Quá trình gia công nguội làm thay đổi độ cứng của thanh Haynes 25 như thế nào

Gia công nguội làm tăng độ cứng của thanh Haynes 25 bằng cách khiến biến dạng dẻo tiếp theo khó xảy ra hơn. Mức tăng phụ thuộc vào lượng và sự phân bố biến dạng, trạng thái ban đầu của vật liệu và mọi quá trình xử lý nhiệt tiếp theo. Khi hai thanh có cùng mác hợp kim cho kết quả đo độ cứng khác nhau, sự khác biệt có thể phản ánh lịch sử gia công của chúng chứ không phải vấn đề về thành phần hóa học.

Đối với các kỹ sư đánh giá thanh thép Haynes 25, việc trước tiên cần làm là xác định vật liệu ở trạng thái ủ hòa tan, kéo nguội hay đã hóa bền biến dạng theo cách khác. Dù đây là cụm từ tìm kiếm phổ biến, Haynes 25 là hợp kim nền coban, còn được gọi là L-605 hoặc UNS R30605, không phải thép thông thường. Độ cứng cao hơn có thể đi kèm với độ bền tăng hữu ích, nhưng cũng có thể đồng nghĩa với độ dẻo thấp hơn, khó gia công hơn và nguy cơ biến dạng lớn hơn khi bóc vật liệu.

Điều gì thay đổi bên trong thanh khi gia công nguội?

Kéo, cán, ép quay và nắn làm biến dạng hợp kim ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ kết tinh lại. Các công đoạn này làm tăng mật độ lệch mạng và tạo ra những tương tác cản trở chuyển động tiếp theo của lệch mạng. Do đó, vật liệu cần ứng suất cao hơn để tiếp tục biến dạng, và độ cứng đo bằng phương pháp ấn lõm thường tăng.

Haynes 25 có nền giàu coban được tăng bền nhờ các nguyên tố hợp kim. Tùy thuộc vào điều kiện gia công, đáp ứng biến dạng của hợp kim cũng có thể liên quan đến lỗi xếp chồng và song tinh biến dạng. Khi đánh giá vật liệu, điểm khác biệt quan trọng là hóa bền do gia công nguội không giống với xử lý hóa bền kết tủa có kiểm soát. Độ cứng tăng sau khi kéo không chứng minh rằng thanh đã được xử lý hóa già hoặc đạt một mức tính chất cụ thể ở nhiệt độ cao.

Biến dạng không nhất thiết phân bố đồng đều trên toàn bộ mặt cắt. Hình dạng khuôn, ma sát, mức giảm tiết diện mỗi lượt và quy trình nắn đều ảnh hưởng đến sự phân bố biến dạng. Vì vậy, kết quả đo trên bề mặt không thể mặc nhiên đại diện cho độ cứng ở tâm của một thanh có kích thước lớn.

Mức giảm tiết diện rất quan trọng, nhưng không phải là thang đo độ cứng áp dụng chung

Đối với kéo nguội, mức giảm diện tích mặt cắt cung cấp một tham chiếu hữu ích về quá trình gia công:

Mức giảm diện tích (%) = [(diện tích ban đầu − diện tích cuối cùng) / diện tích ban đầu] × 100.

Đối với thanh tròn, hãy tính diện tích dựa trên các đường kính tương ứng; phần trăm giảm đường kính không tương đương với phần trăm giảm diện tích. Đồng thời, cần xác định liệu mức giảm được báo cáo có xảy ra sau lần ủ hòa tan hoàn toàn gần nhất hay không. Quá trình ủ trung gian có thể làm thay đổi đáng kể trạng thái hóa bền do biến dạng, vì vậy mức giảm tổng cộng tính từ phôi ban đầu có thể gây hiểu nhầm.

