GTĐT XU LY NHIET MA

Đây là tài liệu hướng dẫn xử lý nhiệt và mạ kim loại trong quy trình sản xuất. Bộ giáo trình này do chính công ty sản xuất lập để hướng dẫn nhân viên làm việc hiệu quả và chính xác cho công việc xử lý nhiệt và mạ + kiểm tra chất lượng công việc

Trang 1

VẬT LIỆU THÉP

VÀ XỬ LÝ NHIỆT

VẬT LIỆU THÉP

VÀ XỬ LÝ NHIỆT

Trang 2

Trong thép hợp kim, ngoài Fe,C, tạp chất còn có một số nguyên tố khác với hàm

lượng nhất địnhthay đổi tổ chức, tính chất theo yêu cầu

 Các nguyên tố được coi là hợp kim khi: (nhỏ hơn được coi là tạp chất)

Do độ thấm tôi cao hơn thép C  Độ cứng cao hơn (sau tôi +ram)

VD: - với 0% hợp kim (thép C) chỉ tôi thấu đến 20  30mm,

- với 0,5%Cr hay 1%Mn, thép tôi thấu đến 30  40mm,

- với 1,5%Cr + 4%Ni + 0,2%Mo, thép tôi thấu đến 150mm (coi như tôi thấu với mọi tiết diện, vì chi tiết lớn nhất thường không quá 150  200mm)

Khi sử dụng cần lưu ý:

- Độ bền tăng  độ dẻo dai giảm

- % NTHK càng lớn  dẻo dai và tính công nghệ kém

THÀNH PHẦN VÀ ĐẶC TÍNH CỦA THÉP

THÀNH PHẦN VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA THÉP HỢP KIM

Đối với thép hợp kim có nhiều cách phân loại hơn và mỗi loại cũng cho biết một đặc trưng cần biết để sử dụng tốt hơn.

Riêng trường hợp thép được hợp kim hóa cao chủ yếu bằng một trong hai nguyên tố Cr, Mn hay Cr - Ni, sẽ có:

- Thép ferit(có tính phản từ): loại có Cr rất cao (> 17%) và thường rất ít cacbon.

- Thép austenite (thép khoáng chất): loại có Mn cao (> 13%) và thường có cacbon cao, và loại có Cr (> 18%) + Ni (>8%).

- Thép họ peclit: loại hợp kim thấp, đường cong chữ "C" sát trục tung, nguội trong không khí được hỗn hợp ferit-xêmentit tức peclit, xoocbit, trôxtit; phần lớn thép thuộc loại này.

- Thép họ mactenxit: loại hợp kim hóa trung bình (> 4 - 6%) và cao, nguội trong không khí cũng được mactenxit.

Trang 3

 Hợp kim: nguyên tố có tác dụng thúc đẩy quá trình thấm,

nâng cao độ bền không dùng thép có Si (gây thoát C), ít Mn (hạt lớn)

 Thường dùng các nhóm: Cr; Cr- Ni; Cr-Mn-Ti

 Ưu điểm của thép thấm hợp kim:

- thấm tôi cao hơn (thép C)

- ít biến dạng khi tôi làm chi tiết lớn và phức tạp

- chống mài mòn cao hơn (tạo các bít hợp kim)

- có khả năng nâng cao T0 thấm  rút ngắn thời gian thấm

sau tôi +ram: độ cứng 60-62HRC thấp (500 MPa)

Tthấm9000C hạt lớn (sau thấm thường phải thường hoá)

THÉP THẤM C

Trang 4

TCVN: 15Cr; 20Cr; 15CrV; 20CrV

 OCT: 15X; 20X; 15X; 20X

SAE/AISI: 5015; 5115; 5120

JIS: SCr415; SCr420

- Độ cứng giống thép C, nhưng chống mài mòn cao hơn

 cao hơn (700 - 800MPa)

T0= 900-920  tốc độ thấm tăng (do Cr có ái lực với C)

nhược điểm: quá bão hoà C do ái lực của Cr với C lớn

áp dụng cho chi tiết = 20-40mm

-khắc phục nhược điểm quá bão hoà C hợp kim hoá thêm Ni, Mn (Ni không tạo cácbit, Mn tạo các bít yếu với Cr)

TCVN: 20CrNi; 12CrNi3A; 12Cr2Ni4A; 12Cr2Ni4WA

 OCT: 20XH; 12XH3A; 12X2H4A; 12X2H4BA

AISI/SAE: nhóm Cr-Mo: 40xx; 44xx (không có nhóm Cr-Ni)

