Bánh răng hộp số trong xe tải nhẹ

Chia sẻ: Phamminh Quang | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:16

Thêm vào BST

Báo xấu

229
lượt xem 55
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

1. Phân tích điều kiện làm việc : · Bánh răng hộp số làm việc trong môi trường chịu tải trọng tĩnh và va đập mạnh . · Bề mặt bị mài mòn khi làm việc bị ma sát hay cọ sát , chịu ứng suất lớn , lõi chịu ứng suất uốn . · Vùng chân răng dễ bị phá huỷ . · Chi tiết máy làm việc dưới tải trọng thay đổi theo chu kỳ.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bánh răng hộp số trong xe tải nhẹ

§HBKHN Lª V¨n M¹nh - CTM8 - K51 Bánh răng hộp số trong xe tải nhẹ Nội dung và yêu cầu : 1. Phân tích điều kiện làm việc : • Bánh răng hộp số làm việc trong môi trường chịu tải trọng tĩnh và va đập mạnh . • Bề mặt bị mài mòn khi làm việc bị ma sát hay cọ sát , chịu ứng suất lớn , lõi chịu ứng suất uốn . • Vùng chân răng dễ bị phá huỷ . • Chi tiết máy làm việc dưới tải trọng thay đổi theo chu kỳ . Do điều kiện làm việc như trên nên ta đặt ra các yêu cầu về vật liệu như sau : • Bề mặt răng phải có độ bền tiếp xúc cao , • Răng có độ bền mỏi cao , kết hợp với các chỉ tiêu đ ộ bền , đ ộ d ẻo và đ ộ dai va đập ( cơ tính tổng hợp ) . 2 . Chọn mác thép để chế tạo bánh răng hộp số : Đối với yêu cầu làm việc cầu chi tiết như trên ta chọn thép thấm cácbon -20CrMo. Bánh răng hộp số trong xe tải trọng nhẹ được làm bằng thép thấm cácbon . Ưu đi ểm của cách chế tạo này là: • Đảm bảo bánh răng chịu tải trọng tĩnh và va đập tương đối cao , b ề m ặt có thể bị mài mòn . • Sau khi thấm cacbon trong lò liên tục ( dùng khí thiên nhiên , khí thu nhi ệt và amoniac ) ở nhiệt độ 880 – 980 º C , bánh răng được tôi tr ực ti ếp trong d ầu nóng , bể muối ở nhiệt độ 160 – 250 ºC . • Cách chế tạo như vậy có thể rút ngắn được thời gian và nhiệt độ thấm , nâng cao tính chống mài mòn và giảm độ biến dạng . Ta thấy thép thấm cacbon hoàn toàn phù hợp để chế tạo chi tiết bánh răng hộp số . 1
§HBKHN Lª V¨n M¹nh - CTM8 - K51 2.1 Thành phần hoá học của mác thép trên là : Mác thép trên bao gồm những thành phần sau : %C = 0,17 – 0,23 % Si ≤ 0,40 %Mn = 0,70 – 1,00 %P ≤ 0,035 %S ≤ 0,035 %Cr = 0,3 – 0,6 %Mo = 0,15 – 0,2 2.2 Cơ sở để chọn mác thép với thành phần như trên :  Bề mặt bánh răng chịu ứng suất lớn , chịu mài mòn khi ma sát hay c ọ sát , ti ếp xúc với môi trường và có thể bị ăn mòn khi làm việc .  