Ch4 nhiet luyen thep

47 Chơng nhiệt luyện thép nhiệ t đ ộ 4.1 Khái niệm nhiệt luyện thép 4.1.1 Sơ lợc nhiệt luyện thép a Định nghĩa: nung nóng thép đến nhiệt độ xác định, giữ nhiệt thời gian thí ch hợp sau làm nguội với tốc độ xác định để nhận đợc tổ chức, tí nh chất theo yêu cầu Đ/điểm: - Không làm nóng chảy biến dạng sản phẩm thép - Kết đợc đánh giá biến đổi tổ chức tế vi tí nh chất b Các yếu tố đặc trng cho nhiệt luyện Ba thông số quan trọng (hình 4.1): - Nhiệt độ nung nóng Tno : τgn - Thêi gian gi÷ nhiƯt tgn: T - Tốc độ nguội Vnguội sau giữ nhiệt Các tiêu đánh giá kết quả: + Tổ chức tế vi bao gåm cÊu t¹o pha, kÝ ch th−íc Vng h¹t, chiều sâu lớp hóa bền tiêu gốc, + Độ cứng, độ bền, độ dẻo, độ dai thời gian + Độ cong vênh, biến dạng Hình 4.1 Sơ đồ trình nhiệt c Phân loại nhiệt luyện thép luyện đơn giản Nhiệt luyện: thờng gặp nhất, có tác động nhiệt làm biến đổi tổ chức tí nh chất gồm nhiều phơng pháp: ủ, thờng hoá, tôi, ram Hóa - nhiệt luyện: Nhiệt luyện có kèm theo thay đổi thành phần hóa học bề mặt nhiệt luyện để cải thiện tí nh chất vật liệu: Thấm đơn đa nguyên tố:C,N, Cơ - nhiệt luyện: biến dạng dẻo thép trạng thái sau ram để nhận đợc tổ chức M nhỏ mịn có tí nh tổng hợp cao nhất, thờng xởng cán nóng thép, luyện kim 4.1.2 Tác dụng nhiệt luyện sản xuất khí a Tăng độ cứng, tí nh chống mài mòn độ bền thép: phát huy triệt để tiềm vật liệu: bền, cứng, dai giảm nhẹ kết cấu, tăng tuổi thọ, b Cải thiện tí nh công nghệ Phù hợp với điều kiện gia công: cần đủ mềm để dễ cắt, cần dẻo để dễ biến dạng, c Nhiệt luyện nhà máy khí - Nặng nhọc, độc khí hóa, tự động hóa, chống nóng, độc - Phải đợc chuyên môn hóa cao bảo đảm chất lợng sản phẩm suất - Tiêu phí nhiều lợng phơng án tiết kiệm đợc lợng 48 nhiệ t độ, oC - Là khâu sau cùng, thờng bỏ qua, định tiến độ chung, chất lợng giá thành sản phẩm xí nghiệp 4.2 Các tổ chức đạt đợc nung nóng làm nguội thép 4.2.1 Các chuyển biến xảy nung nóng thép - Sự tạo thành austenit a Cơ sở xác định chuyển biến nung Dựa vào giản đồ pha Fe - C, hình 4.2: nhiệt ®é th−êng mäi thÐp ®Ịu cÊu t¹o bëi hai pha bản: F Xê (trong P =[F+Xê]) - Thép tí ch: có tổ chức đơn giản P - ThÐp tr−íc vµ sau cïng tÝ ch: P+F P+XêII Khi nung nóng: + Khi T< A1 cha có chuyển biến [Fe + Xê]0,80%C 0,80%C + Khi T= Ac1, P → γ theo ph¶n øng:ThÐp CT: Thép TCT SCT: F XêII không thay đổi E + Khi T> Ac1: F XêII tan vào nhng không hoàn toàn 1100 + Khi T> Ac3 Acm: F XêII tan hoàn toàn vào 1000 Trên đờng GSE thép có tổ chức G Acm b Đặc điểm chuyển biến peclit thành austenit 900 +Xê II Nhiệt độ & thời gian chuyển biến: (hình 4.3) A3 800 Vnung lớn T chuyển biến cao + S A1 Tnung cao, khoảng thời gian chuyển biến 700 P ngắn 600 P+F P+Xê II - Tốc độ nung V2 > V1, nhiệt độ bắt đầu kết thóc 0,8 chun biÕn ë cµng cao vµ thêi gian chuyển biến 500 0,5 1,0 1,5 2,0 ngắn %C Hình 4.2 Giản đồ pha Fe-C (phần thép) V2 nhiệ t đ ộ , oC Kí ch thớc hạt austenit: ýnghĩa: Hạt nhỏ M (hoặc tổ chức khác) có độ dẻo, dai cao Cơ chế chuyển biến: P : tạo phát triển mầm nh kết tinh (hình 4.4), nhng bề mặt phân chia F-Xê nhiều nên số mầm lớn hạt ban đầu nhỏ mịn (< cÊp 8-10, h×nh 4.4d) chun biÕn peclit → austenit làm nhỏ hạt thép, phải tận dụng 800 kÕ t thó c chu n biÕ n V1 b2 b1 a2 750 A1 a1 bắ t đ ầ u chuyÓ n biÕ n 700 10 15 20 , phú t Hình 4.3 Giản đồ chuyển biến đẳng nhiƯt P → γ cđa thÐp cïng tÝ ch H× nh 4.4 Quá trình tạo mầm phát t iể Ç t it tõ lit (tÊ ) a) b) c) d) 25 II E 1100 1000 900 800 γ G Acm A3 γ+α S A1 930 800 727 peclit 700 P 600 500 a) I austenit nhiƯ t ® ộ , oC Độ hạt austenit: - peclit ban đầu: mịn nhỏ - Vnung lớn hạt nhỏ - T& giữ nhiệt lớn hạt lớn - Theo chất thép: chất hạt lớn hạt nhỏ (hình 4.5) Thép chất hạt nhỏ: thép đợc khử ôxy triệt để Al, thÐp hỵp kim Ti, Mo, V, Zr, Nb, dƠ tạo cacbit ngăn cản phát triển hạt Mn P làm hạt phát triển nhanh 4.2.2 Mục đí ch giữ nhiệt 49 0,8 0,5 2,0 nhiệ t đ ộ, oC 1,0 1,5 b) độ lớn - Làm nhiệt độ tiết diện %C - để chuyển biến xảy hoàn Hình 4.5 Sơ đồ phát triển hạt austenit toàn I- di truyền hạt nhỏ, II- di truyền hạt lớn - Làm đồng % 4.2.3 Các chuyển biến làm nguội a Giản đồ chuyển biến đẳng nhiệt austenit nguội (giản đồ T-T-T) thép tí ch Giản đồ TT-T-T: 800 austenit A1 Nhiệt độ (T) - thời gian (T) chuyển peclit biến (T) xoocbit austenit Vì có dạng chữ "C") đờng cong chữ C 600 trô xtit o +F+Xe hỗ n hợ p Khi bị ngi (tøc thêi) d−íi 727 C nã F+Xª ng i cha chuyển biến đợc gọi nguội, không ổn định Giản đồ có vùng: 400 bainit - 727oC khu vực tồn ổn định Mđ ~220oC - bên trái chữ "C" - vùng 200 nguội - hai chữ "C" - chuyển biến mactenxit+d MK~ -50oC (tồn ba pha , F Xe) - bên phải chữ "C" thứ hai - sản phẩm phân hóa đẳng nhiệt nguội hỗn 102 10 103 104 hợp: F - Xê vớ i mức độ nhỏ mịn c thờ i gian, s Hình 4.6 Giản đồ T- T- T cđa thÐp cïng tÝ ch o - Gi÷ γ qu¸ nguéi ë s¸t A1: (T~ 700 C, ∆T0 nhá, ~25oC): Peclit (tÊm), HRC 10 ÷ 15 + (T~ 650oC, T0 ~ 75oC): Xoocbit tôi, HRC 25 ữ 35 + T ~ đỉnh lồi chữ C (khoảng 500 ữ 600oC): Trôxtit, HRC 40 50 nhiệ t đ ộ , oC nhiệ t đ ộ , Cả chuyển biến chuyển biến peclit, X, T peclit phân tán + Khi giữ austenit nguội nhiệt: ~450 ữ 250oC: Bainit, HRC 50 ữ 55, Đợc coi chuyển biến trung gian vì: F bÃo hòa cacbon (0,10%),Xê Fe2,4-3C, có lợng nhỏ (d), trung gian (giữa P M) Từ peclit (tấm), xoocbit, trôxtit bainit độ nguội tăng lên mầm nhiều nhỏ mịn độ cứng cao Tóm lại: chuyển biến sát A1 đợc peclit, phần lồi đợc trôxtit, hai mức đợc xoocbit, phí a dới đợc bainit 800 A1 V1 austenit Làm nguội đẳng nhiệt nhận đợc tổ chức peclit đồng tiết diện V2 xoocbit 600 b Sự phân hóa làm nguội liên tục trô xtit Cũng xét giản đồ chữ C (hình 4.7) nh V3 chuyển biến đẳng nhiệt bainit 400 Đ/điểm 1: Tuỳ thuộc vào vnguội ta có: Mđ V1: hình 4.7, sát A1: peclit tấm, 200 V2: (lµm nguéi k/khÝ tÜnh) → V4 xoocbit V5 Vth V3: (làm nguội không khí nén), cắt 102 10 103 104 ë phÇn låi: γ trôxtit thờ i gian, s V4: (làm nguội dầu),trôxtit + Hì nh 4.7 Giản đồ T-T-T thép cïng mactenxit = b¸n mactenxit tÝ ch víi V1< V2< V3