Báo cáo tổng kết đề tài khoa học công nghệ: Nghiên cứu sự thay đổi kích thước trong quá trình nhiệt luyện bánh răng, trục răng thấm

Chia sẻ: Minh Nguyet | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:58

Thêm vào BST

Báo xấu

133
lượt xem 15
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đè tài nghiên cứu các lý thuyết về biến dạng và thay đổi kích thước trong quá trình nhiệt luyện, bản chất, nguyên nhân của quá trình này; thiết kế quy trình công nghệ để đảm bảo ổn định chất lượng bánh răng thấm; thiết kế quy trình công nghệ, đồ gá để hạn chế độ cong vênh của bánh răng bella z38m12 với điều kiện hiện có tại Viện công nghệ. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo tổng kết đề tài khoa học công nghệ: Nghiên cứu sự thay đổi kích thước trong quá trình nhiệt luyện bánh răng, trục răng thấm

Bé C«ng th−¬ng Tæng C«ng ty M¸y ®éng lùc vµ m¸y n«ng nghiÖp ViÖn C«ng nghÖ B¸o c¸o tæng kÕt ®Ò tµi KH-CN M∙ sè: 240.07.RD/H§-KHCN Tªn ®Ò tµi: nghiªn cøu sù thay ®æi kÝch th−íc trong qu¸ tr×nh nhiÖt luyÖn b¸nh r¨ng, trôc r¨ng thÊm C¬ quan chñ qu¶n: Bé C«ng th−¬ng C¬ quan chñ tr×: ViÖn C«ng nghÖ Chñ nhiÖm ®Ò tµi: thS. Hoµng vÜnh giang 6794 12/4/2008 Hµ Néi, 3-2008
Bé C«ng th−¬ng Tæng C«ng ty M¸y ®éng lùc vµ m¸y n«ng nghiÖp ViÖn C«ng nghÖ B¸o c¸o tæng kÕt ®Ò tµi KH-CN M∙ sè: 240.07.RD/H§-KHCN Tªn ®Ò tµi: nghiªn cøu sù thay ®æi kÝch th−íc trong qu¸ tr×nh nhiÖt luyÖn b¸nh r¨ng, trôc r¨ng thÊm C¬ quan chñ tr× Chñ nhiÖm ®Ò tµi ViÖn C«ng nghÖ thS. Hoµng vÜnh giang Hµ Néi, 3 - 2008
Nh÷ng ng−êi tham gia ®Ò tµi: 1. Hoµng VÜnh Giang ViÖn C«ng nghÖ 2. Ph¹m V¨n Lµnh ViÖn C«ng nghÖ 3. Vò Xu©n Nam ViÖn C«ng nghÖ 4. NguyÔn V¨n ViÖt ViÖn C«ng nghÖ 5. TrÇn Träng NghÜa ViÖn C«ng nghÖ 6. §ç §×nh Quý ViÖn C«ng nghÖ 7. NguyÔn Xu©n Th¾ng ViÖn C«ng nghÖ 8. Cao V¨n Quang ViÖn C«ng nghÖ C¬ quan phèi hîp: ViÖn C¬ khÝ n¨ng l−îng vµ má
MỤC LỤC Trang GIỚI THIỆU 1 PHẦN I Cơ sở lý thuyết về sự thay đổi kích thước trong quá trình nhiệt 3 luyện 1.1. Ứng suất trong quá trình nhiệt luyện 3 1.2. Sự thay đổi kích thước trong quá trình tôi 3 1.2.1. Sự thay đổi kích thước do ứng suất nhiệt 4 1.2.2. Sự thay đổi kích thước do ứng suất chuyển biến pha 8 1.3. Sự thay đổi kích thước trong quá trình ram 13 1.3.1. Sự thay đổi thể tích 13 1.3.2. Thay đổi trong ứng suất 14 PHẦN II Tổng quan về sự thay đổi kích thước của một số sản phẩm 16 thấm C 2.1. Công nghệ thấm C, C-N 16 2.2. Sự thay đổi kích thước trong quá trình thấm tôi 20 2.3. Tổng quan sự thay đổi kích thước của một số sản phẩm thấm, tôi 20 PHẦN III Thực nghiệm thấm và đo kiểm biến dạng một số sản phẩm 28 (bạc, bánh răng) 3.1. Công nghệ thấm C-N tại Viện Công nghệ 28 3.2. Đánh giá sự thay đổi kích thước của một số sản phẩm 30 3.3. Đo kiểm và đánh giá kết quả 33 3.4. Phương án công nghệ hạn chế cong vênh cho bánh răng bella 34 3.5. Thiết kế chế tạo đồ gá 35 3.6. Thấm, tôi và đo kiểm bánh răng bella theo quy trình mới 37 PHẦN IV Kết luận 41 Tài liệu tham khảo 42 Phần phụ lục