(2 số đầu là loại thép Cr-Mo; 2 số sau là hàm lượng C trung bình phần vạn)

làm chi tiết quan trọng nhất (máy bay, ô tô)

nhược điểm: đắt, dẻo (khó cắt)

THÉP Cr

 THEP Cr-Ni:

Trang 5

Tthấm9000C hạt lớn (sau thấm thường phải thường hoá)

tôi nước  chi tiết nhỏ, đơn giản

a Điều kiện làm việc và yêu cầu với lò xo, nhíp:

 Chịu tải trọng tĩnh và va đập mà không được BD dẻo

  giới hạn đàn hồi cao (khả năng chống BD dẻo lớn)

 độ cứng cao, dẻo dai thấp để không có BD dư (35-45HRC)

 giới hạn mỏi cao

b Thành phần hoá học:

 khi có thêm các NTHK giảm lượng C

 mục đích đưa các NTHK:

- nâng cao giới hạn đàn hồi, cứng (Mn, Si nhiều quá gây giòn)

- nâng cao độ thấm tôi  đồng đều trên toàn tiết diện (Cr)

 nhiệt luyện:  tổ chức Tram

đặc biệt chú ý b/m (chất lượng và thoát C)

THEP LÒ SO %C 0,55-0,65

Trang 6

BIỂU ĐỒ ĐỘ BỀN KÉO VẬT LIỆU THÉP

Trang 7

 Ủ: nung nóng rồi làm nguội chậm (thường là trong lò) để đạt tổ chức cân bằng với độ cứng, độ bền thấp nhất, độ dẻo cao nhất

Mục đích ủ để rèn dập, kéo ( Rễ biến dạng)

Ủ không hoàn toàn

 Thường hóa: nung nóng đến tổ chức hoàn toàn

austenit, làm nguội bình thường trong không khí

tĩnh để đạt tổ chức gần cân bằng

Mục đích của thường hóa là làm mềm thép để dễ

gia công cắt và dập nguội.

Ủ hoàn toàn

VL thường hóa VL thường hóa biến dạng

CÁC PHƯƠNG PHÁP NHIỆT LUYỆN

Trang 8

•Thấm carbon là một quá trình nhiệt luyện trong đó sắt hoặc thép được gia nhiệt với sự có mặt của

vật liệu khác (dưới điểm nóng chảy của sắt) có thể giải phóng ra carbon khi nó phân hủy Bề mặt bên ngoài sẽ có hàm lượng carbon cao hơn so với ban đầu Khi sắt hoặc thép được làm nguội nhanh bằng cách tôi, vùng bề mặt bên ngoài với hàm lượng carbon cao sẽ trở nên cứng, trong khi phần lõi vẫn giữ được tính mềm và dai.

•Sau khi thấm cacbon chi tiết cần được tôi và ram để lớp bề mặt có độ cứng cao, còn lõi (với hàm lượng cacbon thấp) sau khi tôi có tăng độ bền, độ cứng nhưng vẫn giữ được độ dẻo, độ dai, và chiều sâu của lớp bề mặt cứng lên tới 6,4 mm

•Thường thì vật liệu được thấm carbon là các loại thép carbon thấp hay thép hợp kim với hàm lượng carbon từ 0.2% tới 0.3%, như Cr, Ni, Mn, Mo, Ti…

• Bề mặt vật liệu không được nhiễm bẩn do có thể cản trở sự khuếch tán của carbon vào bề mặt của vật liệu.

Bề mặt thấm C Lõi VL thấm ít C (SP)

Trang 9

Thấm nitơ

Thấm nitơ là phương pháp khuếch tán nitơ vào bề mặt chi tiết phần lớn bằng thép hợp kim với mục đích tăng độ cứng và tăng tính chịu mài mòn Thấm nitơ còn tạo nên lớp ứng suất nén dư đáng kể ở bề mặt làm tăng mạnh giới hạn mỏi của chi tiết Khi nitơ khuếch tán vào trong Fe ở trên nhiệt độ cùng tích (590ºC

Do nhiệt độ thấm nitơ thường thấp (480-650ºC, để không làm hỏng tổ chức sau khi tôi) nên hệ số khuếch tán của nitơ trong thép rất bé , do đó tốc độ thấm nitơ rất chậm

Chiều dầy thấm N2 MIN: 8 µ

Tổ chức không biến đổi nhiều

Trang 10

5 - Thấm cacbon - nitơ

Thấm cacbon nitơ là công nghệ hoá nhiệt luyện sử dụng chất thấm đồng thời

có mặt cả cacbon và nitơ để nâng cao độ cứng và tính chịu mài mòn của thép Do có hiệu quả tốt, công nghệ thấm cacbon nitơ được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp.

