Chương 3 nhiệt luyện và hóa nhiệt luyện

19/03/2019 ĐẠI HỌC NƠNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CƠNG NGHỆ VẬT LIỆU VÀ CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO CHƯƠNG NHIỆT LUYỆN VÀ HÓA NHIỆT LUYỆN TS Trương Công Tiễn 3.1 Nhiệt luyện 3.1.1 Khái niệm 3.1.1.1 Định nghĩa  Nhiệt luyện trình nung nóng hợp kim đến nhiệt độ định, trì nhiệt độ thời gian cần thiết, sau làm nguội tốc độ khác nhằm mục đích làm thay đổi tổ chức qua thay đổi tính chất hợp kim theo ý muốn t° : Nhiệt độ nung ng : Thời gian giữ nhiệt Vng: Tốc độ nguội X, Y, Z: tổ chức hợp kim trước nung, thời gian giữ nhiệt sau làm nguội Vng Z (X) Quy trình nhiệt luyện tổng quát Vậy Z tổ chức hợp kim sau nhiệt luyện, tính chất tổ chức định đến mục đích Vật liệu Cơng nghệ Chế tạo 19/03/2019 3.1 Nhiệt luyện 3.1.1 Khái niệm 3.1.1.2 Công dụng  Cơng dụng q trình gia cơng tạo hình sản phẩm  Tăng khả gia cơng cắt gọt, áp lực,…  Sửa chữa sai hỏng khâu khác gây nên  Ví dụ:  Khi gia công cắt gọt gặp phải vật liệu cứng, người ta nhiệt luyện để giảm độ cứng, thuận tiện cho q trình gia cơng, sau nhiệt luyện lại để bảo đảm độ cứng ban đầu  Trong ngun cơng, có xuất khâu gây số ảnh hưởng khơng có lợi cho ngun cơng tiếp theo, người ta sửa lại ảnh hưởng khơng có lợi nhiệt luyện Vật liệu Công nghệ Chế tạo 3.1 Nhiệt luyện 3.1.1 Khái niệm 3.1.1.2 Công dụng  Cải thiện đặc tính sản phẩm khí làm việc điều kiện cần tính cao  Đây công dụng quan trọng nhiệt luyện, nhờ mà sản phẩm sau chế tạo xong nhận tính thích hợp điều kiện làm việc quy định lâu dài (Tuổi thọ, chất lượng sử dụng,…)  Ví dụ:  Dũa: sau gia cơng tạo hình, để làm việc , dũa phải có độ cứng cao, tính chống mài mịn tốt không biến dạng sử dụng Để đảm bảo điều kiện sử dụng người ta phải nhiệt luyện Nhiệt luyện có ảnh hưởng định đến giá thành, tuổi thọ, chất lượng sản phẩm khí Máy móc xác, u cầu tính cao mà bỏ qua nhiệt luyện hoạc nhiệt luyện không đảm bảo độ xác khả làm việc khơng cịn Do đó, nhiệt luyện xem thước đo để đánh giá trình độ phát triển khoa học kỹ thuật ngành khí chế tạo Vật liệu Công nghệ Chế tạo 19/03/2019 3.1 Nhiệt luyện 3.1.1 Khái niệm 3.1.1.3 Phân loại phương pháp nhiệt luyện  Tùy theo vị trí nhiệt luyện q trình sản xuất khí, người ta chia làm hai nhóm lớn nhiệt luyện sơ nhiệt luyện kết thúc  Nhiệt luyện sơ bộ: Nằm q trình gia cơng khí để tạo hình dạng sản phẩm ổn định tổ chức trước nhiệt luyện kết thúc, gồm hai phương pháp: Ủ Thường hóa  Nhiệt luyện kết thúc: Áp dụng sau gia công xong, sản phẩm đạt hình dáng, kích thước, độ xác theo yêu cầu kỹ thuật, gồm có hai phương pháp: Tôi Ram Sản phẩm sau nhiệt luyện kết thúc thường mài bóng sử dụng Vật liệu Công nghệ Chế tạo 3.1 Nhiệt luyện 3.1.1 Khái niệm 3.1.1.3 Phân loại phương pháp nhiệt luyện  Ủ  Là phương pháp