Quá trình làm cứng phải đạt được gì
JOTAIN Materials phân biệt trạng thái thép đầu vào với công đoạn tôi cứng sau đó. Một phương án CK45 / 1045 đủ cơ sở báo giá cần xác định trạng thái thanh, bên thực hiện tôi cứng, vùng và chiều sâu mục tiêu, yêu cầu đối với lõi và bằng chứng gắn với lô sản xuất. Bên mua thường nhận ghi chú trên bản vẽ như “CK45 đã tôi cứng” mà chưa có đủ thông tin để báo giá hoặc kiểm tra chi tiết.
Cụm từ đó có thể chỉ thanh được giao ở trạng thái đã tôi và ram, tôi cảm ứng sau gia công, tôi bằng ngọn lửa tại bề mặt chịu mài mòn cục bộ, hoặc chỉ một khoảng độ cứng của vật liệu đầu vào phục vụ khả năng gia công. Các phương án này dẫn đến lượng dư gia công, rủi ro biến dạng, vị trí kiểm tra, chứng chỉ và trách nhiệm khác nhau. Hãy làm rõ công đoạn và mục tiêu chức năng trước khi so sánh vật liệu.
Với trục được tôi cứng bề mặt, xác định bề mặt làm việc, vùng loại trừ, đường kính hoàn thiện và lượng dư mài. Quy định thang và khoảng độ cứng được chấp nhận, chiều sâu lớp tôi cứng hữu hiệu hoặc tổng chiều sâu, độ cứng tham chiếu để xác định chiều sâu và vị trí đo phân bố độ cứng. Nêu độ cứng lõi hoặc yêu cầu cơ tính, cùng việc nhà cung cấp hay khách hàng thực hiện tôi cứng cuối cùng. Đồng thời xác định kiểm tra nứt, giới hạn thoát cacbon, vùng chuyển tiếp và độ thẳng sau xử lý. Xác nhận liệu mẫu thẩm định phá hủy có thể đại diện cho lô sản xuất hay không.
Với thanh được tôi thấu hoặc đã tôi và ram, hãy bắt đầu từ tiết diện chi phối khi nhiệt luyện và vị trí quan trọng trong điều kiện làm việc. Mẫu thử kéo gần bề mặt của thanh thử nhỏ hơn không thể xác nhận đáp ứng tại tâm của phôi trục lớn hơn. ISO 683-1 gắn yêu cầu cơ tính C45/C45E với trạng thái và dải kích thước. Nếu hình học thực tế hoặc kích thước đặt hàng nằm ngoài dòng được viện dẫn, bộ phận kỹ thuật phải xác lập yêu cầu tính chất và kế hoạch kiểm chứng phù hợp thay vì ngoại suy các giá trị theo giả định.
Đối chiếu thép cơ sở và phương án thép hợp kim trên cùng một cơ sở
Bảng phân biệt việc xác định vật liệu theo thành phần hóa học với bằng chứng về cơ tính hoặc kết quả tôi cứng. ISO 683-1 quy định tính chất C45/C45E theo dải kích thước cho các trạng thái giao hàng cụ thể; SAE J403 là tiêu chuẩn thành phần hóa học cho thép cacbon SAE, không quy định một khoảng tính chất chung cho mọi thanh 1045. GB/T 3077 đưa ra giá trị cơ tính của mẫu tham chiếu 40Cr và 42CrMo theo chế độ nhiệt luyện quy định. Không được trình bày các kết quả tham chiếu đó như tính chất lõi được bảo đảm cho mọi đường kính sản xuất.
C45 và C45E có cùng khoảng hàm lượng các nguyên tố chính trong ISO 683-1, nhưng khác giới hạn phốt pho và lưu huỳnh. SAE 1045 dùng khoảng mangan khác và hệ yêu cầu riêng cho nguyên tố dư. Vì vậy, một mẻ luyện được gọi không chính thức là CK45 cần gắn với tiêu chuẩn được công nhận hoặc quy cách của bên mua trước khi nghiệm thu. Tên gọi khớp trong hệ thống ERP không chứng minh rằng phân tích thành phần hóa học mẻ luyện, sai lệch cho phép, trạng thái giao hàng, tính chất theo dải kích thước, trạng thái bề mặt và tài liệu đều phù hợp.
