Các b−ớc công nghệ tôi-ram đối với hợp kim hệ Fe-Cr-C là nhằm mục
đích sau:
- Tạo cấu trúc hợp kim nền ở thành phần cuối cùng là cấu trúc chịu mài mòn tốt nhất : nền mactenxit.
- Để ổn định cấu trúc, giảm thiểu ứng suất pha. 1. Sự phân hoá đẳng nhiệt của austenit quá nguội.
Khi hoà tan vào austenit, tất cả các nguyên tố hợp kim với các mức độ khác nhau đều làm chậm tốc độ phân hoá đẳng nhiệt của austenit quá nguội tức là làm đ−ờng cong chữ “C” dịch sang phải do đó làm giảm tốc độ tôi tới hạn. Tác dụng rất mạnh là Cr-Ni khi kết hợp với nhau, còn mạnh là Cr,Mn. Với cùng tổng l−ợng hợp kim, khi hợp kim hoá phức tạp làm giảm Vth mạnh hơn khi hợp kim hoá đơn giản.
2. Độ thấm tôi
Do làm giảm Vth mà các nguyên tố hợp kim (trừ Co) khi hoà tan vào austenit đều làm tăng độ thấm tôi. (Hình 3-5)
Nh− thấy rõ từ hình vẽ, do đ−ờng cong chữ “C” trong hợp kim dịch sang phải nên có Vth2 < Vth1 của thép cacbon, t−ơng ứng δ2 là độ thấm tôi của thép hợp kim, δ1 là độ thấm tôi của thép cacbon, ta luôn có δ2 > δ1.
Ta thấy rằng: Vth rất bé, do đó sau khi tôi, lõi cũng có tổ chức mactenxit, đây là tr−ờng hợp tôi thấu.
Vth1 b Nhiệt độ Thời gian Thép cacbon Thép hợp kim Vth2 δ2 δ1 Vth1 Vth2 δ1 δ2 a MS1 MS2
Hình 3-5: So sánh giản đồ T-T-T, Vth(a) và độ thấm tôi giữa thép Cacbon và thép hợp kim (b)
Do khả năng tôi thấu nên cơ tính sẽ đồng nhất trên toàn tiết diện , nâng cao mạnh sức chịu tải của bi nghiền.
Do mức độ hợp kim hoá quá cao nên Vnguội trong không khí cũng có thể lớn hơn Vth do đó th−ờng hoá cũng đạt đ−ợc tổ chức mactenxit, đó là hiện t−ợng tự tôi của hợp kim crôm.
Do Vth bé nên có thể dùng các môi tr−ờng nguội chậm mà vẫn đạt đ−ợc mactenxit nh− tôi trong dầu, trong muối nóng chảy.
Do hàm l−ợng cacbon và crôm cao nên hợp kim có độ dẫn nhiệt kém, độ biến dạng kém. Vì vậy nếu tôi ở các môi tr−ờng có tốc độ nguội cao (nh− dầu, n−ớc…) sản phẩm dễ bị nứt vỡ.
Để tránh peclit hoá khi làm nguội quá chậm để lựa chọn tốc độ nguội vừa phải. Trong thực tiễn sản xuất ng−ời ta dùng quạt gió và quay giỏ bi để đảo bi cho nguội đều.
4. Ram: Các nguyên tố hợp kim khi hoà tan trong mactenxit cản trở sự phân hoá của pha này khi ram tức là làm tăng các nhiệt độ chuyển biến khi ram.
Ví dụ: sự tiết ra cacbit hợp kim từ mactenxit ở các nhiệt độ sau: - Xêmentit Fe3C ở 2008C
- Xêmentit hợp kim (Fe, Me)3C ở 250843008C - Cacbit crôm Cr7C3 , Cr23C6 ở 400844508C - Cacbit Fe3W3C loại Me6C ở 550846608C
+ Do đó hợp kim crôm có tính chịu nhiệt cao, tính cứng nóng, tính bền nóng. + Do khuếch tán khó khăn, cacbit tạo thành rất phân tán và nhỏ mịn, làm tăng độ cứng và tính chống mài mòn gọi là hoá cứng phân tán. Khi ram ở nhiệt độ thích hợp làm cho austenit d− chuyển thành mactenxit và cacbit tiết ra ở dạng phân tán, nhỏ mịn gây hoá bền.