![48
- Lµ kh©u sau cïng, th−êng kh«ng thÓ bá qua, do ®ã quyÕt ®Þnh tiÕn ®é chung,
chÊt l−îng vµ gi¸ thµnh s¶n phÈm cña c¶ xÝ nghiÖp.
4.2. C¸c tæ chøc ®¹t ®−îc khi nung nãng vµ lµm nguéi thÐp
4.2.1. C¸c chuyÓn biÕn x¶y ra khi nung nãng thÐp - Sù t¹o thµnh austenit
a. C¬ së x¸c ®Þnh chuyÓn biÕn khi nung
Dùa vµo gi¶n ®å pha Fe - C, h×nh 4.2: ë nhiÖt ®é th−êng mäi thÐp ®Òu cÊu t¹o bëi
hai pha c¬ b¶n: F vµ Xª (trong ®ã P =[F+Xª]).
- ThÐp cïng tÝ ch: cã tæ chøc ®¬n gi¶n lµ P
- ThÐp tr−íc vµ sau cïng tÝ ch: P+F vµ P+XªII
Khi nung nãng: + Khi T< A1 → ch−a cã chuyÓn biÕn g×
+ Khi T= Ac1, P → γ theo ph¶n øng:ThÐp CT: [Feα + Xª]0,80%C → γ0,80%C
KÝ ch th−íc h¹t austenit: H×nh 4.2. Gi¶n ®å pha Fe-C
ýnghÜa: (phÇn thÐp)
H¹t γ cµng nhá → M (hoÆc tæ chøc kh¸c) cã
®é dÎo, dai cao h¬n
C¬ chÕ chuyÓn biÕn: P → γ: còng t¹o vµ ph¸t
triÓn mÇm nh− kÕt tinh (h×nh 4.4), nh−ng do
bÒ mÆt ph©n chia gi÷a F-Xª rÊt nhiÒu nªn sè
mÇm rÊt lín → h¹t γ ban ®Çu rÊt nhá mÞn (<
cÊp 8-10, h×nh 4.4d)
chuyÓn biÕn peclit → austenit bao giê còng
lµm nhá h¹t thÐp, ph¶i tËn dông
H×nh 4.3. Gi¶n ®å chuyÓn biÕn
®¼ng nhiÖt P → γ cña thÐp cïng
tÝ ch
a) b) c) d)
ThÐp TCT vµ SCT: F vµ XªII kh«ng thay ®æi
+ Khi T> Ac1: F vµ XªII tan vµo γ nh−ng kh«ng hoµn toµn
+ Khi T> Ac3 vµ Acm: F vµ XªII tan hoµn toµn vµo γ
Trªn ®−êng GSE mäi thÐp ®Òu cã tæ chøc γ
b. §Æc ®iÓm cña chuyÓn biÕn peclit thµnh austenit
NhiÖt ®é & thêi gian chuyÓn biÕn: (h×nh 4.3)
Vnung cµng lín th× T chuyÓn biÕn cµng cao
Tnung cµng cao, kho¶ng thêi gian chuyÓn biÕn cµng
ng¾n
- Tèc ®é nung V2 > V1, th× nhiÖt ®é b¾t ®Çu vµ kÕt thóc
chuyÓn biÕn ë cµng cao vµ thêi gian chuyÓn biÕn cµng
ng¾n.
%C
0 0,5
500
nhiÖt®é,o
C
1,0 1,5 2,0
600
700
800
900
1000
1100
γ
γ+α
γ+Xª II
G
E
S
P
0,8
A3
Acm
P+Xª II
P+F
A1
a1
τ, phót
250 5 10 2015
700
750
800
nhiÖt®é,o
C
A1
V1
V2
b1
b2
a2
b¾ t ®Ç u chuyÓ n biÕn
kÕt thóc chuyÓn biÕn
H× nh 4.4. Qu¸ tr×nh t¹o mÇm vµ
ph¸t
t iÓ Ç t it tõ lit (tÊ )](https://image.slidesharecdn.com/ch4-nhietluyenthep-141008201124-conversion-gate02/85/Ch4-nhiet-luyen-thep-2-320.jpg)
![52
H× nh 4.14: §é cøng t« i phô thuéc vµo %C
%C
30
45
60
®écøng
0,3 0,6
4) ChØ x¶y ra trong kho¶ng gi÷a M® vµ kÕt thóc MK. M® vµ MK gi¶m khi t¨ng %C vµ
% nguyªn tè hîp kim (trõ Si, Co vµ Al), M® vµ MK kh«ng phô thuéc vµo Vnguéi.
5) ChuyÓn biÕn x¶y ra kh«ng hoµn toµn v× hiÖu øng t¨ng thÓ tÝ ch g©y lùc nÐn lªn
γ → kh«ng thÓ chuyÓn biÕn, γ kh«ng chuyÓn biÕn ®−îc gäi lµ γ d−. §iÓm MK
th−êng thÊp (<20o
C) cã khi rÊt thÊp (vÝ dô -100o
C) → l−îng γ d− cã thÓ (20 ÷
30%). Tû lÖ γ d− : phô thuéc vµo c¸c yÕu tè sau:
+ §iÓm MK: MK cµng thÊp d−íi 20o
C l−îng γ d− cµng nhiÒu: MK gi¶m khi t¨ng
l−îng nguyªn tè hîp kim trong γ
+ %C t¨ng → ∆V ↑ → γ d− cµng nhiÒu.
c. C¬ tÝ nh cña mactenxit
Chó ý: ph©n biÖt ®é cøng cña M vµ ®é cøng cña thÐp t«i: ®é cøng cña thÐp t«i lµ
®é cøng tæng hîp cña M t«i+ γ d−+ cacbit (XªII nÕu cã). Th−êng γ d− lµm gi¶m ®é
cøng cña thÐp t«i:
> 10% lµm gi¶m 3-5HRC (c¸ biÖt tíi 10HRC),vµi % → kh«ng ®¸ng kÓ.
TÝ nh gißn:lµ nh−îc ®iÓm cña M lµm h¹n chÕ sö dông, tÝ nh gißn phô thuéc vµo:
+ Kim M cµng nhá tÝ nh gißn cµng thÊp → lµm nhá h¹t γ khi nung th× tÝ nh gißn ↓
+ øng suÊt bªn trong cµng nhá tÝ nh gißn cµng thÊp
Dïng thÐp b¶n chÊt h¹t nhá, nhiÖt ®é t«i vµ ph−¬ng ph¸p t«i thÝ ch hîp ®Ó gi¶m
øng suÊt bªn trong nh− t«i ph©n cÊp, ®¼ng nhiÖt vµ ram ngay tiÕp theo.
4.2.5. ChuyÓn biÕn khi nung nãng thÐp ®· t«i (khi ram)
§/n: ram nung nãng thÐp sau khi t«i ®Ó ®iÒu chØnh ®é cøng vµ tÝ nh chÊt phï hîp
víi yªu cÇu.
a. TÝ nh kh«ng æn ®Þnh cña mactenxit vµ austenit
Tæ chøc thÐp t«i=M+γ d− : khi nung nãng M → F+Xª theo: Feα(C) →Fe3C + Feα
γ d− → F+Xª theo: Feγ(C) → Fe3C + Feα
M vµ γ d− kh«ng chuyÓn biÕn ngay thµnh hçn hîp F-Xª mµ ph¶i qua tæ chøc
trung gian lµ M ram theo s¬ ®å: (M + γ d−) → M ram → F-Xª
b. C¸c chuyÓn biÕn x¶y ra khi ram
ThÐp cïng tÝ ch (0,80%C): tæ chøc M vµ γ d−, qu¸ tr×nh chuyÓn biÕn khi ram:
Giai ®o¹n I (T < 200o
C)
- < 80o
C trong thÐp t«i ch−a cã chuyÓn biÕn g×, tøc vÉn cã M vµ γ d−.
- Tõ 80-200o
C: γ d− ch−a chuyÓn biÕn,
M cã tiÕt C d−íi d¹ng cacbit ε FexC (x=2,0÷2,4), h×nh tÊm máng, ph©n t¸n, %C
trong M gi¶m xuèng cßn kho¶ng 0,25 ÷ 0,40%, c/a gi¶m ®i. Hçn hîp M Ý t cacbon
vµ cacbit ε ®ã ®−îc gäi lµ M ram (vÉn liÒn m¹ng):
(M t«i) Feα(C)0,8 → [Feα(C)0,25 ÷ 0,40 + Fe2 ÷ 2,4C] (M ram)
Giai ®o¹n II (T= 200 ÷ 260o
C)
§é cøng: (h×nh 4.14): %C ↑ → cøng t¨ng do ®ã:
ThÐp Ý t cacbon: %C≤ 0,25%, ®é cøng sau t«i ≤ HRC 40
ThÐp C trung b×nh: %C= 0,40÷0,50%, ®é cøng sau t«i
t−¬ng ®èi cao, HRC ≥ 50
ThÐp C cao:%C ≥ 0,60%, ®é cøng sau t«i cao, HRC ≥ 60
ChØ cã thÐp ≥ 0,40%C t«i míi t¨ng tÝ nh chÞu mµi mßn.](https://image.slidesharecdn.com/ch4-nhietluyenthep-141008201124-conversion-gate02/85/Ch4-nhiet-luyen-thep-6-320.jpg)
![53
TiÕp tôc tiÕt C khái M xuèng cßn kho¶ng 0,15 ÷ 0,20%:
Feα(C)0,25-0,4→[Feα(C)0,15 ÷ 0,20+Fe2÷2,4C]
γ d− thµnh M ram: (γ d−) Feγ(C)0,8 → [Feα(C)0,15 ÷ 0,20 + Fe2 ÷ 2,4C] (M ram)
M ram lµ tæ chøc cã ®é cøng thÊp h¬n M t«i, song l¹i Ý t gißn h¬n do gi¶m ®−îc
øng suÊt.
§é cøng thø II: Mét sè thÐp sau khi t«i cã l−îng γ d− lín (hµng chôc %), khi ram
γ d− thµnh M ram m¹nh h¬n hiÖu øng gi¶m ®é cøng do C tiÕt ra khái dung dung
dÞch r¾n →®é cøng thø II.
Giai ®o¹n III (T= 260 ÷ 400o
C)
Sau giai ®o¹n II thÐp t«i cã tæ chøc M ram gåm hai pha: M nghÌo C (0,15 ÷
0,20%) vµ cacbit ε (Fe2 ÷ 2,4C), ®Õn giai ®o¹n III nµy c¶ hai pha ®Òu chuyÓn biÕn:
- M nghÌo cacbon trë thµnh ferit, cacbit ε (Fe2 ÷ 2,4C) → Xª (Fe3C) ë d¹ng h¹t
S¬ ®å chuyÓn biÕn: Feα (C)0,15 ÷ 0,20 → Feα + Fe3Ch¹t , cac bit Fe2 ÷ 2,4C → F+Xª
h¹t = T ram
- §é cøng: gi¶m cßn (HRC 45 víi thÐp cïng tÝ ch).
- MÊt hoµn toµn øng suÊt bªn trong, t¨ng m¹nh tÝ nh ®µn håi.
Giai ®o¹n IV (T > 400o
C)
T > 400O
C x¶y ra qu¸ tr×nh kÕt tô (s¸t nhËp, lín lªn) cña Xª h¹t.
- ë 500 ÷ 650o
C: ®−îc hçn hîp F-Xª = X ram, cã giíi h¹n ch¶y cao vµ ®é dai va
®Ëp tèt nhÊt.
- ë gÇn A1 (727o
C): ®−îc hçn hîp F-Xª h¹t th« h¬n = peclit h¹t.
KÕt luËn: ram lµ qu¸ tr×nh ph©n hñy M, lµm gi¶m ®é cøng, gi¶m øng suÊt bªn
trong sau khi t«i, tïy thuéc vµo nhiÖt ®é ram cã thÓ ®¹t ®−îc c¬ tÝ nh kh¸c nhau
phï hîp víi yªu cÇu sö dông.
4.3. ñ vµ th−êng hãa thÐp
§/n: lµ c¸c ph−¬ng ph¸p thuéc nhãm nhiÖt luyÖn s¬ bé, t¹o ®é cøng, tæ chøc
thÝ ch hîp cho gia c«ng (c¾t, dËp nguéi, nhiÖt luyÖn) tiÕp theo.
4.3.1. ñ thÐp
a. §Þnh nghÜa vµ môc ®Ý ch
§/n: lµ ph−¬ng ph¸p nung nãng thÐp ®Õn nhiÖt ®é nhÊt ®Þnh (tõ 200 ÷ trªn
1000o
C), gi÷ nhiÖt l©u råi lµm nguéi chËm cïng lß ®Ó ®¹t ®−îc tæ chøc c©n b»ng
æn ®Þnh (theo gi¶n ®å pha Fe - C) víi ®é cøng thÊp nhÊt vµ ®é dÎo cao.
Hai nÐt ®Æc tr−ng cña ñ: nhiÖt ®é kh«ng cã quy luËt tæng qu¸t vµ lµm nguéi víi
tèc ®é chËm ®Ó ®¹t tæ chøc c©n b»ng.
Môc ®Ý ch : ®−îc mét sè trong 5 môc ®Ý ch sau:
1) lµm mÒm thÐp ®Ó dÔ tiÕn hµnh gia c«ng c¾t, 2) t¨ng ®é dÎo ®Ó dÔ biÕn d¹ng
(dËp, c¸n, kÐo) nguéi. 3) gi¶m hay lµm mÊt øng suÊt g©y nªn bëi gia c«ng c¾t,
®óc, hµn, biÕn d¹ng dÎo, 4) ®ång ®Òu thµnh phÇn hãa häc trªn vËt ®óc lo¹i bÞ
thiªn tÝ ch. 5) Lµm nhá h¹t thÐp.
