Tôi phân cấp và tôi đẳng nhiệt cùng dừng chi tiết trong một bể nóng, nhưng ra hai tổ chức khác nhau. Theo Gear Solutions, tôi phân cấp giữ chi tiết quanh nhiệt độ bắt đầu mactenxit rồi lấy ra trước khi bainit hình thành, còn tôi đẳng nhiệt giữ ở 260–400 °C cho austenit chuyển hết thành bainit.
Kết luận trên đúng khi so hai quy trình trên thép, đúng phạm vi hai bài của cùng một tác giả trên Gear Solutions [1] và [2] mô tả. Hai trị số nhiệt độ của tôi phân cấp trong [1] không trùng nhau: đoạn mở bài ghi bể đặt xấp xỉ nhiệt độ bắt đầu mactenxit, khoảng 100–200 °C, còn đoạn về dầu ghi nhiệt độ làm việc thường là 105–160 °C. Bài nêu cả hai kèm ngữ cảnh. Nguồn đã kiểm không cho bảng nhiệt độ bể theo mác thép, vì bảng đó nằm trong ảnh của bài gốc; cũng không cho số cơ tính so sánh giữa hai quy trình.
Bảng đối chiếu tôi phân cấp và tôi đẳng nhiệt
| Tiêu chí | Tôi phân cấp | Tôi đẳng nhiệt |
|---|---|---|
| Tổ chức nhận được | Mactenxit; [1] ghi mục tiêu là chuyển biến austenit thành mactenxit đều hơn | Bainit; [2] ghi đây là quy trình đẳng nhiệt để nhận tổ chức chỉ gồm bainit |
| Nhiệt độ bể theo nguồn | Xấp xỉ nhiệt độ bắt đầu mactenxit, khoảng 100–200 °C [1]; riêng dầu tôi phân cấp làm việc ở 105–160 °C [1] | 260–400 °C, trên nhiệt độ bắt đầu mactenxit của hợp kim [2] |
| Việc xảy ra trong bể | Chờ mặt và tâm gần bằng nhiệt độ nhau [1] | Chờ austenit chuyển biến đẳng nhiệt hết thành bainit [2] |
| Thời điểm lấy ra | Trước khi bainit kịp hình thành; [1] ghi thời gian giữ tối đa phụ thuộc thời điểm bắt đầu bainit trên giản đồ TTT | Sau khi chuyển biến xong; [2] ghi chi tiết sau đó nguội theo cách tiện, thường là trong không khí |
| Thời gian giữ nguồn nêu | [3] ghi 5 đến 10 phút cho bể muối của một nhà nhiệt luyện; [1] không cho số mà buộc theo giản đồ TTT | 1 đến 10 phút ở 315–400 °C với thép hợp kim cacbon trung bình như 5140 [2]; 10 đến 15 phút cho SAE 5140 [2] |
| Có phải ram sau không | [3] ghi độ cứng đạt được thường cao hơn yêu cầu nên chi tiết phải ram | [2] nêu quy trình này không có bước ram |
| Môi trường | Dầu nóng hoặc muối nóng chảy [1] | Dầu nóng hoặc muối nóng chảy [2]; [2] ghi muối dùng cho tôi đẳng nhiệt là hỗn hợp nitrit/nitrat natri và kali |
| Giới hạn tiết diện | [1] ghi với một mức khắc nghiệt tôi cho trước, có một giới hạn chiều dày mà quá đó thép không hoá cứng hết | [2] ghi tiết diện trên 13 mm cần thép có độ thấm tôi rất cao mới ra bainit hoàn toàn |
| Nhóm thép nguồn kể tên | [3] ghi thép chất lượng cao, độ thấm tôi cao, hoặc chi tiết có tiết diện dày và thay đổi nhiều | Thép cacbon 0,50–1,00 % C với Mn tối thiểu 0,60 [2]; thép hợp kim 41XX và 61XX trên 0,4 % C [2]; thép cacbon thường nói chung không hợp [2] |
| Chi tiết nguồn kể tên | Ổ lăn, bánh răng, dụng cụ, khuôn dập, trục [3]; [1] thêm chi tiết đã thấm cacbon | Lưỡi cắt cỏ, lò xo, chi tiết kẹp; cờ lê tuýp, bánh răng, trục [2] |
| Mức độ cứng nguồn gắn với ứng dụng | [3] ghi độ cứng tương đương tôi dầu | 40–50 HRC cho nhóm chi tiết nhỏ cần độ dai cao [2] |
Các nguồn [1]–[4] ghi ở khối "Nguồn và giới hạn", tra ngày 12/09/2026. Trị số trong bảng là của tài liệu được dẫn cho đúng mác thép và loại bể mà tài liệu đó nói tới, không phải bảng tra cho một đơn hàng cụ thể.