Đòi hỏi bề mặt có độ cứng và tính chống mài mòn trong khi lõi v ẫn đ ảm b ảo độ bền và dẻo dai chịu va đập tốt. Muốn vậy ta phẩi bi ến đổi tổ ch ức c ủa l ớp bề mặt . Ta thường dùng thép có hàm lượng Cr 0,5% hay 1,00 % chủ yếu để cải thiện tính tôi ( tôi được trong dầu ) và nâng cao được một phần độ thấm tôi . Nếu ch ỉ dùng thép Cr thì ch ỉ làm được các chi tiết máy nhỏ (đường kính 20 – 40 ) và hình d ạng t ương đ ối ph ức t ạp nh ư bánh răng . Chúng có thể đạt được yêu cầu cao hơn sau khi hoá tốt σ b = 800 – 950 MPa . Nhưng nhược điểm là bị giòn ram loại II khi ram cao nên sau khi ram th ường làm nguội trong dầu ( thay vì không khí ) . Tuy nhiên khi thêm kho ảng 0,25 % Mo sẽ làm c ải thi ện độ thấm tôi và chống được giòn ram loại II , có th ể dùng làm cho các chi ti ết trung bình ( φ > 50 mm ), và hình dạng tương đối phức tạp . 2
§HBKHN Lª V¨n M¹nh - CTM8 - K51 2.3 Lập bảng các ký hiệu và thành phần của thép theo tiêu chuẩn các nước : Tiêu chuẩn Mác thép C Si Mn Pmax Smax Cr Ni Mo TCVN- 20CrMo 0.17- ≤ 0.40 0.7- ≤ 0.035 ≤0.035 0.30- 0.05- Việt Nam 0.23 1.00 0.60 0.2 Γ OCT – 20XM 0.15- 0.17- 0.40- 0.035 0.035 0.80- ≤0.30 0.15- Nga 0.25 0.37 0.70 1.10 0.25 JIS - Nhật SCM420 0.18- 0.15- 0.60- 0.03 0.03 0.90- ≤0.25 0.15- 0.23 0.35 0.85 1.20 0.3 AISI - Mỹ 4120 0.18- 0.15- 0.90- 0.035 0.04 0.40- 0.13- 0.23 0.35 1.20 0.60 0.20 Trung 20CrMo 0.17- 0.17- 0.40- 0.8- ≤0.30 0.15- Quốc 0.24 0.37 0.70 1.10 0.25 Nhận xét : Ta nhận thấy rằng thành phần các mác thép của các n ước có sự khác nhau nh ưng - không nhiều mà vẫn đảm bảo được cơ tính của vật liệu . Lượng các bon của Nhật và Mỹ khá lớn so với các nước khác - Lượng các bon của Nga thấp - Lượng S của Mỹ cũng khá lớn = 0,04 % , trong đó lượng S của Nhật thấp - 0,03 % . 3. Vai trò của các nguyên tố hợp kim chính trong thép đối với cơ tính và nhiệt luyện : Khác với thép các bon , thép hợp kim là loại thép mà người ta đưa vào các nguyên t ố có lợi với lượng đủ lớn để làm thay đổi tổ chức và cải thi ện tính ch ất ( c ơ , lý , hoá ) . Nh ư v ậy đối với các thành phần chính C , Cr , Mo sẽ ảnh h ưởng đến c ơ tính và công ngh ệ nhi ệt luy ện như sau: 3
§HBKHN Lª V¨n M¹nh - CTM8 - K51 3.1 Đối với cơ tính : Cacbon : • Lượng các bon sẽ đảm bảo sự kết hợp tốt nhất của các chỉ tiêu cơ tính : độ bền , độ dẻo , độ dai va đập ( cơ tính tổng hợp ) . • Lượng các bon cho phép được qui định tong thép là kho ảng 0,1 – 0,25 % đ ể đ ảm bảo độ dẻo và độ dai của lõi ở trạng thái tôi + ram thấp để đạt độ bền cao nhất. • Dùng giới hạn dưới khi cần độ dai cao hơn , dùng giới hạn trên khi