intTypePromotion=1

Vật liệu kim loại ( Hoàng Văn Vương ) - Chương 4. Nhiệt luyện thép

Chia sẻ: Nguyễn Thành Chung | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:20

0
310
lượt xem
105
download

Vật liệu kim loại ( Hoàng Văn Vương ) - Chương 4. Nhiệt luyện thép

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

Khái niệm về nhiệt luyện thép 4.2 Các tổ chức đạt được khi nung nóng và làm nguội thép 4.3 Các công nghệ nhiệt luyện thép 4.4. Hóa bền vật liệu kim loại 4.1 Khái niệm về nhiệt luyện thép 4.1.1 Sơ đồ nhiệt luyện thép a) Định nghĩa: Nhiệt luyện thép là nung nóng thép đến nhiệt độ xác định, giữ nhiệt và làm nguội với tốc độ thích hợp để thay đổi tổ chức → biến đổi tính chất theo yêu cầu Đặc điểm: - Không làm nóng chảy, biến dạng chi tiết - Đánh giá bằng kết...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Vật liệu kim loại ( Hoàng Văn Vương ) - Chương 4. Nhiệt luyện thép

  1. 09/2010 Chương 4. Nhiệt luyện thép Chương 3. Hợp kim và giản đồ pha 4.1 Khái niệm về nhiệt luyện thép 4.2 Các tổ chức đạt được khi nung nóng và làm nguội thép 4.3 Các công nghệ nhiệt luyện thép 4.4. Hóa bền vật liệu kim loại 1
  2. 09/2010 4.1 Khái niệm về nhiệt luyện thép 4.1.1 Sơ đồ nhiệt luyện thép a) Định nghĩa: Nhiệt luyện thép là nung nóng thép đến nhiệt độ xác định, giữ nhiệt và làm nguội với tốc độ thích hợp để thay đổi tổ chức → biến đổi tính chất theo yêu cầu Đặc điểm: - Không làm nóng chảy, biến dạng chi tiết - Đánh giá bằng kết quả biến đổi tổ chức tế vi và cơ tính b) Các yếu tố đặc trưng - Các thông số chính: + Nhiệt độ nung, T + Thời gian giữ nhiệt, τgn + Tốc độ nguội, Vng - Các chỉ tiêu đánh giá kết quả + Tổ chức tế vi (cấu tạo pha, chiều sâu lớp hóa bền…) + Độ cứng, độ bền, độ dẻo, độ dai + Độ cong vênh biến dạng 4.1 Khái niệm về nhiệt luyện thép 4.1.1 Sơ đồ nhiệt luyện thép c) Phân loại nhiệt luyện thép: - Nhiệt luyện: chỉ dùng tác động nhiệt làm thay đổi tổ chức, tính chất, bao gồm: ủ, thường hóa, tôi + ram - Hóa nhiệt luyện: kết hợp thấm các nguyên tố làm thay đổi thành phần hóa học lớp bề mặt và nhiệt luyện, cải thiện cơ tính: thấm C, C-N, Al, Co, B… - Cơ nhiệt luyện: kết hợp biến dạng dẻo ở trạng thái austenit và nhiệt luyện tạo tổ chức nhỏ mịn, cơ tính tổng hợp cao nhất 4.1.2 Vai trò của nhiệt luyện trong sản xuất cơ khí - Tăng độ cứng, tính chóng mài mòn và độ bền của thép: tăng tuổi thọ, giảm kích thước, khối lượng kết cấu - Cải thiện tính công nghệ: nhiệt luyện sơ bộ tạo cơ tính phù hợp với điều kiện gia công 2
