STT Nhiệt độ ram
( 0C )
Thời gian giữ nhiệt ( phút ) Độ cứng (HRC) Mẫu 1 Mẫu 2 1 200 ( 0C ) 15 53,5 53 2 230 ( 0C ) 15 51,5 50,5 3 280 ( 0C ) 15 47,5 47 4 320 ( 0C ) 15 45,5 46 5 400 ( 0C ) 15 40,5 40,75 6 450 ( 0C ) 15 38,25 38 7 500 ( 0C ) 15 33 34 8 550 ( 0C ) 15 29 30 9 650 ( 0C ) 15 24 24,5
5.1.3. Đồ thị.
Mẫu1:
Mẫu 2:
Hình 5.1: Đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa độ cứng và nhiệt độ ram. HRC HRC O 200 230 280 320 400 450 500 550 650 To ( 0C ) 20 40 60 53,5 24 HRC O 200 230 280 320 400 450 500 550 650 To ( 0C ) 20 40 60 53 24,5
Bảng 5.3: Sự giảm độ cứng của thép C45 qua các chế độ ram (%)
Chế độ nhiệt luyện Giá trị độ cứng (HRC) Sự thay đổi độ cứng thépC45 (HRC/50oC)
Tôi + ram thấp 53,5 ~ 47,5 2.18 (HRC)
Tôi +ram trung bình 45,5 ~ 38,25 3.56 (HRC)
Tơi + ram cao 33 ~ 24 4.75 (HRC)
Nhận xét:
- Dựa vào bảng số liệu độ cứng trên và hình dạng của đồ thị ta thấy: sau khi ram ở các chế độ khác nhau thì độ cứng của thép C45 đạt lớn nhất là 53.5 (HRC) cho mẫu1, 53 HRC cho mẫu2 tƣơng ứng tại nhiệt độ ram 200 0C và độ cứng có giá trị nhỏ nhất là 24 (HRC) cho mẫu1 và 24,5 (HRC) cho mẫu2 tại nhiệt độ ram là 650
0
C. Nhƣ vậy ta thấy độ cứng của thép đo đƣợc có xu hƣớng giảm và có mối quan hệ tỷ lệ nghịch với nhiệt độ ram. Tức là khi tăng nhiệt độ ram thì độ cứng tƣơng ứng của thép giảm dần.
So sánh sự giảm độ cứng của thép C45 qua các chế độ nhiệt luyện.
- Quan sát đồ thị và căn cứ vào bảng số liệu để làm rõ hơn quy luật thay đổi độ cứng, ta có thể chia đồ thị thành ba khoảng nhiệt độ tƣơng ứng với ba chế độ ram khác nhau đó là:
+ Khoảng nhiệt độ ram thứ nhất từ 200 0C – 280 0C (ram thấp) : Trong khoảng nhiệt độ ram này ta nhận thấy độ cứng của thép C45 có sự thay đổi theo hƣớng giảm dần nhƣng lƣợng thay đổi là không đáng kể và cứ tăng nhiệt độ lên 50oC thì khi đó độ cứng tƣơng ứng giảm đi một lƣợng là 2,18 HRC. Tuy nhiên độ cứng của thép trong giai đoạn này vẫn còn rất cao (47 - 53) HRC. Vì khi ram ở khoảng nhiệt độ từ (2000C - 2800C) tổ chức nhận đƣợc là Mactenxit ram có độ cứng hầu nhƣ không thay đổi hoặc thay đổi với lƣợng tƣơng đối là ít so với tổ chức ban đầu. Đặc điểm quan trọng của chế độ ram này là khử đƣợc ứng suất dƣ.
