Công nghệ nhiệt luyện và xử lý bề mặt (Nguyễn Văn Dán).pdf

Công nghệ nhiệt luyện và xử lý bề mặt (Nguyễn Văn Dán).pdf Công nghệ nhiệt luyện và xử lý bề mặt (Nguyễn Văn Dán).pdf Công nghệ nhiệt luyện và xử lý bề mặt (Nguyễn Văn Dán).pdf Công nghệ nhiệt luyện và xử lý bề mặt (Nguyễn Văn Dán).pdf

Ø.1 HO TRO Ấ T TAI LIEU HC IE

‘Mustenite “Martensit Tempered Martens itte

NHÀ XUẤT BAN Sos :

—=pAl HỌC ‘tude GIA TP P

củ: ;

_ ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCHKHOA -

N guyén Van Dan

CÔNG NGHỆ NHIỆT LUYỆN

_ VÄ XỬ LÝ BÊ MẶT

(Tai ban lần thứ hai)

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA ˆ

_—— TP HỖ CHÍ MINH -2010 - ¬

LOI NOI DAU

PHANI CONG NGHE NHIET LUYEN

Chuong 1 LY THUYET CHUYEN BIEN PHA TRONG KIM LOAI

VA HOP KIM

1.1 Chuyển biến khi nung nóng thép: peclit thành ôstenit (P > y)

1.1.1 Khái niệm và đặc điểm của chuyển biến

1.1.2 Cơ chế chuyển biến P > y

1.1.3 Động học của chuyển biến P — y

1.1.4 Hat éstenit

1.2 Chuyển biến khi làm nguội chậm ôstenit thành pecHt

(y~ P) trong thép

1.2.1 Khái niệm và đặc điểm

1.2.2 Cơ chế chuyển biến y P

1.2.3 Động học của chuyển biến y —> P

1.3 Chuyển biến khi làm nguội nhanh ôstenit thành

1.3.1 Cấu trúc tinh thể và tính chất của mactenxit

1.8.2 Các đặc điểm của chuyển biến y M

13.3 Ổn định hóa ôstenit

1.4 Chuyển biến trung gian ôstenit thành bainit (y > B) trong thép 1.6 Chuyển biến khi ram thép

1.6.1 Các giai đoạn chuyển biến khi ram thép

1.5.2 Anh hudng cia cée nguyén ié hop kim đến chuyển biến -

khi ram thép

1.6 Sự phân hủy các dung dịch rắn quá bão hòa

Chương 9 CÔNG NGHỆ NHIỆT LUYỆN

2.1 Nung nóng thép và hợp kim

2.1.1 Yêu câu đối với việc nung nóng thép và hợp kim

2.1.2 Các phương pháp nung nóng

9.1.3 Xác định thời gian nung nóng và giữ nhiệt

2.1.4 Ôxy hóa và thoát cacbon khi nung nóng thép

3.1.5 Các thiết bị hung và môi trường nung

2.3.6 Các khuyết tật xảy ra khi tôi và ram thép

9.4 Nhiệt luyện gang

9.4.1 Nhiệt luyện gang xám

2.4.2 Nhiệt luyện gang cầu

9.5 Nhiệt luyện hợp kim màu

8.2 Hóa - nhiệt luyện

3.2.1 Khái niệm chung

3.2.2 Thém cacbon

3.2.3 Tham nite

3.2.4 Thấm đồng thời cacbon và nitơ (C —-N)

3.2.5 Thấm cacbon và thấm nitơ bằng ion hóa

3.2.6 Thấm các nguyên tế khác

8.3 Phủ chống mài mòn

3.3.1 Công nghệ hàn đắp hợp kim chống mài mòn

3.3.2 Công nghệ phun phủ hợp kim chống mài mòn

bằng ngọn lửa và plazma

3:3.3 Mạ kim loại và hợp kim chống mài mòn

3.4 Hóa bên bằng biến cứng cơ học và cơ nhiệt luyện

3.4.2 Hóa bên bằng cơ-nhiệt luyện

Chương 4 BẢO VỆ VÀ TRANG TRÍ BỂ MẶT

4.1 Mạ điện

4.1.1 Những khái niệm cơ bản về mạ điện

4.12 Chuẩn bị bễ mặt trước khi mạ điện

4.1.3 Thiết bị phân xưởng mạ

4.1.4 Mạ kẽm

4.15 Mạ đồng

4.16 Mạ niken

4.1.7 Ma crom

4.2 Ôxy hóa và phốt phát hóa kim loại và hợp kim

4.2.1 Nhuộm đen thép và gang

4.2.2 Phốt phát hóa thép và gang

4.2.8 Ôxy hóa - nhuộm màu nhôm và hợp kim nhôm

4.2.4 Oxy héa va thu động hóa đồng

4.3 Các phương pháp phủ bảo vệ khác

4.8.1 Phương pháp phủ nhúng kim loại nóng chảy

4.3.2 Phương pháp phun phủ bể mặt

PHAN IIT | PHY LUC

Phụ lue 1 Quy trình nhiệt luyện, cơ tính và công dụng một số

mác thép và hợp kim màu Phụ lục 2 Một số vật liệu làm anốt dùng trong kỹ thuật mạ

Phu luc 3 Một số hóa chất thường dùng trong kỹ thuật mạ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, sự phút triển mạnh mẽ của ngành uột liệu đã đáp ứng nhu

edu của các ngành kinh tế quốc dân như: cơ khí, xây dụng, điện - điện tủ, hóa học Muốn sử dụng uột liệu có biệu quả, chỉ có uật liệu tốt thôi thì chưa đủ mà còn cân phải qua công nghệ xử lý uật liệu nhằm đạt được các tính năng cân thiết Giáo trình này biên soạn nhằm phục bụ cho công tác

giảng day vé hoc tap cde môn học có liên quan đến công nghệ xử ký uật liệu kim loại, phù hạp uới nội dung, phương phúp giảng dạy của Trường Đại học

Bách khoa - Đại học Quốc gia TP Hỗ Chí Minh

Nội dung của giáo trình này gồm hai phân chính:

Phân I: Công nghệ nhiệt luyện

Phần 1l: Xử lý bê mặt

Phân Câng nghệ nhiệt luyện gôm:

Chương 1: Giới thiệu lý thuyết chuyển biến pha khi nhiệt luyện thép

va hop kim

Chuong 2: Giới thiệu các công nghệ nhiệt luyện như công nghệ nung nóng, i va thường hóa, tôi uà rơm, nhiệt luyện gang va hop kim mau

Phân Xit lf bé mat gém:

Chương 3: Giới thiệu các công nghệ hóa bên bê mat chi Tiết thép như

các phương pháp tôi bề mặt, hóa nhiệt luyện, phun phủ chống mài mòn, hóa

bên: bằng cơ học 0ò cơ nhiệt luyện

Chương 4: Giới thiệu các phương pháp bảo uệ uờ trang trí bé mat, bao

gồm các khái niệm cơ bản uề mẹ điện, các công nghệ mạ kẽm, đông, nihen,

crôm, các công nghệ oxy hóa oà phốt phát hóa bữm loại oò hợp bìm

Ngoài ra, trong phân Phụ lục còn cung cấp cho bạn đọc một số qui

trình nhiệt luyện, cơ tính uà công dụng của một số mác thép 0à hop kim sit dụng cũng như các uột liệu, hóa chất sử dụng trong kỹ thuật mẹ

Giáo trình này được biên soạn lần đâu uì thế không thể tránh khôi các

gai sót, rất mong được sự góp ý của các độc giả Túc giả xin chân thành cảm

ơn Bạn giám hiệu Trường Đại học Bách khoa - Đại học Quốc gia TP Hỗ Chí

Minh uè các đơn uị, ban, ngành có liên quan đã hỗ trợ nhiều mặt để xuất bản cuốn sách này

Thu góp ý xin gửi uê địa chỉ: Đại học Quốc gia Tp Hỗ Chí Minh -

Trường Đại học Bách khoa - Bộ môn Công nghệ Vột liệu kứm loại uà hếp kim- Khoa Công nghệ Vật liệu

Tác giả

TS Nguyễn Văn Dân

PHAN I |

CONG NGHE NHIET LUYEN

Chuong 1

LY THUYET CHUYEN BIEN PHA TRONG KIM LOAI VA HOP KIM

Chương này nhằm cung cấp cho sinh viên các kiến thức lý thuyết về

các dạng chuyển pha khi nung nóng, giữ nhiệt, làm nguội thép cũng như các

chuyển biến khi ram, hóa già thép và hợp kim màu Các kiến thức trong

chương trình này sẽ là cơ sở chọ các quá trình công nghệ nhiệt luyện ở phần

sau

1.1 CHUYỂN BIẾN KHI NUNG NÓNG THÉP: PECLIT THÀNH ÔSTENIT

(P->+y)

1.1.1 Khái niệm và đặc điểm của chuyển biến

Phần này chỉ giới hạn nghiên cứu đối với thép cùng tích (0,8 %C) có tổ

chức tương ứng là peclit, các loại thép khác được suy ra từ lý thuyết này Như đã biết peclit là một hỗn hợp cơ học gồm hai pha: pherit (x) vA xémetit (Xe) Pherit chứa rất ít cacbon (< 0,02 %C) còn xêmentit chứa tới 6,67 %Œ

Ôstenit là dung dịch rắn của cacbon trong sắt, y có thành phần cacbon đồng nhất ở mọi vị trí là 0,8 %

Chuyển biến P > y có một số đặc điểm sau:

- Chuyển biến mang tính chất khuếch tán vì từ một hỗn hợp cơ học

gồm hai pha có thành phần cacbon rất khác nhau chuyển thành một dung

dịch rắn có thành phần đồng nhất đòi hỏi phải có sự khuếch tán từ những vị trí có nồng độ cacbon cao tới những vị trí có nẵng độ cacbon thấp:

PL a + Xe ]> + l

002 %C 667% - oạ gc

- Chuyển biến P — y cũng là quá trình kết tỉnh bao gồm sự sinh mắm

và phát triển mắm Tốc độ chuyển biến phụ thuộc vào chênh lệch năng

lượng tự do trạng thái đầu (peclit) và trạng thái cuối (ôsbenit)