Các phương án thép hợp kim có thêm crom, và 42CrMo4 còn có molypden, nên có thể tạo ra đáp ứng nhiệt luyện khác. Đây là lý do để đánh giá thêm, không phải bằng chứng về sự phù hợp. Hãy so sánh tiết diện thực tế, năng lực quá trình, rủi ro biến dạng và nứt, trình tự gia công xét theo khả năng gia công, tính chất mục tiêu, yêu cầu va đập, vị trí kiểm tra, khả năng cung ứng và tổng chi phí xử lý. Nếu nâng cấp sang thép hợp kim nhưng vẫn dùng mẫu thử không đại diện hoặc ghi chú tôi cứng chưa được định nghĩa, rủi ro mua hàng cốt yếu vẫn chưa được giải quyết.
| Phương án / tiêu chuẩn chi phối | Phạm vi thành phần hóa học, % khối lượng | Cơ sở cơ tính / tôi cứng | Trường hợp cần đưa vào đánh giá |
|---|---|---|---|
| C45 — ISO 683-1:2016 | C 0.42–0.50; Si 0.10–0.40; Mn 0.50–0.80; Cr ≤0.40; Mo ≤0.10; Ni ≤0.40; Cu ≤0.30; P ≤0.045; S ≤0.045; Cr+Mo+Ni ≤0.63. | +QT, tiết diện chi phối tròn d >16–40 mm: Rp0.2 ≥430 MPa, Rm 650–800 MPa, A ≥16%, Z ≥40%, KV ≥15 J; d >40–100 mm: Rp0.2 ≥370 MPa, Rm 630–780 MPa, A ≥17%, Z ≥45%, KV ≥15 J. | Chỉ áp dụng các giá trị trong phạm vi ISO đã quy định về sản phẩm, trạng thái, kích thước, lấy mẫu và kiểm tra. Chiều sâu lớp tôi cứng bề mặt vẫn phải có yêu cầu riêng trên bản vẽ. |
| C45E — ISO 683-1:2016 | Khoảng hàm lượng các nguyên tố chính như C45; P ≤0.025 và S ≤0.035 theo yêu cầu của C45E. | Các yêu cầu ISO theo dải kích thước và trạng thái áp dụng theo bảng và điều khoản C45E tương ứng; không suy ra kết quả chỉ từ tên mác thép có yêu cầu độ sạch cao hơn. | Xem xét phương án này khi bản vẽ hoặc quy cách của bên mua yêu cầu C45E. Không dùng C45 hoặc SAE 1045 thay thế chỉ vì khoảng hàm lượng cacbon danh nghĩa giao nhau. |
| SAE 1045 — SAE J403_202402 | C 0.43–0.50; Mn 0.60–0.90; Si 0.15–0.35; P ≤0.030; S ≤0.035; giới hạn hàm lượng nguyên tố dư Cu ≤0.20, Ni ≤0.25, Cr ≤0.20, Mo ≤0.06. | SAE J403 quy định giới hạn thành phần hóa học và quy tắc phân tích, chứ không quy định một khoảng chung về độ bền, tính chất chịu va đập, độ cứng hoặc chiều sâu lớp tôi cứng cho thép thanh khi giao hàng. | Sử dụng cùng quy cách sản phẩm áp dụng và các điều khoản rõ ràng về trạng thái giao hàng, tính chất theo tiết diện, tôi cứng bề mặt, kiểm tra và chứng chỉ. |
| 40Cr — GB/T 3077-2015 | C 0.37–0.44; Si 0.17–0.37; Mn 0.50–0.80; Cr 0.80–1.10; P ≤0.030; S ≤0.030; Ni ≤0.30; Cu ≤0.30. | Mẫu tham chiếu được nhiệt luyện theo quy định: Rm ≥980 MPa; giới hạn chảy ≥785 MPa; A ≥9%; Z ≥45%; KV2 ≥47 J. Đây không phải là kết quả mặc nhiên áp dụng cho toàn bộ thanh. | Xem xét phương án thép hợp kim khi yêu cầu đã được phê duyệt về đáp ứng của tiết diện hoặc độ bền vượt quá khả năng đã được xác nhận của phương án thép cacbon trung bình; giữ nguyên cơ sở mẫu thử GB/T. |