Vì sao dừng ở hai mức nhiệt độ lại ra hai tổ chức
Cả hai quy trình đều bắt đầu giống nhau: nung tới vùng austenit rồi làm nguội nhanh để tránh mũi đường cong chữ C trên giản đồ TTT. [2] nói thẳng điều kiện đó cho tôi đẳng nhiệt: cả tâm lẫn mặt chi tiết phải nguội đủ nhanh để vượt qua mũi đường TTT. [1] nói cùng điều kiện cho tôi phân cấp: muốn hoá cứng hoàn toàn thì austenit phải nguội đủ nhanh để tốc độ nguội ở tâm không chạm mũi giản đồ TTT.
Khác nhau bắt đầu ở chỗ dừng.
Tôi phân cấp dừng ngay trên đường Ms. [1] mô tả: chi tiết được tôi từ nhiệt độ austenit hoá vào dầu nóng hoặc muối nóng chảy ở xấp xỉ nhiệt độ bắt đầu mactenxit, khoảng 100–200 °C, rồi giữ tới khi nhiệt độ mặt và tâm gần bằng nhau. Chi tiết chưa chuyển biến trong lúc chờ, vì nhiệt độ bể còn ở trên đường bắt đầu mactenxit. Khi lấy ra và để nguội trong không khí, cả khối mới cùng đi qua vùng mactenxit. [1] gọi đây là cách ngăn ứng suất nhiệt do trong ngoài nguội lệch nhau, và cho chuyển biến austenit thành mactenxit đều hơn.
Cái giá của việc dừng ấy là một cửa sổ thời gian. [1] ghi thời gian giữ tối đa phụ thuộc thời điểm bắt đầu bainit trên giản đồ TTT, và chi tiết phải được rút khỏi bể trước khi bainit kịp hình thành. Một nhà nhiệt luyện mô tả cửa sổ đó bằng số của bể muối nhà mình: [3] ghi chi tiết nằm trong bể vừa đủ lâu, 5 đến 10 phút, để nhiệt độ lõi và mặt cân bằng, rồi được rút ra và nguội tiếp trong không khí tĩnh ở nhiệt độ phòng.
Tôi đẳng nhiệt dừng hẳn ở trên đường Ms. [2] mô tả bể giữ ở nhiệt độ không đổi 260–400 °C, trên nhiệt độ bắt đầu mactenxit của hợp kim, và chi tiết ở lại đó cho austenit chuyển biến đẳng nhiệt thành bainit. [4] tóm cùng ý bằng lời khác: thay vì tạo mactenxit giòn như tôi thông thường, tôi đẳng nhiệt tạo bainit, một tổ chức có cả độ bền lẫn độ mềm dẻo.
Cách hiểu của bài: tôi phân cấp dùng bể để hoãn chuyển biến cho tới khi cả khối cùng nhiệt độ, còn tôi đẳng nhiệt dùng bể để thực hiện chuyển biến. Một bên rút ra sớm vì sợ bainit; một bên ở lại vì cần bainit. Cũng vì thế, [3] ghi chi tiết tôi phân cấp thường cứng hơn yêu cầu nên phải ram, còn [2] nêu tôi đẳng nhiệt không có bước ram. Bước ram và cái nó đánh đổi nằm ở bài ram thép và hoá già hợp kim nhôm.
Thứ chặn cả hai quy trình: tiết diện và đường TTT của mác thép
[2] nêu ba thứ quyết định một mác thép có tôi đẳng nhiệt được không: vị trí mũi đường TTT và thời gian cần để vượt qua mũi, thời gian cần để chuyển biến hết thành bainit, và nhiệt độ bắt đầu mactenxit Ms. Ba điều kiện này loại bớt vật liệu ngay từ đầu: [2] ghi thép cacbon thường nói chung không hợp vì thời gian vượt mũi đường TTT quá ngắn, trong khi thép hợp kim cacbon trung bình như 5140 thì hợp vì mũi đường TTT lệch đủ sang phải.
Điều kiện thứ hai loại theo một hướng khác — thời gian. [2] ghi với SAE 5140, thời gian chuyển biến hết thành bainit là 10 đến 15 phút; nhưng ở một số mác khác, thời gian ấy dài quá mức thực tế, trên 24 giờ, và [2] lấy SAE 9260 làm ví dụ.
