Bài giảng Vật liệu cơ khí: Chương 1 - Hợp kim trên cơ sở Fe các loại thép

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:16

Thêm vào BST

Báo xấu

18
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Vật liệu cơ khí: Chương 1 - Hợp kim trên cơ sở Fe các loại thép" được biên soạn với các nội dung chính sau: Đặc điểm và phân loại; Thép cacbon thông dụng và thép hợp kim thấp; Thép hợp kim cao. Mời các bạn cùng tham khảo bài giảng tại đây

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Vật liệu cơ khí: Chương 1 - Hợp kim trên cơ sở Fe các loại thép

1.1. Đặc điểm và phân loại 1.2. Thép cacbon thông dụng và thép hợp kim thấp 1.3. Thép hợp kim cao 1 2 1.1.1. Khái niệm về thép A2  Fe nguyên chất: Có 3 dạng thù hình: Mềm và dẻo, σb = 250MPa, HV = 80, δ = 50%  Sự tương tác của Fe và C: A1, a ≈ 3,86Ao rFe = 0,124 nm, rC= 0,077 nm, rC/rFe ~ 0,6 Fe nguyên chất, đưa thêm C: → dung dịch rắn xen kẽ: A2, a ≈ 2,86Ao C → Feα tạo ra Feα(C): %C hòa tan rất ít C → Feγ tạo ra Feγ(C): %C hòa tan nhiều nhất C → Feδ tạo ra Feδ(C): %C hòa tan nhiều hơn của Feα → Quá giới hạn hòa tan: tạo ra pha trung gian Fe3C, %C = 6,67% rlt (max) = r8m= rlt (max) = r4m= 0,414rFe = 0,051 nm 0,291rFe = 0,036 nm 3 4 1
Phân loại thép – gang theo GĐP A J 14990C 15390C H B L N  Hàm lượng C  2,14 13920C γ+L D  Tạp chất: Mn (< 0,8%), Si (< 0,4%) + P, S (< 0,05%) E C L+XeI γ F Le(+Fe3C) Tạp chất có lợi Tạp chất có hại G 9110C (từ quặng sắt, fero  (từ quặng sắt, khử oxy) than coke) S +XeII +XeII+Le(+Fe3C) XeI+Le(+Fe3C) P K Hóa bền ferit - S: bở nóng P[+Fe3C] 0,8 XeI+Le(P+Fe3C) - P: bở nguội +P P+XeII P+XeII+Le(P+Fe3C) Q  Tạp chất khác: H, O, N, (Cr, Ni, Cu 0,3%), (W, Mo, Ti 0,05%) Fe Fe3C 6 Summary  Thép hợp kim  Là thép ngoài C + nguyên tố khác C (Ni, Cr, Ti…..) với lượng đủ lớn làm thay đổi tổ chức cải thiện tính chất của vật liệu (NTHK) X: nguyên tố hợp kim Y: nguyên tố tạp chất 7 8 2
Phân loại thép Theo độ sạch tạp chất có hại (P và S) Thép  Chất lượng thường  Chất lượng tốt  Chất lượng cao  Chất lượng rất cao Thép hợp kim Thép hợp kim Thép cacbon Theo phương pháp khử oxy thấp cao  Thép sôi  Thép lặng  Thép nửa lặng Thép cacbon Thép cacbon Thép cacbon thấp trung bình cao Theo công dụng:  Thép kết cấu Thép dụng Thép không  Thép dụng cụ cụ gỉ  Thép đặc biệt 9 10 Tiêu chuẩn thép Thép cacbon chế tạo máy Tiêu chuẩnViệt Nam Thép cán thông dụng C xx (xx: phần vạn hàm lượng C) Theo TCVN 1765-75: thép C kết cấu chất lượng thường để làm các kết cấu xây dựng với Tiêu chuẩn thép chế tạo máy hợp kim %P (0,04-0,07%) và %S (0,05-0,06%) xx Me1 xx Me2 xx……… (A) CT xx (n, s, ) Ký hiệu thép C thường Thép nửa lặng C trung bình chất lượng cao Thép