thiết kế, chế tạo thiết bị đo độ thấm tôi của thép xây dựng bài thí nghiệm đo độ thấm tôi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ ĐO ĐỘ THẤM TÔI CỦA THÉP XÂY DỰNG BÀI THÍ NGHIỆM ĐO ĐỘ THẤM TÔI S K C 0 9 MÃ SỐ: T2009 - 37 S KC 0 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ MÁY BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG Thiết kế, chế tạo thiết bị đo độ thấm thép Xây dựng thí nghiệm đo độ thấm Mã số: T 2009 – 37 Chủ nhiệm đề tài: ThS GVC TRẦN THẾ SAN Tp HCM, 12/2010 MỤC LỤC Trang ĐỀ CƢƠNG NGHIÊN CỨU I – LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI II – MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU 1 – Mục tiêu – Nhiệm vụ III – NỘI DUNG NGHIÊN CỨU TRONG ĐỀ TÀI 1 – Lý thuyết – Thiết kế chế tạo thiết bị làm nguội nhanh – Thí nghiệm đo độ thấm thép IV – KẾ HOẠCH THỰC HIỆN PHẦN I - LÝ THUYẾT I – Định nghĩa ram thép – Tôi thép – Ram thép II – Tính chất Martensite Định nghĩa Tính chất 3 – Các đặc điểm chuyển biến Ms III - Các phƣơng pháp ram thép - Các phƣơng pháp - Các phƣơng pháp ram IV- Độ thấm yếu tố ảnh hƣởng đến độ thấm thép – Định nghĩa – Các yếu tố ảnh hƣởng đến độ thấm thép V – Các phƣơng pháp đo độ thấm thép 12 - Quan sát tổ chức tế vi 12 - Đo từ tính 12 - Đo độ cứng 12 PHẦN II - THIẾT KẾ THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM 14 I – Chế tạo mẫu thí nghiệm 14 II – Chất làm nguội 14 III – Thiết kế mô hình thí nghiệm 14 – Cấu tạo phôi 14 – Thanh giữ phôi 14 – Vòng đệm dẫn hƣớng phôi 15 – Khối hợp định vị giữ phôi 15 – Thanh định vị vòi phun 15 – Thùng chứa nƣớc sau tƣới nguội 16 – Thùng cấp nƣớc tƣới nguội 16 – Máy bơm nƣớc 17 - Lắp ghép 17 Trang PHẦN III CÁC BƢỚC TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM .19 I - Chọn mẫu thép làm thí nghiệm 19 - Thép CT3 ( Theo tiêu chuẩn ГOCT) 19 - Thép C45 ( Tiêu chuẩn Việt Nam) 20 - Thép CD 100( Theo tiêu chuẩn Việt Nam) 22 II - Chế độ tạo mẫu theo quy cách 23 III - Tôi mẫu 23 IV - Tôi đầu mút 25 V- Làm bề mặt sau 28 VI - Đo độ cứng, vẽ đồ thị quan hệ độ cứng chiều sâu 28  Đo độ cứng 28  Vẽ đồ thị quan hệ độ cứng chiều sâu 31 VII - Mài mẫu trƣớc sau tôi,soi chụp tổ chức tế vi 33  Mài mẫu trƣớc sau 33  Quan sát tổ chức tế vi 39  Chụp hình tổ chức tế vi 41 VIII - Kiểm tra , thảo luận 46   Kiểm tra kết thí nghiệm 46 Thảo luận 50 PHẦN IV KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .51   Kết luận Đề nghị 51 51 Tài Liệu Tham Khảo 52 Trang ĐỀ CƢƠNG NGHIÊN CỨU I – LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI : - Đất nước ngày phát triển mạnh mẽ tất lĩnh vực khoa học , công nghệ dịch vụ , khí xem ngành then chốt , ngành mũi nhọn giúp phát triển nhanh kinh tế đất nước Để ngành khí phát triển bước chuyển dài chất lẫn lượng , công nghệ lẫn đào tạo cần có đầu tư lớn, có trọng điểm lĩnh vực giáo dục chuyên ngành , bước đuổi kịp đà phát triển giới - Từ yêu cầu thực tế mà cụ thể lĩnh vực khí , đòi hỏi chất lượng đào tạo môn chuyên ngành phải có đổi mới, mang tính thực tiễn cao , học phải đôi với hành , đáp ứng nhu cầu thực tế sản xuất - Trong chương trình đào tạo bậc đại học cao đẳng ngành khí thuộc trường ĐHSP KT, môn vật liệu học