  3. 09/2010 4.2 Các tổ chức đạt được khi nung nóng và làm nguội 4.2.1 Chuyển biến khi nung nóng – sự tạo thành austenit Dựa vào GĐP Fe-Fe3C: - T < Ac1: không có chuyển biến gì - T = Ac2: chuyển biến P → γ [Feα + Xe]0,8%C → Feγ(C)0,8%C - Trên đường GSE: tổ chức một pha γ Đặc điểm chuyển biến P → γ - Vnung lớn : Tnung cao - Tnung cao: τcb ngắn - V2 > V1: T bắt đầu và kết thúc chuyển biến cao hơn, thời gian chuyển biến ngắn hơn 4.2 Các tổ chức đạt được khi nung nóng và làm nguội 4.2.1 Chuyển biến khi nung nóng – sự tạo thành austenit Kích thước hạt austenit: Hạt austenit tạo thành càng nhỏ → các tổ chức nhận được sau khi nguội càng nhỏ mịn với cơ tính cao hơn Cơ chế chuyển biển P → γ - Tạo mầm (mầm được sinh ra trên biên giới pha F và Xe - Phát triển mầm như trong kết tinh Chế chuyển biển P → γ làm nhỏ hạt thép 3
  4. 09/2010 4.2 Các tổ chức đạt được khi nung nóng và làm nguội 4.2.1 Chuyển biến khi nung nóng – sự tạo thành austenit Kích thước hạt austenit phụ thuộc vào: - Kích thước tổ chức P ban đầu - Tăng Vnung: hạt nhỏ - Tăng Tnung: hạt lớn - Tăng τgn: hạt lớn - Bản chất của thép: bản chất hạt nhỏ, bản chất hạt lớn 4.2.2 Mục đích của giữ nhiệt: - Làm đồng đều nhiệt độ trên toàn bộ tiết diện - Để chuyển biến xảy ra hoàn toàn - Làm đồng đều thành phần hóa học của austenit 4.2 Các tổ chức đạt được khi nung nóng và làm nguội 4.2.3 Các chuyển biến xảy ra khi nguội chậm austenit a) Chuyển biến đẳng nhiệt A quá nguội Giản đồ T-T-T của thép cùng tích [1]: aunstenit ổn định, [2]: austenit quá nguội [3]: austenit đang chuyển biến [4]: Hỗn hợp F+Xe, [5]: mactenxit + γdư - Chuyển biến đẳng nhiệt austenit quá nguội: + T = 7000C: Peclit, 10-15HRC + T = 6500C: Xoocbit, 25-35HRC + T = 500-6000C: Trôxtit, 40HRC + T = 250-4500C: Bainit, 50-55HRC - Đặc điểm: + P, X, T, B có bản chất giống nhau là hỗn hợp + Nguội đẳng nhiệt nhận được cơ học cùng tích của ferit và xemantit tấm: độ tổ chức đồng đều trên toàn quá nguội tăng, số lượng mầm tăng, tấm càng bộ tiết diện nhỏ mịn, độ cứng càng cao 4
  5. 09/2010 4.2 Các tổ chức đạt được khi nung nóng và làm nguội 4.2.3 Các chuyển biến xảy ra khi nguội chậm austenit b) Sự phân hóa austenit khi nguội liên tục - V1 Æ Peclit - V2 Æ Xoocbit - V3 Æ Trôxtit - V4 Æ Bainit + Mactenxit - Vth Æ Mactenxit - V5 Æ Mactenxit Đặc điểm: - Tổ chức nhận được phụ thuộc vào Vnguội - Với chi tiết lớn tổ chức nhận được không đồng nhất - Chỉ nhận được tổ chức hoàn toàn bainit bằng cách nguội đẳng nhiệt 4.2 Các tổ chức đạt được khi nung nóng và làm nguội 4.2.3 Các chuyển biến xảy ra khi nguội chậm austenit c) Chuyển biến đẳng nhiệt A quá nguội Giản đồ T-T-T của thép khác cùng tích Đường cong chữ C có thêm nhánh phụ, dịch sang trái một chút - Khi nguội đẳng nhiệt với độ quá nguội nhỏ (nguội chậm liên tục V2) sẽ tiết ra F(Xê) trước khi gặp nhánh phụ - Khi nguội đẳng nhiệt với độ quá nguội lớn (nguội liên tục đủ nhanh, V3) tổ chức cuối vẫn nhận được xoocbit, trôxtit, bainit 5
