Các nguyên tố tạo thành carbide mạnh như crom, molypden, vanadi và vonfram làm tăng đáng kể khả năng chống tôi luyện bằng cách tạo thành carbide hợp kim ổn định chống lại sự thô hóa ở nhiệt độ cao. Các nguyên tố này cho phép các hiệu ứng làm cứng thứ cấp trong quá trình tôi luyện ở nhiệt độ 500-550°C.

Các nguyên tố vi lượng như phốt pho và lưu huỳnh có thể ảnh hưởng đáng kể đến độ kết dính ranh giới hạt trong quá trình tôi luyện, với nồng độ thấp tới 0,01% có khả năng gây ra hiện tượng giòn nghiêm trọng trong các thành phần dễ bị tôi luyện.

Ảnh hưởng của cấu trúc vi mô

Kích thước hạt austenite trước ảnh hưởng đến phản ứng tôi luyện bằng cách thay đổi kích thước gói và khối martensite. Cấu trúc hạt mịn hơn thường thể hiện phản ứng tôi luyện đồng đều hơn và độ dẻo dai vượt trội sau khi xử lý tôi luyện tương đương.

Phân bố pha, đặc biệt là sự hiện diện của austenit giữ lại, ảnh hưởng đáng kể đến hành vi tôi luyện. Austenit giữ lại có thể chuyển thành martensite mới trong quá trình làm nguội từ nhiệt độ tôi luyện, có khả năng làm tăng độ cứng nhưng làm giảm độ ổn định về kích thước.

Các tạp chất không phải kim loại và các khuyết tật có từ trước có thể đóng vai trò là nơi tập trung ứng suất và hình thành hạt cacbua trong quá trình tôi luyện, dẫn đến các biến đổi tính chất cục bộ và các điểm bắt đầu hỏng sớm tiềm ẩn.

Xử lý ảnh hưởng

Nhiệt độ tôi luyện có ảnh hưởng mạnh nhất đến các tính chất cuối cùng, với mỗi lần tăng 50°C thường làm giảm độ cứng 2-5 điểm HRC tùy thuộc vào thành phần thép. Hiệu ứng thời gian tuân theo mối quan hệ logarit, với phần lớn các thay đổi xảy ra trong 1-2 giờ đầu tiên.

Quá trình gia công cơ học trước đó ảnh hưởng đến phản ứng tôi luyện thông qua mật độ sai lệch và trạng thái ứng suất dư. Các cấu trúc gia công nguội thường biểu hiện động học tôi luyện tăng tốc do các đường khuếch tán được tăng cường dọc theo các sai lệch.

Tốc độ làm nguội từ nhiệt độ tôi trở nên quan trọng đối với thép hợp kim dễ bị giòn do tôi. Làm nguội nhanh (làm nguội bằng dầu hoặc làm nguội bằng nước) từ nhiệt độ tôi có thể ngăn ngừa giòn trong các thành phần dễ bị giòn.

Các yếu tố môi trường

Nhiệt độ dịch vụ ảnh hưởng đáng kể đến các cấu trúc vi mô được tôi luyện, với mức tiếp xúc trên 350°C có khả năng gây ra sự tôi luyện bổ sung và suy giảm tính chất theo thời gian. Hiệu ứng này, được gọi là quá nhiệt, đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng nhiệt độ cao.

Môi trường hydro có thể gây ra nứt chậm trong các cấu trúc martensitic tôi luyện, đặc biệt là ở mức độ cứng trên 35 HRC. Hiện tượng này là kết quả của sự khuếch tán hydro đến các giao diện bên trong và các vị trí hình thành vết nứt.

Tiếp xúc với nhiệt độ theo chu kỳ có thể dẫn đến những thay đổi tích lũy về cấu trúc vi mô mà các mô hình tôi luyện đẳng nhiệt không dự đoán được, có khả năng gây ra hỏng hóc sớm trong các ứng dụng tuần hoàn nhiệt.

