Công nghệ nhiệt luyện phạm thị minh phương, tạ văn thất

PTS PHẠM THỊ MINH PHƯƠNG ٠PG‫؛‬S PTS TẠ VĂN THẤT i í ٠■ ■ ٠ ٠ ·٠ ، ٠' ١ V ỵ ,٠ ، ٦ ị ٠I، , · j «í‫''؛‬i'ừ ١ ٠ ■ ١ ٠r ٠ ١ '- hí.í *ư * ■'،‫؛ ؛'■؛‬ỊỊ ٠ ١ l i: ^ CÔNG NGHỆ NHIỆT LUYỆN c f p Ọ C y٠ờ ٥ ‫^؛‬ ٦ ■ T 'ư C H Ọ N r ■٠ ,1., ٠ NHÀ XUẤT BẨN GIÁO DỤC - 2000 ‫ج■ ;;■;؟■؟? ﺀ 'ئ‪:‬ج‬ ‫‪;:‬‬ ‫‪Ί‬‬ ‫‘؛■‬ ‫' ‪·-‬‬ ‫* ‪4I■·'/‬‬ ‫‪٠١‬‬ ‫ي‬ ‫ﺀ ‪٠٠‬‬ ‫‪i‬‬ ‫' \‬ ‫'‬ ‫‪٠‬‬ ‫‪V r‬‬ ‫ا‪" ‬ا' س‬ ‫ب‪:‬؛'·ب■‪.‬‬ ‫‪۶Γ‬؛\‪٠ ،‬أ‬ ‫ل ي‪٠‬‬ ‫م' ‪-‬‬ ‫‪•٥■ ٠‬‬ ‫‪ ١.‬‬ ‫د'‪.‬‬ ‫;‪:‬غ‬ ‫ئ‪.‬‬ ‫ﺐ'ذ‪'.‬؛أ‬ ‫‪٠‬؛؛؛‪ ':‬ﻏ‬ ‫■‬ ‫‪', ' ١‬ﺀ'اا‪ ,‬ا;' ‪،.‬‬ ‫‪ ; V‬ﺀ‪.‬ب؛ا|‬ ‫|؛ا‬ ‫‪.‬ﻵﻵ‬ ‫ ‪٠‬‬‫‪.,''.‬ز‪ ) ).‬؛‪.‬؛‬ ‫ل ‪١‬‬ ‫‪، ' -'٩ ■ ■ :Л :‬‬ ‫)‪۶‬‬ ‫ت‪،· :‬‬ ‫ﺀ‬ ‫ﻢ‬ ‫ﺛ‬ ‫ﻢ‬ ‫ﺛ‬ ‫أ‬ ‫‪٠‬‬ ‫أ‪،‬‬ ‫‪І‬‬ ‫‪Щ‬‬ ‫'‪ '-‬دز‬ ‫'‪٨:‬‬ ‫‪% ١‬ﻋﺎأﺀ‬ ‫*‬ ‫‪^ ٠‬‬ ‫‪; ٠‬‬ ‫ﺧﻢ‬ ‫■·‬ ‫‪٠‬ؤة;‬ ‫‪١‬‬ ‫‪ ٩‬ﺀ‬ ‫خ‬ ‫‪; ٠‬‬ ‫‪â ị‬‬ ‫‪١‬‬ ‫‪٠‬ﻟﻸ‬ ‫اﻷق‬ ‫‪.٠‬‬ ‫‪١‬‬ ‫‪۶‬‬ ‫' ‪، ^۶٠-‬‬ ‫ي‪:‬؛ ؛'‪ ،،·Л‬مﺀ؛‬ ‫‪4‬‬ ‫ﻵ‪.‬؛'‪,‬ا‪:! , ,, ' ‬؛\‪,‬ي;ا;ﻳﺆ‪:‬ﻫﻴﻢ'؛‪:,-‬ة‬ ‫>‬ ‫ا'‬ ‫‪٩ ،‬‬ ‫‪ν·Λ‬؛؛‪١λ‬‬ ‫‪٩‬‬ ‫ي‬ ‫ي'‪-‬‬ ‫ع{‬ ‫‪١‬‬ ‫■ ‪.‘,""'^' -٠‬م‪.‬ذ‪ ':,‬؟‬ ‫■‬ ‫■'‬ ‫■'‬ ‫"‪0‬‬ ‫‪/ ، ٠١‬‬ ‫‪ ‬د‬ ‫'‪■'·٠ » ،، — :‬‬ ‫>‬ ‫ؤ ‪ ١‬ﻣﺋﺎ ( ء‬ ‫‪4 Ы‬‬ ‫‪٩٠١‬‬ ‫‪٠‬‬ ‫;‪I f ،.;.‬‬ ‫‪]ỉ‬‬ ‫‪ì‬‬ ‫‪л‬‬ ‫ي‪.‬م‬ ‫‪f‬‬ ‫' ‪ị‬‬ ‫ﺳﺎة‪.‬اؤ؛‬ ‫ﻫﻣﻳؤ ج‬ ‫و; غ ؤ\‬ ‫‪٠‬‬ ‫!>ا‪ ١‬ا §‬ ‫‪.‬و‪١‬ﻧﻲ‪٠٠‬؟سء‬ ‫ا م> ﺀ ‪٠ ،‬‬ ‫ر‬ ‫*م؛ﺧﺄاإه ‪٢‬‬ ‫‪ ٠١‬و ‪: ,‬‬ ‫ه‬ ‫ﺀ‪ , ٠‬ا‬ ‫;‪k‬‬ ‫‪٠:‬‬ ‫‪ ٠:‬ﻳ ﺎ ' ‪I‬‬ ‫اا‪; ٠‬‬ ‫؛ ز ؛ﻷإإا;ءأ?'ؤج‬ ‫‪I %٠، V.‬‬ ‫‪/¥í /‬‬ ‫|‬ ‫‪Ệ:ỉỵ‬‬ ‫‪.١‬‬ ‫‪:‬ة‪:‬ﺀ‪'4‬‬ ‫‪٠‬‬ ‫■‪!;·.‬‬ ‫■‬ ‫‪.Г‬‬ ‫>' ' ‪,.‬‬ ‫؛‪ ١‬ﻫ ﻞ ‪ -‬ب' ض ؛‬ ‫ي'ء'ة؛؛اا‬ ‫‪ -‬ا‪.‬‬ ‫‪ ‬‬ ‫■·؟' ■'‪·،‬ب‪ :‬ع‬ ‫‪-:‬ا؛'ا؛ ‪ ٤‬ﺀ ‪.‬‬ ‫‪:Ệ ■ ■ ‬‬ ‫ا‪».‬ا‪ ‬‬ ‫ ‪ễ‬‬‫‪.‬‬ ‫أ‬ ‫‪٠ ٠‬‬ ‫‪- #‬‬ ‫‪١‬‬ ‫ص‬ ‫‪.‬‬ ‫ا‬ ‫■‪ ٠٠‬؟؛‬ ‫' أي‪٠ ٠‬‬ ‫■'ا ا‬ ‫ا ا ا ا ة'‪ ٠'٠‬ﺑ ﺎ ذ ؛ ء‬ ‫‪,‬‬ ‫‪ỉể‬‬ ‫ﻒ‬ ‫ىﺟ‬ ‫■ >ﻵ‪::‬‬ ‫‪Α -٦‬‬ ‫‪'?·١‬‬ ‫‪٠‬‬ ‫‪١‬؛‪“ψ‬‬ ‫‪١‬‬ ‫‪١‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪'٠‬‬ ‫‪ ٠‬؛ا‪:‬ار؛ ‪-‬ﻣﺤﺎ'اﻳﺔذ"اﻷ‬ ‫■ا‪٩٩ ٠‬‬ ‫■‬ ‫'‬ ‫‪■I‬‬ ‫‪١‬ﺀﺀ‬ ‫‪١‬‬ ‫‪٠‬ه ‪.‬‬ ‫‪،.‬ل‪-:‬‬ ‫ج‬ ‫‪;:‬‬ ‫‪Mã s ố : B i O‬‬ ‫أ‬ ‫‪ /1 1 0‬ؤ‬ ‫‪i ‬‬ ‫'‬ ‫‪6Γ4‬‬ ‫ﺳ‬ ‫ﺔ‬ ‫‪GD-.0‬‬ ‫■\ةﻵ | '‬ LỜ I Ν ό ΐ Đ Ầ Ư Ngti>١ ‫ا‬١‫ ﻻأا‬٠ lii phat triển CVKỴ tổt си củc пцстЬ kĩ thuật nhu chế tao kh ٤١‫ ؟‬ẽn к‫؛‬пг٠ xa cơn^ n ٩hiệp h-óa học ٠‫ ؟‬kĩ thuột đ dựnR١‫ ؛‬ện tử 4Ìao thOn‫ ؟‬cOn YỘn táĩ ١.٩ n ٩h ‫ ؛‬ệp thực phổn١, kĩ tht.dt h.íin١^ thuờng khOn^ VCI áờỉ sốn ٩ ‫ا‬٦١‫ا‬،١‫ ﻻا‬٩ẳn YỚi vcit dếu ١iệu VCI c۵n dến cUc vủt Uệu n-có t ٤!١ nang đa dạng YỜi chdt l-Uợng п-gù^ cdng cao Công nghệ nhiệt lu>١ẽn Ici trinh íùni tha١١ ١١ếu YỘt dổi t'lidi chíít ct١a vàt Uệu (c.hủ Иёи kim loq‫ ؛‬١ băng C -Ố ch thtt^ đổ ‫ ؛‬cáu trhc bên md k‫؛‬tơng líim tha‫ ﻻ‬đổ ‫؛‬- hình ddng kich- th-UỞc ch,‫ ؛‬t ‫ ؛‬,ết Trong chề' tq.o nhiệt lu^ện dóng vai trồ qu-an trọng vi kh-ơng tạo cho chi t ‫ ؛‬ết sau g‫ ؛‬a cơng tinh chtít cdn th ‫؛‬ết nhu độ cítng độ bền độ dểo dai khd ndng chống md‫ ؛‬٠ ٧ l,mòn-, c-hống dn mOn Ѵ.Ѵ md cồn Idm tdng tinh cOng ngh-ệ củ-a vột liệu ١‫ ردﻳﺮ‬c.ơ thê? nói nhiệt luyện 1(1 nlulng yếu tố cong nghệ quan trụng định chất luợng c:ủ-a sdn phdm kh ‫؛‬ Ngu‫ ؟‬ên cơn-g nl١.‫؛‬-ệt lu^ện có t١rể nầm ‫ ة‬nhUng V‫؛‬ tr‫ ؛‬khdc nhau, day ch.u.yền sdn xu.ổt từ.y thuộc vdo V‫؛‬ trỉ có th-ểphdn thừnl١‫ ؛‬lo(.i‫ ؛‬: - Nhiệt luyện sơ : la dqng nh ‫ ؟ ؛‬t luyện thuờng t ‫؛‬١١dnh truơc kh ến.‫ ؛‬gia công nhầm tạơ độ cirng ĩổ chức tế vi thích hợp cho ccic ngưn cơỉìg gia công vci nhiệt luyện , ٠ Nhiệt lu-yện kết thủc : 1-ù dạng.nhỉệt luyện duợc t ‫ ؛‬ến hdnh sau gia cống nhầ-m tạo cho ch.‫ ؛‬tiết n,hững tinh chđt cần th ‫ ؛‬.