CHƢƠNG 5 : KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
5.2. Sự ảnh hƣởng của nhiệt luyện đến độ dai va đập của thép C45
5.2.1. Kết quả đo độ dai va đập của thép C45.
- Phƣơng pháp thử va đập là phép thử biến dạng nhanh đã đƣợc chuẩn hóa giúp xác định năng lƣợng hấp thụ của vật liệu trong quá trình gãy vỡ. Từ năng lƣợng hấp thụ này ta xác định độ dai của vật liệu là công cụ để nghiên cứu các chuyển biến dòn - dẻo theo nhiệt độ và đƣợc ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp do quy trình chuẩn bị, thực hiện đơn giản và thu đƣợc kết quả nhanh.
- Mẫu sau khi đƣợc đo độ cứng, đƣợc phân thành chín nhóm, mỗi nhóm nhƣ thế ta đƣợc hai mẫu với cùng chế độ ram để xác định độ dai va đập.
- Thí nghiệm đƣợc tiến hành với nhiệt độ phịng thí nghiệm là 20-30 0 C.
- Mẫu có kích thƣớc 55x10x10 mm đƣợc đặt trên máy thử và nằm trên đƣờng rơi của búa khi thử nâng đầu búa lên độ cao H cho búa chuyển động theo quỹ đạo cong trên đƣờng đi đập vào mẫu làm gãy mẫu sau đó đi tiếp sang bên kia ứng với độ cao h.. Năng lƣợng hấp thụ bởi các mẫu đƣợc xác định bằng cách đo chính xác sự chênh lệch độ cao H và h của búa.
Bảng 5.4: Độ dai va đập của thép C45.
Bảng 5.5: Sự tăng độ dai va đập qua các chế độ nhiệt luyện khác nhau.
Chế độ nhiệt luyện Độ dai va đập ( J/cm2 ) Sự thay đổi độ dai va đập (ak/10oC)
Tôi + ram thấp 20,23 ~ 25,75 0.69 (J/cm2 ) Tơi + ram trung bình 33,01 ~ 49,66 1.41 (J/cm2 ) Tôi + ram cao 62,54 ~ 88,29 1.9 (J/cm2 ) STT Nhiệt độ ram ( 0C ) Độ dai va đập ak H (cm) h (cm) H - h (cm ) ak ( J/cm2 ) ak (KG.m/cm2 ) 1 200 140 134,5 5.5 20,23 2.06 2 230 140 134 6 22,07 2,25 3 280 140 133 7 25,75 2,63 4 320 140 131 9 33,10 3,38 5 400 140 129 11 40,47 4,13 6 450 140 126 13.5 49,66 5,06 7 500 140 123 17 62,54 6,38 8 550 140 120 20 73.58 7,50 9 650 140 116 24 88.29 9,00
5.2.2. Đồ thị.
Hình 5.2: Đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa độ dai va đập và nhiệt độ ram
Nhận xét:
- Dựa vào bảng số liệu và hình dạng của đồ thị ta thấy: sau khi ram ở các chế độ khác nhau thì độ dai va đập của thép C45 đạt lớn nhất là 88,29 (J/cm2) tại nhiệt độ ram là 650 0C và độ dai va đập có giá trị nhỏ nhất là 20,23 (J/cm2) tại nhiệt độ ram là 200 0C. Ta thấy rằng độ dai va đập của thép C45 phụ thuộc vào các chế độ nhiệt luyện khác nhau. Ở mỗi nhiệt độ ram khác nhau ta nhận đƣợc giá trị tƣơng ứng độ dai va đập khác nhau. Cụ thể: độ dai va đập của thép C45 sau khi nhiệt luyện tăng lên và có quan hệ tỉ lệ thuận với nhiệt độ. Khi ta tăng dần nhiệt độ ram thì độ dẻo, độ dai va đập của thép tăng lên.
- Dựa vào hình dạng ta có thể chia đồ thị thành ba giai đoạn:
+ Giai đoạn 1 (200-280 0C): giá trị độ dai va đập trong khoảng nhiệt độ này có sự
tăng lên nhƣng rất chậm từ 20,23 (J/cm2) tại nhiệt độ là 200 (0C) tăng lên 25,75 (J/cm2 ) ở nhiệt độ 280 (0C). Khi gia cơng nhiệt thép C45 ở nhiệt độ thấp thì tổ chức nhận đƣợc là Mactenxit ram có độ cứng cao không kém với Mactenxit tôi, mà Mactenxit bản chất của nó là cứng và giịn chính vì thế mà độ dai va đập của thép trong giai đoạn này là rất thấp.
