Trong khi thành phần hóa học của kim loại quyết định một phần lớn tính chất cơ học, tính chất cơ học của nhiều kim loại có thể bị thay đổi bằng cách xử lý nhiệt. Có nhiều phương pháp xử lý nhiệt khác nhau hiện nay, và một trong những phương pháp phổ biến nhất là ủ nhiệt.
Ủ Là Gì?
Ủ là một quá trình xử lý nhiệt được sử dụng chủ yếu để tăng độ dẻo và giảm độ cứng của vật liệu. Sự thay đổi về độ cứng và độ dẻo này là kết quả của việc giảm sự sai lệch trong cấu trúc tinh thể của vật liệu được ủ.
Quá trình ủ thường được thực hiện sau khi vật liệu đã trải qua quá trình làm cứng hoặc gia công nguội để tránh tình trạng giòn bị hỏng hoặc làm cho vật liệu dễ uốn hơn cho các hoạt động tiếp theo.
Tại Sao Kim Loại Được Ủ?
Như đã đề cập ở trên, ủ được sử dụng để giảm độ cứng và tăng độ dẻo. Việc thay đổi các tính chất cơ học này thông qua quá trình ủ rất quan trọng vì nhiều lý do:
- Ủ cải thiện khả năng định dạng của vật liệu. Vật liệu cứng, giòn có thể khó uốn cong hoặc ép mà không làm vỡ vật liệu. Ủ loại bỏ rủi ro này.
- Ủ cũng có thể cải thiện khả năng gia công. Vật liệu cực kỳ giòn có thể gây mài mòn dụng cụ quá mức. Bằng cách giảm độ cứng của vật liệu bằng cách ủ, có thể giảm sự hao mòn của dụng cụ được sử dụng.
- Việc ủ loại bỏ các ứng suất dư. Ứng suất dư có thể gây ra các vết nứt và các biến chứng cơ học khác, và cách tốt nhất là loại bỏ chúng bất cứ khi nào có thể.
Kim Loại Nào Có Thể Được Ủ?
Để thực hiện quá trình ủ, phải sử dụng vật liệu có thể biến đổi bằng cách xử lý nhiệt. Ví dụ như nhiều loại thép và gang . Một số loại nhôm, đồng, đồng thau và các vật liệu khác cũng có thể đáp ứng quy trình ủ.
Quá Trình Ủ
Ủ là một quá trình xử lý nhiệt làm thay đổi tính chất vật lý và đôi khi cả tính chất hóa học của vật liệu để tăng độ dẻo và giảm độ cứng để làm cho vật liệu dễ gia công hơn.
Lò ủ hoạt động bằng cách nung nóng vật liệu trên nhiệt độ kết tinh lại và sau đó làm nguội vật liệu sau khi vật liệu được giữ ở nhiệt độ mong muốn trong một khoảng thời gian thích hợp. Vật liệu kết tinh lại khi nó nguội đi, ngay sau khi quá trình gia nhiệt đã dẫn đến chuyển động nguyên tử được phân phối lại và sự lệch vị trí trong phôi được loại bỏ.
Có ba giai đoạn chính trong quá trình ủ :
- Giai đoạn phục hồi.
- giai đoạn kết tinh lại
- Giai đoạn sinh trưởng của hạt
Giai Đoạn Phục Hồi
Trong giai đoạn phục hồi, lò nung hoặc loại thiết bị gia nhiệt khác được sử dụng để nâng vật liệu lên nhiệt độ mà ứng suất bên trong của nó giảm bớt.
Giai Đoạn Kết Tinh Lại
Trong giai đoạn kết tinh lại, vật liệu được nung nóng trên nhiệt độ kết tinh lại nhưng thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của nó. Điều này làm cho các hạt mới hình thành mà không có bất kỳ sức căng nào từ trước.
Giai Đoạn Tăng Trưởng Hạt
Khi hạt lớn lên, hạt mới phát triển đầy đủ. Sự tăng trưởng này được kiểm soát bằng cách để vật liệu nguội đi ở một tốc độ nhất định. Kết quả của việc hoàn thành ba giai đoạn này là một loại vật liệu có độ dẻo cao hơn và độ cứng giảm đi. Các quá trình tiếp theo, có thể làm thay đổi thêm các tính chất cơ học, đôi khi được thực hiện sau quá trình ủ.