bao gồm : vật liệu học 1, vật liệu học 2, thí nghiệm vật liệu học, thí nghiệm vật liệu học khí môn học cần đầu tư thêm trang thiết bị dạy học , thiết bị thí nghiệm, bổ sung thêm thí nghiệm, để sinh viên có nhìn trực quan nội dung lý thuyết học vật liệu lớp , qua nắm vững học , ứng dụng kiến thức vào thực tế dễ dàng II – MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU : – Mục tiêu : - Mục tiêu trước mắt : Ứng dụng kiến thức lý thuyết chương trình môn vật liệu học để xây dựng thí nghiệm đo độ thấm thép - Mục tiêu cụ thể : Thiết kế chế tạo thiết bị làm nguội nhanh thí nghiệm đầu mút Thực phần thí nghiệm đo độ thấm , đồng thời xác định yếu tố ảnh hưởng đến độ thấm thépm, xây dựng thí nghiệm đo độ thấm thép dựa thiết bị đầu mút trang thiết bị có (kính hiển vi kim loại học, máy đo độ cứng, ) phòng TN Vật liệu môn CNKL - Mục tiêu lâu dài : Hướng tới công nghệ dạy học theo khoa học đại , học đôi với hành Cung cấp thiết bị thí nghiệm để việc dạy học đạt hiệu hơn, nâng cao chất lượng dạy học cho môn vật liệu học – Nhiệm vụ : - Tham khảo tài liệu liên quan đến môn vật liệu học, cụ thể phần ram thép , yếu tố ảnh hưởng đến trình - Thu thập tài liệu liên quan đến đề tài - Thiết kế chế tạo thành công thiết bị làm nguội nhanh đầu mút , thực thí nghiệm đo độ thấm - Xây dựng thí nghiệm đo độ thấm III – NỘI DUNG NGHIÊN CỨU TRONG ĐỀ TÀI : – Lý thuyết : - Định nghĩa ram thép - Tính chất martensite - Các phương pháp ram thép - Độ thấm yếu tố ảnh hưởng đến độ thấm thép - Các phương pháp đo độ thấm thép Trang – Thiết kế chế tạo thiết bị làm nguội nhanh : * Các bước thí nghiệm : - Chế tạo mẫu thí nghiệm - Chọn chế độ nhiệt luyện cho mẫu - Nung nóng lò tương ứng - Làm nguội thiết bị thí nghiệm - Quan sát tổ chức tế vi thép kính hiển vi - Đo độ cứng - Đánh giá kết * Thiết kế thiết bị đầu mút: Sơ đồ nguyên lý * Chế tạo theo thiết kế : – Thí nghiệm đo độ thấm thép : a – Đo độ thấm thép b – Xác định yếu tố ảnh hưởng đến độ thấm thép - Thành phần hóa học thép : C, Cr , Mn , … - Môi trường làm nguội : nước , dầu , không khí ,… - Tốc độ làm nguội c – Xây dựng thí nghiệm đo độ thấm thép phục vụ cho môn học thí nghiệm vật liệu học IV – KẾ HOẠCH THỰC HIỆN : Tt 10 Công việc Hoàn chỉnh đề cương , nghiên cứu lý thuyết Thiết kế mô hình Hoàn chỉnh phần thiết kế Chuẩn bị chế tạo thiết bị đầu mút Chế tạo thiết bị Hoàn chỉnh thiết bị Thí nghiệm, kiểm tra thiết bị Xây dựng thí nghiệm Thực thí nghiệm Kiểm tra, đánh giá kết Ghi Trang PHẦN I LÝ THUYẾT I – Định nghĩa ram thép : – Tôi thép : Tôi thép phương pháp nhiệt luyện bao gồm nung nóng thép lên nhiệt độ tới hạn Ac1 để có austenite đồng nhất, giữ nhiệt làm nguội với tốc độ thích hợp để thực chuyển biến As thành Ms tổ chức không ổn định khác có độ cứng cao – Ram thép : Ram phương pháp nhiệt luyện nung nóng thép có tổ chức Ms lên đến nhiệt độ A1 để Ms As dư phân hóa thành tổ chức cân lượng, có tính đáp ứng yêu cầu cho trước II – Tính chất Martensite : 1- Định nghĩa : Martensite (viết tắt Ms) dung dịch rắn bão hòa C Feα với nồng độ C nồng độ C hòa tan Austenite (viết tắt As) , kiểu mạng phương thể tâm, có độ cứng tùy thuộc vào hàm luongh75 C bão