c ần đ ộ bền cao hơn . • Nếu cần độ bền cao hơn nữa thì có thể dùng tới 0,3 % C. • Nếu dùng cao hơn nữa độ dai của lõi sẽ thấp khi tôi và ram thấp , không ch ịu được các tải trọng va đập . • Do phải nung lâu ở nhiệt độ cao khi thấm C , các thép th ấm C ph ải là lo ại kh ử Oxy triệt để , tốt nhất là loại hạt nhỏ để khi thấm xong hạt không b ị to làm thép giòn. Các thành phần khác : Ngược lại , để đảm bảo các yêu cầu trên các nguyên t ố h ợp kim dùng trong thép th ấm cacbon phải đảm bảo cả hai tác dụng : vừa làm tăng tính th ấm tôi đ ể nâng cao đ ộ b ền , v ừa thúc đẩy quá trình thấm cacbon ( hoặc ít ra cũng không c ản tr ở ) . Nguyên t ố h ợp kim c ơ b ản có mặt trong mọi loại thép hợp kim là Cr , có thể dùng riêng hay kết hợp với Ni , Mn . Cr ( 0,30%-0,6 % ) Như ta đã biết Cr là nguyên tố tương đối rẻ , nó không những nâng cao đ ộ th ấm tôi còn xúc tiến quá trình thấm Cacbon . Bề mặt bánh răng là phần ch ịu ứng su ất tác d ụng l ớn , chịu mài mòn ma sát khi làm việc tiếp xúc với môi tr ường . Yêu c ầu b ề m ặt có đ ộ c ứng , tính chống mài mòn cao trong khi lõi vẫn bền và dẻo dai , mu ốn v ậy ta ph ải hoá b ền b ề m ặt . Thành phần Cr sẽ giúp cải thiện tính tôi . 4
§HBKHN Lª V¨n M¹nh - CTM8 - K51 Mo ( 0,05 – 0,2% ) Mo có thể tránh được giòn ram loại II , thường được đưa vào thép Cr – Ni v ới đ ộ thấm tôi cao có lượng cac bon khoảng 0,2 – 0,4 % . Ngoài ra nó còn có tác d ụng nâng cao đ ộ thấm tôi . 3.2 Đối với nhiệt luyện C¸c nguyªn tè hîp kim cã ¶nh h ëng lín ®Õn qu¸ tr×nh nhiÖt luyÖn, ®Æc biÖt lµ t«i vµ ram. - ChuyÓn biÕn khi nung nãng ®Ó t«i: C¸c thÐp hîp kim th«ng thêng vÉn cã tá chøc peclit, nªn khi nung nãng ®Ó t«i vÉn cã c¸c chuyÓn biÕn pha: peclit -> austenit, c¸cbit hoµ tan vµo austenit, h¹t austenit ph¹t triÓn song cã c¸c ®iÓm ®Æc trng sau: + sù hoµ tan cacbit hîp kim khã h¬n, ®ßi hái nhiÖt ®é cao h¬n thái gian gi÷ nhiÖt l©u h¬n so víi xªmetit trong thÐp c¸cbon. + Cacbit hîp kim do khã hoµ tan vµo austenit, n»m ë biªn giíi h¹t, nh hµng rµo gi÷ cho h¹t nhá. T¸c dông nµy rËt m¹nh víi Ti, Zr, Nb, m¹nh víi V, t îng ®èi m¹nh víi W, Mo. Riªng thÐp cã Mn l¹i cã khuynh híng lµm to h¹t austenit. C¸c nguyªn tè hîp kim cßn l¹i Cr, Ni, Si, Al ®îc coi lµ trung tÝnh. ChÝnh v× vËy thÐp hîp kim th êng gi÷ ®îc h¹t nhØ h¬n thÐp c¸cbon khi c¶ hai cïng bÞ nung nãng ë cïng nhiÖt ®é. - Sù phËn ho¸ ®¼ng nhiÖt cña austenit qu¸ nguéi: Khi toµ tan vµo austenit, tÊt v¶ c¸c nguyªn tè hîp kim( trõ Co) víi c¸c møc ®é kh¸c nhau ®Óu lµ chËm tèc ®é ph©n ho¸ ®¼ng nhiÖt cña austenit qu¸ nguéi tøc lµ lµm ® êng cong ch÷ “C” dÞch sang ph¶i do ®ã lµm gi¶m tèc ®é t«i tíi h¹n V th. - §é thÈm t«i: Do lµm gi¶m V th, c¸c nguyªn tè hîp kim( trõ Co) khi hoµ tan vµo austenit ®Ó lµm t¾m t«i. 5
