Đinh nghĩa hiệt luyện n : Nhiệt luyện: là công ngh nung nóng kim loệ ại, hợp kim đến nhiệt độ xác định, giữ nhiệt tại đó trong một th i gian nhất thích h p rồi sau đó là nguội v i ờ ợ ớ
NHIỆT LUYỆN, PHÂN TÍCH CẤU TRÚC VÀ ĐO DỘ CỨNG
Phần I Cơ sở lý thuyết:
Nhiệt luyện là quá trình nung nóng kim loại và hợp kim đến nhiệt độ xác định, giữ ở nhiệt độ đó trong một khoảng thời gian thích hợp, sau đó làm nguội với tốc độ quy định Quá trình này giúp thay đổi tổ chức của vật liệu, từ đó cải thiện cơ tính và các tính chất khác theo yêu cầu.
Nhiệt luyện là quá trình thay đổi tính chất của vật liệu thông qua biến đổi tổ chức Quy trình nhiệt luyện bao gồm ba giai đoạn chính: nhiệt độ nung, thời gian giữ nhiệt và tốc độ làm nguội.
Nhiệt độ nung t 0 nung: là nhiệt độ cao nhất phải đạt đến khi nung nóng ( t 0 nung chọn d a vào bự ản đồ )
Thời gian gi nhi t t : là th i gian c n thiữ ệ gn ờ ầ ết để duy trì kim loại ở nhi t ệ độ nung ( t gnphụ thuộc vào kích thước chi ti t ) ế
Tốc độ nguội vngu i ộ: là độ giảm của nhiệt độ theo thời gian sau th i gian ờ giữ nhi t, tính ra C/s (vệ 0 nguộichọn d a vào bự ản đồ )
Hình 1: Sơ đồ công nghệ của một quy trình vật liệu
I.1.2 XĐ Nhiệt độ nhiệt luyện dựa và Giản đồ pha FeFe3C:
Hình 2: Giản đồ pha Fe-Fe3C
Theo giản đồ pha Fe-Fe3C ta phân loại các phương pháp dựa vào %C và nhiệt độ 0 C:
- Khoảng thấp hơn A1 là phương pháp ủ ầ c u hóa
- Khoảng từ A3-Acm là phương pháp thường hóa
- Khoảng từ cao hơn A1 và sau Acm là phương pháp ủ và tôi
- Dựa vào giản đồ pha Fe-Fe3C ta chọn được nhiệu độ nung luyện cho thép:
I.1.3.XĐ tốc độ nguội dựa vào giản đồ T-T-T (giản đồ 2C)
Đường A (full aneal) là quá trình ủ hoàn toàn với tốc độ nguội chậm nhất, giúp tổ chức tế vi đạt được cấu trúc Peclit thô và Ferit gần như là Fe nguyên chất Quá trình này mang lại độ dẻo cao nhất và độ cứng thấp cho vật liệu.
Đường B là thường hóa, tốc độ nguội chậm, đạt tổ chức t vi là Peclit hế ạt m n.ị
Đường C là làm nguội trong d u, tầ ốc độ nguội khá nhanh, đạt tổ chức tế vi Mactenxit và Peclit
Hình 3: : Giản đồ T-T-T (Time-Temperature-
Đường D là làm nguội trong nước, tốc độ nguội nhanh nhất, đạ ổ chức t vi t t ế Mactenxit, có độ cứng cao nhất
Tốc độ ngu i: VA>VD>VC>VE>VD ộ
Tôi thép là quá trình nung nóng thép đến nhiệt độ cao vượt quá giới hạn, nhằm kích thích sự hình thành tổ chức Austenit Sau đó, thép được làm nguội nhanh chóng để chuyển đổi Austenit thành mactenxit hoặc các tổ chức không ổn định khác với độ cứng cao.
Mục đích của tôi thép là: Nâng cao độ ứ c ng và tính ch ng mài mòn cố ủa thép.