lặng Giới hạn bền kéo tối phần vạn ký hiệu hoá học các nguyên tố 2 thiểu (kG/mm ) Thép sôi + xx (phần trăm khối lượng)  Các loại thép qui định (bảo đảm) thành phần – nhóm B: TCVN có các mác Tiêu chuẩn thép dụng cụ từ BCT31 đến BCT61. Tuy cùng ký hiệu con số với nhóm A, song chỉ để tra bảng tìm thành phần hoá học của thép Thép cacbon: CD xx (xx: phần vạn hàm lượng C)  Các loại thép qui định (bảo đảm) cả có tính lẫn thành phần – nhóm C: có các Thép hợp kim (giống thép chế tạo máy) mác từ CCT34 đến CCT52 3
- Tiêu chuẩn Hoa Kỳ: AISI, SAE (Society of Automotive Engineers) - Tiêu chuẩn Nhật Bản: JIS (Japanese Industrial Standards) - Thép kết cấu: AISI/SAE xx xx Loại thép HK C trung bình phần vạn 10xx – thép C 40xx, 44xx – thép Mo S (xxxx) xxx 15xx – thép C có Mn cao 3xxx - thép Ni-Cr 61xx – thép Cr-V 50xx, 51xx – thép Cr Ký hiệu cho thép HK C trung bình phần vạn hoặc số thứ tự 72xx - thép W - Cr 92xx – thép Si-Mn Biểu thị cho loại thép HK - Thép dụng cụ: AISI x x SCr - thép kết cấu Cr, SNC - thép kết cấu Ni-Cr SMn - thép Mn, SCM - thép kết cấu Cr-Mo Kí hiệu nhóm thép Số thứ tự SACM - thép Al-Cr-Mo, SNCM - thép kết cấu Ni-Cr-Mo W - tôi nước (water), M - thép gió Mo-W (molydenium) SUJ - thép ổ lăn, SUM - thép dễ cắt O - tôi dầu (oil), H - thép DC biến dạng nóng (hot), SUP - thép đàn hồi, SUS - thép không gỉ S - thép DC chịu va đập (shock) D - thép DC biến dạng nguội (cold) SUH - thép bền nóng, SK - thép dụng cụ cacbon, T - thép gió W (tungsten) A - thép DC biến dạng nguội, tôi SKH - thép gió, SKS, SKD, SKT - thép dụng cụ HK. trong không khí (air) Tiêu chuẩn Nga Đối với thép cacbon để chế tạo máy: ГОСТ và BG có các ký hiệu giống hệt nhau: theo số phần vạn cacbon, ví dụ mác CT45 là thép có trung bình 0,45%C (cT là viết tắt của cTaљ hoặc cmaљ=thép). Đối với thép cán thông dụng: ГОСТ3: Đối với thép hợp kim: có cả chữ (chỉ nguyên tố hợp kim) lẫn số  Các loại thép chỉ qui định (bảo đảm) cơ tính: ГОСТ có các mác từ CT0 đến (chỉ lượng cacbon và nguyên tố hợp kim) theo nguyên tắc: CT6, Để phân biệt thép sôi, nửa lặng và lặng sau các mác của ГОСТ có đuôi КП,  2 số đầu chỉ phần vạn cacbon (nếu khoảng 1% C thì không cần ghi); ПС, СП.  Tiếp theo là ký hiệu của từng nguyên tố và số chỉ phần trăm của nó (nếu  Các loại thép qui định (bảo đảm) thành phần: ГОСТ có các mác từ БCT0 đến xấp xỉ 1% thì không cần ghi). БCT6;  Các loại thép qui định (bảo đảm) cả có tính lẫn thành phần: ГОСТ có các mác từ BCT1 đến BCT5. Cr Ni W Mo Ti Si Mn V X H B M T C Γ Φ 40Cr 35CrMnTi 90CrSi 140CrW5 40X 35XΓT 9XC XB5 4