| 42CrMo4 — ISO 683-2:2016 | C 0.38–0.45; Si 0.10–0.40; Mn 0.60–0.90; Cr 0.90–1.20; Mo 0.15–0.30; P ≤0.025; S ≤0.035. | +QT, tiết diện chi phối tròn d >16–40 mm: Rp0.2 ≥750 MPa, Rm 1000–1200 MPa, A ≥11%, Z ≥45%, KV ≥35 J; d >40–100 mm: Rp0.2 ≥650 MPa, Rm 900–1100 MPa, A ≥12%, Z ≥50%, KV ≥35 J. | Xem xét phương án này khi phương án QT thép Cr-Mo theo dải kích thước, đã được bên mua phê duyệt, phù hợp với điều kiện làm việc. Đây không phải là phương án nâng cấp tự động từ CK45 hoặc SAE 1045. |
Độ cứng bề mặt, chiều sâu lớp tôi cứng và đáp ứng của lõi
Một giá trị độ cứng bề mặt chỉ trả lời một câu hỏi tại một vị trí đã được chuẩn bị. Giá trị đó có thể không phát hiện lớp tôi cứng quá nông, vùng chuyển tiếp mềm, độ giòn quá cao, quá nhiệt cục bộ, thoát cacbon hoặc lõi không phù hợp. Khi chiều sâu lớp hữu hiệu hoặc chiều sâu tôi cứng quyết định tuổi thọ chịu mài mòn, cần quy định phương pháp đo áp dụng và ngưỡng độ cứng xác định chiều sâu đó. Nêu rõ kết quả được lấy trên đoạn kéo dài dành cho thử phá hủy, mẫu thử đại diện hay chi tiết sản xuất được cắt ra, và cách liên kết mẫu đó với lô.
ISO 642:2024 quy định phương pháp tôi đầu mút Jominy để so sánh độ thấm tôi của thép. Dữ liệu Jominy có thể giúp kỹ sư vật liệu đánh giá đáp ứng nhiệt luyện, nhưng không trực tiếp chứng nhận chiều sâu lớp tôi cảm ứng hoặc độ bền tại tâm của trục hoàn thiện. Nếu yêu cầu giới hạn Jominy, hãy nêu nguồn quy định dải độ thấm tôi, các khoảng cách đo, tần suất kiểm tra các mẻ luyện, yêu cầu báo cáo và phương pháp tính toán được phép. Khi kết quả chức năng phụ thuộc vào hình học, phải kết hợp bằng chứng đó với quy trình sản xuất đã được thẩm định và kiểm chứng theo tiết diện. [5]
Lập kế hoạch gia công và kiểm tra có tính đến biến dạng. Chừa lượng dư mài có kiểm soát nếu gia công đạt kích thước cuối cùng diễn ra sau tôi cứng, nhưng tránh lượng dư mà khi loại bỏ sẽ làm mất vùng tôi cứng cần thiết. Quy định độ thẳng trước và sau nhiệt luyện, phương pháp nắn chỉnh được phép, công đoạn kiểm tra nứt và có chấp nhận chi tiết sửa chữa hoặc xử lý lại hay không. Nếu đặt mua thanh nguyên liệu thay vì chi tiết hoàn thiện, cần nêu rõ kết quả tôi cứng ở công đoạn sau nào là yêu cầu thiết kế của bên mua và đặc tính vật liệu đầu vào nào thực sự thuộc trách nhiệm nhà cung cấp thép.
