THÉP VÀ CÔNG NGHỆ NHIỆT LUYỆN THÉP (CHI TIẾT CUỐI BÀI POWERPONT)

Các phương pháp nhiệt luyện thép Ủ thép Là phương pháp nhiệt luyện gồm có nung nóng thép hoặc chi tiết đến nhiệt độ nhất định, giữ nhiệt một thời gian và làm nguội chậm với tốc độ nguội.

Trang 1

CHƯƠNG 3 THÉP &

NHIỆT LUYỆN THÉP

Mục tiêu:

- Xác định được các chuyển biến pha khi nung nóng và làm nguội

- Các tổ chức khi nhiệt luyện tôi, ram, ủ và thường hoá

Trang 2

Bài tập

1 Hãy giới thiệu một số thành tựu nổi bật của cuộc cách mạng vật liệu hiện đại

2 Vai trò của vật liệu cơ khí trong quá trình công nghiệp hóa – hiện đại hóa ở nước ta

3 Từ một trong các giản đồ pha loại I, II, III, trình bày quá trình kết tinh của hợp kim điển hình khi làm nguội đủ chậm từ trạng thái lỏng, nêu rõ: đồ thị quá trình kết tinh, các pha của hợp kim ở nhiệt độ thường, và tính chất của hợp kim ở trạng thái cân bằng

4 Chọn thép và xác định quy trình nhiệt luyện để chế tạo một trong các chi tiết sau:

5 Chọn gang graphite thích hợp để chế tạo các chi tiết sau:

6 Thành phần hỗn hợp chất dẻo và quy trình chế tạo sản phẩm: chai đựng

nước, bồn chứa nước, vỏ nhựa bút bi, thùng chứa chai nước ngọt,…

7 Thành phần hỗn hợp chất dẻo và quy trình chế tạo sản phẩm: bánh răng nhỏ

số vòng quay đến 3000 v/ph, ống nhựa chịu nhiệt,…

Chốt pistonTrục camBánh răng dẫn trong hộp số

Trục giữa xe đạpĐĩa xích truyền động xe gắn máy

Đĩa líp xe đạpTrục sau xe đạp

Trang 3

II Nhiệt luyện thép

Trang 4

II Nhiệt luyện thép

• Làm tăng độ cứng, độ

bền và tính chống mài mòn

• Cải thiện tính công nghệ

Trang 6

1 Nhiệt luyện

b Phân loại

• Theo trình tự trong QTCN chế tạo:

- Nhiệt luyện sơ bộ : chuẩn bị phôi với cơ tính

phù hợp cho các nguyên công tiếp theo trong

quy trình.

- Nhiệt luyện kết thúc : hoàn thiện sản phẩm với

cơ tính đáp ứng yêu cầu làm việc của chi tiết.

• Theo công nghệ xử lý:

- Nhiệt luyện thể tích

- Nhiệt luyện bề mặt

- Hóa nhiệt luyện

- Cơ nhiệt luyện

Ủ Thường hóa

Tôi Ram

Trang 7

2 Các phương pháp nhiệt luyện thép

Ủ thép

Là phương pháp nhiệt luyện gồm có nung nóng thép hoặc chi tiết đến nhiệt độ nhất định, giữ nhiệt một thời gian và làm nguội chậm (với tốc độ nguội <200 o C/h)

•Làm giảm độ cứng của thép để phù hợp gia công cắt

Trang 8

2 Các pp nhiệt luyện thép

Thường hóa

• Là phương pháp nhiệt luyện gồm có nung nóng chi

tiết hoặc thép tới trạng thái hoàn toàn Auxtenit, giữ nhiệt và làm nguội trong không khí tĩnh

• Thép có <0.35%C : không ủ , chỉ thường hóa

• Thép có ≥0.35%C : chọn thường hóa thay cho ủ

giảm chi phí và thời gian (chất lượng không bằng ủ)

tạo điều kiện để gia công cắt gọt

làm ổn định cấu trúc vi mô

các tính chất để chuẩn bị cho quá trình thấm C

Trang 9

Tôi thép

• Thép TCT và cùng tích ( tôi hoàn toàn ):

• Thép SCT ( tôi không hoàn toàn )