nhiệt luyện bao gồm nung nóng thép đến nhiệt độ định, giữ nhiệt thời gian cần thiết, sau làm nguội lò t° Nguội lò  Chuyển biến cấu tạo thép trình ủ tương ứng với giãn đồ trạng thái  Cơ tính nhận sau ủ X* có độ cứng thấp tổ chức ban đầu X, đồng thời có độ cứng thấp nhất, dộ dẻo cao so với phương pháp nhiệt luyện khác Z(X*)  (X) Quy trình Ủ tổng quát Mục đích ủ:  Làm giảm độ cứng thép trước gia công  Khử ứng suất dư ngun cơng trước gây Vật liệu Công nghệ Chế tạo 19/03/2019 3.1 Nhiệt luyện 3.1.1 Khái niệm 3.1.1.3 Phân loại phương pháp nhiệt luyện  Thường hóa  Là phương pháp nhiệt luyện bao gồm nung nóng thép đến nhiệt độ hồn tồn , giữ nhiệt thời gian cần thiết, sau làm nguội khơng khí tĩnh  Chuyển biến cấu tạo thép q trình thường hóa tương ứng với giãn đồ trạng thái t° Y() t () Khơng khí Acm(Ac3) Z(X*)  (X)  Cơ tính nhận sau thường hóa Quy trình thường hóa tổng qt X* có độ cứng cao hơn, độ dẻo thấp tí so với ủ kích thước hạt tinh thể nhỏ làm nguội nhanh Mục đích thường hóa:  Làm giảm kích thước hạt tinh thể thép so với tổ chức ban đầu  Khử ứng suất dư ngun cơng trước gây Vật liệu Công nghệ Chế tạo 3.1 Nhiệt luyện 3.1.1 Khái niệm 3.1.1.3 Phân loại phương pháp nhiệt luyện  Tôi  Là phương pháp nhiệt luyện bao gồm nung nóng thép đến nhiệt độ xuất , giữ nhiệt thời gian cần thiết, sau làm nguội nhanh thích hợp để   M (Mactenxit)  Bản chất Mactenxit dung dịch rắn bảo hòa C Feα với nồng độ nồng độ nguyên tố C  ban đầu có kiểu mạng phương thể tâm t° Act Y(có ) t Nhanh (Vng ≥ Vth) Z(có Mt + d)  (X) Quy trình tơi tổng qt  Đặc điểm chuyển biến Mactenxit xảy nhiệt độ tới hạn Md ÷ Mk Chuyển biến xảy khơng hồn tồn nên cịn lượng  khơng chuyển biến hết nên gọi  dư (d)  Độ cứng M phụ thuộc vào %C: thép có %C cao  sau tơi nhận Mactenxit tơi (Mt) có độ cứng lớn mạng tinh thể Feα bị xô lệch lớn Vật liệu Công nghệ Chế tạo 19/03/2019 3.1 Nhiệt luyện 3.1.1 Khái niệm 3.1.1.3 Phân loại phương pháp nhiệt luyện  Tôi  Chuyển biến cấu tạo thép q trình tơi: Khi nung tương ứng với giản đồ trạng thái, nguội có   Mt, tổ chức nhận được: Mt + d  Cơ tính tổ chức nhận (Mt) thường có độ bền, độ cứng cao nhiều so với tổ chức ban đầu Sau tơi, tính thép phụ thuộc vào tổ chức Z gồm hỗn hợp học có: Mt + d + tổ chức khác Mục đích tơi:  Đạt độ cứng tính chống mài mịn cao thép đem  Đạt độ thấp cao khơng ảnh hưởng đến hình dáng hình học sản phẩm  Độ thấm chiểu dày lớp tơi cứng có tổ chức Mt, phụ thuộc vào lượng nguyên tố hòa tan  ban đầu tốc độ nguội môi trường làm nguội Độ thấm tơi cao độ bền vật liệu cao  Sau nguội, ứng suất dư (d) phải nhỏ giới hạn đàn hồi (đh) thép chế tạo để đảm bảo sản phẩm tơi khơng bị biến dạng, nứt vỡ  Đối với thép có thành phần %C < 0,3% sau nhận Mt có độ cứng khơng cao nên hiệu tăng độ cứng Vật liệu Công nghệ Chế