VAI TRÒ NHIỆT LUYỆN
1. Thế nào là nhiệt luyện – xử lý nhiệt ?
Nhiệt luyện là công nghệ nung nóng kim loại, hợp kim đến nhiệt độ xác định, giữ nhiệt tại đó một thời gian thích hợp rồi làm nguội với tốc độ nhất định để làm thay đổi tổ chức, do đó biến đổi cơ tính và các tính chất khác theo phương hướng đã chọn trước. nhiệt luyện là một khâu gia công không thể thiếu được trong ngành cơ khí và luyện kim hiện đại.
Nhiệt luyện chỉ làm thay đổi tính chất của vật liệu (chủ yếu là vật liệu kim loại) bằng cách thay đổi cấu trúc bên trong mà không làm thay đổi hình dáng và kích thước của chi tiết.
Nhiệt luyện có thể chia ra nhiệt luyện sơ bộ và nhiệt luyện cuối cùng. Nhiệt luyện sơ bộ nhằm mục đích sửa chữa những khuyết tật của các khâu gia công trước gây nên, đồng thời chuẩn bị tốt tổ chức kim loại cho khâu tiếp theo. Nhiệt luyện cuối cùng nhằm đạt được những yêu cầu kỹ thuật cần thiết của chi tiết trong điều kiện làm việc.
2. Nhiệt luyện –xử lý nhiệt có vai trò như thế nào trong sản xuất cơ khí?
Trong nền sản xuất công nghiệp hiện đại, vai trỏ của nhiệt luyện rất quan trọng. vì ngoài các yêu cầu về thành phần hóa học do quá trình nấu luyện tạo ra, người ta chỉ có thể thông qua nhiệt luyện mới phát huy hết khả năng tiềm tàng của thép và hợp kim, ví dụ như độ cứng cao, độ bền cao, tính đàn hồi và độ chịu mài mòn v.v… Do đó để đạt được các yêu cầu kỹ thuật, có tới 80% chi tiết trong máy công cụ phải qua nhiệt luyện, 100% dung cụ cắt, dụng cụ đo lường, khuôn mẫu,ổ bi .v.v… đều phải qua nhiệt luyện.
Nhiệt luyện có ảnh hưởng quyết định tới tuổi thọ của các sản phẩm cơ khí. Máy móc càng chính xác, yêu cầu cơ tính càng cao thì số lượng chi tiết cần nhiệt luyện càng nhiều. Đối với các nước công nghiệp phát triển, để đánh giá trình độ ngành chế tạo cơ khí phải căn cứ vào trình độ nhiệt luyện, bởi vì dù gia công cơ khí chính xác nhưng nếu không qua nhiệt luyện hoặc chất lượng nhiệt luyện không đảm bảo thì tuổi thọ của chi tiết cũng không cao và mức độ chính xác của máy móc không còn giữ được theo yêu cầu.
Nhiệt luyện nâng cao chất lượng sản phẩm không những có ý nghĩa kinh tế rất lớn (để kéo dài thời gian làm việc; nâng cao độ bền lâu của công trình, máy móc thiết bị…) mà còn là thước đo để đánh giá trình độ phát triển khoa học, kĩ thuật của mỗi quốc gia.
3. Các tác dụng chủ yếu của Nhiệt luyện
Tăng độ cứng, tính chịu ăn mòn, độ dẻo dai và độ bền của vật liệu
Mục tiêu của SX cơ khí là SX ra các cơ cấu và máy bền hơn, nhẹ hơn, khoẻ hơn với các tính năng tốt hơn. Để đạt được điều đó không thể không sử dụng thành quả của vật liệu kim loại và nhiệt luyện, sử dụng triệt để các tiềm năng của vật liệu về mặt cơ tính.
Bằng những phương pháp nhiệt luyện thích hợp như tôi + ram, tôi bề mặt, thấm cacbon - nitơ,…độ bền và độ cứng của vật có thể tăng lên từ ba đến sáu lần (thép chẳng hạn), nhờ đó có thể dẫn tới rất nhiều điều có lợi như sau:
-Tuổi bền (thời gian làm việc) của máy tăng lên do hệ số an toàn cao không gãy vỡ (do nâng cao độ bền). Trong nhiều trường hợp máy hỏng còn là do bị ăn mòn quá mạnh, nâng cao độ cứng, tính chống mài mòn cũng có tác dụng này.
-Máy hay kết cấu có thể nhẹ đi, điều này dẫn đến tiết kiệm kim loại (hạ giá thành), năng lượng (nhiên liệu) khi vận hành.
- Tăng sức chịu tải của máy, động cơ, phương tiện vận tải (ôtô, toa xe, tàu biển…) và kết cấu (cầu, nhà, xưởng…), điều này dẫn tới các hiệu quả kinh tế - kĩ thuật lớn.