§HBKHN Lª V¨n M¹nh - CTM8 - K51 Nh thÊy râ tõ h×nh vÏ, do ®êng cong ch÷ “C” trong thÐp hîp kim dÞnh sang ph¶i nªn cã Vth2< Vth1 cña thÐp c¸cbon, t¬ng øng ta lu«n cã ®é thÊm t«i cña thÐp hîp kim lu«n cao h¬n thÐp c¸cbon. Nhê hiÖu qu¶ nµy trong thÐp hîp kim cã thÓ x¶y ra c¸c tr êng hîp sau mµ ta kh«ng thÓ gÆp ë thÐp cacbon: + Vth bÐ ®Õn møc nhá h¬n c¶ Vngu«i cña lâi, do ®ã sau khi t«i lâi còng cã tæ chøc mactenxit, ®©y lµ trêng hîp t«i thÊu. + Vngu«i trong kh«ng khi còng lín h¬n V th, do ®ã thêng ho¸ còng ®¹t ®îc tæ chøc mactenxit, ®ã lµ hiÖn tîng tù t«i. ®é th¾m t«i t¨ng lªn sÏ cã hai hiÖu qu¸ trÝnh sau ®©y: 1, hiÖu qu¶ ho¸ bÒn bÒ mÆt, ®Æc biÖt khi t«i thÊu sÏ ®¹t tíi c¬ tÝnh cao vµ ®ång nhËt trªn toµn tiÕt diÖn, n¨ng coa m¹nh søc chÞu t¶i cña chi tiªt. 2, khi t«i cã thÓ dïng c¶ m«i tr êng nguéi chËm mµ vÉn ®¹t ® îc mactenxit nh toi trong d©u, trong muèi nãng chÈy( ph©n cÊp hay ®¼ng nhiÖt). - ChuyÓn biÕn mactenxit: khi hoµ tan vµo austenit, c¸c nguyªn tè hîp kim( trõ Co, Al, Si) ®Òu hµ thÊp nhiÖt ®é chuyÓn biÕn austenit thµnh mactenxit, do ®ã lµm t¨ng austenit d khi t«i. - ChuyÓn biÕn khi ram: Nãi chung c¸c nguyªn tè hîp kim hoµ tan trong mactenxit ®Òu c¶n tor sù ph©n hãa cña c¸c pha nµy khi ram hay nãi cô thª lµ lµm t¨ng c¸c nhiÖt ®é chuyÓn biÕn khi ram. Nhê vËy dÉn ®Õn c¸c hiÖu øng nh sau: + N¨ng cao tÝnh chÞu nhiÖt ®é cao, tÝnh bÒn nãng, tÝnh cøng nãng. 6
§HBKHN Lª V¨n M¹nh - CTM8 - K51 + Do khuyÕch t¸n khã kh¨n cacbit t¹o thµnh rÊt ph©n t¸n vµ nhá min, lµm t¨ng tÝnh cøng vµ tÝnh chèng mµi mßn, ® îc gäi lµ ho¸ cóng ph©n t¸n. Sù t¨ng cøng khi ram thÐp hîp kim ë nhiÖt ®é thÝch hîp lµm cho austenit d -> mactenxit vµ cacbit tiÕt ra ë d¹ng ph©n t¸n, nhá min ® îc gäi lµ ®é cóng th hai. + Cïng ram hay lµm viÖc ë mét nhiÖt ®é, thÐp hîp kim bao giê c÷ng cã ®é cøng, ®é bªn cao h¬n. §iÒu nµy còng cã nghÜa ®Ó cïng ®¹t ®é cng ®é bÒn nh nhau, ph¶i ram thÐp hîp kim ë nhiÖt ®é bao h¬n nªn khö bá ®îc øng suất bªn trong nhiÒu h¬n v× thÕ thÐp cã thÓ ®¶m b¶o ®é dai tèt. 4. Khảo sát Mac thép : 4.1 Xác định nhiệt độ : Công thức xác định nhiệt độ tôi , ủ , thường hoá cho thép hợp kim   n n T = α ( X − ∑ ai Mei ) + ∑ bi .Mei + K  ± ∆T   i =1 i =1 Trong đó : T : Nhiệt độ tôi , ủ , thường hoá ( º C ) K : hằng số nhiệt độ α : hệ số tỉ lệ X : chỉ số % C có trong thép a : hệ số di chuyển nồng độ C do ảnh hưởng của nguyên tố hợp kim thứ i Me : thành phần % nguyên tố hợp kim thứ i trong thép ( % ) b : Hệ số thăng giảm nhiệt độ tới hạn do ảnh hưởng của nguyên tố hợp kim thứ i ∆ T : Số gia nhiệt độ ( º C ) Trước hết ta xác định thép họp kim là thép trước cùng tích hay sau cùng tích d ựa trên việc so sánh hàm lượng C với điểm cùng tích S’ của thép hợp như sau : n S ' = 0,8 + ∑ a i Mei i =1 S’ = 0,8 + ( - 0,033 – 0,075 ) 7
§HBKHN Lª V¨n M¹nh - CTM8 - K51 S’ = 0,692 Như vậy thép này là thép trước cùng tích vì có hàm lượng C = 0,2 % < 0,692 . Vì đây là thép trước cùng tích do đó ta có công th ức xác đ ịnh nhi ệt đ ộ tôi , ủ , th ường hoá nh ư sau : n n T = 950 + ∑ bi Mei − 233,7( X − ∑ ai Mei ) ± 10 0 C i =1 i =1 Vậy nhiệt độ tôi , ủ , thường hoá đối với thép 20CrMo là : T = 950 +11,8 +45 _233,7 ( 0,2 + 0,033 + 0,075 ) T = 935 ± 10 0 C ⇒ T = (925 − 945) 0 C Bảng 1 : Hệ số di chuyển nồng độ cacbon tính theo 1% Me NT Mn Si Cr Ni W V Mo Ti Al P HK a -0,041 -0,075 -0,033 -0,04 -0,057 0,2 -0,075 0,32 0,3 0,18 7 Bảng 2 : Hệ số thăng giáng nhiệt độ tính theo 1%Me NT Mn Si Cr Ni W V Mo Ti Al P hợp kim b -17,7 40,1 11,8 -5,7 27 41 45 350 -4,5 47 3.3 Xác định thép C có cùng thành phần với thép 20CrMo : Theo giản đồ Fe – C ta xác định được thép có cùng thành phần thép C = 0,2 % như sau: 8
§HBKHN Lª V¨n M¹nh - CTM8 - K51 Giản đồ Fe - C 3.4 Xác định nhiệt độ của thép có cùng thành phần C = 0,2 % : Đối với thép C = 0,2 % : • Trên giản đồ Fe-C, nhiệt độ chảy hoàn toàn của thép là tung đ ộ (trên tr ục nhi ệt đ ộ) c ủa giao điểm của đường thẳng %C = 0,2 với đường lỏng, ta xác định được T cht=14950C. • Xác định nhiệt độ TAc3 được tính gần đúng dựa vào tam giác MNP và MQR 911 − T AC 3 0,2 = 911 − 727 0.8 T AC 3 = 865 0 C Nhiệt độ ủ đối với thép có hàm lượng cac bon thấp : 9
§HBKHN Lª V¨n M¹nh - CTM8 - K51 Tu = AC 3 + (20 ÷ 30) 0 C Tu = (885 ÷ 895) 0 C Đối với thép cácbon thành phần thấp 0,2% ta nên thường hoá . Nhiệt độ thường hoá là : TTh = AC 3 + (30 ÷ 50) 0 C TTh = (895 ÷ 915) 0 C Nhiệt độ tôi thép đối với thép trước cùng tích phải lấy cao hơn AC3 tức nung nóng đến trạng thái hoàn toàn là austenit , nhiệt độ tôi là : Tt = AC3 + (30 ÷ 50) 0 C Tt = (895 ÷ 915) 0 C tổ chức đạt được là mactenxit + austenit dư . Ta thấy nhiệt độ tôi , ủ , thường hoá của của thép hợp kim 20CrMo đã tìm được và nhiệt độ tôi , ủ , thường hóa của thép 0,2 % chênh lệch không đáng kể và nó vẫn đảm bảo được tổ chức và cơ tính , quá trình nhiệt luyện của thép . 