Điều kiện thứ ba là tiết diện. [2] ghi tiết diện trên 13 mm đòi thép có độ thấm tôi rất cao mới ra bainit hoàn toàn, nên phạm vi ứng dụng của tôi đẳng nhiệt hay giới hạn ở chi tiết làm từ thanh đường kính nhỏ hoặc dải mỏng. Phía tôi phân cấp, [1] phát biểu giới hạn tương tự theo cách khác: với một mức khắc nghiệt tôi cho trước, có một giới hạn chiều dày mà quá đó thép không hoá cứng hết hoặc không chuyển biến hết thành mactenxit — và [1] ghi thêm rằng có ứng dụng chấp nhận tâm chi tiết cứng thấp hơn mặt, khi đó kích thước cho phép tăng lên. Khái niệm độ thấm tôi nằm ở bài độ thấm tôi: tiết diện và tốc độ nguội tới hạn; việc chọn môi trường tôi là chuyện của cặp tôi dầu và tôi khí chân không.
Một trường hợp riêng đáng nhắc một câu: [2] mô tả tôi đẳng nhiệt gang cầu đi theo trình tự khác thép, và nêu số cho chính vật liệu đó — nhiệt độ cao hơn, 375 °C, cho tổ chức thô hơn với độ dai và độ bền mỏi tốt, còn nhiệt độ thấp hơn, 260 °C, cho tổ chức cứng và chịu mòn hơn. Đây là số của gang cầu, không suy sang thép; gang cầu có bài riêng ở gang cầu và thép đúc.
Bốn mẹo sai hay gặp khi đặt hàng hai quy trình này
Mẹo sai 1: "Hai quy trình chỉ khác nhau ở nhiệt độ bể, tổ chức thì như nhau." [2] ghi tôi đẳng nhiệt là quy trình đẳng nhiệt để nhận tổ chức chỉ gồm bainit, còn tôi phân cấp là tôi vào bể gần hoặc trên nhiệt độ bắt đầu mactenxit rồi mới nguội tiếp. [4] nói cùng ý: cả hai dùng muối nóng chảy nhưng cho kết quả khác nhau, tôi phân cấp tạo mactenxit trong khi giảm ứng suất nhiệt.
Mẹo sai 2: "Cứ ngâm lâu trong bể cho chắc." [1] ghi thời gian giữ tối đa của tôi phân cấp phụ thuộc thời điểm bắt đầu bainit trên giản đồ TTT, và chi tiết phải được rút ra trước khi bainit kịp hình thành. Ngâm quá cửa sổ đó là đổi tổ chức đích chứ không phải làm kỹ hơn.
Mẹo sai 3: "Thép nào cũng tôi đẳng nhiệt được, chỉ cần bể đủ nóng." [2] ghi thép cacbon thường nói chung không hợp vì thời gian vượt mũi đường TTT quá ngắn, và nêu ví dụ SAE 9260 có thời gian chuyển biến bainit dài tới mức không thực tế. [2] cũng khoanh vùng mác hợp: thép cacbon 0,50–1,00 % C với Mn tối thiểu 0,60, và các dòng hợp kim 41XX, 61XX trên 0,4 % C.
Mẹo sai 4: "Hạ nhiệt độ bể xuống thì chi tiết ít biến dạng hơn." [1] ghi theo quy tắc chung thì biến dạng giảm khi nhiệt độ tăng, vì gradient nhiệt trong lúc tôi giảm đi. [1] kể một ví dụ đo được: một nhà sản xuất chi tiết nhỏ bằng SAE 1075 tôi phân cấp ở 121 °C và bị tới 80 % phế trên một số chi tiết; thử nâng nhiệt độ tôi phân cấp lên 176 °C thì lượng phế do biến dạng nhiệt luyện giảm tới 80 %. Đây là số của một xưởng với một mác thép, không phải hệ số áp cho mẻ khác. Lượng dư để lại cho nguyên công sau nằm ở bài biến dạng sau nhiệt luyện và lượng dư mài.
