Chương IV HÀN ỐNG THÉP HỢP KIM (XỦ LÝ NHIỆT) THEO TIEU CHUAN ASME IX NHUNG KIEN THUC CO BAN SAU KHI HÀN QUY TRÌNH XỬ LÝ NHIỆT: TRƯỚC, TRONG, “Trong công nghệ hàn kim loại hợp kim khơng phải kim loại, hợp kim có tính hàn tốt vật liệu có tính hàn khơng tốt cần phải xử lý nhiệt Có nhiều phương pháp nhiệt luyện nói chung nhiệt luyện mối hàn nói riêng phương pháp nhiệt luyện tiên tiền hữu hiệu nh ASME Nó cho ta chất lượng mối hàn sau hàn đảm bảo chất lượng yêu cầu kỹ thuật quy định để làm thay đổi tổ chức kim loại nên nhận tính chất mong muốn Bản chất nhiệt luyện kim loại làm thay đổi tính chấtất thông qua biến đổi tổ chức vật liệu Một quy trình nhiệt lu) Khi nung, tổ chức vật liệu thay ï theo nhiệt độ, thời điểm nâng, hạ nhiệt vớ tốc độ khác mà nhiệt luyện với phương pháp khác cho tính c liệu mong muối Ta thay thép cảng it C nhiệt độ nung cho nhiệt luyện cao.Tốc độ nung phụ thuộc vào loại thép Thời gian giữ nhiệt đủ nhiệt độ phân bố đềuở khắp chiều dày vật nung, thường tra bảng sổ tay nhiệt luyện Thiết bi nung: lò than, lò điện, lị muối, dịng điện cao tần, đèn xì Ví dụ: * Sau nhiệt luyện kim loại hợp kim có lý tính cao ví dụ thép cán có 0,8% bon độ cứng khoảng 160 HB, sau nhiệt luyện độ cứng khoảng 600 HB * Nhờ nhiệt luyện, tính chống mài mịn máy tăng lên nhiều Ví dụ: sơ mi, xecmăng động đốt không nhiệt luyện khơng thẻ làm việc được,nhưng sau nhiệt luyện tuổi thọ tăng lên nhiều hàng ngàn giờ, qua cho ta thấy nhiệt luyện phương pháp công nghệ quan 93 1.2 Tác dụng nhiệt luyện a) Làm tăng độ bên, độ cứng, tính chống mài mịn mà đảm bảo u cầu độ đẻo, độ dai va đập Do làm cho tiết chịu tải trọng lớn (nếu kích thước hình học) Ngồi cịn làm tăng tuổi thọ tiết độ tin cậy vật ệt luyện coi yếu tố định chất lượng sản phẩm khí b) Cải thiện tính cơng nghệ có liên quan đến nhiệt hàn, biến dạng la cán, rèn Đều làm thayđổi tổ chức kim loại, tiết bị biến cứng hay dịn gây khó khăn cho cơng nghệ gia cơng sau đó, phải áp dụng biện pháp cơng nghệ đặc biệt ủ, thường hố để tăng độ dẻo dai Cũng có trường hợp kim loại có độ dẻo cao khó cắt gọt cần phải tăng độ cứng nhiệt luyện Như vậy, nhiệt luyện làm tăng suất chế tạo khí dạng nhiệt luyện thường gọi nhiệt luyện trung gian 'Nếu trình nhiệt luyện kết hợp làm thay đổi tổ chức bên với thay đổi thành hoá học bề mặt gọi hố nhiệt lu « Cịn kết hợp nhiệt luyện với biến dạng dẻo gọi nhiệt luyện TAC DUNG CUA NHIỆT LUYỆN KIM LOẠI x——— J7” LAM THAY ĐỔI TỔ CHỨC BÊN TRONG VA BE KẾT HỢP NHIỆT LUYỆN VỚI BIẾN MAT DANG DEO (HOÁ NHIỆT LUYỆN) YẾU TỐ QUYẾT ĐỊNH CHẤT LƯỢNG SẲN PHẨM (CO NHIET LUYEN) LAM TANG NANG SUAT TRONG LAM TANG KHA NANG (NHIỆT LUYỆN TRƯNG GIAN) CỦA SẲẢN PHẨM CƠ KHÍ CHE TẠO CƠ KHÍ CẠNH TRANH Hình 4.1: Tác dụng nhiệt luyện + Các công nghệ nhiệt luyện gắn liền với cơng nghệ gia cơng khí, nâng