1.1.2 Cơ chế chuyển biến P — y

1: Sự sinh mâm: ôstenit

Mầm ôstenit được sinh ra trên biên giới hai pha pherit (v).và xêmentit

(Xe) như H.1.1

nhỏ mịn hơn là do định hướng của các mầm ôstenit khác nhau nên Ít có sự sáp nhập các hạt ôstenit

8- Sự phát triển mdm dstenit

Mầm ôstenit sinh ra nếu có kích thước lớn hơn kích thước tới hạn sẽ

tiếp tục phát triển Sự phát triển mắm ôstenit xây ra bằng cách dịch chuyển biên giới về cả hai phía pherit va xémentit Tốc độ lớn lên của mam ôstenit được quyết định bởi tốc độ dịch chuyển biên giới về phía pherii và xêmentit

được tính như sau:

AC - sự chênh lệch nêng độ cacbon ở bễ mặt biên giới y/x, hoặc

y/œ với nông độ cacbơn trong xêmentit hoặc pherit

AC, xe = xy ~ C/x;

AC, x= Cy, -C (1.2)

Ty (1.1) va (1.2) nhận thấy rằng:

- Tốc độ dịch chuyển biên giới mắm ôstenit phụ thuộc vào hệ số

khuếch tán và gradien nồng độ cacbon trong õsienit và vào sự chênh lệch

nông độ ở bể mặt biên giới AC

- Tốc độ dịch chuyển biên giới của mâm ôstenit về phía pherit lớn hơn

- Sau khi chuyển biến kết thúc vẫn còn một lượng xêmentit (hoặc

cacbit trong thép hợp kim) chưa hòa tan hết và thành phần của ôstenit cũng

không đồng đều

3 Sự hòa tan cacbit va déng đêu hóa éstenit trong thời gian

giữ nhiệt

- Sự hòa tan cacbit: như đã trình bày, tốc độ dịch chuyển mắm ôstenit

về phía pherit nhanh hơn nhiều so với về phía xêmentit, do đó kết thúc chuyển biến vẫn còn lại một lượng xêmentit chưa hòa tan hết Trong các

thép hợp kim, ngoài xêmentit còn có cacbit là pha tạo thành giữa các nguyên tố hợp kim và cacbon Vì vậy muốn hòa tan hết xêmentit và cacbit vào ôstenit, cần phải tăng nhiệt độ hoặc kéo dài thời gian Trong công nghệ

xử lý nhiệt (nhiệt luyện), người ta chọn giải pháp giữ nhiệt sau khi nung để thực hiện mục đích này Việc tăng nhiệt độ để hòa tan cacbit ít được sử dụng

vì việc đó có thể làm cho kích thước hạt ôstenit trở nên thô to làm giảm độ

bến Trong một số thép hợp kim cao như thép gió, thép mangan cao người

ta buộc phải tăng nhiệt độ lên rất cao so với A Ca để hòa tan hết cacbit

- Sự đồng đểu hóa ôstenit: ôstenit ngay sau khí tạo thành có thành phần không đồng nhất: Chỗ nào trước là pherit sẽ giàu nguyên tố hợp kim

không tạo cacbit và nghèo cacbon, chỗ nào trước là cacbit sẽ giàu cacbon và

nguyên tố hợp kim tạo cacbit Muốn cho thành phần ôstenit déng déu thi

cũng phải tăng nhiệt độ hoặc thời gian gìữ nhiệt Thông thường giải pháp tăng thời gian giữ nhiệt được sử dụng vì lý do đã nêu trên

1.18 Động học của chuyển biến P > y

Động học nghiên cứu mối phụ thuộc của mức độ chuyển biến theo thời gian Trong điều kiện nung nóng đẳng nhiệt mối quan hệ giữa lượng chuyển

và thời gian theo phương trình sau:

Nếu coi tốc độ sinh mầm và phát triển mầm không phụ thuộc theo thời gian, mầm ôstenit có dạng cầu và quá trình sinh mầm là ngẫu nhiên thì phương trình (1.3) có dạng:

f(t = 1- exp(- 7 NV +9 (1.4)

Đây là phương trình Johnson-Mehl

với: N - tốc độ sinh mắm; V - tốc độ phát triển mắm

"Tại mỗi nhiệt độ có N và V khác nhau, xây dựng được mối quan hệ f{t ) - t theo mỗi nhiệt độ như H.1.3 a

tan 1) % 100 %

Hình 1.2 a) Duang cong déng hoc chuyén pha P > y

b) Biểu đề động học chuyển pha P ~› r

Trong thực tế, người ta quan tâm nhiều đến biểu để động học chuyển

pha p — y như H.1.2 b Biểu đồ động học chuyển pha p -> y được xây dựng từ các đường cong động học chuyển pha (H.1.2 a) Ở mỗi một nhiệt độ ta có hai

điểm bắt đâu và kết thúc chuyển biến Ví dụ: ở tạ ta có thời gian điểm bắt đầu chuyển biến là 1 và kết thúc chuyển biến 1ƒ, tương ứng t¿, tạ, tạ là

3,3,4 và 2,3,4

Từ đó ta xây dựng được mối phụ thuộc của nhiệt độ chuyển biến vào thời gian Trên H.1.2 b, đường 1 là đường bắt đầu chuyển biến, đường 2 là đường kết thúc chuyển biến, đường 3 là đường hòa tan cacbit, đường 4 là đường đồng đều hóa ôstenit

Trọng thực tế, nhiệt luyện quá trình nung nóng là liên tục người ta

dùng biểu đồ H.1.2b để khảo sát xu thế của chuyển biến khi nung liên tục

Ví dụ với vận tốc nung Vạ > V¡ chuyển biến bắt đầu và kết thúc ở nhiệt độ

cao hơn trong thời gian ngắn hơn Thực tế cho thấy khi nung nóng để tôi bề mặt bằng dòng điện cắm ứng (nung nhanh), nhiệt độ tôi bao giờ cũng cao

hơn nhiệt độ tôi thể tích (nung chậm) từ 100 + 150 °C

Ly thuyét chuyển biến pha trong kim loại và hợp kim lỗ

Co tinh cia chi tiết như độ dẻo, dai, độ bền phụ thuộc rất nhiều vào

độ nhỏ mịn của tổ chức thép khi sử dụng Độ nhỏ mịn của các tổ chức thép

lại phụ thuộc vào độ nhỏ mịn của ôstenit trước khi phân hóa Tóm lại, độ

hạt của ôstenit quyết định đến cơ tính của chỉ tiết thép

Tùy thuộc vào quá trình biến

được khử ôxy bằng pherosilie và § 3

nhanh theo nhiệt độ (H.1.3: a) nhiệt độ của thép bản chết hạt lớn (q) va

là những lưại thép được biến tính

bằng Ti, V và khứ ôxy bằng nhôm Những loại thép này sau khi tạo thành ôstenit, tiếp tục núng nóng hoặc giữ nhiệt tới 950 + 1000 °C, thậm chí

1100 °C, hat éstenit phát triển rất chậm, quá nhiệt độ này hat dstenit phat

triển rất nhanh (H.1.3 b) Hiện tượng này được giải thích là do các pha cacbit titan, vanadi, pha nitrit nhôm nằm ở biên giới đã cản trê sự lớn lên của hạt ôstenät, quá 950 °O các pha này cũng bị hòa tan và hạt ôstenit tiếp

tục phát triển

Hạt õstenit ban đầu mới sinh ra phụ thuộc mạnh vào tốc độ tạo mầm

N và tốc độ phát triển mắm V theo biểu thức:

1

N2

với: A - số lượng hạt ôstenit trên 1mm diện tích,

Như vậy, tốc độ tạo mâm càng lớn, tốc độ phát triển mâm càng nhỏ thì A càng lớn và hạt ôstenit có kích thước càng nhỏ Các yếu tố như bản chất của thép, tổ chức ban đầu, độ quá nung AT có ảnh hưởng lớn đến hạt

ôstenit Bản chất của thép như đã nêu ở trên, thép có bản chất hạt nhỏ khi

nung tới 950-+ 1000 °C hạt ôstenit vẫn rất nhỏ mịn Các loại thép bản chất

,hạt lớn, hạt ôstenit phụ thuộc mạnh vào tổ chức ban đầu và độ quá nung AT,

"Tổ chức bạn đầu càng nhỏ mịn thì hạt ôstenit càng nhỏ, tổ chức ban đầu là

hat peclit thì sẽ có hạt ôstenit nhỏ mịn hơn tổ chức ban đầu là peclit tấm là

do peclit tấm có cùng định hướng nên các hạt ôstenit khi phát triển đễ sáp nhập lại với nhau Độ quá nung AT tăng thì cả tốc độ sinh mắm và phát triển mâm đều tăng, nhưng do tốc độ sinh mắm tăng nhanh hơn tốc độ phát

triển mầm nên thu được hạt ôstenit nhỏ mịn

Thực tế trong quy trình xử lý nhiệt, hạt ôstenit phụ thuộc vào nhiệt độ

và thời gian giữ nhiệt của quy trình cụ thể Nói chung nhiệt độ càng cao, thời gian giữ càng đài thì hạt ôstenit càng lớn

1.3 CHUYỂN BIẾN KHI LÀM NGUỘI CHẬM ÖSTENIT THÀNH PECLIT

(y > P) TRONG THEP

1.9.1 Khái niệm và đặc điểm

Tổ chức ôstenit chỉ là một sản phẩm khi nung thép tổn tại ở nhiệt độ

cao Ở nhiệt độ bình thường, tùy thuộc vào tốc độ làm nguội ôstenit mà ta có các sản phẩm tạo thành là peclit, bainit hay mactenxit (H.1.4 a)

Khi làm nguội chậm ôstenit chuyển biến thành peclit gồm hai pha

(œ.+ Xe), tổ chức peclit tấm cho trên hình (1.4 b) Peclit có hai dạng là peclit

tấm và peclit hạt

Đeclit tấm, tùy thuộc vào khoảng cách 8, giữa hai tấm xêmentit FeaC) người tạ chia thành peclit [So = (5 — 7).10 “mm]; xoocbit [So = (3+4).10“mm]

và trutstit [8o = (1 + 2) 10 “mm]

Đặc điểm của chuyển biến ôsbenit thành peclit;

- Chuyển y > P là quá trình khuếch tán vì từ một pha ôstenit có

thành phần cacbon tương đối đổểng nhất chuyển thành hai pha pherit và xêmentit có thành phần cacbon rất khác nhau

y >P=[Ía+ Xe]