tạo 3.1 Nhiệt luyện 3.1.1 Khái niệm 3.1.1.3 Phân loại phương pháp nhiệt luyện  Ram  Là phương pháp nhiệt luyện bao gồm nung nóng thép đến nhiệt độ giới hạn AC1, giữ nhiệt thời gian cần thiết để d + Mt chuyển biến thành tổ chức khác cân hơn, sau làm nguội tùy ý (thơng thường khơng khí)  Chuyển biến cấu tạo thép trình ram: thực nhiệt độ nung thời gian giữ nhiệt chuyển biến d + Mt  tổ chức khác cân so với d + Mt : Mactenxit ram (Mr), Troxtic ram (Tr), Xoocbit ram (Xr) Vật liệu Công nghệ Chế tạo t° Ac1 Mt+d  tổ chức khác (*)Y Tùy ý (Khơng khí) Tổ chức (*) Z(Y)  X(có Mt+d) Quy trình ram tổng qt 10 19/03/2019 3.1 Nhiệt luyện 3.1.1 Khái niệm 3.1.1.3 Phân loại phương pháp nhiệt luyện  Ram  Cơ tính sau ram phụ thuộc vào tính tổ chức hỗn hợp học tạo thành Mục đích ram:  Nhận tính đáp ứng với điều kiện làm việc lâu dài sản phẩm khí  Giảm ứng suất dư sau đến mức cần thiết để sản phẩm khí tránh hư hỏng sau mà trì tính sau tơi  Cơ tính sau ram thường có độ cứng thấp hơn, độ dẻo cao đồng thời giảm khử ứng suất bên sinh sau tram cao  độ cứng giảm, độ dẻo, độ dai tăng Vật liệu Công nghệ Chế tạo 11 3.1 Nhiệt luyện 3.1.1 Khái niệm 3.1.1.3 Phân loại phương pháp nhiệt luyện  Đặc điểm  Các phương pháp nhiệt luyện phương pháp thường áp dụng cho « thép thường » nhiệt luyện cách nung làm nguội tồn thể tích sản phẩm mơi trường  Khái niệm « TƠI » nhiệt luyện hiểu tơi thể tích, tức sản phẩm tơi nung nóng làm nguội tồn thể tích  Ngồi phương pháp nhiệt luyện cịn có phương pháp « Gia cơng lạnh »: làm nguội sản phẩm sau đến nhiệt độ kết thúc chuyển biến ( thành Mt) Mk (< 0°C) để d chuyển biến tiếp thành Mt Mục đích: tăng độ cứng, tính chống mài mịn sau tơi (do giảm d, tăng Mt), đồng thời tăng lý tính giảm hệ số giãn nở nhiệt thép, làm ổn định kích thước sản phẩm Vật liệu Công nghệ Chế tạo 12 19/03/2019 3.1 Nhiệt luyện 3.1.1 Khái niệm 3.1.1.4 Các chuyển biến tổ chức trình nhiệt luyện  Q trình nung nóng  Các chuyển biến tổ chức trình nung loại thép tương ứng với giãn đồ trạng thái Fe-C, nhiệt độ tới hạn thực tế phụ thuộc tốc độ nung Vn lớn nhiệt độ tới hạn lý thuyết, ký hiệu Ac: Ac1, Ac3, Accm > A1, A3, Acm  Khi nung thép đến vùng tổ chức , nhiệt độ nung cao, kích thước hạt tinh thể lớn, tượng oxy hóa carbon bề mặt tăng Sơ đồ chuyển biến tổ chức thép nung nóng giữ nhiệt 13 Vật liệu Công nghệ Chế tạo 3.1 Nhiệt luyện 3.1.1 Khái niệm 3.1.1.4 Các chuyển biến tổ chức trình nhiệt luyện  Quá trình giữ nhiệt  Trong khoảng thời gian giữ nhiệt, thép khơng có chuyển biến tổ chức pha mà nhằm mục đích:  Làm đồng nhiệt độ bề mặt tâm lõi thép đem nung  Hoàn thành chuyển biến tổ chức nhiệt độ nung, đồng thời làm đồng cấu tạo bên thép nhiệt độ Sơ đồ chuyển biến tổ chức thép nung nóng giữ nhiệt Vật liệu Cơng nghệ Chế tạo 14 19/03/2019 3.1 