Ph©n lo¹i ñ: 2 nhãm: ñ cã chuyÓn pha vµ ñ kh«ng cã chuyÓn biÕn pha.
b- C¸c ph−¬ng ph¸p ñ kh«ng cã chuyÓn biÕn pha
§/®iÓm: T ñ thÊp h¬n A1 nªn kh«ng cã chuyÓn biÕn P → γ. Chia thµnh 2 ph−¬ng
ph¸p:
ñ thÊp: T= 200 ÷ 600o
C, môc ®Ý ch lµm gi¶m hay khö bá øng suÊt,](https://image.slidesharecdn.com/ch4-nhietluyenthep-141008201124-conversion-gate02/85/Ch4-nhiet-luyen-thep-7-320.jpg)
![58
biÖt trong kho¶ng chuyÓn biÕn M (300 ÷ 200o
C), nguéi chËm sÏ lµm gi¶m øng
suÊt pha do ®ã Ý t bÞ nøt vµ Ý t cong vªnh.
C¸c m«i tr−êng t«i th−êng dïng: (b¶ng 4.1)
B¶ng 4.1. §Æc tÝ nh lµm nguéi cña c¸c m«i tr−êng t«i
Tèc ®é nguéi, [®é/s], ë c¸c kho¶ng nhiÖt ®éM«i tr−êng t«i
600 ÷ 5000
C 300 ÷ 2000
C
N−íc l¹nh, 10 ÷ 300
C 600-500 270
N−íc nãng, 500
C 100 270
N−íc hßa tan 10%NaCl, NaOH,200
C 1100-1200 300
DÇu kho¸ng vËt 100-150 20-25
TÊm thÐp, kh«ng khÝ nÐn 35-30 15-10
N−íc: lµ m«i tr−êng t«i m¹nh, an toµn, rÎ, dÔ kiÕm nªn rÊt th«ng dông nh−ng
còng dÔ g©y ra nøt, biÕn d¹ng, kh«ng g©y ch¸y hay bèc mïi khã chÞu, khi nhiÖt ®é
n−íc bÓ t«i > 40o
C tèc ®é nguéi gi¶m, (khi To
n−íc = 50o
C, tèc ®é nguéi thÐp
chËm h¬n c¶ trong dÇu mµ kh«ng lµm gi¶m kh¶ n¨ng bÞ biÕn d¹ng vµ nøt (do
kh«ng lµm gi¶m tèc ®é nguéi ë nhiÖt ®é thÊp) ph¶i l−u ý tr¸nh: b»ng c¸ch cÊp
n−íc l¹nh míi vµo vµ th¶i líp n−íc nãng ë bÒ mÆt ®i.
N−íc (l¹nh) lµ m«i tr−êng t«i cho thÐp cacbon (lµ lo¹i cã Vth lín, 400 ÷ 800o
C
/s), song kh«ng thÝ ch hîp cho chi tiÕt cã h×nh d¹ng phøc t¹p.
N−íc ®−îc hoµ tan 10% c¸c muèi (NaCl hoÆc Na2CO3) hay (NaOH): nguéi rÊt
nhanh ë nhiÖt ®é cao song kh«ng t¨ng kh¶ n¨ng g©y nøt (v× hÇu nh− kh«ng t¨ng
tèc ®é nguéi ë nhiÖt ®é thÊp) so víi n−íc, ®−îc dïng ®Ó t«i thÐp dông cô cacbon
(cÇn ®é cøng cao).
DÇu : lµm nguéi chËm thÐp ë c¶ hai kho¶ng nhiÖt ®é do ®ã Ý t g©y biÕn d¹ng, nøt
nh−ng kh¶ n¨ng t«i cøng l¹i kÐm. DÇu nãng, 60 ÷ 80o
C, cã kh¶ n¨ng t«i tèt h¬n v×
cã ®é lo·ng (linh ®éng) tèt kh«ng b¸m nhiÒu vµo bÒ mÆt thÐp sau khi t«i. Nh−îc
®iÓm dÔ bèc ch¸y ph¶i cã hÖ thèng èng xo¾n cã n−íc l−u th«ng lµm nguéi dÇu,
bèc mïi g©y « nhiÔm vµ h¹i cho søc kháe.
DÇu lµ m«i tr−êng t«i cho thÐp hîp kim (lo¹i cã Vth nhá, < 150o
C / s), c¸c chi
tiÕt cã h×nh d¹ng phøc t¹p, lµ m«i tr−êng t«i thø 2 (thÐp CD)
Quy t¾c chän m«i tr−êng t«i ngo¹i lÖ:
- ThÐp C tiÕt diÖn nhá (φ < 10), h×nh d¹ng ®¬n gi¶n, dµi (nh− trôc tr¬n) nªn t«i
dÇu. Chi tiÕt cã h×nh d¹ng phøc t¹p vÒ ®é bÒn cã thÓ chän thÐp C nh−ng ph¶i lµm
b»ng thÐp hîp kim ®Ó t«i dÇu.
- Chi tiÕt b»ng thÐp hîp kim, cã tiÕt diÖn lín, h×nh d¹ng ®¬n gi¶n ph¶i t«i n−íc.
C¸c vËt máng, h×nh d¹ng phøc t¹p dÔ bÞ cong vªnh khi lµm nguéi tù do cÇn t«i
trong khu«n Ðp, trong khung gi÷ chèng cong vªnh hoÆc bã chÆt nhiÒu thanh dµi
l¹i,....
T«i trong mét m«i tr−êng rÊt phæ biÕn do dÔ ¸p dông c¬ khÝ hãa, tù ®éng hãa,
gi¶m nhÑ ®iÒu kiÖn lao ®éng nÆng nhäc.
b. T«i trong hai m«i tr−êng (n−íc qua dÇu) §−êng b trªn h×nh 4.18
TËn dông ®−îc −u ®iÓm cña c¶ n−íc lÉn dÇu: n−íc, n−íc pha muèi, xót qua dÇu
(hay kh«ng khÝ ) cho ®Õn khi nguéi h¼n. Nh− vËy võa b¶o ®¶m ®é cøng cao cho](https://image.slidesharecdn.com/ch4-nhietluyenthep-141008201124-conversion-gate02/85/Ch4-nhiet-luyen-thep-12-320.jpg)
![65
ThiÕt bÞ thÊm: c¸c lo¹i lß chuyªn dïng ®Ó thÊm C (b¶ng 4.3)
B¶ng 4.3. Lß thÊm C cña Nga
Lo¹i lß P, kw dxh
lß,mm
Lo¹i lß P, kw dxh lß,mm
• 25 25 300x450 • 75 75 500x900
• 35 35 300x600 • 90 90 600x900
• 60 60 450x600 •105 105 600x1200
XÕp hoÆc treo chi tiÕt vµo lß ®¶m b¶o bÒ mÆt
cÇn thÊm ph¶i lu«n cã khÝ lu©n chuyÓn. N©ng
nhiÖt ®é vµ cÊp dÇu:
NhiÖt ®é Sè giät dÇu, [giät/phót] (lß Ц 25 - Ц 60)
< 300 0
300-500 30
500-900 30-50
900-950 90-150 (b·o hoµ)
900-950 50-80 (khuÕch t¸n)
NhiÖt ®é thÊm: theo lo¹i thÐp nh− thÊm C thÓ r¾n
Thêi gian thÊm: (kÓ tõ khi ®¹t nhiÖt ®é thÊm)
K
X2
=τ , K=0,12 khi thÊm (900-930)o
C, K=0,14 khi
thÊm ë (930-950)o
C,τ=τb·ohoµ+τk/t¸n=2τb·o hoµ=2 τk/t¸n
H×nh 4.23. S¬ ®å lß thÊm C
b»ng dÇu ho¶
NhiÖt luyÖn sau khi thÊm: 3 c«ng nghÖ:
1- T«i trùc tiÕp+ram thÊp ë 200o
C-1h: sau thÊm lÊy ra cho nhiÖt ®é h¹ xuèng cßn
850-860o
C th× t«i trong dÇu. ChØ ¸p dông cho thÐp hîp kim, quy tr×nh ®¬n gi¶n,
kinh tÕ.
2- T«i 1 lÇn+ram thÊp ë 200o
C-1h: sau thÊm ®em th−êng ho¸ råi t«i ë (820-
850)o
C khi cÇn −u tiªn cho líp bÒ mÆt, t«i ë (860-880)o
C khi cÇn −u tiªn cho lâi,
¸p dông ®−îc cho c¶ thÐp C.
3- T«i 2 lÇn+ram thÊp ë 200o
C-1h: sau thÊm ®em th−êng ho¸ råi t«i ë (880-900)o
C
cho lâi xong, nung l¹i vµ t«i cho bÒ mÆt ë (760-780)o
C (tèt nhÊt lµ t«i cao tÇn), ¸p
dông cho mäi lo¹i thÐp, ®¶m b¶o c¬ tÝ nh c¶ lâi vµ bÒ mÆt, song phiÒn phøc vµ
ngµy cµng Ý t dïng.
c. ThÊm nit¬
§Þnh nghÜa vµ môc ®Ý ch: lµm b·o hßa vµ khuÕch t¸n N vµo bÒ mÆt thÐp hîp
kim sau khi nhiÖt luyÖn ho¸ tèt nh»m môc ®Ý ch chñ yÕu lµ n©ng cao ®é cøng,
tÝ nh chèng mµi mßn (HRC 65 ÷ 70 h¬n h¼n thÊm cacbon) vµ giíi h¹n mái cña chi
tiÕt.
Tæ chøc cña líp thÊm: tõ ngoµi vµo lÇn l−ît lµ: (ε+γ’)- γ’-(γ’+α)-thÐp ë lâi, trong
®ã ε - lµ pha xen kÏ øng víi Fe2-3N, γ’ - lµ pha xen kÏ øng víi Fe4N, α - dung dÞch
r¾n cña N trong Feα.
§é cøng cao nhÊt cña líp thÊm lµ vïng (γ’+α), do cã nhiÒu nitrit: CrN, AlN, tiÕt ra
nhá mÞn n»m ph©n bè ®Òu, kh«ng ph¶i qua nhiÖt luyÖn tiÕp theo nh− khi thÊm C.
b× nh dÇu
®Õm giät
èng x¶®éng c¬
ngän löa
chi tiÕt
thÊm](https://image.slidesharecdn.com/ch4-nhietluyenthep-141008201124-conversion-gate02/85/Ch4-nhiet-luyen-thep-19-320.jpg)
More Related Content
Ch4 nhiet luyen-thep
- 1. 47 Ch−¬ng 4 nhiÖt luyÖn thÐp 4.1. Kh¸i niÖm vÒ nhiÖt luyÖn thÐp 4.1.1. S¬ l−îc vÒ nhiÖt luyÖn thÐp a. §Þnh nghÜa: lµ nung nãng thÐp ®Õn nhiÖt ®é x¸c ®Þnh, gi÷ nhiÖt mét thêi gian thÝ ch hîp råi sau ®ã lµm nguéi víi tèc ®é x¸c ®Þnh ®Ó nhËn ®−îc tæ chøc, do ®ã tÝ nh chÊt theo yªu cÇu. §/®iÓm: - Kh«ng lµm nãng ch¶y vµ biÕn d¹ng s¶n phÈm thÐp - KÕt qu¶ ®−îc ®¸nh gi¸ b»ng biÕn ®æi cña tæ chøc tÕ vi vµ tÝ nh chÊt. b. C¸c yÕu tè ®Æc tr−ng cho nhiÖt luyÖn H×nh 4.1. S¬ ®å cña qu¸ tr×nh nhiÖt c. Ph©n lo¹i nhiÖt luyÖn thÐp luyÖn ®¬n gi¶n nhÊt 1. NhiÖt luyÖn: th−êng gÆp nhÊt, chØ cã t¸c ®éng nhiÖt lµm biÕn ®æi tæ chøc vµ tÝ nh chÊt gåm nhiÒu ph−¬ng ph¸p: ñ, th−êng ho¸, t«i, ram. 2. Hãa - nhiÖt luyÖn: NhiÖt luyÖn cã kÌm theo thay ®æi thµnh phÇn hãa häc ë bÒ mÆt råi nhiÖt luyÖn tiÕp theo ®Ó c¶i thiÖn h¬n n÷a tÝ nh chÊt cña vËt liÖu: ThÊm ®¬n hoÆc ®a nguyªn tè:C,N,.. 3. C¬ - nhiÖt luyÖn: lµ biÕn d¹ng dÎo thÐp ë tr¹ng th¸i γ sau ®ã t«i vµ ram ®Ó nhËn ®−îc tæ chøc M nhá mÞn cã c¬ tÝ nh tæng hîp cao nhÊt, th−êng ë x−ëng c¸n nãng thÐp, luyÖn kim. 4.1.2. T¸c dông cña nhiÖt luyÖn ®èi víi s¶n xuÊt c¬ khÝ a. T¨ng ®é cøng, tÝ nh chèng mµi mßn vµ ®é bÒn cña thÐp: ph¸t huy triÖt ®Ó c¸c tiÒm n¨ng cña vËt liÖu: bÒn, cøng, dai… do ®ã gi¶m nhÑ kÕt cÊu, t¨ng tuæi thä,.. b. C¶i thiÖn tÝ nh c«ng nghÖ Phï hîp víi ®iÒu kiÖn gia c«ng: cÇn ®ñ mÒm ®Ó dÔ c¾t, cÇn dÎo ®Ó dÔ biÕn d¹ng,… c. NhiÖt luyÖn trong nhµ m¸y c¬ khÝ - NÆng nhäc, ®éc → c¬ khÝ hãa, tù ®éng hãa, chèng nãng, ®éc - Ph¶i ®−îc chuyªn m«n hãa cao → b¶o ®¶m chÊt l−îng s¶n phÈm vµ n¨ng suÊt - Tiªu phÝ nhiÒu n¨ng l−îng → ph−¬ng ¸n tiÕt kiÖm ®−îc n¨ng l−îng thêi giannhiÖt®é τgn Vng T Ba th«ng sè quan träng nhÊt (h×nh 4.1): - NhiÖt ®é nung nãng o nT : - Thêi gian gi÷ nhiÖt tgn: - Tèc ®é nguéi Vnguéi sau khi gi÷ nhiÖt. C¸c chØ tiªu ®¸nh gi¸ kÕt qu¶: + Tæ chøc tÕ vi bao gåm cÊu t¹o pha, kÝ ch th−íc h¹t, chiÒu s©u líp hãa bÒn... lµ chØ tiªu gèc, c¬ b¶n nhÊt + §é cøng, ®é bÒn, ®é dÎo, ®é dai + §é cong vªnh, biÕn d¹ng.