Đối với thép trước cùng tích ( 0,8%C):
+ T choc sau tôi là ổ M(mactenxic)+ (Austenite dư) + ƯS dư;
Đối với thép sau cùng tích ( 0,9%C)
+ Tổ chức sau tôi là M+ Xe II + dư+ ƯS dư;
Giữ nhiệt và làm nguội nhanh trong các môi trường khác nhau là rất quan trọng Các chi tiết cần được thiết kế chắc chắn cả bên trong lẫn bên ngoài Để đánh giá hiệu quả của các phương pháp, người ta sử dụng chỉ tiêu độ thấm.
Cấu trúc mong muốn đạt được sau tôi: Cấu trúc Mactenxit
Ram là phương pháp nhiệt luyện, trong đó thép đã tôi được nung nóng ở nhiệt độ ủ (AC), giữ nhiệt độ trong một khoảng thời gian nhất định và sau đó làm nguội Quá trình này giúp mactenxit và austenit dư phân hóa thành các tổ chức phù hợp với điều kiện làm việc yêu cầu.
Ram thép có mục đích giảm thiểu các ứng suất dư sau quá trình tôi, nhằm đảm bảo sản phẩm cơ khí hoạt động ổn định trong thời gian dài Đồng thời, ram thép cũng giúp duy trì các cơ tính của sản phẩm sau khi tôi, đảm bảo hiệu suất và độ bền của thiết bị.
Lựa ch n nhiọ ệt độ ram:
+ Ram thấp: phương pháp nung nóng thép đã tôi trong khoảng 150 - 250 C t 0 ổ chức đạt được là Mactenxit ram
+ Ram trung bình: phương pháp nung nóng thép đã tôi trong khoảng 300 - 450 C t 0 ổ chức đạt được là trustit ram, có độ cứng cao ch ng mài mòn t ố ốt.
Kết quả ram mong mu n: ố
Hình 5: Cấu trúc Mactenxit ram Hình 6: Cấu trúc trustit ram
I.2.1 Nguyên lý quan sát tổ chức kim loại bằng HVQH
+ Kim lo i h p kim không cho ánh sáng xuyên qua nên muạ ợ ốn quan sát được ta phải quan sát ánh sáng phản x b mạ ề ặt c ph n x ánh sáng b m t ta ph m
Để quan sát bề mặt kim loại, trước tiên cần đánh bóng và xử lý bằng dung dịch ăn mòn Tùy thuộc vào từng loại kim loại và hợp kim khác nhau, chúng ta sẽ có những phương pháp ăn mòn bề mặt khác nhau Sự tương phản trong hình ảnh được tạo ra nhờ vào sự khác biệt về độ phản xạ của các vùng khác nhau trong cấu trúc vi mô.
Hình 7: Mô t ả nguyên lí phương pháp hiển vi quang học
Khi đánh bóng và xử lý bề mặt bằng dung dịch đến một mức độ nhất định, chúng ta có thể quan sát được ranh giới giữa các hạt kim loại thông qua phản xạ ánh sáng.
Kính hiển vi quang học là một loại kính hiển vi sử dụng ánh sáng khả kiến để quan sát hình ảnh các vật thể thành phần được phóng đại nhờ vào hệ thống các thấu kính thủy tinh Đây là loại kính hiển vi đơn giản, lâu đời nhất và cũng phổ biến nhất Các kính hiển vi quang học truyền thống thường yêu cầu người sử dụng quan sát hình ảnh trực tiếp qua thị kính, trong khi các mẫu kính hiện đại ngày nay còn được trang bị thêm camera CCD hoặc phim nhạy sáng để chụp ảnh.
Hình 8: Kính hi n vi quang h c ể ọ
I.2.2 Quá trình chuẩn bị mẫu để quan sát tổ chức (mài, đánh bóng, tẩm thực)
Mài mũ là bước quan trọng để loại bỏ các tổn hại cấu trúc mẫu trước đó Quy trình này giúp tiếp cận nhanh chóng vị trí cần phân tích và tạo ra bề mặt phẳng cần thiết cho các bước mài và đánh bóng tiếp theo Quá trình mài có thể thực hiện bằng cách ướt hoặc khô, sử dụng giấy nhám trên các đĩa quay Để đạt hiệu quả tốt nhất, việc chọn đúng loại giấy mài và bột mài phù hợp là rất cần thiết.
Đánh bóng mẫu: Quá trình đánh bóng được chia thành hai giai đoạn là đánh bóng thô và đánh bóng tinh
Quá trình đánh bóng thô là bước quan trọng giúp xử lý bề mặt, giảm thiểu vết xước, từ đó nâng cao hiệu quả và tốc độ của quá trình đánh bóng tinh Để thực hiện, người ta sử dụng các hạt tinh thể kim cương.
Đánh bóng tinh: thông d ng nh t là s dụ ấ ử ụng nhôm oxit để mài mòn mẫu vì độ cứng và độ bền cao của nó
Sau khi đánh bóng, mẫu cần được rửa sạch, thấm khô và sấy khô trước khi quan sát dưới kính hiển vi Qua quá trình này, có thể nhận thấy trên bề mặt mẫu xuất hiện các vết xước nhỏ do đánh bóng không đạt yêu cầu, cùng với sự hiện diện của các vật thể như cacbit, graphit, chì và các tạp chất khác.
Tẩm thực là quá trình ăn mòn bề mặt mẫu bằng các dung dịch hóa học thích hợp, được gọi là dung dịch tẩm thực Trong quá trình này, biên giới các pha và các vùng tổ chức sẽ bị ăn mòn với tốc độ khác nhau Sau khi tẩm thực, bề mặt mẫu sẽ xuất hiện các lồi, lõm tương ứng với các pha và tổ chức, giúp nhận biết hình dáng, kích thước và sự phân bố của các pha.
I.3 Phương pháp đo độ cứng HRA:
Máy đo độ cứng Rockwell có hai thang chia chính: thang C sử dụng mũi đo kim cương với lực ấn 150kgf và thang B sử dụng viên bi với lực ấn 100kgf Thang B thích hợp để thử độ cứng của thép chưa tôi, đồng và đồng thau, trong khi các vật liệu cứng hơn cần được thử bằng mũi đo kim cương ở thang C với lực ấn 60kgf, được ghi trên thang ký hiệu A Khi ghi kết quả độ cứng Rockwell, cần chỉ rõ đơn vị đo là HRC, HRB hoặc HRA.
Hình 9: Phân loại độ ứng theo phương pháp HRA c
Hình 10: Đâm thử độ c ng bứ ằng mũi bi trò và mũi kim cương
+ k: là h ng sằ ố (dùng bi k= 130,dùng mũi kim cương thì k = 100.)
+ e: là giá tr mị ột độ chia của e Đố ới đo cứng e = 0,002mm Đố ới i v i v đo mềm hay còn gọi là đo cứng bế mặt e = 0,001mm
+ 0,002 hay 0,001 là giá tr c a vị ủ ạch chia đồng hồ hay khi mũi thử ấn sâu thêm 0,002 mm hay 0.001 mm thì kim dịch đi một vạch
+ h: là hiệu độ sâu hai l n n (mm) h = h2-h1 ầ ấ
II.1.1 Vật liệu sử dụng, phân công nhóm:
Bảng 1: V t liậ ệu sử dụng
Mẫu Vật li u ệ Điều ki n x lí nhiệ ử ệt
3 C45 870 𝑜 – Tôi nước + Ram th p ấ 200 𝑜 (15 phút)
4 C45 870 𝑜 – Tôi nước + Ram trung bình 315 𝑜 (15 phút)
7 C20 Ban đầu (ủ lại) (so sách v i mớ ẫu không) Đo va đập
14 C45 870 𝑜 –Tôi nước (mẫu dài) + Ram trung bình
Cơ sở lý thuyết
Phân tích t ổ chức
I.2.1 Nguyên lý quan sát tổ chức kim loại bằng HVQH
+ Kim lo i h p kim không cho ánh sáng xuyên qua nên muạ ợ ốn quan sát được ta phải quan sát ánh sáng phản x b mạ ề ặt c ph n x ánh sáng b m t ta ph m
Để quan sát bề mặt kim loại một cách rõ ràng, cần đánh bóng và xử lý bằng dung dịch ăn mòn Tùy thuộc vào từng loại kim loại và hợp kim, các phương pháp ăn mòn sẽ tạo ra những hiệu ứng khác nhau trên bề mặt Sự tương phản trong hình ảnh thu được là kết quả của sự khác biệt trong độ phản xạ giữa các vùng khác nhau của cấu trúc vi mô.