3.5 Tổ chức đạt được khi làm nguội thép qua các điểm tới hạn : Mục tiêu cảu nung nóng và giữ nhiệt là để tạo nên austenit hạt nhỏ , sự chuyển biến này quyết định cơ tính của thép khi làm việc hay gia công tiếp theo . Tổ chức tạo thành khi làm nguội phụ thuộc vào nhiều yếu tố như : độ quá nguội , thành phần tổ chức của thép … và cả phương thức làm nguội Bỏ qua chuyển biến bao tinh xảy ra ở nhiệt độ 1499 º C vì nó xảy ra ở nhiệt độ quá - cao và không có ảnh hưởng gì đến tổ chức của thép khi gia công và sử dụng Ban đầu tổ chức của thép là austenit có thành phần chính bằng thành phần của thép - vì vậy chúng dẻo dai và dễ biến dạng. Từ 8650C đến 7270C : một phần austenit chuyển thành ferit nên hỗn hợp thu - được gồm hai pha ferit + austenit ( α+γ ). Nh ư đã nói ở trên t ổ ch ức t ế vi c ủa ferit có d ạng các hạt sáng đa cạnh. Cơ tính của ferit chính là c ủa sắt nguyên ch ất : d ẻo, dai, m ềm và kém bền. Như vậy tổ chức nhận được gồm hai pha đều dẻo và m ền. T ỷ l ệ % c ủa hai pha ferit và austenit tại điểm tới hạn (nằm trên đường A 1) được tính theo quy tắc cánh tay đòn (trên giản đồ Fe-C) : 10
§HBKHN Lª V¨n M¹nh - CTM8 - K51 α 0,8 − 0,2 24 = = γ 0.2 − 0.025 7 ⇒ %α = 77,42% %γ = 22,58% -Thấp hơn 7270C : -Ở 7270C xảy ra phản ứng cùng tích (đường PSK) : austenit chuyển thành peclit γs → [α + Fe3CK] . - Tổ chức nhận được là ferit và xêmentit ( F + Xe II ). Xêmentit ( ký hiệu Xe, Fe 3C) là pha xen kẽ với kiểu mạng phức tạp có công thức Fe 3C và thành phần 6,67% C ứng với đường thẳng đứng DFKL trên giản đồ. Đặc tính c ủa xêmentit là c ứng và giòn, cùng v ới ferit nó t ạo nên các tổ chức khác nhau của hợp kim Fe-C. Tỷ lệ % của hai pha ferit và xêmentit là: α 6,67 − 0,2 6.47 = = Xe 0,2 − 0,006 0.194 ⇒ %α = 97% % Xe = 3% Như vậy tổ chức nhận được gồm có 97% ferit và 3% Xe nên đ ặc tính chung c ủa h ỗn h ợp là đặc tính của ferit (chiếm tỷ lệ rất cao) : dẻo, dai, mềm, kém bền. 5. Chế tạo chi tiết : 5.1 Phương pháp gia công cơ khí thường dùng để chế tạo chi tiết: Đối với chi tiết có hình dạng phức tạp như bánh răng h ộp s ố này thì ta th ường dùng phương pháp bao hình . Chủ yếu trên máy phay , xọc để tạo nên chi tiết . Các bước để chế tạo chi tiết : Như đã biết , ban đầu ta phải gia công cơ khí dưới hình thức bi ến dạng nóng . Trong cơ khí ta thường dùng phương pháp gia công áp lực : Rèn . Sau đó ta dùng phương pháp biến dạng nguội , qua nhiệt luyện sơ b ộ đ ể ti ến hành gia công cắt gọt , tạo điều kiện để gia công cắt được dễ dàng . 3.5 Biện pháp xử lý nhiệt trước hay sau khi gia công cơ khí : 11