0,8 %C 0,02 %C 6,67 %C

Lý thuyết chuyển biến pha trong kim loại và hợp kim 17

- Chuyển biến xây ra trong khoáng Nhiệt độ °c

nhiệt độ tương đối cao từ AO) + B50 °C

- Chuyển biến xảy ra bằng cách

sinh mâm và phát triển mắm Tốc độ

chuyển biến phụ thuộc vào nhiệt độ theo

đường cong có cực đại như H.1.5

+ Trên H.1.5, ban đầu khi tăng độ

quá nguội tốc độ phân hóa ôstenit tăng, Tốc độ chuyển biển

đạt cực đại với AT nào đó, sau đó tăng Hình 15 Ảnh hưởng của độ quá

1.2.2 Co ché chuyén bién y > P

1- Sự sinh mâm

Mâm xêmentit được sinh ra trước trên biên giới hạt ôstenit, pherit

sinh ra sau do sy phat triển của mdm xémentit Tốc độ sinh mắm phụ thuộc

vào số lượng biên giới hạt ôstenit cũng như độ quá nguội AT

Hạt ôstenit càng nhỏ mịn, độ quá nguội AT càng lớn thì mắm sinh ra

càng nhiều Đương nhiên mắm xêmentit sinh ra ban đầu có kích thước lớn

hơn tới hạn thì nó sẽ phát triển Sự phát triển của mầm xêmentit kéo theo

sự xuất hiện pha pherit Quá trình phát triển theo cả chiều đày và chiều dài

9- Sự phát triểu mâm

Mâm xêmentit phát triển thu hút cacbon từ những vùng lân cận làm

cho hàm lượng cacbon ở những vùng đó giảm tới mức xuất hiện các tấm

pherit Vì lượng chứa cacbon trong pherit rất ít nên cacbon có xu hướng bị

đẩy ra xung quanh, tạo điểu kiện để hình thành các tấm xêmentit mới Quá

trình cứ thế tiếp diễn tạo thành các cụm peclit gồm các tấm pherit va

xémentit song song nhau Sự phát triển các cụm peelit cả chiều đày và chiêu

đài theo các định hướng khác nhau và dừng lại khi biên giới chạm nhau

Trong các thép trước hoặc sau cùng tích, sự phân hóa ôstenit có hơi

khác, ban đầu là tiết ra pha dư (xêmentit hoặc pherit) rồi sau đó mới chuyển biến y > P

Lượng pha dư tiết ra phụ thuộc vào độ quá nguội Độ quá nguội càng tăng, lượng pha dư tiết ra càng ít, tới mức nào đó, pha dư hoàn toàn không

tiết ra -

Chuyển biến ôstenit thành peclit trong thép hợp kim cũng gần giống

trong thép cacbon, chỉ khác cacbit ở đây có thể là xêmentit hợp kim hoặc

cacbit hợp kim l

1.3.3 Đông học của chuyển biến y > P

1- Giản độ phân hóa 7 > P khi lam nguội đẳng nhiệt

Khi làm nguội đẳng nhiệt ôstenit ở các nhiệt độ đẳng nhiệt khác nhau

bì > fy> lạ > ty > ts > te sẽ thu được các đường cong động học bằng thực nghiệm như H.1.7 :

Trên H.1.7, thấy rằng ban Chuyển biển %

đầu tăng AT (AC¡ — t) thì đường

cong dịch chuyển về phía trái, độ

đốc tăng lên và thời gian bất đầu

và kết thúc chuyển biến ngắn lại ©

nhưng đến mức nào đó (t¿) thì các 40

đường cong lại có xu hướng dịch 2o

chuyển về phía phải (ts, tạ) Như

„100 †

80 Thời gian

a a 8

vậy, tốc độ chuyển biến phụ thuộc NM n

vào nhiệt độ là một đường cong có Hình 17 Các đười động học ở cá

cực đại như H.1L5, nh 1 c đường cong động học Ở các

nhiệt độ khác nhau

Người ta xây dựng giản dé

động học phân hóa y > P, khi làm nguội si dang nhiệt theo các đường cong

động học (H.1.7)

Trên trục tọa độ nhiệt độ chuyển biến - thời gian ứng với mỗi nhiệt độ

chuyển biến ta có hai điểm bắt đầu và kết thúc chuyển biến Ví dụ tại tạ ta

có điểm bắt đầu chuyển biến a; và kết thúc chuyển biến bạ, tương tự tại tạ ta

có aa, bạ tạ ta có aa, bạ

Tập hợp tất cả các điểm bắt đầu chuyển biến ai, ag, as, a, 8 ag ta noi

lại được đường bất đầu chuyển biến

Tập hợp các điểm kết thúc chuyển biến bị, bạ, bạ, bạ, bạ, ;bạ nối lại ta được đường kết thúc chuyển biến Dạng đường cong giống như chữ “C” cho nên còn oi là giản đồ đường cong chữ “E” như H.1.8

Lý thuyết chuyển biến pha trong kim loại và hợp kim 18

Hình 18 Gián dé phân hóa đẳng nhiệt y Hình 1.9 Giản đã phân hóa

Hình 1.9 biểu diễn giản đổ phân hóa y -> P khi lam nguội đẳng nhiệt của thép cùng tích (0,8 %C)

Vùng giản đồ từ đường bắt đầu chuyển biến đến trục tung là vùng của ôstenit quá nguội, vùng ngoài đường kết thúc chuyển biến là vùng sản phẩm ứng với các độ quá nguội khác nhau: từ AC; đến 650 °C ta có sản phẩm phan

hóa là peclit, gồm peclit, xoocbit và trustit

Từ 550°C đến Md ta có sản phẩm phân hóa của ôstenit là bainit bao

gém bainit trên và bainit dưới Từ Mđ đến Mk sản phẩm phân hóa ôstenit

là mactenxit Giữa hai đường cong chữ “C” là sản phẩm phân hóa ôstenit

không hoàn toàn y + P hoặc y + B

- Ý nghĩa của đường cong chữ “C”: cùng với giản để Fe - C gián đổ

phân hóa đẳng nhiệt của y -> P là cơ sở cho các quá trình xử lý nhiệt:

Dựa vào giản đề có thể biết được các sản phẩm phân hóa của éstenit ở mỗi nhiệt độ và thời gian xác định

Dựa vào giản đề có thể xác định được vận tốc nguội tới hạn Vụ làm cơ

sở cho việc chọn các môi trường tôi khác nhau

Dựa vào gián đê có thể xác định được thời gian giữ nhiệt khi nhiệt

luyện phân cấp Bay đẳng nhiệt

- Các yếu tố ánh hưởng đến giản đỗ đường cong chữ “C”,

Khi hàm lượng cacbon nhỏ hoặc lớn hơn 0,8%, giản dé có thêm đường

tiết pha dư trước khi chuyển biến như H.1.10 a

Khi tăng hoặc giảm hàm lượng cacbon quá 0,8% đường cong chữ C đầu

có xu hướng địch về phía trái làm giảm tính ổn định của ôstenit

Các nguyên tố hợp kim trừ Ai và Co đều có xu hướng đẩy đường cong

chữ “C” vẻ phía phải, làm tăng tính ổn định của ôstenit, thậm chí còn làm giản để chữ “C” thay đổi dạng như H.1.10b ’

Các yếu tố công nghệ như nhiệt độ và thời gian ôstenit hóa cũng ảnh

hưởng đến giản đỏ Nhiệt độ ôstenit hóa càng cao, thời gian càng dài, gián

dé càng bị dich về phía phai,dstenit càng bị ổn định

2 Gian đồ phân hóa + -P khí làm nguội liên tục

Trong thực tế công nghệ xử lý

nhiệt quá trình phần hóa y -> P xảy ra

khi làm nguội liên tục Giấn để phân

hóa y —>.P khi làm nguội liên tục có

dạng như H.1.11

Nhận thấy rằng giản đổ chữ “C”

chỉ còn phẩn trên, so với giản đổ chữ

“C” phân hóa đẳng nhiệt ôstenit, giản

dé khi làm nguội liên tục dịch sang bên

trái và hạ thấp xuống đưới hơn

Điều này có nghĩa khi làm nguội

liên tục sự phân hóa y — P xảy ra chậm

hơn và với độ quá nguội lớn hơn Chú ý

rằng khi làm nguội liên tục ứng các vận

tốc nguội Àhác nhau sẽ thu được các tổ

Hình 111 Giản dé phan hoa

xy +P khi làm nguội liên tục

cla thép 0,8 %C

- phức khác nhau Ví dụ trên H.1.11 ửng với các vận tốc nguội V < Vp tổ chức

sau khi phân hóa ôstenit là 100% ›:pecHt, khi Vp < V < Wthi tổ chức sau khi phân hóa sẽ là mactenxit + peclit Mặt khác, khi làm nguội lên tục tốc độ

nguội trên bễ mặt cHỉ tiết và trung tâm cũng thay đổi và do đó tổ chức phân

hóa ôstenit trên bề mặt và trung tâm cũng có thể khác nhau,

Lý thuyết chuyển biến pha trong kim loại và hợp kim 21

1.3 CHUYỂN BIEN KHI LÀM NGUỘI NHANH ÔSTENIT THÀNH

MACTENKXIT (y -> M) TRONG THÉP

1.8.1 Cấu trúc tỉnh thể và tính chất của mactenxit

Chuyển biến khi làm nguội nhanh östenit (y) thành mactenxit (M)

:được ứng dụng trong công nghệ tôi thép nhằm làm cho chỉ tiết cứng hơn,

bên hơn Sở đi có được tính chất quý giá đó là do mactenxit có cấu trúc tỉnh

thể chính phương thể tâm với mức độ xô lệch mạng cao Mactenxit là dung

dịch rắn quá bão hòa của cacbon trong sắt anpha

Mạng tinh thể của mactenxit là chính phương thể tâm (H.1.12a)