ết theo yèi cdu cha kĩ thuột Nh,‫ ؛‬ệt luyện có dnh hudng d ‫؛‬.nh tở‫ ؛‬tuổ‫ ؛‬thq cha cdc sdn phổm Mốy mdc cdng chinh x.dc١số luợng chi t yêu cdu tỉnh cao th ١‫؛‬.ết cdn nh-iệt luyện nhiều Bối với cdc nuớc cồng nghiệp phdt triển, dể ddnh g‫؛‬a trinh, độ cUa ngdnh chế tạo phai Cìi vào trinh độ nhiệt liin, ràng ch) gia cơng có chinh xác đến đâu nhtíng khdng qu.a nhiệt luyện chdt luqng nhỉệt luyện khdng ddm bdo thl tuổi thọ chi tiết giam v۵ miic độ chinh xcíc Cĩỉa mcíy móc khơng ،,‘ổ^ giữđược theo u cầu Nh-‫ ؛‬ổm khồng có y ngMa kinh tế rđt lởn (để.ệt luyện, n-ồng cao ch-ốt luợng sdn pl١ kéo dài thời hạn làm việc; nang cao độ bền lảu cơng trinh, máy móc thiết ‫ﻟﻤﺔ‬ ‫ ز‬mà cịn thuớc dểddnh gld trinh độ ph-ót tr-1‫ ؛‬ển kltoa học k‫ ؟‬thuột mỗ‫ ؛‬.qu-ốc gia nước ta, tùr lâu nhiệt luyện dược cip dung đời sô'ng thường ngay, ồng cha ta dd biết tồ‫ ؛‬dao kéo dha dụ.c làm cho thép mểm trỏ thítnh cứng dể cát gọt hay nguợc Iqi dềddng cho qud trinh chếttio cdc chi tiết Ngày lùm cho th.ép cUn.g trở thdnh mềm dểo ١ nén công nghiệp dang phát triển không ngùrng \'à việc nghiên cứu nang cao chdt lượng cho cdc chi t ‫ ؛‬ết bàng phương phdp nh.‫ ؛‬١ên ngíiy c.ỉtng trở nẽn cổp thiết, mà\ệt lu v‫ ؛‬ệc ddu t ‫ ؛‬ẽn Ici ddo tqo độ ‫ ؛‬ngd cán klioa học кт thu، )t l.ĩnh vực nùy C u ố n sà c h "C ô n g nghê n h iệ ì ١ ‫أ‬٠ ‫ أجلا‬١ ‫ اا‬n ìiN ١‫ أ ة ي‬٦ ١ết nh ‫؛‬D C ۴‫ﺍ‬ ! ‫ﺍ‬ ‫ﱂ‬ ‫ﺀ‬ ١ ١ ١ ١ ٠١ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫ﺀ‬ E a+p /oB a) Hình L Giản đồ pha a) Với giói hạn hịa tan nguyồn tố t٢٥ng dung dịch rắn, b) Vớt kim ỉoại có chuyển bỉến thù h١،nh Trong trưịng hợp thứ hai (hình 1.5b) từ trạng thái ban đầu gồm hai pha a + p nung nóng nhận pha Ỵ Khi làm nguội chậm có chuyển biến ngược lại, từ trạng thái pha y phân hủy thành hỗn hợp hai pha (a + p ủ có chuyển biến pha) làm nguội nhanh nhận trạng thái pha không ổn định (tôi) 1.3 PHÂN LOẠI THEO CÁC NGUYÊN CÔNG NHIỆT LUYỆN, NHIỆT LUYỆN VÀ HĨA NHIỆT LUYỆN (bảng í Bảng 1.1 Phàn loại ngun cOng nhíệt luyện, nhỉệt luyện hóa nhìệt luyện Tên gọi Nội dung Mục đtch ủ hồn tồn Nung thép trước cUng tích tốỉ nhiệt độ cao hon nhiệt độ tứi hạn Ac ١ (dường GS) g ‫؛‬ữ nhiệt ٧ sau đố ỉàm nguội chậm Tạo tồ chức hạt nhố, giảm độ cứng, tầng lính dẻo, khừ ứng suất bốn ủ khơng hồn tồn Nung thép tổi nhiệt độ cao nhiệt độ tới hạn AC| (hay dường PSK) gỉữ nhỉệt sau làm nguội chậm Để làm tổt khả gia cổng cắt gọt thép ủ cầu hóa xementíl Nung thép lẽn nhíệt độ cao nhiệt độ tới hạn Làm giảm độ ctíng cải thiện AC| chứt١ giữ nhíệl độ này, làm nguộí dến tinh gia cơng cắt gọt thép 0 ‫( لﺀ‬cứ nhíều lần) sau làm nguội dụng ciỊ.th ép ổ b i khổng đẳng nhiệt Nung thép tới nhiệt độ cao nhiệt độ Ac.١(hay Acj) ١ gỉữ nhíệt, làm nguội tởi nhiệt độ thấp nhiệt độ A) chUt giữ ‫ ة‬nhiệt độ dể chuyển biến hoàn loàn rổi làm nguội khồng khl Để cải thíện tinh gia cổng cắt gọt thép hợp kim, rứt ngắn thơ، gian ‫ ة‬٠ khử ứng suất bên Bảng 16.3 Cơ tính thép 40Cr sau nhiệt luyện theo phương pháp khác ٠ ٦, kG/mm^ Phương pháp nhiệt luyện \|/١ % Nhiệt độ ram "C 150 Tơi bình thường 180 219 200 202 150 180 200 - 42 Tơi (nung nóng điện) 1‫؛‬ V = 50 độ/s ; t ٧ = 940"C 226 215 - 27 42 - v = đ ộ /s ; 228 223 214 26 43 45 Vj = Vj = 50 đô/s ; At2 = 40.C ; t“ = 94Ơ"C 243 224' 219 40 45 49 Vị = V2 = V; = 50 độ/s ; At2 = 40.C ; Al3=20٠c ; t ٧ = 940"C 242 224 - 39 44 ٠ V, = 50 độ/s ; Vj =100 độ/s ; At2 = 20”C ; t“ = 940 C 228 223 209 43 46 52 V =: 50 độ/s ; V2 = 450 độ/s ; 240 225 - 44 51 Vj = V2 - V, = 50 độ/s ; t = t2 = t١ = 940”C 228 220 - 