3. Ủ và thường hóa thép
4.3. Chọn nhiệt độ tôi thép
Như ở trên đã trình bày, khi tôi thép ít nhất phải nung quá nhiệt độ AC1, tuy nhiên thép với hàm lượng cacbon khác nhau, cách xác định nhiệt độ tôi cũng khác nhau. Đối với thép có tổ chức tế vi phù hợp với giản đồ trạng thái Fe- C, xác định nhiệt độ tôi theo các điểm tới hạn của nó. (Hình 3.8).
0, 4 0, 8 1, 2 1,6 800 P + XêII (30 ÷ 50)0C 700 600 500 2,0 % C
Hình 3.8: khoảng nhiệt độ tôi cho thép cacbon
F + Ô
Giới hạn nhiệt độ tôi
Ô + XêII Ô G A1(727) p P + F 910 N h i ệ t độ ( 0 C)
Đối với thép hợp kim thấp (tổng lượng các nguyên tố hợp kim bằng từ (1 ÷ 2)% có tổ chức tế vi cơ bản vẫn phù hợp với giản đồ trạng thái săt - cacbon, nên xác định nhiệt độ tôi giống thép cacbon.
Đối với thép hợp kim trung bình và hợp kim cao (tổng lượng các nguyên tố hợp kim > 5%) có tổ chức tế vi cơ bản không phù hợp với giản đồ trạng thái sắt - cacbon, nên nhiệt độ tôi không thể lấy như thép cacbon tương đương, mà nhiệt độ tôi của thép đó phải tra ở sổ tay nhiệt luyện.
4.3.1. Đối với thép cùng tích và thép trước cùng tích (C ≤ 0,8%)
Nhiệt độ tôi lấy cao hơn AC3, tức là nung thép đến trạng thái hoàn toàn là auxtenit. Cách tôi này gọi là tôi hoàn toàn.
t0 = AC3 + (30 ÷ 50)0C 4.3.2. Với thép sau cùng tích (C >0,8%)
Nhiệt độ tôi lấy cao hơn AC1 nhưng thấp hơn ACm, tức là nung tới trạng thái không hoàn toàn là auxtenit: (auxtenit + XêmentitII), cách tôi này gọi là tôi không hoàn toàn.
t0 = AC1+ (30 ÷ 50) 0C
Do vậy chúng đều có nhiệt độ tôi giống nhau (760 ÷ 780)0C, không phụ thuộc vào thành phần cacbon.
Nhiệt độ tôi ảnh hưởng rất nhạy đến chất lượng của thép tôi. Ví dụ nhiệt độ tôi thấp sẽ làm thép không đạt độ cứng (như thép trước cùng tích tôi dưới nhiệt độ AC3), nhiệt độ tôi quá cao làm hạt lớn thép sẽ giòn thoát cacbon ở bề mặt . Vì vậy phải kiểm tra chặt chẽ nhiệt độ nung nóng khi tôi;
Đối với thép hợp kim thấp (tổng lượng các nguyên tố hợp kim khoảng từ (1% ÷ 2%) có tổ chức tế vi về cơ bản phù hợp với giản đồ trạng thái Fe- C, nên cách xác định nhiệt độ tôi như thép cacbon tương đương;
Đối với thép hợp kim trung bình và cao (tổng lượng các nguyên tố hợp kim > 5%) có tổ chức tế vi không phù hợp với giản đồ trạng thái Fe – C, các điểm tới hạn, các đường trên giản đồ thay đổi khá nhiều do tác dụng của nguyên tố hợp kim, nên nhiệt độ tôi không thể lấy như thép cacbon. Nhiệt độ tôi của các loại thép đó phải tra ở sổ tay nhiệt luyện.
4.4.Độ thấm tôi
Độ thấm tôi là chiều sâu lớp kim loại được tôi cứng. Nếu độ thấm tôi đạt tới tâm, lõi chi tiết thì được gọi là tôi thấu. Độ thấm tôi phụ thuộc vào:
+ Tốc độ tôi tới hạn:Vth càng nhỏ thì độ thấm tôi càng lớn;
+ Tốc độ làm nguội: tốc độ nguội càng cao thì độ thấm tôi càng lớn. Tuy nhiên không thể quá lạm dụng yếu tố này để tăng độ thấm tôi. Bởi vì làm nguội quá nhanh, dẫn tới tăng mạnh ứng suất bên trong gây ra nứt, cong vênh;
+ Thành phần hoá học: các nguyên tố hợp kim (trừ coban) đều có thể nâng cao tính thấm tôi của thép. Vì vậy thép hợp kim có độ thấm tôi lớn hơn
thép cacbon. Hình 3.9 biểu diễn độ thấm tôi và mối quan hệ của nó với tốc độ tôi tới hạn.
4.5. Môi trường tôi
4.5.1.Yêu cầu của môi trường nguội:
- Phải làm nguội nhanh thép ở t0 > 3000C, đặc biệt ở t0 (500÷ 600)0C; - Phải làm nguội chậm thép ở nhiệt độ < 3000C
4.5.2. Các môi trường làm nguội thường dùng
- Nước là môi trường làm nguội rẻ tiền, làm nguội nhanh, không độc hại. Làm nguội nhanh thép ở t0 > 3000C, nhưng vẫn làm nguội nhanh ở t0 < 3000C, nên dễ gây ứng suất tạo biến dạng. Áp dụng để tôi cho thép C < 0,65%.
- Dung dịch nước hòa tan muối ăn: nếu pha thêm vào nước khoảng 15% NaCl sẽ có tác dụng làm nguội nhanh thép ở nhiệt độ = (500 ÷ 600)0C.
- Dầu công nghiệp: làm nguội chậm thép ở nhiệt độ > 3000C, nhưng vẫn làm nguội chậm thép ở nhiệt độ < 3000C, nên đạt độ cứng không cao. Áp dụng để tôi thép hợp kim, thép C > 0,6%.
- Dung dịch chất dẻo: dung dịch chất dẻo thường dùng là vinylalcohol polimeire (C2H40)x trong nước với nồng độ càng cao, tốc độ nguội càng gần như dầu. Do vậy dung dịch chất dẻo có nồng độ xác định sẽ là môi trường tôi thích hợp cho số hiệu thép nào đó. Dung dịch chất dẻo là môi trường tôi hiện đại có khả năng điều chỉnh được tốc độ nguội.
Ngoài ra trong một số trường hợp cụ thể người ta có thể dùng một số môi trường không phải là chất lỏng: không khí nén với áp suất (4 ÷6)at sẵn có ở
Thời gian Lớp tôi N h i ệt đ ộ tô i Vlõi Vth Vbề mặt
Hình 3.9: Sơ đồ biểu diễn độ thấm tôi và mối
quan hệ của nó với tốc độ tôi tới hạn
A1 V n g u ội Lớp tôi Lớp Không tôi
nhiều nhà máy cơ khí, nó có khả năng làm ngội chậm thép, đôi khi được dùng để tôi thép gió có vth nhỏ