- 2. 48 - Lµ kh©u sau cïng, th−êng kh«ng thÓ bá qua, do ®ã quyÕt ®Þnh tiÕn ®é chung, chÊt l−îng vµ gi¸ thµnh s¶n phÈm cña c¶ xÝ nghiÖp. 4.2. C¸c tæ chøc ®¹t ®−îc khi nung nãng vµ lµm nguéi thÐp 4.2.1. C¸c chuyÓn biÕn x¶y ra khi nung nãng thÐp - Sù t¹o thµnh austenit a. C¬ së x¸c ®Þnh chuyÓn biÕn khi nung Dùa vµo gi¶n ®å pha Fe - C, h×nh 4.2: ë nhiÖt ®é th−êng mäi thÐp ®Òu cÊu t¹o bëi hai pha c¬ b¶n: F vµ Xª (trong ®ã P =[F+Xª]). - ThÐp cïng tÝ ch: cã tæ chøc ®¬n gi¶n lµ P - ThÐp tr−íc vµ sau cïng tÝ ch: P+F vµ P+XªII Khi nung nãng: + Khi T< A1 → ch−a cã chuyÓn biÕn g× + Khi T= Ac1, P → γ theo ph¶n øng:ThÐp CT: [Feα + Xª]0,80%C → γ0,80%C KÝ ch th−íc h¹t austenit: H×nh 4.2. Gi¶n ®å pha Fe-C ýnghÜa: (phÇn thÐp) H¹t γ cµng nhá → M (hoÆc tæ chøc kh¸c) cã ®é dÎo, dai cao h¬n C¬ chÕ chuyÓn biÕn: P → γ: còng t¹o vµ ph¸t triÓn mÇm nh− kÕt tinh (h×nh 4.4), nh−ng do bÒ mÆt ph©n chia gi÷a F-Xª rÊt nhiÒu nªn sè mÇm rÊt lín → h¹t γ ban ®Çu rÊt nhá mÞn (< cÊp 8-10, h×nh 4.4d) chuyÓn biÕn peclit → austenit bao giê còng lµm nhá h¹t thÐp, ph¶i tËn dông H×nh 4.3. Gi¶n ®å chuyÓn biÕn ®¼ng nhiÖt P → γ cña thÐp cïng tÝ ch a) b) c) d) ThÐp TCT vµ SCT: F vµ XªII kh«ng thay ®æi + Khi T> Ac1: F vµ XªII tan vµo γ nh−ng kh«ng hoµn toµn + Khi T> Ac3 vµ Acm: F vµ XªII tan hoµn toµn vµo γ Trªn ®−êng GSE mäi thÐp ®Òu cã tæ chøc γ b. §Æc ®iÓm cña chuyÓn biÕn peclit thµnh austenit NhiÖt ®é & thêi gian chuyÓn biÕn: (h×nh 4.3) Vnung cµng lín th× T chuyÓn biÕn cµng cao Tnung cµng cao, kho¶ng thêi gian chuyÓn biÕn cµng ng¾n - Tèc ®é nung V2 > V1, th× nhiÖt ®é b¾t ®Çu vµ kÕt thóc chuyÓn biÕn ë cµng cao vµ thêi gian chuyÓn biÕn cµng ng¾n. %C 0 0,5 500 nhiÖt®é,o C 1,0 1,5 2,0 600 700 800 900 1000 1100 γ γ+α γ+Xª II G E S P 0,8 A3 Acm P+Xª II P+F A1 a1 τ, phót 250 5 10 2015 700 750 800 nhiÖt®é,o C A1 V1 V2 b1 b2 a2 b¾ t ®Ç u chuyÓ n biÕn kÕt thóc chuyÓn biÕn H× nh 4.4. Qu¸ tr×nh t¹o mÇm vµ ph¸t t iÓ Ç t it tõ lit (tÊ )
- 3. 49 §é h¹t austenit: - peclit ban ®Çu: cµng mÞn → γ nhá - Vnung cµng lín → h¹t γ cµng nhá - T& τ gi÷ nhiÖt lín th× h¹t lín - Theo b¶n chÊt thÐp: b¶n chÊt h¹t lín vµ h¹t nhá (h×nh 4.5). ThÐp b¶n chÊt h¹t nhá: thÐp ®−îc khö «xy triÖt ®Ó b»ng Al, thÐp hîp kim Ti, Mo, V, Zr, Nb,... dÔ t¹o cacbit ng¨n c¶n ph¸t triÓn h¹t. Mn vµ P lµm h¹t ph¸t triÓn nhanh. 4.2.2. Môc ®Ý ch cña gi÷ nhiÖt - Lµm ®Òu nhiÖt ®é trªn tiÕt diÖn - ®Ó chuyÓn biÕn x¶y ra hoµn toµn - Lµm ®ång ®Òu % cña γ H×nh 4.5. S¬ ®å ph¸t triÓn h¹t austenit I- di truyÒn h¹t nhá, II- di truyÒn h¹t lín 4.2.3. C¸c chuyÓn biÕn khi lµm nguéi γ a. Gi¶n ®å chuyÓn biÕn ®¼ng nhiÖt austenit qu¸ nguéi (gi¶n ®å T-T-T) cña thÐp cïng tÝ ch H×nh 4.6. Gi¶n ®å T- T- T cña thÐp cïng tÝ ch - Gi÷ γ qu¸ nguéi ë s¸t A1: (T~ 700o C, ∆T0 nhá, ~25o C): Peclit (tÊm), HRC 10 ÷ 15 + (T~ 650o C, ∆T0 ~ 75o C): Xoocbit t«i, HRC 25 ÷ 35 + T ~ ®Ønh låi ch÷ “C“ (kho¶ng 500 ÷ 600o C): Tr«xtit, HRC 40. %C 0 0,5 500 nhiÖt®é,o C 1,0 1,5 2,0 600 700 800 900 1000 1100 γ γ+α G E S P 0,8 A3 Acm A1 727 ®é lín 930 800 I II peclitaustenit b) a) γ+F+Xe A1 M®~220o C MK~ -50o C mactenxit+γd− austenit hç n hîp F+Xª peclit xoocbit tr«xtit bainit austenit qu¸ nguéi nhiÖt®é,o C 400 200 600 800 0 1 10 102 103 104 thêi gian, s Gi¶n ®å TGi¶n ®å TGi¶n ®å TGi¶n ®å T----TTTT----T:T:T:T: NhiÖt ®é (T) - thêi gian (T) vµ chuyÓn biÕn (T) V× cã d¹ng ch÷ "C") → ®−êng cong ch÷ “C”. Khi γ bÞ nguéi (tøc thêi) d−íi 727o C nã ch−a chuyÓn biÕn ngay ®−îc gäi lµ γ qu¸ nguéi, kh«ng æn ®Þnh. Gi¶n ®å cã 5 vïng: - trªn 727o C lµ khu vùc tån t¹i cña γ æn ®Þnh - bªn tr¸i ch÷ "C" ®Çu tiªn - vïng γ qu¸ nguéi - gi÷a hai ch÷ "C" - γ ®ang chuyÓn biÕn (tån t¹i c¶ ba pha γ, F vµ Xe) - bªn ph¶i ch÷ "C" thø hai - c¸c s¶n phÈm ph©n hãa ®¼ng nhiÖt γ qu¸ nguéi lµ hçn hîp: F - Xª víi møc ®é nhá mÞn kh¸c nhau 1 2 3 4 5
- 4. 50 C¶ 3 chuyÓn biÕn trªn ®Òu lµ chuyÓn biÕn peclit, X, T lµ peclit ph©n t¸n. + Khi gi÷ austenit qu¸ nguéi ë nhiÖt: ~450 ÷ 250o C: Bainit, HRC 50 ÷ 55, §−îc coi lµ chuyÓn biÕn trung gian v×: F h¬i qu¸ b·o hßa cacbon (0,10%),Xª lµ Fe2,4-3C, cã mét l−îng nhá γ (d−), trung gian (gi÷a P vµ M). Tõ peclit (tÊm), xoocbit, tr«xtit cho tíi bainit ®é qu¸ nguéi t¨ng lªn → mÇm cµng nhiÒu → tÊm cµng nhá mÞn h¬n vµ ®é cøng cµng cao h¬n. Tãm l¹i: chuyÓn biÕn ë s¸t A1 ®−îc peclit, ë phÇn låi ®−îc tr«xtit, ë gi÷a hai møc trªn ®−îc V5: (lµm nguéi trong n−íc l¹nh) V5 kh«ng c¾t ®−êng cong ch÷ "C" nµo, tøc γ → M KÕt luËn: khi lµm nguéi liªn tôc, tæ chøc t¹o thµnh ∈ vµo vÞ trÝ cña vect¬ tèc ®é nguéi trªn ®−êng cong ch÷ "C §/®iÓm 2: Tæ chøc ®¹t ®−îc th−êng lµ kh«ng ®ång nhÊt trªn toµn tiÕt diÖn §/®iÓm 3: Kh«ng ®¹t ®−îc tæ chøc hoµn toµn bainit (B) (chØ cã thÓ T+B hoÆc T+B+M) v× nöa d−íi ch÷ “C” lâm vµo §/®iÓm 4: Nh÷ng ®iÒu trªn chØ ®óng víi thÐp cacbon, thÐp hîp kim ®−êng cong ch÷ "C" dÞch sang ph¶i do ®ã: + Vth cã thÓ rÊt nhá. VÝ dô, thÐp giã t«i trong giã. + Tæ chøc ®ång nhÊt trªn tiÕt diÖn, ngay c¶ ®èi víi tiÕt diÖn lín. c. Gi¶n ®å T - T - T cña c¸c thÐp kh¸c cïng tÝ ch + ThÐp tr−íc vµ sau cïng tÝ ch, cã thªm nh¸nh phô (h×nh 4.9) biÓu thÞ sù tiÕt ra F (TCT) hoÆc XªII (SCT), cã thªm ®−êng ngang A3 (TCT) hoÆc Acm(SCT). H×nh 4.10. Gi¶n ®å T-T-T cña thÐp kh¸c cïng tÝ ch 3 ®iÓm kh¸c biÖt so víi thÐp cïng tÝ ch: 1- §−êng cong (ch÷ "C" vµ nh¸nh phô) xoocbit, phÝ a d−íi ®−îc bainit. Lµm nguéi ®¼ng nhiÖt nhËn ®−îc tæ chøc ®ång nhÊt trªn tiÕt diÖn. b. Sù ph©n hãa γγγγ khi lµm nguéi liªn tôc Còng xÐt gi¶n ®å ch÷ “C” (h×nh 4.7) nh− chuyÓn biÕn ®¼ng nhiÖt. §/®iÓm 1: Tuú thuéc vµo vnguéi ta cã: V1: trªn h×nh 4.7, ë s¸t A1: γ → peclit tÊm, V2: (lµm nguéi trong k/khÝ tÜnh) → xoocbit. V3: (lµm nguéi trong kh«ng khÝ nÐn), c¾t ë phÇn låi: γ → tr«xtit. V4: (lµm nguéi trong dÇu),tr«xtit + mactenxit = b¸n mactenxit A1 M® peclit xoocbit tr«xtit nhiÖt®é, 400 200 600 800 0 1 10 102 103 104 thêi gian, s V2 V1 V3 V4VthV5 austenit bainit H× nh 4.7. Gi¶n ®å T-T-T cña thÐp cïng tÝ ch víi V1< V2< V3<V4< Vth< V5 austenit 1 peclit xoocbit tr«xtit bainit nhiÖt®é,o C 0 1 10 102 103 104 thêi gian, s A1 V2 V3 hçn hîp F+Xª F hoÆc XeII A3 hoÆc Acm M® MK mactenxit+γd−
- 5. 51 2- Khi lµm nguéi chËm liªn tôc (V2), γ qu¸ nguéi sÏ tiÕt ra F (TCT) hoÆc XªII (SCT) tr−íc sau ®ã míi ph©n hãa ra hçn hîp F-Xª 3- Khi lµm nguéi ®ñ nhanh V3 (hoÆc >V3) ®Ó Vng kh«ng c¾t nh¸nh phô, γ qu¸ nguéi → F-Xª d−íi d¹ng X, T, B (B chØ khi lµm nguéi ®¼ng nhiÖt). ThÐp kh«ng cã thµnh phÇn ®óng 0,80%C mµ vÉn kh«ng tiÕt F hoÆc Xª ®−îc gäi lµ cïng tÝ ch gi¶. §èi víi thÐp hîp kim, ngoµi ¶nh h−ëng cña C, c¸c nguyªn tè hîp kim (dÞch ch÷ "C" sang ph¶i) sÏ xÐt sau. 4.2.4. ChuyÓn biÕn cña austenit khi lµm nguéi nhanh - ChuyÓn biÕn mactenxit (khi t«i) NÕu Vng> Vth th× γ → M gäi ®ã lµ t«i thÐp. Vth: lµ tèc ®é lµm nguéi nhá nhÊt ®Ó g©y ra chuyÓn biÕn mactenxit. m m th TA V τ − = 1 H×nh 4.11. Gi¶n ®å T-T-T vµ tèc ®é t«i tíi h¹n Vth (τm vµ Tm - thêi gian vµ nhiÖt ®é øng víi γ kÐm æn ®Þnh nhÊt). a. B¶n chÊt cña mactenxit §/n: M lµ dung dÞch r¾n qu¸ b·o hßa cña C trong Feα §/®iÓm: v× qu¸ b·o hoµ C → m¹ng chÝ nh ph−¬ng t©m khèi (h×nh 4.12). §é chÝ nh ph−¬ng c/a = 1,001 ÷ 1,06 (∈ %C) → x« lÖch m¹ng rÊt lín → M rÊt cøng. H×nh 4.12. « c¬ së cña H×nh 4.13. §−êng cong ®éng m¹ng tinh thÓ mactenxit. häc chuyÓn biÕn mactenxit b. C¸c ®Æc ®iÓm cña chuyÓn biÕn mactenxit 1) ChØ x¶y ra khi lµm nguéi nhanh vµ liªn tôc γ víi tèc ®é > Vth. 2) ChuyÓn biÕn kh«ng khuÕch t¸n: C ~ gi÷ nguyªn vÞ trÝ , Fe: tõ γ (A1) → M (gÇn nh− A2) 3) X¶y ra víi tèc ®é rÊt lín, tíi hµng ngh×n m/s Tm A1 mactenxit+γd− austenit nhiÖt®é, Vth thêi gianτm FeC a c %mactenxit nhiÖ t ®é , o C 20 25 50 75 MKM® 25 %γ γd−
