intTypePromotion=3

Giáo trình hóa học vô cơ - Chương 4

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:21

0
46
lượt xem
47
download

Giáo trình hóa học vô cơ - Chương 4

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu tham khảo Giáo trình hóa học vô cơ - Chương 4: nhiệt luyện thép

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Giáo trình hóa học vô cơ - Chương 4

  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 Ba th«ng sè quan träng nhÊt (h×nh 4.1): nhiÖ t ® é - NhiÖt ®é nung nãng Tno : τgn - Thêi gian gi÷ nhiÖt tgn: T - 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 Vng h¹t, chiÒu s©u líp hãa bÒn... lµ chØ tiªu gèc, c¬ b¶n nhÊt + §é cøng, ®é bÒn, ®é dÎo, ®é dai thêi gian + §é cong vªnh, biÕn d¹ng. 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
  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 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 E 1100 + Khi T> Ac3 vµ Acm: F vµ XªII tan hoµn toµn vµo γ nhiÖ t ®é, oC 1000 Trªn ®−êng GSE mäi thÐp ®Òu cã tæ chøc γ G γ Acm b. §Æc ®iÓm cña chuyÓn biÕn peclit thµnh austenit 900 γ+Xª II NhiÖt ®é & thêi gian chuyÓn biÕn: (h×nh 4.3) A3 800 Vnung cµng lín th× T chuyÓn biÕn cµng cao γ+α S A1 Tnung cµng cao, kho¶ng thêi gian chuyÓn biÕn cµng 700 P ng¾n 600 P+F P+Xª II - Tèc ®é nung V2 > V1, th× nhiÖt ®é b¾t ®Çu vµ kÕt thóc chuyÓn biÕn ë cµng cao vµ thêi gian chuyÓn biÕn cµng 0,8 500 0 ng¾n. 0,5 1,0 1,5 2,0 %C KÝ ch th−íc h¹t austenit: H×nh 4.2. Gi¶n ®å pha Fe-C (phÇn thÐp) ý nghÜa: H¹t γ cµng nhá → M (hoÆc tæ chøc kh¸c) cã V2 ®é dÎo, dai cao h¬n nhiÖ t ® é , oC 800 kÕ t thó c chuyÓ n biÕ n b2 C¬ chÕ chuyÓn biÕn: P → γ: còng t¹o vµ ph¸t V1 b1 triÓn mÇm nh− kÕt tinh (h×nh 4.4), nh−ng do a2 750 bÒ mÆt ph©n chia gi÷a F-Xª rÊt nhiÒu nªn sè A1 a1 mÇm rÊt lín → h¹t γ ban ®Çu rÊt nhá mÞn (< b¾ t ® Ç u chuyÓ n biÕ n 700 cÊp 8-10, h×nh 4.4d) chuyÓn biÕn peclit → austenit bao giê còng 0 lµm nhá h¹t thÐp, ph¶i tËn dông 25 5 15 10 20 τ, phó t H×nh 4.3. Gi¶n ®å chuyÓn biÕn ®¼ng nhiÖt P → γ cña thÐp cïng tÝ ch H× nh 4.4. Qu¸ tr×nh t¹o mÇm vµ ph¸t t iÓ Ç t it tõ lit (tÊ ) a) b) c) d)
  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 II h¹t lín vµ h¹t nhá (h×nh 4.5). E I 1100 ThÐp b¶n chÊt h¹t nhá: thÐp nhiÖ t ® é , oC 1000 ®−îc khö «xy triÖt ®Ó b»ng Al, γ 930 Acm G thÐp hîp kim Ti, Mo, V, Zr, Nb,... austenit 900 dÔ t¹o cacbit ng¨n c¶n ph¸t triÓn 800 A3 800 h¹t. γ+α S 727 A1 Mn vµ P lµm h¹t ph¸t triÓn 700 P peclit nhanh. 600 4.2.2. Môc ®Ý ch cña gi÷ nhiÖt 0,8 500 0 0,5 2,0 1,0 1,5 b) ® é lín - Lµm ®Òu nhiÖt ®é trªn tiÕt diÖn a) %C - ®Ó chuyÓn biÕn x¶y ra hoµn H×nh 4.5. S¬ ®å ph¸t triÓn h¹t austenit toµn - Lµm ®ång ®Òu % cña γ 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 Gi¶n T- Gi¶n ®å T-T-T: 800 austenit NhiÖt ®é (T) - thêi gian (T) vµ chuyÓn A1 1 peclit biÕn (T) V× cã d¹ng ch÷ "C") → ®−êng cong ch÷ xoocbit austenit nhiÖ t ®é, oC “C”. 600 2 4 qu¸ tr« xtit γ+F+Xe n hî p Khi γ bÞ nguéi (tøc thêi) d−íi 727 C nã o hç 3 ch−a chuyÓn biÕn ngay ®−îc gäi lµ γ qu¸ F+Xª ngué i nguéi, kh«ng æn ®Þnh. Gi¶n ®å cã 5 vïng: bainit 400 - trªn 727oC lµ khu vùc tån t¹i cña γ æn ®Þnh M® ~220oC - bªn tr¸i ch÷ "C" ®Çu tiªn - vïng γ qu¸ nguéi 200 5 - gi÷a hai ch÷ "C" - γ ®ang chuyÓn biÕn mactenxit+γd− (tån t¹i c¶ ba pha γ, F vµ Xe) MK~ -50oC - bªn ph¶i ch÷ "C" thø hai - c¸c s¶n phÈm ph©n hãa ®¼ng nhiÖt γ qu¸ nguéi lµ hçn 102 103 104 0 1 10 hîp: F - Xª ví i møc ®é nhá mÞn kh¸ c nhau thê i gian, s H×nh 4.6. Gi¶n ®å T- T- T cña thÐp cïng tÝ ch - Gi÷ γ qu¸ nguéi ë s¸t A1: (T~ 700 C, ∆T0 nhá, ~25oC): Peclit (tÊm), HRC 10 ÷ 15 o + (T~ 650oC, ∆T0 ~ 75oC): Xoocbit t«i, HRC 25 ÷ 35 + T ~ ®Ønh låi ch÷ “C“ (kho¶ng 500 ÷ 600oC): Tr«xtit, HRC 40.
