1.1. Đặc điểm và phân loại
1.2. Thép cacbon thông dụng và thép hợp kim
thấp
1.3. Thép hợp kim cao
2
1
11..11..11. . KháiKhái niệmniệm vềvề thépthép
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
rC/rFe ~ 0,6
rFe = 0,124 nm, rC= 0,077 nm,
A2, a ≈ 2,86Ao
Fe nguyên chất, đưa thêm C:
→ dung dịch rắn xen kẽ:
%C hòa tan rất ít
%C hòa tan nhiều nhất
C → Feα C → Feγ
tạo ra Feα(C): tạo ra Feγ(C):
%C hòa tan nhiều hơn của Feα
C → Feδ tạo ra Feδ(C):
→ Quá giới hạn hòa tan: tạo ra pha trung gian
Fe3C, %C = 6,67%
rlt (max) = r4m= 0,291rFe = 0,036 nm
rlt (max) = r8m= 0,414rFe = 0,051 nm
3
4
A2
1
Phân loại thép – gang theo GĐP
A
J
14990C B
15390C H
L
N
13920C
γ+L
Hàm lượng C 2,14 Tạp chất: Mn (< 0,8%), Si (< 0,4%) + P, S (< 0,05%)
D
C
E
L+XeI
F
γ
)
Tạp chất có lợi
Tạp chất có hại
9110C
G
C 3 e F + ( e L
(từ quặng sắt, fero khử oxy)
(từ quặng sắt, than coke)
S
+XeII
XeI+Le(+Fe3C)
+XeII+Le(+Fe3C)
]
K
P
Hóa bền ferit
- S: bở nóng
0,8
XeI+Le(P+Fe3C)
- P: bở nguội
P+XeII+Le(P+Fe3C)
+P
C 3 e F + [ P
P+XeII
Q
Tạp chất khác: H, O, N, (Cr, Ni, Cu 0,3%), (W, Mo, Ti 0,05%)
6
Fe Fe3C
Summary 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
PhânPhân loại
loại thépthép
Theo độ sạch tạp chất có hại (P và S) Chất lượng thường Chất lượng tốt Chất lượng cao Chất lượng rất cao
Thép
Theo phương pháp khử oxy Thép sôi Thép lặng Thép nửa lặng
Thép cacbon Thép hợp kim cao Thép hợp kim thấp
Thép cacbon trung bình Thép cacbon cao Thép cacbon thấp
Theo công dụng: Thép kết cấu Thép dụng cụ Thép đặc biệt
9
10
Thép cacbon chế tạo máy
C xx (xx: phần vạn hàm lượng C)
Tiêu chuẩn thép Tiêu chuẩnViệt Nam Thép cán thông dụng
Tiêu chuẩn thép chế tạo máy hợp kim
Thép dụng cụ Thép không gỉ
xx Me1 xx Me2 xx……… (A)
CT xx (n, s, )
Theo TCVN 1765-75: thép C kết cấu chất lượng thường để làm các kết cấu xây dựng với %P (0,04-0,07%) và %S (0,05-0,06%)
Tiêu chuẩn thép dụng cụ
Thép cacbon: CD xx (xx: phần vạn hàm lượng C) Thép hợp kim (giống thép chế tạo máy)
Các loại thép qui định (bảo đảm) thành phần – nhóm B: TCVN có các mác 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 Các loại thép qui định (bảo đảm) cả có tính lẫn thành phần – nhóm C: có các mác từ CCT34 đến CCT52
Thép nửa lặng chất lượng cao Ký hiệu thép C thường C trung bình Thép lặng phần vạn Giới hạn bền kéo tối thiểu (kG/mm2) ký hiệu hoá học các nguyên tố + xx (phần trăm khối lượng) Thép sôi
3
- Tiêu chuẩn Nhật Bản: JIS (Japanese Industrial Standards)
- Tiêu chuẩn Hoa Kỳ: AISI, SAE (Society of Automotive Engineers)
- Thép kết cấu:
AISI/SAE xx xx
S (xxxx) xxx
Loại thép HK C trung bình phần vạn
10xx – thép C 15xx – thép C có Mn cao 61xx – thép Cr-V 72xx - thép W - Cr
40xx, 44xx – thép Mo 3xxx - thép Ni-Cr 50xx, 51xx – thép Cr 92xx – thép Si-Mn
- Thép dụng cụ: AISI x x
- thép kết cấu Cr,
Ký hiệu cho thép HK C trung bình phần vạn hoặc số thứ tự Biểu thị cho loại thép HK
- thép dụng cụ cacbon,
SCr SMn - thép Mn, SACM - thép Al-Cr-Mo, SUJ - thép ổ lăn, SUP - thép đàn hồi, SUH - thép bền nóng, SKH - thép gió,
SNC - thép kết cấu Ni-Cr SCM - thép kết cấu Cr-Mo SNCM - thép kết cấu Ni-Cr-Mo SUM - thép dễ cắt SUS - thép không gỉ SK SKS, SKD, SKT - thép dụng cụ HK.