Hình 1.12 a) Mang tinh thé

5) Té chite hink kim eta mactenxit

Trong kiéu mang nay cdc nguyén tit sắt chiếm vị trí đỉnh các nút

mạng và trung tâm khối còn cacbon chiếm trung tâm hai mặt đáy và giữa

Từ H.1.12 a, thấy rằng các nguyên tử

cacbon xen kẽ trong mạng lập phương thể

tâm bằng cách chui vào các lỗ hồng khối tám

mặt làm cho mạng bị xô lệch, các cạnh bên

đài ra còn các cạnh đáy co lại Hàm lượng

cacbon trong mactenxit càng tăng thì tỉ số c/a

càng tăng, mạng của mactenxit càng xô lệch

(H.1.13) Như vậy tỉ số ca đặc trưng cho mức r %€

độ xõ lệch mạng của mactenxit và được gọi — Hình 113 Sự phụ thuộc của

Tổ chức của mactenxit cho trên H.1.12 b, bao gồm các kim mactenxit,

làm với nhau một góc 60 ° hoặc 120 “ Trong các kim mactenxit chứa nhiều

Chương 1 Mactenxit của thép có độ cứng cao và phụ thuộc vào hàm lượng cacbon

trọng nó Trên H.1.14 a cho thấy mối phụ thuộc của độ cứng vào hàm lượng cacbon trong thép Có thể thấy các thép ít cacbon (0,1 + 0,2 %C) có tôi thì

cũng không cứng và khi tăng lượng cacbon vượt quá 0,6 % thì độ cứng cũng không tăng nữa." Mắt khác, khi tăng hàm lượng cacbon thì độ dòn của mactenxit cing tang

Chuyển 'biến mactènxit làm cho thể tích của thép tăng đáng kể

(H.1.14 b) vA đẫn đến có thể nứt khi thực hiện công nghệ tôi thép Các tính

chất vật lý khác sau khi chuyển biến mactenxit cũng thay đổi rất mạnh

Hinh 1.14 a) Sy thay đổi độ cứng

b) Thể tích riêng của Mactenxit theo ham lượng cacbon trong thép

Sở di có sự thay đổi các tính chất trên là đo sự thay đổi mức độ xô

lệch mạng của mactenxit Hàm lượng cacbon càng tăng, tỉ số c/a tăng, mức

độ xô lệch mạng của mactenxit cũng càng tăng dẫn đến độ cứng, độ bên, thể _

tích, điện trở của thép đều tăng, Tuy nhiên khi hàm lượng cacbon trong thép vượt quá 0,8 % ngoài độ dòn của xnactenxit, sự xuất hiện của lưới xẽmentit

làm cho độ bên của thép giảm xuống

1.3.2 Các đặc điểm của chuyển biến rM

Chuyển biến y ¬ M trong thép đã được nghiền cứu khá ñhiều, tuy nhiên đến nay vẫn chưa có câu trả lời xác đáng cho cơ chế chuyển biến Ở đây chỉ đưa ra các đặc điểm cơ bản của chuyển biến y ~> M

a) Chuyển biến y —> M chỉ xảy ra khi làm nguội liên tục thép đã nung

tới trạng thái ôstenit với Vng 2 Vibe

b) Chuyển biến y -> M mang tính chất không khuếch tán vì thế thành phần hóa học của xractenxit cũng chính là thành phần của pha mẹ ôstenit

€) Chuyển biến y —> M xây ra với vận tốc rất lớn 1000 + 5000 m/s, gan

Lý thuyết chuyển biến pha trong kim loại và hợp kim 23

d) Chuyển biến y M °c

chỉ xảy ra bắt đầu ở điểm Mạ 00

và kết thúc ở điểm Mụ Mavà aoo

Mì chỉ phụ thuộc vào thành 309

phân hóa học của thép mà 299

không phụ thuộc gì vào vận 100

tốc làm nguội Tặng bàm °

lượng cacbon lam My va M, bị =

hạ thấp, đặc biệt khi %C > 0,6 "2000 Tp n4 06 0 1Ì Lô 14 %Ê

thì điểm My < 0O Œ-LIB- pring 1.15 Sy phy thuộc củu các diém Mg ve

Các nguyên tố hợp kim trừ Co, M, vao hàm lượng cacbon

Si, Al déu ha thap My va My

Néu diém M, cang thap thi lugng ôstenit dư càng nhiều Như vậy thép

cacbon cao và thép hợp kim sau khi téi tén tai nhiéu dstenit du hon thép

cacbon thấp và trung bình

e) Chuyển biến y > M là chuyển biến

không xảy ra đến cùng, bao giờ cũng còn lại một

lượng ôstenit dư mặc dù ôstenit được làm nguội

xuống đưới điểm Mỹ (H.1.16)

? Khi giữ đẳng nhiệt trong khoảng chuyển

biến Mạ - Mụ thì chuyển biến y > M bi ditng lai,

sau đó tiếp tục làm nguội, lượng ôstenit du bao Hình 1.16 Đường công động

13.3 Ổn định hóa ôstenit

Hiện tượng giảm lượng mactenxit sau khi chuyển biến dọ nội ứng suất:

hoặc ứng suất cơ học bên ngoài gọi là ổn định hóa cơ học, còn do giữ nhiệt

trong khoảng nhiệt độ Mụ - Mụ gọi là ổn định hóa nhiệt học

Khi giữ nhiệt ôstenit ở một nhiệt độ tị nào đó trong khoảng Mụ - Mụ

sau đó tiếp tục làm nguội thì chuyển biến y > M không xảy ra ngay ở t¡ mà

chỉ xảy ra khi làm nguội xuống tới t¿ < tị Sau khi làm nguội tiếp tục lượng

'maetenxit tạo thành bao giờ cũng giảm so với làm nguội liên tục (H.1.17)

Lượng mactenxit giảm sau chuyển biến y - M là do ôstenit bị ổn định hóa

bởi giữ nhiệt tại tị gọi là ổn định hóa nhiệt học

Trên H.1.17, đường 1 biểu diễn mức độ

chuyển biến y —> M khi làm nguội liên tục,

đường 2 biểu diễn khi giữ đẳng nhiệt ôstenit

tại tị dẫn đến lượng mactenxit giảm

Đại lượng 6 gọi là trễ nhiệt độ

8= tị — ty đặc trưng cho mức độ ổn định hóa

nhiệt ôstenit 9 càng lớn thì lượng mactenxit

tạo thành sau chuyển biến càng giảm và Hình 117 Ôn định

hóa nhiét dstenit

lượng ôstenit dư càng cao Mức độ ổn định phụ

thuộc vào nhiệt độ và thời gian giữ đẳng

nhiệt trong khoảng chuyển biến Mạ + Mụ

Nhiệt độ giữ đẳng nhiệt càng cao thì

mức độ ổn định càng nhỏ và tới một nhiệt độ

t = M, nào đó thì hiện tượng ổn định không !

xảy ra Như vậy từ Mạ + M, có giữ nhiệt :

ôstenit cũng không xảy ra ổn định hóa, từ om, Mộ Ms

M, + My càng hạ thấp giữ nhiệt độ giữ đẳng — Hình 1.18: Ảnh hưởng củu

nhiệt thì mức độ ổn định hóa càng tao nhiệt độ giữa đẳng nhiệt đến (H.1.18), mức độ ổn định hóa ôstenit Thời gian giữ đẳng nhiệt cũng ảnh

hưởng đến mức độ ổn định hóa Thời gian giữ càng dài, lượng mactenxit thu được sau chuyển biến càng giảm, mức độ ổn định hóa càng cao,

Hiện tượng ổn định hóa nhiệt ôstenit rất phức tạp và có nhiều cách lý

giải khác nhau có liên quan đến thiên tích nồng độ, trạng thái sinh mắm, trạng thái ứng suất, khí quyển cottrel

2 On dink eo

Ổn định cơ ôstenit do ứng suất gây ra Ứng suất do sự làm nguội không đồng đều hoặc do sự chênh lệch về thể tích riêng của các pha hoặc do tác dụng cơ học từ bên ngoài Ôstenit khi bị tác dụng ứng suất sẽ bị biến dạng đẻo và bị biến cứng Mức độ biến dạng càng lớn thì mức độ biến cứng càng cao Thực tế cho thấy rằng ôstenit khi bị biến cứng tới mức độ nào đó

sẽ không thể chuyển biến được thành mactenxit Đó.cũng là lý do tại sao khi làm nguội ôstenit xuống dưới điểm Mụ, trong thép vẫn còn một lượng ôstenit

dư không chuyển biến Tóm lại, ứng suất và bién dang co hoc tới mức nào đó làm biến cứng dstenit sẽ làm ngừng chuyển biến y ~ M

Tuy nhiên, khi tác dụng ứng suất biến dạng ở mức độ vừa phải có thể làm thúc đẩy chuyển biến y + M và dịch chuyển điểm bắt đầu chuyển biến

mnactenxit lên phía nhiệt dé cao hon My

Lý thuyết chuyển biến pha trong kim loại và hợp kìm : 25

Hình 1.19 cho thấy bình thường AG

chuyến biến y -» M bắt đầu xảy ra ở

điểm Mạ tương ứng với trạng thái +

năng lượng AG, Khi có ứng suất biến '®

dạng tác dụng với năng lượng AGu, AG, “Gm

thì hệ thống chỉ cần một sự thay đổi

AG; là đã bắt đầu xảy ra chuyển biến

Tương ứng lúc đó chuyển biến Sẽ z„z 1,x8 Sự ;hay đổi năng lượng xảy ra ở nhiệt độ M' (Mạ < M*“ < Tu) chuyển biến y + M theo nhiệt đệ

Đây là lý do một số thép có điểm

Mạ thấp hơn nhiệt độ thường nên bình thường trạng thái của thép là

ôstenit, nhưng khi biến đạng lại xuất hiện mactenxit biến dang

3 ¥ nghĩa thực tế của nghiên cứu én định hóa ôstenit

Một số chỉ tiết làm bằng thép hợp kim cao, các chỉ tiết yêu cầu không

thay đổi kích thước khi làm việc như dụng cụ do lường, piston xy lanh bơm

cao 4p, vòng bị, yêu cầu phải hạn chế lượng ôstenit dư tới mức thấp nhất

Giải pháp là tiến hành ram hoặc gia công lạnh sau khi tôi ở nhiệt độ thích hợp Sự ổn định ôstenit sau khi giữ nhiệt ở nhiệt độ bình thường sau khi tôi

sẽ ảnh hưởng lớn đến lượng õstenit dư chuyển biến khi ram hay gia công

lạnh

- Nếu thép có M, nhỏ hơn nhiệt độ bình thường thì sau khi tôi chỉ tiết

có thể để lâu mà không bị ổn định hóa ôstenit

- Nếu thép có M, lớn hơn nhiệt độ phòng, chỉ tiết sau khi tôi cần phải

ram hay gia công lạnh ngay

1.4 Chuyển biến trung gian ôstenit thành bainit (y > B) trong thép

Bainit là hỗn hợp của hai pha pherit và xêmentit Tuy nhiên pherit

hai loại: bainit trên (tạo thành ở nhiệt độ sát vùng chuyển hiến peclit) và bainit đưới (tạo thành ở nhiệt độ sát chuyển biến mactenxit Mụ) Dưới kính hiển vi quang học bainit trên có dạng ngòi bút màu tối và bainit dưới có

vẫn đủ đẻo dai nên được ứng đụng nhiều hơn '