Đề xuất nâng cấp sang thép hợp kim có thể kèm theo mô phỏng. Goñi và cộng sự dùng mô hình dựa trên các mẫu trụ 42CrMo4 được tôi cảm ứng, đường kính 20 mm, để khảo sát hàm lượng cacbon và mức độ làm nguội khi tôi. Mô hình xử lý riêng độ cứng và ứng suất dư. Với đề xuất thay thế CK45 hoặc 1045, hãy yêu cầu kiểm chứng cho vật liệu và hình học thực tế trước khi dựa vào các dự đoán đó. [7]
Sự thay đổi hợp kim là một sai lệch kỹ thuật
Bắt đầu đánh giá phương án nâng cấp khi có điểm chưa đáp ứng đã được ghi nhận: chiều sâu lớp tôi cứng đã kiểm chứng không đủ, tính chất lõi tại tiết diện chi phối chưa đạt, lo ngại về va đập hoặc mỏi, tiền lệ biến dạng, tình trạng không phù hợp của quá trình lặp lại, hoặc tiêu chuẩn khách hàng yêu cầu thép hợp kim. Tránh yêu cầu báo giá mơ hồ như “CK45 hoặc tốt hơn”. “Tốt hơn” không phải ký hiệu có thể đo lường, và độ bền danh nghĩa cao hơn có thể ảnh hưởng đến gia công, hàn, nhiệt luyện, chi phí và phê duyệt.
Yêu cầu đối chiếu từng điều khoản cho mỗi báo giá thay thế. Xác định mác thép yêu cầu và đề xuất, tài liệu chi phối cùng phiên bản, thành phần hóa học thực tế hoặc mục tiêu, dạng sản phẩm, trạng thái giao hàng và kích thước tiết diện. So sánh trách nhiệm nhiệt luyện, cơ sở cơ tính và độ cứng, hồ sơ độ thấm tôi và vị trí mẫu thử. Bao gồm phương án xử lý bề mặt, NDT, tài liệu kiểm tra, ghi nhãn, truy xuất, thời gian giao hàng và giá. Bộ phận kỹ thuật vật liệu hoặc thiết kế quyết định mức phù hợp về chức năng. Bộ phận chất lượng chấp nhận kế hoạch bằng chứng; bộ phận mua hàng ghi nhận điều kiện thương mại và trạng thái phê duyệt.
ISO 404 quy định yêu cầu kỹ thuật chung về giao thép và nêu rằng yêu cầu trong đơn đặt hàng hoặc tiêu chuẩn sản phẩm được ưu tiên khi có khác biệt. Dùng thứ tự ưu tiên tài liệu rõ ràng và nhật ký sai lệch để ghi chú bảo lưu của nhà cung cấp không thể âm thầm thay đổi yêu cầu bản vẽ. Nếu yêu cầu đáp ứng đồng thời hai hệ tiêu chuẩn, phải có bằng chứng đối chiếu đầy đủ với cả hai. Nếu không đặt yêu cầu đó, giữ nguyên ký hiệu chi phối đã được chấp nhận trên đơn hàng, nhãn, hồ sơ kiểm tra và chứng chỉ vật liệu.
Hạng mục RFQ có thể kiểm chứng
Ví dụ dưới đây dùng thanh C45E làm vật liệu đầu vào cơ sở và quy định tôi cảm ứng cục bộ là yêu cầu cụ thể của công đoạn sau đó. Nếu nhà cung cấp thép không chịu trách nhiệm về công đoạn này, hãy tách việc mua hàng thành nghiệm thu thanh đầu vào và thẩm định quy trình chế tạo chi tiết hoàn thiện. Không yêu cầu chứng chỉ của thanh thép bảo đảm kết quả do một công ty khác tạo ra ở công đoạn sau. Thay vào đó, duy trì thông tin nhận dạng mẻ luyện trong suốt quá trình cắt và gia công để có thể truy xuất kết quả công đoạn sau về mẻ luyện và lô được cung cấp.
Khi tìm nguồn cung ở giai đoạn đầu, có thể mời chào phương án 40Cr hoặc 42CrMo4 nhưng phải yêu cầu luận chứng kỹ thuật và tác động thương mại. Nhà cung cấp không được tự sửa dòng mác thép hoặc ghép giá trị mẫu tham chiếu GB/T với ký hiệu sản phẩm ISO. Mọi phương án đề xuất phải dùng một cơ sở tiêu chuẩn nhất quán, trừ khi bên mua xác định rõ và kiểm chứng việc đáp ứng cả hai hệ tiêu chuẩn. Loại khỏi bảng so sánh kỹ thuật các tuyên bố thiếu căn cứ như “giống CK45 nhưng bền hơn”.
