Thường Hóa và Ủ: Thực Sự Khác Nhau Ở Điểm Nào

Sự khác biệt thực sự duy nhất

Thường hóa và ủ hoàn toàn bắt đầu theo cùng một cách — austenit hóa trên nhiệt độ tới hạn trên và giữ để đồng đều. Chúng khác nhau ở làm nguội:

• Ủ: làm nguội chậm trong lò, thường trong nhiều giờ.
• Thường hóa: làm nguội trong không khí tĩnh.

Sự khác biệt duy nhất đó chi phối mọi điều còn lại.

Hệ quả của việc làm nguội nhanh hơn

Làm nguội bằng không khí kìm hãm chuyển biến xuống nhiệt độ thấp hơn, tạo ra kích thước hạt mịn hơn và pearlit mịn hơn, cứng hơn một chút so với làm nguội trong lò. Trong thực tế, thép thường hóa thường cho thấy:

• Độ bền và độ cứng cao hơn một chút so với cùng loại thép đó ở trạng thái ủ.
• Độ đồng đều tốt hơn trên toàn bộ tiết diện rèn hoặc đúc, vì phương pháp xử lý xóa bỏ lịch sử nhiệt trước đó.
• Một tổ chức thường gia công cơ khí sạch hơn so với tổ chức ủ rất mềm — tổ chức ủ thô, dẻo dính có thể xé thay vì cắt.

Tinh luyện hạt là lĩnh vực sở trường của thường hóa

Vật rèn và vật đúc rời khuôn hoặc khuôn đúc với hạt thô, không đồng đều. Thường hóa là phương pháp xử lý hiệu chỉnh tiêu chuẩn: quá trình austenit hóa lại thiết lập lại tổ chức, và làm nguội bằng không khí giữ hạt mới mịn và đồng đều. Nó cũng được dùng để đồng nhất vùng ảnh hưởng nhiệt của mối hàn và chuẩn bị tổ chức nhất quán trước chu trình tôi và ram sau này trên các chi tiết lớn.

Khi nào mỗi phương pháp được chỉ định

Tình huống	Lựa chọn thông thường
Trạng thái mềm nhất để gia công cơ khí nặng thép hợp kim	Ủ
Tinh luyện hạt thô của vật rèn/vật đúc	Thường hóa
Tổ chức đồng đều trước thấm carbon hoặc tôi + ram	Thường hóa (hoặc thường hóa + ram)
Thép carbon cao/thép dụng cụ, khả năng gia công cơ khí là quan trọng	Ủ (thường là cầu hóa)
Các kết cấu hàn lớn cần đồng đều về tổ chức	Thường hóa, khi thiết kế cho phép

Chi phí và tính thực tiễn

Thường hóa thường rẻ hơn: không cần làm nguội trong lò có kiểm soát, chu trình ngắn hơn, ít chiếm dụng lò hơn. Ủ xứng đáng với chi phí của nó khi độ cứng thấp nhất có thể đạt được hoặc tổ chức cầu hóa thực sự cần thiết. Đối với nhiều thép carbon và thép hợp kim thấp trong chế tạo thông thường, giao hàng ở trạng thái thường hóa (trạng thái "+N" trong các tiêu chuẩn châu Âu) là mặc định chính vì nó cân bằng cơ tính, khả năng gia công cơ khí và giá cả.

Một lưu ý: thường hóa không làm mềm nhiều thép hợp kim có độ thấm tôi cao — làm nguội bằng không khí có thể làm chúng hóa bền một phần. Những mác thép đó thường được cung cấp ở trạng thái ủ, hoặc thường hóa và ram.

Các con số thường trông như thế nào

Trên một thép carbon trung bình phổ biến như C45/1045, sự tương phản khiêm tốn nhưng nhất quán: vật liệu thường hóa thường cho kết quả thử nghiệm độ bền kéo và giới hạn chảy cao hơn phần nào so với vật liệu ủ của cùng một mẻ — vào khoảng 5–15% — với độ giãn dài và độ thắt tiết diện thấp hơn một chút, và độ cứng cao hơn khoảng 10–30 HB. Sự khác biệt tăng lên theo hàm lượng carbon và độ đồng đều của tiết diện, và thu hẹp đến gần bằng không ở các tiết diện rất mỏng, nơi ngay cả "làm nguội trong lò" cũng nhanh và làm nguội bằng không khí hầu như không nhanh hơn.

Biến dạng và ứng suất dư

Không phương pháp nào là ủ khử ứng suất theo cách giữ dưới nhiệt độ tới hạn, nhưng chúng không ngang nhau. Làm nguội trong lò là con đường nhẹ nhàng nhất và để lại ứng suất dư ít nhất. Làm nguội bằng không khí một chi tiết lớn hoặc không đối xứng — một trục dài, một vật đúc thành mỏng — làm một số vùng nguội nhanh hơn các vùng khác và có thể làm cong chi tiết hoặc khóa lại các ứng suất mà sau này xuất hiện dưới dạng chuyển dịch khi gia công cơ khí. Đối với các tiết diện nặng, các chi tiết đôi khi được thường hóa để tinh luyện hạt và sau đó được ram dưới nhiệt độ tới hạn hoặc ủ khử ứng suất như một bước riêng, kết hợp lợi ích về tổ chức của thường hóa với tính ổn định của trạng thái đã khử ứng suất. Khi một chi tiết sẽ được gia công cơ khí tinh đến dung sai chặt chẽ, trình tự đó thường xứng đáng với chi phí bổ sung khiêm tốn của nó.