Chuyển biến 7 > B mang tính chất trung gian của chuyển biến y ~ P

của chuyển biến y -—> P, vừa

mang tính không khuếch

tán của chuyển biến y -> M

'y nghào cacbon

Chuyển biển không khuếch tán

s ñ 3 2

Chuyên biển sên có sự Ferit quả bão hôa caobon

khuếch tán cacbon trong y

ou: Phân hoá ơ quá bão hỏa

và chuyển biến'ÿ -> œ theg cơ chế không khuếch tán : ở nhiệt độ giữ đẳng nhiệt i TỶ + TT i

Cũng giống như ‘ : chuyển biến y~+ M, chuyển eo ee Bain e 1

biến y B bao giờ cũng còn

lại một lượng.ôstenii dự

không chuyển biến hết

'Tổ chức của bainit trên và bainit dưới-cho trên H.1,21:

Hình 120 Sơ đồ chuyển biến y = B

Hình 1.21 a) Tổ chức bainit trên

*_b) Bainit dưới của thép cùng tích

Chuyển biến y —>B được ứng đụng trong công nghệ tôi đẳng nhiệt

thép gió nhằm tránh hiện tượng cong vênh, nứt nẻ chỉ tiết khi đệ cứng yêu

cầu của chỉ tiết khodng 56-+ 58 HRC

1.5 CHUYEN BIEN KHI RAM THEP

Ram thép là công nghệ bắt, buộc sau khi tôi (chuyến biến y “+ M), bao gồm việc nung thép đã tôi lên nhiệt độ thấp hơn AOI, giữ nhiệt một thời gian rồi làm nguội Thép sau khi tôi có tổ chức gồm mactenxit tôi và ôstenit

dư Đây là hai pha không ổn định ở nhiệt độ thường lưôn có xu hướng trở về

‘cde trạng thái ổn định hơn Khi nung thép đã tôi, mactenxit tôi va éstenit

dư sẽ bị phân hủy.

Ly thuyét chuyén bién pha trong kim loai va hgp kim 27

1.5.1 Các giai đoạn chuyển biến khi ram thép

Để nghiên cứu chuyển biến khi

ram thép người ta sử dụng phương

pháp đo độ giãn nổ của mẫu thép đã tôi

theo nhiệt độ nung như H.1.22

Trên H.1.22 cho thấy có ba giai

đoạn chuyển biến:

cacbon ra duéi dạng cacbit ø (Fe;zC)

nằm liên mạng với pha mẹ Mactenxit bị tiết bớt cacbon (nghèo cacbon) và

cacbìt e gọi là mactenxit ram Đông thời với quá trình phân hủy mactenxit

tôi thành miaetenxit ram, ứng suất dư tổn tại khi chuyển biến y > M (khi

tôi) cũng được khử bỏ Tổ chức của thép giai đoạn này gồm mactenxit ram và

này không giảm là bao nhưng ứng suất dư đã được khử bô

+ Giai đoạn thứ hai (200 + 260 °C): img với giai đoạn này chiều dài

xấu tăng lên Điều này có liên quan đến sự phân hủy ôstenit dư thành

mactenxit tôi thành mactenxit ram nhưng hiệu ứng tăng chiểu dài do chuyển

biến mactenxit tôi thành mactenxit ram lấn lướt nên kết quá là đường cong

đi lên (chiều dài tăng) Đến nhiệt độ 250 °C cacbit e bắt đầu tách ra khỏi

pha mẹ chuyển thành xêmentit FezC Như vậy trong giai đoạn này tổ chức

nên độ cứng giầm xuống khá rõ :

lại ứng với sự tiết hết cacbon khổi mactenxit và cacbit s chuyển hết thành

xêmentit FeC, lúc này tỉ số ; = 1 va té chitc bao gém pherit (a) va

xémentit FesC gọi là trustit ram -

"Tăng tiếp nhiệt độ không có chuyển biến gì xảy ra mà chỉ có quá trình

kết tỉnh lại nên pherit (bị biến cứng khi chuyển biến y —> M) và quá trình đính kết và cầu hóa các hạt cacbit Ở nhiệt đố 500 + 600 "C các hạt cacbit (xementit) phát triển sáp nhập với nhau trở nên thô hơn, đồng thời với quá trình câu hóa để trở về dang ổn định, tổ chức ở khoảng nhiệt độ này là xooc bit ram Tăng tiếp nhiệt độ lên sát AC, ta thu được tổ chức peclit hạt

— - — Ể

15.2 Ảnh hưởng của các nguyên tố hợp kim đến chuyển biến khi

tam thép

_ Các nguyên tố hợp kim như Cr, W, Mo, V, Co, Si là những nguyên tố

cản trở quá trình phân hủy mactenxit,

Nhiều nguyên tố hợp kim làm tăng nhiệt độ phân hủy ôstenit dư lên tới 400 + 680 °C Cơ chế phân hủy ôstenit du trong các thép hợp kim bắt đầu

bằng việc tiết ra cacbit làm Mđ của thép tăng lên và tính ổn định của ôstenit giảm xuống, khi làm nguội ôstenit dư sẽ chuyển biến thành

mactenxit tôi Đây chính là lý do tại sao thép gió sau khi tôi phải ram cao ở g 560°C ba lần, mỗi lần một giờ

Sự tạo thành cacbit hợp kim chỉ xảy ra trên nhiệt độ 400 °C (trong

khoảng phán hủy ôstenit dư của thép bợp kim) theo hai cách:

Cách thứ nhất theo kiểu “in-si-tu”: xêmentit hợp kim được tạo thành

do phân hủy mactenxit sẽ chuyển thành cacbit hợp kim bằng cách thay thế

các nguyên tử sắt bởi nguyên tử nguyên tố hợp kim và khi tỉ lệ hàm lượng

nguyên tử hợp kim trên nguyên tử sắt đạt một giới hạn xác định sẽ có sự

chuyển biến xêmentit hợp kim thành cacbit hợp kim Sự hình thành cacbit

hợp kim theo kiểu này không gây xô lệch mạng lớn nên không làm tăng độ cứng `

Cách thứ hai, cacbit hợp kim được tạo thành bằng cách sinh mầm độc lập: trong một số thép hợp kim chứa các nguyên tố hợp kim như W, Mo, V, cacbit hợp kim như WC, MoC, V;O; sinh ra một cách độc lập không liên

quan gi tới sự tôn tại của xémentit hop kim Mam cacbit được sinh ra có quan hệ liên mạng với pha mẹ gây ra hiện tượng biến cứng phân tán và làm

cho độ cứng của thép tầng lên Hiện tượng tăng độ cứng khi ram gọi là hiện tượng độ cứng thứ hai

1.6 SY PHAN HUY CAC DUNG DICH RAN QUA BAO HÒA

Đây là cơ sở lý thuyết cho công T

nghệ hóa già các hợp kim màu có

giản dé trạng thái n¡ư H.1.23 Điểm

đặc biệt của các hợp kim này là có T

đường giới hạn hòa tan thay đổi theo

nhiệt độ Giả sử ta có hợp kim 1 với

Lý thuyết chuyển biến pha trong kim loại và hợp kim 29 Khi nung hợp kim lên trên đường: giới hạn hòa tan hợp kim sẽ 'có tổ

chức đồng nhất là dung dịch rắn quá bão hòa œ Tố chức này không ổn định

có xu hướng trở về trạng thái ổn định hơn đó là trạng thái có tổ chức

như sau:

agbh —> vùng Giunie - Preston (GP) > pha giả ổn định ->

—> pha ổn định (AmBn); (1.6)

nguyên tử nguyên hòa tan với nỗng độ cao và liễn mạng với pha mẹ (œ) Sự tích tụ các nguyên tử chất hoà tan lato thay đổi, xô lệch cục bộ mạng dung dịch rắn Khi kích thước các nguyên tử A và B khác nhau nhiều thì vùng GP

Hình £24 Sự tiết pha dung dịch rần quá bão hòa

a} Wing Giunie Preston: †- Nguyên từ dung môi; 2- Nguyên tữ chất tan

Các pha giả ổn định có mạng tỉnh thể khác với pha mẹ œ nhưng vẫn còn quan hệ liên mạng với pha mẹ ở vùng biên giới Quan hệ liên mạng ở biên giới làm cho vùng chuyển tiếp bị xô lệch mạng it nhiêu so với mạng

ban đầu (H.1.24 bì

Pha ổn định (AmBn); có mạng tình thể riêng biệt và không có quan

hệ liên mạng với pha mẹ, do đó xô lệch mạng tỉnh thể pha mẹ ở những vùng

giáp ranh là rất ít (H1.34 c) `

Một số kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp, quá trình phân hủy dung - dịch rắn quá bão hòa có thể xây rạ ngay ở nhiệt độ thường gọi là hóa già tự nhiên Quá trình phân hủy dung dịch rắn quá bão hòa ở nhiệt độ cao hơn

Sở dĩ gọi quá trình phân hủy đưng địch rắn quá bảo hòa là hóa già vì

1- Sự lạo thành vùng GP 2- sự tạo thành giả ẩn định 3- Sự tạo thành pha ổn định (ÄnEuj;

Sự hóa già ở nhiệt độ tạ làm cho độ cứng tăng lên do tạu thành vùng

GP Nếu tại nhiệt độ tạ chưa đữ kích hoạt tạo thành các mâm pha giả ổn

định thì độ cứng (độ bền) đạt giá trị cực đại dù thời gian giữ nhiệt độ dài

bao lâu thì giá trị độ cứng đó cũng không thay đổi Nếu tại tị đủ cung cấp năng lượng tạo mắm pha giả ổn định thì độ cứng sau khi đạt cực đại sẽ bắt

đâu giảm gọi là sự “quá hóa già” (đường nét đứt ứng với giai đoạn tạo pha gid ổn định, (H.L.22) Càng tăng thời gian hóa già độ cứng càng giảm do pha

giả ổn định chuyển thành pha ổn định (AmBn); Độ cứng đạt thấp nhất khi

các hạt pha (AmBn); lớn lên và kết tụ lại với nhau

tạ xảy ra bắt đấu với sự tiết ra các pha giả ổn định Mức độ hóa bên

của pha giả ổn định kém hơn sự hóa bển do vùng GP vì thế điểm cực đại của

_ dường cong hóa giả thấp hơn trường hợp đâu, thời gian đạt độ cứng cực đại

cũng như tạo ra phá ổn định AmBn xảy ra nhanh hơn

Hóa già ở nhiệt độ tạ có mức độ tăng bên thấp nhất vì ở nhiệt độ này pha ổn định (AmBny được tiết ra ngay từ đầu có kích thước tương đối lớn

(do nhiệt độ cao)

Như vậy tùy vào nhiệt độ hóa già mà quá trình phân hủy dưng dich rấn quá bão hòa (1.6) sẽ bỏ qua một hoặc hai bước trung gian

Quá trình hoa già tới mức tạo thành pha ổn định (AmBn); sau khi kết

tụ gọi là sự “ổn định hóa” bao hàm cả ổn định về tổ chức và cả về tính chất

Phần này là phẩn lý thuyết căn bản cho quá trình xử lý nhiệt tăng

bền cho các hợp kim màu trên cơ sở AI, Cu, Ni, Co, Ti

Chương 2

CÔNG NGHỆ NHIỆT LUYỆN

2.1 NUNG NÓNG THÉP VÀ HỢP KIM

2.1.1 Yêu cầu đối với việc nung nóng thép và hợp kim

_ công nghệ xử lý nhiệt Một số yêu câu đối với nung nóng thép và hợp kim

khi xử lý nhiệt như sau:

từng loại thép, hình dạng, kích thước chỉ tiết

- Đảm bảo sự nung nóng đông đều giữa bể mặt và trong lõi, cũng như các phần khác nhau của chỉ tiết

- Tránh được các khuyết tật khi.nung như biến dạng, cong vênh, ôxy hóa và thoát cacbon càng nhiều càng tốt

9.1.2 Các phương pháp nung nóng

lý nhiệt như sau:

định

- Đối với công nghệ tôi các chỉ tiết bằng thép cacbon và hợp kim thấp, người ta cho chỉ tiết vào thiết bị nung sau khi đã đạt nhiệt độ quy định

- Đối với các chỉ tiết có hình dạng phức tạp, thép hợp kim cao, người

hoặc hai cấp trung gian ở những thiết bị nung khác trước khi cho vào thiết

bị nung cuối cùng có nhiệt độ quy định Phương pháp nung như thế này cũng

có thể tiến hành trên một thiết bị nung liên tục bao gồm nhiều vùng nhiệt

độ khác nhau với hành trình chỉ tiết khác nhau cho tới cuối hành trình chỉ tiết đạt được nhiệt độ nưng kết thúc và sự đồng đều nhiệt độ giữa bể mặt và lõi, cũng như các phần khác của chỉ tiết

Thời gian nung và giữ nhiệt rất quan trọng đối với chất lượng xử lý nhiệt vì nó ảnh hưởng đến kích thước hạt thực tế của tổ chức ôstenit và do

quy định theo công thức dưới đây: Ỹ

Tn = a.K.D.(ph) (2.1)

trong đó: a - hệ số nung nóng (ph/mm) cho ở bảng 2.1

X - hệ số sắp xếp (H.2.1)

Ð - kích thước đặc trưng của chỉ tiết (mm)

Hệ số a chọn theo bảng 2.1 phụ thuộc vào nhiệt độ lò, môi trường nung, loại thép

Bang 3.1 Hộ số nung nóng cho các trường hợp khác nhau

Hệ số nung nóng ä (phimm)

Loại thép 600 °C lò buông | 750 - 850 °C iò | 800 - 900 °C lò |1100 - 1300 °G lò

điệo trở muối buồng điện trở | muối điện cực

Chỉ tiết dạng vuông lấy chiều dày nhân với 1,25; hình tấm - nhân với

1,5; hình ống - nhân 9 Các chỉ tiết có hình dạng phức tạp D được xác định bằng kích thước nhỏ nhất trong tiết diện lớn nhất

Thời gian giữ nhiệt đảm báo sao cho chuyển biến P ->'y hoàn thành, đâm bảo hòa tan cacbit và đồng đều hóa ôstenit cũng như làm đồng đều nhiệt độ giữa bể mặt và tâm dư tiết

1 „1 “ Tain = ( + | Tạ / (2.2)

Néu nung bing io buông (môi trường nung là không khí) thi:

1 Tio = a (2.8)

Nếu nung bằng lò muối (môi trường nóng chảy) thì

Teia = ity ˆ (2:4)

2.1.4 Ôxy hóa và thoát cacbon khi nung nóng thép

Khi nung nóng thép xây ra sự ôxy hóa do các tác nhân ôxy hóa có sắn

trong môi trường nung như O;, CO¿, hơi nước, thành phần thép chủ yếu là

sắt bị ôxy hóa tạo thành các dạng ôxit như FeO, FezO, (EeO.Fe;O;) và Fe,0y

Nếu nung đưới nhiệt độ 570 °C, màng ôxit bao gồm Fes0, và Fe;O;

mồng và xít chặt Khí đó sự ôxy hóa không làm thay đổi kích thước chỉ tiết,

không bong tróc, làm giảm chất lượng bề mặt chỉ tiết

Khi nung trên nhiệt độ 570 °C, màng ôxit bao gồm EeO, Fe;O, và FezO; với HH lệ chiều đày tương ứng là 100 : 10 : 1 Vì thế có thể coi giai đoạn này màng ôxit chủ yếu là FeO Màng ôxit FeO rất xốp và có nhiều vết nứt,

dễ bong tróc, do dé lam kích thước chỉ tiết thay đối, chất lượng bễ mặt xấu, Ngoài sắt là thành phần chính, trong thép còn có cacbon Các tác

nhân ôxy hóa tác dụng với cacbon trong thép gây ra sự cháy cacbon (thoát

cacbon) khi nung, Khi hàm lượng cacbon ở lớp bể mặt bị thoát (cháy) sẽ làm cho các chỉ tiêu cơ tính lớp bề mặt bị giảm

Để ngăn ngừa ôxy hóa và thoát _cacbon, người ta sử dụng một số biện pháp sau:

- Sứ đụng khí bảo vệ làm môi trường nưng: Khí bảo vệ là hỗn hợp khí CO;, CO, HO, He, CH, va No, trong d6 Ne chiếm tỉ lệ từ 50 + 35 % Với các

CO, HO CHa sich hợp, hỗn hợp khí sẽ cơ tính bảo vệ, không làm

til * G0’ H, Hy ,

cho thép bị ôxy hóa, thoát hoặc thấm cacbon

- Nung nóng trong khí trợ Ar (acgông) hoặc nitơ (Ns), lưu ý rằng khí

Nạ khi chứa một lượng nhỏ ôxy cũng gây ra ôxy hóa

- Nung trong môi trường khí khử ôxy Ha, môi trường này chỉ nên dùng

cho các kim loại màu như đồng chẳng hạn và chỉ dùng cho các loại thép ít cacbon và thép biến thế silic vì Hạ gây ra thoát cacbon

- Nung trong chân không có độ chân không cao khodng 10° = 10°

mmHg, đám bảo chỉ tiết không bị ôxy hóa và thoát cacbon cũng như chất lượng bé mat chỉ tiết rất tốt Hiện nay đã xuất hiện khá nhiều loại thiết bị nung chân không cao, có hệ thống tôi bằng khí N; áp suất cao Loại thiết bị này đắt tiên nhưng đảm bảo cho chỉ tiết sau khi tôi ít bị biến dạng, cong vênh, nứt né và đặc biệt bề mặt có chất lượng rất cao

2.1.5 Các thiết bị nung và môi trường nung

"1 Các loại lò buồng điện trở

Lò buông điện trở có cấu tạo như H.8.2

Lò buồng điện trở có thể dùng môi

trường nung là không khí hoặc khí báo vệ

Nhiệt độ đạt được trong các lò buồng tùy

thuộc vào khoảng nhiệt độ xử lý từ khoang

nhiệt độ thấp đến nhiệt độ cao 1600 °C Lò

buồng được sử dụng dể: nung khi ủ, thường

hóa, tôi, ram, thấm cacbon thể rắn

8- Các loại lò giếng điện trở

Các loại lò giếng điện trở có kết cấu Hình 3.2 Là luông điện |

Céng nghé nhiét luyén 35

Lò giếng để tôi có nhiệt độ 1000 ° hoặc 1800 °C Lò giếng để ram có

nhiệt độ < 700 °C và trên nắp có quạt để làm đều nhiệt độ Lò giếng để

thấm cacbon và nitơ có nhiệt độ từ 500 + 1000 °C

3- Các loại lò muốt

Các loại lò muối dùng môi trường nung là muối nóng chảy

- Các lò muối nhiệt độ cao khoảng 1300°C thường là lò muối điện cực (H.2.5)

Thành phần muối là 100% BaCl, thường sử dụng để tôi thép gió hoặc

thép hợp kim cao Các lò muối điện cực được nhóm lò bằng cách tạo một dòng muối nóng chảy nối liển giữa hai (hoặc ba) điện cực Voi nhau Quá

trình nấu chảy muối kèm theo sự hòa tan ôxy nên phải tiến hành khử ôxy cho muối nóng chây bằng Ferosilie

Các loại lò muối có nhiệt độ < 1000°C Khoảng nhiệt độ này có thể

dùng lò muối điện cực hay lò muối kiểu lò nổi đốt ngoài (H.2.6)

Hin hgp muối dùng trong DACA

khoảng nhiệt độ này thường là ® 000:

BaClh, NaCl, KCl Khử ôxy cho

muối nóng chảy thường dùng than

đáy nổi muối Lò muối loại này `

dùng để nung khi tôi, thép cacbon ng

` SAWS WAS

và thép hợp kim thấp NY

- Các loại bể muối nóng chảy

có nhiệt độ B00 + 600 °C có kết cấu * Hình 3.7 Bể muối

như H.3.7.' ` *

Hỗn hợp muối dùng trong khoảng nhiệt độ này thường là NaNO;, NaNO¿ Các bể muối nóng chảy được sử dụng trong công nghệ tôi phân cấp, tôi đắng nhiệt, thấm xyanua thể lỏng nhiệt độ thấp

Ngoài các thiết bị nung kể trên, trong sản xuất hàng loạt, hàng khối

người ta còn sử dụng các liên hợp xử lý nhiệt

2.2 Ủ VÀ THƯỜNG HÓA THÉP

9.3.1 Định nghĩa và mục đích của ủ

nhiệt một thời gian sau đó làm nguội chậm cùng lò

Khi nung và giữ nhiệt, thép có chuyển biến peclit thành ôstenit, còn

nhiên, vấn để tốc độ làm nguội cùng lò chỉ đúng với thép caebon và thép

hợp kim thấp, đối với thép hợp kim trung bình và cao, vận tốc làm nguội

- Làm đồng đều thành phần hóa học phôi đúc do bị thiên tích

- Chuẩn bị tổ chức cho nguyên công xử lý nhiệt kết thúc (tôi + ram)

1- Ở hoàn toàn: ủ hoàn toàn được tiến hành ở nhiệt độ AC; + 50 °C và

2- Ủ không hoàn toàn: ủ không hoàn toàn được thực hiện ở nhiệt độ

AC, + 50 °C và được áp-dụng cho thép cùng tích và sau cùng tích

3 U cầu hóa: ủ câu hóa được tiến hành ở nhiệt độ AC; + 50 °C theo quy trình đao động nhiệt: nung nóng lên AC; + 50 °C réi lại làm nguội xuống

AC, — 50 °C, lặp đi lặp lại nhiều lần cho tới khi tổ chức thép đạt tổ chức

peclit hạt Ủ cầu hóa áp dụng cho các loại thép sau cùng tích nhằm chuẩn bị

tổ chức cho cắt gọt và xử lý nhiệt kết thúc

4- Ủ đẳng nhiệt: như đã trình bày ở trên, một số loại thép hợp kim cao

eó tính ổn định ôstenit cao nên khi làm nguội cùng lò, thép vẫn còn quá

cứng, gây khó khăn cho gia công cắt gọt Biện pháp hiệu quả là ủ đẳng nhiệt

cho các loại thép này, Thép sau khi nung tới nhiệt độ ú, giữ nhiệt một thời gian, sau đó đưa vào một thiết bị nung khác có nhiệt độ thấp hon AC;

Công nghệ nhiệt luyện 37

khoảng 50 + 100 °C, giữ ở nhiệt độ này cho tới khi kết thúc chuyển biến

y — peolit Thời gian giữ đẳng nhiệt được xác định nhờ giản đồ chữ “C” của

laại thép đó

ð- U khuếch tán: ủ khuếch tán cho các thôi thép đúc được tiến hành ở nhiệt độ cao 1100 + 1150 °C, giữ nhiệt lâu (10 + 15h) nhằm đồng đều hóa thành phần hóa học của thổi thép Sau khi ủ khuếch tán, hạt thép khá to

cần làm nhỏ hạt thép bằng biến đạng dẻo và ủ kết tình lại hoặc ủ hoàn

toàn

®- Ù kết tỉnh lại: như đã trình bày trong phần kết tinh lại sau khi biến dạng dẻo kim loại, ủ kết tỉnh lại nhằm thay thế toàn bộ các hạt kim loại bị biến dạng có chứa nhiều sai lệch mạng bằng các hạt mới chứa ít sai lệch và hồi phục toàn bộ các tính chất

Độ hạt và cơ tính của thép phụ thuộc vào mức độ biến dạng dẻo và chế

Tuy nhiên người ta ít áp dụng ủ kết tỉnh lại cho thép mà hay sử dụng ủ ủ có chuyển pha cho thép sau khi biến dạng dẻo

2.2.3 Thường hóa

Thường hóa là công nghệ gồm nung thép lên tới nhiệt độ ôstenit hóa hoàn toàn, giữ nhiệt một thời gian sau đó làm nguội ngoài không khí tĩnh

Thường hóa nhằm một số mục đích sau:

~ Đạt độ cứng thích hợp cho cắt gọt Đối với một số thép có hàm lượng cacbon < 0,25 %, nếu ủ sẽ mềm quá, khi cắt gọt tạo phoi dây quấn lấy dao làm giảm năng suất cắt Trong trường hợp này, thép cần được thường hóa,

độ cứng đạt được cao hơn khi ủ, thích hợp cho cắt gọt hơn Nhiệt độ nung

đối với thép trước cùng tích là AOa + 50 °Ơ,

- Chuẩn bị tổ chức cho xử lý nhiệt kết thúc: thường hóa làm cho tổ hợp

pherit + xêmentit nhỏ mịn và do đó làm tăng vị trí tạo mâm ôstenit khi

nung để tôi thép

- Khir lưới xêmentit thứ hai trong thép sau cùng tích hoặc lớp bể mặt sau khi thấm cacbon: lưới Xei làm thép đòn, gia công cơ khó đạt độ bóng,

khắc phục bằng thường hóa Tiến hành nung thép sau cùng tích lên trên

Acm khoảng 10 + 20 °C, giữ nhiệt rồi làm nguội ngoài không khí,

2.3 TÔI VÀ RAM THÉP

9.8.1 Định nghĩa và mục đích của tôi

Tôi là công nghệ gồm nung nóng thép lên tới nhiệt độ tôi, giữ nhiệt

một thời gian sau đó làm nguội với vận tốc lớn hơn vận tốc nguội tới hạn

Vy

Khi tiến hành tôi thép sẽ có chuyển biến ôstenit thành mactenxii Tổ

chức của thép sau khi tôi gồm mactenxit tôi và ôstenit dư Sau khi tôi trong

thép tồn tại ứng suất dư vì thế ram thép đã tôi là điều bắt buộc

Tôi có các mục đích sau đây:

- Làm tăng độ cứng, tính chống mài mòn cho chỉ tiết thép

- Làm tăng độ bên đo đó làm tăng tuổi thọ cho chỉ tiết

Tuy nhiên độ bền chỉ tiết chỉ tăng khi ram khử hết ứng suất dư trong

+ ð0% trustit) Dựa vào định nghĩa này, Tổc độ ngưội ở 700 °C (°C/gy)

người ta xác định được độ thấm tôi bằng HRC 195 28 138 78

phương pháp kim tương hoặc đo độ cứng

Thông thường nhất là sử dụng phương

pháp tôi đầu mút “° „ 40

Các mẫu thép có đường kính $ 25 40

mm, chiều đài 100 mm, sau khi đã nung

và giữ nhiệt ở nhiệt độ tôi được làm

nguội bằng cách phun nước ở một đầu

trên một giá treo đặc biệt Sau khi mẫu 0 6 10 19

đã được tôi, đầu mút sẽ được đem do độ

cứng dọc theo đường sinh và dựa vào độ ˆ

cứng lớp nửa, mactenxit ứng với một hàm

lượng cacbon của thép, xác định được độ

thấm tôi như H.2.8

Khi tốc độ nguội như nhau thì độ thấm tôi của thép phụ thuộc vào

hàm lượng cacbon và các nguyên tố hợp kim cũng như độ hạt ôstenit, hình đáng, kích thước chỉ tiết

Khi tôi đầu mút, tốc độ nguội, hình dáng, kích thước mẫu là như nhau,

lúc đó độ thấm tôi chủ yếu phụ thuộc vào thành phần hóa học của thép

Trên H.2.8 cho thấy, hai mẫu thép cùng hàm lượng cacbon do đó độ cứng lớp 1⁄2 mactenxit như nhau (đường - - - ), nhưng lại có độ thấm tôi khác nhau Sở dĩ như vậy vì mẫu thép có độ thấm tôi cao (b), có chứa các

nguyên tố hợp kim làm tăng độ thấm tôi đáng kể, còn mẫu có độ thấm tôi

thấp (a) chứa ít hoặc không có nguyên tố hợp kim

Thông thường mỗi một loại thép người ta cho biết sự thay đổi độ cứng :_ theo khoảng cách đếi: đầu mút theo một dải gọi là dai thấm tôi, do chính sự

Công nghệ nhiệt luyện 39

phụ thuộc của độ thấm tôi vào nhiều yếu tố như kích thước hạt ôstenit, sự thay đổi thành phần hóa học của thép trong phạm vi cho phép (H.2.9)

Hinh 2.9 Dải thấm tôi của thép

Nghiên cứu độ thấm tôi có một ý- nghĩa to lớn vì nó quyết định đến

khả năng hóa bền, do đó ảnh hướng đến tuổi thọ của chỉ tiết thép sau khi

Như đã biết, độ bền của thép chỉ đạt được cao nhất sau khi tôi và ram,

nhưng nếu lớp được tôi cứng quá mồng so với thể tích chỉ tiết thì hiệu quả

hóa bên không đáng kể Nếu phần lớn thể tích được tôi cứng hoặc tôi thấu

tới lõi thì hiệu quả hóa bến sẽ rất cao Các chỉ tiết kết cấu yêu cầu độ bên

cao, chịu tải lớn cần phải có độ thấm tôi cao, nhằm đạt được độ bền cao và

sự phân bố đồng đều cơ tính trên toàn tiết diện, - Tuy nhiên, có một số chỉ tiết yêu cầu bể mặt có độ cứng cao nhưng lõi

lại cần dẻo đai thì sử đụng loại thép có độ thấm tôi thấp sẽ có lợi hơn

93.383 Chọn các thông số công nghệ tôi thép

1- Chọn nhiệt độ tôi

Nhiệt độ tôi là một thông số quan trọng khi tôi thép Chọn đứng nhiệt

độ tôi là yêu cầu đầu tiên đối với người làm công nghệ Thông thường, nhiệt

độ tôi đối với các thép được chọn như sau: Ỷ

- Thép trước cùng tích ti = AOx + (30 + 50) °C

- Thép cùng tích và sau cùng tích tỷ = AO¿ + (30 + 50) °C

Nhiệt độ tôi của từng loại thép cho trong các sổ tay công nghệ nhiệt

luyện và thường là một khoảng nhiệt độ Chọn nhiệt độ tôi ở mức trên hay mức dưới là do mục đích của người làm công nghệ