Thép dùng để thấm cacbon - nitơ thường là các thép hợp kim chứa ít cacbon (0,15 đến 0,3 %), rất ít Si để không làm cản trở quá trình thấm cacbon Nitơ có tác dụng làm mất lớp muội bám trên bề mặt khi thấm cacbon do đó mà tốc độ thấm tăng Mặt khác, khi thấm nitơ sự có mặt của cacbon sẽ làm ổn định pha  và tăng tốc độ thấm Khi

có mặt đồng thời của cacbon và nitơ sẽ tạo thành pha Fe3(CN) phân tán rất cứng làm tăng chất lượng lớp thấm Do tác dụng tương hỗ có lợi của cacbon và nitơ, ngày nay các công nghệ thấm đều là thấm cacbon - nitơ Tuỳ theo bản chất thép, tuỳ theo yêu cầu làm việc của chi tiết mà thành phần chất thấm và nhiệt độ thấm khác nhau:

Ưu tiên cho thấm cacbon thì nhiệt độ thấm cao (820 đến 920 oC), chất thấm chủ yếu là các chất cung cấp cacbon như CnH2n+2, CO, Sau khi thấm phải nhiệt luyện như là khi thấm cacbon.

Chiều dầy thấm C 0.1 ~ 2.5

Tổ chức lõi thép C thấp

Trang 11

Tôi cảm ứng: ( Tôi cao tần)

Vòng cảm ứng được uốn sao cho có dạng bao, ôm lấy phần bề mặt cần nung để tôi,

song không được tiếp xúc với chi tiết, có khe hở 1,5  5,0mm, càng nhỏ càng đỡ tổn

hao Có 3 kiểu tôi sau:

Nung nóng rồi làm nguội toàn bề mặt như biểu thị ở hình 3.21b.

Nung nóng rồi làm nguội tuần tự từng phần riêng biệt: tôi từng răng cho các bánh răng lớn (m > 6) hay các cổ trục khuỷu (có máy tôi chuyên dùng điều khiển theo chương trình) Nung nóng và làm nguội liên tục liên tiếp: trục dài (hình 3.21c), băng máy co thể tự ram.

Trang 12

 Tôi: nung nóng làm xuất hiện austenit rồi làm nguội nhanh để đạt tổ chức không cân bằng với độ

cứng cao nhất (nhưng cũng đi kèm với độ giòn cao) Nếu hiệu ứng này chỉ xảy ra ở bề mặt được gọi là tôi bề mặt.

Đối với chi tiết cần độ cứng >38HRC thì thời gian hồi lửa min 120 phút và nhiệt độ min 430ºC

 Ram: nguyên công bắt buộc sau khi tôi, nung nóng lại thép tôi để điều chỉnh độ cứng, độ bền theo

đúng yêu cầu làm việc (làm giảm độ cứng và ứng suất bên trong đạt được khi tôi )

Tổ chức sau ram

Tổ chức sau tôi còn

Ôstenit dư

Tổ chức sau XLN bị thoát C Tổ chức sau XLN bị thấm C

Tổ chức sau tôi thép có đường kính lớn vẫn còn F + P

Do trong lõi tốc độ nguội chậm không chuyển hóa được hoàn toàn

Tổ chức sau tôi

Trang 13

Dây chuyền XLN loại liên tục

Thiết bị ra nhiệt

MỘT SỐ THIẾT BỊ XỬ LÝ NHIỆT

Trang 14

CHỈ DẪN PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA BẰNG HÓA CHẤT

No Nội dung kiểm tra Nồng độ hóa chất pha chộn Điều kiện Tiêu chuẩn đánh giá

HNO 3 C 2 H 5 OH HCL H 2 O C 3 H 8 O 3 Nhiệt độ Thời gian

2 Độ ngấu mối hàn vật liệu thép thường 25% - - 75% - trườngMôi 2’~3’ Ngấu 1/3 chiều dày vật liệu tấm mỏng