hòa Hình : Mạng tinh thể Ms 2- Tính chất : - Ms có kiểu mạng phương thể tâm với độ phương c/a lớn Thông số a c phụ thuộc vào hàm lượng C Ms - Ms có độ cứng cao ≥ 50 HRC , có từ tính - Ms có tổ chức hình kim , hàm lượng C Ms hàm lượng C hòa tan As – Các đặc điểm chuyển biến Ms : - Chuyển biến Ms xảy theo chế không khuếch tán nên thành phần hóa học tương ứng với pha ban đầu As - Chuyển biến xảy gần tức thời với vận tốc phát triển tinh thể lớn, khoảng 1.000 ÷ 7.000 m/s Tinh thể có dạng hình kim - Chuyển biến xảy làm nguội liên tục khoảng nhiệt độ M đ (điểm bắt đầu ) đến Mk ( điểm kết thúc) vận tốc làm nguội v ≥ vth Vị trí Mđ Mk phụ thuộc vào thành phần , không phụ thuộc vào tốc độ Trang nguội Khi hàm lượng nguyên tố hợp kim ( trừ Si , Al , Co ) thành phần C thép tăng lên điểm Mđ Mk bị hạ xuống thấp Hình : Ảnh hưởng C đến vị trí điểm Mđ Mk - Chuyển biến không xảy đến có lượng Askhông chuyển biến gọi As dư Hàm lượng As dư phụ thuộc vào vị trí điểm Mđ Mk , có nghĩa phụ thuộc vào thành phần hóa học thép - Về tính, Ms mạng tinh thể bị xô lệch lớn , gây biến cứng mạng nên có độ bền độ cứng cao , độ dẻo độ dai thấp Độ cứng Ms phụ thuộc vào hàm lượng C bão hòa Sự tồn ứng suất nhiệt ( làm nguội nhanh không ) ứng suất tổ chức ( chuyển biến Mslàm tăng thể tích ) nên sau chuyển biến, thép tồn ứng suất dư cao ảnh hưởng lớn đến độ giòn Ms III - Các phƣơng pháp ram thép : - Các phƣơng pháp : Hình : Sơ đồ phương pháp a)Làm nguội môi trường, b) Trong hai môi trường c) Tôi phân cấp, d) Tôi đẳng nhiệt 1.1 Làm nguội môi trƣờng ( đƣờng a ) : - Đây phương pháp đơn giản thường dùng , cách nhúng thép vào môi trường làm nguội nhanh thích hợp - Vấn đề chọn môi trường làm nguội – môi trường – có ý nghĩa quan trọng đặc biệt Trang - Yêu cầu môi trƣờng : Về khả làm nguội thép , tức khả nhận Ms mà không bị nứt với độ biến dạng nhỏ nhất, môi trường phải đạt hai yêu cầu chủ yếu sau : + Làm nguội nhanh thép khoảng As ổn định : 500 – 600oC để As không kịp phân hóa thành hỗn hợp Ferrite + Cementite Muốn môi trường phải có khả làm nguội thép với tốc độ lớn Vth Đạt yêu cầu bảo đảm nhận tổ chức Ms, thép trở nên cứng Đây yêu cầu môi trường + Làm nguội chậm thép khoảng nhiệt độ , đặc biệt khoảng nhiệt độ chuyển biến Ms ( 300 – 200oC ), điều có tác dụng làm giảm ứng suất tổ chức kèm theo chuyển biến , bảo đảm thép không bị nứt cong vênh Trong thực tế không môi trường đạt đồng thời hai yêu cầu nêu 1.2 - Tôi hai môi trƣờng ( nƣớc dầu , đƣờng b ) : - Cách lợi dụng hai ưu điểm nước dầu Thoạt tiên thép làm nguội nhanh môi trường mạnh : nước, dung dịch nước pha muối, pha kiềm ,… đến xảy chuyển biến Ms ( 300 – 400oC ) nhấc chuyển sang làm nguội chậm môi trường yếu : dầu không khí nguội hẳn Như vừa bảo đảm cho thép cứng , vừa gây biến dạng , nứt - Nhược điểm mặt công nghệ cách khó xác định thời điểm nhiệt độ chuyển môi trường, sớm ( nhiệt độ thép cao) đạt độ cứng cao có chuyển biến thành hỗn hợp Ferrite + Cementitevì làm nguội chậm , muộn chuyển biến thành Ms xảy gây môi trường mạnh dễ gây nứt , biến dạng.Thường xác định theo kinh nghiệm , ví dụ , thời gian giữ nước tính theo mức – 3s cho 10 mm đường kính hay