- 6. 52 H× nh 4.14: §é cøng t« i phô thuéc vµo %C %C 30 45 60 ®écøng 0,3 0,6 4) ChØ x¶y ra trong kho¶ng gi÷a M® vµ kÕt thóc MK. M® vµ MK gi¶m khi t¨ng %C vµ % nguyªn tè hîp kim (trõ Si, Co vµ Al), M® vµ MK kh«ng phô thuéc vµo Vnguéi. 5) ChuyÓn biÕn x¶y ra kh«ng hoµn toµn v× hiÖu øng t¨ng thÓ tÝ ch g©y lùc nÐn lªn γ → kh«ng thÓ chuyÓn biÕn, γ kh«ng chuyÓn biÕn ®−îc gäi lµ γ d−. §iÓm MK th−êng thÊp (<20o C) cã khi rÊt thÊp (vÝ dô -100o C) → l−îng γ d− cã thÓ (20 ÷ 30%). Tû lÖ γ d− : phô thuéc vµo c¸c yÕu tè sau: + §iÓm MK: MK cµng thÊp d−íi 20o C l−îng γ d− cµng nhiÒu: MK gi¶m khi t¨ng l−îng nguyªn tè hîp kim trong γ + %C t¨ng → ∆V ↑ → γ d− cµng nhiÒu. c. C¬ tÝ nh cña mactenxit Chó ý: ph©n biÖt ®é cøng cña M vµ ®é cøng cña thÐp t«i: ®é cøng cña thÐp t«i lµ ®é cøng tæng hîp cña M t«i+ γ d−+ cacbit (XªII nÕu cã). Th−êng γ d− lµm gi¶m ®é cøng cña thÐp t«i: > 10% lµm gi¶m 3-5HRC (c¸ biÖt tíi 10HRC),vµi % → kh«ng ®¸ng kÓ. TÝ nh gißn:lµ nh−îc ®iÓm cña M lµm h¹n chÕ sö dông, tÝ nh gißn phô thuéc vµo: + Kim M cµng nhá tÝ nh gißn cµng thÊp → lµm nhá h¹t γ khi nung th× tÝ nh gißn ↓ + øng suÊt bªn trong cµng nhá tÝ nh gißn cµng thÊp Dïng thÐp b¶n chÊt h¹t nhá, nhiÖt ®é t«i vµ ph−¬ng ph¸p t«i thÝ ch hîp ®Ó gi¶m øng suÊt bªn trong nh− t«i ph©n cÊp, ®¼ng nhiÖt vµ ram ngay tiÕp theo. 4.2.5. ChuyÓn biÕn khi nung nãng thÐp ®· t«i (khi ram) §/n: ram nung nãng thÐp sau khi t«i ®Ó ®iÒu chØnh ®é cøng vµ tÝ nh chÊt phï hîp víi yªu cÇu. a. TÝ nh kh«ng æn ®Þnh cña mactenxit vµ austenit Tæ chøc thÐp t«i=M+γ d− : khi nung nãng M → F+Xª theo: Feα(C) →Fe3C + Feα γ d− → F+Xª theo: Feγ(C) → Fe3C + Feα M vµ γ d− kh«ng chuyÓn biÕn ngay thµnh hçn hîp F-Xª mµ ph¶i qua tæ chøc trung gian lµ M ram theo s¬ ®å: (M + γ d−) → M ram → F-Xª b. C¸c chuyÓn biÕn x¶y ra khi ram ThÐp cïng tÝ ch (0,80%C): tæ chøc M vµ γ d−, qu¸ tr×nh chuyÓn biÕn khi ram: Giai ®o¹n I (T < 200o C) - < 80o C trong thÐp t«i ch−a cã chuyÓn biÕn g×, tøc vÉn cã M vµ γ d−. - Tõ 80-200o C: γ d− ch−a chuyÓn biÕn, M cã tiÕt C d−íi d¹ng cacbit ε FexC (x=2,0÷2,4), h×nh tÊm máng, ph©n t¸n, %C trong M gi¶m xuèng cßn kho¶ng 0,25 ÷ 0,40%, c/a gi¶m ®i. Hçn hîp M Ý t cacbon vµ cacbit ε ®ã ®−îc gäi lµ M ram (vÉn liÒn m¹ng): (M t«i) Feα(C)0,8 → [Feα(C)0,25 ÷ 0,40 + Fe2 ÷ 2,4C] (M ram) Giai ®o¹n II (T= 200 ÷ 260o C) §é cøng: (h×nh 4.14): %C ↑ → cøng t¨ng do ®ã: ThÐp Ý t cacbon: %C≤ 0,25%, ®é cøng sau t«i ≤ HRC 40 ThÐp C trung b×nh: %C= 0,40÷0,50%, ®é cøng sau t«i t−¬ng ®èi cao, HRC ≥ 50 ThÐp C cao:%C ≥ 0,60%, ®é cøng sau t«i cao, HRC ≥ 60 ChØ cã thÐp ≥ 0,40%C t«i míi t¨ng tÝ nh chÞu mµi mßn.
- 7. 53 TiÕp tôc tiÕt C khái M xuèng cßn kho¶ng 0,15 ÷ 0,20%: Feα(C)0,25-0,4→[Feα(C)0,15 ÷ 0,20+Fe2÷2,4C] γ d− thµnh M ram: (γ d−) Feγ(C)0,8 → [Feα(C)0,15 ÷ 0,20 + Fe2 ÷ 2,4C] (M ram) M ram lµ tæ chøc cã ®é cøng thÊp h¬n M t«i, song l¹i Ý t gißn h¬n do gi¶m ®−îc øng suÊt. §é cøng thø II: Mét sè thÐp sau khi t«i cã l−îng γ d− lín (hµng chôc %), khi ram γ d− thµnh M ram m¹nh h¬n hiÖu øng gi¶m ®é cøng do C tiÕt ra khái dung dung dÞch r¾n →®é cøng thø II. Giai ®o¹n III (T= 260 ÷ 400o C) Sau giai ®o¹n II thÐp t«i cã tæ chøc M ram gåm hai pha: M nghÌo C (0,15 ÷ 0,20%) vµ cacbit ε (Fe2 ÷ 2,4C), ®Õn giai ®o¹n III nµy c¶ hai pha ®Òu chuyÓn biÕn: - M nghÌo cacbon trë thµnh ferit, cacbit ε (Fe2 ÷ 2,4C) → Xª (Fe3C) ë d¹ng h¹t S¬ ®å chuyÓn biÕn: Feα (C)0,15 ÷ 0,20 → Feα + Fe3Ch¹t , cac bit Fe2 ÷ 2,4C → F+Xª h¹t = T ram - §é cøng: gi¶m cßn (HRC 45 víi thÐp cïng tÝ ch). - MÊt hoµn toµn øng suÊt bªn trong, t¨ng m¹nh tÝ nh ®µn håi. Giai ®o¹n IV (T > 400o C) T > 400O C x¶y ra qu¸ tr×nh kÕt tô (s¸t nhËp, lín lªn) cña Xª h¹t. - ë 500 ÷ 650o C: ®−îc hçn hîp F-Xª = X ram, cã giíi h¹n ch¶y cao vµ ®é dai va ®Ëp tèt nhÊt. - ë gÇn A1 (727o C): ®−îc hçn hîp F-Xª h¹t th« h¬n = peclit h¹t. KÕt luËn: ram lµ qu¸ tr×nh ph©n hñy M, lµm gi¶m ®é cøng, gi¶m øng suÊt bªn trong sau khi t«i, tïy thuéc vµo nhiÖt ®é ram cã thÓ ®¹t ®−îc c¬ tÝ nh kh¸c nhau phï hîp víi yªu cÇu sö dông. 4.3. ñ vµ th−êng hãa thÐp §/n: lµ c¸c ph−¬ng ph¸p thuéc nhãm nhiÖt luyÖn s¬ bé, t¹o ®é cøng, tæ chøc thÝ ch hîp cho gia c«ng (c¾t, dËp nguéi, nhiÖt luyÖn) tiÕp theo. 4.3.1. ñ thÐp a. §Þnh nghÜa vµ môc ®Ý ch §/n: lµ ph−¬ng ph¸p nung nãng thÐp ®Õn nhiÖt ®é nhÊt ®Þnh (tõ 200 ÷ trªn 1000o C), gi÷ nhiÖt l©u råi lµm nguéi chËm cïng lß ®Ó ®¹t ®−îc tæ chøc c©n b»ng æn ®Þnh (theo gi¶n ®å pha Fe - C) víi ®é cøng thÊp nhÊt vµ ®é dÎo cao. Hai nÐt ®Æc tr−ng cña ñ: nhiÖt ®é kh«ng cã quy luËt tæng qu¸t vµ lµm nguéi víi tèc ®é chËm ®Ó ®¹t tæ chøc c©n b»ng. Môc ®Ý ch : ®−îc mét sè trong 5 môc ®Ý ch sau: 1) lµm mÒm thÐp ®Ó dÔ tiÕn hµnh gia c«ng c¾t, 2) t¨ng ®é dÎo ®Ó dÔ biÕn d¹ng (dËp, c¸n, kÐo) nguéi. 3) gi¶m hay lµm mÊt øng suÊt g©y nªn bëi gia c«ng c¾t, ®óc, hµn, biÕn d¹ng dÎo, 4) ®ång ®Òu thµnh phÇn hãa häc trªn vËt ®óc lo¹i bÞ thiªn tÝ ch. 5) Lµm nhá h¹t thÐp. Ph©n lo¹i ñ: 2 nhãm: ñ cã chuyÓn pha vµ ñ kh«ng cã chuyÓn biÕn pha. b- C¸c ph−¬ng ph¸p ñ kh«ng cã chuyÓn biÕn pha §/®iÓm: T ñ thÊp h¬n A1 nªn kh«ng cã chuyÓn biÕn P → γ. Chia thµnh 2 ph−¬ng ph¸p: ñ thÊp: T= 200 ÷ 600o C, môc ®Ý ch lµm gi¶m hay khö bá øng suÊt,
- 8. 54 ñ kÕt tinh l¹i: T> Tktl ®Ó kh«i phôc tÝ nh chÊt sau biÕn d¹ng. c. C¸c ph−¬ng ph¸p ñ cã chuyÓn biÕn pha Th−êng gÆp, T> A1 , P → γ, nhá h¹t. Chia thµnh 3 ph−¬ng ph¸p: - ñ hoµn toµn: ¸p dông cho thÐp tr−íc cïng tÝ ch %C= 0,30 ÷ 0,65%, 0 uT =A3+(20÷30o C) Môc ®Ý ch: lµm nhá h¹t, gi¶m ®é cøng vµ t¨ng ®é dÎo ®Ó dÔ c¾t gät vµ dËp nguéi (160÷ 200HB). - ñ kh«ng hoµn toµn vµ ñ cÇu hãa: ¸p dông cho thÐp dông cô %C= ≥ 0,70%, A1<T<Acm: 0 uT = A1 + (20 ÷ 30o C) = 750 ÷ 760o C, T/c: peclit h¹t , HB < 220 dÔ gia c«ng c¾t h¬n, kh«ng ¸p dông cho thÐp tr−íc cïng tÝ ch cã C ≤ 0,65% v× ¶nh h−ëng xÊu ®Õn ®é dai. ñ cÇu hãa: lµ d¹ng ®Æc biÖt cña ñ kh«ng hoµn toµn, T= 750 ÷ 760o C-5min (phót) råi T= 650 ÷ 660o C- 5min..., víi lÆp ®i lÆp l¹i → cÇu hãa xªmentit ®Ó t¹o thµnh peclit h¹t. - ñ ®¼ng nhiÖt: dïng cho thÐp hîp kim cao do γ qu¸ nguéi cã tÝ nh æn ®Þnh qu¸ lín nªn dï lµm nguéi chËm cïng lß còng kh«ng ®¹t ®−îc tæ chøc peclit mµ lµ P-X, X, X-T... nªn kh«ng ®ñ mÒm ®Ó gia c«ng c¾t → ñ ®¼ng nhiÖt: T= A1- 50o C (x¸c ®Þnh theo gi¶n ®å T - T - T cña chÝ nh thÐp ®ã) ®Ó nhËn ®−îc tæ chøc peclit. - ñ khuÕch t¸n: T rÊt cao 1100÷1150o C - (10 ÷ 15h) ®Ó khuÕch t¸n lµm ®Òu thµnh phÇn. LÜnh vùc ¸p dông: thÐp hîp kim cao khi ®óc bÞ thiªn tÝ ch → h¹t to → c¸n nãng hoÆc ñ nhá h¹t Chó ý: ñ cã chuyÓn biÕn pha, chØ cÇn lµm nguéi trong lß ®Õn 600 ÷ 650o C, lóc ®ã sù t¹o thµnh peclit ®· hoµn thµnh, cho ra nguéi ngoµi kh«ng khÝ vµ n¹p mÎ kh¸c vµo ñ tiÕp. 4.3.2. Th−êng hãa thÐp a. §/n: lµ nung nãng thÐp ®Õn tr¹ng th¸i hoµn toµn lµ austenit (> A3 hay Acm), gi÷ nhiÖt råi lµm nguéi tiÕp theo trong kh«ng khÝ tÜnh, ®é cøng t−¬ng ®èi thÊp (nh−ng cao h¬n ñ mét chót). - NhiÖt ®é: gièng nh− ñ hoµn toµn toµn nh−ng ®−îc ¸p dông cho c¶ thÐp sau cïng tÝ ch: TCT: 0 thT = Ac3 + (30 ÷ 50o C), SCT: 0 thT = Accm + (30 ÷ 50o C). - Tèc ®é nguéi: nhanh h¬n ®«i chót nªn kinh tÕ h¬n ñ. - Tæ chøc vµ c¬ tÝ nh: tæ chøc ®¹t ®−îc lµ gÇn c©n b»ng víi ®é cøng cao h¬n ñ ®«i chót. b. Môc ®Ý ch vµ lÜnh vùc ¸p dông: 1) §¹t ®é cøng thÝ ch hîp cho gia c«ng c¬: + thÐp ≤ 0,25%C - ph¶ i th−êng hãa, + thÐp 0,30 ÷ 0,65%C- ph¶ i ñ hoµ n toµ n, + thÐp ≥ 0,70%C- ph¶ i ñ kh«ng hoµ n toµ n (ñ cÇ u hãa).