W - tôi nước (water), O - tôi dầu (oil), S - thép DC chịu va đập (shock) T - thép gió W (tungsten)
M - thép gió Mo-W (molydenium) H - thép DC biến dạng nóng (hot), D - thép DC biến dạng nguội (cold) A - thép DC biến dạng nguội, tôi
trong không khí (air)
Tiêu chuẩn Nga
Kí hiệu nhóm thép Số thứ tự
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). ГОСТ3: Đối với thép hợp kim: có cả chữ (chỉ nguyên tố hợp kim) lẫn số (chỉ lượng cacbon và nguyên tố hợp kim) theo nguyên tắc: 2 số đầu chỉ phần vạn cacbon (nếu khoảng 1% C thì không cần ghi); Tiếp theo là ký hiệu của từng nguyên tố và số chỉ phần trăm của nó (nếu xấp xỉ 1% thì không cần ghi).
Đối với thép cán thông dụng:
Cr
Ni
W
Mo
Ti
Si
Mn
V
X
H
B
M
T
C
Γ
Φ
40Cr
35CrMnTi
90CrSi
140CrW5
40X
35XΓT
9XC
XB5
Các loại thép chỉ qui định (bảo đảm) cơ tính: ГОСТ có các mác từ CT0 đến CT6, Để phân biệt thép sôi, nửa lặng và lặng sau các mác của ГОСТ có đuôi КП, ПС, СП. Các loại thép qui định (bảo đảm) thành phần: ГОСТ có các mác từ БCT0 đến БCT6; Các loại thép qui định (bảo đảm) cả có tính lẫn thành phần: ГОСТ có các mác từ BCT1 đến BCT5.
4
Nguyên lý hóa bền dung dịch rắn
1.1.2. Đặc điểm cơ tính và hóa bền thép A. 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
(Á kim: C, N, H …)
Nguyên tử hòa tan kích thước lớn (Kim loại: Cr,Mn, Ni, Si)
Nguyên lý → Cản trở chuyển động của lệch
HóaHóa bềnbền tiết
tiết phapha
CCơơ chchếế hóahóa bbềềnn
2/ Hạt lớn khoảng cách giữa các hạt lớn Lệch có thể vượt qua các hạt và để lại vòng lệch xung
quanh các hạt
1/ Tổ chức liền mạng và phân bố đều Lệch chuyển động cắt qua hạt gây nên biến dạng bổ sung trên một số hệ trượt trượt khó khăn hơn nên tăng bền nhưng ít tăng độ cứng
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
ln
Gb 1
v
4
1
D r 0
2
Hiệu ứng Orowan
v – Poissons ratio G – shear modulus b – Burgers vector λ – interparticle spacing D – particle planar diameter r0 – dislocation radius
5
QuanQuan hệhệ giữagiữa kíchkích thước
thước phapha hóahóa bềnbền vàvà độđộ bềnbền
C. C. TạoTạo hạthạt nhỏnhỏ
Độ bền lớn nhất có thể đạt được phụ thuộc vào tương tác của lệch với pha hóa bền kích thước pha hóa bền
Hàm lượng pha hóa bền càng cao độ bền càng lớn
Biên hạt cản trở chuyển động của lệch vì hai lí do:
• lệch chuyển động từ hạt A sang hạt B phải thay đổi hướng chuyên động nên gặp khó khăn do hạt B có định hướng tinh thể khác với hạt A • sự sắp xếp không có trật tự ở vùng biên hạt không tạo thành các hệ trượt cho chuyển động của lệch
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.