1.1.2. Đặc điểm cơ tính và hóa bền thép A. Hóa bền dung dịch rắn Nguyên lý hóa bền dung dịch rắn → Phần lớn các nguyên tố hợp kim khi hòa tan vào Fe đều làm tăng độ bền của dung dịch rắn. → Các nguyên tử của C và nguyên tố hợp kim hòa tan vào mạng tinh thể của Fe gây ra xô lệch mạng  xuất hiện ứng suất → Ứng suất tồn tại trong mạng tinh thể làm lệch chuyển động khó khăn hơn Nguyên tử hòa tan kích thước bé Nguyên tử hòa tan kích thước lớn (Á kim: C, N, H …) (Kim loại: Cr,Mn, Ni, Si) Nguyên lý → Cản trở chuyển động của lệch Hóa bền tiết pha Cơ ch chế ế hóa bền 1/ Tổ chức liền mạng và phân bố đều  Lệch chuyển động cắt qua hạt gây nên biến dạng bổ sung trên 2/ Hạt lớn khoảng cách giữa các hạt lớn một số hệ trượt  trượt khó khăn hơn nên tăng bền nhưng ít  Lệch có thể vượt qua các hạt và để lại vòng lệch xung tăng độ cứng quanh các hạt  Trường hợp này độ bền tăng không nhiều nhưng độ  Lệch có thể được hãm bởi biên hạt cứng tăng đáng kể do biến dạng nền mạnh Hiệu ứng Orowan  Gb  1  D    2   ln   4 1  v    r0  v – Poissons ratio G – shear modulus b – Burgers vector λ – interparticle spacing D – particle planar diameter r0 – dislocation radius 5
Quan hệ giữa kích thước pha hóa bền và độ bền C. Tạo hạt nhỏ  Độ bền lớn nhất có thể đạt được phụ thuộc vào tương tác của lệch với pha hóa Biên hạt cản trở chuyển động của lệch vì bền  kích thước pha hóa hai lí do: bền • lệch chuyển động từ hạt A sang hạt B phải  Hàm lượng pha hóa bền thay đổi hướng chuyên động nên gặp khó khăn do hạt B có định hướng tinh thể khác càng cao  độ bền càng với hạt A lớn • sự sắp xếp không có trật tự ở vùng biên hạt không tạo thành các hệ trượt cho chuyển động của lệch Hàm lượng pha kích thước nhỏ phân tán tăng sẽ ngăn P  P’ cản sự cắt qua của lệch đối Với biên hạt góc lớm, lệch thường bị “hãm” lại ở vùng biên hạt. Việc tấp trung lệch ở vùng biên hạt gây biến dạng mạnh ở vùng lân cận, ứng suất lớn tại khu vực này tạo điều khiện hình thành các lệch mới ở hạt lân cận. Phươ Ph ng trình Hall ương Hall--Petch Hạt nhỏ có các ưu điểm σy = σ0 + kyd-1/2 d – kích thước hạt trung bình σ0 – ứng suất khi kích thước hạt  vô cùng • nâng cao cơ tính vật liệu (độ bền, độ dẻo, độ dai), ky – hằng số • tính chất thích hợp sau nhiệt luyện • nâng cao khả năng gia công cơ khí, • giảm thiểu sự thiên tích hóa học và lỗ xốp, • nâng cao mật độ (khối lượng riêng). 6
D. Hóa bền biến dạng Initially the material deform elastically –  Biến dạng dẻo ở nhiệt độ thấp: gây xô lệch mạng và tốc độ gia tăng mật độ lệch cao i.e. strain is proportional to stress. The gradient of the slope is the Youngs hơn tốc độ hồ phục Modulus, E E    Ứng suất xung quanh vùng lệch mạng ngăn cản sự trượt của các lệch khách qua hệ trượt tồn tại ứng suất lớn Above the yield stress, the material starts to deform plastically. If