- ủ khuếch tán :T rất cao 1100ữ1150oC (10ữ1 5h) để khuếch tán làm đều thành phần.
b. Thấm cacbon: phổ biến nhất, dễ làm do đó hầu hết các x−ởng Cơ khí đều áp dụng
đều áp dụng
Ưu điểm: bề mặt sau khi thấm + tôi và ram thấp HRC 60ữ64, chống mài mòn cao, chịu mỏi tốt, còn lõi bền, dẻo, dai với độ cứng HRC 30 ữ 40.
Nhiệt độ thấm: Đủ cao để thép ở trạng thái hoàn toàn là γ, pha có khả năng hòa tan nhiều cacbon (900 ữ 950oC). Tuỳ theo loại thép sử dụng:
Thép C: C10-C25, T thấm = (900-930)oC,
Thép hợp kim có Ti: 18CrMnTi, 25CrMnTi, T=(930-950)oC, Mn để %C không quá cao → bong
Sau khi thấm và tôi+ram thấp: bề mặt %C (1-1,2)%, sau tôi +ram thấp độ cứng cao (th−ờng là 62 ữ 64), không bong.
Lõi: có tổ chức hạt nhỏ (cấp 5 ữ 8) với tổ chức mactenxit hình kim nhỏ mịn, không có F tự do, để bảo đảm độ bền, độ dai cao, HRC 30 ữ 40.
Thời gian thấm: (giữ nhiệt ở nhiệt độ thấm) phụ thuộc vào hai yếu tố saụ
1) Chiều dày lớp thấm yêu cầu: chiều dày lớp thấm X = (0,10 ữ 0,15)d, d đ−ờng kí nh hay chiều dày chi tiết. Riêng đối với bánh răng lấy X=(0,20 ữ 0,30)m (m- môduyn của răng)
2) Tốc độ thấm: Tuỳ theo công nghệ thấm và nhiệt độ thấm: Công nghệ thấm: 2 công nghệ th−ờng dùng:
Thấm C thể rắn:
Hình 4.22. Hộp thấm C thể rắn Thời gian và chiều dày lớp thấm: X2=(0,11-0,12)τ, khi thấm ở (900-930)oC- lấy K=0,11, khi thấm ở (930-950)oC- lấy K=0,12
Đặc điểm của thấm cacbon thể rắn là: + Thời gian dài (do phải nung cả hộp than dẫn nhiệt chậm), bụi, khó cơ khí hóa, kém ổn định, không đòi hỏi thiết bị kí n, rất đơn giản
Thấm ở thể khí : là ph−ơng pháp thấm hiện đại, đ−ợc sử dụng rộng rãi trong sản xuất Cơ khí . Chất thấm: Khí đốt và dầu hoả (dầu hoả dễ dùng hơn)
nắ p chi tiế t thấ m hỗ n hợ p thấ m hộ p thấ m Hỗn hợp thấm: Than (cốc, đỏ, gỗ) cở 2-8mm : 25% Than dựng lại (xàng bỏ bột vụn): 60% BaCO3 : 15% Hoà BaCO3 vào nước vừa xệt để cú thể
trộn đều vào than. Xếp chi tiết và lốn than vừa chặt như hỡnh 4.22.
65
Thiết bị thấm: các loại lò chuyên dùng để thấm C (bảng 4.3) Bảng 4.3. Lò thấm C của Nga Loại lò P, kw dxh lò,mm Loại lò P, kw dxh lò,mm • 25 25 300x450 • 75 75 500x900 • 35 35 300x600 • 90 90 600x900 • 60 60 450x600 •105 105 600x1200
Xếp hoặc treo chi tiết vào lò đảm bảo bề mặt cần thấm phải luôn có khí luân chuyển. Nâng nhiệt độ và cấp dầu:
Nhiệt độ Số giọt dầu, [giọt/phút] (lò Ц 25 - Ц 60) < 300 0
300-500 30 500-900 30-50
900-950 90-150 (bão hoà) 900-950 50-80 (khuếch tán)
Nhiệt độ thấm: theo loại thép nh− thấm C thể rắn Thời gian thấm: (kể từ khi đạt nhiệt độ thấm)
KX2 X2
=
τ , K=0,12 khi thấm (900-930)oC, K=0,14 khi thấm ở (930-950)oC,τ=τbãohoà+τk/tán=2τbão hoà=2 τk/tán
Hình 4.23. Sơ đồ lò thấm C bằng dầu hoả
Nhiệt luyện sau khi thấm: 3 công nghệ:
1- Tôi trực tiếp+ram thấp ở 200oC-1h: sau thấm lấy ra cho nhiệt độ hạ xuống còn 850-860oC thì tôi trong dầụ Chỉ áp dụng cho thép hợp kim, quy trình đơn giản, kinh tế.