37 41 - Vị = V2 = 50 độ/s ; tj = Í2 = 940.C 232 216 214 40 47 50 = 1030.C Điện nhiệt luyện chu kỳ : Theo sơ đồ 16 -13a Theo sơ đ ổ 16 -13b = ٧c ; t٧ = ٠'C Theo sơ đồ 16 -13c 16.2.3 NHIỆT LUYỆN CHU KỲ NHIỆT ĐỘ THẤP Dạng nhiệt luyện chu kỳ chủ yếu dùng cho gang, đặc biệt gang độ bền cao(gang cầu) Sau thép, gang - đặc biệt gang cầu - vật liệu chế tạo máy quan trọng, dùng rộng rãi nhược điểm quan trọng gang giòn, độ dai va đập thấp Nguyên nhân làm cho gang giòn đo thiên tích silic magiê ferit bao quanh grafit trình bày hình 16.14 Những phương pháp nhiệt luyện thường dùng để tăng độ dẻo gang ủ grafit hóa ủ đồng đểu hóa thành phần Cả hai phương pháp không làm tăng độ dai va đập cách đáng kể Qua kết nghiên cứu thấy Tằng muốn giải vấn 258 tạo thiên tích ngược cúa silic, nghĩa hàm lượng silic ferit bao quanh grafit thấp hình 16.15 Biện pháp để đạt yêu cầu dùng nhiệt luyện chu kỳ nhiệt độ thấp Hình 16.15, Phân bó' silic gang cầu sau nhiệt luyện chu kỳ Các thông số quan trọng nhiệt luyện chu kỳ ; - Tốc độ nung ; - Nhiệt độ nung ; - Tốc độ làm nguội Tốc độ nung phải đủ lớn để tạo gradient nhiệt độ phần tử grafit, gang cầu GC - tốc độ nung không nhỏ 30 - 40 độ/phút Nhiệt độ nung không vượt Acj, tốc độ làm nguội phải lớn tốc độ nung Thực tế cho thấy làm nguội nước, dầu khơng khí Nhiệt luyện chu kỳ gang cầu tiến hành sau : Vật đúc gang cầu có ferit - peclit nung - 10 lần đến nhiệt độ ACị - (30 - 50.C) với tốc độ 30 - 40 độ/phút, sau làm nguội nước dầu Sự phụ thuộc độ cứng độ dai va đập vào số chu kỳ nhiệt trình bày hình 16.16 Sau chu kỳ nhiệt luyện, số lượng peclit tổ chức không thay đổi phân bố silic kim loại so với trước nhiệt luyện chu kỳ thay đổi hẳn (xem hình 16.14 16.15) //،';i/i 7Ố./Ố Sự phụ thuộc độ cứng (HB)í độ đai va đập (a‫؛‬.) vào số lượng chu kỳ nhiệt (n) Như phương pháp nhiệt luyện chu k ỳ tạo thiên tích ngược Si gang cầu nên làm cho gang có độ dẻo dai độ dai va đập cao, đồng thời giảm nhiệt độ hóa dịn, ví dụ sau nhiệt luyện chu kỳ, độ dai va đập gang cầu GC - tăng từ 1,5 - lên -1 kGm/cm ٠ C Á C P H Ư Ơ N G P H Á P N H IỆ T L U Y Ệ N M Ó I K H Á C Ngoài nhiệt luyện nhiệt luyện chu kỳ, năm gần dùng số dạng công nghệ nhiệt luyện nhiệt luyện điện trường, từ trường, trường siêu ârm v.v Kết nghiên cứu dạng nhiệt luyện cịn phân tán 259 Nếu làm nguội ram tiến hành điện trường, từ trường làm cho chuyển biến mactenxit xảy dề dàng số lượng austenit dư hơn, nhờ mà độ cứng sau đạt cao Cơ chế việc tăng độ cứng trường hợp chưa nghiên cứu đầy đủ Kết nghiên cứu số cơng trình cho thấy nhiệt luyện từ trưòng làm tặng độ bền uốn thép CrWMn lên 65%, thép 80W18Cr4V tăng 35% Nếu nhiệt luyện tiến hành từ trường đạt kết tốt Cho sóng siêú âm tác dụng vào môi trường làm táng khả làm nguội môi trường phá vỡ lớp màng bám bề mặt chi tiết Người ta nghiên cứu ảnh hưởng siêu âm đến biến đổi tổ chức ram vẩ hóa già Ram thép gió 75W9Cr4V2 80W18Cr4V trường siêu âm, độ cứng tãng lên rõ rệt; sóng siêu âm làm nhanh q trình biến cứng phân tán, làm austenit dư phân huỷ hồn tồn hơn, nhờ rút ngắn thời gian ram thép gió Khỉ hóa già, để làm ổn định kích thước chi tiết xác sóng siêu âm có tác dụng tốt vừa đảm bảo đạt độ cứng cao mà mức độ khử ứng suất lại triệt để nhiệt luyện bình thường Nhờ có tác dụng siêu âm nên thời gian hóa già để làm ổn định kích thước rút ngắn Hóa nhiệt luyện mơi trường siêu âm tăng chiều dầy lớp khuếch tán, với thời gian đạt chiều sâu lớp thấm khoảng lần lớn hóa nhiệt luyện bình thường Nhiệt luyện hóa nhiệt luyện lị lớp sơi, chân không c.