Bảng quyết định: thấy gì tại xưởng thì hỏi lại điều gì
| Thấy hoặc đo được tại xưởng | Làm gì | Căn cứ |
|---|---|---|
| Bản vẽ yêu cầu độ dai va đập cao ở mức độ cứng trung bình, chi tiết mỏng | Đưa lên bàn phương án tôi đẳng nhiệt; hỏi lò về giản đồ TTT của mác thép | [2] nhóm chi tiết nhỏ từ thanh, dải, tấm mỏng cần độ dai cao ở 40–50 HRC là nhóm hay tôi đẳng nhiệt |
| Chi tiết đã thấm cacbon, yêu cầu dung sai chặt sau nhiệt luyện | Hỏi lò về tôi phân cấp trước khi chốt quy trình tôi | [1] tôi phân cấp hay dùng nhất cho chi tiết đã thấm cacbon; ứng suất nén dư có lợi ở bề mặt do lõi chuyển biến trước lớp thấm |
| Tiết diện chi tiết dày hơn 13 mm mà bản vẽ đòi bainit hoàn toàn | Hỏi lại nơi thiết kế và nơi cấp vật liệu về độ thấm tôi của mác | [2] tiết diện trên 13 mm cần thép có độ thấm tôi rất cao mới ra bainit hoàn toàn |
| Phôi là thép cacbon thường, đơn hàng ghi tôi đẳng nhiệt | Hỏi lại trước khi vào mẻ | [2] thép cacbon thường nói chung không hợp vì thời gian vượt mũi đường TTT quá ngắn |
| Mẻ tôi phân cấp ra độ cứng cao hơn mức bản vẽ | Đây là trạng thái chờ ram, không phải phế; tra lại nhiệt độ ram theo hồ sơ quy trình | [3] độ cứng sau tôi phân cấp thường cao hơn yêu cầu nên chi tiết phải ram |
| Mẻ tôi phân cấp bị vênh nhiều, lò báo nhiệt độ bể đặt thấp | Soát lại nhiệt độ bể trước khi soát gá kẹp | [1] biến dạng giảm khi nhiệt độ tăng; ví dụ 121 °C lên 176 °C giảm 80 % lượng phế ở một xưởng |
| Soi tổ chức mẻ tôi phân cấp thấy có bainit | Soát lại thời gian nằm trong bể so với đường bắt đầu bainit của mác | [1] chi tiết phải được rút khỏi bể trước khi bainit kịp hình thành |
| Lò báo thời gian giữ tôi đẳng nhiệt dài hơn hẳn mẻ trước cùng mác | Hỏi lò xem mác thép có thuộc nhóm chuyển biến bainit chậm không | [2] một số mác cần trên 24 giờ để chuyển biến hết, SAE 9260 là ví dụ |
| Bản vẽ chỉ ghi "tôi trong muối", không ghi tổ chức đích | Trả lại bản vẽ xin ghi rõ tổ chức đích và độ cứng đích | [2] và [4] hai quy trình dùng chung muối nóng chảy nhưng cho hai tổ chức khác nhau |
Nguồn và giới hạn
Tra ngày 12/09/2026. Mỗi câu dẫn đã được đối chiếu nguyên văn trên bản tải trực tiếp từ trang nguồn.
- [1] D. Scott MacKenzie (Quaker Houghton), Gear Solutions, Back to basics: Martempering to reduce distortion: https://gearsolutions.com/departments/hot-seat/back-to-basics-martempering-to-reduce-distortion/ — định nghĩa tôi phân cấp; dải nhiệt độ bể và nhiệt độ làm việc của dầu; điều kiện vượt mũi đường TTT; cửa sổ thời gian trước khi bainit hình thành; chi tiết đã thấm cacbon và ứng suất nén dư; giới hạn chiều dày; quan hệ biến dạng với nhiệt độ bể và ví dụ SAE 1075.
- [2] D. Scott MacKenzie (Quaker Houghton), Gear Solutions, Back to basics: Austempering and its advantages: https://gearsolutions.com/departments/hot-seat/back-to-basics-austempering-and-its-advantages/ — định nghĩa tôi đẳng nhiệt; dải 260–400 °C; ba điều kiện chọn thép; thời gian chuyển biến bainit của 5140 và 9260; giới hạn tiết diện 13 mm; nhóm mác thép và nhóm chi tiết; muối nitrit/nitrat; việc không có bước ram; số của gang cầu tôi đẳng nhiệt.
- [3] AST-Paulo, Martempering (trang năng lực): https://www.paulo.com/capabilities/processes/heat-treating/martempering/ — bể muối đặt ngay trên điểm bắt đầu mactenxit; thời gian giữ 5 đến 10 phút; nguội tiếp trong không khí tĩnh; chi tiết phải ram vì độ cứng cao hơn yêu cầu; nhóm thép và nhóm chi tiết hợp với tôi phân cấp.
- [4] AST-Paulo, Austempering (trang năng lực): https://www.paulo.com/capabilities/processes/heat-treating/austempering/ — tôi đẳng nhiệt tạo bainit thay vì mactenxit giòn; hai quy trình dùng chung muối nóng chảy nhưng cho kết quả khác nhau.