PhPhươươngng trình
Petch trình HallHall--Petch
HạtHạt nhỏnhỏ cócó cáccác ưuưu điểmđiểm
σy = σ0 + kyd-1/2
• nâng cao cơ tính vật liệu (độ bền, độ dẻo, độ dai),
d – kích thước hạt trung bình σ0 – ứng suất khi kích thước hạt vô cùng 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).
P P’ Hàm lượng pha kích thước nhỏ phân tán tăng sẽ ngăn cản sự cắt qua của lệch đối
6
D. D. HóaHóa bềnbền biếnbiến dạngdạng
Biến dạng dẻo ở nhiệt độ thấp: gây xô lệch mạng và tốc độ gia tăng mật độ lệch cao
E
Initially the material deform elastically – i.e. strain is proportional to stress. The gradient of the slope is the Youngs Modulus, E
Ứng suất xung quanh vùng lệch mạng ngăn cản sự trượt của các lệch khách qua hệ
hơn tốc độ hồ phục
Muốn xảy ra sự trượt cần gia tăng ứng suất
Above the yield stress, the material starts to deform plastically. If the load is removed, the material will 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.
NhiệtNhiệt luyện
luyện thépthép
MPa
σb
Ảnh hưởng của C đến cơ tính
Thép AISI 1045 (0,45%C)
%
Cơ tính
Trạng thái ủ
Tôi + ram cao Tôi+ ram thấp
Độ cứng, Brinell
163
390
500
Giới hạn bền
565 MPa
1343 MPa
1825 MPa
Giới hạn chảy
310 MPa
842 MPa
1259 MPa
δ%
%C HB %C % và % (do lượng XeII cứng và giòn tăng lên)
Độ giãn dài tương đối
16 %
HB
%Xementit
trượt tồn tại ứng suất lớn
40 % 206 GPa
59 % 206 GPa
51 % 206 GPa
Tỷ số Poissons
0.29
0.29
0.29
%Ferit
%Peclit
%C b tăng đến b max rồi lại giảm (do lượng XeII tăng lên)
Mô đun trượt
80.0 GPa
80.0 GPa
80.0 GPa
%C
27
28
Độ co thắt tiết diện tương đối Mô đun đàn hồi
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
ẢnhẢnh hưởng
hưởng củacủa NTHK
NTHK đếnđến điểmđiểm cùngcùng tíchtích trêntrên GĐP GĐP
Các đặc tính của thép hợp kim
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
- Với luợng lớn: làm thay đổi GÐP Fe-C. Điểm S và E thay đổi vị trí
Tác dụng của nguyên tố hợp kim đến tổ chức của thép ở trạng
thái cân bằng
a. Hòa tan vào sắt thành dung dịch rắn: - Với lượng nhỏ: không làm thay đổi dạng GÐP Fe-C
Mn (Ni) mở rộng vùng (thu hẹp ) hàm lượng 10 20 % thì tổ chức tồn tại ở cả To thường thép austenit
Cr mở rộng vùng (thu hẹp ) hàm lượng 20 % thì tổ chức không tồn tại ở cả To cao thép ferit
33
34
Ảnh hưởng của các nguyên tố hợp kim đến tổ chức của thép
- Tạo thành Cácbit: kết hợp với C tạo thành cácbit: Mn, Cr, Mo, W, Ti…
b.Tạo thành Cacbit: - Si, Ni, Al, Cu, Co: không tạo thành được cacbit trong thép (chỉ có
Khả năng tạo cácbit của các nguyên tố HK
thể hòa tan vào Fe)
- 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)
S S
Tạo cácbit TB Tạo cácbit khá mạnh Tạo cácbit rất mạnh Tạo cácbit mạnh TiC Cr7C3
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 - Cácbit kiểu Me6C: Cr, W, Mo → khó hòa tan vào γ, Ttôi ~1200 - 13000C - Cácbit kiểu mạng đơn giản MeC (Me2C): V, Ti, Zr, Nb (0,1%): rất cứng, ít
Tùy thuộc vào nguyên tố hợp kim trong thép mà sẽ ưu tiên tạo cacbit mạnh trước
giòn, không hòa tan → giữ hạt thép nhỏ, tăng mạnh tính mài mòn.