Là phương pháp nhiệt luyện gồm có nung nóng thép

đến nhiệt độ tôi thích hợp, giữ nhiệt và làm nguội nhanh

để có chuyển biến Auxtenit thành Mactenxit

Trang 10

Ram thép (bắt buộc th/hiện sau khi tôi)

• Là phương pháp nhiệt luyện gồm có nung

nóng chi tiết hoặc thép đã tôi tới nhiệt độ < A1, giữ nhiệt và làm nguội bằng không khí

 khử ứng suất phát sinh trong quá trình tôi

thép

 ổn định kích thước cho chi tiết

 đạt được cấu trúc và tính chất theo yêu cầu

Trang 11

Khử ứng suất dư của vật đúc

hay chi tiết qua gia công áp lực

t

t ≥

Trang 12

a Ủ thép

• a2 Ủ có chuyển biến pha :

(t oủ >A1)

- Ủ hoàn toàn : Nung nóng thép

TCT đến trạng thái hoàn toàn

Auxtenit, giữ nhiệt và làm nguội

cùng lò

Áp dụng với thép có 0.35~0.55 %C

Chất lượng nhiệt luyện cao,

nhưng thời gian dài, chi phí cao

tnung=Ac3 + (20~30)oC

Trang 13

a Ủ thép

- Ủ đẳng nhiệt:

Nung nóng, giữ nhiệt tương tự ủ hoàn toàn, sau đó chi tiết được đưa vào môi trường có nhiệt độ không đổi để cân bằng nhiệt, sau đó làm nguội bằng không khí

+Chất lượng không bằng ủ hoàn toàn

+Thời gian và chi phí thấp

- Ủ không hoàn toàn:

Áp dụng với thép ≥0.8%C (thép cùng tích và thép SCT) Cấu trúc sau khi ủ là P tấm (220~230 HB)tnung = Ac1 = 780oC

Trang 14

a Ủ thép

- Ủ cầu hóa (ủ chu kỳ)

+ Dùng 2 lò :

Nung nóng trong lò 1 đến 780oC  giữ nhiệt

Chuyển sang lò 2 có nhiệt độ 680oC  giữ nhiệt

3~5 chu kỳ & Làm nguội bằng không khí

+ Cấu trúc sau khi ủ:

P hạt (Xe dạng hạt) ≤180 HB  dễ gia công cắt gọtKhông có lưới XeII  tính chống mài mòn không cao

tnung = Ac1 ± 50oC

= 780~680oC

Trang 15

b Thường hóa

• Là phương pháp nhiệt luyện gồm có nung nóng chi

tiết hoặc thép tới trạng thái hoàn toàn Auxtenit, giữ nhiệt và làm nguội trong không khí tĩnh

• Thép có <0.35%C : không ủ , chỉ thường hóa

• Thép có ≥0.35%C : chọn thường hóa thay cho ủ

giảm chi phí và thời gian (chất lượng không bằng ủ)

tạo điều kiện để gia công cắt gọt

làm ổn định cấu trúc vi mô

các tính chất để chuẩn bị cho quá trình thấm C

Trang 16

c Tôi thép

- Thép trước cùng tích :

+ Tôi hoàn toàn :

(dư) + ứng suất (dư)

+Tôi không hoàn toàn:

(dư) +ứng suất (dư) + F

F  giảm độ cứng của thép sau khi tôi

- Thép sau cùng tích :

+Tôi hoàn toàn:

(dư) + ứng suất dư

lượng auxtennit dư rất nhiều

không có Xe II  giảm khả năng chống mài mòn + Tôi không hoàn toàn :

Trang 17

c Tôi thép

a Tôi/ làm nguội trong 1 môi trường

•Nước, dầu, không khí…

•Đơn giản, chi phí thấp

•Ứng suất dư cao  biến dạng, cong, nứt…

•Kích thước nhỏ, có hình dạng đơn giản

b Tôi/ làm nguội trong 2 môi trường

•Môi trường làm nguội: nước và dầu; dầu và không khí…

Làm nguội trong môi trường 1 đến nhiệt độ:

Chuyển sang môi trường 2 và làm nguội

•Ứng suất dư giảm rõ rệt  giảm nguy cơ biến dạng

•Rất khó xác định thời điểm chuyển từ môi trường 1  2

•Chất lượng nhiệt luyện không đều

to = Md + (30~50)oC

Trang 18

c Tôi thép

c Tôi phân cấp

•Chi tiết được đưa vào môi trường có nhiệt độ không đổi:

