Giáo trình vật liệu 2 part 4

Chia sẻ: Asdhdk Dalkjsdhak | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:12

Thêm vào BST

Báo xấu

74
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Photpho và lưu huỳnh là 2 kẻ thù của mọi loại thép. Chất lượng của thép cao hay thấp đôi khi được đánh giá qua hàm lượng photpho và lưu huỳnh còn lại trong thành phần. Thép có chất lượng cao là thép không chứa quá 0,025% mỗi nguyên tố trên. Photpho có mặt trong thép từ quặng hay từ than có mặt trong thép ở dạng hòa tan trong ferit hoặc liên kết với sắt dạng Fe3P làm dòn thép khi nguội, gọi là hiện tượng dòn nguội, hay bở nguội. Lưu huỳnh có mặt trong trong thép cũng...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình vật liệu 2 part 4

43 Quan Quan hÖ phi tuyÕ n:. Trong tr− ê ng hîp h¹ t nhá ®i hoÆ c to lª n, tÝ nh chÊ t ®¹ t ® − îc sÏ thay ®æi tuú theo tr− ê ng hî p: h¹ t nhá di → ® é dai t¨ ng = bÒ n α+L L + dÎ o t¨ ng L+β β ChÝ nh v× thÕ mµ tÝ nh chÊ t cña hîp kim cã thÓ kh«ng nhiÖ t ®é, PΣ cßn tu© n theo quan hÖ tuyÕ n tÝ nh nhÊ t lµ t¹ i ®iÓ m α cïng tinh, cï ng tÝ ch vµ l© n cË n (h× nh 3.17). Pα PΣ Pβ α+β %B → H× nh 3.17. Quan hÖ phi tuyÕ n gi÷ a tÝ nh chÊ t vµ G§P A B 3.3. Gi¶n 3.3. Gi¶n ®å pha Fe - C (Fe - Fe3C) Gi¶ n ® å pha Fe - C (chØ xÐ t hÖ Fe - Fe3C) kh¸ phøc t¹ p, rÊ t ®iÓ n h× nh ®Ó minh häa c¸ c t− ¬ ng t¸ c th− êng gÆ p vµ ® − îc sö dông rÊ t nhiÒ u trong thùc tÕ . Ngoµ i ra cß n cã gi¶ n ® å Fe - grafit lµ hÖ c© n b» ng æn chñ yÕ u lµ dïng trong gang. 3.3.1. T− ¬ ng t¸c gi÷a Fe vµ C 3.3.1. Fe, kh¸ dÎ o (dÔ biÕ n d¹ ng nguéi), dai, tuy bÒ n, cøng h¬n Al, Cu nhiÒ u song vÉ n cßn rÊ t thÊ p so víi yª u cÇ u sö dô ng. Khi ® − a C vµ o Fe gi÷ a → hã a bÒ n, rÎ h¬n → HK Fe-C trë nª n th«ng dông a. Sù hß a tan cña C vµ o Fe a. Sù T¹ o dung dÞ ch r¾n xen kÏ : b¸ n kÝ nh nguyª n tö rC = 0,077nm, rFe = 0,1241nm) → C chØ cã T¹ thÓ hßa tan cã h¹ n vµ o Fe ë d¹ ng dung dÞ ch r¾ n xen kÏ . Fe cã 2 kiÓ u m¹ ng tinh thÓ : lftk A2 (no < 911oC - Feα vµ 1392 ÷ 1539oC - Feδ) vµ lftm A1 (911 ÷ 1392oC - Feγ), kh¶ n¨ ng hßa tan cacbon vµ o c¸ c pha Fe kh¸ c nhau: Feα vµ Feδ víi m¹ng A2 tuy mË t ®é xÕ p thÊ p, cã nhiÒ u lç hæng, song mçi lç hæng l¹ i cã Fe vµ víi m¹ng kÝ ch th− íc qu¸ nhá (lç t¸ m mÆ t cã r = 0,02, lç bèn mÆ t lín h¬n cã r = 0,036), lín nhÊ t còng chØ b» ng 50% kÝ ch th− íc cña nguyª n tö s¾ t → Feα chØ hoµ tan ® − îc ≤0,02%C vµ Feδ ≤0,1%C. Fe víi A1: Feα vµ Feδ, Feγ víi m¹ ng A1: tuy cã mË t ®é xÕ p cao h¬n, nh− ng lç hæng l¹ i cã kÝ ch th− íc lín h¬ n (lç bè n mÆ t r = 0,028nm, lç t¸ m mÆ t r = 0,051nm), vÉ n cßn h¬i nhá nh− ng nhê c¸ c nguyª n tö s¾ t cã thÓ gi· n ra → Feγ hßa tan ® − îc cacbon ≤2,14%C. b. T− ¬ ng t¸ c hã a hä c gi÷a Fe vµ C b. Austenit (γ) lµ DDR cña C trong Feγ, m¹ ng A1, g/h¹ n hoµ tan: 727oC -0,8%C, 1147oC- 2,14%C Ferit (α) lµ DDR cña C trong Feα, m¹ ng A2, giíi h¹ n hoµ tan: 20oC-0,006%C, 727oC-0,8%C Fe3C lµ pha xen kÏ , cã kiÓ u m¹ ng phø c t¹ p, cã thµ nh phÇ n 6,67%C + 93,33%Fe. 3.3.2. Gi¶n 3.3.2. Gi¶n ®å pha Fe - Fe3C vµ c¸c tæ chøc Gi¶n a. Gi¶n ®å pha Fe - Fe3C H× nh 3.18 víi c¸ c ký hiÖ u c¸ c täa ®é (no, oC - %C) nh− sau: Mé t sè ® − ê ng cã ý nghÜ a thùc tÕ rÊt quan träng: Mé - ABCD lµ ® − êng láng ®Ó x¸ c ® Þ nh nhiÖ t ®é ch¶ y → ® óc - AHJECF lµ ® − êng r¾ n → kÕ t tinh hoµ n toµ n → ® óc. - PSK (727oC) lµ ® − êng cïng tÝ ch → nhiÖ t luyÖ n - ES - giíi h¹ n hß a tan cacbon trong Feγ → ho¸ nhiÖ t luyÖ n, nhiÖ t luyÖ n.
44 - PQ - gií i h¹ n hß a tan cacbon trong Feα → nhiÖ t luyÖ n kÐ m quan trong h¬n δA B L H A (1539 - 0) B (1499 - 0,5) J C (1147 - 4,3) H (1499 - 0,10) D P (727 - 0,02) Q (0 - 0,006) γ+L 1200 S (727 - 0,80) D (~1250 - 6,67) L+Xª C E γ 1147 F nhiÖ t ®é, E (1147 - 2,14) K (727 - 6,67) G (911 - 0) F (1147 - 6,67) Acm J (1499 - 0,16) N (1392 - 0) C lª ®ª buri o 910 G A3 Lª + Xª I γ+Xª II+Lª γ+Xª II S α 727 K P peclit H× nh 3.18. Gi¶n ®å pha Fe - C500 Lª + Xª I F+P P+Xª II+Lª P+Xª I (Fe - Fe3C) 1 2 3 4 6 5 Q Fe 0, 8 %C → 2,14 4,3 Fe3C b. b. C¸c chuyÓ n biÕ n khi lµ m ngué i chËm - ChuyÓ n biÕ n bao tinh x¶ y ra ë 1499oC: δH + LB → γJ hay δ0,10+ L0,50 → γ0,16 (3.1) - ChuyÓ n biÕ n cïng tinh x¶ y ra ë 1147 C: LC→ (γE + Xª ) hay L4,3 → (γ2,14+ Xª ) o (3.2) - ChuyÓ n biÕ n cï ng tÝ ch x¶ y ra ë 727 C: γS → [αP + Xª ] hay γ0,8 → [α0,02+ Xª ] o (3.3) - Sù tiÕ t pha Fe3C d− ra khá i dung dÞ ch r¾ n cña cacbon: γ, n < ES →Xª II vµ α, no< PQ o →Xª III. c. C¸ c tæ chøc mét pha c. C¸ Ferit (α, F), ®· nª u ë trª n, Ferit lµ pha tån t¹ i ë nhiÖ t ®é th− êng, tû lÖ cao nhÊ t (tíi 90%), Ferit quan trä ng ® ã i ví i c¬ tÝ nh cñ a hî p kim Fe - C. Tæ chøc tÕ vi cña ferit (xem h× nh 3.22) cã d¹ ng c¸ c h¹ t s¸ ng, ®a c¹ nh. Austenit [γ, A, Feγ(C)], ®· nª u trª n, kh¸ c víi F, γ kh«ng cã tÝ nh s¾ t tõ, chØ tån t¹ i ë nhiÖ t Austenit Fe ® é cao (> 727 C), chØ tå n t¹ i ë nhiÖ t ®é cao hoÆ c TKG austenit, Γ13,…nh− ng l¹ i cã vai trß o quyÕ t ® Þ nh trong biÕ n d¹ ng nãng vµ nhiÖ t luyÖ n. TÝ nh chÊ t cña γ: cã tÝ nh dÎ o rÊ t cao (m¹ ng A1). Nhê γ cã tÝ nh dÎ o cao → thÓ tiÕ n hµ nh biÕ n d¹ ng nãng mäi hîp kim Fe - C víi C < 2,14% cã Lµ m ngué i austenit víi tèc ®é ≠ → tæ chøc ≠ → c¬ tÝ nh ≠: nguéi chË m → P+F mÒ m, nguéi nhanh → mactenxit cøng. Tæ chøc tÕ vi cña γ gåm c¸ c h¹ t s¸ ng, cã thÓ víi mµ u ®Ë m nh¹ t kh¸ c nhau ®«i chót, cã c¸ c ® − êng song tinh. Xª mentit Fe Xª mentit (Xª , Fe3C): lµ pha xen kÏ víi kiÓ u m¹ ng phøc t¹ p cã c«ng thøc Fe3C vµ thµ nh phÇ n 6,67%C, cøng vµ gißn, cïng víi ferit nã t¹ o nª n c¸ c tæ chøc kh¸ c nhau cña hî p kim Fe - C. Ng− êi ta ph© n biÖ t 4 lo¹ i Xª : - XeI tiÕ t ra tõ pha láng khi lµ m nguéi HK > 4,3%C. Xª I cã d¹ ng th¼ ng, th« to (h× nh 3.24b) ®« i khi cã thÓ thÊ y ® − îc b» ng m¾ t th− êng.
45 - XeII ® − î c t¹ o thµ nh lµ m nguéi γ theo ® − êng ES HK cã 0,80
46 H× nh 3.22. Tæ chøc tÕ vi cña thÐp tr−íc cïng tÝ ch (x500): a. 0,10%C, b. 0,40%C, c.0,60%C. Gang: Gang: t− ¬ ng øng víi G§P Fe-C (Fe-Fe3C) lµ gang tr¾ ng, Ý t dïng v× qu¸ cøng, gißn, kh«ng Gang thÓ gia c« ng c¾ t ® − îc gåm 3 lo¹ i: - Gang tr¾ng tr− í c cïng tinh víi %C< 4,3%, cã tæ chøc P+ Xª II + Lª (h× nh 3.24a). - Gang tr¾ ng cïng tinh cã 4,3%C, ®óng ®iÓ m C hay l© n cË n, víi tæ chøc chØ lµ Lª (h× nh 3.21). - Gang tr¾ng sau cï ng tinh víi > 4,3%C ë bª n ph¶ i ®iÓ m C, cã tæ chøc Lª + Xª I (h× nh 3.24b). H× nh 3.23. Tæ chøc tÕ vi cña thÐp sau cïng tÝ ch H× nh 3.24. Tæ chøc tÕ vi cña gang tr¾ng (x500): (1,20%C) (x500). tr−íc cïng tinh (a) vµ sau cïng tinh (b) c. C¸ c. C¸ c ®iÓ m tíi h¹ n cña thÐ p A (tõ tiÕ ng Ph¸ p arrª t=dõng, c- chauffer=nung nãng, r- refroidir=lµ m nguéi) A ví i 1, 2, 3, 4, vµ cm, chó ng ® − îc gä i lµ c¸ c ®iÓ m (hay nhiÖ t ®é) tíi h¹ n, gåm: A1 - ® − êng PSK (727oC) ø ng ví i chuyÓ n biÕ n austenit ↔ peclit, cã trong mäi lo¹ i thÐ p. A3 - ® − ê ng GS (911 ÷ 727oC) ø ng víi b¾ t ®Ç u tiÕ t ra F khái γ khi lµ m nguéi hay kÕ t thóc hß a tan ferit vµ o austenit khi nung nã ng, chØ cã trong thÐ p tr− íc cïng tÝ ch. Acm - ® − êng ES (1147 ÷ 727oC) øng víi b¾ t ®Ç u tiÕ t ra Xª II khái γ khi lµ m nguéi hay kÕ t thó c hßa tan Xª II vµ o γ khi nung nãng, chØ cã trong thÐ p sau cïng tÝ ch. A0- (210oC) - ® iÓ m Curi cñ a Xª , A2- (768oC) - ®iÓ m Curi cña ferit, Cïng mét thÐ p bao giê còng cã: Ac1 > A1 > Ar1; Ac3 > A3 > Ar3...,
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
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)
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.
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
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
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)
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,
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