ũng ý nghiên cứu Tuy phương pháp nhiệt luyện nêu phạm vi phịng thí nghiệm bán sản xuất, chưa sử dụng phổ biến thực tế sản xuất 260 PHỤ LỤC C Á C H Ệ T H Ố N G K Í H I Ệ U V Ậ T L I Ệ U K IM L O Ạ I Mỗi nước có tiêu chuẩn quy định mác (kí hiệu) yêu cầu kĩ thuật cho sản phẩm kim loại có cách viết tên kí hiệu (mác) khác Ngồi tiêu chuẩn Việt Nam trình bày, thường gặp tiêu chuẩn quốc tế nước lớn giới : Mỹ, Nhật Bản, Nga, Trung Quốc, Pháp, Đức, Anh v.v EU Tổ chức tiêu chuẩn Quốc tế ISO (International Standard Organization) có đưa tiêu chuẩn, song muộn nước cơng nghiệp phát triển họ có hệ thống kí hiệu từ trước quen dùng, khơng dễ sửa đổi ; có tác dụng vối nước phát triển, xây dựng tiêu chuẩn Tiêu chuẩn Nga гост (Государстьенныи Общесоюзный Стандарт), Trung Quốc GB (Guójiã Biaozhian - Tiêu chuẩn Quốc gia) có phần quen thuộc nước ta Do quan hệ lịch sử, nói chung TCVN GB xây dựng theo nguyên tắc гост Đối với thép cán thông dụng: - Các loại thép quy định (bảo đảm) tính: гост có mác từ сто đến CT6, GB: AI đến A7 (con số thứ tự cấp độ bến tăng dần Để phân biệt thép sôi, nửa lặng lặng sau mác гост có КП, ПС, c П; GB có F, b (thép lặng khơng có đuôi); - Các loại thép quy định (bảo đảm) thành phần: БСТ6, GB: BI đến B7; гост có mác từ - Các loại thép quy định (bảo dảm) tính thành phần : BCTl đến BCT5, GB cổ từ C2 đến C5 гост có вето đến mác từ Đối với thép cácbon để chế tạo máy гост GB có kí hiệu giống hệt nhau: theo số phần vạn cacbon, ví dụ mác 45 thép có trung bình 0,45%c Đối với thép dụng cụ cacbon гост có mác từ Y7 đến Y13, GB có từ T7 đến T13 (số phần nghìn cacbon trung bình) Đối với thép hợp kim có chữ (chỉ nguyên tô' hợp kim) lẫn số (chỉ lượng cacbon nguyên tố hợp kim) theo nguyên tắc: - sô' đầu phần vạn cacbon (nếu không nhỏ 1%c khơng cần); - Tiếp theo kí hiệu nguyên tô' số phần trăm (nếu gần 1% hay khơng nhỏ 1% khơng cần) 261 гост dùng chữ Nga để kí hiệu nguyên tố hợp kim sau : X crôm, H: niken, B: volfram, M: môlipđen, T: titan, К: côban, C: silic, Г: mangan, P: bo, Ф: vanađi, Ю: nhôm, Д: đổng, Б: niôbi, Ц: ziêccôn, A: nitơ, Ч: đất (riêng chữ А sau thép có chất lượng cao p, S) GB dùng kí hiệu hóa học để biểu thị ngun tố, ví dụ Cr cho crơm, Ni cho niken 12XH3A, 12CrNi3A thép có khoảng 0,12% c, 1% Cr, khoảng 3% Ni với chất lượng cao ХВГ, CrWMn thép có khoảng 1%C, khoảng 1% Cr, khoảng 1% Mn, 1%.W Đối với hợp kim màu г о с т kí hiệu sau ; - Д đuara, tiếp sau số thứ tự АМГ hợp kim Al, Mg tiếp sau số thứ tự, АЛ hợp kim nhôm đức tiếp sau số thứ tự; - Л latông, tiếp sau số phần trăm đồng, brông tiếp sau dãy nguyên tố hợp kim dãy số phần trăm nguyên tố tương ứng GB kí hiệu hợp kim màu sau : - LF hợp kim nhôm chống gỉ, LY: đuara (cả hai loại, tiếp sau sô' thứ tự) ZL: hợp kim nhôm đúc với ba số tiếp sau (trong số chi loại, ví dụ AI - Si, AI - Cu); - H latông, tiếp sau số phần trăm đồng; Q brông, tiếp sau nguyên tố hợp kim chính, số phần trăm nguyên tố tổng nguyên tố khác Đối với gang ГОСТ kí hiệu sau: Сч gang xám số chí ơb (kG/mm^), Вч gang cầu số ơb (kG/mm.) ô(%) Кч gang dẻo với số ٠b (kG/mm.) ơ(%) GB kí hiệu gang sau; ٠ HT cho gang xám số ôb (MPa), QT cho gang cầu số ٠b (MPa) ô (%), KTH cho gang dẻo ferit, KTZ cho gang dẻo peclit sô' ơb (MPa) (%) Mỹ nước có nhiều hệ thống tiêu chuẩn nên phức tạp, song có ảnh hưởng lớn giói (phổ biến sách giáo khoa tài liệu kĩ thuật, đặc biệt nước hệ thống xã hội chủ nghĩa cũ), trình bày mác theo hệ tiêu chuẩn thường dùng loại vật liệu kim loại Đối với thép cán thơng dụng thưịng dùng ASTM (American Society for Testing