cao trình độ iệt luyện nâng cao chất lượng khả cạnh tranh sản phẩm khí chế tạo Q trình nhiệt luyện 2.1 Tắc độ nung nóng: (Holding Rate) Là độ tăng nhiệt nung quy định tốc độ nung nhiệt độ nung kim loại Một số kim loại tốc độ nung lớn bị cong vênh bị nứt 94 2.2 Nhiệt độ nung nóng: (Holding Temperature) La nhiệt độ đạt cao trình nung Nhiệt độ nung quy định nhóm vật liệu, theo tiêu chuẩn quy định 2.3 Thời gian giữ nhiệt: (Holding time) Là thời gian cần thiết trì kim loại nhiệt độ nung Thời gian giữ nhiệt quy định nhóm vật liệu theo tiêu chuẩn quy định 2.4 Tốc độ nguội: (Coling Rate) Là độ giảm nhiệt độ theo thời gian sau giữ nhiệt quy định tốc độ nguội nhóm vật liệu theo tiêu chuẩn quy định s8 & = ® | NHIỆT Độ NUNG TỐC ĐỘ NUNG MAX Ni TỐC DỘ LÀM NGUỘI MAX (275 x25/t(0C/h) NHỆTĐỘ BANDAU ;Z ` Naw nevor ROL ` ⁄ L⁄ N ⁄ H/G NUNG | — THỜIGIAN Ủ G NGUỘI — ¬ Hình 4.2: Mi quan hệ nhiệt độ nung thời gian nung theo tiêu chuẩn ASME) Các hình thức nhiệt luyện (U, hưởng hố, tơi cứng ram) Các dạng nhiệt luyện khác nhiệt độ nung, cách làm nguội, cơng dụng 31.0 3.1.1 Mục đích Là dạng nhiệt luyện thực cách nung kim loại tới nhiệt độ cần thiết, giữ nhiệt độ thời gian định sau làm nguội chậm (thường làm nguội với lò phủ Amiang cách nhiét ) 3.1.2 Tác dụng ủ: - Tỉnh thể kim loại ổn định (bằng phương pháp ủ ta làm thay đổi hình dạng kích thức tổ chức hạt kim loại) - Khử khơng đồng thành phần hố học kim loại - Khử ứng suất dư tồn tiết 95 ~ Khử nội lực (tức làm giảm độ cứng để dễ gia công cơ) - Khử lớp biến cứng kim loại tăng độ đẻo cao 3.2 Thường hố 3.2.1 Mục đích Nhằm đạt tổ chức hạtmịn vật đúc (mối hàn lị luyện kim cơng nghệ đúc), rèn Khử độ cứng bề mặt bên kim loại - chuẩn bị tỉnh thể kim loại cho Chú ý: Không phải loại thép thường hố có loại thép sau thường hố độ cứng lại tăng lên 3.2.2 Tác dụng thường hoá: - Đối với thép bon thấp sau thường hoá ủ có tính - Thép có thành phần bon > 0,4% sau thường hoá có độ cứng tầng lên (do lại phải ram nhiệt độ: 650 - 700°C) 1a dạng nhiệt luyện giống ủ nhiệt độ nung nóng phải cao hơn, trình làm nguội nhanh 3.3 Téi cứng Là trình làm nguội kim loại sau nung nóng đến nhiệt độ định sau nhắn chìm chất lỏng hay mơi trường làm mát khí Phương pháp làm tăng độ bền va độ cứng cao (so với làm nguội chậm) Nhưng di kèm với độ giịn Như giới thiệu (tính hàn kim loại) khơng phải kim loại yêu c xử lý nhiệt trước sau hàn mà nhóm vật liệu có tính hàn khơng tốt có u cầu xử lý nhiệt trước hàn nhiệt luyện sau hàn yêu cầu nhiệt luyện sau hàn để loại bỏ ứng suất dư tồn vật hàn để cải thiện tính yêu cầu quy trình 3.4 Ram Được áp dụng sau kim loại làm cứng hồn tồn q trình giòn bắt ký ứng dụng (của bước cơng nghệ) Vậy ram q trình dựa việc gia nhiệt có kiểm sốt làm nguội từ từ để tác động tới tính chất định kim loại bản, thêm