2- Tôi 1 lần+ram thấp ở 200oC-1h: sau thấm đem th−ờng hoá rồi tôi ở (820- 850)oC khi cần −u tiên cho lớp bề mặt, tôi ở (860-880)oC khi cần −u tiên cho lõi, áp dụng đ−ợc cho cả thép C.
3- Tôi 2 lần+ram thấp ở 200oC-1h: sau thấm đem th−ờng hoá rồi tôi ở (880-900)oC cho lõi xong, nung lại và tôi cho bề mặt ở (760-780)oC (tốt nhất là tôi cao tần), áp dụng cho mọi loại thép, đảm bảo cơ tí nh cả lõi và bề mặt, song phiền phức và ngày càng í t dùng.
c. Thấm nitơ
Định nghĩa và mục đí ch: làm bão hòa và khuếch tán N vào bề mặt thép hợp kim sau khi nhiệt luyện hoá tốt nhằm mục đí ch chủ yếu là nâng cao độ cứng, tí nh chống mài mòn (HRC 65 ữ 70 hơn hẳn thấm cacbon) và giới hạn mỏi của chi tiết.
Tổ chức của lớp thấm: từ ngoài vào lần l−ợt là: (ε+γ’)- γ’-(γ’+α)-thép ở lõi, trong đó ε - là pha xen kẽ ứng với Fe2-3N, γ’ - là pha xen kẽ ứng với Fe4N, α - dung dịch rắn của N trong Feα.
Độ cứng cao nhất của lớp thấm là vùng (γ’+α), do có nhiều nitrit: CrN, AlN, tiết ra nhỏ mịn nằm phân bố đều, không phải qua nhiệt luyện tiếp theo nh− khi thấm C.
bì nh dầ u đ ế m giọ t ố ng xả đ ộ ng cơ ngọ n lử a chi tiế t thấ m
Thép dùng để thấm N: là thép hợp kim chuyên để thấm N điển hình là 38CrMoAlA sau khi nhiệt luyện hoá tốt
Chất thấm N: khí NH3 công nghiệp (amôniac), ở nhiệt độ thấm (480 ữ 650)oC, NH3 bị phân huỷ nhiệt theo phản ứng:
2 NH3 → 3H2 + 2Nng.tử
Chỉ có NH3 hấp phụ trên bề mặt phân huỷ tạo thành Nng/tử mới có tí nh hoạt cao khuếch tán vào tạo thành lớp thấm. Phần lớn còn lại không có tác dụng thấm, do đó để thấm N ng−ời ta phải liên tục bơm NH3 vào lò và lấy sản phẩm thừa ra ngoàị Để thấm ổn định với tốc độ đủ nhanh thì tỷ lệ phân huỷ nhiệt P của NH3:
avào − mold số tổng huỷ phan NH mol số P= 3 phải thoả mãn: Nhiệt độ 450-500 500-600 600-700 P, % 20-35 30-45 40-60
Đặc điểm của công nghệ thấm nitơ:
- Do phải tiến hành ở nhiệt độ thấp để không làm hỏng tổ chức của thép sau hoá tốt. Chọn nhiệt độ thấm phải căn cứ vào tí nh chống ram của thép (thép 38CrMoAlA thấm ở (500-550)oC, thép gió 80W18Cr4V có thể thấm ở (600-700)oC) - Sau khi thấm không phải tôi mà phải làm nguội chậm đến nhiệt độ 200oC để tiết nitrit làm tăng độ cứng, rồi đuổi hết khí ra mới đ−ợc mở lò để chống nổ.
- Nếu trong khí thấm có pha thêm l−ợng nhỏ khí đốt (1-2%), hoặc thỉnh thoảng mở van cho 1 chút không khí vào, các nguyên tố C (trong khí đốt), oxy (trong không khí ) có tác đụng ổn định pha ε do đó tốc độ thấm tăng.