  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 ÷ 250oC: 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 xoocbit,îc a d−íi ®−îc bainit. trªn ®− phÝ 800 A1 V1 austenit Lµm nguéi ®¼ng nhiÖt nhËn ®−îc tæ chøc peclit nhiÖ t ® é , ®ång nhÊt trªn tiÕt diÖn. V2 xoocbit b. Sù ph©n hãa γ khi lµm nguéi liªn tôc 600 tr« xtit Còng xÐt gi¶n ®å ch÷ “C” (h×nh 4.7) nh− chuyÓn biÕn ®¼ng nhiÖt. V3 bainit 400 §/®iÓm 1: Tuú thuéc vµo vnguéi ta cã: M® V1: trªn h×nh 4.7, ë s¸t A1: γ → peclit tÊm, V2: (lµm nguéi trong k/khÝ tÜnh) → 200 xoocbit. V4 V5 Vth V3: (lµm nguéi trong kh«ng khÝ nÐn), c¾t 102 103 104 ë phÇn låi: γ → tr«xtit. 0 10 1 thê i gian, s V4: (lµm nguéi trong dÇu),tr«xtit + H× nh 4.7. Gi¶n ®å T-T-T cña thÐp cïng mactenxit = b¸n mactenxit tÝ ch víi V1< V2< V3
  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. austenit A1 Vth: lµ tèc ®é lµm nguéi nhá nhÊt ®Ó g©y ra chuyÓn biÕn mactenxit. nhiÖ t ®é, A − Tm Vth = 1 Tm τm H×nh 4.11. Gi¶n ®å T-T-T Vth vµ tèc ®é t«i tíi h¹n Vth (τm vµ mactenxit+γd− Tm - thêi gian vµ nhiÖt ®é øng víi γ kÐm æn ®Þnh nhÊt). τm thê i gian 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. C Fe γd− % mactenxit 75 25 %γ 50 c 25 M® 20 MK a nhiÖ t ® é , oC 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
  6. 52 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 ( 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 (M + γ d−) → M ram → F-Xª trung gian lµ M ram theo s¬ ®å: 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 < 200oC) - < 80oC trong thÐp t«i ch−a cã chuyÓn biÕn g×, tøc vÉn cã M vµ γ d−. - Tõ 80-200oC: 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 ÷ 260oC)
  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 ÷ 400oC) 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 Feα (C)0,15 ÷ 0,20 → Feα + Fe3Ch¹t , cac bit Fe2 ÷ 2,4C → F+Xª S¬ ®å chuyÓn biÕn: 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 > 400oC) T > 400OC x¶y ra qu¸ tr×nh kÕt tô (s¸t nhËp, lín lªn) cña Xª h¹t. - ë 500 ÷ 650oC: ®−îc hçn hîp F-Xª = X ram, cã giíi h¹n ch¶y cao vµ ®é dai va ®Ëp tèt nhÊt. - ë gÇn A1 (727oC): ®−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 1000oC), 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 ÷ 600oC, 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%, Tu0 =A3+(20÷30oC) 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
  9. 55 1800 2) Lµm nhá xªmentit chuÈn bÞ cho nhiÖt T, oC T, oF luyÖn kÕt thóc. Th−êng ¸p dông cho c¸c th− ê ng Acm thÐp kÕt cÊu tr−íc khi t«i (thÓ tÝ ch vµ bÒ 900 1600 mÆt). A3 800 ñ vµ t« i 3) Lµm mÊt l−íi xªmentit II cña thÐp sau 1400 A1 cïng tÝ ch → thÐp ®ì gißn, gia c«ng ®−îc 700 bãng h¬n. ñ cÇ u 1200 0,4 1,2 %C 0,8 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 ÷ 50oC) → M+Ý t γd− b. §èi víi thÐp CT vµ SCT (≥ 0,80%C): Tt«i =A1+(30 ÷ 50oC) ≈ 760 ÷ 780oC → 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 >950oC) A1