Phương pháp cải tiến

Nhiều chu kỳ tôi luyện, đặc biệt đối với thép công cụ hợp kim cao, có thể cải thiện độ ổn định về kích thước và độ dẻo dai bằng cách chuyển đổi hoàn toàn austenit giữ lại và thúc đẩy sự phân bố cacbua đồng đều.

Xử lý nhiệt độ thấp giữa quá trình tôi và ram có thể tăng cường khả năng chống mài mòn và độ ổn định kích thước bằng cách chuyển đổi austenit giữ lại thành martensit trước khi ram, đảm bảo kết tủa cacbua đồng đều hơn.

Phương pháp tôi luyện theo độ dốc, trong đó các vùng khác nhau của một thành phần trải qua các điều kiện tôi luyện khác nhau, có thể tối ưu hóa các đặc tính cục bộ cho các tình huống tải phức tạp, chẳng hạn như tạo lõi cứng với bề mặt chống mài mòn.

Các điều khoản và tiêu chuẩn liên quan

Các thuật ngữ liên quan

Làm nguội là quá trình làm nguội nhanh thép từ nhiệt độ austenit hóa để tạo thành martensite, cấu trúc tiền thân cần thiết trước khi ram. Mức độ tôi ảnh hưởng trực tiếp đến hàm lượng martensite ban đầu và phản ứng ram sau đó.

Quá trình lão hóa martensite mô tả hiện tượng nhiệt độ thấp (25-200°C) trong đó sự phân bổ lại cacbon trong martensite diễn ra mà không có sự kết tủa cacbua đáng kể, gây ra sự gia tăng độ cứng và thay đổi kích thước ngay cả ở nhiệt độ phòng.

Giòn do tôi bao gồm một số hiện tượng giòn xảy ra ở các phạm vi nhiệt độ cụ thể, bao gồm 350-550°C (giòn do tôi truyền thống) và 230-370°C (giòn do tôi 500°F), mỗi hiện tượng có cơ chế riêng biệt và thành phần dễ bị ảnh hưởng.

Những hiện tượng này có mối liên hệ với nhau thông qua ảnh hưởng của chúng đến quá trình chuyển đổi martensitic và các quá trình phân hủy tiếp theo quyết định các tính chất cơ học cuối cùng.

Tiêu chuẩn chính

ASTM A255 (Phương pháp thử tiêu chuẩn để xác định độ cứng của thép) bao gồm các quy trình đánh giá phản ứng ram thông qua việc chuẩn bị và thử nghiệm các mẫu chuẩn trong nhiều điều kiện ram khác nhau.

SAE J404 (Thành phần hóa học của thép hợp kim SAE) chỉ định phạm vi thành phần cho các loại thép tiêu chuẩn, ảnh hưởng trực tiếp đến hành vi ram và các thông số ram thích hợp của chúng.

Tiêu chuẩn ISO 683 đưa ra các yêu cầu chi tiết về quy trình xử lý nhiệt, bao gồm các thông số tôi luyện cho nhiều loại thép kỹ thuật khác nhau, với cách tiếp cận khác biệt đáng kể so với tiêu chuẩn ASTM về phạm vi nhiệt độ và thời gian giữ.

Xu hướng phát triển

Các mô hình tính toán tiên tiến kết hợp trường pha và phương pháp Monte Carlo động học cho phép dự đoán chính xác hơn quá trình tiến hóa của cấu trúc vi mô trong các chu kỳ tôi luyện phức tạp, giúp giảm yêu cầu thử nghiệm theo kinh nghiệm.

Các kỹ thuật đặc trưng mới bao gồm nhiễu xạ neutron tại chỗ và chụp cắt lớp thăm dò nguyên tử đang tiết lộ trình tự kết tủa ở cấp độ nano trong quá trình tôi luyện, cung cấp thông tin chi tiết để thiết kế các quy trình xử lý nhiệt hiệu quả hơn.

Những phát triển trong tương lai có thể sẽ tập trung vào các phương pháp tôi luyện phù hợp cho các thành phần thép được sản xuất bằng công nghệ bồi đắp, vốn đặt ra những thách thức riêng do cấu trúc vi mô không cân bằng và ứng suất dư vốn có đòi hỏi các giao thức tôi luyện chuyên biệt.