Trước khi phát hành đơn đặt hàng (PO), chốt các yêu cầu về độ cứng, chiều sâu, lõi, vị trí kiểm tra, lô, phần vật liệu dành cho mẫu phá hủy, công đoạn kiểm tra kích thước, độ thẳng, kiểm tra nứt, chứng chỉ, truy xuất và người phê duyệt sai lệch. Ghi rõ bên chịu trách nhiệm thẩm định quy trình và người được quyền phê duyệt sửa lại. Đơn đặt hàng ngắn gọn có tài liệu đính kèm có thể chấp nhận; đơn hàng mơ hồ thì không.
Hạng mục: Phôi cần xi lanh thủy lực đã gia công, dùng cho công đoạn tôi cảm ứng cục bộ sau đó
Phương án vật liệu cơ sở: C45E theo ISO 683-1:2016, Ø75 mm × 3 250 mm, 60 chi tiết, trạng thái thường hóa; tiết diện chi phối khi nhiệt luyện và lượng dư gia công cần được xác nhận
Hình học hoàn thiện: Bản vẽ [số/lần sửa đổi], xác định các vùng cổ trục làm việc và vùng không được tôi cứng
Yêu cầu tôi cứng: Tôi cảm ứng sau gia công thô đến [thang HR và khoảng giá trị]; chiều sâu lớp tôi cứng hữu hiệu [khoảng giá trị], đo theo [ngưỡng/phương pháp]; yêu cầu đối với lõi [giá trị/cơ sở]
Trách nhiệm công đoạn: [nhà cung cấp/khách hàng/nhà thầu phụ]; yêu cầu quy trình đã được thẩm định, định nghĩa lô, mẫu thẩm định phá hủy và khả năng truy xuất từ mẻ luyện đến chi tiết
Phương án thay thế: Chỉ có thể đề xuất 40Cr theo GB/T 3077-2015 hoặc 42CrMo4 theo ISO 683-2:2016 khi có đối chiếu điều khoản và chấp thuận bằng văn bản của bên mua
Kiểm tra: Phân tích thành phần hóa học mẻ luyện và trạng thái vật liệu đầu vào; sau tôi cứng, lập bản đồ độ cứng, đo phân bố độ cứng theo chiều sâu, kiểm tra độ thẳng, kích thước, thoát cacbon và kiểm tra bằng bột từ theo tiêu chí đính kèm
Chứng chỉ: Kết quả thực tế của vật liệu đầu vào và các công đoạn sau đó được liên kết với mẻ luyện, lô công đoạn, mẫu và lần sửa đổi bản vẽ
Điểm đến: [thành phố, quốc gia và Incoterm]Câu hỏi thường gặp của bên mua
Khi nào CK45 / 1045 phù hợp với thanh hoặc trục được gia công?
Vật liệu có thể phù hợp khi phương án thép cacbon trung bình đã được phê duyệt, tiết diện, trạng thái đầu vào, trình tự gia công, công đoạn tôi cứng cuối cùng, yêu cầu đối với lõi và bề mặt, biện pháp kiểm soát biến dạng và kế hoạch kiểm tra đã được xác nhận cho chi tiết. Tên gọi không chính thức CK45 cần được gắn với tiêu chuẩn chi phối hoặc quy cách của bên mua trước khi chấp nhận đơn hàng.
Khi nào người mua nên xem xét 40Cr hoặc 42CrMo4 thay vì CK45 / 1045?
Mở đánh giá kỹ thuật khi quy trình đã được xác nhận cho thép cacbon trung bình không đáp ứng yêu cầu về chiều sâu, đáp ứng của lõi, va đập, mỏi, biến dạng hoặc tiêu chuẩn khách hàng tại tiết diện thực tế. So sánh phương án 40Cr hoặc 42CrMo4 trên cơ sở tiêu chuẩn nhất quán và yêu cầu phê duyệt của thiết kế, chất lượng và khách hàng khi hợp đồng quy định; không coi hàm lượng hợp kim là quyền tự động thay thế.
JOTAIN Materials cần thông tin gì để báo giá phương án tôi cứng CK45 / 1045?