Đường cong độ cứng theo mức giảm của nhà cung cấp chỉ hữu ích khi trạng thái ban đầu, kích thước, quy trình biến dạng và phương pháp thử phù hợp với thanh dự kiến sử dụng. Hãy dùng đường cong này để lập kế hoạch đánh giá xác nhận, không dùng làm giới hạn nghiệm thu tự động cho sản phẩm có kích thước khác.

Khi thanh được giao có độ cứng cao hơn gây ra vấn đề gia công

Một dấu hiệu cảnh báo thực tế là thanh đáp ứng yêu cầu kích thước nhưng lại tạo ra lực cắt cao bất thường, làm mòn dụng cụ nhanh hoặc bị dịch chuyển sau khi gia công thô. Độ cứng khối cao hơn có thể là một nguyên nhân; ứng suất dư cũng có thể được giải phóng khi mặt cắt trở nên bất đối xứng. Đây là những hệ quả có liên quan đến quá trình gia công, nhưng độ cứng không đo trực tiếp ứng suất dư.

Trước tiên, hãy phân biệt hóa bền do biến dạng trên toàn khối với lớp bề mặt bị hóa cứng cục bộ do gia công. Ma sát trượt, dừng dụng cụ tại chỗ hoặc thực hiện nhiều lượt cắt nông có thể làm biến dạng bề mặt, khiến các lượt cắt tiếp theo khó khăn hơn. Phép đo độ cứng trên bề mặt đó có thể phản ánh lịch sử gia công chứ không phải trạng thái của thanh khi được giao.

• So sánh chứng chỉ vật liệu và quy trình sản xuất trước khi thay đổi thông số cắt.
• Kiểm tra mặt cắt được chuẩn bị đúng cách khi độ cứng bề mặt và độ cứng khối có vẻ không nhất quán.
• Sử dụng trình tự gia công hạn chế việc bóc vật liệu không cân bằng nếu cần kiểm soát biến dạng.
• Đánh giá xác nhận mọi phương án xử lý nhiệt trung gian theo các tính chất cuối cùng yêu cầu.

Độ cứng cao hơn không tự động là trạng thái giao hàng ưu tiên cho một chi tiết cần gia công nhiều. Trạng thái ban đầu ít hóa bền do biến dạng hơn có thể đem lại dư địa gia công lớn hơn, miễn là chi tiết hoàn thiện vẫn đáp ứng các yêu cầu về cơ tính và điều kiện sử dụng.

Tiếp xúc nhiệt có thể làm thay đổi kết quả một lần nữa

Không nên cho rằng hiệu quả tăng bền do gia công nguội sẽ giữ nguyên trong quá trình sử dụng ở nhiệt độ cao. Quá trình hồi phục và, khi điều kiện đủ khắc nghiệt, quá trình kết tinh lại có thể làm giảm cấu trúc biến dạng gây hóa bền. Tiếp xúc nhiệt cũng có thể làm thay đổi sự kết tủa và phân bố cacbit, vì vậy độ cứng không phải lúc nào cũng giảm đều và đơn giản.

Do đó, xử lý khử ứng suất không phải là một công đoạn trung tính. Tùy vào nhiệt độ và thời gian xử lý, quá trình này có thể làm giảm một phần ứng suất dư, thay đổi độ cứng hoặc ảnh hưởng đến độ dẻo mà không khôi phục hoàn toàn cấu trúc ủ hòa tan. Hãy áp dụng hướng dẫn xử lý nhiệt phù hợp của nhà sản xuất hợp kim và xác minh trạng thái sau xử lý, thay vì chọn một chu trình khử ứng suất dành chung cho thép.

Đối với các bộ phận làm việc ở nhiệt độ cao, độ cứng ở nhiệt độ phòng không thể xác định khả năng chống dão, tính năng bền đứt do ứng suất hoặc độ ổn định lâu dài. Nếu các phép tính thiết kế yêu cầu những tính chất này, hãy lấy dữ liệu cho trạng thái vật liệu và điều kiện sử dụng tương ứng. Thanh đầu vào cứng hơn không phải là bằng chứng đầy đủ cho thấy khả năng làm việc ở nhiệt độ cao tốt hơn.