Nhiệt luyện 3.1.1 Khái niệm 3.1.1.4 Các chuyển biến tổ chức trình nhiệt luyện  Quá trình làm nguội  Trong trình làm nguội, nhiệt độ tới hạn thực tế phụ thuộc vào Vng nhỏ nhiệt độ tới hạn lý thuyết, ký hiệu Ar: Ar1, Ar3, Arcm < A1, A3, Acm  Khi nung nóng thép đến vùng có tổ chức , tốc độ nguội khác nhận tổ chức khác Có hai nhóm tổ chức bản: Nung có  α + Xe (ứng với Ủ, Thường hóa): nguội chậm, chuyển biến tổ chức thép tương ứng với giãn đồ trạng thái M (ứng với phương pháp tơi làm nguội nhanh thích hợp)  Thép nung đến nhiệt độ thường dùng cách làm nguội liên tục Dựa giãn đồ đường cong C thép để xác định tổ chức tạo thành làm nguội với tốc độ nguội khác Giãn đồ đường cong C: Tất loại thép nghiên cứu trình chuyển biến tổ chức theo hệ trục t°  hình thành theo đường cong dạng chữ C, chúng khác vị trí, hình dáng đường cong giá trị Md, Mk, … 15 Vật liệu Công nghệ Chế tạo 3.1 Nhiệt luyện 3.1.1 Khái niệm 3.1.1.4 Các chuyển biến tổ chức trình nhiệt luyện  Quá trình làm nguội  Thép tôi, tùy theo tốc độ nguội Vng, nhận loại tổ chức (P, X, T, M) có tính thay đổi theo quy luật độ cứng tăng, độ dẻo, độ dai va đập giảm STT Tốc độ nguội Tổ chức nhận Ghi Vng1 Rất chậm Peclit Pt Vng2 Chạm Xoocbit Xt Vng3 Nhanh Troxtit Tt Pt, Xt, Tt gồm  + Xetấm có kích thước nhỏ dần Vng4 Rất nhanh Mactenxit Mt Vật liệu Công nghệ Chế tạo 16 19/03/2019 3.1 Nhiệt luyện 3.1.1 Khái niệm 3.1.1.4 Các chuyển biến tổ chức trình nhiệt luyện  Q trình làm nguội  Ví dụ: Thép carbon có %C = 0,8% có giãn đồ đường cong C sau:  (1): đường tới hạn bắt đầu Ar1 chuyển biến    + Xe  (2): đường tới hạn bắt đầu Ar’1 chuyển biến    + Xe  Vùng tổ chức  A1:  tồn lý thuyết (ứng với giãn đồ trạng thái Fe-Fe3C)  Vùng tổ chức  nguội A1:  tồn thực tế làm nguội thép (khơng có giãn đồ trạng thái FeFe3C) gọi vùng tổ chức  nguội 17 Vật liệu Công nghệ Chế tạo 3.1 Nhiệt luyện 3.1.1 Khái niệm 3.1.1.4 Các chuyển biến tổ chức trình nhiệt luyện  Quá trình làm nguội  Các tổ chức thép nhận sau làm nguội với độ nguội T khác có độ cứng sau: Pt  10 ÷ 15 HRC T < 50°C Xt  25 ÷ 35 HRC T < 100°C Tt  40 HRC T  500°C ÷ 600°C T = A1 ÷ Ar1 Md  240°C Đường tới hạn bắt đầu chuyển biến   Mt Mk  -50°C Đường tới hạn kết thúc chuyển biến   Mt  Thép nung đến nhiệt độ tơi định có:  Điểm giao đường tốc độ nguội thực tế cắt đường cong (1) điểm tới hạn Ar1 bắt đầu có    + Xe cắt đường cong (2) điểm Ar’1 kết thúc chuyển biến    + Xe  Điểm giao đường tốc độ nguội thực tế với đường tới hạn Md điểm bắt đầu có chuyển biến   M cắt Mk điểm kết thúc chuyển biến   M Vật liệu Công nghệ Chế tạo 18 19/03/2019 3.1 Nhiệt luyện 3.1.1 Khái niệm 3.1.1.4 Các chuyển biến tổ chức trình nhiệt luyện  Quá trình làm nguội  Tổ chức tạo thành (P, X, T, M) làm nguội khác tùy thuộc vào tốc độ nguội thực tế tương ứng với