  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 ≈ 100oC/s, (5 ÷ 7)% nthk Vth ≈ 25oC/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. 60 60 60 ® é cøng ~1/2M+1/2T ® é cøng ~1/2M+1/2T ® é cøng ~1/2M+1/2T HRC HRC HRC 40 40 40 20 20 20 7 20 30 20 12 20 kho¶ng c¸ch ,mm kho¶ng c¸ch,mm kho¶ng c¸ch, mm 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 austenit austenit A1 A1 nhiÖ t ®é, nhiÖ t ®é, M® M® a c b d thê i gian thê i gian 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 ÷ 600oC ®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
  12. 58 biÖt trong kho¶ng chuyÓn biÕn M (300 ÷ 200 C), nguéi chËm sÏ lµm gi¶m øng o 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 ®é M«i tr−êng t«i 600 ÷ 5000C 300 ÷ 2000C N−íc l¹nh, 10 ÷ 300C 600-500 270 0 N−íc nãng, 50 C 100 270 0 N−íc hßa tan 10%NaCl, NaOH,20 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 > 40oC tèc ®é nguéi gi¶m, (khi To n−íc = 50oC, 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 ÷ 800oC /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 ÷ 80oC, 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, < 150oC / 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 ÷ 100oC, 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 ÷ 400oC - bainit, 500 ÷ 600oC - 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 ÷ 520oC → 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 -70oC) ®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 ®ång thêi: biÕn d¹ng dÎo (c¸n nãng) γ ®em t«i ngay råi ram a. B¶n chÊt: thÊp ë 150 ÷ 200 C. KÕt qu¶: M nhá mÞn víi x« lÖch cao, nhê ®ã kÕt hîp cao nhÊt o 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/m . 2 biÕ n d¹ ng c. thÊp: c. C¬ - nhiÖ t luyÖ n nhiÖ t ®é thÊp: (h× nh T T 4.20b): Sau khi γ hãa ë trª n A3, lµ m nguéi A3 A3 nhanh thÐp xuè ng 400 ÷ 600oC lµ vïng γ qu¸ biÕ n d¹ ng ngué i cã tÝ nh æn ®Þnh t− ¬ng ®èi cao vµ thÊ p Tktl h¬ n nhiÖ t ® é kÕ t tinh l¹ i, rå i biÕ n d¹ ng dÎ o vµ t«i ngay. §/® iÓ m: - chØ ¸ p dông ® − îc cho thÐp hîp kim M® M® γM γ - khã tiÕ n hµ nh v× ë nhiÖ t ®é thÊ p (400÷ M 600oC) γ kÐm dÎ o h¬ n, m¸ y c¸ n lín, ph«i thÐp thê i gian b) thê i gian a) ph¶ i nhá ®Ó kÞp nguéi nhanh xuèng 400÷600oC 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 ÷ 250oC): 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 ÷ 450oC): 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 ÷ 650oC): 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.
  15. 61 B¶ng 4.2. C¬ tÝ nh cña thÐp cã 0,45%C ë c¸c d¹ng nhiÖt luyÖn kh¸c nhau D¹ng nhiÖt luyÖn C¬ tÝ nh σb, σ0,2, δ, % ψ, % aK, kJ/m2 MPa MPa ñ 8400C 530 280 32,5 50 900 0 Th−êng hãa 850 C 650 320 15 40 500 0 0 T«i 850 C + ram 200 C 1100 720 8 12 300 0 0 T«i 850 C + ram 650 C 720 450 22 55 1400 d. Ram mµu vµ t«i tù ram: Ram ë 200 ÷ 350oC, 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 ÷ 240oC, n©u (~ 0,050µm) ë 255 ÷ 265 C,tÝ m (~ 0,065µm) ë 285 ÷ 295 C, xanh (~ 0,070µm) o o ë 310 ÷ 320 C. Nhê ®ã dÔ dµng x¸c ®Þnh nhiÖt ®é ram thÊp mµ kh«ng cÇn dông o 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 ÷ 500oC dïng nhiÖt kÕ thñy ng©n, < 1600oC dïng cÆp nhiÖt + ®ång hå (miliv«n kÕ): + cÆp Π Π- 1300oC (®Õn 1600oC), cÆp XA- 800oC (1200oC). −íc l−îng b»ng m¾t: Mµu ®á - 700 ÷ 830oC, da cam - 850 ÷ 900oC, vµng - 1050 ÷ 1250oC, tr¾ng - 1250 ÷ 1300oC. 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 ρ cm, trong ®ã: ρ - ®iÖn trë suÊt (Ω.cm), µ - ®é tõ ∆ = 5030 c«ng thøc µf a. s¬ ®å nung nãng c¶m øng, thÈm (gaus/¬cstet). b. t«i khi nung nãng toµn bé bÒ mÆt t«i, c. t«i khi nung nãng vµ lµ m nguéi liª n tôc 1. chi tiÕ t t«i, 2. vßng c¶ m øng, 3. vßng phun n− íc, 4. ® − êng søc tõ tr− êng. 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:
  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 ÷ 200oC. - 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¸ 950oC ®Ó h¹t tinh thÓ kh«ng bÞ th« to, thÊm N kh«ng qu¸ 650oC ®Ó cßn b¶o tån tæ chøc ho¸ tèt cña thÐp ë lâi. Thêi gian thÊm: cµng dµi th× líp thÊm cµng s©u: X = K τ (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 ÷ 950oC). Tuú theo lo¹i thÐp sö dông: ThÐp C: C10-C25, T thÊm = (900-930)oC, ThÐp hîp kim cã Ti: 18CrMnTi, 25CrMnTi, T=(930-950)oC, 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: n¾ p ThÊm C thÓ r¾n: chi tiÕ t Hçn hợp thấm: thÊ m Than (cốc, đá, gỗ) cở 2-8mm : 25% hç n hî p Than dùng lại (xàng bỏ bột vụn): 60% thÊ m BaCO3 : 15% hé p Hoà BaCO3 vào nước vừa xệt để có thể thÊ m trộn đều vào than. Xếp chi tiết và lèn H×nh 4.22. Hép thÊm C thÓ r¾n than vừa chặt chiÒuhình 4.22.thÊm: X2 như dµy líp =(0,11-0,12)τ, khi thÊm ë (900-930)oC- lÊy Thêi gian vµ K=0,11, khi thÊm ë (930-950)oC- 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)
  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 Lo¹i lß P, kw dxh lß,mm 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 b× nh dÇ u ngä n lö a cÇn thÊm ph¶i lu«n cã khÝ lu©n chuyÓn. N©ng ® Õ m giä t nhiÖt ®é vµ cÊp dÇu: ® é n g c¬ è ng x¶ NhiÖt ®é Sè giät dÇu, [giät/phót] (lß Ц 25 - Ц 60) chi tiÕ t < 300 0 thÊ m 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) X2 , K=0,12 khi thÊm (900-930)oC, K=0,14 khi τ= H×nh 4.23. S¬ ®å lß thÊm C K thÊm ë (930-950)oC,τ=τb·ohoµ+τk/t¸n=2τb·o hoµ=2 τk/t¸n b»ng dÇu ho¶ NhiÖt luyÖn sau khi thÊm: 3 c«ng nghÖ: 1- T«i trùc tiÕp+ram thÊp ë 200oC-1h: sau thÊm lÊy ra cho nhiÖt ®é h¹ xuèng cßn 850-860oC 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 200oC-1h: sau thÊm ®em th−êng ho¸ råi t«i ë (820- 850)oC khi cÇn −u tiªn cho líp bÒ mÆt, t«i ë (860-880)oC khi cÇn −u tiªn cho lâi, ¸p dông ®−îc cho c¶ thÐp C. 3- T«i 2 lÇn+ram thÊp ë 200oC-1h: sau thÊm ®em th−êng ho¸ råi t«i ë (880-900)oC cho lâi xong, nung l¹i vµ t«i cho bÒ mÆt ë (760-780)oC (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.
  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)oC, 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: sè mol NH3 phan huû P= ph¶i tho¶ m·n: tæng sè mold− avµo 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)oC, thÐp giã 80W18Cr4V cã thÓ thÊm ë (600-700)oC) - Sau khi thÊm kh«ng ph¶i t«i mµ ph¶i lµm nguéi chËm ®Õn nhiÖt ®é 200oC ®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. X2 - Thêi gian thÊm: khi cã mÆt C vµ O trong khÝ thÊm th× τ = , K = 0,2 ®Õn 0,27, K 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 500oC. 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 500oC, 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 800oC: 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 600oC: 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:

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản