Microsoft powerpoint 1presentation chuong 4 nhiet luyen (12t)

CHƯƠNG – NHIỆT LUYỆN I Khái niệm nhiệt luyện thép I.1 ðịnh nghĩa I.2 Các yếu tố ñặc trưng cho nhiệt luyện Sơ ñồ quy trình nhiệt luyện ñơn giản I.3 Các tiêu ñánh giá nhiệt luyện + Tổ chức tế vi: bao gồm cấu tạo pha, kích thước hạt, chiều sâu lớp hóa bền tiêu gốc, + ðộ cứng: tiêu tính dễ xác định liên quan đến ñộ bền, ñộ dẻo, ñộ dai chi tiết qua nhiệt luyện ñều ñược quy ñịnh ñộ cứng + ðộ cong vênh, biến dạng: nhiều trường hợp nhỏ, không ñáng kể, nhiên số trường hợp yêu cầu khắt khe, vượt giới hạn chi tiết phế phẩm I.4 Phân loại nhiệt luyện thép - Căn c vào ñ i tư ng c a nhi t luy n (dạng phôi bán thành phẩm dạng chi tiết gia cơng hồn chỉnh): nhiệt luyện sơ nhiệt luyện kết thúc + Nhi t luy n sơ b (trung gian): bảo đảm phơi có trạng thái tổ chức tính chất cần thiết cho khâu gia cơng chế ðặc điểm: bố trí xen kẽ khâu gia cơng; ñộ chuẩn xác tổ chức tính chất cần ñạt ñược thường cho phép phạm vi tương ñối rộng rãi + Nhi t luy n k t thúc: chi tiết gia cơng hồn chỉnh (hoặc sau nhiệt luyện cho phép có mài tinh) ðặc điểm: thường khâu gia cơng cuối chế tạo khí; độ chuẩn xác cần ñạt ñược tính chất tổ chức tương ñối chặt chẽ, sai hỏng nhiệt luyện lúc gây nên phế phẩm chi tiết ñược gia công chế tạo tốn kém, gây nên thiệt hại lớn - Căn c vào ñ c ñi m thao tác công ngh nhi t luy n Nh ng d ng nhi t luy n khác + Hoá nhi t luy n: kết hợp q trình hố học làm thay đổi thành phần hố học lớp bề mặt chi tiết trước nhiệt luyện ñể tăng hiệu hoá cứng hay thay ñổi số tính chất lớp bề mặt chi tiết (ví dụ chống ăn mòn, chịu nhiệt, chống mài mòn ) + Cơ - nhi t luy n: Kết hợp hiệu hoá bền hợp kim biến dạng dẻo với nhiệt luyện khâu gia công + V i h p kim màu: thường gặp dạng ủ (đồng hóa thành phần, cải thiện tổ chức, khử ứng suất, giảm độ cứng, tăng tính dẻo ); số hệ hợp kim mầu tơi ram (thường gọi hố già): hợp kim Al, Ti Be… I.5 Công dụng nhiệt luyện - Tăng độ cứng, tính chống mài mịn độ bền thép: + Tăng tuổi bền chi tiết máy hệ số an toàn tăng; + Kết cấu máy nhẹ ñi tiết kiệm kim loại (hạ giá thành), lượng vận hành; + Tăng sức chịu tải ñộng máy móc, phương tiện vận tải, kết cấu… - Cải thiện tính cơng nghệ: chi tiết sau gia công (cán, kéo, rèn dập bị biến cứng, muốn gia cơng tiếp cần xử lý nhiệt (ủ, thường hóa) nhiệt luyện sơ II Chuyển biến xảy nung thép II.1 Cơ sở xác ñịnh chuyển biến nung thép Giản ñồ Fe-Fe3C (phần thép): tổ chức thép nhiệt ñộ thường sau: - Thép tích (0,8%C): có tổ chức có pelit (P); - Thép trước tích (< 0,8%C) có tổ chức peclit ferit (P + α); - Thép sau tích (> 0,8%C) có tổ chức peclit xêmentit hai (P+XeII) 10 VII Hóa bền bề mặt VII.1 Khái niệm hóa bền bề mặt - Hóa bền bề mặt biện pháp cơng nghệ tác đơng lên bề VII.2 mặtlàm thépbiến đổi tổ chức theo hướng hóa bền mặt chiTơi tiếtbề nhằm (là ñộ cứng tăng lên) - Phương pháp học dùng: phun bi, lăn ép, dập làm biến dạng dẻo, biến cứng bề mặt… suất thấp - Phương pháp dùng chủ yếu hiệu quả: + Tơi bề mặt + Hóa nhiệt luyện 97 VII.2 Tơi bề mặt thép - Nguyên công nhiệt luyện nhằm biến cứng lớp bề mặt chi tiết thép - Dùng nguồn nhiệt mạnh nung nhanh lớp bề mặt chi tiết lên nhiệt độ γ hố nguội nhanh M độ cứng cao, chống mài mòn tốt Phần lõi chi tiết không bị nung, giữ nguyên tổ chức ban ñầu (thường tổ chức ñã qua nhiệt luyện hố tốt) có tính dẻo dai cao - Áp dụng cho loại bánh răng, trục khuỷu ñộng cơ, trục máy cán… cần lớp bề mặt ñộ cứng cao, chống mài mịn tốt, phần lõi phải có độ dẻo dai cao thường xuyên chịu va ñập qt làm việc 98 Các phương pháp b m t 1) Tôi bề mặt lửa axetilen Dùng lửa đèn xì nung nóng bề