f, Thổi Ar khuấy đáy
4.1.2.Tôi thể tích và ram cao bánh răn g: 1 Tôi thể tích
4.1.2.1. Tôi thể tích
Tôi thép là phương pháp nung nóng thép lên cao quá nhiệt độ tới hạn để làm xuất hiện tổ chức Austenit giữ nhiệt rồi làm nguội nhanh thích hợp để austenit chuyển thành mactenxit hay các tổ chức không ổn định khác với độ cứng cao.
- Mục đích của tôi thép là: Nâng cao độ cứng và tính chống mài mòn của thép. - Nguyên tắc chọn nhiệt độ tôi cho thép SCM440:
=> Cho tổ chức nung gồm 1 pha austenite hạt nhỏ va thành phần đồng đều để sau khi tôi được mactenxit kim nhỏ. Nếu nung ở nhiệt đọ thấp hơn Ac3, sẽ cho tổ chức nung gồm 2 pha, sau khi tôi có chuyển biến thành mactenxit, còn ferit không chuyển biến khiến độ cứng không đồng đều và cơ tính bị kém.
4.1.2.2. Ram cao
Sau tôi,thép có độ bền và độ cứng rất cao nhưng giới hạn đàn hồi,độ dẻo,độ dai thấp,ứng suất dư lớn,tổ chức tôi ko ổn định, để lâu dễ chuyển dần sang trạng thái ổn định hơn gây sự phân bố lại ứng suất dư,co giãn thể tích làm biến dạng, nứt, phá hủy chi tiết =>Thép sau khi tôi phải ram
Ram là phương pháp nhiệt luyện nung nóng thép đã tôi dưới các nhiệt độ nhiệt độ tới hạn (AC1), giữ nhiệt độ ở một thời gian và làm nguội. Nhằm để mactenxit và austenit dư phân hóa thành các tổ chức thích hợp phù hợp với điều kiện làm việc quy định. Ram là phương pháp tăng dẻo dai sau tôi mà vẫn duy trì độ cứng bề mặt,điều chỉnh cơ tính theo mong muốn
- Mục đích của ram thép là làm giảm hoặc làm mất các ứng suất dư sau khi tôi đến mức cần thiết để đáp ứng điều kiện làm việc lâu dài của sản phẩm cơ khí mà vẫn duy trì cơ tính sau khi tôi
+ Ram cao là phương pháp nung nóng thép đã tôi trong khoảng 500 – 6500C, Ferit và Fe3C kích thước lớn hơn, độ cứng của thép lại giảm tiếp tục, độ dẻo do đó tăng lên tổ chức đạt được là xoocbit ram.
4.1.2.3. Quy trình 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 25 840 840 50 540 540 25
Hình 4.2: Biểu đồ tôi thể tích+ram cao thép SCM 440
Sau khi gia công cắt gọt ta tiến hành nhiệt luyện kết thúc tiến hành tôi thể tích toàn bộ chi tiết. Mục địch tôi nhằm cho lõi có độ cứng tăng >30HRC. Sau đó cần ram cao để khử bỏ ứng suất dư, austenit dư trong chi tiết, khôi phục một phần độ dẻo lõi.
Nhiệt độ tôi thép khoảng T: 840-870 °C giữ nhiệt sau đó chọn môi trường tôi là dầu (là môi trường tôi cho thép hợp kim)
=> Tổ chức sau đó chủ yếu là mactenxit và austenit dư.Độ cứng thép đạt từ 35- 40 HRC
Ram cao ở nhiệt độ Tr: 540-650 °C giữ nhiệt rồi sau đó làm nguội trong dầu để tránh giòn ram loại II, độ cứng sau ram đạt 30-35 HRC.
=> Tổ chức cuối cùng sau khi ram cao nhận được là Xoocbit ram.
4.1.3.Tôi bề mặt và ram thấp bánh răng
Đối với chi tiết bánh răng vừa chịu mài mòn và va đập thì sau khi nhiệt luyện hóa tốt (tôi + ram cao) ta tiến hành tôi bề mặt. Cụ thể ở đây dùng phương pháp tôi cao tần - dùng dòng điện xoay chiều có tần số cao để nung nhanh bề mặt ngoài chi tiết.
4.1.3.1.Tôi bề mặt
Tôi bề mặt là phương pháp nung nhanh bề mặt của chi tiết thép Cacbon trung bình lên nhiệt đọ trên nhiệt độ Ac3, trong lõi nhiệt vẫn giữ giữ nhiệt độ thấp hơn Ac1. Sau khi tôi chỉ có lớp bề mặt có tổ chức mactenxit, còn lõi bên trong vẫn giữ nguyên tổ chức xoocbit - peclit.