Cung cấp tài liệu chi phối đối với CK45, C45, C45E hoặc SAE 1045; kích thước tiết diện đặt hàng và tiết diện khi nhiệt luyện; trạng thái vật liệu đầu vào; bản vẽ chi tiết hoàn thiện; phương pháp, vùng, độ cứng và định nghĩa chiều sâu tôi cứng; yêu cầu đối với lõi; vị trí lấy mẫu; độ thẳng và lượng dư mài; kiểm tra nứt; quy tắc lô và truy xuất; số lượng và điểm đến. JOTAIN Materials sẽ giữ mọi phương án 40Cr hoặc 42CrMo4 riêng biệt cho đến khi bên mua hoặc kỹ sư phụ trách phê duyệt.
Checklist RFQ
- Chức năng chi tiết hoàn thiện, vùng chịu mài mòn, vùng không được tôi cứng, dạng hư hỏng có thể xảy ra và nhiệt độ làm việc
- Ký hiệu CK45, C45, C45E hoặc SAE 1045 được yêu cầu, kèm tiêu chuẩn chi phối và phiên bản
- Dạng sản phẩm, đường kính đặt hàng, tiết diện chi phối khi nhiệt luyện, chiều dài, số lượng và lượng dư gia công
- Trạng thái vật liệu đầu vào: nguyên trạng sau cán, thường hóa, ủ, tôi và ram, tiện bóc vỏ, tiện hoặc mài
- Bên chịu trách nhiệm tôi cứng cuối cùng và thẩm định quy trình: nhà cung cấp, khách hàng hay nhà thầu phụ được chỉ định
- Phương án tôi cảm ứng, tôi bằng ngọn lửa, tôi thấu toàn tiết diện hoặc QT và các vùng chính xác trên bản vẽ mà phương án đó áp dụng
- Thang đo độ cứng, khoảng giá trị, chuẩn bị bề mặt, số lượng và vị trí đo, cùng mức biến thiên cho phép
- Định nghĩa chiều sâu hữu hiệu hoặc tổng chiều sâu, độ cứng ngưỡng, phương pháp đo phân bố độ cứng theo chiều sâu, vị trí tiết diện và phần vật liệu dành cho lấy mẫu
- Độ cứng lõi hoặc tính chất cơ học, hướng và vị trí mẫu thử, nhiệt độ thử và lô được kết quả thử đại diện
- Dải Jominy, khoảng cách, tần suất, báo cáo và quyền sử dụng tính toán, chỉ khi các yêu cầu này do thiết kế quy định
- Lượng dư mài, công đoạn đạt kích thước cuối cùng, giới hạn độ thẳng, phương pháp nắn chỉnh và kế hoạch kiểm soát biến dạng
- Thoát cacbon, kiểm tra nứt, chất lượng bề mặt, phương pháp NDT, tiêu chí chấp nhận và quy tắc sửa lại
- Phân tích thành phần hóa học mẻ luyện, tài liệu kiểm tra, kết quả thực tế, khả năng truy xuất từ mẻ luyện đến chi tiết, ghi nhãn và lưu giữ hồ sơ
- Bảng đối chiếu phương án thay thế 40Cr hoặc 42CrMo4, kỹ sư phụ trách, chấp thuận của khách hàng và ảnh hưởng đến thời gian giao hàng và giá
- Đóng gói, bảo quản, nơi đến, Incoterm, chứng từ gửi hàng và đối chiếu kiểm tra khi nhận hàng
Tài liệu tham khảo
- ISO 683-1:2016 Thép không hợp kim dùng để tôi và ram
- SAE J403_202402 Thành phần hóa học của thép cacbon SAE
- GB/T 3077-2015 Thép kết cấu hợp kim
- ISO 683-2:2016 Thép hợp kim dùng để tôi và ram
- ISO 642:2024 Thép — Thử độ thấm tôi bằng phương pháp tôi đầu mút
- ISO 404:2013 Thép và sản phẩm thép - Yêu cầu kỹ thuật chung về cung cấp
- Goñi và cộng sự — Ảnh hưởng của thành phần vật liệu và mức độ làm nguội khi tôi đến dự đoán số về ứng suất dư và độ cứng trong các mẫu trụ được tôi cảm ứng
Hỗ trợ yêu cầu
So sánh hai phương án vật liệu?
Gửi bản vẽ hoặc RFQ kèm mác thép, kích thước, trạng thái, gia công, kiểm tra, số lượng và điểm đến. Chúng tôi có thể chỉ ra các điểm còn thiếu trước khi báo giá.