chiều dày, sau chuyển sang dầu Cách đòi hỏi tay nghề cao ( có kinh nghiệm ), khó khí hóa , áp dụng cho đơn , cho thép C cao yêu cầu độ cứng cao 1.3 - Tôi phân cấp ( đƣờng c ) : - Cách khắc phục khó khăn mặt xác định thời gian chuyển môi trường cách Trong cách thép nhúng vào trường lỏng sôi nóng chảy có nhiệt độ cao Mđ khoảng 50-100oC , thép bị nguội đến nhiệt độ giữ nhiệt để đồng nhiệt độ tiết diện (trong khoảng – phút) , nhấc làm nguội không khí để chuyển biến Ms - Ưu điểm cách đạt độ cứng cao song gây ứng suất bên nhỏ , độ biến dạng thấp , chí sửa nắn sau làm nguội phân cấp thép dẻo - Hạn chế phân cấp áp dụng cho thép có Vth nhỏ (thép hợp kim cao thép gió) với tiết diện mỏng mũi khoan , lưỡi phay * Ba cách vừa nêu đạt tổ chức Ms 1.4 - Tôi đẳng nhiệt ( đƣờng d ) : - Phương pháp khác phân cấp chỗ giữ nhiệt đủ lâu muối nóng chảy để As nguội phân hóa hoàn toàn thành hỗn hợp Ferrite +Cementite nhỏ mịn có độ cứng tương đối cao độ dai tốt Tùy theo nhiệt Trang độ giữ đẳng nhiệt tổ chức khác : 250 - 400oC nhận Bainite , 500 - 600oC Trustite Sau đẳng nhiệt ram - Tôi đẳng nhiệt có ưu điểm phân cấp khác có độ cứng thấp độ dai cao - Do suất thấp thực tế áp dụng cách Một số dụng cụ có yêu cầu cao độ biến dạng , không yêu cầu độ cứng cao gang cầu có áp dụng cách 1.5 - Gia công lạnh : - Đối với nhiều loại thép dụng cụ hợp kim , lượng C nguyên tố hợp kim cao, điểm Mđ Mk thấp nên làm nguội đến nhiệt độ thường nhiều As dư , làm cho độ cứng đạt bị hạn chế Để đạt độ cứng cao , người ta đem thép tiếp tục làm nguội ( lạnh ) đến nhiệt độ âm ( -50 hay -70oC ) để As dư tiếp tục chuyển biến thành Ms Quá trình gọi gia công lạnh 1.6 - Tôi tự ram: - Là cách với làm nguội không triệt để , thời gian ngắn từ vài đến vài chục giây để sau nhiệt lõi hay phần khác truyền đến, tiến hành ram phần vừa Sau đưa ram tiếp - Tôi tự ram dùng rộng rãi cảm ứng chi tiết lớn ( băng máy, trục dài…) đục - Các phƣơng pháp ram : 2.1 - Ram thấp (150-250oC) : - Ram thấp phương pháp nung nóng thép khoảng 150-250oC, tổ chức đạt Ms ram - So với thép , sau ram thấp nói chung độ cứng không giảm giảm (1-2 HRC) cá biệt có trường hợp lại tăng lên ( As dư chuyển biến thành Ms) , ứng suất bên giảm có tính dẻo , dai tốt , khó phá hủy giòn - Ram thấp áp dụng cho dụng cụ chi tiết máy cần độ cứng , tính chống mài mòn cao, chẳng hạn dao cắt , khuôn dập nguội , bánh răng, chi tiết thấm C , vòng bi , trục , chốt ,… chúng có yêu cầu độ cứng cao tới 56 – 64 HRC 2.2 - Ram trung bình ( 300 – 4500C) : - Ram trung bình phương pháp nung nóng thép khoảng 300 – 4500C , tổ chức đạt Trôxtit ram - So với thép , sau ram trung bình độ cứng thép giảm rõ rệt , cứng , khoảng 40 – 45 HRC , song ứng suất bên giảm mạnh , giới hạn đàn hồi đạt giá trị cao , độ dẻo , độ dai tăng lên - Ram trung bình áp dụng cho chi tiết máy , dụng cụ cần có độ cứng tương đối cao đàn hồi lò xo , nhíp , khuôn dập nóng , khuôn rèn 2.3 - Ram cao (500 - 650oC) : - Ram cao phương pháp nung nóng thép khoảng 500-650oC , tổ chức đạt Xoocbit ram - So với thép , sau ram độ cứng giảm mạnh , thép trở nên tương đối mềm , 20 - 25 HRC ( 200 – 300 HB ) , khử bỏ hoàn toàn ứng suất bên , độ bền có giảm phần độ dẻo, độ dai tăng lên mạnh Trang Hình 27  Nếu mẫu xong mài nhẵn phẳng , cho hoá chất thích hợp ăn mòn nhẹ (tẩm thực ), biên giới hạt bị ăn mòn nhanh bị lõm xuống , ánh sáng phản xạ bị tản ta thấy tối , bề mặt hạt phẳng ta thấy sáng , nhờ thấy hình dạng hạt , kim loại hợp kim gồm pha khác , tạo độ tương phản khác , nhờ biết cấu tạo hạt Hình 28  Quan sát tổ chức tế vi:  Quan sát tổ chức tế vi -Như trình bày phần phương pháp nghiên cứu tổ chức tế vi phương pháp nghiên cứu tổ chức kim loại kính hiển vi , cụ thể kính hiển vi quang học Vì cần nghiên cứu nguyên lý cấu tạo kinh hiển vi quang học Trang 39  Nguyên lý: Do kim loại không cho ánh sáng qua nên phải dùng ánh sáng phản xạ Hình 29: Nguyên lý phản xạ kính hiển vi quang học  Cấu tạo kính hiển vi quang học dùng phòng thí nghiệm sau : Hình 30: Kính hiển vi quang học -Độ phóng đại kính thường khoảng 80 ‚ 2000 lần ( độ phóng đại tích số độ phóng đại vật kính nhân độ phóng đại thị kính) -Muốn quan sát với độ phóng đại cao ta phải dùng kính hiển vi điện tử Nhờ kính hiển vi mà ta quan sát tổ chức pha, phân bố, hình dáng kích thước chúng Với gang ta dễ dàng xác định hình dáng, kích thước graphit Ngoài ra, ta thấy khuyết tật vật liệu như: vết nứt tế vi, rỗ tạp chất…Tuy nhiên với điều kiện có hạn phòng thí nghiệm với nội dung đề tài quan sát tổ chức ferit , pearlit , auxtenit … Vì cần dùng kính hiển vi giới thiệu phần phù hợp  Tiến hành quan sát tổ chức tế vi Trang 40 -Mẫu sau đánh bóng tẩm thực xong cần soi tổ chức tế vi thời gian nhanh để tránh tượng oxi hoá Các bước tiến hành soi tổ chức tế vi mẫu sau:  Đặt mẫu lên bàn mẫu kính hiển vi  Người quan sát vặn núm điều chỉnh thô, tinh xuất tổ chức tế vi mẫu Nếu việc điều chỉnh tiến hành cách xác mà không thấy xuất tổ chức tế vi mẫu có xuất tổ chức tế vi thấy vết xước việc đánh bóng tẩm thực mẫu chưa tốt Người làm thí nghiệm phải làm lại bước Hình 31:Tổ chức tế vi thép sau tích o Sau điều chỉnh núm vặn tinh, thô vị trí lên xuống để xuất tổ chức tế vi mẫu , người quan sát tiếp tục điều chỉnh núm vặn ngang dọc để quan sát nhiều vị trí khác  Chụp hình tổ chức tế vi Sau điều chỉnh núm vặn để xuất tổ chức tế vi mẫu , ta tiến hành chụp lại tổ chức máy chụp hình Việc chụp hình tiến hành sau: o Ta đặt máy chụp hình gần sát có thề tiếp xúc với thị kính kính hiển vi Hình 32: Vị trí đặt máy chụp hình Trang 41 o Điều chỉnh máy chụp hình để chụp tổ chức tế vi mong muốn  Kết thí nghiệm -Khác mẫu trước cần cắt miếng đủ để quan sát tổ chức tế vi gần giống toàn mẫu Còn mẫu sau ta phải cắt thành nhiều miếng để quan sát phân tích độ thấm tôi.Việc cắt mẫu đánh số thứ tự cho miếng thể hình vẽ sau Hình 33: Mẫu sau cắt đánh dấu  Mẫu thép CT3 TT K/h K/c Tổ tế vi Phân tích mm 1.1 1.2 1.3 10 Peclit ferit hoàn toàn Mactenxit Peclit ferit Peclit ferit Trang 42  Mẫu thép C45 TT K/h K/c mm 1.1 1.2 1.3 10 Tổ tế vi Phân tích  Thép C45 thép hóa tốt có lượng Cacbon trung bình 0.3-0.5%C ,nên có độ thấm Vì sau thép có tổ chức mactenxit.Như hình bên cạch ta thấy mactenxit chiếm khoảng 90%,còn lại austenit dư  Trong tổ chức tế vi hình bên cạnh ta thấy không mactenxit peclit ferit  Peclit