+ Khoảng nhiệt độ ram thứ hai từ 320 0C – 450 0C (ram trung bình) : Ta nhận thấy độ cứng của thép tiếp tục giảm khi tăng nhiệt độ, từ nhiệt độ 3200C đến 4500C độ cứng giảm tƣơng ứng là 45,5(HRC) giảm xuống còn 38,25(HRC) cho mẫu1 và 46 HRC giảm xuống 38 HRC cho mẫu2. Ở giai đoạn này độ cứng của thép C45 giảm mạnh hơn so với giai đoạn trƣớc đó, trong giai đoạn này cứ tăng lên 500C thì độ cứng tƣơng ứng giảm đi 3.56(HRC), tuy nhiên độ cứng của thép vẫn còn khá cao vào khoảng (38 – 45) HRC. Vì khi ram thép ở khoảng nhiệt độ này tổ chức nhận
đƣợc là Trustit ram có độ cứng tƣơng đối cao trong khi đó ứng suất bên trong giảm mạnh, độ dẻo độ dai tăng lên và giới hạn đàn hồi đạt giá trị cao nhất.
+ Khoảng nhiệt độ ram thứ ba từ 5000C - 6500C (ram cao): quan sát đồ thị và căn cứ vào bảng số liệu ta thấy rằng: trong khoảng nhiệt độ này độ cứng của thép giảm mạnh từ 33HRC xuống còn 24(HRC) đối với mẫu 1 và 34(HRC) xuống còn 24,5(HRC) đối với mẫu 2, khi tăng nhiệt độ ram lên 50oC trong giai đoạn này thì độ cứng của thép C45 giảm đi một lƣợng khá lớn 4,75(HRC) và giảm mạnh nhất trong ba giai đoạn trên. Trong giai đoạn ram này tổ chức nhận đƣợc là xoocbit ram vì thế khi ram độ cứng của thép tôi giảm mạnh, ứng suất bên trong bị khử bỏ hoàn toàn, độ dẻo, dai tăng mạnh.
Kết luận:
- Các chế độ nhiệt luyện khác nhau có ảnh hƣởng đến tính chất và cơ tính thép C45. Ở mỗi nhiệt độ ram khác nhau ta nhận đƣợc các tổ chức và cơ tính khác nhau. Cơ tính của thép sau khi nhiệt luyện có sự thay đổi đáng kể so với trạng thái khi chƣa nhiệt luyện: độ bền, độ cứng tăng lên làm tăng khả năng chống mài mòn, khả năng chịu tải và độ va đập của chi tiết.
- Độ cứng thép C45 sau khi ram ở các chế độ ram khác nhau có xu hƣớng giảm dần và tỉ lệ nghịch với nhiệt độ ram. Khi tăng nhiệt độ ram lên cao thì độ cứng nhận đƣợc tƣơng ứng giảm dần, ở mỗi chế độ ram trong thép có các chuyển khác nhau và mức độ thay đổi tùy thuộc vào nhiệt độ, cụ thể:
+ Trong khoảng nhiệt độ của ram thấp độ cứng thép giảm đi chút ít hoặc khơng thay đổi và khử đƣợc ứng suất dƣ.
+ Ram trung bình: độ cứng thép tiếp tục giảm và giảm mạnh hơn nhƣng vẫn còn ở mức cao, ứng suất giảm mạnh, độ dẻo, độ dai tăng lên, khả năng đàn hồi của thép đạt giá trị cao nhất.
+ Ram cao: ở chế độ ram này độ cứng giảm rất nhanh, giá trị độ cứng của thép tƣơng đối thấp khoảng 20-25 HRC, ứng suất đƣợc khử hoàn tồn.
- Nhiệt luyện có ảnh hƣởng rất lớn cơ tính và chất lƣợng của thép sau khi gia cơng. Nghiên cứu sự ảnh hƣởng nhiệt luyện giúp làm rõ hơn tầm quan trọng và bản chất của từng chế độ nhiệt luyện khác nhau. Có rất nhiều chi tiết sử dụng vật liệu là thép C45 để chế tạo với yêu cầu cơ tính cũng nhƣ yêu cầu kỹ thuật khác nhau. Việc nghiên cứu giúp chúng ta lựa chọn đúng phƣơng pháp và chế độ nhiệt luyện phù hợp cho từng chi tiết với những yêu cầu kỹ thuật và cơ tính khác nhau.
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. 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 cơng 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.