Thép gió là gì? Ứng dụng ra sao? Xử lý như thế nào?

Thép gió? 

Thép cắt nhanh hay còn gọi là thép gió bao gồm các mác thép hợp kim hóa cao, được dùng để làm các dụng cụ cắt,khoan năng suất cao.

Tính chất cơ bản của họ thép này là tính chịu nóng cao. Nó được đảm bảo bằng việc đưa vào một lượng lớn vonfram (W) cùng các nguyên tố tạo cacbit khác như Molipden (Mo), crôm (Cr), vanadi (V).

Vanadi và Molipden (với sự có mặt của Crôm) liên kết với cácbon rạo thành cacbit đặc biệt khó kết tụ khi ram dạng M6C và ngăn cản sự phân hủy mactenxit. 

Việc tiết ra các cacbit phân tán xảy ra khi ram ở nhiệt độ cao (500-6000C) gây ra sự hóa cứng phân tán mactenxit –hiện tượng độ cứng thứ 2. Độ cứng thứ 2 và độ chịu nóng được nâng cao đặc biệt có hiệu quả khi đưa vào một số chất tạo cacbit mạnh chằng hạn như W, Mo và V. Khi ram vanadi tách ra ở dạng cacbit và tăng cường hiệu quả háo cứng phân tán, còn W (Mo) nằm trong mactenxit và ngăn cản sự phân hủy của nó. 

Côban cũng tạo khả năng tăng cứng nóng mặc dù không tạo cacbit nhưng nâng cao năng lượng của lực liện kết giữa các nguyên tử, ngăn cản sự kết tụ cacbit và tăng độ phân tán của chúng.

Được hợp kim hóa phức tạp như vậy, các dụng cụ cắt bằng thép gió duy trì được độ cứng ở nhiệt độ cao đến 5500C-6500C và cho phép cắt với năng suất cao hơn các dụng cụ bằng thép cacbon và thép hợp kim từ 2 đến 4 lần.

Thép gió được chia làm 2 nhóm

- Nhóm thép có năng suất thường gồm các thép vonfram (P18,P12,P9,P9Co5) và thép Vonfram-môlipđen (P6M3,P6M5) có khả năng duy trì độ cứng không thấp hơn 58HRC nhiệt độ làm việc đến 6200C. Cùng với độ chịu nóng như nhau các mác thép này khác nhau chủ yếu ở cơ tính và tính công nghệ.

- Nhóm thép có năng suất cao là các thép chứa côban và một lượng vanadi khá cao: P6M5K5, P9M4K8, P9K5, P9K10, P10K5Փ5, P18K5Փ2. Chúng hơn hẳn các nhóm thép trước về độ cứng nóng ( khoảng 64-65HRC, nhiệt độ 640-6500C) và dộ chống mài mòn, nhưng lại thua về dộ bền và độ dẻo. Các thép có năng suất cao được dung để gia công các thép có độ bền cao, thép chống ăn mòn và thép bền nóng có tổ chức austenite và các vật liệu khó gia công khác.

Thép gió đặc biệt là các mác thép thuộc nhóm thứ 2 có giá thành cao. Để giảm giá thành người ta tìm cách hạn chề kim loại quý như W, mác thép P6M5 đang được sử dụng rộng rãi nhất. Hiên nay đang có rất nhiều các công trình nghiên cứu thép gió không sử dụng W.

Nhiệt luyện thép gió: 

Thông thường sau khi nấu luyện thép gió được ủ đồng đều (tổ chức lêđêburit). Sau đó được rèn (đây là nguyên công rất quan trọng). Khi rèn không đủ sẽ xuất hiện thiên tích cacbit làm giảm độ bền, tăng tính giòn của dụng cụ.

Sau khi rèn thép được ử đẳng nhiệt để giảm độ cứng, tăng tính gia công.

Thép gió chỉ có tính năng sử dụng cao sau khi nhiệt luyện theo quy trình như sau:

1. Nung phân cấp lần lượt ở 4500C và 8500C ( thời gian giử nhiệt phụ thuộc vào chi tiêt, thong thường khoang 1,5 phút/mm chiều dầy). Chú ý môi trường chống ôxi hóa và thoát cacbon( có thể dung bể muối, khí bào vệ hay chân không).

2. Nung tôi ở nhiệt độ 1260-12800C thời gian giữ nhiệt khoảng 1 phút /mm chiều dầy. Ở nhiệt độ này austenite đã bão hòa với Crôm hòa tan toàn bộ, 8%W, 1%V, 0,4-0,5%C.

3. Sau đó các dụng cụ được làm nguội trong không khí, các dụng cụ lớn được làm nguội trong dầu. Các dụng cụ có hình dạng phức tạp được tôi phân cấp ở 500-5500C để giảm biến dạng.

4. Sau khi tôi thép chưa đạt độ cứng cực đại vì trong tổ chức ngoài mactenxit và cacbit sơ cấp , còn chưa 30-40% austenite dư mà sự có mặt của nó làm giảm nhiệt độ chuyển biến kết thúc Mk thấp hơn 00C. Austenite dư chỉ chuyển thành mactenxit khi ram hay gia công lạnh. Nhiệt độ ram được tiến hành khong khoảng 550-5700C.

Trong quá trình ram cacbit M6C phân tán được tiết ra khỏi mactenxit và austenite dư. Austenite nghèo cacbon và nguyên tố hợp kim trở nên kém ổn định hơn và khi làm nguội xuống thấp hơn điểm Mđ thì chuyển biến thành mactenxit. Ram một lần chưa đủ để chuyển biến hoàn toàn austenit dư. Người ta áp dụng ram 3 lần, mỗi lần 1 giờ và nguội trong không khí. Sau khi ram, lượng austenit giảm xuống chỉ còn 3-5%. Việc áp dụng gia công lạnh khi tôi rút ngắn quy trình nhiệt luyện.