Hình 7: Mô t ả nguyên lí phương pháp hiển vi quang học
Khi đánh bóng và xử lý bề mặt bằng dung dịch với một mức độ nhất định, chúng ta có thể quan sát được ranh giới giữa các hạt kim loại thông qua phản xạ ánh sáng.
Kính hiển vi quang học là một loại kính hiển vi sử dụng ánh sáng khúc xạ để quan sát hình ảnh các vật thể nhỏ được phóng đại thông qua một hệ thống các thấu kính thủy tinh Đây là loại kính hiển vi đơn giản, lâu đời nhất và phổ biến nhất Kính hiển vi quang học cũ thường yêu cầu người dùng quan sát hình ảnh trực tiếp qua thị kính, trong khi các kính hiện đại hiện nay được trang bị thêm camera CCD hoặc phim nhạy sáng để chụp ảnh.
Hình 8: Kính hi n vi quang h c ể ọ
I.2.2 Quá trình chuẩn bị mẫu để quan sát tổ chức (mài, đánh bóng, tẩm thực)
Mài mũ là bước cần thiết để loại bỏ tổn hại cấu trúc mẫu, giúp tiếp cận nhanh đến vị trí cần phân tích Quy trình mài thô tạo ra bề mặt ban đầu cần thiết cho các bước mài và đánh bóng tiếp theo Quá trình này có thể thực hiện bằng cách ướt hoặc khô, sử dụng giấy nhám trên các đĩa quay Để đạt hiệu quả tốt nhất, cần chọn đúng loại giấy mài và bột mài phù hợp.
Đánh bóng mẫu: Quá trình đánh bóng được chia thành hai giai đoạn là đánh bóng thô và đánh bóng tinh
Quá trình đánh bóng thô là bước quan trọng trong việc xử lý bề mặt, giúp giảm thiểu vết xước và nâng cao hiệu quả của quá trình đánh bóng tinh Để đạt được kết quả tốt và nhanh chóng, phương pháp này sử dụng các hạt tinh thể kim cương.
Đánh bóng tinh: thông d ng nh t là s dụ ấ ử ụng nhôm oxit để mài mòn mẫu vì độ cứng và độ bền cao của nó
Sau khi đánh bóng, mẫu cần được rửa sạch, thấm khô và sấy khô trước khi quan sát dưới kính hiển vi Khi đó, chúng ta có thể nhận thấy trên bề mặt mẫu xuất hiện các vết xước nhỏ do quá trình đánh bóng chưa đạt yêu cầu Ngoài ra, cũng có thể phát hiện các vật thể lạ như khí, bụi, và một số tạp chất khác, bao gồm cacbit, graphit, và chì.
Tẩm thực là quá trình ăn mòn bề mặt mẫu bằng các dung dịch hóa học thích hợp, gọi là dung dịch tẩm thực Trong quá trình này, biên giới các pha và các vùng tổ chức bị ăn mòn với tốc độ khác nhau Sau khi tẩm thực, bề mặt mẫu sẽ xuất hiện các lồi, lõm tương ứng với các pha và tổ chức, cho phép nhận biết hình dáng, kích thước và sự phân bố của các pha.