3- Tính toán thời gian nung 0à giữ nhiệt khi tôi

Thời gian nung và giữ nhiệt khi tôi thép được xác định theo công thức

7 và 8 trong mục 2.1.3

3 Chon méi trường làm nguội

wd

Khi tôi thép phải bảo đảm tốc độ làm nguội ở trạng thái đã ôstenit

hóa lớn hơn hoặc bằng vận tốc nguội tới hạn Mặt khác, để bảo đảm thép' được tôi cứng và hạn chế được các khuyết tật như nứt và cong vênh, môi trường làm nguội cẩn đáp ứng các yêu cầu sau:

- Trong khoảng nhiệt độ ôstenit hóa đến

gần mũi đường cong chữ “C”, tốc độ làm nguội

phải chậm

~ Khoảng nhiệt độ gần mũi đường cong chữ

*Œ? cần phải làm nguội nhanh để tránh chuyển

: Tới gần nhiệt độ chuyển biến mactenxit Thời gian log C —=

Mạ, tốc độ nguội cẩn phải chậm Hình 3.10 Đường cong

Một môi trường tôi đáp ứng được ba yêu làm nguội l{ hưởng

câu trên gọi là môi trường tôi lý tưởng (H.2.10)

Trong thực tế, khó có môi trường tôi nào đáp ứng được cả ba yêu cầu trên, tuy nhiên người ta lấy đó làm mục tiêu tìm kiếm nghiên cứu các môi

trường tôi mới có các đặc tính gần giống môi trường tôi lý tướng

Có một số môi trường tôi như sau:

- Nước là môi trường tôi có vận tốc nguội cao từ 400 + 1200 °/s,

thường sử dụng cho thép cacbon Nhược điểm của môi trường tôi nước là dễ gây nứt và cong vênh do tốc độ nguội lớn trong khoảng chuyển biến mnacbenxit Một nhược điểm nữa của nước là khi bị nóng lên (do chi tiét tod

nhiệt) thì tốc độ nguội lại giảm mạnh, cho nên khi tôi phải giữ nhiệt độ của

bể nước luôn < 40 °C

ˆ:„ Nước + 10 % Naecl (NaOH; Na;OQ;): đây là môi trường tôi mạnh hơn nước trong khoảng nhiệt độ gần mũi đường cong chữ “C”, nhưng trong

khoảng chuyến biến raactenxit lại không tăng là bao Vì thế loại môi trường

này được sử dụng cho thép cacbon có tiết điện lớn Bau khí tôi trong

môi trường này, bể mặt thép sáng nhưng nếu không rửa kỹ bể mặt thép rất

dễ gi

~ Dầu là môi trường có vận tốc làm nguội chậm, thường dùng cho thép

hợp kim u điểm của dầu là không gây nứt, và tốc độ làm nguội ít thay đổi theo khoảng nhiệt độ làm nguội Dâu nóng 60 °C hay được sử dụng do có tính linh động cao, nhưng nếu nhiệt độ cao quá, dầu dễ bốc cháy

- Nước + polyvinyl alcol: đây là môi trường tôi có tốc độ nguội trung

gian giữa nước và dầu Hàm lượng polyvinyl alcol vào khoảng 5%, khi tăng

hàm lượng PVA, môi trường tôi có tốc độ nguội càng chậm `

Môi trường này có thể điêu chỉnh được vận tốc nguội thông qua điều

chỉnh hàm lượng PVA và do đó có thể áp dụng cho các loại thép khác nhau

- Khuôn ép: khuôn ép bằng đồng có nước làm nguội là môi trường tôi

cho các lá thép mồng để tránh cong vénh sau khi tôi

2.34 Các phương pháp tôi

1- Tôi một môi trường

Thép :sau khi ôstenit hóa

được đem tôi trong một môi trường

như đã nêu ở trên Nếu là thép

cacbon thì tôi trong nước (hoặc

nước + 10 % Nacl, nếu là thép hợp

kim thì tôi trong dầu (đường a, H

2.11) Phương pháp này đơn giản;

â- Tôi một môi trường; b- Tỏi hai môi trường

cong vénh ¢- 161 phan cấp; d- lôi đẳng nhiệt

3- Tôi trong hai môi trường

Môi trường tôi dầu tiên có vận tốc nguội nhanh hơn Vụ, khi làm ngudi tới gần Mở thì chuyển sang môi trường tôi thứ hai có vận tốc nguội chậm

(đường b, H.2.11)

Môi trường tôi thứ nhất thường là nước, môi trường tôi thứ hai thường

là dầu Tôi hai môi trường ít bị nứt và cong vênh Phương pháp này phức

tạp, khó thực hiện đo việc xác định nhiệt độ gần Mạ chỉ bằng kinh nghiệm

Do đó chất lượng sả: phẩm khó ổn định và đòi hỏi công nhân có trình độ tay nghề cao

8- Tôi phân cấp

"Thép sau khi ôstenit hóa được nhúng vào làm nguội:trong một bể muối nóng chảy với vận tốc nguội Vạy > Vụ ở nhiệt độ ‡° = Mạ-+ 60°C, giữ nhiệt một thời gian sao cho đường đẳng nhiệt chưa chạm vào đường bắt đầu ừ

chuyển biến (đường c, H.3.11), sau đó lấy ra làm nguội trong đầu Lưu ÿ, thời giãn giữ nhiệt được xác định nhờ đường cong chữ “C? của thép tương ứng, Nhiệt độ của bể muối luôn giữ ẩn định t° = Mạ + B0 °C

Phương pháp này đễ thực hiện và có tính khoa học cao, tuy nhiên đòi,

hỏi.nhiều thiết bị và chỉ áp đụng cho các chỉ tiết nhỏ chế tạo từ thép hợp kim dụng cụ có tính ổn định ôstenit quá nguội lớn Các loại muối đùng cho : tôi phân cấp và đẳng nhiệt cho ở bảng 2.2

Bảng 9.9 Các loại hỗn hợp muối dùng để tôi phân cấp uà đẳng nhiệt

Ị Thành phần hỗn hợp muới Nhiệt độ chảy hoàn toàn °C Nhiệt độ sử dụng °C

tiết nhỏ yêu câu độ cứng khoảng 58 : 59 HRC chế tạo từ thép gió như các loại mũi khoan, taro, bàn ren

5- Tai bộ phận

Có nhiễu trường hợp chỉ tiết chỉ cần độ cứng cao ở những phần nào đó

Trong trường hợp này người ta áp dựng phương pháp tôi bộ phận Có hai

cách tôi bộ phận:

- Nung nóng phần cần tôi đến nhiệt độ tôi, sau đó làm nguội (phun, nhúng) nhanh trong môi trường tôi Đây là trường hợp tôi bề mặt bằng dòng điện cảm ứng có tân số cao và tôi đầu mút xu páp

~- Nung toàn bộ chỉ tiết đến nhiệt độ tôi, sau đó làm nguội phân cần tôi

trong môi trường tôi thích hợp Thông thường cách này kết hợp với tự ram

tiếp theo nên gọi là tôi tự ram

Thực chất của tôi tự ram là sử dụng phần nhiệt dư trong các phần không bị tôi để ram lại phần đã được tôi Nhiệt độ tự ram được xác định bằng mắt thông qua màu sắc của màng ôxit (Bảng 2.3)

Bang 2.2 Các màu khi ram thép

Như đã trình bày trong chương 1, điểm kết thúc chuyến biến

Taactenxit MỊ phụ thuộc vào hàm lượng cacbon và các nguyên tố hợp kim

Khi hàm lượng cacbon lớn hơn 0,6 % thì Mụ thấp hơn 0 "C Các nguyên

tố hợp kim (trừ Co, Si, AI) làm hạ thấp Mụ

Như vậy, đối với các thép dụng cụ hợp kim cao sau khi tôi xong bao giờ cũng còn lại một lượng ôstenit dư khá cao (30 % y dư đối với thép gió sau

khi tôi) Điều này dẫn tới độ cứng của thép không đạt mức cao nhất

Để ôstenit dư tiếp tục chuyển biến thành mactenxit cần phải hạ tiếp nhiệt độ (làm lạnh) chi tiết xuống gần điểm M,

Đối với một số chỉ tiết, dụng cụ đo yêu cầu có tính ổn định kích thước

cao, gia công lạnh được áp dụng để giảm lượng ôstenit dư tới mức thấp nhất

có thể được Sau khi gia công lạnh chỉ tiết, dụng cụ được ram thấp, hóa già

lâu để ổn định tổ chức và do đó chỉ tiết ít bị thay đổi kích thước khi

làm việc

Gia công lạnh được tiến hành ngay sau khi tôi bằng cách đưa chỉ tiết

vào môi trường lạnh như tuyết CO›, nitơ lỏng Thời gian giữ nhiệt để chuẩn

bị gia công lạnh sau khi tôi phụ thuộc vào điểm M, Nếu M, nhỏ hơn nhiệt

độ phòng thì cho phép thời gian chuẩn bị dài Nếu M, > tuu„y thì phải gia công lạnh ngay sau khi tôi Việc chọn nhiệt độ gia công lạnh tùy thuộc vào

điểm Mụ của thép Nhiệt độ gia công lạnh chỉ cân gần điểm M, là đủ, không nhất thiết phải đạt tới M,

2.3.5 Ram thép

1- Dinh nghia va muc đích

Ram là nguyên công bắt buộc sau khi tôi thép bao gồm việc nung nóng

thép đã tôi lên nhiệt độ thấp hơn AC¡, giữ nhiệt một thời gian sau đó mang

ra để nguội ngoài không khí tĩnh Ram thép có các mục đích sau:

- Khử ứng suất dư sau khi tôi Đây là điều khiến ram trở nên bắt buộc

sau khi tôi thép Nếu thép sau khi tôi không ram, ứng suất dư kết hợp với ứng suất cơ học của tải trọng khi làm việc có thể dẫn tới chỉ tiết bị cong

vênh hoặc nứt

- Chuyển biến mactenxit tôi thành các tổ chức khác tương ứng với các

khoảng nhiệt độ ram đã nêu ở chượng 1 nhằm đạt được cơ tính phù hợp theo

yêu cầu