- 9. 55 H×nh 4.15. Kho¶ng nhiÖt ®é ñ, th−êng hãa vµ t«i cho thÐp cacbon H×nh 4.15 lµ c¸c kho¶ng nhiÖt ®é ñ, th−êng hãa vµ t«i trªn gi¶n ®å pha Fe-C. 4.4. T«i thÐp lµ nguyªn c«ng quan träng nhÊt cña nhiÖt luyÖn. 4.4.1. §Þnh nghÜa vµ môc ®Ý ch a. §/n: lµ ph−¬ng ph¸p nung thÐp lªn cao qu¸ nhiÖt ®é tíi h¹n A1 ®Ó ®¹t pha γ, gi÷ nhiÖt råi lµm nguéi nhanh thÝ ch hîp ®Ó t¹o thµnh M hay c¸c tæ chøc kh«ng æn ®Þnh kh¸c víi ®é cøng cao. §Æc tr−ng cña t«i: - NhiÖt ®é t«i > A1 ®Ó cã γ (cã thÓ gièng ñ hoÆc th−êng hãa). - Tèc ®é lµm nguéi nhanh dÔ g©y øng suÊt nhiÖt, pha → dÔ g©y nøt, biÕn d¹ng, cong vªnh. - Tæ chøc t¹o thµnh cøng vµ kh«ng æn ®Þnh. 2 ®iÓm sau kh¸c h¼n ñ vµ th−êng hãa. b. Môc ®Ý ch: 1) T¨ng ®é cøng ®Ó chèng mµi mßn tèt nhÊt (ram thÊp): dông cô (c¾t, biÕn d¹ng nguéi), ∈ %C: %C ≤ 0,35%C-≤ HRC 50, %C = 0,40÷0,65%C- HRC 52 ÷ 58, %C = 0,70 ÷ 1,00%C- HRC 60 ÷ 64, %C = 1,00 ÷ 1,50%C- HRC 65 ÷ 66 2) N©ng cao ®é bÒn vµ søc chÞu t¶i cña chi tiÕt m¸y, ¸p dông cho thÐp cã %C=0,15-0,65: t«i + ram trung b×nh thÐp ®µn håi (0,55-0,65)%C T«i+ram cao → thÐp cã c¬ tÝ nh tæng hîp cao nhÊt (thÐp 0,3-0,5)%C 4.4.2. Chän nhiÖt ®é t«i thÐp a. §èi víi thÐp TCT (< 0,80%C): Tt«i = A3 + (30 ÷ 50o C) → M+Ý t γd− b. §èi víi thÐp CT vµ SCT (≥ 0,80%C): Tt«i =A1+(30 ÷ 50o C) ≈ 760 ÷ 780o C → M+Ý t γd−+XªII c. Lý do ®Ó chän nhiÖt ®é t«i: + ThÐp TCT, T< A3 cßn F lµ pha mÒm g©y ra ®iÓm mÒm ¶nh h−ëng xÊu tíi ®é bÒn, ®é bÒn mái vµ tÝ nh chèng mµi mßn. + ThÐp SCT, T> Acm → hµm l−îng C trong γ cao qu¸ dÔ sinh γ d− nhiÒu, h¹t lín (v× T >950o C) A1<Tt«i<Acm sau t«i ®−îc M+ l−íi XªII+ Ý t γ d− → chèng mµi mßn tèt 1400 1600 1800 1200 ñ cÇ u 700 800 900 T,o C T,o F A1 Acm A3 th−êng ñ vµ t«i %C0,80,4 1,2 2) Lµm nhá xªmentit chuÈn bÞ cho nhiÖt luyÖn kÕt thóc. Th−êng ¸p dông cho c¸c thÐp kÕt cÊu tr−íc khi t«i (thÓ tÝ ch vµ bÒ mÆt). 3) Lµm mÊt l−íi xªmentit II cña thÐp sau cïng tÝ ch → thÐp ®ì gißn, gia c«ng ®−îc bãng h¬n.
- 10. 56 d. §èi víi thÐp hîp kim: còng dùa vµo G§P Fe-C ®Ó tham kh¶o nhiÖt ®é t«i, 2 tr−êng hîp: + thÐp hîp kim thÊp (vÝ dô 0,40%C + 1,00%Cr), Tt«i ~ thÐp 0,40%C, cã lÊy t¨ng lªn 1,1-1,2 lÇn + thÐp hîp kim trung b×nh vµ cao: tra trong c¸c s¸ch tra cøu vµ sæ tay kü thuËt. 4.4.3. Tèc ®é t«i tíi h¹n vµ ®é thÊm t«i Tèc ®é t«i tíi h¹n cña thÐp cµng nhá cµng dÔ t«i, t¹o ra ®é cøng cao (c¶ s©u trong lâi) ®ång thêi víi biÕn d¹ng nhá vµ kh«ng bÞ nøt. b. C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng ®Õn tèc ®é t«i tíi h¹n: - Thµnh phÇn hîp kim cña γ: quan träng nhÊt, γ cµng giµu nguyªn tè hîp kim (trõ Co) ®−êng "C" cµng dÞch sang ph¶i, Vth cµng nhá: (2÷3)% nthk Vth ≈ 100o C/s, (5 ÷ 7)% nthk Vth ≈ 25o C/s. - Sù ®ång nhÊt cña γ : γ cµng ®ång nhÊt cµng dÔ biÕn thµnh M (γ kh«ng ®ång nhÊt, vïng giµu C dÔ biÕn thµnh Xª, vïng nghÌo C dÔ biÕn thµnh F) → Tt«i ↑ → γ ®ång nhÊt → Vth ↓ - C¸c phÇn tö r¾n ch−a tan hÕt vµo γ: thóc ®Èy t¹o thµnh hçn hîp F-Xª, lµm t¨ng Vth. - KÝ ch th−íc h¹t γ: cµng lín, biªn giíi h¹t cµng Ý t, cµng khã t¹o thµnh hçn hîp F- Xª , Vth ↓ c. §é thÊm t«i §/n: lµ chiÒu s©u líp t«i cøng cã tæ chøc 1/2M + 1/2T C¸ch x¸c ®Þnh: b»ng thÝ nghiÖm t«i ®Çu mót C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng: Vth: cµng nhá ®é thÊm t«i cµng cao, Vth < Vlâi t«i thÊu, c¸c yÕu tè lµm gi¶m Vth → ↑δ Tèc ®é lµm nguéi: nhanh → ↑δ nh−ng dÔ g©y nøt, biÕn d¹ng. ý nghÜa: biÓu thÞ kh¶ n¨ng hãa bÒn cña thÐp b»ng t«i + ram, ®óng h¬n lµ biÓu thÞ tû lÖ tiÕt diÖn cña chi tiÕt ®−îc hãa bÒn nhê t«i + ram. - ThÐp cã ®é thÊm t«i cµng cao ®−îc coi lµ chÊt l−îng cµng tèt, - Mçi m¸c thÐp cã δ x¸c ®Þnh do ®ã nªn dïng cho c¸c chi tiÕt cã kÝ ch th−íc nhÊt ®Þnh ®Ó cã thÓ t«i thÊu d. §¸nh gi¸ ®é thÊm t«i: H×nh 4.17 tr×nh bµy d¶i thÊm t«i cña c¸c thÐp víi cïng l−îng cacbon lµ 0,40%, ë ®©y ®é thÊm t«i ®−îc tÝ nh tíi vïng nöa 1/2M+1/2T. + ThÐp cacbon, δ trung b×nh chØ kho¶ng 7mm, nÕu thªm 1,00%Cr lµ 12mm, cßn thªm 0,18%Mo n÷a t¨ng lªn ®Õn 30mm. + §Ó t¨ng møc ®é ®ång ®Òu c¬ tÝ nh trªn tiÕt diÖn, tr−íc khi ®em chÕ t¹o c¸c b¸nh r¨ng quan träng ng−êi ta ph¶i kiÓm tra l¹i δ cña m¸c thÐp míi ®Þnh dïng. + Ng−îc l¹i: cßn cã yªu cÇu h¹n chÕ ®é thÊm t«i ®Ó b¶o ®¶m cøng bÒ mÆt lâi vÉn dÎo dai. e. TÝ nh thÊm t«i vµ tÝ nh t«i cøng: TÝ nh t«i cøng lµ kh¶ n¨ng ®¹t ®é cøng cao nhÊt khi t«i, %C cµng cao tÝ nh t«i cøng cµng lín.
- 11. 57 TÝ nh thÊm t«i lµ kh¶ n¨ng ®¹t chiÒu dµy líp t«i cøng lín nhÊt, %nthk cµng cao th× tÝ nh thÊm t«i cµng lín. a) b) c) H×nh 4.17. Kh¶ n¨ng t«i cøng cña mét sè lo¹i thÐp: a. 0,40%C, b. 0,40%C + 1,00%Cr, c. 0,40%C + 1,00%Cr + 0,18%Mo, 4.4.4. C¸c ph−¬ng ph¸p t«i thÓ tÝ ch vµ c«ng dông. C¸c m«i tr−êng t«i C¸c c¸ch ph©n lo¹i t«i: Theo T t«i: t«i hoµn toµn vµ kh«ng hoµn toµn, theo ph¹m vi: t«i thÓ tÝ ch vµ t«i bÒ mÆt, theo ph−¬ng thøc vµ m«i tr−êng lµm nguéi (h×nh 4.18) ta cã: a. T«i trong mét m«i tr−êng h×nh 4.18 - a H×nh 4.18. Ph−¬ng ph¸p t«i H×nh 4.19. §−êng nguéi lý t−ëng khi t«i a. trong 1 m«i tr−êng, b. trong 2 m«i tr−êng, c. t«i ph©n cÊp, d. t«i ®¼ng nhiÖt. Yªu cÇu ®èi víi m«i tr−êng t«i: - lµm nguéi nhanh thÐp ®Ó ®¹t ®−îc tæ chøc M, - kh«ng lµm thÐp bÞ nøt hay biÕn d¹ng - rÎ, s½n, an toµn vµ b¶o vÖ m«i tr−êng. §Ó ®¹t ®−îc hai yªu cÇu ®Çu tiªn, m«i tr−êng t«i lý t−ëng h×nh 4.19: 1) Lµm nguéi nhanh thÐp ë trong kho¶ng γ kÐm æn ®Þnh nhÊt 500 ÷ 600o C ®Ó γ kh«ng kÞp ph©n hãa thµnh hçn hîp F-Xª. Vnguéi> Vth. 2) Lµm nguéi chËm thÐp ë ngoµi kho¶ng nhiÖt ®é trªn v× ë ®ã γ qu¸ nguéi cã tÝ nh æn ®Þnh cao, kh«ng sî bÞ chuyÓn biÕn thµnh hçn hîp F-Xª cã ®é cøng thÊp. §Æc 20 40 60 12 20 HRC kho¶ng c¸ch,mm 20 40 60 7 20 kho¶ng c¸ch ,mm HRC kho¶ng c¸ch, mm 20 40 60 3020 HRC ®é cøng ~1/2M+1/2T ®é cøng ~1/2M+1/2T ®é cøng ~1/2M+1/2T A1 austenit nhiÖt®é, a thêi gian b c d M® A1 austenit nhiÖt®é, thêi gian M®
- 12. 58 biÖt trong kho¶ng chuyÓn biÕn M (300 ÷ 200o C), nguéi chËm sÏ lµm gi¶m øng suÊt pha do ®ã Ý t bÞ nøt vµ Ý t cong vªnh. C¸c m«i tr−êng t«i th−êng dïng: (b¶ng 4.1) B¶ng 4.1. §Æc tÝ nh lµm nguéi cña c¸c m«i tr−êng t«i Tèc ®é nguéi, [®é/s], ë c¸c kho¶ng nhiÖt ®éM«i tr−êng t«i 600 ÷ 5000 C 300 ÷ 2000 C N−íc l¹nh, 10 ÷ 300 C 600-500 270 N−íc nãng, 500 C 100 270 N−íc hßa tan 10%NaCl, NaOH,200 C 1100-1200 300 DÇu kho¸ng vËt 100-150 20-25 TÊm thÐp, kh«ng khÝ nÐn 35-30 15-10 N−íc: lµ m«i tr−êng t«i m¹nh, an toµn, rÎ, dÔ kiÕm nªn rÊt th«ng dông nh−ng còng dÔ g©y ra nøt, biÕn d¹ng, kh«ng g©y ch¸y hay bèc mïi khã chÞu, khi nhiÖt ®é n−íc bÓ t«i > 40o C tèc ®é nguéi gi¶m, (khi To n−íc = 50o C, tèc ®é nguéi thÐp chËm h¬n c¶ trong dÇu mµ kh«ng lµm gi¶m kh¶ n¨ng bÞ biÕn d¹ng vµ nøt (do kh«ng lµm gi¶m tèc ®é nguéi ë nhiÖt ®é thÊp) ph¶i l−u ý tr¸nh: b»ng c¸ch cÊp n−íc l¹nh míi vµo vµ th¶i líp n−íc nãng ë bÒ mÆt ®i. N−íc (l¹nh) lµ m«i tr−êng t«i cho thÐp cacbon (lµ lo¹i cã Vth lín, 400 ÷ 800o C /s), song kh«ng thÝ ch hîp cho chi tiÕt cã h×nh d¹ng phøc t¹p. N−íc ®−îc hoµ tan 10% c¸c muèi (NaCl hoÆc Na2CO3) hay (NaOH): nguéi rÊt nhanh ë nhiÖt ®é cao song kh«ng t¨ng kh¶ n¨ng g©y nøt (v× hÇu nh− kh«ng t¨ng tèc ®é nguéi ë nhiÖt ®é thÊp) so víi n−íc, ®−îc dïng ®Ó t«i thÐp dông cô cacbon (cÇn ®é cøng cao). DÇu : lµm nguéi chËm thÐp ë c¶ hai kho¶ng nhiÖt ®é do ®ã Ý t g©y biÕn d¹ng, nøt nh−ng kh¶ n¨ng t«i cøng l¹i kÐm. DÇu nãng, 60 ÷ 80o C, cã kh¶ n¨ng t«i tèt h¬n v× cã ®é lo·ng (linh ®éng) tèt kh«ng b¸m nhiÒu vµo bÒ mÆt thÐp sau khi t«i. Nh−îc ®iÓm dÔ bèc ch¸y ph¶i cã hÖ thèng èng xo¾n cã n−íc l−u th«ng lµm nguéi dÇu, bèc mïi g©y « nhiÔm vµ h¹i cho søc kháe. DÇu lµ m«i tr−êng t«i cho thÐp hîp kim (lo¹i cã Vth nhá, < 150o C / s), c¸c chi tiÕt cã h×nh d¹ng phøc t¹p, lµ m«i tr−êng t«i thø 2 (thÐp CD) Quy t¾c chän m«i tr−êng t«i ngo¹i lÖ: - ThÐp C tiÕt diÖn nhá (φ < 10), h×nh d¹ng ®¬n gi¶n, dµi (nh− trôc tr¬n) nªn t«i dÇu. Chi tiÕt cã h×nh d¹ng phøc t¹p vÒ ®é bÒn cã thÓ chän thÐp C nh−ng ph¶i lµm b»ng thÐp hîp kim ®Ó t«i dÇu. - Chi tiÕt b»ng thÐp hîp kim, cã tiÕt diÖn lín, h×nh d¹ng ®¬n gi¶n ph¶i t«i n−íc. C¸c vËt máng, h×nh d¹ng phøc t¹p dÔ bÞ cong vªnh khi lµm nguéi tù do cÇn t«i trong khu«n Ðp, trong khung gi÷ chèng cong vªnh hoÆc bã chÆt nhiÒu thanh dµi l¹i,.... T«i trong mét m«i tr−êng rÊt phæ biÕn do dÔ ¸p dông c¬ khÝ hãa, tù ®éng hãa, gi¶m nhÑ ®iÒu kiÖn lao ®éng nÆng nhäc. b. T«i trong hai m«i tr−êng (n−íc qua dÇu) §−êng b trªn h×nh 4.18 TËn dông ®−îc −u ®iÓm cña c¶ n−íc lÉn dÇu: n−íc, n−íc pha muèi, xót qua dÇu (hay kh«ng khÝ ) cho ®Õn khi nguéi h¼n. Nh− vËy võa b¶o ®¶m ®é cøng cao cho