Vng đường cong C thép  Mỗi loại thép khác nung đến nhiệt độ định có  xây dựng đường cong C khác nhau, giá trị Vng xác định ứng với tiếp tuyến đường cong đầu (1) gọi tốc độ nguội tới hạn Vth, tốc độ nguội nhỏ để   M  Dựa vào Vth thép tốc độ nguội thực tế Vng môi trường làm nguội có chuyển biến tổ chức sau:  Vng < Vth:   Xe xảy khoảng nhiệt độ tới hạn bắt đầu kết thúc trình chuyển biến Ar ÷ Ar’1  Vng ≥ Vth:   Mt xảy khoảng nhiệt độ tới hạn bắt đầu kết thúc trình chuyển biến Md ÷ Mk Do đó, điều kiện có tổ chức Mt tôi: Vng ≥ Vth:   Mt  Tốc độ nguội tới hạn Vth thể chất thép Khả thấm thép Vth Nếu Vth nhỏ chất thép có độ thấm tơi cao Vật liệu Cơng nghệ Chế tạo 19 3.1 Nhiệt luyện 3.1.2 Cách chọn xây dựng quy trình nhiệt luyện phương pháp nhiệt luyện 3.1.2.1 Cách chọn phương pháp lập quy trình nhiệt luyện cho nhóm nhiệt luyện sơ  Cách chọn phương pháp nhiệt luyện sơ  Để nhận tính phù hợp cho gia cơng cắt gọt, phương pháp nhiệt luyện sơ tương ứng với thành phần %C sau:  Thép có độ cứng cao (%C > 0,8%)  Chọn phương pháp ủ: giảm độ cứng  Thép có độ dẻo cao (%C < 0,3%)  Chọn phương pháp thường hóa: làm nhỏ hạt  Sửa chữa sai hỏng gia công trước gây (rèn, đúc,…), phương pháp nhiệt luyện sơ tương ứng sau:  Thép cứng khó gia cơng cắt, dập  Chọn phương pháp ủ: giảm độ cứng  Độ hạt tinh thể lớn  Chọn phương pháp thường hóa: làm nhỏ hạt  Đồng thành phần hóa học  Chọn phương pháp ủ  Khử ứng suất dư  Chọn phương pháp ủ thường hóa Vật liệu Cơng nghệ Chế tạo 20 10 19/03/2019 3.1 Nhiệt luyện 3.1.2 Cách chọn xây dựng quy trình nhiệt luyện phương pháp nhiệt luyện 3.1.2.1 Cách chọn phương pháp lập quy trình nhiệt luyện cho nhóm nhiệt luyện sơ  Cách lập quy trình nhiệt luyện ủ thường hóa  Để lập quy trình nhiệt luyện phải xác định nhiệt độ nung  Căn vào thành phần %C thép để chọn nhiệt độ ủ thích hợp:  Đối với phơi thép có %C < 0,8%  t°ủ = AC3 + (30 ÷ 50)°C  Đối với phơi thép có %C ≥ 0,8%  t°ủ = AC1 + (30 ÷ 50)°C  Căn vào thành phần %C thép để chọn nhiệt độ thường hóa thích hợp:  Đối với sản phẩm thép có %C < 0,8%  t°th = AC3 + (30 ÷ 50)°C  Đối với sản phẩm thép có %C ≥ 0,8%  t°th = ACcm + (30 ÷ 50)°C Vật liệu Công nghệ Chế tạo 21 3.1 Nhiệt luyện 3.1.2 Cách chọn xây dựng quy trình nhiệt luyện phương pháp nhiệt luyện 3.1.2.2 Cách chọn phương pháp lập quy trình nhiệt luyện kết thúc  Cách chọn nhóm nhiệt luyện kết thúc  Căn vào điều kiện làm việc sản phẩm khí để xác định yêu cầu tính lựa chọn phương pháp nhiệt luyện tương ứng:  Sản phẩm cần độ cứng tính chống mài mịn cao  chọn phương pháp tơi ram thấp (150°C ÷ 250°C)  Sản phẩm cần tính đàn hồi  chọn phương pháp tơi ram trung bình (300°C ÷ 450°C)  Sản phẩm cần tính tổng hợp  chọn phương pháp tơi ram cao (500°C ÷ 650°C) Vật liệu Công nghệ Chế tạo 22 11 19/03/2019 3.1 Nhiệt