  6. 09/2010 4.2 Các tổ chức đạt được khi nung nóng và làm nguội 4.2.4 Chuyển biến (CB) xảy ra khi nhanh austenit-CB M V > Vth: γ → M a) Bản chất của mactenxit - Dung dịch rắn quá bão hòa C trong Feα - Kiểu mạng chính phương tâm khối, c/a = 1,002-1,06 - Xô lệch mạng lớn nên M có độ cứng cao b) Đặc điểm chuyển biến M: - Xảy ra khi nguội nhanh và liên tục austenit, V > Vth - Chuyển biến không khuếch tán - Chỉ xảy ra trong khoảng nhiệt độ bắt đầu Mđ và kết thúc Mf - Chuyển biến xảy ra không hoàn toàn 4.2 Các tổ chức đạt được khi nung nóng và làm nguội 4.2.4 Chuyển biến (CB) xảy ra khi nhanh austenit-CB M c) Cơ tính mactenxit - Độ cứng: %C tăng, độ cứng tăng + %C < 0,2%: < 40HRC + %C = 0,4-0,5%: > 50HRC + %C > 0,6%: > 60HRC - M có tính giòn cao, phụ thuộc vào: + Kim M nhỏ mịn, tính giòn thấp + Ứng suất dư nhỏ, tính giòn thấp 6
  7. 09/2010 4.2 Các tổ chức đạt được khi nung nóng và làm nguội 4.2.5 Chuyển biến xảy ra khi nung nóng thép đã tôi (ram) a) Tính không ổn định của mactenxit và austenit - Tổ chức thép tôi: M + γdư → F + Xe (ổn định ở nhiệt độ thường) thông qua tổ chức trung gian, Mram: (M + γdư ) → Mram → F + Xe b) Các giai đoạn của chuyển biến xảy ra khi ram (thép 0,8%C đã tôi) Giai đoạn I (T < 2000C): - T < 800C chưa có chuyển biến - 80 < T < 2000C: M tiết ra cacbit ε Fe2,0-2,4C; γdư chưa chuyển biến Feα (C ) 0,8 → [ Feα (C ) 0, 25− 0, 4 + Fe2, 0− 2, 4C ] - Tổ chức nhận được Mram + γdư 4.2 Các tổ chức đạt được khi nung nóng và làm nguội 4.2.5 Chuyển biến xảy ra khi nung nóng thép đã tôi (ram) b) Các giai đoạn của chuyển biến xảy ra khi ram (thép 0,8%C đã tôi) Giai đoạn II (200 - 2600C) - Cacbon tiếp tục tiết ra từ M Feα (C ) 0,8 → [ Feα (C ) 0,15−0, 2 + Fe2, 0− 2, 4C ] - Austenit dư chuyển biến thành mactenxit ram: Feγ (C ) 0,8 → [ Feα (C ) 0,15−0, 2 + Fe2, 0− 2, 4C ] - Tổ chức Mram có độ cứng thấp hơn Mtôi Giai đoạn III (260 - 4000C): - Mram chuyển biến thành hỗn hợp F + Xe Hỗn hợp Feα và Xe nhỏ mịn phân tán: Trôxtit ram: Feα(C)0,15-0,2 → Feα + Fe3C (hạt) Tính đàn hồi lớn nhất Fe2,0-2,4(C) → Fe3C (hạt) Không còn ứng suất dư 7
  8. 09/2010 4.2 Các tổ chức đạt được khi nung nóng và làm nguội 4.2.5 Chuyển biến xảy ra khi nung nóng thép đã tôi (ram) b) Các giai đoạn của chuyển biến xảy ra khi ram (thép 0,8%C đã tôi) Giai đoạn IV (> 4000C) - Xảy ra quá trình kết tụ của hạt Xe - Ở nhiệt độ 500-6000C tổ chức xoocbit ram: σđh, ak lớn nhất - Gần A1 (7270C): hỗn hợp F + Xe hạt thô hơn (tổ chức peclit hạt) Kết luận: - Khi ram xảy ra quá trình phân hủy Mtôi giảm độ cứng, giảm ứng suất bên trong - Thay đổi nhiệt độ ram có thể đạt được cơ tính khác nhau phù hợp theo yêu cầu làm việc 4.3 Các công nghệ nhiệt luyện thép 4.3.1 Nhiệt luyện sơ bộ K/n: nhiệt luyện sơ bộ là phương pháp nhiệt luyện nhằm tạo tổ chức và cơ tính phù hợp cho gia công tiếp theo a) Ủ thép Đ/n: nung nóng, giữ nhiệt, nguội chậm cùng lò nhận được tổ chức cân bằng có độ cứng thấp nhất và độ dẻo cao Mục đích: - Giảm độ cứng dễ gia công cắt - Tăng độ dẻo dễ gia công biến dạng - Giảm hay mất ứng suất dư - Làm đồng đều thành phần hóa học - Làm nhỏ hạt Phân loại: Hai nhóm: ủ chuyển pha và ủ không có chuyển biến pha 8
