Các nguyên tắc khoa học và ứng dụng công nghiệp hiện đại của quy trình tôi: Bước nhảy vọt về hiệu suất từ ​​dụng cụ cắt đến ốc vít

Thép thực chất là hợp kim của sắt và cacbon. Khi thép được nung nóng đến nhiệt độ tới hạn (thường là trên 727 độ , nhiệt độ austenit hóa), cấu trúc tinh thể của nó chuyển đổi từ khối -tập trung tâm (BCC) sang khối tâm mặt-(FCC). Các nguyên tử carbon được hòa tan đồng đều trong các khoảng kẽ của mạng tinh thể, tạo thành austenit mềm và có độ dẻo cao.

Chìa khóa để làm nguội nằm ở khả năng làm nguội nhanh (thường sử dụng nước, dầu, dung dịch polyme hoặc khí). Quá trình này ngăn chặn sự khuếch tán và kết tủa của các nguyên tử carbon, buộc mạng tinh thể trải qua quá trình tái cấu trúc -giống như cắt trong quá trình làm mát, tạo thành cấu trúc khối tứ giác (BCT) trung tâm (BCT) siêu bão hòa-martensite. Mạng martensitic bị biến dạng nghiêm trọng do sự "định vị" của các nguyên tử carbon, tạo ra ứng suất bên trong rất lớn, do đó làm tăng đáng kể độ cứng của vật liệu. Ví dụ: độ cứng của thép cacbon thấp{6}}thông thường có thể tăng từ HB 120 lên hơn HRC 50 sau khi tôi.

Tuy nhiên, martensite tuy cứng nhưng lại giòn, giống như một chiếc lò xo căng. Do đó, sau khi tôi, tôi thường cần phải ủ (gia nhiệt và giữ ở nhiệt độ-thấp) để giải phóng một số ứng suất bên trong và kết tủa các cacbua mịn, nhằm khôi phục một mức độ dẻo dai nhất định trong khi vẫn duy trì độ cứng cao và đạt được sự cân bằng giữa độ cứng và tính linh hoạt.

Trong lĩnh vực ốc vít bằng thép không gỉ, mặc dù thép không gỉ austenit (như 304 và 316) được ưa chuộng rộng rãi nhờ đặc tính không-từ tính và chống ăn mòn-, độ bền của chúng tương đối thấp (độ bền kéo khoảng 520 MPa). Đối với các ứng dụng yêu cầu độ bền cao hơn, thép không gỉ martensitic (chẳng hạn như 410 và 420) trở thành lựa chọn ưu tiên-những vật liệu này có thể đạt được sự cân bằng giữa độ bền cao và khả năng chống ăn mòn vừa phải thông qua quá trình tôi và tôi.

Các ứng dụng điển hình bao gồm:

Bộ ốc vít bằng thép không gỉ: Được sử dụng để cố định trục trong máy móc chính xác, đòi hỏi độ cứng bề mặt cao để chống bong tróc.

Vít tự khoan bằng thép không gỉ: Đầu mũi khoan được làm nguội để đảm bảo khoan hiệu quả trên các tấm kim loại.

Vít lag bằng thép không gỉ: Để chịu được tải trọng cắt cao, quá trình làm nguội giúp cải thiện độ bền của lõi.

Vít đầu lục giác bằng thép không gỉ: Trong môi trường khắc nghiệt như mặt tiền tòa nhà và đóng tàu, phiên bản có độ bền-cao dựa vào xử lý nhiệt để đảm bảo độ tin cậy của kết nối.

Điều đáng chú ý là không phải tất cả các ốc vít bằng thép không gỉ đều thích hợp để làm nguội. Thép không gỉ Austenitic (như vít SS thông thường và vít đầu chảo bằng thép không gỉ) không thể được tăng cường bằng cách xử lý nhiệt; cải thiện sức mạnh của nó chủ yếu dựa vào việc làm cứng nguội. Tuy nhiên, nếu tapcon inox được làm bằng vật liệu martensitic thì nó phải trải qua quá trình tôi và tôi luyện để đáp ứng các yêu cầu về độ bền kéo và độ bền cắt.