Phương pháp đo độ cứng HRA
Máy đo độ cứng Rockwell có hai thang chia chính: thang C sử dụng mũi đo kim cương với lực ấn 150kgf và thang B sử dụng viên bi với lực ấn 100kgf Thang B thường được dùng để thử độ cứng của thép chưa tôi, đồng và đồng thau, trong khi các vật liệu cứng hơn cần thử bằng mũi đo kim cương ở thang C với lực ấn 60kgf, được ghi trên thang ký hiệu bằng chữ A Khi ghi kết quả độ cứng Rockwell, cần chỉ rõ đơn vị đo là HRC, HRB hay HRA.
Hình 9: Phân loại độ ứng theo phương pháp HRA c
Hình 10: Đâm thử độ c ng bứ ằng mũi bi trò và mũi kim cương
+ k: là h ng sằ ố (dùng bi k= 130,dùng mũi kim cương thì k = 100.)
+ e: là giá tr mị ột độ chia của e Đố ới đo cứng e = 0,002mm Đố ới i v i v đo mềm hay còn gọi là đo cứng bế mặt e = 0,001mm
+ 0,002 hay 0,001 là giá tr c a vị ủ ạch chia đồng hồ hay khi mũi thử ấn sâu thêm 0,002 mm hay 0.001 mm thì kim dịch đi một vạch
+ h: là hiệu độ sâu hai l n n (mm) h = h2-h1 ầ ấ
Thực hành
Nhiệt luyện
II.1.1 Vật liệu sử dụng, phân công nhóm:
Bảng 1: V t liậ ệu sử dụng
Mẫu Vật li u ệ Điều ki n x lí nhiệ ử ệt
3 C45 870 𝑜 – Tôi nước + Ram th p ấ 200 𝑜 (15 phút)
4 C45 870 𝑜 – Tôi nước + Ram trung bình 315 𝑜 (15 phút)
7 C20 Ban đầu (ủ lại) (so sách v i mớ ẫu không) Đo va đập
14 C45 870 𝑜 –Tôi nước (mẫu dài) + Ram trung bình
Thép Cacbon thường được sử dụng trong nghiên cứu, với hai mẫu điển hình là thép C45 và thép C20 Các mẫu này được xử lý qua các quá trình tôi và ram, sau đó được kiểm tra độ bền va đập cũng như độ bền kéo để đánh giá các cơ tính của chúng.
Thép C45 có chứa hàm lượng carbon trung bình, mang lại độ cứng, độ dẻo và độ dai cao, cùng với khả năng chịu tải tốt Vật liệu này có hiệu quả trong quá trình tôi và ram, thường được sử dụng để chế tạo các chi tiết máy chịu lực tĩnh và va đập.
+ Thép C20 có %C thấp nên có độ ẻo, độ d dai rất cao, nhưng độ ền, độ ứ b c ng rất thấp nên hi u qu nhi t luy n tôi và ram không cao ệ ả ệ ệ
II.1.1 Quy trình thực hành tôi – ram thép
Hình 11: Biểu đồ quy trình tôi ram thép–
Ta nung nóng các mũ lên khoảng 870 độ C, sau đó thực hiện các phương pháp như tôi nước, tôi dầu, thường hóa trong lò, và ram ở nhiệt độ 315 độ C trong 15 phút, tiếp theo là ram ở nhiệt độ thấp 200 độ C trong 15 phút.
+ Tiến hành quan sát các mẫu dưới kính hiển vi và thử độ cứng các mẫu, sau đó tiến hành đánh giá.
1.3
II.2.Phân tích tổ chức
II.2.1 Quá trình chuẩn bị
II.2.3 Kết quả tổ chức tế vi, giải thích, phân tích
Bảng 2: Kết quả ổ t chứ ế vi, gi i thích, phân tích c t ả
(các mẫu có độ phóng đại X400 lần)
- Tổ chức tế vi: gồm 2 phần ferrit (vùng trắng) , pearlite (vùng đen).