and Materials) kí hiệu theo số trịn (42, 50, 60, 65) (ksi) Đối với thép HSLA thường dùng SAE (Society of Automotive Engineers) kí hiệu bắt đầu số hai số số ٥2 (ksi) Đối với thép cacbon hợp kim kết cấu cho chế tạo máy thường dùng hệ thống AISI/SAE với bốn số hai sô' đầu loại thép, hai sô' cuối sô' phần vạn cacbon : ٠ 262 ksi = 1000 psi = 6,8948 MPa = 0,703 kG/mm 1‫؛‬ lOxx thép cacbon 4xxx thép Mo 1Ixx thép dễ cắt có s 5xxx thép Cr 12xx thép dễ cắt có s p 6xxx thép Cr-V 13xx thép Mn (1,00 - 1,765%) 7xxx thép W-Cr 15xx thép Mn (1,75%) 8xxx thép Ni-Cr-Mo 2xxx thép Ni 9xxx thép Si-Mn 3xxx thép Ni-Cr xxBxx thép B xxLxx thép chứa Pb , Muốn biết thành phần cụ thể phải tra bảng Ví dụ thép 1038 có 0,35 - 0,42%C; 0,60 - 0,90% Mn; %p < 0,040; % s < 0,050 cho bán thành phẩm rèn, thanh, dây, cán nóng, cán tinh ống khơng hàn; thép 5140 có 0,38 - 0,43% C; 0,70 - 0,90% Mn; %p < 0,035 ; %s < 0,040; 0,15 - 0,30% Si; 0,70 - 0,90% Cr Nếu thép bảo đảm độ thấm tơi đằng sau kí hiệu có thêm chữ H, ví dụ 5140 H, 1037 H ١ Đối với thép dụng cụ thường dùng hệ thống AISI (American Iron and Steel Intitute) kí hiệu chữ đặc điểm thép số thứ tự quy ước : M thép gió mơlipđen T thép gió volfram (tungsten) H thép làm khn dập nóng (hot work) A thép làm khn dập nguội hợp kim trung bình tự tơi, tơi trọng khơng khí (air hardening) D thép làm khuôn dập nguội, crôm cacbon cao o thép làm khuôn dập nguội dầu (oil - hardening) s thép làm dụng cụ chịu đập (shock - resisting) L thép dụng cụ có cơng' dụng riêng hợp kim thấp (low-alloy) p thép lằm khuôn ép (nhựa) có cacbon thấp , w thép dụng cụ cacbon nước (water - hardening) Đối với thép không gỉ, tiêu chuẩn AISI thịnh hành Mỹ mà nhiều nước đưa vào tiêu chuẩn mình, kí hiệu ba chữ số bắt đầu ỉà thép auxtenit, thép ferit hay mactenxit Đối với hợp kim nhơm, tiêu chuẩn AA (Aluminum Association) có uy tín Mỹ giới nhiều nước chấp nhận, kí hiệu bốn chữ số loại biến dạng: Ixxx lớn 99% AI 5xxx Al-Mg 2xxx Al.Cu 6xxx Al-Si-Mg 3xxx Al-Mn 7xxx Al-Zn 4xxx Al-Si 8xxx AI - nguyên tố khác 263 Hợp kim nhơm đúc có bốn chữ số song trước sơ' cuối (thường số 0) có dấu chấm (.): nhôm thương phẩm Ixx.o 2xx.O Al-Cu 3xx.O Al-Si-Cu (Mg) 4xx.O Al-Si 5xx.O Al-Mg 7xx.O Al-Zn Sxx.o Al-Sn Đối với hợp kim đồng người ta dùng hệ thống CDA (Copper Development Association): Ixx không nhỏ 99% Cu (riêng 19x lớn 97% Cu) 2xx Cu-Zn (latông) 3xx Cu-Zn-Pb 4xx Cu-Zn-Sn 5xx Cu-Sn 60x-64x Cu-Al Cu-Al - nguyên tố khác 65x٠69x Cu-Si Cu-Zn - nguyên tố khác 7xx Cu-Ni Cu-Ni - nguyên tố khác Ngoài tổ chức tiêu chuẩn trên, Mỹ hàng chục tổ chức khác có kí hiệu riêng vật liệu kim loại, việc phân biệt chúng khó khăn Xuất phát từ ý muốn có kí hiệu thống cho thành phần cụ thể, SAE ASTM từ 1967 đưa hệ thông số thống UNS (Unified Numbering System) sở số kí hiệu truyén thống UNS gồm nâm số chữ đứng đầu loại vật liệu, giới thiệu số : A - nhôm, c - đồng, F - gang, G - thép cacbon thép hợp kim, thấm tôi, s - thép không gỉ chịu nhiệt, T - thép dụng cụ H - thép bảo đảm độ Trong số năm số có nhóm ba - bốn số (đầu hay cuối) lấy từ kí hiệu truyền thống kể (trừ gang, thép dụng cụ) Ví dụ, UNS G 10400 xuất phát từ AISI/SAE 1040 (thép 0,40%C), UNS A 91040 xuất phát từ AA 1040 (hợp kim nhơm biến dạng có 99,40% Al) Nhật Bản dùng tiêu chuẩn JIS (Japanese Industrial Standards), với đặc điểm dùng hoàn toàn hệ đo lường quốc tế, cụ thể ứng suất theo MPa Tất thép chữ s Thép cán thông dụng kí hiệu số giới hạn bền kéo hay giới hạn chảy thấp (tùy loại), ss - thép cán thường có tác dụng chung, SM - thép cán