GIỚI THIỆU Chất lượng, tuổi thọ của sản phẩm cơ khí nói chung phụ thuộc nhiều vào quá trình nhiệt luyện. Đây là công đoạn gần cuối cùng (sau khâu mài, đánh bóng - nếu cần) nên chất lượng của nó ảnh hưởng rất lớn đến giá thành sản xuất. Nói đến nhiệt luyện người ta thường nói "nung đỏ bỏ nước". Nung đỏ - bỏ nước (thực chất là nung nóng - làm nguội) là 2 công đoạn hoàn toàn trái ngược, đối kháng nhau chính vì thế chúng sinh ra ứng suất và gây thay đổi kích thước, biến dạng - một vấn đề hoàn toàn không có gì mới nhưng hiểu biết về nó thì còn hạn chế. Để hiểu rõ hơn quá trình biến dạng trong quá trình nhiệt luyện đặc biệt là sự biến dạng, thay đổi kích thước của một số sản phẩm thấm, nhóm đề tài đưa vấn đề này vào nghiên cứu. Mục đích là tổng quát lại những nguyên lý cơ bản của quá trình biến dạng để khuyến cáo các người nhiệt luyện có những biện pháp nhằm hạn chế hiện tượng này. Tình hình nghiên cứu ngoài nước Biến dạng, thay đổi kích thước các sản phẩm cơ khí trong quá trình nhiệt luyện đã được biết đến từ lâu, nhưng hiểu biết về nó còn khá nghèo nàn. Những năm gần đây, sức ép cạnh tranh về chất lượng và giá thành sản phẩm đã thúc dục các nhà khoa học nghiên cứu kỹ vấn đề này. Hội nghị quốc tế đầu tiên về vấn đề này được tổ chức tại Chicago (Mỹ) năm 1992 và đến nay, hội nghị lần thứ 5 vừa được tổ chức tại Berlin (CHLB Đức) năm 2007. Các công trình nghiên cứu tập trung chủ yếu vào các vấn đề sau: - Sử dụng phân tử hữu hạn và các tính chất nhiệt, mođul đàn hồi của vật liệu để tính toán ứng suất nhiệt trong quá trình nung nóng và làm nguội. - Xác định mối quan hệ giữa cấu trúc vật liệu và ứng suất nhiệt trên cơ sở chuyển biến pha dựa vào đường cong làm nguội CCT. - Xác định sự phụ thuộc các tính chất cơ-nhiệt vật liệu với nhiệt độ và quá trình chuyển biến pha. 1
Các nhà khoa học và các nhà nghiên cứu ở Mỹ đã cho ra đời phần mềm tính toán biến dạng DANTE (Distortion ANalysis for Thermal Engineering). Phần mềm này mô tả sự thay đổi các tính chất về nhiệt, tính chất cơ học và tổ chức kim loại khi nung nóng và làm nguội. Áp dụng phần mềm này cho phép chúng ta tính toán và từ đó có thể dự đoán trước sự thay đổi kích thước và biến dạng của sản phẩm trong quá trình nhiệt luyện . Tình hình nghiên cứu trong nước Cong vênh luôn đồng hành với nhiệt luyện, rất nhiều phàn nàn về cong vênh, biến đổi kích thước sau nhiệt luyện. Nhiều cán bộ nhiệt luyện của chúng ta chưa có được những hiểu biết cần thiết về biến dạng và thay đổi kích thước. Gần đây (năm 2001, 2002) Viện Công nghệ đã chủ trì thực hiện 2 đề tài [1, 2] liên quan đến vấn đề này. Các tác giả [1, 2] đã đề cập một số phương pháp công nghệ nhiệt luyện ít biến dạng để giải quyết vấn đề này. Phương pháp tôi cao tần được áp dụng cho các chi tiết mỏng và phương pháp tôi ép được chọn để tôi bánh răng bella và đã thu được kết quả tốt. Tuy nhiên không phải lúc nào cũng có thể thực hiện được các phương