ferit Trang 43  Mẫu thép CD100 TT K/h K/c mm 1.1 1.2 1.3 10 Tổ tế vi Phân tích  Thép C100 thép dụng cụ có lượng Cacbon cao 0.7-1.3%C ,nên có độ thấm Vì sau thép có tổ chức mactenxit.Như hình bên cạch ta thấy mactenxit chiếm khoảng 90%,còn lại austenit dư  Peclit cementit II Peclit cementit II Trang 44  Từ phân tích tổ chức tế vi ta xây dựng đồ thị biểu thị mối quan hệ phần trăm mactenxit chiều sâu sau:  Mẫu thép CT3  Mẫu thép C45  Mẫu thép CD100 Trang 45 VIII - Kiểm tra , thảo luận :  Kiểm tra kết thí nghiệm  Phƣơng pháp đo độ cứng - Trên sở định nghĩa độ thấm đồ thị thể mối quan hệ độ cứng tổ chức nửa Mactenxit lượng Cacbon thép cộng với kết thí nghiệm ta xác định chiều sâu lớp thấm D sau Hình 34 : Độ cứng mactenxit phụ thuộc vào thành phần Cacbon  Mẫu thép CT3 - Từ đồ thị ta thấy độ cứng HRC thép CT3 , độ cứng lớn mà thép đạt 24 HRC nhỏ độ cứng tổ chức nửa mactenxit đồ thị vùng từ 0.1-0.25%C Vì chiều sâu thấm Tức D1=0 mm Trang 46  Mẫu thép C45 - Từ đồ thị ta thấy độ cứng HRC thép C45  Trong khoảng từ 0-2mm độ cứng HRC đạt từ 42-46HRC So sánh với đồ thị độ cứng nửa mactenxit thép C45 khoảng 42HRC Vì ta nhận thấy chiều sâu thấm thép C45.Nên D_21=2mm  Từ 2mm trở độ cứng đạt nhỏ 42 HRC Vì độ thấm không  Mẫu thép CD100 Trang 47 - Từ đồ thị ta thấy độ cứng HRC thép CD100  Trong khoảng từ 0-3mm độ cứng HRC đạt từ 52-56HRC So sánh với đồ thị độ cứng nửa mactenxit thép CD100 khoảng 52HRC Vì ta nhận thấy chiều sâu thấm thép C100.Nên D_31=2mm  Từ 3mm trở độ cứng đạt nhỏ 52 HRC Vì độ thấm không  Phƣơng pháp soi tổ chức tế vi - Phương pháp xác định độ thấm theo tổ chức tế vi dựa định nghĩa độ thấm trình bày phần trên.Dựa sở ta xác định chiều sâu thấm thép theo phương pháp sau:  Mẫu thép CT3  Từ đồ thị ta thấy lượng mactenxit nhỏ 50% suốt chiều dài mẫu Vì chiều sâu thấm D12=0 mm Trang 48 o Mẫu thép C45  Từ đồ thị ta xác định chiều sâu lớp thấm D22=2.5mm o Mẫu thép CD100  Từ đồ thị ta xác định chiều sâu lớp thấm D22=2.5mm  Kết luận - Ta có D11= D12=0 mm D21  D22  mm D31= D32=3 mm - Kết hoàn toàn phù hợp với lý thuyết Hai phương pháp khác hình thức tiến hành định nghĩa độ thấm thép Vì xác định độ thấm loại thép phương pháp khác kết phải Trang 49  Thảo luận - Từ kết thí nghiệm thu ta nhận thấy độ thấm loại thép Cacbon tương đối thấp Vì khả đáp ứng yêu cầu làm việc loại thép không cao Cho nên muốn nâng cao khả phải nâng cao độ thấm thép cách thêm vào số hợp kim thành phần thép như: Cr, Ni… - Thép có thành phần Cacbon cao cứng Tuy nhiên lúc cần độ cứng cao phải tăng nồng độ Cacbon thép lên Vì thép có công tính chất công dụng riêng -Ví dụ  -Thép có 0.3-05%C dùng làm bánh , trục…  Thép có 0.55-0.65%C dùng làm lò xo, nhíp… - Thép CT3 độ thấm , muốn thép phải thấm Cacbon Từ kết nghiên cứu nêu yêu cầu thực tế chương trình môn học Thí Nghiệm Vật Liệu Học, đề xuất thí nghiệm đo độ thấm thép sau: Xác định độ thấm thép (C45, C60, 45Cr, …), phân tích ảnh hưởng thành phần cacbon độ thấm D thép -Trang thiết bị thí nghiệm: Lò nhiệt luyện cỡ nhỏ, thiết bị đầu mút, máy cắt mẫu, thiết bị đo độ cứng Rockwell, thiết bị vật tư chuẩn bị mẫu soi kính hiển vi, kính hiển vi kim loại học, trang