- Tiêu chuẩn, chỉ dẫn tên và số hiệu: ISO 4885 Ferrous materials — Heat treatments — Vocabulary. Tên đối chiếu trên trang mục lục của evs.ee vì iso.org chặn truy cập tự động. Tài liệu trả phí; bài không trích trị số.
Bảng này không dùng cho:
- Chọn nhiệt độ bể và thời gian giữ cho một mác thép cụ thể: bài không nêu.
- Đọc giản đồ TTT của một mác thép: bài chỉ nhắc vai trò của giản đồ, không dựng đường.
- So cơ tính đạt được giữa hai quy trình: bài không nêu, vì bảng số của nguồn nằm trong ảnh.
- Tôi đẳng nhiệt gang cầu: bài chỉ nhắc một câu kèm số của chính vật liệu đó, không đối chiếu với thép.
- Hồ sơ nghiệm thu theo TCVN hay JIS: bài chưa đối chiếu.
Không xác định được từ bài này: nhiệt độ bể và thời gian giữ cho một mác thép cụ thể, vì bảng nhiệt độ tôi phân cấp theo mác và bảng tiết diện theo mác của [1] và [2] nằm trong ảnh của bài gốc, bản tải về không đọc được chữ trong ảnh; cơ tính so sánh giữa chi tiết tôi phân cấp và chi tiết tôi đẳng nhiệt cùng mác; và lý do [1] nêu hai dải nhiệt độ khác nhau cho cùng một quy trình.
Cần chính xác hơn: đọc chuỗi tôi - ram - thấm cacbon ở bài nguyên lý tôi, ram và thấm cacbon; phân biệt hai kiểu làm cứng bề mặt ở thấm cacbon và thấm cacbon-nitơ; chỗ tôi xong độ cứng không đều nằm ở bài tôi xong độ cứng không đều, chỗ mềm trên bề mặt.
Câu hỏi thường gặp
Tôi phân cấp là gì? [1] mô tả đó là quy trình chuyên dùng khi biến dạng và ứng suất dư cao là vấn đề: chi tiết được tôi từ nhiệt độ austenit hoá vào dầu nóng hoặc muối nóng chảy ở xấp xỉ nhiệt độ bắt đầu mactenxit, khoảng 100–200 °C, giữ tới khi mặt và tâm gần bằng nhiệt độ nhau rồi lấy ra nguội tiếp.
Tôi đẳng nhiệt là gì? [2] mô tả đó là quy trình đẳng nhiệt để nhận tổ chức chỉ gồm bainit: nung trong vùng austenit rồi tôi vào bể dầu nóng hoặc muối nóng chảy giữ ở 260–400 °C, trên nhiệt độ bắt đầu mactenxit của hợp kim, cho chuyển biến xảy ra ngay trong bể.
Sau tôi đẳng nhiệt có phải ram không? [2] nêu quy trình này không có bước ram. Ngược lại, [3] ghi chi tiết tôi phân cấp cho độ cứng tương đương tôi dầu, thường cao hơn mức quy định nên phải ram.
Vì sao chi tiết tôi phân cấp phải lấy ra đúng lúc? [1] ghi thời gian giữ tối đa phụ thuộc thời điểm bắt đầu bainit trên giản đồ TTT, và chi tiết phải được rút khỏi bể trước khi bainit kịp hình thành.
Chi tiết dày bao nhiêu thì thôi tính tôi đẳng nhiệt? [2] ghi tiết diện trên 13 mm cần thép có độ thấm tôi rất cao mới ra bainit hoàn toàn, nên phạm vi ứng dụng hay giới hạn ở chi tiết từ thanh đường kính nhỏ hoặc dải mỏng. Bài không cho ngưỡng cho một mác cụ thể.
Hai quy trình có dùng chung bể muối không? [4] ghi cả hai dùng muối nóng chảy nhưng cho kết quả khác nhau; [2] ghi muối dùng cho tôi đẳng nhiệt là hỗn hợp nitrit và nitrat của natri và kali; [1] ghi tôi phân cấp làm được trong cả dầu lẫn muối nóng chảy.
Hạ nhiệt độ bể tôi phân cấp thì đỡ vênh hơn phải không? [1] ghi ngược lại: theo quy tắc chung, biến dạng giảm khi nhiệt độ tăng vì gradient nhiệt giảm; ví dụ của [1] là một xưởng làm chi tiết nhỏ bằng SAE 1075, nâng từ 121 °C lên 176 °C thì lượng phế do biến dạng giảm tới 80 %.