Vth: là tốc độ làm nguội nhỏ nhất để gây ra chuyển biến mactenxit.
m m th T A V 1 4.2.4.1. Bản chất của mactenxit
Định nghĩa:M là dung dịch rắn quá bão hòa của C trong Fe
Đặc điểm: vì quá bão hoà C mạng chính phương tâm khối (hình 4.10).
Độ chính phương c/a = 1,0011,06 ( %C) xô lệch mạng rất lớn M rất cứng.
Hình 4.8. Giản đồT-T-T của
thép khác cùng tích
Hình 4.9. Giản đồT-T-T và tốc độ
tôi tớihạnVth (tm và Tm - thời
gian và nhiệt độ ứng vớikémổn định nhất).
Hình 4.10.ôcơsởcủa động mạngtinh thể
mactenxit
4.2.4.2. Các đặc điểm của chuyển biến mactenxit
1) Chỉ xảy ra khi làm nguội nhanh và liên tục với tốc độ > Vth.
2) Chuyển biến không khuếch tán: C ~ giữ nguyên vị trí, Fe: từ (A1) M (gần như A2) 3) Xảy ra với tốc độ rất lớn, tới hàng nghìn m/s
4) Chỉ xảy ra trong khoảng giữa Mđvà kết thúc MK. Mđ và MK giảm khi tăng %C và % nguyên tố hợp kim (trừ Si, Co và Al), Mđvà MKkhông phụ thuộc vào Vnguội.
5) Chuyển biến xảy ra không hoàn toàn vì hiệu ứng tăng thể tích gây lực nén lên
không thể chuyển biến, không chuyển biến được gọi là dư. Điểm Mk thường thấp
(<20oC) có khi rất thấp (ví dụ -100oC) lượng dư có thể (2030%). Tỷ lệ dư: phụ
thuộc vào các yếu tố sau:
+ Điểm MK: MK càng thấp dưới 20oC
lượng dư càng nhiều: MK giảm khi tăng lượng
nguyên tố hợp kim trong
+ %C tăng V dư càng nhiều
4.2.4.3. Cơ tính của mactenxit
Độ cứng: (hình 4.12): %C cứng tăng do đó: Thép ít cacbon: %C 0,25%, độ cứng sau tôi
HRC 40
Thép C trung bình: %C= 0,400,50%, độ
cứng sau tôi tương đối cao, HRC50.
Thép C cao: %C 0,60%, độ cứng sau tôi cao,
HRC 60.
Chỉ có thép0,40%C tôi mới tăng tính chịu mài mòn.
Chú ý : phân biệt độ cứng của M và độ cứng của thép tôi: độ cứng của thép tôi l à độ cứng
tổng hợp của M tôi+ dư + cacbit (XêII nếu có). Thường dư làm giảm độ cứng của thép
tôi:>10% làm giảm 3-5HRC (cá biệt tới 10HRC),vài % không đáng kể.
Tính giòn:là nhược điểm của M làm hạn chế sử dụng, tính giòn phụ thuộc vào: + Kim M càng nhỏ tính giòn càng thấp làm nhỏ hạt khi nung thì tính giòn. +Ứng suất bên trong càng nhỏ tính giòn càng thấp.
Dùng thép bản chất hạt nhỏ, nhiệt độ tôi v à phương pháp tôi thích h ợp để giảm ứng suất bên trong như tôi phân c ấp, đẳng nhiệt và ram ngay tiếp theo.
4.2.5. Chuyển biến khi nung nóng thép đã tôi (khi ram) Định nghĩa:
Ram nung nóng thép sau khi tôi đ ể điều chỉnh độ cứng và tính chất phù hợp với yêu cầu.
4.2.5.1. Tính khôngổn định của mactenxit và austenit
Tổ chức thép tôi=M+ dư: khi nung nóng M F+Xê theo: Fea(C) Fe3C + Fea
dư F+Xê theo: Feg(C) Fe3C + Fea
M và dư không chuyển biến ngay thành hỗn hợp F-Xê mà phải qua tổ chức trung gian là M ram theo sơ đồ: (M + dư) M ram F-Xê
4.2.5.2. Các chuyển biến xảy ra khi ram
Thép cùng tích (0,80%C): tổ chức M và dư, quá trình chuyển biến khi ram:
Giai đoạn I(T < 200oC)
- < 80oC trong thép tôi chữa có chuyển biến gì, tức vẫn có M và dư.
- Từ 80-200oC: dư chữa chuyển biến, M có tiết C d ưới dạng cacbit e FexC (x=2,02,4), hình tấm mỏng, phân tán, %C trong M giảm xuống còn khoảng 0,25 0,40%, c/a giảm đi.
Hỗn hợp M ít cacbon và cacbit e đó được gọi là M ram (vẫn liền mạng):
(M tôi) Fea(C)0,8[Fea(C)0,250,4+ Fe22,4C] (M ram)
Giai đoạn II(T= 200 260oC)
Tiếp tục tiết C khỏi M xuống còn khoảng 0,150,20%: Fea(C)0,25-0,4 [Fea(C)0,15
0,20+Fe
22,4C]
dư thành M ram: (dư) Feg(C)
0,8 [Fea(C)0,150,20+ Fe22,4C] (M ram)
M ram là tổ chức có độ cứng thấp h ơn M tôi, song lại ít giòn hơn do giảm được ứng suất.
Độ cứng thứ II:Một số thép sau khi tôi có lượng dư lớn (hàng chục %), khi ram dư thành
M ram mạnh hơn hiệu ứng giảm độ cứng do C tiết ra khỏi dung dung dịch rắn độ cứng thứ II.
Giai đoạn III(T= 260 400oC)
Sau giai đoạn II thép tôi có tổ chức M ram gồm hai pha: M nghèo C (0,15 0,20%) và cacbit (Fe2 2,4C), đến giai đoạn III này cả hai pha đều chuyển biến:
- M nghèo cacbon trở thành ferit, cacbit e (Fe2 2,4C) Xê (Fe3C)ở dạng hạt
Sơ đồ chuyển biến: Fea (C)0,150,20Fea + Fe3Chạt, cac bit Fe22,4C F+Xêhạt = T ram - Độ cứng: giảm còn (HRC 45 với thép cùng tích).
- Mất hoàn toànứng suất bên trong, tăng mạnh tính đàn hồi.
Giai đoạn IV(T > 400oC)
T > 400oC xảy ra quá trình kết tụ (sát nhập, lớn lên) của Xê hạt.
-ở 500 650oC: được hỗn hợp F-Xê = X ram, có giới hạn chảy cao và độ dai và đập tốt nhất.
-ở gần A1 (727oC): được hỗn hợp F-Xê hạt thô hơn = peclit hạt.
Kết luận:ram là quá trình phân hủy M, làm giảm độ cứng, giảm ứng suất bên trong sau khi tôi, tùy thuộc vào nhiệt độ ram có thể đạt được cơ tính khác nhau phù hợp với yêu cầu sử dụng.