the load is removed, the material will  Muốn xảy ra sự trượt cần gia tăng ứng suất show some permanent deformation. Dislocations multiply rapidly and their strain fields interact. This stage corresponds to the ultimate tensile stress (UTS). Strain localises so that a „neck” starts to form on the test piece. Final failure occurs when the reduced cross section can no longer support the load. Nhiệt luyện thép MPa σb Thép AISI 1045 (0,45%C) Ảnh hưởng của C đến cơ tính Cơ tính Trạng thái ủ Tôi + ram cao Tôi+ ram thấp  %C  HB % Độ cứng, Brinell 163 390 500  %C  % và % Giới hạn bền 565 MPa 1343 MPa 1825 MPa  (do lượng XeII cứng Giới hạn chảy 310 MPa 842 MPa 1259 MPa δ% Độ giãn dài tương đối 16 % và giòn tăng lên) Độ co thắt tiết diện tương đối 40 % 59 % 51 %  %C  b tăng đến HB Mô đun đàn hồi 206 GPa 206 GPa 206 GPa b max rồi lại giảm (do %Xementit Tỷ số Poissons 0.29 0.29 0.29 lượng XeII tăng lên) %Ferit %Peclit Mô đun trượt 80.0 GPa 80.0 GPa 80.0 GPa %C 27 28 7
 Vai trò của C đến công dụng của thép:  Thép C thấp (%C < 0,25%):  và ak (cao), H và  (thấp) chủ yếu dùng trong kết cấu xây dựng. Có thể sử dụng để chế tạo một số chi tiết máy sau thấm C. Hiệu quả tôi+ram không cao cần thấm C trước khi tôi+ram thấp  Thép C trung bình - (0,3-0,5%C): H, ,  và ak (đều cao)  thuờng dùng chế tạo các chi tiết chịu tải trọng tĩnh và va đập cao - (0,55-0,65%C): H và  (cao),  và ak (không quá thấp), giới hạn đàn hồi cao nhất  thuờng dùng chế tạo các chi tiết cần có tính đàn hồi tốt  Thép C cao (%C > 0,7%): H và  (cao nhất) thường dùng chế tạo các chi tiết làm dụng cụ cắt, khuôn dập, dụng cụ đo 29 30  Các đặc tính của thép hợp kim Ảnh hưởng của NTHK đến điểm cùng tích trên GĐP  Cơ tính:  Tính thấm tôi cao hơn thép C  Tăng bền nhưng giảm  và ak  Dùng lượng hợp kim vừa đủ (phụ thuộc tiết diện chi tiết)  Tính công nghệ (đúc, cắt gọt, rèn, dập...) kém hơn thép C  Tính chịu nhiệt độ cao: - Các ng.tố HK cản trở sự khuếch tán của C  Mactenxit khó phân hủy  bền ở nhiệt độ cao  T/c vật lý hóa học đặc biệt: không gỉ, từ tính, giãn nở nhiệt đặc biệt Nhiệt độ cùng tích Hàm lượng C cùng tích 31 32 8
 Tác dụng của nguyên tố hợp kim đến tổ chức của thép ở trạng - Với luợng lớn: làm thay đổi GÐP Fe-C. Điểm S và E thay đổi vị trí thái cân bằng a. Hòa tan vào sắt thành dung dịch rắn: - Với lượng nhỏ: không làm thay đổi dạng GÐP Fe-C S S Mn (Ni) mở rộng vùng  (thu hẹp Cr mở rộng vùng  (thu hẹp ) ) hàm lượng  10  20 % thì hàm lượng  20 % thì tổ chức  tổ chức  tồn tại ở cả To thường không tồn tại ở cả To cao  thép austenit  thép ferit 33 34  Ảnh hưởng của các nguyên tố hợp kim đến tổ chức của thép b.Tạo thành Cacbit: - Si, Ni, Al, Cu, Co: không