Thiết lập phép so sánh độ cứng có thể làm căn cứ nghiệm thu

Chỉ có thể so sánh hai giá trị độ cứng khi đã hiểu rõ các điều kiện đo. Phép thử Rockwell, Brinell và Vickers sử dụng các phương pháp ấn lõm khác nhau và lấy mẫu các thể tích vật liệu khác nhau. ASTM E18, ASTM E10 và ASTM E384 lần lượt là các tiêu chuẩn phương pháp thử liên quan đến độ cứng Rockwell, Brinell và độ cứng vi ấn lõm; các tiêu chuẩn này không tự quy định dải độ cứng chấp nhận được cho thanh Haynes 25.

1. Xác nhận mã nhận dạng và trạng thái. Ghi lại mác hợp kim, số mẻ nấu, dạng sản phẩm, trạng thái giao hàng và tiêu chuẩn vật liệu áp dụng, kèm theo lần sửa đổi.
2. Xác định phép thử. Nêu rõ thang độ cứng, tải trọng nếu áp dụng, phương pháp chuẩn bị mẫu và vị trí thử. Kiểm tra các yêu cầu về chiều dày mẫu, khoảng cách giữa các vết lõm và độ cong.
3. Lấy mẫu tại các vị trí nghi ngờ có biến thiên. Để đánh giá sự khác biệt từ bề mặt đến tâm, hãy sử dụng mặt cắt ngang được chuẩn bị đúng cách và xác định rõ các vị trí theo bán kính. Nếu cần kiểm tra theo chiều dài, hãy thử tại nhiều vị trí.
4. Liên hệ độ cứng với các yêu cầu cơ tính. Yêu cầu kết quả thử kéo và độ giãn dài khi tiêu chuẩn hoặc thiết kế quy định. Không thay thế bằng phép quy đổi chung từ độ cứng sang độ bền.

Cần đặc biệt thận trọng khi quy đổi giữa các thang đo đối với hợp kim nền coban và cấu trúc hóa bền do biến dạng. Một giá trị quy đổi có vẻ chính xác có thể che giấu độ không chắc chắn đáng kể. Để nghiệm thu, nên thử trực tiếp trên thang đo được quy định bất cứ khi nào có thể.

Gắn yêu cầu kỹ thuật với đúng dạng sản phẩm

Không nên áp dụng trực tiếp dữ liệu giảm chiều dày do cán nguội của băng sang thanh. Các sản phẩm liên quan như Dải thép hợp kim chính xác được cung cấp với chiều dày từ 0.1 mm đến 3 mm cho các ứng dụng yêu cầu đặc tính vật liệu được kiểm soát. Tuy nhiên, lựa chọn hợp kim, lịch sử cán và hình dạng mặt cắt của chúng khác với thanh Haynes 25; chúng không phải là mẫu tham chiếu độ cứng hay vật liệu có thể thay thế lẫn nhau.

Một yêu cầu mua hàng hữu ích cho thanh cần nêu rõ hợp kim, kích thước, trạng thái giao hàng, tiêu chuẩn sản phẩm áp dụng, cơ tính yêu cầu và cơ sở thử độ cứng. Khi gia công nguội có ý nghĩa về mặt chức năng, hãy yêu cầu mức giảm sau lần ủ hòa tan gần nhất và thông tin chi tiết về quá trình xử lý nhiệt tiếp theo. Khi độ biến dạng hoặc chênh lệch độ cứng ảnh hưởng đến chi tiết, hãy thống nhất vị trí lấy mẫu và các phép thử đánh giá xác nhận trước khi phê duyệt. Nhờ đó, yêu cầu độ cứng có thể truy xuất đến trạng thái thực sự cần thiết của chi tiết, thay vì chỉ là một con số riêng lẻ trên chứng chỉ.