Bài giảng máy và thiết bị chế biến thực phẩm chương 4 nguyễn ngọc hoàng

R E F R I G E R A T I O N T E C H N O L O MÁY & THIẾT BỊ CHẾ BIẾN THỰC PHẨM DR NGUYEN NGOC HOANG Dept of Food & Biological Process & Equipment Hanoi University of Science and Technology ngochoang.ibft@gmail.com Tel: 0904667684 G Y Nhiệt luyện Nhiệt luyện phương pháp tác động nhiệt độ lên vật chất nhằm làm thay đổi vi cấu trúc chất rắn, tác động làm thay đổi thành phần hóa học, đặc tính vật liệu Tơi - Là q trình nhiệt luyện hợp kim gồm nung hợp kim lên tới nhiệt độ có trạng thái chuyển pha định, giữ nhiệt làm nguội đủ nhanh để q trình khuếch tán khơng kịp xảy ra, kết nhận tổ chức không cân Ram - trình nhiệt luyện gồm nung kim loại đến nhiệt độ thấp nhiệt độ chuyển biến pha, đưa kim loại trạng thái cân Ủ - q trình nung nóng để giảm độ cứng, nâng cao độ dẻo, khử ứng suất dư Thường hố – q trình gần giống ủ làm nguội khơng khí độ bền thép cao Nhiệt luyện Tôi - Là trình nhiệt luyện hợp kim gồm nung hợp kim lên tới nhiệt độ có trạng thái chuyển pha định, giữ nhiệt làm nguội đủ nhanh để trình khuếch tán khơng kịp xảy ra, kết nhận tổ chức không cân Mactenxit Môi trường làm nguội: thường nước, nước có pha thêm muối, xút, ; thép hợp kim dầu, khơng khí Tơi hồn tồn (thép trước tích): nâng nhiệt độ đến thép chuyển hồn tồn đến trạng thái austenis Tơi khơng hồn tồn (thép trước sau tích): nâng nhiệt độ để thép chuyển phần đến trạng thái austenis Nhiệt luyện Ferit - dạng thù hình thép α lập phương thể tâm; Austenis – Dạng thù hình thép ɣ lập phương diện tâm; Xêmentit – Cacbit sắt Fe3C; Peclit – Hỗn hợp tích gồm F Xe; Nhiệt luyện Tơi hồn tồn (thép trước tích): nâng nhiệt độ đến Ac3 + (30 – 50 oC) thép chuyển hồn tồn đến trạng thái hạt austenis nhỏ Sau đó, làm nguội nhanh để nhận hạt mactenxit nhỏ Mactenxit – Dung dịch rắn q bão hịa cacbon sắt α Mactenxit có độ cứng cao, tùy thuộc vào hàm lượng cascbon Nhưng Mactenxít có độ giịn cao tăng thể tích, tạo ứng suất lớn Nhiệt luyện Làm nguội thép tôi: Đê nhận tổ chức mactenxit, thép nung cần làm nguội liên tục với vận tốc lớn vận tốc tới hạn Nhược điểm: thép sau tơi có ứng suất dư lớn, dễ cong vênh, nứt Chịu va đập Nhiệt luyện Tơi khơng hồn tồn (thép sau tích): nâng nhiệt độ đến Ac1 + (30 – 50 oC) để thép chuyển phần đến trạng thái austenis Sau đó, làm nguội nhanh để nhận hạt mactenxit nhỏ Xementit Xementit cứng mactenxit thép sau tích tơi khơng hồn tồn có độ cứng cao thép tơi hồn tồn Nhiệt luyện Tơi bề mặt – tơi thép dịng cao tần cho phép tạo tổ chức mactenxit cứng lớp bề mặt lõi dẻo Nhiệt luyện Ram thép - trình nhiệt luyện gồm nung kim loại đến nhiệt độ thấp nhiệt độ chuyển biến pha A1, đưa kim loại trạng thái cân Trong trình ram xảy chuyển biến sau: mactenxit – mactenit thấp cacbit; austennit dư – mactenxit thấp cacbit; mactenxit – ferit cacbit; Tùy theo nhiệt độ nung mà phân thành ram thấp (120-250 oC), ram trung bình (350-450 oC), ram cao (500-680 oC) Nói chung, nhiệt độ ram cao độ thải bền lớn, độ dẻo dai tăng Nhiệt luyện Ủ - q trình nung nóng để giảm độ cứng, nâng cao độ dẻo, khử ứng suất dư Ủ lại thép kết cấu (thép trước tích): Nâng nhiệt độ lên Ac3 + (30-50 oC), sau làm nguội chậm 100-200 oC/h để thu tổ chức ferit-pectit cân Phương pháp áp dụng cho bán thành phẩm đúc gia cơng biến dạng nóng (rèn) Sản phẩm thu khử khuyết tật cấu trúc, có độ cứng thấp, dẻo dai cao Thuận lợi cho gia công cắt gọt Nhiệt luyện Ủ cầu hóa thép dụng cụ (thép tích sau tích): Nâng nhiệt độ lên Ac1 + (20-45 oC), sau làm nguội chậm giữ đẳng nhiệt 650-680 oC để thu xementit dạng hạt trịn Xementit cầu hóa bao gồm xementit peclit xementit II (ở biên giới hạt austenit) Phương pháp dùng để giảm độ cứng tăng độ dẻo dai thép dụng cụ, tạo điều kiện thuận lợi cho qua trình gia cơng cắt gọt Nhiệt luyện Thường hố – q trình gần giống ủ nâng nhiệt độ cao hơn, Ac3 + (50-70 oC), làm nguội nhanh hơn, suất cao ủ Do nhiệt độ nung cao nên trình kết tinh lại đầy đủ dẫn đến độ bền thép sau thường hóa cao thép ủ Nhiệt luyện Hố nhiệt luyện – q trình cơng nghệ làm khuếch tán đến bão hòa lớp bề mặt chi tiết nguyên tố khác Thấm bon - phương pháp làm bão hòa bon vào bề mặt thép bon thấp (%C< 0,25%) để sau nhiệt luyện bề mặt có độ cứng cao, tính chống mài mòn lớn, lõi dẻo dai Thấm cacbon thể rắn: nung chi tiết với than củi BaCO3 910 oC 2C + O2 = 2CO BaCO3 —> BaO + CO2 2CO —> C02 + Cnguyêntử Cnguyêntử + Fe = Fe3C Nhiệt luyện Thấm cacbon thể khí: Dùng lị kín chứa đầy khí thấm (CO, CH4, C2H6 ) lấy từ khí thiên nhiên, cho chi tiết vào nâng lên nhiệt độ thấm Trong thực tế thường dùng CH4 với tỷ lệ ÷ 5% (do mêtan tác dụng thấm mạnh) lại CO (đến 95%) CH4 -> 2H2 + Cnguyêntử Cnguyêntử + Fe = Fe3C Thấm cacbon thường áp dụng cho chi tiết máy làm việc điều kiện chịu tải trọng động cọ xát bề mặt lớn (ví dụ bánh răng) Muốn bề mặt cần có độ cứng tính chống mài mịn cao cịn lõi có độ dẻo dai tốt để chịu tải trọng động truyền động Để đạt công dụng thấm cacbon sau cần tiến hành tơi ram Nhược điểm: có biến đổi kích thước sau nhiệt luyện Nhiệt luyện Thấm ni tơ - phương pháp hóa nhiệt luyện làm bão hịa ni tơ vào bề mặt thép để nâng cao độ cứng, tính chống mài mịn tính chống ăn mịn (độ cứng cao hẳn thấm bon đến 65 ÷ 70HRC Thấm ni tơ tiến hành thể khí với chất thấm amôniắc, nhiệt độ thấm khoảng 480 ÷ 650°C 2NH3 -> 3H2 + 2Nnguyên tử Nnguyên tử + Fe = Fe-N - Pha Ɛ dung dịch rắn sở pha xen kẽ Fe2N - Pha ɣ dung dịch răn sở pha xen kẽ Fe4N - Pha α fe rit ni tơ (dung dịch rắn nitơ Feα) Ưu điểm: không cần nhiệt luyện sau thấm Nhược điểm: thời gian thấm lâu, chi phí cao