tạo thành được cacbit trong thép (chỉ có - Tạo thành Cácbit: kết hợp với C tạo thành cácbit: Mn, Cr, Mo, W, Ti… thể hòa tan vào Fe) Khả năng tạo cácbit của các nguyên tố HK - Mn, Cr, Mo, W, V, Ti, Zr, Nb: vừa có thể tạo cacbit, vừa hòa tan Fe(3d6) Mn(3d5) Cr(3d5) Mo(4d5) W(5d5) V(3d3) Ti(3d2) Zr(4d2) Nb(4d4) Tạo cácbit TB Tạo cácbit khá mạnh Tạo cácbit rất mạnh Tạo cácbit mạnh TiC Cr7C3 W 6C Phân loại cácbit: - Xêmentít hợp kim: Mn, Cr, Mo, W (1-2%) → (Fe,Me)3C ổn định hơn, ↑Ttôi - Cácbit mạng phức tạp: Cr, Mn >10% → Cr7C3, Cr23C6, Mn3C, Ttôi>10000C Tùy thuộc vào nguyên tố hợp kim trong thép - Cácbit kiểu Me6C: Cr, W, Mo → khó hòa tan vào γ, Ttôi ~1200 - 13000C mà sẽ ưu tiên tạo cacbit mạnh trước - Cácbit kiểu mạng đơn giản MeC (Me2C): V, Ti, Zr, Nb (0,1%): rất cứng, ít giòn, không hòa tan → giữ hạt thép nhỏ, tăng mạnh tính mài mòn. 35 9
Đặc tính của một số nguyên tố hợp kim trong thép 1.1.4. Các phương pháp xử lý nhiệt cho thép Nguyên tố Nâng cao độ thấm tôi Hóa bền ferit Làm nhỏ hạt Hình thành cácbit Chống ram Công dụng nổi bật NHIỆT LUYỆN Trung Có trong mọi loại thép để nâng cao độ thấm Cr Mạnh Trung bình Yếu Trung bình Bình tôi, chống ăn mòn và chịu nhiệt THỂ TÍCH BỀ MẶT Mn Mạnh Mạnh Thô hạt Yếu Yếu Dùng thay thế Ni tạo thép austenit Si Yếu Mạnh Không Không Trung Chống ôxy hóa, chế tạo thép kỹ thuật điện, Ủ Ram Nhiệt luyện Hóa nhiệt luyện bình thép đàn hồi Ni Trung bình Trung bình Không Không Không Nâng cao độ dai va đập, tạo thép austenit Thường hóa Tôi Mo Rất mạnh Yếu Trung bình Mạnh Mạnh Chống dòn ram loại II, nâng cao độ bền Tôi tần số Thấm C Trung nhiệt W Trung bình Yếu Mạnh Mạnh Ủ không hoàn toàn bình Tôi ngọn Thấm N V Khó hòa tan Yếu Mạnh Mạnh Mạnh Làm nhỏ hạt Ủ hoàn toàn lửa Rất Thấm Cr Ti Không Mạnh Rất mạnh không Làm nhỏ hạt mạnh mạnh Ủ khuếch tán Tôi laze Thấm B 37 Ủ đẳng nhiệt 38 Các phương pháp nhiệt luyện sơ bộ I. Ủ thép a. Ủ là gì ?  Nung nóng + giữ nhiệt + nguội chậm cùng lò  nhận tổ chức cân bằng ( giống GĐP) độ cứng thấp + độ dẻo cao b. Mục đích Ủ hoàn toàn - Làm giảm độ cứng để dễ dàng gia công cơ khí(cắt, Ủ cầu hóa bào, tiện…..) Ủ kết tinh lại - Làm tăng thêm độ dẻo  dễ gia công biến dạng (dập, cán, kéo….) Ủ không hoàn toàn - Khử bỏ ứng suất bên trong sinh ra trong quá trình GC - Làm đồng đều thành phần hóa học trong toàn bộ chi tiết (ủ khuếch tán) - Làm nhỏ hạt 40 10
d. Các phươ phương ng pháp ủ chuy chuyểển biế biến pha c. Các phương pháp ủ không có chuyển biến pha d.1. Ủ hoàn toàn (thép tct): T
