Ủ thấp áp dụng cho loại thép nào?

Thép 18CrMnTi là loại thép hợp kim thấp, trong đó Ti (Titan) đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát kích thước hạt austenite trong quá trình nhiệt luyện, đặc biệt là thấm carbon. Khi thép được thấm carbon ở nhiệt độ cao, các hạt austenite có xu hướng lớn lên, làm giảm độ bền và độ dẻo dai của thép. Ti tạo thành các carbide (TiC) rất bền, ngăn cản sự lớn lên của hạt austenite, do đó giữ cho hạt thép nhỏ mịn sau khi thấm carbon. Điều này cải thiện đáng kể các tính chất cơ học của thép, đặc biệt là độ bền và độ dẻo dai ở bề mặt sau khi thấm carbon và tôi. Các lựa chọn khác không chính xác vì: * A. Tăng độ bền: Ti có góp phần vào tăng độ bền nhưng vai trò chính không phải là tăng độ bền một cách trực tiếp mà là giữ hạt nhỏ để duy trì độ bền sau quá trình nhiệt luyện. * B. Tăng độ thấm tôi: Cr và Mn có ảnh hưởng lớn hơn đến độ thấm tôi của thép. * C. Tăng khả năng chịu mài mòn: Các nguyên tố như Cr và V (Vanadium) thường được thêm vào để tăng khả năng chịu mài mòn.

Thấm carbon là quá trình khuếch tán carbon vào bề mặt của thép. Mục đích của quá trình này là làm tăng độ cứng và khả năng chống mài mòn của bề mặt chi tiết, trong khi vẫn duy trì độ dẻo dai của lõi. Để đạt được điều này, thép được chọn cho quá trình thấm carbon thường là thép trước cùng tích (hypoeutectoid steel), tức là thép có hàm lượng carbon thấp hơn 0.8%C. Sau khi thấm carbon, lớp bề mặt sẽ có hàm lượng carbon cao hơn (gần hoặc đạt thành phần cùng tích), còn lõi vẫn giữ nguyên thành phần ban đầu của thép trước cùng tích.

Độ thấm tôi là khả năng của vật liệu thép đạt được độ cứng cao ở lớp lõi sau khi nhiệt luyện. Các nguyên tố hợp kim như Cr, Ni, Mn,... làm tăng độ thấm tôi của thép. Hàm lượng các nguyên tố hợp kim càng cao thì độ thấm tôi càng lớn. * **20CrNi** là thép hợp kim thấp, chứa khoảng 0.2%C, Cr và Ni. * **C45A** là thép cacbon trung bình, chỉ chứa khoảng 0.45%C. * **40Cr** là thép hợp kim thấp, chứa khoảng 0.4%C và Cr. * **90CrSi** là thép hợp kim dụng cụ, chứa khoảng 0.9%C, Cr và Si. Thép 90CrSi có hàm lượng Cr cao nhất trong các lựa chọn, do đó có độ thấm tôi cao nhất. Vậy đáp án đúng là D.

Thép C45 là loại thép cacbon trung bình, có độ cứng cao hơn so với thép cacbon thấp. Để gia công cắt thép C45 dễ dàng hơn, cần phải làm giảm độ cứng của nó. Các phương pháp nhiệt luyện như ủ và thường hóa đều có thể làm giảm độ cứng của thép, nhưng mức độ giảm độ cứng khác nhau. * **Ủ hoàn toàn:** Nung thép lên quá nhiệt độ tới hạn (Ac3) khoảng 30-50°C, giữ nhiệt một thời gian rồi làm nguội chậm cùng lò. Mục đích là làm mềm thép, tăng độ dẻo và độ dai, giảm hoặc khử bỏ ứng suất bên trong, làm đồng đều thành phần hóa học. Thích hợp cho thép có độ cứng cao, cần độ dẻo tốt. * **Ủ không hoàn toàn:** Nung thép lên giữa Ac1 và Ac3. Chỉ làm mềm thép một phần. * **Ủ đẳng nhiệt:** Nung thép lên quá nhiệt độ tới hạn, giữ nhiệt và làm nguội nhanh đến một nhiệt độ nhất định rồi giữ nhiệt ở nhiệt độ đó cho đến khi austenit chuyển biến hoàn toàn thành các tổ chức khác. Sau đó, làm nguội tiếp đến nhiệt độ phòng. Mục đích là tạo ra tổ chức tế vi đồng đều, cải thiện tính công nghệ. * **Thường hóa:** Nung thép lên quá nhiệt độ tới hạn (Ac3 hoặc Ac1) khoảng 30-50°C, giữ nhiệt một thời gian rồi làm nguội trong không khí tĩnh. Mục đích là làm nhỏ hạt, tăng độ bền và độ dẻo dai. Trong trường hợp này, thường hóa là phương pháp phù hợp nhất để cải thiện khả năng gia công cắt của thép C45 mà vẫn duy trì được một độ bền nhất định. Ủ hoàn toàn có thể làm thép quá mềm, gây khó khăn cho quá trình gia công cắt. Vì vậy, đáp án đúng là D. Thường hóa.