- 13. 59 thÐp võa Ý t g©y biÕn d¹ng, nøt. Nh−îc ®iÓm: khã, ®ßi hái kinh nghiÖm, khã c¬ khÝ hãa, chØ ¸p dông cho t«i ®¬n chiÕc thÐp C cao c. T«i ph©n cÊp: ®−êng c trªn h×nh 4.18 Muèi nãng ch¶y cã nhiÖt ®é cao h¬n ®iÓm M® kho¶ng 50 ÷ 100o C, 3 ÷ 5min ®Ó ®ång ®Òu nhiÖt ®é trªn tiÕt diÖn råi nhÊc ra lµm nguéi trong kh«ng khÝ ®Ó chuyÓn biÕn M. ¦u ®iÓm: kh¾c phôc ®−îc khã kh¨n vÒ x¸c ®Þnh thêi ®iÓm chuyÓn m«i tr−êng cña c¸ch b. §¹t ®é cøng cao song cã øng suÊt bªn trong rÊt nhá, ®é biÕn d¹ng thÊp nhÊt, thËm chÝ cã thÓ söa, n¾n sau khi gi÷ ®¼ng nhiÖt khi thÐp ë tr¹ng th¸i γ qu¸ nguéi vÉn cßn dÎo. Nh−îc ®iÓm: n¨ng suÊt thÊp, chØ ¸p dông ®−îc cho c¸c thÐp cã Vth nhá (thÐp hîp kim cao nh− thÐp giã) vµ víi tiÕt diÖn nhá nh− mòi khoan, dao phay... C¶ ba ph−¬ng ph¸p t«i kÓ trªn ®Òu ®¹t ®−îc tæ chøc mactenxit. d. T«i ®¼ng nhiÖt: ®−êng d trªn h×nh 4.18 Kh¸c t«i ph©n cÊp ë chç gi÷ ®¼ng nhiÖt l©u h¬n (hµng giê) còng trong m«i tr−êng láng (muèi nãng ch¶y) ®Ó austenit qu¸ nguéi ph©n hãa hoµn toµn thµnh hçn hîp F-Xª nhá mÞn cã ®é cøng t−¬ng ®èi cao, ®é dai tèt. Tïy theo nhiÖt ®é gi÷ ®¼ng nhiÖt sÏ ®−îc c¸c tæ chøc kh¸c nhau: 250 ÷ 400o C - bainit, 500 ÷ 600o C - tr«xtit. Sau khi t«i d¼ng nhiÖt kh«ng ph¶i ram. T«i ®¼ng nhiÖt cã mäi −u, nh−îc ®iÓm cña t«i ph©n cÊp, nh−ng ®é cøng thÊp h¬n vµ ®é dai cao h¬n, n¨ng suÊt thÊp Ý t ®−îc ¸p dông c¸ch t«i nµy. Mét ph−¬ng ph¸p t«i ®¼ng nhiÖt ®Æc biÖt lµ t«i ch× (patenting) - t«i ®¼ng nhiÖt trong bÓ Pb nãng ch¶y ë 500 ÷ 520o C → X mÞn, qua khu«n kÐo sîi nhiÒu lÇn (ε tæng= 90%), ®¹t σE vµ δ max. e. Gia c«ng l¹nh ¸p dông cho thÐp dông cô hîp kim, %C cao vµ ®−îc hîp kim hãa, c¸c ®iÓm M® vµ MK qu¸ thÊp nªn khi t«i l−îng γ d− qu¸ lín, lµm gi¶m ®é cøng. §em gia c«ng l¹nh (-50 hay -70o C) ®Ó γ d− → M, ®é cøng cã thÓ t¨ng thªm 1 ÷ 10 ®¬n vÞ HRC. f. T«i tù ram Lµ c¸ch t«i víi lµm nguéi kh«ng triÖt ®Ó, nh»m lîi dông nhiÖt cña lâi hay c¸c phÇn kh¸c truyÒn ®Õn, nung nãng tøc ram ngay phÇn võa ®−îc t«i: ®ôc, ch¹m, t«i c¶m øng b¨ng m¸y, trôc dµi... 4.4.5. C¬ - nhiÖt luyÖn thÐp a. B¶n chÊt: ®ång thêi: biÕn d¹ng dÎo (c¸n nãng) γ ®em t«i ngay råi ram thÊp ë 150 ÷ 200o C. KÕt qu¶: M nhá mÞn víi x« lÖch cao, nhê ®ã kÕt hîp cao nhÊt gi÷a ®é bÒn, ®é dÎo vµ ®é dai mµ ch−a cã ph−¬ng ph¸p hãa bÒn nµo s¸nh kÞp. So víi nhiÖt luyÖn t«i + ram thÊp th«ng th−êng: bÒn kÐo cao t¨ng 10 ÷ 20%, ®é dÎo, ®é dai t¨ng tõ 1,5 ®Õn 2 lÇn. Gåm 2 lo¹i: b. C¬ - nhiÖt luyÖn nhiÖt ®é cao: h×nh 4.20a, biÕn d¹ng dÎo ë trªn A3 råi t«i ngay, ®Æc ®iÓm: - cã thÓ ¸p dông cho mäi thÐp kÓ c¶ thÐp cacbon, - dÔ tiÕn hµnh v× ë nhiÖt ®é cao austenit dÎo, æn ®Þnh, lùc Ðp nhá, ®é biÕn d¹ng ε = 20 ÷ 30%
- 14. 60 - ®é bÒn kh¸ cao: σb = 2200 ÷ 2400MPa, δ = 6 ÷ 8%, aK = 300kJ/m2 . a) b) H×nh 4.20. S¬ ®å c¬ - nhiÖt luyÖn: nhiÖt ®é cao (a) vµ nhiÖt ®é thÊp (b). - ®¹t ®−îc ®é bÒn rÊt cao σb = 2600 ÷ 2800MPa, song ®é dÎo, ®é dai thÊp h¬n lo¹i trªn: δ = 3%, aK = 200kJ /m2 . 4.5. Ram thÐp Ram thÐp lµ nguyªn c«ng b¾t buéc khi t«i thÐp thµnh M. 4.5.1. Môc ®Ý ch vµ ®Þnh nghÜa a. Tr¹ng th¸i cña thÐp t«i thµnh M: cøng, rÊt gißn, kÐm dÎo, dai víi øng suÊt bªn trong lín Môc ®Ý ch cña ram: - gi¶m øng suÊt, ®iÒu chØnh c¬ tÝ nh cho phï hîp víi ®iÒu kiÖn lµm viÖc. b. §Þnh nghÜa: lµ nung nãng thÐp ®· t«i ®Õn c¸c nhiÖt ®é thÊp h¬n Ac1, ®Ó M vµ γ d− ph©n hãa thµnh c¸c tæ chøc cã c¬ tÝ nh phï hîp víi ®iÒu kiÖn lµm viÖc quy ®Þnh. 4.5.2. C¸c ph−¬ng ph¸p ram thÐp cacbon a. Ram thÊp (150 ÷÷÷÷ 250o C): tæ chøc ®¹t ®−îc lµ M ram, ®é cøng cao, tÝ nh dÎo, dai tèt h¬n, ¸p dông cho dông cô, c¸c chi tiÕt cÇn ®é cøng vµ tÝ nh chèng mµi mßn cao nh−: dao c¾t, khu«n dËp nguéi, b¸nh r¨ng, chi tiÕt thÊm cacbon, æ l¨n, trôc, chèt... b. Ram trung b×nh (300 ÷÷÷÷ 450o C): tæ chøc ®¹t ®−îc lµ T ram. Sau khi ram trung b×nh ®é cøng gi¶m ®i râ rÖt, nh−ng vÉn cßn kh¸ cao, giíi h¹n ®µn håi max, ¸p dông cho chi tiÕt m¸y, dông cô cÇn ®é cøng t−¬ng ®èi cao vµ ®µn håi nh− khu«n dËp nãng, khu«n rÌn, lßxo, nhÝ p... c. Ram cao (500 ÷÷÷÷ 650o C): tæ chøc ®¹t ®−îc lµ X ram. * C¬ tÝ nh tæng hîp cao nhÊt, nhiÖt luyÖn ho¸ tèt So s¸ng c¬ tÝ nh cña thÐp sau ram cao víi c¸c d¹ng nhiÖt luyÖn kh¸c b¶ng 4.2. * ¸p dông cho c¸c chi tiÕt m¸y cÇn giíi h¹n bÒn, ®Æc biÖt lµ giíi h¹n ch¶y vµ ®é dai va ®Ëp cao nh− c¸c lo¹i trôc, b¸nh r¨ng lµm b»ng thÐp chøa 0,30 ÷ 050%C, ®¹t ®é bãng cao khi gia c«ng. * Giíi h¹n nhiÖt ®é ph©n chia c¸c lo¹i ram trªn chØ lµ t−¬ng ®èi, chØ phï hîp cho thÐp cacbon vµ víi thêi gian gi÷ nhiÖt kho¶ng 1h. Ngoµi ba ph−¬ng ph¸p ram trªn cßn ph¶i ph©n biÖt ram mµu vµ tù ram. M® A3 thêi gian T biÕ n d¹ng M® A3 thêi gian T biÕ n d¹ng Tktl γ M γ M c. C¬c. C¬c. C¬c. C¬ ---- nhiÖ t luyÖ n nhiÖ t ®é thÊpnhiÖ t luyÖ n nhiÖ t ®é thÊpnhiÖ t luyÖ n nhiÖ t ®é thÊpnhiÖ t luyÖ n nhiÖ t ®é thÊp:::: ((((h× nh 4.20b): Sau khi γ hãa ë trª n A3, lµ m nguéi nhanh thÐp xuèng 400 ÷ 600o C lµ vïng γ qu¸ nguéi cã tÝ nh æn ®Þnh t−¬ng ®èi cao vµ thÊ p h¬n nhiÖt ®é kÕ t tinh l¹ i, råi biÕ n d¹ ng dÎ o vµ t«i ngay. §/®iÓ m: - chØ ¸p dông ®−îc cho thÐp hîp kim - khã tiÕ n hµ nh v× ë nhiÖ t ®é thÊp (400÷ 600o C) γ kÐm dÎ o h¬n, m¸y c¸n lín, ph«i thÐp ph¶ i nhá ®Ó kÞp nguéi nhanh xuèng 400÷600o C
- 15. 61 B¶ng 4.2. C¬ tÝ nh cña thÐp cã 0,45%C ë c¸c d¹ng nhiÖt luyÖn kh¸c nhau C¬ tÝ nhD¹ng nhiÖt luyÖn σb, MPa σ0,2, MPa δ, % ψ, % aK, kJ/m2 ñ 8400 C 530 280 32,5 50 900 Th−êng hãa 8500 C 650 320 15 40 500 T«i 8500 C + ram 2000 C 1100 720 8 12 300 T«i 8500 C + ram 6500 C 720 450 22 55 1400 d. Ram mµu vµ t«i tù ram: Ram ë 200 ÷ 350o C, trªn mÆt thÐp xuÊt hiÖn líp «xyt máng víi chiÒu dµy kh¸c nhau cã mµu s¾c ®Æc tr−ng nh−: vµng (~ 0,045µm) ë 220 ÷ 240o C, n©u (~ 0,050µm) ë 255 ÷ 265o C,tÝ m (~ 0,065µm) ë 285 ÷ 295o C, xanh (~ 0,070µm) ë 310 ÷ 320o C. Nhê ®ã dÔ dµng x¸c ®Þnh nhiÖt ®é ram thÊp mµ kh«ng cÇn dông cô ®o nhiÖt. T«i tù ram cã c¸c ®Æc ®iÓm: nhanh, ®¬n gi¶n, tiÖn dïng, ph¶i cã kinh nghiÖm. e. ¶nh h−ëng cña thêi gian ram: th−êng (1 ÷ 2h). Chó ý lµ sau khi t«i nªn ram ngay ®Ó võa tr¸nh nøt x¶y ra sau khi t«i võa ®Ó tr¸nh hiÖn t−îng æn ®Þnh hãa γ d−. 4.6. C¸c khuyÕt tËt x¶y ra khi nhiÖt luyÖn thÐp 4.6.1. BiÕn d¹ng vµ nøt a. Nguyªn nh©n vµ t¸c h¹i: do øng suÊt sinh ra khi nguéi lµm thÐp bÞ biÕn d¹ng, cong vªnh, nøt. Nãi chung khã tr¸nh khái nh−ng ph¶i t×m c¸ch h¹n chÕ. b. Ng¨n ngõa: - Nung nãng vµ ®Æc biÖt lµ lµm nguéi víi tèc ®é hîp lý. - Nung nãng vµ lµm nguéi c¸c trôc dµi: khi nung treo th¼ng ®øng ®Ó tr¸nh cong, khi lµm nguéi ph¶i nhóng th¼ng ®øng, phÇn dµy xuèng tr−íc... - Nªn dïng t«i ph©n cÊp, h¹ nhiÖt tr−íc khi t«i, víi c¸c vËt máng ph¶i t«i trong khu«n Ðp. c. Kh¾c phôc: biÕn d¹ng, cong vªnh víi mét sè d¹ng chi tiÕt nh− trôc dµi, tÊm cã thÓ ®em n¾n, Ðp nãng hoÆc nguéi. Cßn khi bÞ nøt th× kh«ng söa ®−îc. 4.6.2. «xy hãa vµ tho¸t cacbon a. Nguyªn nh©n vµ t¸c h¹i: do trong m«i tr−êng nung cã chøa chÊt «xy hãa Fe vµ C: O2, CO2, h¬i n−íc..., khi «xy hãa th−êng ®i kÌm víi tho¸t cacbon. T¸c h¹i cña «xy hãa: lµm hôt kÝ ch th−íc, xÊu bÒ mÆt s¶n phÈm, tho¸t cacbon lµm gi¶m ®é cøng khi t«i. b. Ng¨n ngõa: - KhÝ quyÓn b¶o vÖ:: CO2/CO, H2O/H2, H2/CH4 < Pth g©y oxy ho¸ - KhÝ quyÓn trung tÝ nh: N, Ar,.. - Nung trong lß ch©n kh«ng: 10-2 ÷ 10-4 at cã kh¶ n¨ng chèng «xy hãa vµ tho¸t cacbon mét c¸ch tuyÖt ®èi cho mäi thÐp vµ hîp kim. Cã thÓ: + R¶i than hoa trªn ®¸y lß hay cho chi tiÕt vµo hép phñ than l·ng phÝ v× kÐo dµi thêi gian nung. + Lß muèi ®−îc khö «xy triÖt ®Ó b»ng than, fer« silic. C¸ch nµy chØ ¸p dông ®−îc cho chi tiÕt nhá, n¨ng suÊt thÊp. §−îc ¸p dông réng r·i khi t«i dao c¾t. RÊt ®éc c. Kh¾c phôc: Ph¶i ®Ó ®ñ ®−îc l−îng d− ®Ó hít bá ®i hoÆc ®em thÊm cacbon.