pháp vừa nêu. Nội dung nghiên cứu Biến dạng và thay đổi kích thước sản phẩm trong quá trình nhiệt luyện ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng và giá thành sản phẩm. Khắc phục biến dạng là vấn đề nan giải từ xưa đến nay, những kết quả đạt được của các nghiên cứu trong lĩnh vực này thường mang tính tổng quát. Xuất phát từ thực tế sản xuất, nhóm đề tài đặt ra các nội dung sau: - Nghiên cứu lý thuyết về biến dạng và thay đổi kích thước trong quá trình nhiệt luyện (tôi, ram, thấm) bản chất, nguyên nhân của quá trình này. - Thiết kế quy trình công nghệ để đảm bảo ổn định chất lượng bánh răng thấm (bánh răng C14, bánh răng tàu hoả z24m14, bánh răng z28m8) - Thiết kế quy trình công nghệ, đồ gá để hạn chế độ cong vênh của bánh răng bella z38m12 với điều kiện hiện có tại Viện Công nghệ. 2
PHẦN I CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ SỰ THAY ĐỔI KÍCH THƯỚC TRONG QUÁ TRÌNH NHIỆT LUYỆN 1.1. Ứng suất trong quá trình nhiệt luyện Quá trình nhiệt luyện luôn tạo ra sự thay đổi trạng thái ứng suất, nguyên nhân của sự thay đổi đó là: - Ứng suất nhiệt do sự nung nóng và làm nguội không đồng đều gây ra sự chênh lệch nhiệt độ ở các vị trí khác nhau trong chi tiết. - Ứng suất chuyển biến pha do sự thay đổi thể tích khi vật liệu chuyển từ pha này sang pha khác. - Ứng suất tổ chức sinh ra do lệch mạng trong quá trình chuyển biến martensite - Ứng suất do sự khác nhau về hệ số giãn nở nhiệt của các pha trong vật liệu đa pha. Với các sản phẩm cơ khí, các ứng suất này tồn tại đồng thời và có sự cộng hưởng với nhau. Cơ sở lý thuyết của các loại ứng suất vừa nêu đã được đề cập trong công trình nghiên cứu [1]. Tóm lại, trong quá trình nhiệt luyện, bất kể các ứng suất nào vừa nêu đều gây ra biến dạng dẫn đến sự thay đổi kích thước sản phẩm. Với mong muốn hiểu rõ hơn về sự thay đổi kích thước để có giải pháp thích hợp từ khâu thiết kế đến các giải pháp công nghệ cụ thể, nhóm đề tài tập trung nghiên cứu sự thay đổi kích thước trong quá trình thấm, tôi và ram, các công đoạn cơ bản và quan trọng của quá trình nhiệt luyện. 1.2. Sự thay đổi kích thước trong quá trình tôi Một trong những nguyên nhân của sự thay đổi kích thước trong quá trình tôi là ứng suất nhiệt. Ứng suất này được sinh ra trong quá trình làm nguội do sự chênh lệch nhiệt độ bên trong và bên ngoài sản phẩm. 3
Một nguyên nhân khác nữa là ứng suất chuyển biến pha được hình thành khi vật liệu được chuyển biến từ pha này sang pha khác, ví dụ từ austenite sang martensite trong quá trình tôi. 1.2.1. Sự thay đổi khích thước do ứng suất nhiệt Khi một vật được làm nguội, lớp ngoài cùng sẽ nguội trước và co lại. Trong quá trình này, phần phía trong cố gắng giữ hình dáng hình cầu, hình dáng chịu lực căng bé nhất trong quá trình biến dạng. Tuy nhiên, hình dáng của vật thể tương đối đa dạng chứ không phải hình cầu. Cũng cần phải lưu ý rằng khi nhiệt luyện vật thể có hình dáng khác với hình cầu thì trong quá trình làm nguội nhanh vật thể này sẽ có xu hướng cố gắng có được hình dạng hình cầu [6]. Ảnh hưởng của ứng suất nhiệt được nghiên cứu rất kỹ với thép cacbon thấp vì trong trường hợp này hầu như quá trình chuyển biến pha có thể bỏ qua. Để minh hoạ sự biến dạng do ứng suất nhiệt người ta nghiên cứu quá trình làm nguội một hình trụ đặc [3]. Hình 1.1a: Biến dạng mặt cắt hình trụ trong quá trình làm nguội [3] 4