§HBKHN Lª V¨n M¹nh - CTM8 - K51 Như đã trình bày ở trên , do đây là thép hợp kim có hàm lượng cacbin thấp (
§HBKHN Lª V¨n M¹nh - CTM8 - K51 Thấm cacbon là phương pháp hoá - nhiệt bao gồm làm bão hoà cacbon vào bề mặt của thép cacbon thấp , rồi tiếp theo là tôi và ram thấp làm bề mặt có độ cứng , tính chống mài mòn cao ( do lượng cacbon cao ) , còn lõi có độ bền tốt và dẻo dai ( do lượng cacbon thấp như cũ ) . Mục đích của thấm cacbon là làm cho bề mặt của thép cứng tới HRC 60-64 với tính chống mài mòn cao ,chịu mỏi tốt , còn lõi bền .dẻo ,dai với độ cứng HRC 30-40 . Nhiệt độ và thời gian Nguyên tắc chọn nhiệt độ thấm cacbon là phải sao cho thép ở trạng thái hoàn toàn là austenit, vì như đã thấy ở giản đồ pha Fe-C chỉ có pha này mới có khả năng hoà tan nhiều cacbon . Vậy nhiệt độ thấm cao hơn AC3 của thép tức là trong khoảng 900 – 950 ºC. Nhưng nếu thấm ở nhiệt dộ cao hơn thì càng chóng đạt chiều sâu lớp thấm qui định , do đó ta chọn tăng nhiệt độ ( 930-980 )º C. Thời gian thấm ( giữ nhiệt ở nhiệt độ thấm ) phù thuộc vào 2 yếu tố sau : Chiều dày lớp thấm yêu cầu được qui định ở điều kiện kỹ thuật và thường ở 3 mức - sau : 0,5- 0,8 , 0,9-1,2 , 1,5 – 1,8 mm làm sao cho lớp thấm có chiều dày 0,1 – 0,15 đường kính hay chiều dày tiết diện . Riêng đối với bánh răng chiều dày lớp thấm x tính theo môđun m của răng , x/m = 0,2-0,3 như sau : m = 1,5 , x = 0,50mm , m = 3,0 , x = 0,80 mm Chiếu sâu lớp thấm yêu cầu càng lớn , thời gian càng phải càng dài . Tốc độ thấm - Đại lượng này phụ thuộc vào môi trường thấm và nhiệt độ . Ở cùng một nhiệt độ , tốc độ thấm cacbon trong môi trường lỏng là cao nhất , sau đó đến khí và thấp nhất là thể rắn . Bước 2 : Nhiệt luyên kết thúc Nhiệt luyện kết thúc nhằm tạo cho chi tiết có cơ tính như mong muốn . Như ta đã thấy sự khuyếch tán cacbon kể trên chỉ là tạo nên sự phân bố cacbon hợp lý trên tiết diện , tạo điều kiện để tôi tiếp đạt yêu cầu : bề mặt cứng , lõi bền , dai . Vì vậy sau khi thấm cacbon , thép bắt buộc phải qua tôi + ram thấp . 13
