Quá nhiệt và quá cháy là hai khuyết tật phổ biến trong quá trình xử lý vật liệu kim loại và chúng có tác động đáng kể đến hiệu suất và tuổi thọ của vật liệu.
I. Định nghĩa quá nhiệt và nấu quá chín
1. Quá nóng
Quá nóng đề cập đến vật liệu kim loại trong quá trình gia nhiệt, do nhiệt độ quá cao hoặc thời gian giữ quá lâu dẫn đến hiện tượng phát triển hạt bất thường. Quá nhiệt của tổ chức kim loại trở nên thô, ranh giới hạt yếu đi, các tính chất cơ học như độ bền, độ dẻo dai và sự suy giảm đáng kể khác. Quá nhiệt thường xảy ra trong quá trình xử lý nhiệt, hàn hoặc đúc, là khuyết tật cần được kiểm soát chặt chẽ trong quá trình gia công vật liệu kim loại.
2. nấu quá chín
Quá chín là vật liệu kim loại trong quá trình gia nhiệt, do nhiệt độ quá cao và thời gian giữ quá lâu, dẫn đến nóng chảy hoặc oxy hóa ranh giới hạt, hình thành các pha hoặc lỗ giòn và các khuyết tật khác. Tổ chức kim loại bị nấu quá chín sẽ bị hư hỏng nghiêm trọng, tính chất cơ học giảm mạnh, thậm chí mất hoàn toàn giá trị sử dụng. Quá trình nấu quá chín là một khuyết tật nhiệt cực kỳ nghiêm trọng, một khi nó xảy ra, thông qua quá trình xử lý tiếp theo thường khó khôi phục hoàn toàn các đặc tính ban đầu của vật liệu.
Thứ hai, nguyên nhân gây ra hiện tượng quá nhiệt và nấu quá chín
1. Nguyên nhân gây nóng máy
- Nhiệt độ gia nhiệt quá cao: trong quá trình gia nhiệt vật liệu kim loại, nếu nhiệt độ vượt quá phạm vi gia nhiệt thông thường của vật liệu, hạt sẽ bắt đầu phát triển bất thường.
- Thời gian giữ quá lâu: ở nhiệt độ cao, cách nhiệt trong thời gian dài, hạt có đủ năng lượng và thời gian để phát triển dẫn đến quá nóng.
- Điều khiển thiết bị sưởi không chính xác: việc kiểm soát nhiệt độ của thiết bị sưởi không chính xác hoặc cảm biến nhiệt độ bị lỗi dẫn đến nhiệt độ làm nóng thực tế cao hơn nhiệt độ cài đặt.
2. Nguyên nhân gây nóng máy
- Nhiệt độ gia nhiệt quá cao và thời gian lưu giữ quá dài: khi nhiệt độ gia nhiệt cao hơn nhiều so với điểm nóng chảy hoặc nhiệt độ tới hạn của vật liệu và thời gian lưu giữ quá dài, ranh giới hạt sẽ tan chảy hoặc bị oxy hóa.
- Ảnh hưởng của môi trường gia nhiệt: Trong một số môi trường gia nhiệt, chẳng hạn như bầu không khí chứa khí oxy hóa, vật liệu kim loại dễ bị nấu quá chín.
- Yếu tố bản thân vật liệu: một số vật liệu kim loại nhất định nhạy cảm hơn với hiện tượng quá nhiệt và cháy quá mức, chẳng hạn như vật liệu có hàm lượng cacbon cao hoặc các nguyên tố hợp kim.
III. Ảnh hưởng của việc quá nóng và nấu quá chín
1. Ảnh hưởng đến tính chất cơ học
- Quá nóng: vật liệu kim loại quá nóng, hạt thô, ranh giới hạt yếu đi, dẫn đến độ bền, độ dẻo dai và các tính chất cơ học khác suy giảm. Đồng thời, quá nhiệt cũng có thể làm cho độ dẻo của vật liệu bị suy giảm, hiệu suất xử lý giảm.
- Nấu quá chín: tổ chức vật liệu kim loại nấu quá chín bị hư hỏng nghiêm trọng, hình thành các pha hoặc lỗ giòn và các khuyết tật khác, dẫn đến tính chất cơ học giảm mạnh. Vật liệu nấu quá chín thường không thể chịu được quá trình xử lý và sử dụng tải thông thường, thậm chí có thể xảy ra hiện tượng gãy giòn.
2. Ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý
- Quá nóng: vật liệu kim loại quá nóng do hạt thô, quá trình xử lý dễ bị nứt, biến dạng và các khuyết tật khác, khó khăn trong quá trình xử lý.
- Nấu quá chín: vật liệu kim loại nấu quá chín có hiệu suất gia công rất kém và không thể thực hiện các hoạt động cắt, rèn và gia công khác một cách hiệu quả.
3. Ảnh hưởng đến tuổi thọ sử dụng
- Quá nóng: vật liệu kim loại bị quá nhiệt do tính chất cơ học suy giảm, tuổi thọ sử dụng bị rút ngắn. Ở nhiệt độ cao, áp suất cao và các môi trường khắc nghiệt khác, vật liệu quá nóng sẽ dễ bị hỏng hơn.
- Nấu quá chín: vật liệu kim loại nấu quá chín gần như mất hoàn toàn giá trị sử dụng, không thể chịu được tải trọng sử dụng thông thường, tuổi thọ sử dụng cực kỳ ngắn.
Bốn, phương pháp khắc phục quá nhiệt và nấu quá chín
1. Phương pháp khắc phục tình trạng quá nhiệt
- Xử lý chuẩn hóa: Đối với vật liệu kim loại quá nóng, xử lý chuẩn hóa có thể được sử dụng để tinh chế hạt. Xử lý bình thường hóa là làm nóng vật liệu đến nhiệt độ tới hạn trên, giữ trong một khoảng thời gian sau khi làm mát bằng không khí. Thông qua quá trình xử lý bình thường hóa, nó có thể loại bỏ tổ chức quá nhiệt và khôi phục cấu trúc hạt bình thường và tính chất cơ học của vật liệu.
- Xử lý ủ: Xử lý ủ cũng là một phương pháp hiệu quả để khắc phục hiện tượng quá nhiệt. Xử lý ủ là làm nóng vật liệu đến nhiệt độ nhất định, giữ trong một khoảng thời gian sau khi làm nguội bằng lò. Xử lý ủ có thể loại bỏ ứng suất bên trong, giảm độ cứng và cải thiện khả năng gia công. Ủ có thể là một phương pháp đơn giản để khắc phục hiện tượng quá nhiệt đối với một số vật liệu không yêu cầu hiệu suất cao.
- Hâm nóng và làm nguội: Đối với các vật liệu kim loại yêu cầu độ cứng và độ bền cao, chẳng hạn như thép công cụ và thép chịu lực, việc hâm nóng và làm nguội có thể được sử dụng để khắc phục hiện tượng quá nhiệt. Quá trình làm nguội lại bao gồm việc làm nóng vật liệu đến nhiệt độ làm nguội, giữ nó trong một khoảng thời gian và sau đó làm nguội nhanh chóng. Bằng cách hâm nóng và làm nguội, có thể thu được tổ chức martensitic tốt và độ cứng và độ bền của vật liệu có thể được cải thiện.
2. Khắc phục hiện tượng quá nhiệt
- Nói chung không thể khắc phục hoàn toàn việc nấu quá chín: nấu quá chín là một khiếm khuyết rất nghiêm trọng trong quá trình gia nhiệt vật liệu kim loại, một khi đã xảy ra thì thông qua xử lý tiếp theo, thường rất khó khôi phục hoàn toàn các đặc tính ban đầu của vật liệu. Đối với nguyên liệu đã chín quá, thông thường chỉ có thể đem đi phế liệu hoặc dùng cho mục đích khác, biện pháp khác.
- Các biện pháp phòng ngừa: Vì không thể khắc phục hoàn toàn hiện tượng quá nhiệt nên điều quan trọng là phải ngăn chặn tình trạng quá nhiệt xảy ra. Trong quá trình xử lý vật liệu kim loại, cần kiểm soát chặt chẽ nhiệt độ gia nhiệt và thời gian giữ để tránh nhiệt độ quá cao hoặc thời gian giữ quá lâu. Đồng thời, cần tăng cường công tác bảo trì, sửa chữa các thiết bị sưởi ấm để đảm bảo tính chính xác và ổn định của việc kiểm soát nhiệt độ. Ngoài ra, có thể sử dụng các phương pháp như gia nhiệt không khí bảo vệ hoặc gia nhiệt chân không để giảm hiện tượng cháy quá mức.