- T ổchứ ếc t vi: C u trúc có t ấ ổchức
Mactenxic (có hình kim) và
Austenite dư (vùng sáng ít )
- Tổ chức tế vi: Cấu trúc có tổ chức
Mactenxic (có hình kim) và Pearlite (mảng vùng đen)
- T ổchứ ếc t vi: C u trúc có t ấ ổchức
- X lý nhi t: ử ệ 315 𝑜 𝐶 _ Ram trung bình
- Tổ chức tế vi: Cấu trúc có tổ chức
Troxit ram (những h t b ạ ịbo tròn)
- T ổchứ ếc t vi: C u trúc có t ấ ổchức
Mactenxic và Austenite dư (vùng sáng nhiều )
- Tổ chức tế vi: C u trúc có t ấ ổchức
Pearlite (mảng vùng đen mịn) ferrit (vùng trắng ít)
- Tổ chức tế vi: gồm 2 phần ferrit
(vùng trắng) , pearlite (vùng đen) khá ít
+ K t qu ế ảnhiệt luy n có t ệ ổchứ ế vi như chúng ta mong muốn c t
- Tổ chứ ếc t vi: g m 2 phồ ần ferrit (vùng trắng) , pearlite (vùng đen) khá ít
- T ổchứ ếc t vi: gồm 2 phần ferrit (vùng tr ng) , ắ pearlite(vùng đen) + Tôi Nước: - Vật li u: thép C20ệ
- Tổ chứ ếc t vi: C u trúc có tấ ổ chức Mactenxic và Austenite dư (vùng sáng nhiều )
- Tổ chứ ếc t vi: C u trúc có tấ ổ chức Mactenxic (có hình kim) và Austenite dư (vùng sáng ít )
=> Hi u qu tôi cệ ả ủa th p C20 thế ấp hơn nhiều so với thép C45
II.3 Đo độ cứng, kết quả:
Bảng 3: Bảng kết quả đo độ cứng HRA
Mẫu Xử lý nhiệt Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình
+ Độ ứng tăng Từ c : Ủ lại - Không khí - Tôi dầu Ram thấp - Ram TB - Tôi - nước
+ Từ bảng trên ta thấy :Độ cứng của thép C20(14.9) thấp hơn so với thép C45 (62.43) vì lượng Cacbon thấp nên hiệu quả tôi của C20 khá thấp
Sau khi thực hiện thí nghiệm, các tổ chức đã chuẩn bị chuyển biến cho thấy rằng các phương pháp xử lý khác nhau sẽ tạo ra độ cứng và độ dẻo dai khác nhau cho vật liệu Điều này cung cấp cái nhìn tổng quát về nhiệt luyện và phương pháp thực hiện để nhiệt luyện một mẫu thép cụ thể.
Trực tiếp xử lý bề mặt mẫu thép, sau đó tẩm thụ động và soi dưới kính hiển vi để quan sát rõ ràng các tổ chức bên trong.
Phương pháp xác định độ dai va đập
1 Cơ sở lý thuy ết
Độ dai va đập: là khả năng chịu t i trả ọng đột ng t, khộ ả năng hấp phụ năng lượng va đập trước khi nó vật bị phá hủy
Các phương pháp đo phổ biến: Charpy V-notch test, the Izod test and the Tensile Impact test
Tiêu chu n Vi t Nam:ẩ ệ TCVN 312:1969 v Kim loề ại - Phương pháp xác định độ dai va đập ở nhiệt độ thường
Tiêu chuẩn này quy định phương pháp thử va đập kiểu con lắc Charpy, bao gồm rãnh V và rãnh U, nhằm xác định năng lượng hấp thụ của vật liệu kim loại trong các thử nghiệm va đập.
Nguyên lý PP charpy xác định năng lượng phá hủy mẫu:
Phép thử này xác định độ dai của mẫu thử có rãnh khía bằng cách làm gãy mẫu dưới dao động đơn của con lắc Rãnh phải có hình dạng quy định và được đặt ở giữa hai giá đỡ, đối diện với vị trí va đập trong quá trình thử nghiệm Độ dai được đo bằng năng lượng hấp thụ trong thử va đập.