§HBKHN Lª V¨n M¹nh - CTM8 - K51 Trong các nguyên công nhiệt luyện thép , tôi là nguyên công quan trọng nhất . Tôi thép là phương pháp nhiệt luyện bao gồm : nung thép lên cao quá nhiệt độ tới hạn AC1 để làm xuất hiện austenit , giữ nhiệt và làm nguội nhanh thích hợp để biến nó thành mactenxit hay các tổ chức không ổn định khác với độ cứng cao . Mục đích của tôi thép là đạt độ cứng cao nhất sau đó kết hợp với ram ở nhiệt độ thích hợp nhằm các yêu cầu sau : - Nâng cao độ cứng và chống mài mòn ( kết hợp với ram thấp ) nhờ đó kéo dài tuổi thọ của các chi tiết máy chịu mòn , nhờ tôi nên đạt được độ cứng cao nhất , nếu chỉ có ram thấp chỉ có tác dụng làm giảm ứng suất bên trong , không làm giảm độ cứng sau khi tôi . Nâng cao độ bền và sức chịu tải của chi tiết máy . - Như ta đã biết sau khi tôi độ bền , độ cứng c ủa thép tăng lên nhi ều l ần song n ếu l ớp tôi quá mỏng (độ thấm tôi nông ) thì hiệu quả này không đáng kể : lõi do không đ ược tôi , có đ ộ b ền thấp do đó nguy cơ phá huỷ từ đây là rất lớn . Khi lớp th ấm tôi dày (đ ộ th ấm tôi sâu ) hi ệu quả này sẽ trở nên hoàn toàn hơn nhờ đó sức chịu tải tăng lên rõ r ệt . Đ ặc bi ệt khi tôi th ấu hoá bền bằng tôi + ram đối với thép là hoàn toàn dễ dàng đạt đ ược c ơ tính cao và đ ồng nh ất trên toàn ti ết diện nó rất quan trọng đối với bánh răng . 14
§HBKHN Lª V¨n M¹nh - CTM8 - K51 Độ 1.5 3 5 7 9 11 13 15 20 25 30 35 40 thấm tôi(mm) H Max 49 47 44 41 38 35 33 31 28 26 25 24 24 Min 41 37 31 27 24 22 - - - - - - - Đây là chi tiết yêu cầu cơ tính tổng hợp cao do đó nhi ệt luyện k ết thúc thích h ợp là tôi ở nhiệt độ T = 880 º C . Để tránh thoát C cần nung trong lò mu ối . Môi tr ường tôi là d ầu .Sau đó ram thấp ở nhiệt độ T = 200 º C , tổ chức đạt được là mactenxit ram . Sau khi ram đ ộ c ứng không giảm đi hoặc chỉ giảm rất ít , ứng suất giảm đi đáng kể do đó có tính dẻo , dai tốt hơn , khó bị phá huỷ giòn hơn . Thời gian cũng có ảnh hưởng tới chuyển biến khi ram tuy không mạnh bằng nhiệt độ . Kéo dài thời gian ram cũng có tác dụng như nhiệt độ . Vì v ậy sau khi tôi nên ram ngay đ ể v ừa tránh nứt xảy ra sau khi tôi vừa để tránh hiện tượng ổn định hoá austenit. 5.4 Lựa chọn vật liệu thay thế Nếu cần thay thế ta lực chọn vật liệu thép hoá tốt Cr +Ni cao . Với mác thép là : 30XH3A theo tiêu chuẩn của Nga . Bởi vì ta biết bánh răng là chi tiết đòi hỏi c ần có c ơ tính t ổng h ợp cao , đòi h ỏi b ề m ặt có độ cứng , tính chống mài mòn tốt trong đó lõi v ẫn b ền và d ẻo dai , nh ư v ậy hai nguyên t ố Cr , Ni sẽ giúp cho vật liệu nâng cao tính tôi đảm bảo c ơ tính . Mặt khác chúng không những nâng cao độ cứng và độ bền mà còn nâng cao được chút ít độ dai. Hay ta có thể thay thế được bằng thép 40X . Thép này chứa Cr ( 0,5% - 1% ) cũng c ải thiện được tính tôi , nhưng không chống được giòn ram loại II. 15
§HBKHN Lª V¨n M¹nh - CTM8 - K51 16