mặt chi tiết cần tơi, sau nhúng chi tiết vào nước, dung dịch hữu Pp thủ công, lớp bề mặt có độ đồng thấp (cả chiều dày lớp tơi tổ chức) tơi lớp tơi tương đối dày (cỡ 4mm) khó khí hóa, áp dụng cho chi tiết đơn giản, nhỏ lẻ 99 2) Tôi cao tần a Sơ đồ nung nóng cảm ứng b Tơi nung nóng tồn bề mặt tơi c Tơi nung nóng làm nguội liên tục Chi tiết; Vòng cảm ứng; Vòng phun nước; ðường sức từ trường 100 2.1 Nguyên lý nung bề mặt dòng cảm ứng - Vòng nung cảm ứng chế tạo dây đồng rỗng, bên ống ln có nước chảy làm nguội - Khi cho dịng điện xoay chiều chạy qua vòng cảm ứng vòng sinh từ trường xoay chiều tương ứng Khi chi tiết thép ñược đưa vào vịng dây chi tiết có dịng ñiện cảm ứng xoay chiều tần số, ngược chiều với dịng vịng cảm ứng Dịng điện cảm ứng tạo thành vịng khép kín, sinh nhiệt nung nóng chi tiết - Mật độ dịng cảm ứng chi tiết khơng nhau, tập trung lớp bề mặt, lõi khơng có dịng điện 101 Chiều sâu lớp bề mặt δ có tập trung mật độ dịng ñiện: ρ δ = 50300 µ.f δ - (mm) ρ - điện trở suất (Ωcm); µ - độ từ thẩm (Gs/Oe); f - tần số (Hz) - Tần số dòng cao, lớp bề mặt tập trung dịng điện mỏng lớp bề mặt nung tơi mỏng 102 2.2 Tính ưu việt nung tơi dịng cảm ứng - Hiệu suất nung cao: mật độ dịng bề mặt cao, nhanh chóng nung lên nhiệt ñộ Ac3, phần lõi không ñược nung bảo ñảm ñộ cứng vững chi tiết, biến dạng - Tốc độ nung cao, chuyển biến γ ñộ nhiệt lớn γ nhỏ tơi (trên Ac3 từ 80 ÷ 150oC), τgn ngắn đạt Mkim cực nhỏ - Dễ khí hố, tự động hố, bề mặt nung tơi khơng bị ơxy hố, khơng có biến dạng tơi - Áp dụng rộng rãi sản xuất, thích hợp chi tiết có kích thước vừa nhỏ 103 VII.3 Hố nhiệt luyện 1) Khái ni m Hoá nhiệt luyện thép nung chi tiết thép nhiệt ñộ ñịnh mơi trường giàu hoạt tính hố học ñể khuếch tán vào lớp bề mặt chi tiết hay nhiều ngun tố làm thay đổi thành phần hố học lớp thép bề mặt, tiến hành nhiệt luyện nhằm thu tổ chức tính chất theo yêu cầu 2) Phân lo i Căn chủng loại nguyên tố thấm: phân loại theo nguyên tố ñược thấm: thấm cacbon (C), thấm nitơ (N), thấm C-N, thấm bo, thấm nhôm, thấm kẽm… 104 3) trình th m b n a) Phân hố (phân ly): chất thấm phân hoá tạo nguyên tử hoạt ngun tố định thấm có hoạt tính cao b) Hấp thụ: nguyên tử hoạt cần thấm xâm nhập vào lớp tinh thể bề mặt thép (có thể dạng hoà tan vào mạng tạo dung dịch rắn tạo thành hợp chất) với nồng ñộ cao, tạo ñộ chênh lệch (gradient) nồng ñộ bề mặt bên c) Khuếch tán: nguyên tử hoạt lớp hấp tụ xâm nhập sâu vào bên theo chế khuếch tán, tạo nên lớp thấm với chiều sâu ñịnh 105 4) Th m C - Là phương pháp nung chi tiết chất thấm có khả cung cấp cacbon nguyên tử hoạt tính, 900÷950oC, giữ nhiệt đủ thời gian để nguyên tử cacbon thấm vào bề mặt chi tiết tạo nên lớp thấm có hàm lượng cacbon cao - Sau thấm cacbon chi tiết tơi ram thấp để lớp bề mặt có độ cứng cao, chịu mài mịn tốt, cịn phần lõi chi tiết vừa bảo đảm độ bền theo thiết kế vừa đồng thời có độ dẻo dai cao 106 4.1) Th m C th khí - Lò sd: loại lò giếng - Chất thấm:dầu hoả, NH3, khí CO, metan CH4, prơpan hay axêtơn… - Ngun lý: Chất trực tiếp nhỏ giọt vào lị, nhiệt độ cao nhiệt phân giải phóng ngun tử cacbon hoạt tính ñể thấm vào bề mặt chi tiết - Phản ứng (chất thấm CH4): CH4 2H2 + Cng.tử 107 4.1) Th m C th r n - Chất thấm thể rắn: + Than gỗ: 80 ÷ 90%, tán hạt nhỏ (2 ÷ 10mm) + Chất xúc tác: 10 ÷ 20% (muối BaCO3 Na2CO3) - Cách tiến hành thấm: + Trộn ñều hh thấm, cho vào hộp + Chi tiết thấm làm bề mặt vùi chất thấm + ðậy nắp hộp, dùng đất sét trát kín, đưa vào lị nung tiến hành nung để thấm cacbon 108 109 - Phản ứng trình thấm 110 VIII Nhiệt luyện kim loại hợp kim màu VII.1 Nhiệt luyện nhôm hợp kim nhôm 111