  9. 09/2010 4.3 Các công nghệ nhiệt luyện thép 4.3.1 Nhiệt luyện sơ bộ a) Ủ thép Phân loại: - Ủ có chuyển biến pha: + T > Ac1: có chuyển biến γ → P làm nhỏ hạt + Ủ hoàn toàn: (áp dụng cho thép trước cùng tích) T = Ac3 + (20-300C) Tổ chức nhận được F + Ptấm Mục đích: làm nhỏ hạt, giảm độ cứng (160-200HB), tăng dẻo + Ủ không hoàn toàn (áp dụng cho thép %C > 0,7%) T = Ac1 + (20-300C) Tổ chức nhận được peclit hạt Mục đích: giảm độ cứng (< 200HB), không áp dụng cho thép trước cùng tích (giảm độ dai) 4.3 Các công nghệ nhiệt luyện thép 4.3.1 Nhiệt luyện sơ bộ a) Ủ thép Phân loại: - Ủ có chuyển biến pha: + Ủ cầu hóa: dạng đặc biệt của ủ không hoàn toàn đẩy nhanh quá trình cầu hóa Xe tạo P hạt + Ủ đẳng nhiệt: cho thép hợp kim cao, dù nguội chậm không nhận được tổ chức P đủ mềm T = Ac1 + 500C + Ủ khuếch tán: làm đồng đều thành phần hóa học thép hợp kim cao bị thiên tích sau đúc T = 1100-11500C, 10-15h 9
  10. 09/2010 4.3 Các công nghệ nhiệt luyện thép 4.3.1 Nhiệt luyện sơ bộ a) Ủ thép Phân loại: - Ủ không có chuyển biến pha: + T < Ac1: không có chuyển biến γ → P + Ủ thấp (200-6000C): làm giảm hoặc khử ứng suất bên trong chi tiết (sau đúc, gia công cơ), không làm giảm độ cứng + Ủ kết tinh lại (Tủ > Tktl): khôi phục lại tính chât sau biến dạng dẻo 4.3 Các công nghệ nhiệt luyện thép 4.3.1 Nhiệt luyện sơ bộ b) Thường hóa thép Đ/n: - Nung nóng đến trạng thái hoàn toàn austenit, giữ nhiệt, nguội ngoài không khí tĩnh - Tổ chức nhận được gần ổn định, độ cứng tương đối thấp, cao hơn ủ - Nhiệt độ: Thép TCT: T = Ac3 + (30-500C), thép SCT T = Accm + (30-500C) Mục đích: - Đạt độ cứng cho gia công cơ (%C
  11. 09/2010 4.3 Các công nghệ nhiệt luyện thép 4.3.2 Nhiệt luyện kết thúc a) Tôi thép Đ/n: Nung nóng trên đường Ac1 đạt được tổ chức γ, giữ nhiệt, làm nguội nhanh với tốc độ thích hợp nhận được tổ chức M hay các tổ chức cân bằng khác với độ cứng cao hơn Mục đích: - Nâng cao độ cứng, tính chống mài mòn - Nâng cao độ bền và sức chịu tải Chọn nhiệt độ tôi: - Thép trước cùng tích và cùng tích: Ttôi = Ac3 + (30-500C) - Thép sau cùng tích: Ttôi = Ac1 + (30-500C) - Thép hợp kim: HK thấp theo thép C, HK cao theo sách tra cứu 4.3 Các công nghệ nhiệt luyện thép 4.3.2 Nhiệt luyện kết thúc a) Tôi thép Tốc độ nguội tới hạn: tốc độ nguội nhỏ nhất Vth xảy ra chuyến biến γ → M - Tốc độ tôi tới hạn càng nhỏ càng dễ tôi thấu, đạt độ cứng cao, biến dạng nhỏ và không bị nứt A1 − Tm Tm, τm nhiệt độ và thời gian ứng Vth = với austenit kém ổn định nhất τm - Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ tôi tới hạn: + Thành phần nguyên tố hợp kim của austenit, giảm Vth + Sự đồng nhất của γ, giảm Vth + Kích thước hạt γ lớn, giảm Vth + Các phần tử rắn chưa hòa tan hết vào γ, tăng Vth 11