A B C D 1000 T©m NhiÖt ®é (C) 500 BÒ mÆ t 1 10 100 1000 Thêi gian (s) Hình 1.1b: Sự chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt và tâm hình trụ đặc trong quá trình nguội [3] KÐo øng suÊt 0 nÐn §−êng kÝnh Hình 1.1c: Sự hình thành ứng suất trong quá trình làm nguội hình trụ đặc[3] 5
Ứng suất và biến dạng mặt cắt hình trụ này tiến triển từ giai đoạn A đến giai đoạn D như trên hình 1.1a) và 1.1b). Ở giai đoạn B, tốc độ nguội nhanh ở bề mặt gây ra ứng suất kéo ở bề mặt và ứng suất nén ở tâm. Khi biến dạng dẻo xuất hiện, tâm sẽ bi co lại trong khi bề mặt thì nở ra và như thế sẽ xuất hiện ứng suất. Sự phân bố suất tổng cuối cùng được thể hiện trên hình 1.1c. Một công trình khác [6] tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ làm nguội đến biến dạng của tấm kim loại có kích thước 200x200x20mm (hình 1.2). Hình a) là một khối đặc còn hình b) là khối có lỗ vuông 100x100mm. a) b) Thay ®æi kÝch th−íc: ^ 0,4 mm = ^ 0,04 mm Thay ®æi kÝch th−íc: = Chó thÝch: 0 920 C/n−íc 0 920 C/dÇu 0 0 920 C/bÓ muèi 220 C 0 920 C/ kh«ng khÝ Hình 1.2: Sự thay đổi kích thước tấm thép C thấp (0,10%C) sau khi làm nguội trong các môi trường khác nhau [6] 6
Hình 1.2 chỉ ra sự ảnh hưởng của tốc độ làm nguội đến sự thay đổi kích thước. Hình này cho ta thấy rằng, tốc độ nguội càng nhanh thì biến dạng càng lớn. Ngoài yếu tố về tốc độ làm nguội, nhiệt độ bắt đầu của quá trình nguội cũng có ảnh hưởng đến sự diến dạng, nhiệt độ càng cao thì biến dạng càng lớn (hình 1.3) [6]. 0 920 C/dÇu 0 800 C/dÇu ^ 0,04 mm Thay ®æi kÝch th−íc: = Hình 1.3: Ảnh hưởng của nhiệt độ tôi đến sự biến dạng thép 0,1%C [6] Ngoài ra, tính chất vật liệu cũng có ảnh hưởng đến quá trình này, vật liệu chịu nhiệt càng tốt thì khả năng ổn định kích thước trong quá trình làm nguội càng cao (hình 1.4) [6]. Hình này cho thấy, trong 3 loại thép được nêu thì thép18Cr8Ni là thép có tính chịu nhiệt cao nhất và như thế nó có sự biến dạng do nhiệt ít nhất. 7
ThÐp 0,1% C ThÐp 17 % Cr ThÐp 18 / 8 (18Cr, 8Ni) o o o 920 C / n−íc 920 C / n−íc 920 C / n−íc ^ 0,04 mm Thay ®æi kÝch th−íc: = Hình 1.4: Sự thay đổi kích thước của một số vật liệu khác nhau [6] 1.2.2. Sự thay đổi khích thước do ứng suất chuyển biến pha Trong quá trình nung nóng và làm nguội thép được trải qua nhiều quá trình chuyển biến pha. Các pha khác nhau có các tỷ trọng khác nhau và như thế có thể tích cũng khác nhau. Thể tích riêng của một số pha được liệt kê trong bảng 1 [6]. Lượng C hoà tan trong austenite hoặc trong martensite có ảnh hưởng rất lớn đến thể tích riêng. Khi tính toán sự thay đổi thể tích trong quá trình tôi, hàm lượng C cần đặc biệt quan tâm. Sự thay đổi thể tích khi chuyển từ pha này sang pha khác được tính toán như trong bảng 2 [6]. 8
