Nhiệt trị là một quá trình công nghiệp quan trọng trong sản xuất kim loại và nhiều vật liệu khác. Nó bao gồm việc sử dụng nhiệt độ cao hoặc thấp để thay đổi tính chất vật lý và hóa học của vật liệu. 

Quá trình của chúng được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ sản xuất đồ gia dụng đến sản xuất các bộ phận máy bay và động cơ. Vậy nhiệt trị là gì? Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về khái niệm, các loại nhiệt trị hiện nay và các ứng dụng của chúng.

Những thông tin quan trọng:

• Nhiệt trị (hay còn gọi là xử lý nhiệt) là một nhóm các quy trình gia công kim loại được sử dụng để thay đổi các tính chất vật lý, hóa học của vật liệu. 
• Các loại nhiệt trị hiện nay bao gồm: Làm mềm, làm cứng, gia cường trung hòa, làm giàu carbon, ổn định kích thước, tôi luyện.
• Nhiệt trị được ứng dụng ở nhiều lĩnh vực khác nhau trong công nghiệp như: Thép, ô tô, hàng không và vũ trụ, điện tử, dược phẩm và nhiều lĩnh vực khác.

Nhiệt trị là gì?

Theo Wikipedia, nhiệt trị (hay còn gọi là xử lý nhiệt) là một nhóm các quy trình công nghiệp, nhiệt và công nghệ gia công kim loại được sử dụng để thay đổi các tính chất vật lý, và đôi khi là tính chất hóa học của vật liệu. 

Quá trình nhiệt trị liên quan đến việc sử dụng nhiệt độ cao hoặc thấp, thường là ở mức độ cực độ, để đạt được kết quả mong muốn như cứng hóa hoặc làm mềm vật liệu. Các kỹ thuật nhiệt trị bao gồm làm mềm, làm cứng bề mặt, gia cường trung hòa, làm nóng ép, làm giàu cacbon, ổn định kích thước và tôi luyện. 

Mặc dù thuật ngữ nhiệt trị chỉ áp dụng cho các quy trình nơi việc sưởi và làm lạnh được thực hiện nhằm thay đổi tính chất một cách có chủ đích, tuy nhiên, việc sưởi và làm lạnh thường xuyên xảy ra một cách ngẫu nhiên trong các quy trình sản xuất khác như đúc nóng hoặc hàn.

Bên cạnh đó, nhiệt trị còn được áp dụng nhiều trong các lò hơi công nghiệp hiện nay. Nhiệt trị của lò hơi là một thông số quan trọng để thiết kế, chọn lựa và vận hành lò hơi. Chúng sẽ phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như diện tích tiếp xúc giữa lửa và nước, áp suất hoạt động, nhiên liệu sử dụng và hiệu suất của lò, thường được tính bằng đơn vị đo là kW hoặc MW.

Để có thể hiểu rõ hơn các kỹ thuật nhiệt trị, hãy cùng Việt Nam Zero Waste đến phần tiếp theo để đi sâu hơn các loại nhiệt trị hiện nay nhé.

Các loại nhiệt trị hiện nay

Hiện nay, có nhiều loại nhiệt trị khác nhau được sử dụng trong sản xuất kim loại và vật liệu khác. Dưới đây là một số loại phổ biến, bao gồm:

Làm mềm:

Là một quá trình nhiệt lý, trong đó kim loại được đun nóng đến một nhiệt độ nhất định sau đó được làm mát chậm. Quá trình này thường được sử dụng để giảm độ cứng của kim loại và làm cho nó dễ dàng uốn cong và định hình hơn. 

Ngoài ra, nhiệt trị làm mềm cũng có thể giúp làm giảm độ căng và giảm nội suy của kim loại. Quá trình này thường được sử dụng trước khi gia công kim loại để tạo ra sản phẩm cuối cùng.

Làm cứng:

Là một quá trình nhiệt lý trong đó kim loại được đun nóng đến một nhiệt độ cao sau đó được làm mát nhanh. Quá trình này thường được sử dụng để tăng độ cứng của kim loại, làm tăng khả năng chịu tải và chống mài mòn của kim loại. Sau quá trình nhiệt trị làm cứng, kim loại sẽ trở nên rất cứng nhưng đồng thời cũng rất giòn. 

Do đó, các kỹ thuật gia công bổ sung khác như nhiệt trị làm mềm và tôi luyện thường được sử dụng để tăng tính dẻo dai của kim loại sau khi đã được làm cứng. Quá trình nhiệt trị làm cứng thường được sử dụng trong sản xuất các chi tiết máy móc, công cụ cắt và các sản phẩm kim loại khác.

Gia cường trung hòa:

Là một phương pháp nhiệt trị kết hợp giữa quá trình làm cứng và quá trình tôi luyện. Quá trình này bao gồm đưa kim loại qua một quá trình làm cứng nhanh, sau đó đưa nó vào một quá trình làm mát chậm để trung hòa và làm giảm độ cứng. Sau đó, kim loại được đưa qua một quá trình tôi luyện, trong đó nó được đun nóng đến một nhiệt độ thấp hơn và làm mát chậm, để tăng tính dẻo và độ bền của kim loại. 

Quá trình nhiệt trị gia cường trung hòa thường được sử dụng để sản xuất các chi tiết máy móc và công cụ cắt, nơi tính chất của kim loại cần phải đáp ứng độ cứng cao và độ bền cao đồng thời.

Làm giàu cacbon:

Là một phương pháp nhiệt trị để tăng nồng độ cacbon trên bề mặt kim loại. Quá trình này thường được sử dụng để tạo ra các lớp vỏ bề mặt có độ cứng cao và khả năng chống mài mòn cao hơn, cũng như tăng khả năng chịu tải của kim loại. 