3 Độ ngấu mối hàn vật liệu thép hợp kim 25% - 75% - - trườngMôi 2’~3’ Ngấu 1/3 chiều dày vật liệu tấm mỏng

trường 5’~10’ Theo tiêu chuẩn bản vẽ

9 Thẩm thực vật liệu SUS và các loại thép có Cr cao 50% - 50% - - trườngMôi 3’~ 5’ Theo mẫu đánh giá

Chú ý: khi pha hóa chất nếu pha với nước phải cho nước vào trước sau đó mới cho hóa chất vào sau và

tránh không để hóa chất tiếp xúc vào cơ thể và phải sử dụng kính và khẩu trang phòng độc

Trang 15

CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA BẰNG HÓA CHẤT

1 - Kiểm tra dòng chảy vật liệu:

-Là kiểm tra dòng của kim loại sau khi dập rèn dồn thành tán, khuỷu =>Mục đích: đánh giá độ bền,

cơ tính chi tiết sau dập hoặc khi phân tích lỗi

Cách kiểm tra

- Xác định vị trí cần kiểm tra dòng chảy vật liệu ( Thường là vị trí giao nhau của biến dạng nhiều và phần chịu lực khi lắp ráp)

- Cắt dọc vị trí cần kiểm tra Mài hết ba via và xước.

- Pha dung dịch 50 % nước + Hcl 50%

- Cho mẫu vào cốc thủy tinh và đun ở nhiệt độ 70oC trong thời gian khoảng 20 phút, đối với thép

các bon Đối với thép hợp kim thì khoảng 30 phút ( Đun đến khi nhìn rõ dòng vật liệu )

Dưới đây là các mẫu tham khảo.

Mẫu BOLT ADJUST kiểm tra dòng vật liệu OK

Mẫu AXLE kiểm tra dòng

Trang 16

Trang 17

2, 3 - Kiểm tra độ ngấu mối hàn:

- Là kiểm tra mức độ thâm nhập của mối hàn vào giữa các vật liệu hàn

với nhau để đánh giá độ chắc chắn sau khi hàn.

- Xác định vị trí mối hàn tiếp xúc giữa 2 chi tiết hàn với nhau

- Cắt ngang vị trí mối hàn tiếp xúc giữa 2 chi tiết hàn với nhau mài hết

ba via và vết cắt.

- Pha dung dịch 75 % nước + HNO3 25% đối với vật liệu thép thường

- Pha dung dịch 75 % HCl + HNO3 25% đối với vật liệu thép hợp kim

- Cho mẫu vào cốc thủy tinh đựng dung dịch và ngâm khoảng 2~3 phút ở nhiệt độ môi trường bình thường cho tới khi nhìn thấy mối hàn hiện ra trên nền vật liệu Sau đó vớt ra cho mẫu vào ngâm trong dầu trống gỉ để tránh tác động của môi trường làm mất sự hiện ra của mối hàn.

Mối hàn ngấu ăn vào 2 vật liệu OK

Kiểm tra độ ngấu mối hàn

ghép STAY của ống xả

Mối hàn không ngấu chỉ

ăn vào 1 vật liệu NGCut

Trang 18

9 Tẩm thực vật liệu SUS và các loại thép có Cr cao 50% - 50% - - trườngMôi 3’~ 5’ Theo mẫu đánh giá

Trang 19

CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA BẰNG HÓA CHẤT 4,5,6 - Kiểm tra tổ chức vật liệu, chiều sâu lớp thấm, chiều dày lớp mạ Crom

- Là kiểm tra cấu trúc phân tử bên trong của kim loại thép, hợp kim thép, gang… để xác định kim loại đó

đã qua xử lý hay chưa, có rạn nứt, lẫn tạp chất gì không.

1 Xác định vị trí cần kiểm tra tổ chức vật liệu hoặc chiều sâu lớp thấm trên chi tiết

2 Cắt ngang vuông góc với chi tiết (cắt ngang thân BOLT, trục, Plate…) lấy vị trí mẫu cần kiểm tra, thông thường mẫu cắt có chiều dài phù hợp 10~12mm, chiều rộng mẫu không vượt quá 20mm, nếu mẫu cắt quá lớn sẽ ảnh hưởng tới việc đúc mẫu và mài mẫu.