Khi Nào Cần Ủ Và Tại Sao Nó Quan Trọng?
Ủ được sử dụng để đảo ngược tác động của quá trình làm cứng vật liệu có thể xảy ra trong các quy trình như uốn, tạo hình nguội hoặc vẽ. Nếu vật liệu trở nên quá cứng, nó có thể khiến vật liệu không hoạt động được hoặc gây ra các vết nứt.
Làm nóng vật liệu trên nhiệt độ kết tinh lại làm cho nó dễ uốn hơn và do đó có thể hoạt động trở lại. Việc ủ cũng loại bỏ các ứng suất có thể xảy ra khi các mối hàn đông đặc. Thép cán nóng cũng được tạo hình và định hình bằng cách nung nóng trên nhiệt độ kết tinh lại. Trong khi ủ thép và thép hợp kim là phổ biến, các kim loại khác như nhôm, đồng thau và đồng cũng có thể được hưởng lợi từ quá trình này.
Các bộ xử lý kim loại sử dụng quá trình ủ để tạo ra các bộ phận phức tạp và giữ cho vật liệu có thể hoạt động được bằng cách đưa chúng trở lại gần trạng thái trước khi gia công. Quá trình này rất quan trọng để duy trì độ dẻo và giảm độ cứng sau khi gia công nguội. Ngoài ra, một số kim loại được ủ để tăng tính dẫn điện.
Ủ Có Thể Được Sử Dụng Với Hợp Kim?
Quá trình ủ có thể được thực hiện trên các hợp kim, trong đó ủ một phần hoặc toàn bộ là phương pháp duy nhất được sử dụng cho các hợp kim không thể xử lý nhiệt. Các hợp kim của dòng 5000, có thể ổn định ở nhiệt độ thấp, là một ngoại lệ.
Hợp kim được ủ ở nhiệt độ từ 300 đến 410 ° C, tùy thuộc vào hợp kim, thời gian nung nóng từ 0,5 đến 3 giờ tùy thuộc vào kích thước của phôi và loại hợp kim. Hợp kim phải được làm mát với tốc độ tối đa là 20 ° C mỗi giờ cho đến khi nhiệt độ giảm xuống 290 ° C. Sau đó, tốc độ làm mát không còn quan trọng nữa.
Ưu Điểm Của Ủ
Lợi ích chính của ủ là cách quy trình cải thiện khả năng gia công của vật liệu, tăng độ dẻo dai, giảm độ cứng và tăng độ dẻo và khả năng gia công của kim loại.
Quá trình gia nhiệt và làm mát cũng làm giảm độ giòn của kim loại đồng thời cải thiện tính chất từ tính và độ dẫn điện của chúng.
Nhược Điểm Của Ủ
Nhược điểm chính của ủ là nó có thể là một quá trình tốn thời gian, tùy thuộc vào vật liệu nào đang được ủ. Các vật liệu có yêu cầu nhiệt độ cao có thể mất nhiều thời gian để đủ nguội, đặc biệt nếu chúng nguội tự nhiên trong lò ủ.
Ứng Dụng Ủ
Ủ được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp nơi kim loại phải được xử lý thành các cấu trúc phức tạp hoặc được xử lý nhiều lần.
Một trong những ứng dụng chính của ủ là đảo ngược tác động của quá trình làm cứng. Theo cách tương tự, quá trình ủ được sử dụng để loại bỏ các ứng suất bên trong xảy ra khi các mối hàn hóa rắn. Bên cạnh thép, các kim loại khác cũng có thể được hưởng lợi từ quá trình ủ như đồng, nhôm và đồng thau.
Câu Hỏi Thường Gặp.
Ủ Là Gì?
Ủ là một quá trình xử lý nhiệt được sử dụng chủ yếu để tăng độ dẻo và giảm độ cứng của vật liệu. Sự thay đổi về độ cứng và độ dẻo này là kết quả của việc giảm sự sai lệch trong cấu trúc tinh thể của vật liệu được ủ.