luyện 3.1.2 Cách chọn xây dựng quy trình nhiệt luyện phương pháp nhiệt luyện 3.1.2.2 Cách chọn phương pháp lập quy trình nhiệt luyện kết thúc  Cách lập quy trình nhiệt luyện phương pháp tơi ram  Để lập quy trình nhiệt luyện ram phải xác định thông số chưa biết giai đoạn nung nóng, mơi trường làm nguội để nhận tổ chức có tính thích hợp Cách lập quy trình nhiệt luyện phương pháp tơi:  Tìm nhiệt độ tơi: Căn %C để xác định nhiệt độ  Đối với sản phẩm thép có %C < 0,8%  t°t = AC3 + (30 ÷ 50)°C  Đối với sản phẩm thép có %C ≥ 0,8%  t°t = AC1 + (30 ÷ 50)°C  Tìm mơi trường làm nguội tơi dựa nguyên tắc:  Đảm bảo Vng ≥ Vth thép chế tạo sản phẩm để có   Mt  Đảm bảo ứng suất dư (d) sinh nhỏ giới hạn đàn hồi (đh) để tránh bị cong vênh, nứt vỡ làm nguội Vật liệu Công nghệ Chế tạo 23 3.1 Nhiệt luyện 3.1.2 Cách chọn xây dựng quy trình nhiệt luyện phương pháp nhiệt luyện 3.1.2.2 Cách chọn phương pháp lập quy trình nhiệt luyện kết thúc  Cách lập quy trình nhiệt luyện phương pháp tơi ram  Để lập quy trình nhiệt luyện tơi ram phải xác định thông số chưa biết giai đoạn nung nóng, mơi trường làm nguội để nhận tổ chức có tính thích hợp Cách lập quy trình nhiệt luyện phương pháp tơi:  Thơng thường thực tế, có hai mơi trường làm nguội nhanh (nước) chậm (dầu công nghiệp) Môi trường làm nguội nhóm thép carbon hợp kim sau:  Nhóm thép carbon (Vth lớn) thường làm nguội môi trường nguội nhanh nước, nước pha muối, nước pha xút  Nhóm thép hợp kim (Vth nhỏ) thường làm nguội môi trường làm nguội chậm dầu công nghiệp Vật liệu Công nghệ Chế tạo 24 12 19/03/2019 3.1 Nhiệt luyện 3.1.2 Cách chọn xây dựng quy trình nhiệt luyện phương pháp nhiệt luyện 3.1.2.2 Cách chọn phương pháp lập quy trình nhiệt luyện kết thúc  Cách lập quy trình nhiệt luyện phương pháp tơi ram Cách lập quy trình nhiệt luyện phương pháp ram:  Ram thấp (150°C ÷ 250°C): Nhận tổ chức Mr (Mr +  dư) giữ độ cứng tính chống mài mịn sau tơi đồng thời giảm ứng suất dư đến mức cần thiết để sản phẩm khơng bị hỏng hóc sau  Ram trung bình (300°C ÷ 450°C): Nhận tổ chức Tr có tính đàn hồi tốt  Ram cao (500°C ÷ 650°C): Nhận tổ chức Xr có tính tổng hợp cao Vật liệu Cơng nghệ Chế tạo 25 3.1 Nhiệt luyện 3.1.2 Cách chọn xây dựng quy trình nhiệt luyện phương pháp nhiệt luyện 3.1.2.3 Các ý  Việc xác định nhiệt độ nung ủ, thường hóa tơi thực tế vào đặc điểm lò nung việc tra cứu sổ tay nhiệt luyện  Việc xác định nhiệt độ tới hạn lý thuyết (để xác định nhiệt độ nung ủ, thường hóa tơi) thép carbon tương ứng với giãn đồ trạng thái Fe-C  Nhiệt độ nung thép carbon thường nhỏ thép hợp kim Ac thép carbon nhỏ Ac thép hợp kim  Môi trường làm nguội cịn phụ thuộc vào kích thước hình dáng sản phẩm tơi  Cơ tính mác thép sau nhiệt luyện tra cứu sổ tay nhiệt luyện Nếu cần phải đo lại phịng thí nghiệm, chưa