Bảng 1: Pha %C Thể tích riêng ở 200C (cm3/g) Austenite 0÷2 0,1212 + 0,0033 x (%C) Martensite 0÷2 0,1271 + 0,0025 x (%C) Ferrite 0 ÷ 0,02 0,1271 Cementite 6,7 ± 0,2 0,130 ± 0,001 Epsilon carbide 8,5 ± 0,7 0,140 ± 0,002 Graphite 100 0,451 Ferrite + cementite 0÷2 0,271 + 0,0005 x (%C) Martensite carbon thấp + 0,25 ÷ 2 0,1277 + 0,0015 x (%C - 0,25) epsilon carbide Ferrite + epsilon carbide 0÷2 0,1271 + 0,0015 x (%C) Bảng 2: Thay đổi kích thước trong quá trình chuyển biến pha Quá trình chuyển biến Thay đổi thể tích (%) Pearlite cầu → austenite - 4,64 + 2,21 x (%C) Ausstenite → martensite 4,64 - 0,53 x (%C) Pearlite cầu → martensite 1,68 x (%C) Austenite → bainite dưới 4,64 -1,43 x (%C) Pearlite cầu → bainite dưới 0,78 x (%C) Austenite → bainite trên 4,64 - 2,21 x (%C) Pearlite cầu → bainite trên 0 9
Khi xét đến chuyển biến pha, việc đầu tiên cần quan tâm là đường cong làm nguội liên tục (CCT) tương ứng với vật liệu được làm nguội. Khi đưa đường làm nguội của tâm và bề mặt hình trụ như đã đề cập ở trên ta được sơ đồ nguội như trên hình 1.5. Hình 1.5: Đường nguội của bề mặt và tâm khi xét đến chuyển biến pha [3] Với vật liệu như trên, ta thấy, khi làm nguội bề mặt của hình trụ chuyển biến thành martensite tại nhiệt độ Ms tương đương với điểm S1 và kết thúc ở nhiệt độ Mf tương đương điểm S2. Trong khi đó, tâm của hình trụ này được chuyển biến thành pearlite với các điểm bắt đầu và kết thúc là C1 và C2 tương ứng. 10
Hình 1.6: Thay đổi kích thước của bề mặt và tâm [3] Pha martensite tạo thành có thể tích riêng lớn hơn thể tích riêng ban đầu của pha austenite (khoảng 5%), kết quả là thể tích tổng cuối cùng sẽ tăng (hình 1.6). Trên hình này có thể nhận thấy, tại điểm S1 nơi martensite bắt đầu hình thành, xuất hiện quá trình tăng thể tích. Cuối cùng tại điểm S2, nơi kết thúc sự hình thành martensite, cũng là nơi kết thúc sự tăng thể tích do chuyển biến pha. Khi nhiệt độ tiếp tục hạ, kích thước bề mặt sẽ giảm và đạt kích thước Ls. Tương tự với tâm, quá trình chuyển biến pearlite bắt đầu ở C1 và kết thúc ở C2. Tương tự như martensite, pearlite có thể tích lớn hơn austenite nên có hiện tượng tăng thể tích trong khoảng C1 đến C2. Sau điểm C2, pearlite tiếp tục giảm thể tích do nhiệt và đạt đến kích thước Lc ở nhiệt độ môi trường. Tóm lại, khi tôi với tốc độ nguội đủ để có sự chuyển biến martensite, trong quá trình chuyển biến này, kích thước thường tăng. Sau khi nguội đến nhiệt độ môi trường, phần lớn còn có một lượng austenite dư, hàm lượng này tăng với lượng các nguyên tố hợp kim được hoà tan trong quá trình austenite hoá tăng. Lượng austenite dư càng lớn thì sự tăng thể tích của sản phẩm càng bé. Nếu lượng austenite dư đủ lớn, thậm chí còn xẩy ra tình trạng giảm thể tích. 11
