3.1.1. Đặc tính thép C45
Thành phần hóa học thép C45 theo DIN EN 10083-2:2006 [29]:
Bảng 3.1: Thành phần hóa học thép C45 Thành phần hóa học (Theo tỷ lệ %) C Si Mn P S Cr Mo Ni Cr + Mo + Ni 0,42 - 0,50 <0,40 0,50 - 0,80 <0,045 <0,045 <0,40 <0,10 0,40 <0,63 Ứng dụng: Thép C45 được sử dụng rộng rãi cho các chi tiết cơ khí và ngành kỹ thuật ơ tơ.
Thơng số kỹ thuật tôi và ram thép C45 theo tiêu chuẩn DIN EN 10083- 2:2006 [30].
Chế độ gia cơng và xử lý nhiệt: - Q trình cán nóng: 110 - 850°C.
- Thường hóa: 840 - 880°C, làm nguội trong mơi trường khơng khí. - Ủ mềm: 680 - 710°C, làm nguội trong mơi trường trong lị nung. - Tôi cứng: 820 - 860°C, làm nguội trong môi trường nước, dầu. - Ram: 550 - 660°C, làm nguội trong mơi trường khơng khí. Cơ tính thép C45 [30]:
- Độ cứng sau ủ mềm (+A): Max. 207 HB
- Cơ tính thép C45 sau q trình tơi và ram (+QT) như bảng sau [30]:
Bảng 3.2: Cơ tính thép C45 sau q trình tơi và ram
Đường kính d [mm] < 16 16 - 40 40 - 100 100 - 160 160 - 250
Chiều dày t [mm] < 8 8<t<20 20<t<60 60<t<100 100<t<160
Giới hạn chảy Rp [N/mm²] min. 490 min. 430 min. 370 - -
Giới hạn bền Rm [N/mm²] 700 - 850 650 - 800 630 - 780 - -
Độ giãn dài A5 [%] min. 14 min. 16 min. 17 - -
Sụt giảm tiết diện Z [%] min. 35 min. 40 min. 45 - - Cơ tính thép C45 sau q trình thường hóa (+N) [30]
Bảng 3.3: Cơ tính thép C45 sau q trình thường hóa Đường kính d [mm] < 16 16 - 100 100 - 250
Chiều dày t [mm] < 16 16<t<100 100<t<250
Giới hạn chảy Rp [N/mm²] min. 340 min. 305 min. 275
Giới hạn bền Rm [N/mm²] min. 620 min. 580 min. 560
Độ giãn dài A5 [%] min. 14 min. 16 min. 16
3.1.2. Quy trình nhiệt luyện thép C45
Hình 3.1: Các q trình tơi và ram thép C45
Đồ thị tốc độ các q trình gia nhiệt khi tơi thép C45 [31]
Tổ chức nhận được sau khi tôi thép C45 là Mactenxit [32]
Hình 3.3: Cấu trúc hạt Mactenxit sau khi tơi
Q trình ram thép C45 sau khi tơi gồm các giai đoạn sau :
- Pha thứ nhất trong quá trình ram: Nhiệt độ 150 - 200oC. Quá trình này xảy ra sự suy giảm nồng độ Mactenxit (Trong một số trường hợp nhiệt độ kết thúc lên đến 400 oC). Đây là quá trình xảy ra sự bão hòa Ferit và cacbide còn được gọi là quá trình ram nhiệt độ thấp Mactenxit.
- Nhiệt độ 100 - 350oC, q trình chuyển hóa Austenit bắt đầu hình thành Ferit và Xêmentit.
- Khi nhiệt độ quá 350oC thì xảy ra sự chuyển đổi Mactenxit thành các cấu trúc hạt mịn gọi là soocbit và trôxtit. Sự phát triển cấu trúc hạt mịn, sự ngưng tụ hạt Xêmentit, sự cầu hóa và sự hình thành các cấu trúc hạt nhỏ được gọi là sự cầu hóa tổ chức hạt Xêmentit trong Ferit.
- Nhiệt độ 600 - 700oC q trình ram chính thức. Khi nhiệt độ cao hơn 600 oC thì vẫn cịn xảy ra sự ngưng tụ hạt Xêmentit, sự cầu hóa Ferit.
- Tốc độ gia nhiệt cho phép 0,1 đến 100oC/s
3.1.3. Thông số tôi thép C45
Thông số tôi thép C45: o
- Môi chất làm nguội: Nước
- Tốc độ làm nguội: 200 - 250 oC/giây - Thời gian làm nguội: 0 - 2 giây
- Độ cứng trước khi tôi: 20 HRC (207 HB)
- Độ cứng đạt được sau khi tôi: 50 - 55 HRC (482 - 560 HB) [32] Thành phần tổ chức nhận được tương ứng với các tốc độ làm nguội làm nguội khác nhau khi tôi thép C45 theo đồ thị C-C-T như sau [33]
Hình 3.4: Đồ thị C-C-T (Continuous Cooling Transformation) và cấu trúc tổ chức
hạt của thép C45 nhận được sau khi tơi Từ đồ thị chuyển biến pha hình 3.4 ta nhận thấy:
- Để đạt được sự đồng nhất của tổ chức Mactenxit thì địi hỏi đường cong C-C-T của quá trình làm nguội khơng được cắt các đường cong chuyển pha Ac3, Ac1.
- Tốc độ làm nguội yêu cầu 200 - 250oC/giây sẽ đáp ứng tốt được yêu cầu chuyển biến pha Mactenxit.
- Khi nhiệt độ làm nguội xuống dưới mức 380oC thì quá trình chuyển pha Austenit sang Mactenxit bắt đầu.
- Với tốc độ làm nguội 5,5 - 94oC/giây thì sẽ hình thành các tổ chức Peclit và Bainit làm giảm độ cứng vật liệu.
- Khi quá trình làm nguội nhanh để hầu hết Austenit chuyển biến thành tổ chức Mactenxit thì độ cứng C45 đạt được trên 45 HRC như hình 3.5 dưới đây [34].
Hình 3.5: Đồ thị T-T-T (Temperature Time Transformation)_Sự tạo thành tổ chức
pha thép C45 và độ cứng đạt được trong q trình tơi