35
W6C
9
ĐĐặặcc tínhtính ccủủaa mmộộtt ssốố nguyên
nguyên ttốố hhợợpp kimkim trong
trong thépthép
11..11..44. . CácCác phương
phương pháppháp xửxử lýlý nhiệt
nhiệt chocho thépthép
NHIỆT LUYỆN
Công dụng nổi bật
Nguyên tố
Nâng cao độ thấm tôi
Hóa bền ferit
Làm nhỏ hạt
Hình thành cácbit
Chống ram
Cr
Mạnh
Trung bình
Yếu
Trung bình
Trung Bình
Có trong mọi loại thép để nâng cao độ thấm tôi, chống ăn mòn và chịu nhiệt
BỀ MẶT
THỂ TÍCH
Mn
Mạnh
Mạnh
Thô hạt
Yếu
Dùng thay thế Ni tạo thép austenit
Yếu
Yếu
Mạnh
Không
Không
Si
Chống ôxy hóa, chế tạo thép kỹ thuật điện, thép đàn hồi
Trung bình
Trung bình
Trung bình
Không
Không
Không
Nâng cao độ dai va đập, tạo thép austenit
Ni
Ram Nhiệt luyện Hóa nhiệt luyện Ủ
Mo
Rất mạnh
Mạnh
Mạnh
Yếu
Thấm C
Trung bình
Tôi tần số
Chống dòn ram loại II, nâng cao độ bền nhiệt
W
Yếu
Trung bình
Mạnh
Mạnh
Thường hóa Tôi
Trung bình
Thấm N
V
Yếu
Khó hòa tan
Mạnh
Mạnh
Mạnh
Làm nhỏ hạt
Tôi ngọn lửa
Thấm Cr
Ti
Không
Mạnh
Rất mạnh
không
Làm nhỏ hạt mạnh
Rất mạnh
Tôi laze
Thấm B
Ủ không hoàn toàn Ủ hoàn toàn Ủ khuếch tán
37
38
Ủ đẳng nhiệt
I. Ủ thép
Ủ hoàn toàn
Ủ cầu hóa
Ủ kết tinh lại
Ủ không hoàn toàn
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 - Làm giảm độ cứng để dễ dàng gia công cơ khí(cắt, bào, tiện…..) - Làm tăng thêm độ dẻo dễ gia công biến dạng (dập, cán, kéo….) - 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
Các phương pháp nhiệt luyện sơ bộ
10
d. d. CácCác phphươươngng pháppháp ủủ chuy
chuyểểnn bibiếếnn phapha
c. Các phương pháp ủ không có chuyển biến pha
d.1. Ủ hoàn toàn (thép tct): Tủ = Ac3 + (20-300C) Tổ chức sau ủ: F + P (tấm) Mục đích: - làm nhỏ hạt
- giảm độ cứng, tăng độ dẻo
T<7270C, không có chuyển biến P As c.1. Ủ khử ứng suất (200-6000C): làm giảm hoặc khử bỏ ứng suất bên trong chi tiết (sau đúc, gia công cơ) 200-4000C Khử một phần ưs 400-6000C Khử hoàn toàn ứs Đặc điểm: độ cứng không giảm
d.2. Ủ không hoàn toàn (thép sct): Tủ = Ac1 + (20-300C) Tổ chức nhận được: P hạt + XeII Mục đích: làm giảm độ cứng, tăng độ dẻo để dễ gia công cắt gọt, GCAL.
c.2. Ủ kết tinh lại (600-7000C cho thép C): Phục hồi tính dẻo cho chi tiết qua BD Nhiệt độ: TKTL= (0,7-0,75) Ts Đặc điểm: độ bền cứng giảm, độ dẻo tăng
Biến đổi tổ chức khi ủ hoàn toàn thép 0,5% C
II. Thường hóa thép
a. Thường hóa là gì?