Phần lớn các chi tiết máy quan trọng như trục, trục khuỷu, vòi phun cao áp, bánh răng truyền lực với tốc độ nhanh, chốt…đặc biệt là dao cắt, dụng cụ đo và các dụng cụ biến dạng (khuôn) đều phải qua nhiệt luyện tôi + ram hoặc hoá nhiệt luyện. Chúng thường được tiến hành gần như là sau cùng, nhằm tạo cho chi tiết, dụng cụ cơ tính thích hợp với điều kiện làm việc và được gọi là nhiệt luyện kết thúc (thường tiến hành trên sản phẩm).
Như thường thấy, chất lượng của máy, thiết bị cũng như phụ tùng thay thế phụ thuộc rất nhiều vào cách sử dụng vật liệu và nhiệt luyện chúng. Những máy làm việc tốt không thể không sử dụng vật liệu tốt (một cách hợp lý, đúng chỗ) và nhiệt luyện bảo đảm.
Cải thiện tính công nghệ (rèn, dập, gia công cắt, tính chịu mài, tính hàn…), từ tính, điện tính…
Muốn tạo thành chi tiết máy, vật liệu ban đầu phải qua nhiều khâu, nguyên công gia công cơ khí: rèn, dập, cắt…Để đảm bảo sản xuất dễ dàng với năng suất lao động cao, chi phí thấp vật liệu phải có cơ tính sao cho phù hợp với điều kiện gia công tiếp theo như cần mềm để dễ cắt hoặc dẻo để dễ biến dạng nguội. Muốn vậy cũng phải áp dụng các biện pháp nhiệt luyện thích hợp (ủ hoặc thường hoá như với thép). Ví dụ, sau khi biến dạng (đặc biệt là kéo nguội) thép bị biến cứng đến mức không thể cắt gọt hay biến dạng (kéo) tiếp được, phải đưa đi ủ hoặc thường hoá để làm giảm độ cứng, tăng độ dẻo. Sau khi xử lý như vậy thép trở nên dễ gia công tiếp theo.
Các phương pháp nhiệt luyện tiến hành với mục đích như vậy được gọi là nhiệt luyện sơ bộ, chúng nằm giữa các nguyên công gia công cơ khí (thường tiến hành trên phôi).
Vậy trong sản xuất cơ khí cần phải biết tận dụng các phương pháp nhiệt luyện thích hợp, không những đảm bảo khả năng làm việc lâu dài cho chi tiết, dụng cụ bằng thép mà còn đễ dàng cho quá trình gia công.
4. Hiện trạng ngành nhiệt luyện – xử lý nhiệt ở nước ta hiện nay:
Với vai trò rất quan trọng của nhiệt luyện như vậy, nhưng thực tế ở Việt Nam ngành này còn rất yếu chưa tương xứng với nhu cầu sản xuất gia công cơ khí trong nước.
Hầu hết các công ty chuyên về nhiệt luyện- xử lý nhiệt ở Việt Nam hiện nay đều nhỏ lẻ, vốn đầu tư thấp, công nghệ lạc hậu, trình độ đội ngũ kỹ thuật tay nghề thấp, thiếu thiết bị máy móc phụ trợ.
Thép dùng trong gia công cơ khí trôi nổi, không rõ ràng, chủ yếu là thép có xuất xứ từ Trung Quốc giá thành rất rẻ nhưng không đầy đủ hàm lương các nguyên tố do đó gây không ít khó khăn trong nhiệt luyện – xử lý nhiệt. Hy vọng một ngày không xa, Việt Nam sẽ có 1 nhà máy sản xuất thép gia công đạt tiêu chuẩn để nâng cao chất lượng sản phẩm cơ khí nước ta.
Nước ta chưa chú trọng đúng mức tầm quan trọng của nhiệt luyện trong nền sản xuất công nghiệp nói chung. Đội ngũ công nhân lành nghề trong ngành này hầu như ít được đào tạo. Nhiệt luyện kim loại không được xem trọng trong các trường kỹ thuật (ở nước ngoài người ta rất chú trọng dạy sinh viên kĩ thuật về nhiệt luyện). không có các trung tâm nghiên cứu, nhà nước chưa có chính sách hỗ trợ cho các doanh nghiệp trong ngành.
Thiết nghĩ nếu không chú trọng vào phát triển ngành nhiệt luyện nói riêng và ngành cơ khí nói chung thì chúng ta sẽ rất khó khăn khi vươn ra tầm thế giới.
Mong rằng trong thời gian tới ngành nhiệt luyện sẽ đươc quan tâm đúng mức, góp phần nâng cao chất lượng nền sản xuất công nghiệp nước nhà.
Hữu Luyện (tổng hợp).
EMAIL: NHIETCONGNANG@GMAIL.COM
WEBSITE: XULYNHIET.COM
Tài liệu tham khảo
[1]. Nghiêm Hùng, Vật liệu học, ĐHBK Hà nội, 1999.
[2]. Phạm Thị Minh Phương - Tạ Văn Thất, Công nghệ nhiệt luyện,Giáo Dục, 2000.