  12. 09/2010 4.3 Các công nghệ nhiệt luyện thép 4.3.2 Nhiệt luyện kết thúc a) Tôi thép Độ thấm tôi: chiều sâu lớp tôi cứng có tổ chức: 50%M + 50%T - Biểu thị khả năng hóa bền của vật liệu - Các yếu tố ảnh hưởng: + Tốc độ nguội tới hạn + Tốc độ làm nguội chi tiết 4.3 Các công nghệ nhiệt luyện thép 4.3.2 Nhiệt luyện kết thúc a) Tôi thép Tính thấm tôi và tính tôi cứng - Tính thấm tôi: %ntHK càng cao thì tính thấm tôi càng cao - Tính tôi cứng: %C càng cao tính tôi cứng càng lớn 0,4%C 0,4%C + 1%Cr 0,4%C + 1%Cr + 0,18%Mo 12
  13. 09/2010 4.3 Các công nghệ nhiệt luyện thép 4.3.2 Nhiệt luyện kết thúc a) Tôi thép Các phương pháp tôi thể tích và công dụng Tôi trong một môi trường: + Làm nguội nhanh trong một môi trường thích hợp + Tổ chức sau tôi là M + Chi tiết không bị bị cong vênh + Kinh tế và an toàn Tôi trong hai môi trường: Làm nguội trong hai môi trường khác nhau + GĐ I: nguội nhanh trong môi trường tôi mạnh hơn (nước, dung dịch muối…) đến 300-4000C + GĐ II: nguội chậm trong môi trường yếu hơn (dầu, không khí…) + ƯĐ: ít gây biến dạng, nứt chi tiết + NĐ: Khó xác định thời điểm chuyển tiếp 4.3 Các công nghệ nhiệt luyện thép 4.3.2 Nhiệt luyện kết thúc a) Tôi thép Các phương pháp tôi thể tích và công dụng Tôi phân cấp: + Muối nóng chảy có nhiệt độ cao hơn điểm MS khoảng 50-1000C rồi làm nguội trong không khí để chuyển biến M + ƯĐ: khắc phục được khó khăn về xác định chuyển môi trường, đạt độ cứng cao, ứng suất bên trong nhỏ, ít biến dạng; + NĐ: năng suất thấp chỉ áp dụng chỉ áp dụng cho thép có Vth nhỏ và với chi tiết nhỏ: mũi khoan, taro, dao phay… Tôi đẳng nhiệt: + Khác tôi phân cấp, giữ nhiệt lâu hơn + Tùy thuộc nhiệt: 250-4000C: bainit, 500- 6000C: trôxtit + Sau tôi đẳng nhiệt không cần ram 13
  14. 09/2010 4.3 Các công nghệ nhiệt luyện thép 4.3.2 Nhiệt luyện kết thúc a) Tôi thép Các phương pháp tôi thể tích và công dụng Gia công lạnh (khử austenit dư) Áp dụng cho hợp kim, %C cao, có điểm Ms và Mf thấp, lượng austenit dư nhiều Gia công lạnh (khử austenit dư) Làm nguội không triệt để Cơ nhiệt luyện - Kết hợp: biến dạng dẻo và tôi ngay - Nhiệt độ cao: biến dạng T > A3 - Nhiệt độ thấp: T < Tktl a) Nhiệt độ cao b) Nhiệt độ thấp 4.3 Các công nghệ nhiệt luyện thép 4.3.2 Nhiệt luyện kết thúc b) Ram thép K/n: - Nguyên công bắt buộc cho thép sau tôi - Nung nóng thép đến nhiệt độ xác định (< Ac1), làm nguội ngoài không khí Mục đích: - Giảm hoặc khử bỏ hoàn toàn ứng suất tránh cho thép bị giòn sau tôi - Điều chỉnh cơ tính phù hợp với điều kiện làm việc Các phương pháp ram: - Ram thấp (150-2500C): + Tổ chức M ram + Độ cứng giảm ít so với M tôi + Ứng dụng cho các chi tiết cần độ cứng, tính chống mài mòn cao 14
