- Nhiệt độ nóng chảy là: 1.82 5÷ 1.9120 C.
3.4.Ảnh hƣởng của quy trình xử lý nhiệt.
Nhiệt luyện là phần công nghệ quan trọng và không thể thiếu đối với chế tạo cơ khí, nó quyết định tính chất cơ lý tính của thép. Khả năng làm việc của vật liệu chịu va đập phụ thuộc vào chế độ nhiệt luyện. Tùy theo tính năng sử dụng của mỗi chi tiết, mà lựa chọn vật liệu và chế dộ nhiệt luyện tƣơng ứng tối ƣu để có thời gian sử dụng cao nhất. Đối với thép mangan cao, khâu nhiệt luyện quyết định khả năng sử dụng của chúng.
Mục đích và lựa chọn các thông số nhiệt luyện
47
các chi tiết sử dụng thép mangan cao là có khả năng chịu va đập cao. . Điều đó chỉ có thể đạt đƣợc khi tổ chức thép là hoàn toàn austenite.
Trong quá trình đúc thép austinite mangan cao trong khuôn, trong nhiều trƣờng hợp, vật đúc nguội rất chậm. Điều này có thể làm austenite phân huỷ ra cacbit, nhất là trƣờng hợp thép đƣợc hợp kim hóa bởi các nguyên tố tạo cacbit mạnh. Thƣờng cácbit đƣợc tiết ra ở biên giới hạt, làm cho chi tiết giòn, dễ nứt vỡ, giảm tuổi thọ làm việc. Sự phân huỷ của austenite phụ thuộc vào thành phần thép và tốc độ làm nguội của khuôn đúc. Vì vậy sau khi đúc, tổ chức của thép có thể là austenite và cacbit.
Quy trình nhiệt luyện truyền thống đối với thép mangan cao là nung đồng đều hóa ở nhiệt độ 1.010 ÷ 1.090oC, sau đó nguội nhanh trong nƣớc. Mục đích của quá trình nung tôi từ 1.010 ÷ 1.090oC là để hòa tan cacbit,vào austenite, sau khi nguội nhanh trong nƣớc, nhận đƣợc tổ chức 100% austenite ổn định ở nhiệt độ phòng với lƣợng các bon và các nguyên tố hợp kim hoà tan trong nó. Sau khi tôi, độ cứng của thép đạt đƣợc trên 220HB tùy từng loại. Tổ chức austenite có khả năng chịu va đập tốt và đƣợc hóa bền trong quá trình làm việc để tăng độ mài mòn.
Nhƣ vậy, quy trình nhiệt luyện có nhiệm vụ đƣa tổ chức ban đầu về trạng thái Austenite hoàn toàn, không có cacbit tiết ra và tạo ra cấu trúc có cỡ hạt nhỏ nhất. Thép hợp kim mangan cao, tốc độ nâng nhiệt cần chậm vì độ truyền nhiệt của Mn kém, dễ gây nứt do ứng suất nung.
Để đạt đƣợc độ bền kéo và độ dẻo mong muốn theo tiêu chuẩn, đòi hỏi phải nhúng thép thật nhanh vào nƣớc ngay sau quá trình austenit hoá. Thông thƣờng, một cấu trúc đạt yêu cầu là austenite hòa tan hết cacbon và mangan, về cơ bản không có cacbit. Tuy nhiên không phải lúc nào cũng đạt đƣợc tổ chức đó, nhất là trong các chi tiết cỡ lớn hoặc trong thép có chứa nguyên tố dạng cacbit nhƣ crom, molypden, vanadium, và titan. Nếu sau khi tôi còn dƣ cacbit tồn tại trong tổ chức ở dạng hạt nhỏ
48
mịn, có vai trò nhƣ các hạt trung tính hoặc các hạt nhỏ phân bố trong hạt austenite thì chúng không có tác dụng xấu, mà ngƣợc lại, sẽ tăng khả năng chống mài mòn cho thép. Còn khi cacbit kết thành mảng, phân bố ở biên giới hạt thì tác hại của nó rất lớn, sẽ gây giòn, phá hủy chi tiết. Hình 3.10 cho thấy tổ chức tế vi của một vật đúc bằng của thép austenite mangan cao có chiều ngang 76 mm sau khi đúc, austenite hóa và tôi nƣớc.
Hình 3.10. Cấu trúc đặc trưng của thép mangan mác A 128 (ti u chuẩn ASTM), mã B- 3. (a) Vị trí tr n cùng là vật liệu đúc dày 76mm với lượng cacbit lớn dọc theo bi n hạt. (b)Vị tr n b n dưới: 76 mm) vật liệu nung nóng đến 1.1200
C(20500F) 76 mm và được tôi nước.
Thời gian giữ nhiệt ở nhiệt độ từ 1.010 đến 1.0900C tùy thuộc kích thƣớc chi tiết: giữ 1 đến 2 giờ cho mỗi 25 mm độ dày.
Sau đó nhúng vào nƣớc đƣợc khuấy đều. Kích thƣớc hạt austenite là yếu tố hết sức quan trọng, nó ảnh hƣởng tới cả khả năng chống va đập và mài mòn. Kích thƣớc hạt càng nhỏ, cơ tính càng cao. Tuy chịu ảnh hƣởng chính của nhiệt độ rót và quá trình làm nguội khi kết tinh, kích thƣớc của các hạt austenite vẫn có chiều hƣớng phát triển trong quá trình
Hình 3.11. Đường nguội cho thép austenite