III. Tôi thép Một số lưu ý khi tôi thép  Lựa chọn môi trường tôi đảm bảo tốc đố nguội phù hợp để xảy ra  Đ/n: Nung nóng + giữ nhiệt + nguội nhanh  nhận chuyển biến thành mactenxit tổ chức M không ổn định với độ cứng cao  Thép hợp kim có tốc độ nguội tới hạn nhỏ có thể tôi trong dầu, thậm chí trong không khí nén  Mục đích  Thép cacbon cao có tốc độ nguội tới hạn cao hơn nên thường sử dụng  Nâng cao độ cứng và tính chống mài mòn cho chi môi trường tôi và dầu  Thép cacbon thấp và trung bình do có tốc độ nguội tới hạn lớn nên tiết (%C>0.3≥50HRC ) thường sử dụng nước làm môi trường tôi  Nâng cao độ bền và sức chịu tải của chi tiết  Cách chọn nhiệt độ tôi Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tôi  Thép tct và ct: Thành phần cacbon và nguyên tố hợp kim trong thép Ttôi = A3 + (30-500C)  Thép sct: Ttôi = A1 + (30-500C) Kích thước và hình dạng chi tiết  Thép hợp kim: %HK thấp  dựa theo thép C Kích thước hạt và sự đồng nhất của austenit trước khi tôi %HK cao  tra sổ tay NL Môi trường nguội Chất lượng bề mặt 46 Độ th thấấm tôi VI. Công nghệ Ram thép  Nung nóng thép sau tôi đến nhiệt độ xác định (< A1) + giữ nhiệt làm Khái niệm: chiều sâu lớp hóa bền bằng tôi nguội ngoài không khí. Tổ chức: từ bề mặt tới vùng có tổ chức 50% Mactenxit  Là nguyên công bắt buộc sau khi tôi thép cacbon thép hợp kim thấp thép hợp kim cao a. Mục đích của ram Tốc độ Tốc độ  Giảm hoặc khử bỏ hoàn nguội tới nguội tới toàn ứng suất bên trong Tốc độ nguội hạn của hạn của Nguội trong chi tiết sinh ra sau tôi, thép thép HK không khí cacbon thấp Tốc độ tránh chi tiết bị giòn nguội tới Nguội Nguội dầu nước hạn của  Điều chỉnh cơ tính cho thép HK cao phù hợp với yêu cầu mactenxit mactenxit mactenxit riêng của từng chi tiết. 12
b. Các phương pháp ram b.2. Ram trung bình (300-4500C): b1. Ram thấp (150-2500C) - Áp dụng với thép có 0,55-0,65%C - Tổ chức sau ram: Truxtit ram - Tổ chức sau ram: M ram (chủ yếu) - Độ cứng giảm rõ rệt (40-45HRC) so với M tôi, σ đàn hồi đạt - Độ cứng giảm bớt (1-2HRC) so với M tôi (với thép HK cao  độ giá trị lớn nhất (σđh= max) cứng có thể tăng do As dư chuyển biến ) - Dẻo dai cao hơn, ưs giảm - Khử bỏ hoàn toàn được ứng suất bên trong - Ứng dụng cho các chi tiết làm việc cần độ cứng tương đối  ứng dụng cho các dụng cụ cắt và ct máy chịu mài mòn…… cao và độ đàn hồi cao: lò xo, nhíp, khuôn rèn, dập nóng…… b.3. Ram cao (500-6500C) HÓA BỀN BỀ MẶT V.Tôi bề mặt Nguyên lý chung: Nung nóng BM nhanh đếnT0 tôi  lõi vẫn nguộinguội nhanh tiếp theoBM được tôi, lõi vẫn mềm  Nguyên lý: - Tổ chức sau ram: Xoocbit ram Vật dẫn có dòng điện đi qua tạo ra từ trường biến thiên chi tiết được đặt - Độ cứng giảm mạnh (15-25HRC) , độ dẻo độ dai tăng mạnh trong từ trường đó sẽ xuất hiện dòng điện cảm ứng trên bề mặt, có cùng tần - Ứng dụng cho các CTM chịu va đập: trục, bánh răng… số nung nóng nhanh bề mặt chi tiết đến T0 tôi 13