Do sự thay đổi giá trị va đập của các vật liệu kim loại theo nhiệt độ, việc thử nghiệm cần được thực hiện ở nhiệt độ quy định Khi nhiệt độ thử nghiệm khác với nhiệt độ môi trường, mẫu thử phải được nung nóng hoặc làm nguội đến nhiệt độ đó trong một môi trường được kiểm soát.
Chuẩn b mị ẫu th ử có kích thước tiết diện ở rãnh khía S = 8x10=
80( 𝑚𝑚 2 ), và một máy búa để thử va đập
+ Đầu tiên ta đưa đầu búa lên vị trí có chiều cao là H được tính: a L sin a + L
H = , lúc này năng lượng va đập ban đầu
Sau khi đặt mẫu thử vào vị trí thử nghiệm, chúng ta thả chốt để đầu búa rơi xuống và đập vào mẫu thử Năng lượng thế năng còn lại sẽ đẩy đầu búa đến vị trí thứ hai.
2 và có chiều cao là được tính:h
Lúc này năng lượng thế năng của búa là: E 2 m g h .
+ Cuối cùng ta tính được năng lượng của quá trình va đập:
Hình 12: Nguyên lý đo độ va đập
Hình 13: Mẫu đo va đập
Tính độ dai va đập:
+ Dựa vào năng lượng va đập và tiết di n c a mệ ủ ẫu th ử ta tính được độ dai va d p c a mậ ủ ẫu th : ử a k = ∆E/S (J/mm2)
Hình 14: Máy đo cơ tính
- Khối lượng búa: m'.5 kg (dựa trên s ốliệu có trên máy)
- Chiều dài búa: L 0.75 (m): kho ng cách t tâm tr c t= ả ừ ụ ới lưỡi búa
Mẫu đo: Đo va đập Mẫu 8 C45 870 𝑜 – Nước (vuông)
Mẫu 10 C45 Ban đầu (vuông) (1 mẫu / nhóm)
Hình 15: Mẫu đo cơ tính
Bảng 4: Bảng mẫu đo trước va đập
+ Mẫu thép C45 phương pháp ủ lại:
+ Mẫu thép C45 phương pháp tôi nước:
+ Mẫu thép C45 phương pháp tôi dầu:
I.2.4 Kết qu và phân tích: ả
+ Mẫu thử sau va đập:
Hình 16: M u thẫ ử sau va đập
Bảng 5: Bảng k t qu mế ả ẫu đo sau va đập
Nhóm Mẫu E1 (J) E2(J) E (J) ak (J/mm2) Ủ lại 125 325 17 9 316 3.95
Tính toán sau va đập:
+ Mẫu thép C45 phương pháp ủ lại:
+ Mẫu thép C45 phương pháp tôi nước:
+ Mẫu thép C45 phương pháp tôi nước:
2.1 : Thi t b và m ế ị ẫu
Bảng 4: Bảng mẫu đo trước va đập
+ Mẫu thép C45 phương pháp ủ lại:
+ Mẫu thép C45 phương pháp tôi nước:
+ Mẫu thép C45 phương pháp tôi dầu:
I.2.4 Kết qu và phân tích: ả
+ Mẫu thử sau va đập:
Hình 16: M u thẫ ử sau va đập
Bảng 5: Bảng k t qu mế ả ẫu đo sau va đập
Nhóm Mẫu E1 (J) E2(J) E (J) ak (J/mm2) Ủ lại 125 325 17 9 316 3.95
Tính toán sau va đập:
+ Mẫu thép C45 phương pháp ủ lại:
+ Mẫu thép C45 phương pháp tôi nước:
+ Mẫu thép C45 phương pháp tôi nước:
Phương pháp căng kéo
Cơ sở lý thuyết
Phương pháp thử kéo là kỹ thuật xác định độ bền, độ đàn hồi và độ dẻo của kim loại bằng cách kéo căng mẫu thử Quá trình này cho phép quan sát sự biến dạng của kim loại và được biểu diễn thông qua biểu đồ ứng suất và độ biến dạng.