thiết bị khác (nếu cần) -Thời gian thực hiện: 06 giờ, tương đương 4.2 chuẩn - Yêu cầu: Hiểu rõ độ thấm thép, yếu tố ảnh hưởng đến độ thấm Người học phải tự thực bước thí nghiệm xác định độ thấm tôi, đánh giá phân tích kết quả, nộp báo cáo thí nghiệm - Nội dung: + Lý thuyết: Các phương pháp thép, chất độ thấm thép, yếu tố ảnh hưởng đến độ thấm thép, bước thí nghiệm xác định độ thấm + Thực hành thí nghiệm: Chọn mẫu thí nghiệm, xác định chế độ tôi, tiến hành đầu mút; đo xác định độ cứng mẫu sau đầu mút máy đo độ cứng Rockwell; mài mẫu, soi chụp ảnh tổ chức tế vi + Phân tích đánh giá kết thí nghiệm -Viết nộp báo cáo thí nghiệm Trang 50 PHẦN IV KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ * Kết luận : - Đề tài nghiên cứu trình ram thép, độ thấm yếu tố ảnh hưởng đến độ thấm Sản phẩm đề tài thiết bị thí nghiệm đầu mút tài liệu xây dựng thí nghiệm, phục vụ hiệu cho việc dạy học môn Thí nghiệm Vật liệu học - Đây đề tài phục vụ cho nhu cầu học tập sinh viên , sau học lý thuyết , sinh viên thí nghiệm phần học lớp, để so sánh xem lý thuyết thực tế có tương đồng với hay không, qua hiểu rõ học Đề tài nghiên cứu sử dụng vào mục đích phục vụ cho công tác giảng dạy giáo viên, bổ sung thí nghiệm Đo độ thấm thép vào nội dung môn học TN Vật Liệu Học chương trình đào tạo môn học VLH áp dụng Trường ta , làm tài liệu tham khảo cho sinh viên khoa CKM * Đề nghị : Để hướng tới việc dạy học hiệu đề nghị trường ĐH SPKT TP HCM nói chung, khoa CKM nói riêng cần có kế hoạch xây dựng phòng thí nghiệm cung cấp nhiều thiết bị thí nghiệm nữa, đặc biệt nâng cấp phòng TN VL khí để đáp ứng nhu cầu học đôi với hành sinh viên nay, đồng thời tạo sở cho nghiên cứu khoa học chuẩn bị cho ngành đào tạo CN Vật Liệu tương lai gần Trang 51 Tài Liệu Tham Khảo [1] – B.M DUEV, Nhiệt luyện kim loại (sách dạy nghề) [2] – ĐẶNG LÊ TOÀN, LÊ DƢƠNG LINH, TẠ ANH TUẤN, Sách tra cứu nhiệt luyện thép dụng cụ [3] – NGHIÊM HÙNG, Kim loại học nhiệt luyện [4] – NGUYỄN CHUNG CẢNG, Sổ tay nhiệt luyện tập [5] – NGUYỄN VĂN DÁN, Công nghệ nhiệt luyện xử lý bề mặt [6] – www Youtube.com Trang 52 [...]... này của thép để xác định độ thấm tôi của thép a) Độ cứng trong tiết diện mẫu tôi: - Xác định bằng thực nghiệm độ thấm tôi bằng cách đo độ cứng trong tiết diện của mẫu tôi Trang 12 HRC 1000 C 60 900 C 50 850 C 40 800 C 30 20 10 10 5 0 5 10 Hình 8 : Độ thấm tôi theo tiết diện của một loại thép dụng cụ b) Theo đầu mút: Hình 9 : Sơ đồ nguyên lý tôi đầu mút - Phần này sẽ được nghiên cứu trong phần thí nghiệm. .. nghiệm đo độ thấm tôi của thép Trang 13 PHẦN II THIẾT KẾ THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM I – Chế tạo mẫu thí nghiệm : * Các loại mẫu thí nghiệm: - Phôi trụ tròn : + 25, L  100 + 15, L  80 + 20, L  90 - Phôi trụ vuông : + Vuông 25 , L = 100 + Vuông 20 , L = 90 + Vuông 15 , L = 80 - Vật liệu làm phôi : + Thép ( < 0.3%C ) : thép xây dựng + Thép (0.45 – 0.55%C ) : C45 + Thép (0.6 – 0.9%C ) : thép lò xo + Thép. .. giảm độ ổn định Auxtenit quá nguội , nghĩa là làm giảm độ thấm tôi của thép V – Các phƣơng pháp đo độ thấm tôi của thép : - Để đo độ thấm tôi chủ yếu người ta dựa vào cách phân biệt giữa