4.1.3.2. Ram thấp
Sau khi tôi bề mặt tiến hành ram thấp bánh răng để khử bỏ một phần ứng suất dư và khôi phục một phần độ dẻo.
Ram thấp là phương pháp nung nóng thép đã tôi trong khoảng 150 – 250°C, độ cứng của mactenxit sau tôi giảm đi 1-2 HRC, tổ chức đạt được là mactenxit ram.
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.50 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 25 940 50 200 200 25
Hình 4.3:Biểu đồ tôi bề mặt+ram thấp thép SCM 440
Thời gian
Quy trình này để nhằm mục đích tạo độ cứng bề mặt của bánh răng mà vẫn giữ được độ dẻo dai trong lõi. Ta tiến hành tôi toàn bộ thể tích bánh răng bằng phương pháp tôi tần số và sau đó ram thấp để đạt độ cứng tối ưu.
Nhiệt độ tôi tần số ở bề mặt đạt khoảng T:940-9700C.
Chiều sau lớp tôi đạt khoảng 2mm.Tiếp theo nung nóng theo thời gian yêu cầu rồi làm nguội toàn bộ bề mặt trong dầu. Nhiệt độ cao nên tốc độ chuyển biến nhanh, thời gian chuyển biến ngắn nên hạt austenit nhỏ mịn.
=> Tổ chức bề mặt thép đạt được mactenxit hình kim nhỏ mịn có độ cứng khoảng 50-65 HRC.
Nhiệt độ ram thấp Tr:200-250 0C giữ nhiệt sau đó làm nguội trong không khí. => Tổ chức đạt được sau ram thấp là mactenxit ram. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nhiệt độ chuyển biến pha A1, A3 nâng cao lên, chuyển biến pha nhanh, thời gian chuyển biến ngắn nhận được siêu M dẻo dai + austenit dư
Cơ tính: Chịu được tải trọng tĩnh và va đập cao, chịu được mài mòn, uốn, xoắn....
4.1.4. Thấm
4.1.4.1 Thấm nito
Thấm nito là phương pháp khếch tán nito và bề mặt chi tiết thép (phần lớn thép là hợp kim) với mục đích tăng độ cứng, tăng tính chống mài mòn và tăng tính chống ăn mòn. Thấm nito còn tạo nên ứng suất nén dư đáng kể ở bề mặt, làm tăng mạnh giới hạn mỏi của chi tiết.
Cơ sở để xác định tổ chức gần đúng (vì trong thép còn có cacbon và một số nguyên tố tạp chất khác) của lớp thấm nito trên thép cacbon là giản đồ Fe – N. Khi nito khếch tán vào sắt ở trên nhiệt độ cùng tích (C), lần lượt có thể tạo ra các pha (tính từ nền sắt): α, γ, γ’ (N), ε, ε + γ’, γ’, cùng tích [ε + γ’], α. Nếu thấm ở nhiệt độ dưới cùng tích, thường chỉ nhận được các pha: ε + γ’, γ’, α, hiếm khi nhận được pha ξ (N). Khi trên bề mặt lớp thấm có xuất hiện pha ε trên bề mặt, bề mặt sẽ trở nên xốp, độ cứng không cao (khoảng 300 HV), song lớp này lại có tác dụng tăng tốc độ thấm do tạo điều kiện thuận lợi cho việc tiếp xúc và khếch tán nito, đồng thời nếu hấp thụ dầu thì làm việc trong điều kiện ma sát mài mòn rất tốt. Để tăng tốc quá trình thấm, người ta thường đưa vào khí thấm một lượng nhỏ các chất ổn định ε như C, O, S (1-2%), tốc độ thâm có thể tăng lên vài lần. Cần cân nhắc khi áp dụng phương pháp này do lớp thấm bề mặt có độ cứng thấp.
Thép dùng thấm nito thường là thép chuyên dùng, nếu dùng thép cacbon thông thường, lớp thấm có nitrit sắt cứng nhưng giòn. Các nguyên tố hợp kim như Cr, Mo, Al tạo nitrit cứng, nhỏ mịn và ít giòn hơn do vậy thép để thấm nito thường được hượp kim hóa bằng các nguyên tố này.
Quá trình thấm được thực hiên trong thiết bị chuyên dụng, đó là thấm nito ion hóa hay thấm nito plasma. Phương pháp này có nhiều ưu điểm như sử dụng khí nito, không gây ô nhiễm môi trường, nhiệt độ thấm thấp (350 - C), tiêu dụng năng lượng ít, lớp thấm ổn định, tốc độ thấm đạt 10 – 15µm/h.
Thấm nito được áp dụng cho các chi tiết cần độ cứng cao chịu mài mòn và làm việc ở nhiệt độ cao như dụng cụ cắt, khuôn dập nóng, dập nguội, khuôn đùn ép, bánh răng, trục khuỷu, …