- 16. 62 4.6.3. §é cøng kh«ng ®¹t: a. §é cøng qu¸ cao: sau khi ñ vµ th−êng hãa thÐp hîp kim, do tèc ®é nguéi lín → ñ l¹i. b. §é cøng qu¸ thÊp: NhiÖt ®é t«i ch−a ®ñ cao, thêi gian gi÷ nhiÖt ng¾n. Lµm nguéi kh«ng ®ñ nhanh theo yªu cÇu ®Ò ra ®Ó t¹o nªn M. Tho¸t cacbon bÒ mÆt,.. kh¾c phôc. 4.6.4. TÝ nh gißn cao Sau khi t«i, ®é cøng vÉn ë b×nh th−êng mµ thÐp l¹i qu¸ gißn (r¬i vì). Nguyªn nh©n lµ nhiÖt ®é t«i qu¸ cao (gäi lµ qu¸ nhiÖt), h¹t thÐp bÞ lín. Kh¾c phôc: th−êng hãa råi t«i l¹i, t¨ng biÕn d¹ng. 4.6.5. ¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é vµ tÇm quan träng cña kiÓm nhiÖt a. ¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é: lµ yÕu tè quyÕt ®Þnh nhÊt chÊt l−îng nhiÖt luyÖn b. KiÓm tra nhiÖt ®é nung: b»ng c¸c dông cô ®o nhiÖt: - < 400 ÷ 500o C dïng nhiÖt kÕ thñy ng©n, < 1600o C dïng cÆp nhiÖt + ®ång hå (miliv«n kÕ): + cÆp Π Π- 1300o C (®Õn 1600o C), cÆp XA- 800o C (1200o C). −íc l−îng b»ng m¾t: Mµu ®á - 700 ÷ 830o C, da cam - 850 ÷ 900o C, vµng - 1050 ÷ 1250o C, tr¾ng - 1250 ÷ 1300o C. TÊt nhiªn c¸ch nµy kÐm chÝ nh x¸c vµ ®ßi hái cã kinh nghiÖm. 4.7. Hãa bÒn bÒ mÆt 4.7.1. T«i bÒ mÆt nhê nung nãng b»ng c¶m øng ®iÖn (t«i c¶m øng) a. Nguyªn lý nung nãng bÒ mÆt: (h×nh 4.21a). ChiÒu s©u nung ∆ x¸c ®Þnh theo c«ng thøc f 5030 µ ρ =∆ cm, trong ®ã: ρ - ®iÖn trë suÊt (Ω.cm), µ - ®é tõ thÈm (gaus/¬cstet). H×nh 4.21. Nung nãng vµ t«i c¶m øng: b. Chän tÇn sè vµ thiÕt bÞ: B¸nh r¨ng chiÒu dµy líp t«i b»ng (0,20 ÷ 0,28)M (M lµ m«®un r¨ng). Khi cÇn líp t«i dµy (4 ÷ 5mm): thiÕt bÞ 2500 hay 8000Hz, P= 100kW trë lªn. Líp t«i máng (1 ÷ 2 mm), thiÕt bÞ tÇn sè cao (66000 hay 250000Hz), p= 50 ÷ 100kW. c. C¸c ph−¬ng ph¸p t«i: Vßng c¶m øng ®−îc uèn sao cho cã d¹ng bao, «m lÊy phÇn bÒ mÆt cÇn nung ®Ó t«i song kh«ng ®−îc tiÕp xóc víi chi tiÕt, cã khe hë 1,5 ÷ 5,0mm, cµng nhá cµng ®ì tæn hao. Cã 3 kiÓu t«i sau: a. s¬ ®å nung nãng c¶m øng, b. t«i khi nung nãng toµn bé bÒ mÆt t«i, c. t«i khi nung nãng vµ lµ m nguéi liªn tôc 1. chi tiÕt t«i, 2. vßng c¶m øng, 3. vßng phun n−íc, 4. ®−êng søc tõ tr−êng.
- 17. 63 - Nung nãng råi lµm nguéi toµn bÒ mÆt nh− biÓu thÞ ë h×nh 4.21b. - Nung nãng råi lµm nguéi tuÇn tù tõng phÇn riªng biÖt: t«i tõng r¨ng cho c¸c b¸nh r¨ng lín (m > 6) hay c¸c cæ trôc khuûu (cã m¸y t«i chuyªn dïng ®iÒu khiÓn theo ch−¬ng tr×nh). - Nung nãng vµ lµm nguéi liªn tôc liªn tiÕp: trôc dµi (h×nh 4.21c), b¨ng m¸y... co thÓ tù ram. d. Tæ chøc vµ c¬ tÝ nh cña thÐp t«i c¶m øng: ThÐp dïng: %C= 0,35 ÷ 0,55% (th−êng chØ 0,40 ÷ 0,50%), cã thÓ hîp kim thÊp Tæ chøc: nung víi tèc ®é rÊt nhanh do ®ã: - NhiÖt ®é chuyÓn biÕn pha A1, A3 n©ng cao lªn, do vËy nhiÖt ®é t«i cao h¬n tõ 100 ÷ 200o C. - Tèc ®é chuyÓn biÕn pha rÊt nhanh, thêi gian chuyÓn biÕn ng¾n, nhËn ®−îc siªu M rÊt dÎo dai T«i c¶m øng th−êng ®−îc ¸p dông cho c¸c chi tiÕt: + chÞu t¶i träng tÜnh vµ va ®Ëp cao, chÞu mµi mßn ë bÒ mÆt nh− b¸nh r¨ng, chèt... + chi tiÕt chÞu mái cao, + chÞu uèn, xo¾n lín: trôc truyÒn, trôc... e. −u viÖt: - N¨ng suÊt cao, do thêi gian nung ng¾n v× chØ nung líp máng ë bÒ mÆt vµ nhiÖt ®−îc t¹o ra ngay trong líp kim lo¹i. - ChÊt l−îng tèt, tr¸nh ®−îc c¸c khuyÕt tËt: «xy hãa, tho¸t cacbon, chÊt l−îng ®ång ®Òu, kÕt qu¶ æn ®Þnh. §é cøng cao h¬n so víi t«i th−êng kho¶ng 1 ÷ 3 ®¬n vÞ HRC, gäi lµ siªu ®é cøng. - DÔ tù ®éng hãa, c¬ khÝ hãa, thÝ ch hîp cho s¶n xuÊt hµng lo¹t. Nh−îc ®iÓm: khã ¸p dông cho c¸c chi tiÕt cã h×nh d¹ng phøc t¹p, tiÕt diÖn thay ®æi ®ét ngét... do khã chÕ t¹o vßng c¶m øng thÝ ch hîp. 4.7.2. Hãa - nhiÖt luyÖn §/n: Hãa - nhiÖt luyÖn lµ ®−a chi tiÕt vµ trong m«i tr−êng thÊm cã thµnh phÇn, nhiÖt ®é thÝ ch hîp trong thêi gian ®ñ ®Ó nguyªn tè cÇn thÊm ®i s©u vµo trong chi tiÕt sau ®ã ®em nhiÖt luyÖn ®Ó c¶i thiÖn h¬n n÷a tÝ nh chÊt cña líp bÒ mÆt. a. Nguyªn lý chung M«i tr−êng thÊm: lµ m«i tr−êng cã chøa nguyªn tè cÇn thÊm, cã kh¶ n¨ng ph¶n øng ®Ó cè ®Þnh nguyªn tè thÊm lªn bÒ mÆt chi tiÕt vµ khuÕch t¸n vµo s©u phÝ a bªn trong. ThÊm C: m«i tr−êng khÝ ph©n huû tõ dÇu ho¶, thÊm N: khÝ NH3,.. 2 môc ®Ý ch chÝ nh: - N©ng cao ®é cøng, tÝ nh chèng mµi mßn vµ ®é bÒn mái cña thÐp h¬n c¶ t«i bÒ mÆt: thÊm C, thÊm N, thÊm C-N,... ®−îc øng dông réng r·i trong s¶n xuÊt c¬ khÝ . - N©ng cao tÝ nh chèng ¨n mßn: thÊm Cr, thÊm Al, Si, B. C¸c qu¸ tr×nh thÊm nµy ph¶i tiÕn hµnh ë nhiÖt ®é cao h¬n vµ thêi gian dµi h¬n, Ý t th«ng dông h¬n. C¸c giai ®o¹n: 1) khuÕch t¸n thÓ khÝ : lµ qu¸ tr×nh khuÕch t¸n chÊt thÊm ®Õn bÒ mÆt chi tiÕt 2) Ph¶n øng t¹o nguyªn tö ho¹t tÝ nh vµ cè ®Þnh lªn bÒ mÆt: hÊp phô t¹o nguyªn tö ho¹t trªn bÒ mÆt vµ ph¶n øng víi nÒn ®Ó cè ®Þnh chóng trªn bÒ mÆt (cã thÓ hÊp phô ph©n ly hoÆc ph¶n øng ph©n ly ra nguyªn tö ho¹t tÝ nh).