3 Cho mẫu vào máy đúc và đúc thành mẫu

4 Mài mẫu chi tiết cần kiểm tra tới khi bề mặt bóng (soi gương) không còn vết xước lõm nhỏ, khi mài mẫu không được mài nghiêng sẽ ảnh hưởng tới việc kiểm tra và kết quả kiểm tra.

5 Pha dung dịch 97 % C2H5OH + HNO3 3%, dùng bông tẩm hỗn hợp hóa chất phết nhẹ lên bề mặt

(không được tẩm quá nhiều dung dịch và phải phết làm nhiều lần lên bề mặt mẫu nếu không sẽ dẫn tới hóa chất làm hỏng bề mặt mẫu và phải mài lại) cho tới khi bề mặt mẫu chuyển sang màu sẫm nhạt-

bước này gọi là tẩm thực, rồi tiến hành soi trên máy đo ở các mức phóng đại khác nhau tùy vào mục đích kiểm tra.

Mẫu VL thép SCR

420H chưa tôi Mẫu VL thép SCR 420H đã tôi Vật liệu lẫn tạp chất

Chân ren bị nứt Lớp thấm cacbon

trên bề mặt VL

VL chưa qua xử lý không có lớp thấm cacbon

Lớp mạ Crom trên

bề mặt VL

Trang 20

Trang 21

7 - Kiểm tra khử Hidro:

-Là kiểm tra xem chi tiết sau khi mạ đã được khử hết Hidro bên trong chưa (với 1 số chi tiết DRW, HES yêu cầu khử Hidro sau khi mạ để tránh giòn gãy)

- Chuẩ bị mẫu cần kiểm tra, bếp đun (bếp từ), thiết bị đo nhiệt độ >180ºC, có thể dùng dây kim loại nhỏ để buộc chi tiết tiện cho việc lấy ra và cho vào

- Cho dung dịch C3H8O3 100% vào cốc nghiệm sau đó cho mẫu cần kiểm tra vào dung dịch và đun

ở nhiệt độ ≈ 180ºC trong thời gian khoảng 5~10 phút nếu thấy có bọt khí thoát ra từ mẫu kiểm tra thì có nghĩa là mẫu chưa được hoặc chưa khử hết Hidro.

Phương pháp đun kiểm tra khử Hidro Chi tiết có bọt khí thoát ra do chưa

khử hết Hidro

Trang 22

III.1 Các bước kiểm tra chất lượng BOTL tiêu chuẩn

1- Kiểm tra nguyên vật liệu làm BOLT

- Chứng nhận vật liệu của nhà cung cấp sản xuất vật liệu ban đầu

- Kết quả hoặc chứng nhận vật liệu của nhà cung cấp kéo chuyển Ø vật liệu ( Nếu vật liệu phải qua công đoạn kéo)

- Phân tích vật liệu trực tiếp trên BOLT đối với BOLT M 6 trở lên

* So sánh 3 kết quả với tiêu chuẩn thành phần vật liệu trên HES hoặc JIS

2- Kiểm tra kích thước, xử lý bề mặt theo yêu cầu bản vẽ và HES.

- Kiểm tra kích thước đỉnh, bước ren theo tiêu chuẩn NUT 5H, 6H : BOLT 6h, 6g ( JIG B0209 ) Kiểm tra ăn khớp ren bằng calip GO & NOGO

3- Kiểm tra độ bền xử lý bề mặt theo chỉ dẫn của bản vẽ hoặc HES D2003 nếu có.

* Chú ý: Nếu độ cứng > 32 HRC mà có công đoạn xi mạ hoặc bản vẽ yêu cầu có khử H2 thì phải kiểm tra bằng C3H8O3 ( Có hướng dẫn kiểm tra )

4- Kiểm tra độ bền cổ BOLT ( HES D3211- giới hạn cho BOLT không thực hiện được kiểm tra bền kéo)

Dùng Jig nghiêng 10º và búa để kiểm tra Cho BOLT vào Jig có đường kính tương ứng với thân BOLT rồi dùng búa đập tán BOLT áp sát với mặt Jig Lấy BOLT ra kiểm tra nếu có vết nứt là NG, đối với BOLT có ren liên tục thì cho phép có vết nứt nhưng không được bị bật đầu

BOLT không được nứt BOLT không

được bật đầu

Cách tra tiêu chuẩn (Với phụ tùng tiêu chuẩn) và cách kiểm tra Ví dụ thực tế

Định dạng
Số trang	43
Dung lượng	13,11 MB