Một số đặc điểm phổ biến của mẫu thử bao gồm biến dạng và thường dẫn đến phá hủy khi chịu tải trọng kéo tăng dần áp vào trục của mẫu thử Mặt cắt ngang của mẫu thường có dạng tròn, vuông hoặc tấm.
Nguyên lý phương pháp thử kéo và giản đồthử kéo:
Hình 17: Nguyên lý hoạt động của phương pháp thửkéo.
Để thực hiện thí nghiệm kéo, mẫu vật được đặt vào máy thử kéo và được kẹp chặt ở hai đầu Khi tiến hành kéo, vật liệu sẽ giãn ra và chúng ta sử dụng cảm biến đặt ở giữa mẫu để đo độ giãn Lực căng được đo bằng load cell, cho phép đánh giá chính xác các thông số của vật liệu trong quá trình thử nghiệm.
Hình 18: Giản đồ thử kéo
Giai đoạn 1 là giai đoạn đàn hồi của vật trong khoảng đoạn OP, nơi vật có khả năng co giãn đàn hồi Trong giai đoạn này, hai thông số quan trọng cần lưu ý là Modun đàn hồi và giới hạn đàn hồi E σ y.
Giai đoạn 2 là giai đoạn biến dạng dẻo đồng đều trong khoảng đoạn PM, trong đó cần chú ý đến ứng suất độ bền cao nhất tại điểm M, được ký hiệu là σ b.
Giai đoạn 3 trong quá trình biến dạng vật liệu là giai đoạn biến dạng dẻo cục bộ, diễn ra tại đoạn MF, nơi mà độ biến dạng tập trung tại một điểm duy nhất gọi là "Necking" Sự hình thành "Necking" này dẫn đến giai đoạn 4 tiếp theo trong quá trình biến dạng.
+ Giai đoạn 4: là giap đoạn phá huy hoàn toàn nằm ở điểm F, vậy bị kéo đứt tại điểm “Necking”.
Cơ lý tính đạt được sau th kéo : ử
Phương pháp thử kéo giúp xác định bốn đặc tính cơ học quan trọng của vật liệu, bao gồm: [1] Độ cứng vững (mô đun đàn hồi), [2] Độ bền (đàn hồi, tỉ hớn, phá hủy ), [3] Tính dẻo và giòn (giãn dài, độ giảm diện tích), và [4] Độ dai (tĩnh).
II.2.1.Thiết bị và mẫu thử:
Thiết bị: Máy kéo vạn năng Shimadzu UH-F500kN:
Hình 19: Máy kéo vạn năng Shimadzu UH-F500kN
14 C45 870 𝑜 –Tôi nước (mẫu dài) + Ram trung bình
II.2.2 Các bước tiến hành
II.2.3 Kết quả phân tích
Hình 21: Kết quả thử kéo của phương pháp ủ ại l
Hình 22: Kết quả thử kéo của phương pháp tôi nước
Hình 23: Kết quả thử kéo của phương pháp tôi dầu
Hình 24: Kết quả thử kéo của phương pháp ram TB
Kết quả dạng dữ liệu:
Hình 25: Kết quả phân tích d ữliệu
Phân tích kết qu , so sánh ả
Bảng 7: Bảng t ng h p kổ ợ ết quảthử kéo
Unit MPa MPa MPa J GPa %
Th c hành ự
Giới hạn đàn hồi của các phương pháp xử lý nhiệt khác nhau cho thấy sự chênh lệch rõ rệt: phương pháp tôi nước đạt giá trị cao nhất với 779.892 MPa, trong khi phương pháp ủ lại có giới hạn thấp nhất là 268.396 MPa Các phương pháp ram trung bình và bình cũng cho kết quả khá tốt, lần lượt là 590.391 MPa và 380.214 MPa cho phương pháp tôi dầu.
Modul đàn hồi E của tôi nước đạt 11,1889 GPa, trong khi đó, phương pháp tôi dầu cho kết quả thấp nhất với 6,99229 GPa Phương pháp ram tri vung đạt 7,93208 GPa, còn phương pháp ủ lại có giá trị 7,60485 GPa.