  15. 09/2010 4.3 Các công nghệ nhiệt luyện thép 4.3.2 Nhiệt luyện kết thúc b) Ram thép Các phương pháp ram: - Ram trung bình (300-4500C), áp dụng cho thép %C = (0,55-0,65%) + Tổ chức sau ram: trôxtit ram + Độ cứng giảm rõ rệt so với M tôi nhưng giới hạn đàn hồi đạt giá giá trị lớn nhất + Khử bỏ hoàn toàn được ứng suất bên trong + Ứng dụng cho chi tiết cần độ cứng tương đối cao và độ đàn hồi cao 4.3 Các công nghệ nhiệt luyện thép 4.3.2 Nhiệt luyện kết thúc b) Ram thép Các phương pháp ram: - Ram cao (500-6500C), áp dụng cho thép %C = 0,3-0,5% + Tổ chức sau ram: Xoocbit ram + Cơ tính tổng hợp cao nhất (nhiệt luyện hóa tốt) + Ứng dụng cho chi tiết cần giới hạn bền, giới hạn chảy và độ dai va đập cao Thép 0,45%C ở các dạng nhiệt luyện khác nhau Dạng nhiệt luyện Cơ tính σb, MPa σ0,2, MPa δ, % ψ, % aK, kJ/m2 Ủ 8400C 530 280 32,5 50 900 Thường hóa 8500C 650 320 15 40 500 Tôi 8500C + ram 2000C 1100 720 8 12 300 Tôi 8500C + ram 6500C 720 450 22 55 1400 15
  16. 09/2010 4.3 Các công nghệ nhiệt luyện thép 4.3.3 Các khuyết tật xảy ra do nhiệt luyện a) Biến dạng và nứt: - Nguyên nhân: + Ứng suất nhiệt khi làm nguội, nung nóng + Ứng suất tổ chức khi chuyển biến - Ngăn ngừa: + Nung nóng và làm nguội với tốc độ hợp lý + Làm nguội theo nguyên tắc: nhúng thẳng đứng, phần dày hơn thì tôi trước + Đối với vật mỏng cần ép trong khuôn trước khi tôi - Khắc phục: biến dạng vừa phải có thể nắn, ép nóng hoặc nguội 4.3 Các công nghệ nhiệt luyện thép 4.3.3 Các khuyết tật xảy ra do nhiệt luyện b) Oxy hóa và thoát cacbon - Nguyên nhân: + Môi trường nung có chứa các chất oxy hòa Fe và C: O2, CO2, H2O - Ngăn ngừa: + Chi tiết phủ than hoa + Dùng khí bảo vệ, khí trung tính: Ar, N2; CO2/CO, H2O/H2, H2/CH4 + Nung trong môi trường chân không 10-2-10-4 mmHg - Khắc phục: thấm lại C cho chi tiết c) Độ cứng không đạt - Độ cứng quá cao: khi ủ, thường hóa thép với tốc độ nguội lớn - Độ cứng quá thấp: nhiệt độ không đạt, thời gian giữ nhiệt ngắn, làm nguội không đủ nhanh, thoát C d) Tính giòn cao - Do nung quá nhiệt (hạt lớn) tính giòn cao → Đem thường hóa và nhiệt luyện lại 16
  17. 09/2010 4.4 Hóa bền bề mặt kim loại 4.4.1 Tôi cảm ứng a) Nguyên lý: Chi tiết được đặt trong từ trường biến thiên sẽ xuất hiện dòng cảm ứng nung nóng chi tiết b) Đặc điểm: Mật độ dòng Fuco phân bố không đều trên tiết diện của chi tiết, chủ yếu tập trung ở bề mặt, chiều sâu Δ = 5030√(ρ/μf), cm; ρ: điện trở suất, μ: từ độ, f: tần số dòng điện c) Tổ chức và cơ tính của thép tôi cảm ứng: + Thép có %C = 0,35-0,5% + Tổ chức: Lõi có tổ chức xoocbit ram (nhiệt