(thường là muối nóng chảy )

 giữ nhiệt để cân bằng nhiệt, không có chuyển biến pha

 làm nguội bằng không khí

•Chất lượng cao nhất , đồng đều nhất nhưng chi phí lớn nhất

•Chi tiết có hình dạng phức tạp và yêu cầu cao về chất lượng

Khuôn ép nhựa, khuôn dập nóng, khuôn dập nguội…

d Tôi đẳng nhiệt (tôi bainit)

•Giữ nhiệt để xảy ra chuyển biến từ Austenit thành Bainit

•Làm nguội bằng không khí

to=tA=const

Trang 19

d Ram thép (bắt buộc th/hiện sau khi tôi)

• Là phương pháp nhiệt luyện gồm có nung

nóng chi tiết hoặc thép đã tôi tới nhiệt độ < A1, giữ nhiệt và làm nguội bằng không khí

 khử ứng suất phát sinh trong quá trình tôi

thép

 ổn định kích thước cho chi tiết

 đạt được cấu trúc và tính chất theo yêu cầu

Trang 20

d Ram thép

•Tổ chức đạt được: Mactenxit ram (60 HRC)

•Chi tiết đòi hỏi độ bền, tính chống mài mòn cao

•Dcụ g/công gỗ, khuôn g/công nguội, chốt piston, bánh răng dẫn, trục cam…

Trang 21

Ủ kết tinh lại

Ủ hoàn toàn Thường hóa

Tôi/ làm nguội trong 1 m/trường

Tôi đẳng nhiệt

Ram cao

Trang 24

Name the metals?

Medium carbon steel It is used to also make garden tools, axles and shafts

Name the metal used to make

the rear sprocket on this bike?

Trang 27

Trần Thế Quang – BỘ MÔN KỸ THUẬT VẬT LIỆU 27

CHƯƠNG 6: CÔNG NGHỆ NHIỆT LUYỆN THÉP

6.1 Ủ VÀ THƯỜNG HÓA

6.1.1 Ủ thép

- Là phương pháp nung nóng chi tiết đến nhiệt độ xác định, giữ

nhiệt lâu rồi làm nguội chậm cùng lò để đạt được tổ chức ồn định

P với độ cứng, độ bền thấp nhất và độ dẻo cao.

Trang 28

6.1.1 Ủ thép

Mục đích:

- Có nhiều phương pháp ủ mà mỗi phương pháp chỉ đạt một,

hai hoặc ba trong năm mục đích sau:

+ Giảm độ cứng để dễ tiến hành gia công cắt gọt;

+ Làmtăng độ dẻo để dễ tiến hành biến dạng nguội như:dập,

Trang 29

6.1.1 Ủ thép

b, Các phương pháp ủ không có chuyển biến pha

- Được tiến hành ở nhiệt độ nhỏ hơn Ac1 do đó không có sự

chuyển biến pha từ Peclit sang Austenit gồm:

+ Ủ thấp và ủ kết tinh lại

* Ủ thấp

- Là phương pháp ủ ở nhiệt độ 200 ÷ 600 0 C với mục đích làm giảm hay khử bỏ ứng sất bên trong ở các vật đúc hay sản phẩm qua gia công cơ khí.

+ Ủ ở nhiệt độ 200 ÷ 3000C chỉ khử bỏ được một phần ứng suất bên trong;

+ Ủ ở nhiệt độ 450 ÷ 6000C trong 1 ÷ 2h sẽ khử bỏ được hoàn toàn ứng suất bên trong

Trang 30

6.1.1 Ủ thép

* Ủ kết tinh lại

- Là phương pháp ủ được tiến hành ở nhiệt độ cao hơn nhiệt

độ kết tinh lại của thép (khoảng 600 ÷ 700 0 C).