Thay ®æi kÝch th−íc T3 T2 T1 + 0 - Ms -200 0 200 400 600 800 1000 0 NhiÖt ®é ( C) Hình 1.7: Sự thay đổi kích thước của thép cùng tích khi làm nguội nhanh [6] Sự thay đổi kích thước của sản phẩm tôi với các nhiệt độ tôi khác nhau được thể hiện trên hình 1.7. Khi kích thước thay đổi, thể tích của sản phẩm cũng thay đổi và sự thay đổi thể tích này được tính toán như sau [6]: ∆V ⎛ 100 − Vc − Va ⎞ V =⎜ ⎟(1,68 xC ) + a (−4,64 + 2,21xC ) V ⎝ 100 ⎠ 100 Trong đó: ∆V/V: thay đổi thể tích (%) Ve: % thể tích cementit không hoà tan Va: % thể tích austenit 100 - Vc - Va: % thể tích martensit C: % trọng lượng C được hoà tan trong austenit hay martensit tương ứng. 12
Trong trường hợp thép chứa 1%C, theo lý thuyết, có thể tránh được sự thay đổi thể tích khi tôi nếu thép chứa 10% cementit không hoà tan và 13% austenit dư. Trong trường hợp này, lượng C trong martensit là vào khoảng 0,38%. Tuy nhiên với lượng C thấp như vậy khó có thể nhận được lượng austenit dư 13%. Nếu lượng cementit được hoà tan hoàn toàn, lượng austenit dư cần thiết để không có sự thay đổi kích thước là 40%, trường hợp này cũng không thể xảy ra với loại thép cacbon này. Vì thế, chúng ta luôn chờ đợi sự tăng thể tích khi tôi loại thép chứa 1%C. Tuy nhiên với loại thép C này, tôi hoàn toàn chỉ xảy ra trong chiều dày cỡ 10mm nên sự thay đổi thể tích với các vật lớn là không đáng kể, chỉ vài phần trăm [6]. Nếu giả thiết rằng, trong thép cácbon, lượng martensite và austenite dư là như nhau, chúng ta có thể chờ đợi những thép có khả năng tôi cao hơn sẽ tăng thể tích nhiều hơn. Tuy nhiên, vì lượng austenite dư trong thép hợp kim cao thường lớn, điều này giúp cho những thép có khả năng tôi cao trung hoà với sự tăng thể tích do khả năng này gây ra. Với thép hợp kim trung bình và cao, sự tăng thể tích do lượng austenite dư gây ra có thể điều chỉnh bằng sự thay nhiệt độ tôi như trên hình 1.7. Trên hình này ta thấy với nhiệt độ tôi T2 thì sẽ không có một sự tăng thể tích đáng kể nào khi làm nguội đến nhiệt độ phòng. Trong trường hợp nhiệt độ tôi T3 cao hơn, để không làm thay đổi thể tích phải làm nguội xuống dưới 00C. Nếu vật liệu là đẳng hướng (tính chất vật liệu ở mọi hướng như nhau) thì sự thay đổi kích thước của các hướng là như nhau. Tuy nhiên trên thực tế, các loại vật liệu sử dụng không như thế vì thế cần lưu ý là sự thay đổi về kích thước sẽ khác nhau theo từng hướng cụ thể. 1.3. Sự thay đổi kích thước trong quá trình ram Trong quá trình ram, sự thay đổi về cấu trúc vật liệu sẽ làm thay đổi thể tích và trạng thái ứng suất của chúng. Có sự liên quan giữa nhiệt độ ram, thể tích và trạng thái ứng suất. Để hiểu rõ thêm về sự thay đổi này chúng ta sẽ đề cập đến sự thay đổi thể tích và sự thay đổi về trạng thái ứng suất. 13