luyện hóa tốt; bề mặt tổ chức M hình kim nhỏ mịn (tôi + ram thấp) d) Ưu điểm, nhược điểm: + Năng suất cao + Chất lượng tốt + Dễ cơ khí hóa, tự động hóa + Khó thực hiện với chi tiết có hình dạng phức tạp 4.4 Hóa bền bề mặt kim loại 4.4.2 Hóa nhiệt luyện - Đ/n: là phương pháp thấm, bão hòa nguyên tố hóa học (C, N…) vào bề mặt thép bằng cách khuếch tán các nguyên tử hòa học từ môi trường thấm ở nhiệt độ thích hợp - Mục đích: + Nâng cao độ cứng, tính chống mài mòn, độ bền mỏi của thép + Nâng cao tính chống ăn mòn cho vật liệu: thấm Cr, Al, Si… - Các giai đoạn thấm: 1. Giai đoạn phân hóa 2. Giai đoạn bão hóa 3. Giai đoạn khuếch tán 17
  18. 09/2010 4.4 Hóa bền bề mặt kim loại 4.4.2 Hóa nhiệt luyện Lớp thấm - Các yếu tổ ảnh hưởng: + Nhiệt độ + Thời gian Ảnh hưởng của nhiệt độ Ảnh hưởng của thời gian x = A.e-(Q/kT) x = k.τ1/2 4.4 Hóa bền bề mặt kim loại 4.4.2 Hóa nhiệt luyện a) Thấm C - Bão hòa C lên bề mặt thép C thấp (0,1-0,25%C) sau đó tôi và ram thấp - Mục đích: + Làm cho bề mặt có độ cứng cao chống mài mòn, chịu mỏi tốt (60- 64HRC) + Lõi vẫn đảm bảo độ dẻo dai (30- 40HRC) - Yêu cầu đối với lớp thấm: + Bề mặt: 0,8-1,0%C, tổ chức sau nhiệt luyện M ram và cacbit nhỏ mịn phân tán + Lõi: tổ chức hạt nhỏ, thành phần C như thép ban đầu nên vẫn đảm bảo độ dẻo dai 18
  19. 09/2010 4.4 Hóa bền bề mặt kim loại 4.4.2 Hóa nhiệt luyện a) Thấm C - Lựa chọn nhiệt độ và thời gian thấm: + Nhiệt độ thấm: Tthấm > Ac3 để đảm bảo hòa tan được nhiều C vào trong thép (900-9500C) Thép bản chất hạt nhỏ: 930-9500C Thép bản chất hạt lớn: 900-920 + Thời gian thấm: Phụ thuộc chiều dày lớp thấm x = (0,10-0,15)d, (0,5-1,8mm) Tốc độ thấm (công nghệ thấm và nhiệt độ thấm) - Các chất thấm và quá trình xảy ra: Chất thấm thể rắn Chất thấm thể khí 2C + O2 Æ 2CO 2CnH2n+2 Æ (n+1)H2 + nCng.tử 2CO Æ CO2 + Cng.tử 2CO Æ CO2 + Cng.tử Cng.tử + Feγ(C) Æ Feγ(C)0,1Æ0,8Æ1,3 Cng.tử + Feγ(C) Æ Feγ(C)0,1Æ0,8Æ1,3 → Nhiệt luyện sau thấm: tôi + ram thấp 4.4 Hóa bền bề mặt kim loại 4.4.2 Hóa nhiệt luyện b) Thấm N - Bão hòa N lên bề mặt thép HK đã qua nhiệt luyện hóa tốt, nâng cao độ cứng (65- 70HRC) và tính chống mài mòn, chịu mỏi của chi tiết - Nhiệt độ thấm, các chất thấm và quá trình xảy ra: + Nhiệt độ thấm: 480-6500C + Sử dụng khí NH3 cho quá trình thấm 2NH3 Æ 3H2 + 2Nng.tử Nng.tử + Feα Æ Feα(N) Nng.tử + Fe Æ (ε)Fe2-3N,(γ’)Fe4N - Tổ chức lớp thấm: + Từ ngoài vào (ε + γ’), (γ’ + α) + lõi thép (xoocbit ram) 19
  20. 09/2010 4.4 Hóa bền bề mặt kim loại 4.4.2 Hóa nhiệt luyện b) Thấm N - Đặc điểm + Thời gian thấm lâu do nhiệt độ thấp + Chỉ đạt được lớp thấm mỏng (0,05-0,5mm) + Sau thấm không cần nhiệt luyện + Lớp thấm giữ được độ cứng cao đến 5000C + Thép chuyên dùng thấm N (Cr, Mo, Al) 20
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2