làm kết cấu 264 hàn, thêm chữ A SMA - thép chống ăn mòn quyển, SB - thép làm nồi Thép cacbon d ể chế tạo'máy: SxxC hay SxxCK dó XX phần vạn cacbon trung binh (chữ K cuối loại có chất lượng cao: lượng p, s khổng lớn 0,025%) Thép hợp kim dể chế tạo máy gồm hệ thống chữ số: * Bắt dầu SCr - thép crOm, SMn - thép mangan, SNC ٠٠thép níken - crồm, SNCM thép niken - crổm - mOlípden, SCM -.thép crồm - mOlipden, SACM - thếp nhổm - crồm ٠mOlipden, SMnC - thép mangan - crồm‫؛‬ * Tiếp theo ba chữ số hai chữ số cuối phần vạn cacbon trung binh Thép dễ cắt dược kí hiệu SUM, thép dàn hồi SUP, th'ép ổ lãn - SUJ số thứ tự Thép dụng cụ bắt dầu SK số thứ tự: SKx thép dụng cụ cacbon ٠ SKHx-thép gió SKSx - thép lầm dao cắt khuOn dập nguộí SKD SKT - thép lằm khuồn dập nống, dức ắp lực Tháp khổng gỉ dược^kí hiệu su s số tỉếp theo trUng với số AISI, thép chiu nhiệt dược kí hiệu SUH Gang xấm dược kí híệu PCxxx, gang cầu FCDxxx, gang dẻo lõ‫' ؛‬den - FCMBxxx, lõi trắng - FCMWxxx, peclit - FCMPxxx, số xxx dểu glởi hạn bền Các hợp kim nhổm dồng có nhóm số lấy theo AA CDA với phía trước có A (chỉ nh٥m)١c (chỉ ng) Phỏp v c c tiờu chun AFNOR (Association Franỗaise de NORmalisatlon) DIN (Deutsche Institut for Normallsierung), chUng CÓ nhiều nết gíống Pháp, Dức cQng nưức liên minh chầu Âu EU dang trốn tr‫؛‬nh hóa kinh tế cUng tỉêu chuẩn Hiện nưốc EU dã dùng chung tiêu chuẩn EN 10025 - 90 thếp cán thOng dụng làm kết cấu xầy dựng với mác Fe 310, Fe 360, Fe 430, Fe 510, Fe 590 (số giớí hạn bền kéo theo MPa) Thổp cacbon dể chế tạo máy dược kí hiệu theo số phần vạn cacbon trung binh 'Ví dụ, với thép có khoảng 0,35% c AFNOR ký hiệu C35 hay XC35.(mác sau eó dao dộng thằnh phần hẹp hơn), DIN ký hiệu C35 hay CK35 Thép hợp kim thấp (loại khOng cố ngũyên tố nầo vượt 5%) dược kí hiệu theo trật tự sau : * Hai chữ số dẩu biểu th! lượng cacbon trung binh theo phần vạn‫؛‬ * Liệt kẽ nguyên tố.hợp kim : DIN dUng chinh kí h‫؛‬ệu hóa học, AFNOR dUng c h cái: c cho crOm, N cho niken, M cho mangan, s cho silic, D cho molípden, w cho volfram, V cho vanadi‫؛‬ 265 * Liệt kê lượng nguyên tố hợp kim theo trật tự, sau nhân số phần trăm với (đối với Mn, Si, Cr, Ni, Co) 10 (đối với ngun tơ' cịn lại) Ví dụ, 34 CD4 AFNOR 34 CrMo DIN có khoảng 0,34% c, khoảng 1% Cr khoảng 0,10% Mo Bảng PL 1.1 Đối chiếu số mác thép, gang nước TCVN rO CT GB UNS A isr/S A E JIS C45 40Cr OLIOOCr2 20Crl3 Ọ8Crl8NilO CD 100 2I0C rI2 S0WỈ8Cr4 V 45 40X 45 40Cr GCrl5 2X13 0Crl8Ni9 TIO Crl2 W18Cr4V GI 0450 G51400 G52986 S42000 S30200 T72301 T30403 T12001 1045 5140 42100 420 304 W109 D3 T, S45C SCr440 SUJ2 SUS420J1 SUS304 SK4 SKDI SKH2 m x i5 20X13 08X18H90 YIO X12 P18 AFNOR XC45 42C4 I00C6 Z20C13 Z7CN 18.09 Yl-90 Z200C12 Z80WCV 18 04-01 DIN C45 41Cr4 lOOCró X20Cr!3 X15Cr-Nil810 C105W1 X210Crl2 , BS 060A45 530A40 535A99 420S29 304S31 - BD3 BTl s 18 - 0-1 ASTM CT34 GX28-48 GC50-2 CT2 C.I30 BM50 A2 HT300 QT500-7 F12803 F33800 36 No40 8055-06 SS330 FC300 FCD500 F3360 FGL300 FGS500-7 Fe360 GG30 GGG50 Fe360 260 B500/7 Thép hợp kim cao (loại có ngun tố vượt q 5%) trước kí hiệu có chữ z (AFNOR), X (DIN) lượng nguyên tô' hợp kim đếu biểu thị theo phần trăm Ví dụ, Z20C13 (AFNOR), X20 Crl3 (DIN) mác thép không gỉ có khoảng 0,20% c khoảng 13% Cr AFNOR kí hiệu gang xám FGLxxx, gang cầu FGSxxx-xx gang dẻo MBxxx-xx, nhóm ba sơ' đầu chi giới hạn bền kéo theo MPa, nhóm hai số sau độ giãn dài (%) ĐIN kí hiệu gang xám GGxx, gang cầu GGGxx gang dẻo lõi đen GTSxxXX, gang dẻo lõi trắng GTWxx-xx với số biểu thị giới hạn theo kG/mm^ độ giãil