đạt cần xác định nguyên nhân để sửa chữa sai hỏng nhiệt luyện gây Ví dụ:  Thép carbon mác CD70 có hàm lượng carbon 0,7%C đem tôi, theo sổ tay nhiệt luyện, độ cứng phải đạt 62 ÷ 64 HRC, nhiên độ cứng thực tế đạt 54 ÷ 56 HRC Nguyên nhân nhiệt độ tơi khơng đạt khoảng 790 ÷ 810°C nên tổ chức sau không đạt độ cứng Vật liệu Công nghệ Chế tạo 26 13 19/03/2019 3.1 Nhiệt luyện 3.1.3 Các phương pháp nhiệt luyện kết thúc đặc biệt cơng dụng 3.1.3.1 Tơi bề mặt (Nung bề mặt)  Phương pháp bề mặt áp dụng cho loại sản phẩm khí làm việc điều kiện cần độ cứng tính chống mài mòn cao bề mặt lõi cần độ dẻo, độ dai để làm việc điều kiện tải trọng động truyền động đồng thời chịu mài mòn bề mặt ma sát lớn với bề mặt chi tiết khác  Nguyên lý bề mặt nung nóng nhanh bề mặt đến nhiệt độ tơi (do nung nhanh nên bề mặt nung mà lõi chưa nung) sau làm nguội mơi trường thích hợp để nhận Mt  Các phương pháp nung nhanh bề mặt:  Nung nhanh lò cao tầng gọi phương pháp cao tầng  Nung nhanh mỏ hàn Axetylen gọi phương pháp tơi lửa hàn Chú ý • Các sản phẩm qua tơi bề mặt cịn nâng cao độ bền mỏi • Để tiếp tục nâng cao tuổi thọ, sau bề mặt xong cần phải ram thấp Vật liệu Công nghệ Chế tạo 27 3.1 Nhiệt luyện 3.1.3 Các phương pháp nhiệt luyện kết thúc đặc biệt cơng dụng 3.1.3.2 Tơi cục  Áp dụng cho sản phẩm khí làm việc điều kiện cần phần cứng (dùng để cắt gọt) cần phần mềm (độ dẻo, dai cao để chịu lực va đập)  Nguyên lý phương pháp cục phần cần cứng để nhận Mt  Các phương pháp cục  Nung phần cần độ cứng đến nhiệt độ tôi, giữ nhiệt thời gian cần thiết sau làm nguội mơi trường tơi để nhận Mt Sau đem ram thấp  Nung nóng tồn sản phẩm đến nhiệt độ tôi, giữ nhiệt thời gian cần thiết sau làm nguội phần cần độ cứng môi trường để nhận Mt Vật liệu Công nghệ Chế tạo 28 14 19/03/2019 3.1 Nhiệt luyện 3.1.3 Các phương pháp nhiệt luyện kết thúc đặc biệt cơng dụng 3.1.3.3 Tơi hai môi trường (nguội hai môi trường)  Áp dụng cho sản phẩm có hình dáng phức tạp làm thép có thành phần carbon hợp kim cao để hạn chế cong, vênh, nứt, vỡ sản phẩm làm nguội  Nguyên lý phương pháp hai môi trường chọn môi trường nguội thứ để nhận độ thấm cao (đảm bảo sau nhận Mt) Môi trường nguội thứ hai có tốc độ nguội chậm để làm giảm ứng suất bên đến mức nhỏ để tránh cong, vênh, nứt, vỡ sản phẩm Chú ý  Nhiệt độ chuyển hai mơi trường có giá trị Md (nhiệt độ bắt đầu chuyển  thành M) cộng thêm 100°C  Phải đảm bảo chọn nhiệt độ chuyển đúng, không tác dụng phương pháp tơi Vì phụ thuộc vào tay nghề người thợ Vật liệu Công nghệ Chế tạo 29 3.1 Nhiệt luyện 3.1.3 Các phương pháp nhiệt luyện kết thúc đặc biệt cơng dụng 3.1.3.4 Tơi phân cấp  Cũng áp dụng cho sản phẩm có hình dáng phức tạp làm thép có thành phần carbon hợp kim cao để hạn chế cong, vênh, nứt, vỡ sản phẩm làm nguội  Nguyên