- Đặc điểm:

+ Làm giảm độ cứng và làm thay đổi kích thước hạt;

+ Hiện nay phương pháp này ít dùng đối với thép vì rễ gây

ra hạt lớn

Trang 31

6.1.1 Ủ thép

c, Các phương pháp ủ có chuyển biến pha

- Các phương pháp ủ này có nhiệt độ ủ cao hơn Ac1 có xảy ra

chuyển biến pha Peclit → Austenit khi nung nóng với hiệu ứng

Trang 32

6.1.1 Ủ thép

* Ủ hoàn toàn

- Là phương pháp ủ nung thép đến trạng thái hoàn toàn là

Austenit , áp dụng cho phép trước cùng tích có thành phần Cacbon trong khoảng 0,3 ÷ 0,65%.

Trang 33

6.1.1 Ủ thép

* Ủ không hoàn toàn và ủ cầu hoá

Ủ không hoàn toàn

- Là phương pháp ủ nung thép đến trạng thái hoàn toàn là

Austenit , áp dụng cho thép cùng tích, sau cùng tích và thép trước cúng tích với 0,7%C

T0

u = Ac1 + (20 ÷ 30)0C = 750 ÷ 7600C

Đặc điểm :

+ Chỉ có Peclit chuyển biến thành Austenit, còn Ferit hoặc

Xementit vẫn chưa chuyển biến;

+ Ac1 < T0

u < Ac3;+ Tổ chức nhận được là Peclit hạt để dễ cắt gọt (HB < 200)

Trang 34

6.1.1 Ủ thép

Ủ cầu hoá

- Là một dạng đặc biệt của ủ không hoàn toàn, trong đó nhiệt

độ nung dao động tuần hoàn trên dưới Ac 1

+ Quá trình như sau: nung lên tới 750 ÷ 7600C giữ nhiệt khoảng 5 phút rồi làm nguội xuống dưới 650 ÷ 6600C giữ nhiệt khoảng 5 phút rồi làm nguội,… cứ thế nhiều lần Với cách ủ như vậy sẽ xúc tiến nhanh quá trình cầu hoá Xe có dạng hạt để tạo thành P hạt

Trang 35

6.1.1 Ủ thép

* Ủ đẳng nhiệt

- Là phương pháp ủ sau khi nung nóng đến nhiệt độ ủ giữ nhiệt, rồi làm nguội nhanh xuống dưới Ar 1 khoảng (50 ÷ 100)0C, giữ nhiệt lâu ở nhiệt độ này để Austenit phân hoá thành Peclit.

Đặc điểm :

+ Áp dụng cho phép hợp kim cao;

+ Làm nguội theo phương thức đẳng nhiệt;

+ Đối với thép trước cùng tích T0

Trang 36

+ Làm tăng khả năng khuếch tán;

+ Làm đều thành phần hoá học giữa các vùng trong bản thân mỗi hạt

+ Áp dụng cho thép hợp kim cao khi đúc bị thiên tích;

+ Tổ chức nhận được sau ủ khuếch tán là hạt trở nên rất to

Trang 37

6.1 Ủ VÀ THƯỜNG HÓA

6.1.2 Thường hoá thép

- Là phương pháp nung nóng chi tiết dến trạng thái hoàn toàn

là Austenit giữ nhiệt và làm nguội trong không khí tĩnh để đạt tổ chức gần cân bằng

+ Tốc độ nguội nhanh hơn đôi chút;

+ Tổ chức nhận được là gần cân bằng với độ cứng cao hơn

a, Định nghĩa

Trang 38

6.1.2 Thường hoá thép

b, Mục đích và lĩnh vực áp dụng

- Tăng độ cứng của thép Cacbon thấp ( ≤0,25%C) để dễ gia công cắt gọt;

- Làm nhỏ hạt Xe chuẩn bị cho nhiệt luyện kết thúc;

- Làm mất lưới của XeII trong thép sau cùng tích

Trang 39

CHƯƠNG 6: CÔNG NGHỆ NHIỆT LUYỆN THÉP

6.2 TÔI THÉP

6.2.1 Định nghĩa và mục đích

- Tôi thép là phương pháp nhiệt luyện nung thép đến nhiệt độ cao hơn nhiệt độ tới hạn ( Ac 1 ) để làm xuất hiện Austenit , giữ nhiệt rồi làm nguội nhanh để biến nó thành Mactenxit hay các tổ chức không ổn định khác có độ cứng cao

Trang 40

Trang 41

+ Tổ chức đạt được là sau tôi là M + γ dư;

+ Tôi hoàn toàn?;

a, Đối với thép Cacbon

* Đối với thép sau cùng tích (≥0,9%C)

+ T0

t = Ac1 + (30÷500C) để tạo ra trạng thái (γ + Xe II);

+ Tổ chức đạt được là sau tôi là M + Xe II + γ dư;

+ Tôi không hoàn toàn?