dài (%) Anh với tiêu chuẩn BS (British Standard) kí hiệu thép gang sau; Thép kí hiệu hệ thống chữ sơ': * Ba sô' đầu loại thép; * Một chữ : A, M, H (trong H thép bảo đảm độ thấm tôi); * Hai'con sô' sau phần vạn cacbon ✓٠٠ Gang xám kí hiệu XXX, gang cầu xxx/xx, gang dẻo lõi đen Bxx-xx, gang dẻo lõi trắng Wxx-xx, gang dẻo peclit Pxx-xx, nhóm sơ' thứ giới hạn bền kéo theo MPa hay kG/mm' tùy theo có ba hay hai số, nhóm sơ' thứ hai độ dãn dài theo % Thép không gỉ ký hiệu xxxSxx, 266 XXX lấy theo AISI TẦI LIỆU THAM KHẤO Tạ Vần Thất, Nguyễn Huy Sáu - Công nghệ Thiết bị nhiệt luyện, ĐHBK Hà Nội - 1990 Nguyễn Huy Sáu, Nguyễn Khắc Xương - Vật liệu kim loại, ĐHBK Hà Nội - 1992 Hội đúc - Luyện kim Việt Nam - Nâng cao chất lượng khí gia cơng bê mặt, ĐHBK Ha Nội 1991 ٠ Lê Công Dưỡng (chủ biên) - Vật liệu học, NXB Khoa học Kỉ thuật Hà Nội 1997 1997 Nghiêm Hùng - Sách tra cứu thép, gang thông dụng, ĐHBK Hà Nội Nghiêm Hùng - Vật liệu học, ĐHBK Hà Nội “ 1987 Lê Công Dưỡng - Kĩm loại học vật lý, NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp - 1973 B Zakharov - Heat treatment of metals - Translated from the Russian by N Ivlev, Moscow - "Metallurgia" G A Chadwick ٠ Metallography of phase transformations , London ~ 1975 10 Y Lakhtin - Engineering physical metallurgy Moscow - 1968 11 M E Blanter - Phases transformations in metals, Moscow - 1962 12 Przybylowcz - Theory of metals transformation, Krakov - 1973 13 H J Eckstein - Warmebehandlung von Stahl, Leipzig - 1971 14 T Iveland - Aluminium alloys with casting defects - Engineering fracture mechanics - V44, N6 Apr - 1994 15 J Philibert - Reactive inter disffusion materials science , Forum V - 1994 16 T S Srivatsan, J Mattingly - Infuence of heat treatment on tensile properties and fracture behavior of A1 - Mg Si alloys - J of materials science, V28, N3, feb - 1994 ٠ 17 Talor L(Ed) - Metals handbook, V8 - Mtallography, Struktures and Phase Diagrams, Ohio - 1973 18 M Tokaski - Rozpad prezyconej fazyk w stopic aluminiumwym AlMag5, Opolu 1975 19 Metals handbook Ninth, V4 - Heat Treating, Ohio - 1981 20 I Kamennichny - A short handbook of heat treatment? Moscow - 1969 21 L Hugh Logan - The stress corrsion of metis New York - 1970 267 А Ьезгек ВоЬггапзк! - Metody badan Metali Stopow, ОИ١У1се - 1986 23 И И Новиков, Г Б Строгалов, А И Новиков - Металловедение термооботка и ренттенография, Москва - 1994 24 А П Гуля,ев - Металловедение, Москва - 1973 25 И И Новиков - Теория термической обработки металлов, Москва - 1978 26 Б Г Лившиц - физические свойства металлов и сплавов, Москва - 1959 27 А И Самохоцкий - Технология термической обработки металлов, Москва - 1962 28 М Е Блантер - Металловедение и термическая обработка, Москва - 1963 29 А X Коттрелл - Строение Металлов и справов, Москва - 1961 30 Ю А Геллер, А Г Рахтдт - Материалловедение, Москва - 1975 31 Б Г Лившиц - Металлография, Москва - 1963 32 Ю М Лахтан - Металловедение и термическая обработка металлов, Москва 1990 33 В к Федюкин - Термоциклическая обработка сталей и чзч٠унов, Ленинград 1977 34 Н Ф Вязников - Термическая обработка стали, Москва - 1961 35 И В Паисов - Термическая обработка стали и чугуна, Москва - 1970 36 Металлография железа II, Структура сталей, Москва - 1972 37 И И Новиков, М В Захаров - Термическая обработка металлов и сиплавов, Москва - 1972 268 MỤC LỤC Trang Lời nói dầu Phần thứ CÁC CHUYỂN BIẾN TRONG THÉP KHI NHIỆT LUYỆN Chương GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Vị trí nhiệt luyện dây chuyền sản xuất chung 