Nung nóng (đạt hoàn toàn As) + giữ nhiệt + nguội
trong không khí tĩnh nhận tổ chức gần ổn định (P hay
X), độ cứng thấp (cao hơn ủ)
Ac3
b. Cách lựa chọn nhiệt độ - Thép trước cùng tích: Tth = Ac3 + (30-500C) - Thép sau cùng tích: Tth = Acm + (30-500C) c. Mục đích
- Đạt độ cứng thích hợp cho gia công cắt ( %C ≤ 0.25)
- Làm nhỏ hạt Xe trước khi nhiệt luyện kết thúc
- Làm mất lưới XeII trong thép sau cùng tích
Ac1
11
MộtMột sốsố lưulưu ý ý khikhi tôitôi thépthép
III. Tôi thép
Đ/n: Nung nóng + giữ nhiệt + nguội nhanh nhận
tổ chức M không ổn định với độ cứng cao
Mục đích Nâng cao độ cứng và tính chống mài mòn cho chi
tiết (%C>0.3≥50HRC )
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tôi
Nâng cao độ bền và sức chịu tải của chi tiết Cách chọn nhiệt độ tôi Thép tct và ct:
Thành phần cacbon và nguyên tố hợp kim trong thép
Kích thước và hình dạng chi tiết
Kích thước hạt và sự đồng nhất của austenit trước khi tôi
Ttôi = A3 + (30-500C) Thép sct: Ttôi = A1 + (30-500C) Thép hợp kim: %HK thấp dựa theo thép C
%HK cao tra sổ tay NL
Môi trường nguội
Chất lượng bề mặt
46
VI. Công nghệ Ram thép
ĐộĐộ ththấấm tôim tôi
Lựa chọn môi trường tôi đảm bảo tốc đố nguội phù hợp để xảy ra chuyển biến thành mactenxit Thép hợp kim có tốc độ nguội tới hạn nhỏ có thể tôi trong dầu, thậm chí trong không khí nén Thép cacbon cao có tốc độ nguội tới hạn cao hơn nên thường sử dụng môi trường tôi và dầu Thép cacbon thấp và trung bình do có tốc độ nguội tới hạn lớn nên thường sử dụng nước làm môi trường tôi
Khái niệm: chiều sâu lớp hóa bền bằng tôi Tổ chức: từ bề mặt tới vùng có tổ chức 50% Mactenxit
thép cacbon
thép hợp kim thấp
thép hợp kim cao
a. Mục đích của ram
i
Tốc độ nguội tới hạn của thép HK thấp
Tốc độ nguội tới hạn của thép cacbon
Giảm hoặc khử bỏ hoàn toàn ứng suất bên trong chi tiết sinh ra sau tôi, tránh chi tiết bị giòn
ộ u g n ộ đ c ố T
Nguội dầu
Nguội nước
Nguội trong không khí Tốc độ nguội tới hạn của thép HK cao mactenxit
mactenxit
mactenxit
Điều chỉnh cơ tính cho phù hợp với yêu cầu riêng của từng chi tiết.
Nung nóng thép sau tôi đến nhiệt độ xác định (< A1) + giữ nhiệt làm nguội ngoài không khí. Là nguyên công bắt buộc sau khi tôi
12
b. Các phương pháp ram
b.2. Ram trung bình (300-4500C): - Áp dụng với thép có 0,55-0,65%C
b1. Ram thấp (150-2500C)
- Tổ chức sau ram: M ram (chủ yếu) - Độ cứng giảm bớt (1-2HRC) so với M tôi (với thép HK cao độ cứng có thể tăng do As dư chuyển biến ) - Dẻo dai cao hơn, ưs giảm
- Tổ chức sau ram: Truxtit ram - Độ cứng giảm rõ rệt (40-45HRC) so với M tôi, σ đàn hồi đạt giá trị lớn nhất (σđh= max) - Khử bỏ hoàn toàn được ứng suất bên trong - Ứng dụng cho các chi tiết làm việc cần độ cứng tương đối cao và độ đàn hồi cao: lò xo, nhíp, khuôn rèn, dập nóng……
HÓA BỀN BỀ MẶT
b.3. Ram cao (500-6500C)
V.Tôi bề mặt Nguyên lý chung: Nung nóng BM nhanh đếnT0 tôi lõi vẫn nguộinguội nhanh tiếp theoBM được tôi, lõi vẫn mềm Nguyên lý:
ứng dụng cho các dụng cụ cắt và ct máy chịu mài mòn……
- Tổ chức sau ram: Xoocbit ram - Độ cứng giảm mạnh (15-25HRC) , độ dẻo độ dai tăng mạnh - Ứng dụng cho các CTM chịu va đập: trục, bánh răng…
Vật dẫn có dòng điện đi qua tạo ra từ trường biến thiên chi tiết được đặt
trong từ trường đó sẽ xuất hiện dòng điện cảm ứng trên bề mặt, có cùng tần số nung nóng nhanh bề mặt chi tiết đến T0 tôi
13
Tôi cảm ứng (…..)