ak (J/cm2) ( J/cm2 )d ( 88,29 O T o (0C ) 80 200 230 280 320 400 450 500 550 650 60 20 40 100 20,23
+ Giai đoạn 2 ( 320-450 0C ): giai đoạn này gia trị độ dai va đập liên tục tăng lên
và tăng mạnh hơn so với giai đoạn thứ nhất. Từ 33,1 (J/cm2) tại 320 (0C) tăng lên 49,66( J/cm2) ở 450 (0C). Điều này là do khi ta tăng nhiệt độ dần lên thì tổ chức bên trong kim loại có sự thay đổi nhất định, từ tổ có độ cứng cao sẽ chuyển thành tổ chức khác có độ cứng thấp hơn và do đó độ dai, dẻo tăng lên.
+ Giai đoạn 3 ( 500-650 0C ): quan sát đồ thị ta thấy giai đoạn này độ dốc đồ thị là
lớn nhất nên độ dai va đập tăng là mạnh và rõ nhất : Từ 62,54 (J/cm2 ) tăng rất mạnh lên tới 88,29 (J/cm2 ). Vì tổ chức nhận đƣợc sau khi ram ở nhiệt độ này là xoocbit ram có độ cứng nhỏ hơn trustit và Mactenxit ram nhƣng có độ dẻo và độ dai cao hơn hẳn hai tổ chức này. Mặc khác kim loại đƣợc nung dƣới nhiệt độ tới han Ac1 ở nhiệt độ càng cao thì độ dẻo của thép càng lớn. Vì trong quá trình nung ở nhiệt độ cao thì hiện tƣợng thốt Cacbon trên bề mặt thép nhiều hơn làm cho hàm lƣợng Cacbon giảm đi làm độ dẻo và độ dai va đập của thép tăng lên.
So sánh sự tăng độ dai va đập của thép C45 qua các chế độ nhiệt luyện.
Dựa vào số liệu tính tốn ở Bảng 5.5 ta nhận thấy mức độ thay đổi độ dai va đập của thép C45 có sự khác nhau qua từng chế độ nhiệt luyện, cụ thể: Chế độ tôi + ram thấp: ở chế độ nhiệt luyện này độ dai va đập của thép C45 có sự thay đổi, nhƣng sự thay đổi đó là không đáng kể khoảng 0.69(J/cm2 )/10oC. Trong khi đó, ở chế độ nhiệt luyện tơi + ram trung bình độ dai va đập của thép C45 tăng mạnh hơn so với giai đoạn đầu khoảng 1.41(J/cm2 )/10oC và độ dai va đập của thép C45 tăng mạnh nhất ở chế độ nhiệt luyện tôi + ram cao, tốc độ tăng độ dai va đập trong gia đoạn này là lớn nhất trong ba giai đoạn trên và đạt giá trị khoảng 1.9 (J/cm2 )/10oC.
Kết luận:
- Độ dai va đập của thép C45 thay đổi phụ thuộc vào các chế độ nhiệt luyện khác nhau, tức là Ở mỗi nhiệt độ khác nhau ta nhận đƣợc giá trị độ dai va đập khác nhau. - Chế độ nhiệt luyện khác nhau khơng những ảnh hƣởng đến độ cứng mà cịn ảnh hƣởng rất lớn đến độ dai va đập của thép C45. Trái ngƣợc với độ cứng khi tăng nhiệt độ gia cơng nhiệt thì độ dai va đập tăng lên và tốc độ tăng nhƣ thế nào còn tùy thuộc vào nhiệt độ và chế độ ram. Trong đó chế độ tơi+ ram cao độ dai va đập của thép C45 tăng mạnh và rõ nhất.
- Điều đáng lƣu ý ở đây là phƣơng pháp nhiệt luyện tôi + ram cao cịn gọi là tơi cải thiện có ý nghĩa hết sức quan trọng ứng dụng để nhiệt luyện các chi tiết máy. Theo đó chi tiết sau khi nhiệt luyện có cơ tính tổng hợp cao phù hợp với điều kiện làm việc của chi tiết: độ cứng, độ bền cao trong khi vẫn giữ đƣợc độ dẻo và độ dai cần thiết. Phƣơng pháp nhiệt luyện này đƣợc áp dụng rộng rãi bởi những đặc tính có lợi của nó và đƣợc áp dụng để nhiệt luyện các chi tiết máy yêu cầu cơ tính tổng hợp, độ
bền cao làm việc trong điều kiện chịu va đập nhƣ các loại trục ( trục cam, trục khủy, trục chính..) và các bánh răng làm việc với chế độ không cao..v.v.