vùng tôi và vùng không tôi Có rất nhiều cách để phân biệt được sự khác nhau này , từ đó đo được độ thấm tôi , dưới đây là một số phương pháp phổ biến : 1 - Quan sát tổ chức tế vi : - Sau khi tôi, những vùng có tốc độ. .. phương pháp tôi khác nhau cũng ảnh hưởng đến độ thấm tôi của thép 2.4 – Tốc độ làm nguội tới hạn và độ ổn định Auxtenit quá nguội : - Yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến độ thấm tôi của thép chính là tốc độ làm nguội tới hạn Tốc độ này càng nhỏ thì độ thấm tôi càng cao Nếu tốc độ này nhỏ tới mức Vth < Vnguội của lõi thì lõi cũng được tôi , tức là toàn tiết diện cũng được tôi và gọi là tôi thấu Nếu... định độ thấm tôi của thép kết cấu Cacbon và thép kết cấu hợp kim trung bình, ở các nhà máy chế tạo cơ khí phương pháp tôi đầu mút rất phổ biến - Xác định độ thấm tôi bằng phương pháp tôi đầu mút được tiến hành trên các mẫu đường kính 25mm dài 100mm, tôi nửa ở đầu mút rồi tiếp theo đo độ cứng trên chiều dài mẫu qua những đo n khác nhau bắt đầu từ đầu tôi - Chiều cao của dòng nước tự do bằng 65mm là thích... tiết : chi tiết càng lớn phải làm bằng thép có độ thấm tôi càng cao, hay nói khác đi mỗi mác thép phù hợp với một tiết diện nào đó - Trong một số trường hợp có thể còn có yêu cầu hạn chế độ thấm tôi để bảo đảm cho lõi không bị tôi , chi tiết sau khi tôi có độ cứng bề mặt và độ dai cao 2 - Các yếu tố ảnh hƣởng đến độ thấm tôi của thép : 2.1 Nhiệt độ tôi : Trang 8 t( C) 1539 1392 1200 1147 1000 911 800... Trang 27  Độ thấm tôi của thép được biểu diễn số thấm tôi lc, ví dụ đối với số hiệu thép đã cho độ cứng HRC 45 nhận được các mút làm nguội khoảng 10,5 mm; độ thấm tôi biểu thị bằng số 10,545  Trong cùng một số hiệu thép lượng Cacbon và lượng nguyên tố hợp kim không đồng nhất ở các mẻ nấu khác nhau  Độ thấm tôi của thép phụ thuộc vào lượng Cacbon và nguyên tố hợp kim do đó với cùng một số hiêu thép ,... được cầu của bài thí nghiệm nước năng có yêu 9 - Lắp ghép : - Mô hình sản phẩm : - Mô hình lắp ghép: - Sản phẩm đang làm việc : Trang 17 Trang 18 PHẦN III CÁC BƢỚC TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM I Chọn mẫu thép làm thí nghiệm : -Việc đầu tiên khi tiến hành thí nghiệm là chọn mẫu Bài thí nghiệm sẽ tiến hành trên một số loại thép có nồng độ C như sau : o Thép CT3 ( Theo tiêu chuẩn ГOST), tương đương với thép CT... số 1,4) Ni giữ hạt nhỏ cho thép thấm Cacbon - Kích thước hạt cơ bản cũng có ảnh hưởng đến độ thấm tôi Độ thấm tôi của thép hạt lớn cao hơn thép hạt mịn Tuy nhiên , mặc dù thép hạt lớn có độ thấm tôi cao hơn , trên thực tế người ta vẩn sử dụng thép hạt mịn để chế tạo các chi tiết quan trọng vì thép hạt mịn có độ dai va đập cao hơn - Các tạp chất không hòa tan trong Auxtenit gồm các Ôxit , Cacbit ,... là lớp thép sau khi tôi tính từ bề mặt vào có độ cứng HRC ≥ 50 ‚ 55 Giữa 2 định nghĩa thực tế và thực nghiệm có phần tương đồng nhau * Ý nghĩa của độ thấm tôi : - Biểu thị khả năng hóa bền của thép bằng nhiệt luyện ( tôi + ram ), hay nói đúng hơn là biểu thị tỉ lệ của chi tiết được hóa bền nhờ tôi + ram - Sau khi tôi , độ bền , độ cứng của thép tăng lên nhiều lần, song nếu lớp tôi quá mỏng thì hiệu