Đặc điểm của thép tôi cảm ứng - Thép tôi cảm ứng: %C 0.35-0.55 , thép C hay HK thấp ( độ thấm tôi thấp)
Tổ chức và cơ tính của thép:
- Lõi: tổ chức X ram (25-30HRC) - Bề mặt: M kim nhỏ mịn (50-58HRC); chịu ưs dư nén (800MPa) nâng có giới hạn mỏi
- Bề mặt có độ cứng cao chịu mài mòn tốt :
Tổ chức:
- Lõi có độ dai va đập và độ dẻo cao
- Bề mặt có khả năng chống mỏi tốt
- Tốc độ nung nhanh nhiệt độ chuyển biến cao ( hơn 100-200 0C) - Thời gian chuyển biến ngắn , hạt As nhỏ mịntôi M nhỏ mịn - Trước khi tôi BM : NL hóa tốt
các chi tiết thường sử dụng tôi cảm ứng: trục, bánh răng…..
VI. Hoá - nhiệt luyện
Cơ tính:
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 3. Giai đoạn khuyếch tán Mục đích: -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
Ảnh hưởng của nhiệt độ
n á
x m ấ h
t
t
p ớ
l y à d
h c ế u h k ố s
i
ệ H
u ề h 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 thời gian - làm cho bề mặt có độ cứng cao chống mài mòn, chịu mỏi tốt (HRC ~ 60-64) - lõi vẫn đảm bảo độ dẻo dai (HRC ~ 30-40) T=const =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…
Thời gian () Nhiệt độ (T) x = k.1/2 D= Do.e-(Q/kT) Bề mặt
* Nâng cao T thấm hiệu quả, nhưng phải tránh lớn hạt
Do- hằng số kt (cm2/s) Q- hoạt năng kt (cal/mol) R- hằng số khí (cal/mol.độ)
Độ cứng HRC
b. Thấm Nitơ
b.3. Đặc điểm lớp thấm N:
Lõi
Nitrit có độ cứng rất cao, nhỏ mịn (phân tán):
65-70 HRC sau thấm N không phải nhiệt luyện
Thời gian thấm dài:
b1. Đ/n: bão hoà Nitơ vào bề mặt thép nâng cao độ cứng , tính chống mài mòn ( mạnh hơn C), tạo ra ứng suất dư nén, chống rỉ tốt.
T=5200C, = 24 h = 0,25-0,3 mm
Chỉ đạt được lớp thấm mỏng (0,05-0,5mm); Sau thấm không tôi mà nguội chậm đến 2000C; Lớp thấm giữ được độ cứng cao đến 500 0C;
b.2 Chất thấm và các quá trình xảy ra: Sử dụng khí NH3
Thép chuyên dùng thấm N: 38CrMoAlA
Ứng dụng: chi tiết cần độ cứng và tính chịu mài mòn rất cao, làm
2NH3 3H2 + 2Nng.tử Nng.tử + Fe Fe(N) Nng.tử + Fe ()Fe2-3N,(’)Fe4N
việc ở nhiệt độ cao: 500 - 6000C
Nhiệt độ thấm: 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 30-40 HRC lõi
15-20 HRC
