Chương 2: Các phương pháp nhiệt luyện thép ppt

Nung nóng đạt As + giữ nhiệt + nguội trong không khí tĩnh  nhận tổ chức gần ổn định P hay X độ cứng thấp cao hơn ủ - Làm nhỏ hạt Xe trước khi nhiệt luyện kết thúc - Làm mất lưới Xe

- Khử bỏ ứng suất bên trong sinh ra trong quỏ trình GC …

- Làm đồng đều thành phần hóa học trong toàn bộ chi tiết (ủ khuếch tán)

- Làm nhỏ hạt

Chương 2 Các phương pháp nhiệt luyện thép

2 Các phương pháp ủ không có chuyển biến pha

T<7270C, không có chuyển biến P As

* Ủ thấp (200-6000C):  làm giảm hoặc khử bỏ ứng

suất bên trong chi tiết (sau đúc, gia công cơ)

200-4000C Khử một phần ưs

400-6000C Khử hoàn toàn ứs

Đặc điểm: độ cứng không giảm

• Ủ kết tinh lại (600-7000C cho thép C):  Phục hồi tính dẻo cho chi tiết qua BD

• Đặc điểm: độ bền cứng giảm, độ dẻo tăng

3 Các phương pháp ủ chuyển biến pha

a Ủ hoàn toàn (thép tct):

nhận được tổ chức [Feα + P (tấm)]

Tủ = Ac3 + (20-300C)

•Mục đích: - làm nhỏ hạt

- giảm độ cứng, tăng độ dẻo

b Ủ không hoàn toàn (thép %C > 0,7):

→ nhận được tổ chức [XeII + P hạt]

→ Tủ = Ac1 + (20-300C)

→ Mục đích: - làm giảm độ cứng để dễ gia cụng cắt gọt

- T ủ của thép 0.3% ????

- Tại sao tổ chức khi ủ hoàn toàn lại là P hạt??

c Ủ cầu hóa: mục đích tạo thành P hạt

2.2 Thường hóa thép

1 Thường hóa là gì?

Nung nóng (đạt As) + giữ nhiệt + nguội trong không khí tĩnh  nhận tổ chức gần ổn định ( P hay X) độ cứng thấp (cao hơn ủ)

- Làm nhỏ hạt Xe trước khi nhiệt luyện kết thúc

- Làm mất lưới XeII trong thép sau cùng tích

2.3 Tôi thép

1 Đ/n: Nung nóng + giữ nhiệt + nguội nhanh 

nhận tổ chức M không ổn định với độ cứng cao

- Thép hợp kim: %HK thấp  dựa theo thép C

%HK cao  tra sổ tay NL

Thép TCTtôi hoàn toàn? Tổ chức nhận được ? Thép SCTtôi không hoàn toàn? Tổ chức nhận được ?

Tại sao ?

• Các phần tử rắn chưa hoà tan vào As

• Kích thước hạt As trước khi làm nguội

5 Độ thấm tôi  là chiều sâu lớp tôi cứng có tổ chức MCác yếu tố ảnh hưởng: - tốc độ nguội tới hạn

- tốc độ nguội chi tiết

Vng < Vthct không được tôi

Vlõi > Vthtôi thấu

* Tốc độ nguội nhanh độ thấm tôi tăng đường phân bố tốc độ nguội nông hơn

Tôi đầu mút

Thép 1080 : Thép C thường (0,8%C)Thép 5120: C thấp (0,2%),

Thép 3160: C trung bình (0,6%C);

6 Các phương pháp tôi thể tích và công dụng

Mactenxit (M) + As dư

Ms (~ 220 0 C)

Mf (~ -50 0 C)

Peclit Xoocbit Trôxtit Bainit

a Yêu cầu với môi trường tôi:

- Chi tiết sau tôi phải đạt tổ chức M

- Chi tiết không bị cong vênh, nứt

b Đường cong nguội lý tưởng:

- Giai đoạn làm nguội nhanh qua vùng 500-6000C (As kém ổn định nhất)

- Giai đoạn làm nguội chậm trong vùng chuyển

biến M 200-3000C:  để tránh ứng suất nhiệt cho chi tiết

c Các môi trường tôi thông dụng:

Thay đổi thành phần DD để tăng khả năng tôi:

Dung dịch 10% NaCl+Na2CO3+NaOH

Làm nguội nhanh ở vùng nhiệt độ cao, nguội chậm hơn ở vùng nhiệt độ thấp

☻Dầu:

-Làm nguội chậm ở cả 2 khoảng nhiệt độ trên

- Dầu nóng và nguội khả năng tôi giống nhaudùng dầu nóng (60-800C) để tăng tính linh động

Chỳ ý: Dầu thông thường Tcháy=1500Cphải làm nguội

- Là môi trường tôi của thép HK và chi tiết có hình dạng phức tạp

Hiện nay dầu có thể tôi đến nhiệt độ cao (200-3000C)

☻Các môi trường tôi khác

-Môi trường tôi muối nóng chảy: Áp dụng cho thép HK tôi đẳng nhiệt

-Mụi trường tôi Polyme

-Mụi trường tôi của lò chân không : Nitơ lỏng

Tốc độ nguội tới hạn của một số môi trường tôi

Tôi trong môi trường nước

Tôi trong môi trường Polyme

☻ Tôi trong một môi trường

Thời gian

As quá nguội

☻Tôi trong 2 môi

trường

- Giai đoạn đầu:

nguội nhanh trong

môi trường tôi

mạnh hơn (nước,

dung dịch muối…)

- Giai đoạn sau:

làm nguội trong môi

trường yếu hơn

Ms (~ 220 0 C)

Mf (~ -50 0 C)

Peclit Xoocbit Trôxtit

* Đặc điểm của tổ chức nhận được sau tôi:

- tổ chức M tôi có độ cứng cao, rất giòn, kém dẻo dai  dễ bị nứt gãy

- nhiều chi tiết sau tôi vẫn yêu cầu cần độ đàn hồi, độ dẻo cao…

 Giảm hoặc khử bỏ hoàn toàn ứng suất bên

trong chi tiết sinh ra sau tôi, tránh chi tiết bị giòn

 Điều chỉnh cơ tính cho phù hợp với yêu cầu

riêng của từng chi tiết

dư chuyển biến )

- dẻo dai cao hơn, ưs giảm

→ ứng dụng cho các dụng cụ cắt và ct máy chịu mài mòn……

b Ram trung bình (300-4500C):

- Áp dụng với thép có 0,55-0,65%C

- tổ chức sau ram: Truxtit ram

- độ cứng giảm rõ rệt (40-45HRC) so với M tôi, σ đàn hồi đạt giá trị lớn nhất (σđh= max)

- khử bỏ hoàn toàn được ứng suất bên trong

- ứng dụng cho các chi tiết làm việc cần độ cứng tương đối cao và độ đàn hồi cao: lò xo, nhíp, khuôn rèn, dập nóng……

c Ram cao (500-6500C)

- tổ chức sau ram: Xoocbit ram

- độ cứng giảm mạnh (15-25HRC) , độ dẻo độ dai tăng mạnh

- ứng dụng cho các CTM chịu va đập: trục, bánh răng……

2.5 Cơ Nhiệt luyện

1 Bản chất

- Là quá trình tiến hành gần như đồng thời hai quỏ trình hóa bền: biến dạng dẻo austenit + tôi ngay tiếp theo trong một nguyên công (quá trình công nghệ) duy nhất

Sau cơ - nhiệt luyện thép được đem ram thấp ở

150 ÷ 200oC → được Mactenxit nhỏ mịn với xô lệch cao → đạt được sự kết hợp rất cao giữa độ bền, độ dẻo và độ dai → chưa có phương pháp hóa bền nào sánh kịp

3 Cơ - nhiệt luyện nhiệt độ cao

- Biến dạng dẻo thép ở nhiệt độ > Ac3 → tôi ngay tiếp theo để ngăn cản xảy ra kết tinh lại, tuy không thể tránh được hoàn toàn

Đặc điểm :

+ có thể áp dụng cho mọi thép kể cả thép cacbon, + dễ tiến hành vì ở nhiệt độ cao As dẻo, ổn định, không cần lực tác dụng lớn, chỉ cần độ biến dạng ε

= 20 ÷ 30%,

+ độ bền khá cao (không tránh khỏi kết tinh lại bộ phận): σb = 2200 ÷ 2400MPa, độ dẻo, độ dai tương đối tốt: δ = 6 ÷ 8%, aK = 300kJ/m2.

31

c Cơ - nhiệt luyện nhiệt độ thấp

- Sau khi As hóa ở trên Ac3, làm nguội nhanh thép xuống

400 ÷ 600oC (vùng As quá nguội có tinh ổn định tương đối cao và thấp hơn nhiệt độ kết tinh lại) → biến dạng dẻo và tôi ngay

Đặc điểm :

- chỉ áp dụng được cho thép HK- loại có tính ổn định của

As quá nguội cao

- khi tiến hành vì đòi hỏi độ biến dạng lớn ε = 50 ÷ 90%, ở nhiệt độ thấp (400 ÷ 600oC) austenit kém dẻo hơn→ cần

phải có các máy cán lớn, phải thép phải có tiết diện tương đối nhỏ để kịp nguội nhanh xuống 400 ÷ 600oC,

- đạt được độ bền rất cao σb = 2600 ÷ 2800MPa, song độ dẻo, độ dai thấp hơn loại trên: δ = 3%, aK = 200kJ /m2

Các khuyết tật khi nhiệt luyện thép

☻Biến dạng và nứt

Nguyên nhân: sinh ra do ưs ( ưs nhiệt + ưs tổ chức)

ƯS >σbnứt hỏng, không khắc phục được

ƯS >σch cong vênhnắn, sửa

Phòng tránh:

- tốc độ nung hợp lý

- làm nguội hợp lý, theo đúng các quy tắc: nhúng thẳng đứng,phần dày của chi tiết xuống trước, mỏng sau

- có thể ép các vật mỏng trong khuôn trước khi tôi

- tận dụng tôi phân cấp

Khắc phục: biến dạng vừa phải có thể mang nắn

nguội

Oxy hoá và thoát C

- Hiện tượng tạo vảy ôxyt và mất C ở bề mặt chi tiết

☻ Độ cứng không đạt

Cao hơn hay thấp hơn mong muốn

Nguyên nhân:

-Cao: ủ và thường hóa thép HK do Vng lớn → khó gia công

Khắc phục: làm lại với Vng nhỏ hơn

- Thấp: xảy ra khi tôi: T0 không đúng, Thời gian giữ nhiệt không đủ, Vng không đúng

Khắc phục: làm lại nhưng BD tăng

☻Tính giòn cao

Nguyên nhân: nung quá caohạt lớn

Khắc phục  đem thường hóa rồi nhiệt luyện lại với

nhiệt độ nung thấp hơn

Tầm quan trọng của kiểm nhiệt trong nhiệt luyện

☻Nhiệt độ có vai trò quan trọng  quyết định chất lượng đạt được