Trang 42

6.2.2 Chọn nhiệt độ tôi thép

* Đối với thép hợp kim thấp (tổng lượng hợp kim ≤ 2,5%)

+ T0

t = T0

t của thép cacbon tương đương + (10÷200C)

b, Đối với thép hợp kim

* Đối với thép hợp kim trung bình và cao (tổng lượng hợp kim >

2,5%)

+ Tra theo sổ tay nhiệt luyện đối với từng mác thép cụ thể

Trang 43

6.2 TÔI THÉP

6.2.3 Chọn môi trường tôi thép

- Là môi trường tôi mạnh, àn toàn, rẻ tiền, dễ kiếm nên thường dùng nhiều

a, Nước

Đặc điểm

+ Nước lạnh (10 ÷ 300C) có tốc độ nguội khá lớn (6000C/s), nên dễ gây cong vênh, nứt và biến dạng;

+ Khi tôi nước bị nóng lên thì tốc độ nguội lại giảm mạnh, nước nóng đền 500C, thì còn lại chỉ 1000C/s;

+ Tổ chức đạt được sau tôi là Mactenxit;+ Là môi trường tôi cho thép Cacbon, nhưng không thích hợp cho các chi tiết phức tạp

Trang 44

- Các dung dịch muối NaCl, Na 2 CO 3 (10%) và dung dịch xút ( NaOH, KOH ) với nồng độ thích hợp là các môi trường tôi

Trang 45

- Là môi trường tôi thường dùng có tốc độ nguội nhỏ, gồm

các loại dầu máy, dầu khoáng vật

c, Dầu

Đặc điểm:

+ Tốc độ nguội đạt 1000C/s ÷ 1500C/s;

+ Khi tôi dầu dễ bị bốc cháy;

+ Tốc độ nguội ở 2000C ÷ 3000C khoảng 200C/s ÷ 250C/s nên tránh được cong vênh, nứt;

+ Là môi trường tôi gây hại cho sức khoẻ và môi trường;

+ Tổ chức đạt được sau tôi là Mactenxit;

+ Thường được dùng để tôi thép hợp kim và thép Cacbon có tiết diện phức tạp

Trang 46

d, Một số môi trường tôi khác

+ Môi trường không phải chất lỏng, như: khí nén, không khí tĩnh, tấm thép, tấm đồng, muối nóng chảy,… Thích ứng với

thép hợp kim cao, Vth nhỏ;

- Yêu cầu đối với môi trường tôi

+ Làm nguội nhanh thép ở trong khoảng Austenit kém ổn định nhất 500 ÷ 6000C, để đạt được tổ chức Mactenxit;

+ Làm nguọi chậm thép ở ngoài khoảng nhiệt độ trên để giảm ứng suất tổ chức;

+ Mức độ tự động hoá cao, kinh tế, an toàn và bảo vệ môi trường

Trang 47

6.2 TÔI THÉP

6.2.4 Tốc độ tôi tới hạn và độ thấm

tôi

- Là tốc độ nguội nhỏ nhất cần thiết để có chuyển biến γ → M ,

có thể xác định gần đúng V th theo công thức sau:

th

t T A

0C/s

- Tốc độ tôi tới hạn Vth nhỏ thì thép

càng dễ tôi

Trang 48

6.2.4 Tốc độ tôi tới hạn và độ thấm tôi

Trang 49

+ Các phần tử rắn chưa tan hết vào γ

- Thúc đẩy chuyển biến thành hỗn hợp Ferit – cacbit, làm tăng Vth

Trang 50

* Định nghĩa

- Độ thấm tôi là chiều dày lớp được tôi cứng có tổ chức M;

c, Độ thấm tôi

- chiều dày thấm tôi

* Các yếu tố ảnh hưởng đến độ thấm tôi

Định dạng
Số trang	66
Dung lượng	4,85 MB