1.2 Phân loại dạng nhiệt luyện theo nhóm 1.3 Phân loại theo ngun cơng nhiệt luyện, nhiệt luyện hóa nhiệt luyện Chương CÁC SỐ LIỆU CHUNG VỀ THÉP 2.1 Giản đồ pha hệ Fe-C 2.2 Thép cacbon đạc tính chúng 2.3 Thép hợp kìm đặc tính chúng 12 21 24 Chưo-ng CHUYỂN BIÊN PHA TRONG THÉP KHI NUNG NỒNG 3.1 Chuyển biến peclit thành austenit nung 3.2 Động học chuyển biến 3.3 Hạt austenit 33 38 42 Chương CHUYỂN BIẾN AUSTENIT THÀNH PÉCLIT 48 4.1 Đặc điểm chuyển biến austenit thành peclit 4.2 Cơ chế chuyển biến 4.3 Động học chuyển biến 49 51 56 Chương CHUYỂN BIÊN MACTENXIT 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 Cấu trúc tinh thể tính chất mactenxít Những đặc điểm chuyển biến mactenxit Nhiệt động học chuyển biến mactenxit Cơ chế chuyển biến mactenxit Động học chuyển biến mactenxit 66 68 69 71 75 Chương CHUYỂN BIÊN BAINIT 6.1 Tổ chức tế vi tính bainit 6.2 Cơ chế chuyển biến bainit 6.3 Động học chuyển biến bainit 80 81 85 269 Chương CHUYỂN BIÊN KHI RAM THÉP 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 Định nghTa, mục đích Sự phân hủy mactenxit tơi Sự phân hủy austenit dư Q trình tích tụ cacbit Sự tạo thành cacbit hợp kim 87 88 92 94 96 Chương HÓA GIÀ HỢP KIM 8.1 Nhiệt động học trình tiết pha từ dung dịch rắn 8.2 Sự thay đổi tổ chức hóa già 8.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới q trình hóa già 99 103 110 Phần thứ hai CÔNG NGHỆ NHIỆT LUYỆN Chương CƠNG NGHỆ NUNG NĨNG 9.1 Cơ sở cơng nghệ nung nóng làm nguội thép nhiệt luyện 9.2 Tác dụng môi trường nung với kim loại 9.3 Các mơi trường lỏng dùng để nung nóng 114 127 135 Chương 10 ủ VÀ THƯỜNG HÓA 10.1 10.2 10.3 10.4 Khái niệm chung Các yếu tố ảnh hưởng tới tổ chức tính chất kim loại sau ủ Gác phương pháp ủ thường dùng Thường hóa 10.5 Một số dạng ủ dùng cho gang 140 142 144 148 150 Chương 11 Ĩ Ồ l T ì ỉ t ? 11.1 11.2 11.3 11.4 11.5 11.6 11.7 11.8 Định nghĩa, mục đích Chọn nhiệt độ tơi thép Tính thời gian nung Làm nguội tơi Tốc độ tới hạn độ thấm Các phương pháp tơi thể tích thép cơng dụng Các khuyết tật xảy nhiệt luyện thép Tôi với hợp kim khơng có chuyển biến thù hình 155 156 157 158 162 169 175 178 Chương 12 TÔI BỀ MẶT 12.1 Đặc điểm bề mặt 12.2 Tôi bề mặt lửa đèn xì oxy - axêtilen 12.3 Tôi bề mặt nung chất điện phân 270 180 182 185 12.4 Tôl mặt n g à‫ ؛‬khi nung nổng phương pháp tíếp xúc 12.5 Tơi bề mặt cách nung nóng bờ‫ ؛‬dịng điện cảm ứng có tần số cao (tơi cao tần) Chương 13 13.1 13.2 13.3 13.4 13.5 186 188 R A M THÉP ٥ ĩnh nghĩa ٧à phần loại Ảnh hưởng ram dến tinh chất kim loại Xác định chế độ ram Hiện tượng gỉòn ram G‫؛‬a cổng lạnh 196 8'9‫ا‬ 199 201 203 Chương 14 HÓA GIÀ 14.1 Định nghĩa, phân loạ207 14.2 Chọn chế độ nhiệt luyện 14.3 Hồi phục hóa già ‫؛‬ 210 212 Chương 15 HÓA NHIỆT LUYỆN 15.1 15.2 15.3 15.4 15.5 15.6 Khái niệm chung Cơ sở lý thuyết củahóa nhiệt luyện Thấm cacbon Thấm n‫؛‬tơ Thấm xianua (thấm cacbon -n‫؛‬tơ) Thấm kim loại 214 214 220 234 238 241 Chương 16 MỘT SỐ CÔNG NGHỆ NHIỆT LUYỆN KHÁC 16.1 Cơ nhiệt luyện 16.2 Nhiệt luyện chu kỳ 16.3 Các phương pháp nhiệt luyện khác Phụ lục Các hệ thống kí hiệu vật liệu kim loạỉ Tài liệu tham khdo Muc luc 249 254 259 261 267 269 271 .1 I ^'.■٠' Chịu trách nhiệm xuất hủn : NGÔ TRẦN ÁI VŨ DƯƠNG THỤY Biên tập nội dung : TRẦN VĂN THẮNG Trình bày bìa : ĐỒN HỒNG Sửa hàn ìn : MINH THƯ Chế hàn : T r Ẩn t h u Hư n g - BAN KTĐH (NXB GIÁO DỤC) CÔNG NGHỆ NHIỆT LUYỆN In 2.000 cuốn, khổ 19 X 27 cm, Công ty In Khoa học kỹ thuật - Hà nội Số in ; 50 Giấy phép xuất s ố ; 194/111-00 ' In xong nộp lưu chiểu tháng năm 2000