- 18. 64 3) KhuÕch t¸n thÓ r¾n: nguyªn tö chÊt thÊm ®−îc cè ®Þnh trªn bÒ mÆt khuÕch t¸n s©u vµo bªn trong ®Ó t¹o nªn líp thÊm víi chiÒu s©u nhÊt ®Þnh. Trong ba giai ®o¹n kÓ trªn th× khuÕch t¸n thÓ r¾n th−êng chËm nhÊt do ®ã lµ kh©u quyÕt ®Þnh sù h×nh thµnh cña líp thÊm. ¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é vµ thêi gian: NhiÖt ®é cµng cao: ph¶n øng t¹o nguyªn tö ho¹t vµ khuÕch t¸n vµo cµng nhanh, song cao qu¸ th× cã h¹i: VÝ dô: thÊm C kh«ng qu¸ 950o C ®Ó h¹t tinh thÓ kh«ng bÞ th« to, thÊm N kh«ng qu¸ 650o C ®Ó cßn b¶o tån tæ chøc ho¸ tèt cña thÐp ë lâi. Thêi gian thÊm: cµng dµi th× líp thÊm cµng s©u: τ= KX (X-chiÒu s©u líp thÊm, K-h»ng sè ∈ no vµ c«ng nghÖ thÊm, τ- thêi gian thÊm) b. ThÊm cacbon: phæ biÕn nhÊt, dÔ lµm do ®ã hÇu hÕt c¸c x−ëng C¬ khÝ ®Òu ¸p dông ¦u ®iÓm: bÒ mÆt sau khi thÊm + t«i vµ ram thÊp HRC 60÷64, chèng mµi mßn cao, chÞu mái tèt, cßn lâi bÒn, dÎo, dai víi ®é cøng HRC 30 ÷ 40. NhiÖt ®é thÊm: §ñ cao ®Ó thÐp ë tr¹ng th¸i hoµn toµn lµ γ, pha cã kh¶ n¨ng hßa tan nhiÒu cacbon (900 ÷ 950o C). Tuú theo lo¹i thÐp sö dông: ThÐp C: C10-C25, T thÊm = (900-930)o C, ThÐp hîp kim cã Ti: 18CrMnTi, 25CrMnTi, T=(930-950)o C, Mn ®Ó %C kh«ng qu¸ cao → bong Sau khi thÊm vµ t«i+ram thÊp: bÒ mÆt %C (1-1,2)%, sau t«i +ram thÊp ®é cøng cao (th−êng lµ 62 ÷ 64), kh«ng bong. Lâi: cã tæ chøc h¹t nhá (cÊp 5 ÷ 8) víi tæ chøc mactenxit h×nh kim nhá mÞn, kh«ng cã F tù do, ®Ó b¶o ®¶m ®é bÒn, ®é dai cao, HRC 30 ÷ 40. Thêi gian thÊm: (gi÷ nhiÖt ë nhiÖt ®é thÊm) phô thuéc vµo hai yÕu tè sau. 1) ChiÒu dµy líp thÊm yªu cÇu: chiÒu dµy líp thÊm X = (0,10 ÷ 0,15)d, d ®−êng kÝ nh hay chiÒu dµy chi tiÕt. Riªng ®èi víi b¸nh r¨ng lÊy X=(0,20 ÷ 0,30)m (m- m«duyn cña r¨ng) 2) Tèc ®é thÊm: Tuú theo c«ng nghÖ thÊm vµ nhiÖt ®é thÊm: C«ng nghÖ thÊm: 2 c«ng nghÖ th−êng dïng: ThÊm C thÓ r¾n: H×nh 4.22. Hép thÊm C thÓ r¾n Thêi gian vµ chiÒu dµy líp thÊm: X2 =(0,11-0,12)τ, khi thÊm ë (900-930)o C- lÊy K=0,11, khi thÊm ë (930-950)o C- lÊy K=0,12 §Æc ®iÓm cña thÊm cacbon thÓ r¾n lµ: + Thêi gian dµi (do ph¶i nung c¶ hép than dÉn nhiÖt chËm), bôi, khã c¬ khÝ hãa, kÐm æn ®Þnh, kh«ng ®ßi hái thiÕt bÞ kÝ n, rÊt ®¬n gi¶n ThÊm ë thÓ khÝ : lµ ph−¬ng ph¸p thÊm hiÖn ®¹i, ®−îc sö dông réng r·i trong s¶n xuÊt C¬ khÝ . ChÊt thÊm: KhÝ ®èt vµ dÇu ho¶ (dÇu ho¶ dÔ dïng h¬n) n¾ p chi tiÕt thÊm hç n hîp thÊm hé p thÊm Hçn hợp thấm: Than (cốc, đá, gỗ) cở 2-8mm : 25% Than dùng lại (xàng bỏ bột vụn): 60% BaCO3 : 15% Hoà BaCO3 vào nước vừa xệt để có thể trộn đều vào than. Xếp chi tiết và lèn than vừa chặt như hình 4.22.
- 19. 65 ThiÕt bÞ thÊm: c¸c lo¹i lß chuyªn dïng ®Ó thÊm C (b¶ng 4.3) B¶ng 4.3. Lß thÊm C cña Nga Lo¹i lß P, kw dxh lß,mm Lo¹i lß P, kw dxh lß,mm • 25 25 300x450 • 75 75 500x900 • 35 35 300x600 • 90 90 600x900 • 60 60 450x600 •105 105 600x1200 XÕp hoÆc treo chi tiÕt vµo lß ®¶m b¶o bÒ mÆt cÇn thÊm ph¶i lu«n cã khÝ lu©n chuyÓn. N©ng nhiÖt ®é vµ cÊp dÇu: NhiÖt ®é Sè giät dÇu, [giät/phót] (lß Ц 25 - Ц 60) < 300 0 300-500 30 500-900 30-50 900-950 90-150 (b·o hoµ) 900-950 50-80 (khuÕch t¸n) NhiÖt ®é thÊm: theo lo¹i thÐp nh− thÊm C thÓ r¾n Thêi gian thÊm: (kÓ tõ khi ®¹t nhiÖt ®é thÊm) K X2 =τ , K=0,12 khi thÊm (900-930)o C, K=0,14 khi thÊm ë (930-950)o C,τ=τb·ohoµ+τk/t¸n=2τb·o hoµ=2 τk/t¸n H×nh 4.23. S¬ ®å lß thÊm C b»ng dÇu ho¶ NhiÖt luyÖn sau khi thÊm: 3 c«ng nghÖ: 1- T«i trùc tiÕp+ram thÊp ë 200o C-1h: sau thÊm lÊy ra cho nhiÖt ®é h¹ xuèng cßn 850-860o C th× t«i trong dÇu. ChØ ¸p dông cho thÐp hîp kim, quy tr×nh ®¬n gi¶n, kinh tÕ. 2- T«i 1 lÇn+ram thÊp ë 200o C-1h: sau thÊm ®em th−êng ho¸ råi t«i ë (820- 850)o C khi cÇn −u tiªn cho líp bÒ mÆt, t«i ë (860-880)o C khi cÇn −u tiªn cho lâi, ¸p dông ®−îc cho c¶ thÐp C. 3- T«i 2 lÇn+ram thÊp ë 200o C-1h: sau thÊm ®em th−êng ho¸ råi t«i ë (880-900)o C cho lâi xong, nung l¹i vµ t«i cho bÒ mÆt ë (760-780)o C (tèt nhÊt lµ t«i cao tÇn), ¸p dông cho mäi lo¹i thÐp, ®¶m b¶o c¬ tÝ nh c¶ lâi vµ bÒ mÆt, song phiÒn phøc vµ ngµy cµng Ý t dïng. c. ThÊm nit¬ §Þnh nghÜa vµ môc ®Ý ch: lµm b·o hßa vµ khuÕch t¸n N vµo bÒ mÆt thÐp hîp kim sau khi nhiÖt luyÖn ho¸ tèt nh»m môc ®Ý ch chñ yÕu lµ n©ng cao ®é cøng, tÝ nh chèng mµi mßn (HRC 65 ÷ 70 h¬n h¼n thÊm cacbon) vµ giíi h¹n mái cña chi tiÕt. Tæ chøc cña líp thÊm: tõ ngoµi vµo lÇn l−ît lµ: (ε+γ’)- γ’-(γ’+α)-thÐp ë lâi, trong ®ã ε - lµ pha xen kÏ øng víi Fe2-3N, γ’ - lµ pha xen kÏ øng víi Fe4N, α - dung dÞch r¾n cña N trong Feα. §é cøng cao nhÊt cña líp thÊm lµ vïng (γ’+α), do cã nhiÒu nitrit: CrN, AlN, tiÕt ra nhá mÞn n»m ph©n bè ®Òu, kh«ng ph¶i qua nhiÖt luyÖn tiÕp theo nh− khi thÊm C. b× nh dÇu ®Õm giät èng x¶®éng c¬ ngän löa chi tiÕt thÊm
- 20. 66 ThÐp dïng ®Ó thÊm N: lµ thÐp hîp kim chuyªn ®Ó thÊm N ®iÓn h×nh lµ 38CrMoAlA sau khi nhiÖt luyÖn ho¸ tèt ChÊt thÊm N: khÝ NH3 c«ng nghiÖp (am«niac), ë nhiÖt ®é thÊm (480 ÷ 650)o C, NH3 bÞ ph©n huû nhiÖt theo ph¶n øng: 2 NH3 → 3H2 + 2Nng.tö ChØ cã NH3 hÊp phô trªn bÒ mÆt ph©n huû t¹o thµnh Nng/tö míi cã tÝ nh ho¹t cao khuÕch t¸n vµo t¹o thµnh líp thÊm. PhÇn lín cßn l¹i kh«ng cã t¸c dông thÊm, do ®ã ®Ó thÊm N ng−êi ta ph¶i liªn tôc b¬m NH3 vµo lß vµ lÊy s¶n phÈm thõa ra ngoµi. §Ó thÊm æn ®Þnh víi tèc ®é ®ñ nhanh th× tû lÖ ph©n huû nhiÖt P cña NH3: avµo−moldsètæng huûphanNHmolsè P 3 = ph¶i tho¶ m·n: NhiÖt ®é 450-500 500-600 600-700 P, % 20-35 30-45 40-60 §Æc ®iÓm cña c«ng nghÖ thÊm nit¬: - Do ph¶i tiÕn hµnh ë nhiÖt ®é thÊp ®Ó kh«ng lµm háng tæ chøc cña thÐp sau ho¸ tèt. Chän nhiÖt ®é thÊm ph¶i c¨n cø vµo tÝ nh chèng ram cña thÐp (thÐp 38CrMoAlA thÊm ë (500-550)o C, thÐp giã 80W18Cr4V cã thÓ thÊm ë (600-700)o C) - Sau khi thÊm kh«ng ph¶i t«i mµ ph¶i lµm nguéi chËm ®Õn nhiÖt ®é 200o C ®Ó tiÕt nitrit lµm t¨ng ®é cøng, råi ®uæi hÕt khÝ ra míi ®−îc më lß ®Ó chèng næ. - NÕu trong khÝ thÊm cã pha thªm l−îng nhá khÝ ®èt (1-2%), hoÆc thØnh tho¶ng më van cho 1 chót kh«ng khÝ vµo, c¸c nguyªn tè C (trong khÝ ®èt), oxy (trong kh«ng khÝ ) cã t¸c ®ông æn ®Þnh pha ε do ®ã tèc ®é thÊm t¨ng. - Thêi gian thÊm: khi cã mÆt C vµ O trong khÝ thÊm th× τ K X2 = , K = 0,2 ®Õn 0,27, chó ý líp ε xèp cã ®é cøng thÊp (250-300HB), mÉu thÊm to lªn do ®ã th−êng ph¶i hít bá ®i. §é cøng cña líp thÊm N: 900-1000 HV, gi÷ ®−îc ë nhiÖt ®é trªn 500o C. C«ng dông: cho chi tiÕt cÇn ®é cøng vµ tÝ nh chèng mµi mßn rÊt cao, lµm viÖc ë nhiÖt ®é cao h¬n 500o C, nh− mét sè trôc, b¸nh r¨ng, s¬mi trong m¸y bay, dông cô c¾t, dông cô ®o. d. ThÊm cacbon - nit¬ §Þnh nghÜa vµ môc ®Ý ch: lµm b·o hßa (thÊm, khuÕch t¸n) ®ång thêi cacbon vµ nit¬ vµo bÒ mÆt thÐp ®Ó n©ng cao ®é cøng vµ tÝ nh chèng mµi mßn (vÒ mÆt nµy nã n»m trung gian gi÷a thÊm cacbon vµ thÊm nit¬). Nh− vËy nã còng nh»m môc ®Ý ch nh− hai ph−¬ng ph¸p hãa - nhiÖt luyÖn trªn song tèt h¬n thÊm cacbon. §Æc ®iÓm cña c«ng nghÖ thÊm C-N: tïy thuéc vµo tû lÖ gi÷a C vµ N trong líp thÊm mµ qu¸ tr×nh cã thÓ gÇn víi mét trong hai d¹ng thÊm C hoÆc N trªn: - ThÊm ë nhiÖt ®é cao, trªn d−íi 800o C: chñ yÕu lµ thÊm C (Ý t N), do ®ã cã tÝ nh chÊt gÇn víi thÊm C h¬n song tèt h¬n chØ thÊm C. - ThÊm ë nhiÖt ®é thÊp, trªn d−íi 600o C: líp thÊm chñ yÕu lµ N, do ®ã tÝ nh chÊt gÇn víi thÊm N h¬n song kÐm h¬n thÊm nit¬ ®«i chót ThÊm C-N ë nhiÖt ®é cao:
- 21. 67 ChÊt thÊm: chñ yÕu lµ khÝ ®èt hoÆc dÇu ho¶ nh− khi thÊm C nh−ng cã thªm 5 ÷ 10%NH3, NhiÖt ®é thÊm: 780 ÷ 860o C, thÊp h¬n so víi thÊm C Tæ chøc líp thÊm: gièng líp thÊm C nh−ng cã thªm pha cacbo-nitrit Fe3(C,N) rÊt cøng (cøng h¬n Fe3C) n»m ph©n t¸n nªn lµm t¨ng rÊt m¹nh tÝ nh chèng mµi mßn do ®ã kÐo dµi tuæi thä thªm 50 ®Õn 100%. ChiÒu dµy líp thÊm: máng h¬n líp thÊm C kho¶ng 20 ÷ 30%. VÝ dô b¸nh r¨ng khi thÊm cacbon s©u 0,90 ÷ 1,20mm, khi thÊm C-N chØ cÇn 0,50 ÷ 0,80mm. Nhê vËy thêi gian thÊm sÏ ng¾n l¹i. Do nhiÖt ®é vµ thêi gian thÊm ®Òu gi¶m nªn kinh tÕ h¬n NhiÖt luyÖn sau khi thÊm: sau khi thÊm ph¶i qua t«i + ram thÊp nh− thÊm C nh−ng ®¬n gi¶n h¬n v× t«i trùc tiÕp víi mäi lo¹i thÐp. ThÊm cacbon - nit¬ ë nhiÖt ®é thÊp: Gièng nh− khi thÊm N, khÝ thÊm cã pha thªm 2-5% khÝ ®èt, sau khi thÊm kh«ng ph¶i qua t«i+ram thÊp nh− khi thÊm N. NhiÖt ®é thÊm vµ thêi gian thÊm gièng nh− khi thÊm N, −u viÖt lµ thÊm nhanh, hiÖn nay chØ cã c«ng nghÖ thÊm C-N kh«ng cã c«ng nghÖ thÊm N riªng biÖt. ThÐp dïng ®Ó thÊm C-N: th−êng lµ thÐp hîp kim: 25CrMnMo, sau khi thÊm C-N nhiÖt ®é cao t«i trùc tiÕp ph©n cÊp trong dÇu nãng 180o C.