lý chung làm nguội sản phẩm môi trường có sẵn nhiệt độ Md + 100°C, giữ nhiệt cho nhiệt độ sản phẩm nhiệt độ môi trường làm nguội đưa ngồi khơng khí Chú ý  Mơi trường làm nguội hỗn hợp muối nóng chảy nhiệt độ Md + 100°C  Phương pháp phân cấp đảm bảo chất lượng nhiều so với phương pháp hai môi trường Vật liệu Công nghệ Chế tạo 30 15 19/03/2019 3.1 Nhiệt luyện 3.1.3 Các phương pháp nhiệt luyện kết thúc đặc biệt cơng dụng 3.1.3.5 Ram cao đặc biệt  Áp dụng cho dụng cụ khí chế tạo thép hợp kim có tổng lượng nguyên tố hợp kim ≥ 15% để đảm bảo tính cứng nóng tính bền nóng dụng cụ làm việc  Nguyên lý chung nhiệt độ cao, tổ chức thép nhận Mr, đồng thời có thêm carbide hợp kim Nhờ tổ chức này, sau ram cao có độ cứng cao sau tơi trì độ cứng, độ bền nhiệt độ làm việc cao Chú ý:  Carbide hợp chất hóa học carbon kim loại: Ví dụ Các bít sắt, bít crom,  Thép có hiệu ứng độ cứng thứ hai loại thép có chứa nhiều nguyên tố hợp kim khả tạo carbide mạnh, nên thép, lúc nguội nhận Mactenxit giàu nguyên tố hợp kim lượng  dư lớn Do đó, ram độ cứng thép tăng nhờ tăng số lượng Mr d hình thành bít hợp kim nhiệt độ ram này, điển hình thép gió Vật liệu Cơng nghệ Chế tạo 31 3.2 Hóa nhiệt luyện 3.2.1 Khái niệm 3.2.1.1 Định nghĩa  Là phương pháp nung nóng thép nhiệt độ cao để thấm bão hòa bề mặt thép số nguyên tố làm thay đổi thành phần hóa học lớp bề mặt, làm thay đổi tổ chức tính chất theo ý muốn 3.2.1.2 Cơng dụng  Dù tác dụng trực tiếp hay gián tiếp hóa nhiệt luyện làm tăng tính chất bề mặt:  Tăng độ cứng tính chống mài mịn  Tăng tính chịu mỏi  Có thể có khả tăng tính chống oxy hóa bề mặt Vật liệu Cơng nghệ Chế tạo 32 16 19/03/2019 3.2 Hóa nhiệt luyện 3.2.2 Phương pháp thấm carbon 3.2.2.1 Định nghĩa  Là phương pháp hóa nhiệt luyện cách nung nóng thép có thành phần carbon thấp %C  0,25% đến nhiệt độ cao thêm vào bề mặt thép nguyên tố carbon làm thay đổi thành phần hóa học carbon lớp bề mặt đến giá trị bão hòa lên tới ÷ 1,2% 3.2.2.2 Cơng dụng phương pháp thấm carbon  Áp dụng cho chi tiết máy làm việc điều kiện chịu tải trọng động ma sát bề mặt lớn Để đảm bảo tuổi thọ chi tiết máy bề mặt cần độ cứng tính chống mài mịn cao cịn lõi có độ dẻo dai tốt để chịu tải trọng động  Sau thấm carbon thành phần carbon bề mặt thép tăng lên ÷ 1,2%, có tổ chức thép sau tích  tác dụng gián tiếp hóa nhiệt luyện  Để việc thấm carbon đạt công dụng mong muốn, sau thấm phải tiến hành ram thấp  Căn vào trạng thái carbon thấm, có phương pháp thấm: thấm carbon thể rắn, thể khí, thể lỏng  Giá thành thấm carbon cao phải giữ nhiệt thời gian dài: gn  0,1mm/h Ví dụ muốn thấm 1mm carbon phải khoảng 10h Vật liệu Công nghệ Chế tạo 33 3.2 Hóa nhiệt luyện 3.2.2 Phương pháp thấm carbon 3.2.2.2 Công dụng phương pháp thấm carbon  Ví dụ quy trình thấm carbon thép