1.3.1. Sự thay đổi thể tích Trong quá trình ram, martensite sẽ phân huỷ thành ferrite và cementite, và như thế sẽ làm giảm thể tích. T¨ng thÓ tÝch Ph©n hñy martensite thµnh ferite vµ cementite ChuyÓn biÕn Austennite d− > martensite ChuyÓn biÕn TiÕt carbide austenite > bainite 0 100 200 300 400 500 600 700 800 0 NhiÖt ®é ( C) Hình 1.8: Thay đổi thể tích trong quá trình ram [6] Khi ram ở nhiệt độ cao, theo hình 1.8, thì thể tích sẽ trở lại giá trị ban đầu khi chưa tôi (ở đây loại trừ biến dạng plastic). Sự tăng thể tích diễn ra theo từng giai đoạn khác nhau (đường ----). Austenite dư trong thép cácbon và thép hợp kim thấp được chuyển sang bainite ở giai đoạn 2 khoảng 3000C và như thế làm tăng thể tích. Với thép hợp kim cao, khi ram ở nhiệt độ 500 - 6000C, các hạt mịn carbide được tiết ra và như thế sẽ dẫn đến tăng ứng suất và làm tăng độ cứng và tăng thể tích. 1.3.2. Thay đổi trong ứng suất Trạng thái ứng suất sau khi tôi bao gồm ứng suất nhiệt và ứng suất chuyển biến pha. Sự phân huỷ martensite trong quá trình ram gây nên sự giảm trạng thái ứng suất và như thế cũng thúc đẩy quá trình chuyển biên austenite sang martensite [6]. 14
Sự thay đổi ứng suất của bạc vật liệu AISI 52100 sau khi tôi và ram được thể hiện trên hình 1.9. Từ hình này ta có thể thấy 85% ứng suất được giải phóng khi ram ở nhiệt độ 2600C/1h. 100 Khö øng suÊt (%) 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 38 93 149 204 260 316 371 427 482 NhiÖt ®é ( 0 C) Hình 1.9. Ứng suất được khử trong quá trình ram [6] 15
PHẦN II TỔNG QUAN VỀ SỰ THAY ĐỔI KÍCH THƯỚC CỦA MỘT SỐ SẢN PHẨM THẤM C 2.1. Công nghệ thấm C, C-N Các sản phẩm thấm tôi ram hoàn chỉnh thường phải trải qua nhiều công đoạn. Mỗi công đoạn đều có những ảnh hưởng nhất định đến sự biến dạng và thay đổi kích thước của sản phẩm. Để hạn chế tối đa sự biến dạng của sản phẩm, quan trọng nhất là phải có quy trình công nghệ hợp lý kế đến là phải kiểm soát được quy trình công nghệ đó. Thấm C là quá trình bảo hoà bề mặt chi tiết nguyên tố C, còn thấm C-N, bề mặt chi tiết đồng thời có mặt của cả C và N. Mục đích của các quá trình thấm này là để sau khi thấm và nhiệt luyện thu được bề mặt chi tiết có độ cứng cao, độ chống mài mòn cao, độ chống xâm thực cao, độ dai va đập cao. Các tính chất trên đạt được nhờ tính chất lớp thấm bề mặt sau khi thấm và nhiệt luyện hợp lý trong khi vẫn giữ được lõi mềm, độ dẻo dai cao. Với đòi hỏi chất lượng ngày càng cao, ít gây ô nhiễm môi trường, các công nghệ thấm thể rắn và thể lỏng dần dần được thay thế bằng công nghệ thấm thể khí. Ngày nay công nghệ thấm thể khí được dùng phổ biến hơn cả và đã chứng tỏ được tính ưu việt của nó. Khác với thấm thể rắn và thấm trong muối nóng chảy, quá trình thấm thể khí được thực hiện trong môi trường khí động do đó chất lượng thấm đồng đều, dễ điều chỉnh các thông số công nghệ, thích hợp cho sản xuất dây chuyền liên hợp từ khâu làm sạch, thấm, tôi, ram. Thấm C, C-N được thực hiện trong nhiều loại thiết bị khác nhau, tuy nhiên trong mọi trường hợp, sản phẩm thấm được treo trên giá đỡ vững chắc và xếp vào lò đảm bảo thông thoáng để bề mặt thấm luôn được tiếp xúc với môi trường thấm (hình 2.1). 16