Trong quá trình này, kim loại được đặt trong một môi trường giàu cacbon, thông thường là khí cacbon monoxit, và được đun nóng đến một nhiệt độ cao. Trong khi đó, cacbon trong khí tương tác với bề mặt kim loại và được hấp thụ vào trong kim loại. 

Sau đó, kim loại được làm mát chậm để tạo ra một lớp vỏ bề mặt giàu cacbon, trong khi bên trong kim loại vẫn giữ nguyên tính chất ban đầu. Quá trình nhiệt trị làm giàu cacbon thường được sử dụng để sản xuất các chi tiết máy móc và công cụ cắt, nơi mà tính chất bề mặt của kim loại cần phải có khả năng chống mài mòn và độ cứng cao.

Ổn định kích thước:

Là một phương pháp nhiệt trị được sử dụng để giữ cho kích thước của một chi tiết kim loại ổn định sau khi nó đã được gia công hoặc đúc. Quá trình này thường được sử dụng cho các chi tiết có hình dạng phức tạp và yêu cầu độ chính xác cao trong kích thước, ví dụ như các chi tiết chính xác trong máy móc hoặc thiết bị y tế.

Trong quá trình nhiệt trị ổn định kích thước, chi tiết kim loại được đặt vào một lò nhiệt và được đun nóng đến nhiệt độ cụ thể. Sau đó, chi tiết được làm mát nhanh chóng bằng cách đặt vào một môi trường làm mát, thông thường là nước. 

Quá trình này làm cho cấu trúc của kim loại bên trong thay đổi, giúp giữ cho kích thước của chi tiết được ổn định theo thời gian. Việc nhiệt trị ổn định kích thước giúp giảm thiểu việc co rút hoặc biến dạng của chi tiết sau khi gia công hoặc đúc và tăng độ bền và độ chính xác của sản phẩm.

Tôi luyện:

Là một phương pháp nhiệt trị được sử dụng để giảm độ cứng của các chi tiết kim loại sau khi chúng đã được làm cứng thông qua nhiệt trị. Khi kim loại được làm cứng bằng cách nhiệt trị, chúng trở nên quá cứng và có thể dễ dàng gãy hoặc bị vỡ khi chịu lực.

Quá trình nhiệt trị tôi luyện thường được thực hiện bằng cách đưa chi tiết kim loại vào một lò nhiệt và đun nóng đến nhiệt độ cụ thể. Sau đó, chi tiết được làm mát chậm bằng cách đặt vào một môi trường làm mát, thông thường là dầu hoặc khí. Giúp làm mát chậm này giúp giảm độ cứng của kim loại và tăng độ dẻo dai của nó.

Phương pháp nhiệt trị tôi luyện thường được sử dụng cho các chi tiết kim loại như dao, lưỡi cưa, phụ tùng máy móc và các sản phẩm kim loại khác. Nó giúp tăng độ bền và độ bền vững của các sản phẩm này, giảm thiểu việc gãy hoặc vỡ và cải thiện tính năng sử dụng của chúng.

Bên cạnh đó, các loại nhiệt trị được ứng dụng trong nhiều ngành nghề khác nhau, đặc biệt là ngành công nghiệp. Vậy nhiệt trị được sử dụng trong những lĩnh vực nào của ngành này? Chúng ta hãy cùng tìm hiểu ở phần tiếp theo nhé.

Ứng dụng trong công nghiệp

Nhiệt trị là một quá trình quan trọng trong công nghiệp và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm:

Công nghiệp thép:

Sử dụng với mục đích để cải thiện độ cứng, độ dẻo và độ bền của các sản phẩm thép.

Công nghiệp ô tô:

Dùng gia cường các bộ phận ô tô, chẳng hạn như các trục và bánh răng, để đảm bảo tính năng lực và độ bền của chúng.

Công nghiệp hàng không và vũ trụ:

Nhiệt trị được sử dụng để sản xuất các bộ phận máy bay, chẳng hạn như các bánh răng và các chi tiết động cơ, để đảm bảo tính năng lực và độ bền của chúng.

Công nghiệp điện tử:

Dùng để sản xuất các bộ phận điện tử, chẳng hạn như các mạch tích hợp và các chip điện tử, để cải thiện tính ổn định và độ tin cậy của chúng.

Công nghiệp dược phẩm:

Được sử dụng để sản xuất các sản phẩm dược phẩm, chẳng hạn như các dạng thuốc, để cải thiện tính năng lực và độ bền của chúng.

Công nghiệp thực phẩm:

Được sử dụng để sản xuất các sản phẩm thực phẩm, chẳng hạn như sữa chua và bánh quy, để đảm bảo tính ổn định và độ bền của chúng.

Công nghiệp sản xuất giấy:

Được sử dụng để sản xuất các sản phẩm giấy, chẳng hạn như giấy bìa và giấy gói quà, để cải thiện độ cứng và tính chống thấm nước của chúng.

Ngoài ra, nhiệt trị còn được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác như sản xuất đồng hồ, chế tạo máy móc, sản xuất dụng cụ y tế và trong các ứng dụng liên quan đến các vật liệu khác như nhôm, titan và các hợp kim khác.

Tổng kết lại qua bài viết này, sẽ giúp bạn hiểu được khái niệm, cũng như các loại nhiệt trị hiện nay và các ứng dụng trong công nghiệp. Nếu bạn đang làm việc trong lĩnh vực sản xuất, thiết kế hay cơ khí, hiểu rõ về nhiệt trị sẽ giúp bạn có thể tối ưu hóa quy trình sản xuất và đạt được chất lượng sản phẩm cao nhất.