Tôi cảm ứng (…..)  Đặc điểm của thép tôi cảm ứng  Tổ chức và cơ tính của thép: - Thép tôi cảm ứng: %C 0.35-0.55 , thép C hay HK thấp ( độ thấm tôi thấp) - Lõi: tổ chức X ram (25-30HRC) Tổ chức: - Bề mặt: M kim nhỏ mịn (50-58HRC); chịu ưs dư - Tốc độ nung nhanh nhiệt độ chuyển biến cao ( nén (800MPa)  nâng có giới hạn mỏi hơn 100-200 0C) - Thời gian chuyển biến ngắn , hạt As nhỏ - Bề mặt có độ cứng cao chịu mài mòn tốt : Cơ tính: - Lõi có độ dai va đập và độ dẻo cao mịntôi M nhỏ mịn - Bề mặt có khả năng chống mỏi tốt - Trước khi tôi BM : NL hóa tốt các chi tiết thường sử dụng tôi cảm ứng: trục, bánh răng….. VI. Hoá - nhiệt luyện  Các giai đoạn trong quá trình  Là quá trình bão hoà nguyên tố hoá học vào bề mặt thép nhờ khuyếch tán ở trạng thái nguyên tử từ môi trường bên ngoài nhờ nhiệt độ 1. Giai đoạn phân hoá 2. Giai đoạn hấp phụ  Mục đích: 3. Giai đoạn khuyếch tán -Nâng cao độ cứng, tính chống mài mòn và độ bền mỏi cho chi tiết - Nâng cao tính chống ăn mòn cho vật liệu. Lớp thấm Mẫu thấm Nitơ lên thép SKD61 Lớp nền 14
a. Thấm C  Bão hoà C lên bề mặt thép C thấp (0,1-0,25%C) + tôi và ram thấp   Các yếu tố ảnh hưởng Mục đích: Ảnh hưởng của nhiệt độ Ảnh hưởng của thời gian - làm cho bề mặt có độ cứng cao chống mài mòn, chịu mỏi tốt (HRC ~ 60-64) Chiều dày lớp thấm x - lõi vẫn đảm bảo độ dẻo dai (HRC ~ 30-40) Hệ số khuếch tán =const T=const  Yêu cầu đối với lớp thấm: - Bề mặt: ~ 0,8-1,0%C, tổ chức sau nhiệt luyện là M ram và cacbit nhỏ mịn phân tán - Lõi: tổ chức hạt nhỏ, thành phần C như thép ban đầu nên vẫn đảm bảo độ dẻo độ dai… Nhiệt độ (T) Thời gian () D= Do.e-(Q/kT) x = k.1/2 Bề mặt Do- hằng số kt (cm2/s) * Nâng cao T thấm  hiệu quả, Q- hoạt năng kt (cal/mol) Lõi R- hằng số khí (cal/mol.độ) nhưng phải tránh lớn hạt Độ cứng HRC b. Thấm Nitơ b.3. Đặc điểm lớp thấm N: b1. Đ/n: bão hoà Nitơ vào bề mặt thép nâng cao độ cứng , tính chống  Nitrit có độ cứng rất cao, nhỏ mịn (phân tán): mài mòn ( mạnh hơn C), tạo ra ứng suất dư nén, chống rỉ tốt. 65-70 HRC  sau thấm N không phải nhiệt luyện  Thời gian thấm dài: b.2 Chất thấm và các quá trình xảy ra: Sử dụng khí NH3 T=5200C,  = 24 h = 0,25-0,3 mm  Chỉ đạt được lớp thấm mỏng (0,05-0,5mm); 2NH3  3H2 + 2Nng.tử  Sau thấm không tôi mà nguội chậm đến 2000C; Nng.tử + Fe  Fe(N) Nng.tử + Fe   Lớp thấm giữ được độ cứng cao đến 500 0C; ()Fe2-3N,(’)Fe4N  Thép chuyên dùng thấm N: 38CrMoAlA Ứng dụng: chi tiết cần độ cứng và tính chịu mài mòn rất cao, làm Nhiệt độ thấm: việc ở nhiệt độ cao: 500 - 6000C 480-6500C. 15
Độ cứng và sự phân bố độ cứng của các phương pháp xử lý bề mặt So sánh: tôi bề mặt thấm C b/m 56-60HRC 60-62 HRC lõi 15-20 HRC 30-40 HRC 16