vào q trình giải phóng khí, khử ứng suất tăng cường tính (đối với thép hợp kim) Quá trình thực nhiệt độ khoang 700°C ` _ 4, Gia nhiệt trước hàn (Nung nóng sơ bộ) 4.1 Mục đích - Tác dụng: a) Giảm co ngót đúc kim loại mối hàn (giống tác dựng tì) giảm ứng suất trình hàn gây nên b) Tăng độ dẻo vùng ảnh hưởng nhiệt mối hàn (cũng giống ủ: Khử lớp biến cứng kim loại tăng độ dẻo cao điều chống nứt) ©) Tăng cường khí H; từ kim loại mối hàn Điều làm giảm khả rỗ khí Hạ nứt chân mồi hàn 96 4) Méi hàn hình thành dễ dàng, làm chậm thời gian nguội - xi hàn dễ dàng nỗi lên bề mặt mối hàn tránh khuyết tật ngậm xi, nứt ©) Giảm cường độ dịng hàn trình hàn mà đảm bảo độ ngấu mối hàn hay đường hàn, lớp hàn với Tác dụng khử độ ẩm ướt, dầu mỡ tiết hàn có tác dụng lượng mối hàn xấu đến chất Tóm lại: Gia nhiệt trước hàn: Là biện pháp hữu hiệu để bảo vệ cho kim loại khỏi nút, khơng làm thay đổi tính chất kim loại, vừa có tác dụng khử độ ẩm, tránh ứng suất dư sinh trình hàn, làm chậm thời gian nguội để tránh vết nứt, lỗ khí, ngậm xỉ ASME Phan IX P- số (bảng | QW -422) Bảng 4.1: Nhiệt độ nung nên dùng Nhiệt độ nung, | Nhóm kim loại š Chiều dày thành phần sơ nhỏ ®% = C Thép eacbon | C>0,3% vachiéu diy t 70.000 psi (482,6 Mpa) , 50 10 175 | 80 50 | 10 lớn _ | * Những thép hợp kim có chiều và| thành phân khác Thép hop kim | DO bén kéo > 60.000 psi Cr0,5%- 10% | (413,7 Mpa) thành phân khác Cr0,5% chiều dày > 5/8 in (16 mm) Hoặc chiều dày > 1⁄2 in (13 mm) Những thép hợp kim có chiểu dây và| thành phần khác Thép hợp kim _ | Độ bền kéo > 60.000 psi (413,7 Mpa) Cr2 1/4%- | Hoặc có Cr > chiều dày > 1/2 10% Thép hợp kim Thép hợp kim cao Ferit Thép hợp kim cao Austenit | Théphợpkim a 2A TY 10E 250 | 120 50 | 10 400 | 200 in (13 mm) * Những thép hợp kim có chiểu dây | 300 | 150: thành phần khác Cao Mactensit Nhiệt độ cao đường hàn 450°F (230°C), 400 | 200 50 | 10 50 | 10 250 | 120 300 | 150 300 | 150 oF Ghi chi: Yêu cầu nung sơ bảng mức bắt buộc tối thid Khi hàn hai vật liệu (P-No) số khác Nhiệt độ nung tối thiểu yêu cầu vật liệu (P - No) cao Nhiệt luyện sau hàn (PWHT) “Trong phương pháp nhiệt luyện thực sau hàn nhiệt luyện khử ứng suất dư quan trọng (Nhiệt luyện làm giảm ứng suất thường gọi SR (khử ứng suất) PWHT nhiệt luyện sau hàn Nhiệt luyện mối hàn thực theo quy định sau: CÁC QUY ĐỊNH CHO VIỆC NHIỆT LUYỆ! 4) Khi hàn hai vật liệu khác nhóm (P- No) Việc xử lý nhiệt sau hàn xác định theo yêu cầu nhiệt luyện vật liệu cao 'Yêu cầu nhiệt luyện phụ thuộc vào: ~ Nhóm vật u - Chiề day chi ~ Theo tiêu chuẩn khác có yêu cầu khác b) Khi nhiệt luyện cẩn phải kiểm soát: - Tốc độ nung nóng ~ Nhiệt độ nung nóng lưu giữ ~ Thời gian giữ nhiệt ~ Tốc độ làm nguội _ QUÁ TRINH CUA NHIỆT LUYỆN KIM LOẠI TỐC Độ NUNG NÓNG on viaTs cfu vonnk vk + NHIỆT BO NUNG NÓNG “THỒI GIAN GIỮ NHIỆT = “TỐC ĐỘ LÀM NGUỘI coonweastvaovenee in Hình 4.3: Quy trình nhiệt luyén 98 6, Các tiêu chuẩn hàn thường dùng theo ASME gia nhiệt hàn 6.1 Bảng 4.2: Các yêu cầu gia nhiệt theo SME I (POWER BOIER - Bao nhiệt điện) ASME IX | Base Metal Group | Thicknessand composi ‘Temp Min Preheat | P-Number | Nhém kim loại P.No Group Nos.l23 P.No.3 Group Nos 1,2,3 P.No Group Nos.1,2,3 P.No 5A P No 5B P No SC P.No.6 P.No.7 | P.No.§ | P.No.9A | P.No.9B | P.No 101 Group Nos 1,2,3 Group Nos 1,2 Group Nos 1,2 Group Nosl Group Nosl Chiều dầy thành phần *C>030% |*C yy t> 25mm (Lin) * Các yêu cầu khác Nhiệt độ gia nhiệ 175F | 80°C 30% 10°C * DG bén kéo> 70 ksi (480MPA) | 175°F | | * Chiéu day t= 5/8 in (16mm), 80°C Các yêu cầu khác SOF | 10°C * Độ bền kéo 70 ksi (410MPA) 250T | 80C |* Chiều day t> 1/2 in (13mm) * Các yêu cầu khác 50°F 10°C -* Độ bền kéo > 60 ksi (410MPA) | 400°F | 204°C * t= 5/8 in (13mm) Cr 6% * Các yêu cầu khác 300TF | 400T | 150% 204C Khong | Khong Không | Không 250T | 120C 300°F | 150% Nhiệt độ lớp hàn Max = 230°C 6.2 Bảng 4.3: Yéu cầu gia nhigt theo ASME B31.1 - (Power Pipping ống nhiệt điện) ‘ASME IX | Base Metal Group | Thickness and composition Temp Min Preheat P-Number | Nhómkimloại | Chiểu đẩy thành phần cấutạo | Nhigt dé gia nhiệt *C>0,30% —I7E | SỨC P.No * Chidu day t> 25mm(1") * Các yêu cầu khác P.No.3 P.No.4 * Độ bền kéo > 60 ksi(413,7MPA) * Chidu day t>1/2 in (13.0mm) * Các yêu cầu khác * Độ bên kéo > 60 50°F 175FE | 10°C 80C 50°F 10°C 250 | 120C 99 ‘ASME IX | Base Metal Group | P-Number | Thickness and composition Nhómkimloại | Chiểu dầy thành phần cấutạo | ksi(413,7MPA) * Chiều dẩy t> 1/2 in (130mm) * Các yêu cầu khác * Độ bền kéo > 60 ksi(413.7MPA) * t> 1/2 in (13mm) Cr 6% * Các yêu cầu khác * Toàn P.No 5A P No 5B P.No.6 P.No.9A P No 9B P.No 101 6.3 Bảng 4.4: Yêu cầu gia nhiệt theo ASME VIHI ‘ASME IX | Base Metal Group] 'Bình bễ áp lực) Thickness and composition P-Number | Nhémkimloai | Chiéu day thành phần cấu tạo | P.No P.No.3 P.No.4 | Temp Min Preheat Group Nos 1, 2,3 Group *C> 0.30% * Chigu day t> 25mm(1") Nos 1,2 50°F 10°C 400°F | 200°C 300% 400°F 250F 300% 300% | | | | | 150% 200% 120C 150C 150% (Pressure Vessl ‘Temp Min Preheat Nhiệt độ gia nhiệt 175°F | 80°C * Các yêu cầu khác 50% 10°C * Dé bén kéo > 70 ksi(480MPA) 175°E 80°C * Các yêu cầu khác 50°F 10°C * Dé bén kéo 60 ksi (410MPA) 250% 121°C * Các yêu cầu khác 50°F 10°C Nos.1,2,3 - | * Chiều dẩy t= 5/8 in (16mm), Group Nhiệt độ gia nhiệt * Chiều dầy t> 1/2 in (13mm), P.No 5A * Độ bền kéo > 60 ksi (410MPA) | PLNOSB ] Go Nog | T12 in3mm)vàCr * Toàn vật liệu P.No.5 | 400°P | 204°C P.No.6 400°F | 204% Group Nos 1, 2,3 * Toàn bội 300% | 150°C P.No.7 | Group Nos.l,2 P.No.8 | Group Nos.l,2 Không | Không Không | Không P.No.9B | 300F | 150°C P.No.9A | Group Nos.1 P.No.10A | Group Nos.1 100 Group Nos.1 250°F 121°C 1751 80°C ‘ASME IX | Base Metal Group] Thickness and composition ‘Temp Min Preheat P-Number | Nhóm kimloại | Chiều dầy thành phần cấu tạo | Nhiệt độ gia nhiệt P.No.I0B | Group Nos.2 250°F 121°C P.No.10C | Group Nos.3 175°F 80°C P.No 10D | Group Nos.4 P.No.I0E | P.No 10F | P.No.11A | P.No.IIA | P.NG.IIA | P.No.11A | P.No.IIB | Group Group Group Group Group Group Group 300°F | 150% Nos.5 Nos.6 300°F 300°F Nosl Nos2 Nos3 Nos4 Không 400F 400F 300? Nos.1 175°F P.No.11B | Group Nos2 P.No.IIB | P.No.IIB P.No.11B P.No.11B P.No.I1B | | | | 175F Group Nos.3 Group Group Group Group 175°F Nos4 Nos.5 Nos.6 Nos7 P-Number | iat P.No.3 Nhómkimloại | Group P.No.SA | Group P No 5B Chiều dây thành phần cấu tạo | Nhiệt độ gia nhiệt * Độ bền kéo > 70-ksi(480MPA) 80°C S0E | 10C 80°C * Các yêu cầu khác 50°F 10°C * Các yêu cầu khác 300 | 150% day t = 5/8 in (16mm) * Chiéu Nosl | * Độ bền kéo 60 ksi(410MPA) * + >1⁄2 in (13mm) Nos 1, 2,3 175°F | 175% 250% | 121°C 400° | 204°C * Tắt vật liệu P No.5 300°F | 150% * Toàn 400°F | 204°C * t>1/2 in (13mm) va Cr= 6% Group 80°C Thickness and composition | Temp Min Preheat * Độ bền kéo >60 ksi(410MPA) P.No.6 80°C Bình bễ áp lực) Nos 1,2,3 | * Chiu déy t> 25mm(1™) * Các yêu cầu khác * Mối hàn góc < 1⁄2 in (13mm) Nos 1, 2,3 80°C theo ASME VIII Div.2 (Pressure Vessl - *C>0,30% Group Không 204C, 204C 150% 175% 80°C 175°F 80°C 400F | 204C 400F | 204C 6.4 Bảng 45: Yêu cầu gia nhiệt ‘ASME IX_ | Base Metal Group | | | | 150°C 150°C 101 ASME IX ] Base Metal Group P-Number | Nhóm kim loại P.NG.7 | GroupNosl,.2 P.No.8 | Group Nos.1, P.No 9A, P No 9B, P No 10A P No, 10E P.No.11_| P.No 21 P.No.22 P.No.23 P.No 14 P.No 31 P.No.35 P No, 24 ‘Thickness and composition | Temp Min Preheat Chiều dầy thành phần cấu tạo | Nhiệt độ gia nhiệt * Nhiệt độ lớp hàn 177-232" Group Nos.1-6 Không Không 300°F 300% 300 | | | | | Không Không 150% 150°C 150°C 250% 175°F_|_ Không Không Không Không Không Không Không | 121°C 80°C | Không | Không | Không | Không | Không | Không | Không 6.5 Bảng 4.6: Yêu cầu gia nhiét theo ASME B31 Ong công nghệ Kim loại iat ee | “NO | A-No PNoI | im im loại a Thép cacbon Chiều đẩy éng | a danh nghĩa Độ bên nhàkéo Ba nhỏ | Payne | 8iữmhiệt inch | mm | ks | MPA | °c _| bin | bin 3⁄4 | 19 | 71 | 490 | Không >3/4 | >19 | Tấtcả | Tất | 593-649 | 1 P-No.3 | 2,11 | Théphop | 3⁄4 19 | 71 | 19 | Tited | Tatcd | 593-718 | 1 Tat | >71 | >490 | 593-718] 3⁄2 P-No.4 Thép hợp | kim 0,5% “Cha” P-Nos | 4,5 | Théphop | kim 2.25% | 490|704746| 1⁄2 13 | Tatea | Tat ea | 704-746 >I/2 | >13 | Tấteà | Tấtcả | 704-746| Thép hợp | Tấtcả | Tất | Tata | Tatca | 732-788] kim 1 490 | Không >1⁄2 | >13 | Tấtcả | Tất | 704-746 | Tat | >71 1| | 2