Cấu tạo của ngọn lửa gồm ba vùng đó là vùng nhân, vùng làm việc (nhiệt độcao nhất) và vùng nung sơ bộ. Vùng có nhiệt độcao nhất chính là vùng được sử dụng để nung chi tiết đến nhiệt độtôi.
Đặc điểm củaphương pháp:
- Thiết bị đơn giản, dễthực hiện, tính cơ động cao (dễlắp đặt, di chuyển và có thể đặt ngayở trong xưởng cơ khí, có thể tơi được những chi tiết lớn hoặc bé.
- Chất lượng khó bảo đảm tốt ngọn lửa có nhiệt độ quá cao do vậy bề mặt thép dễ bị quá nhiệt, hạt lớn do vậy có thểgây ra oxy hóa và dễbịchảy bềmặt. Chiều dày lớp tơi khoảng 5-10mm và khó điều chỉnh lớp nung nóng.
-Năng suất thấp, chỉthích hợp với sản xuất đơn chiếc.[18]
1.6.3. Phương pháp hóa nhiệt luyện
1.6.3.1. Định nghĩa và mục đích a. Định nghĩa
Hóa nhiệt luyện là phương pháp làm bão hòa các nguyên tố đã cho (C, N, B, Cr, Al...) vào bềmặt thép để làm thay đổi thành phần hóa học, do đó làm thay đổi tổchức và đạt được tính chất theo quy định.
b. Mục đích
Nâng cao độ cứng, tính chống mài mịn và độ bền mỏi cho thép. Với mục đích này đạt được cao hơn so với tơi bềmặt.
Nâng cao tính chống ăn mịn điện hóa, hóa học (chống oxy hóa ở nhiệt độ cao). Tuy nhiên mục đích này ít thực hiện do nhiệt độquá cao, thời gian quá dài, chi phí lớn giá thành cao.
c. Các q trình xảy ra
Phân hóa là q trình phân tích các phân tử của chất khuếch tán tạo nên các ngun tửcó tính hoạt động mạnh (gọi là nguyên tửhoạt).
Hấp thụ các nguyên tửhoạt được hấp thụ vào về mặt thép có nồng độ cao tạo ra sựchênh lệch vềnồng độgiữa bềmặt và lõi.
Khuếch tán nguyên tử hoạt ở lớp hấp thụ sẽ đi sâu vào bên trong theo cơ chế khuếch tán và tạo ra lớp thấm có chiều sâu nhất định.
1.6.3.2. Thấm cacbon a. Định nghĩa và mục đích
Định nghĩa là phương pháp hóa nhiệt luyện có tác dụng làm tăng hàm lượng cácbon trên bề mặt của chi tiết thép có hàm lượng cacbon thấp (0,1 – 0,25%) lên 0,8- 1,2% với chiều dày vài milimet.
Sau khi thấm cacbon, chi tiết cần được tơi và ram đểbề mặt có độ cứng cao còn lõi (với hàm lượng cacbon thấp) sau khi tơi có tăng độ bền, độ cứng nhưng vẫn giữ được độdẻo dai. Nhiệt độthấm C thường sửdụng là từ900-9500C.
Thời gian thấm, tùy thuộc vào mục đích và cách thấm cũng như chiều dày của lớp thấm.
Mục đíchlàm cho bềmặt thép có độcứng cao 60-64HRC tính chống mài mịn cao, chịu mỏi tốt, trong lõi bền, dẻo dai với độcứng 30-40HRC chịu uốn xoắn và va đập tốt.
Sau khi thấm hàm lượng cacbon ở lớp bề mặt khoảng 0,8-1,0% là phù hợp nhất, còn trong lõi có hạt nhỏ mịn khơng có pherit tự do. Tùy theo chất thấm chia ra thấm cacbon thểrắn, thểkhí và thểlỏng.
Các mác thép dùng đểthấm Cacbon theo TCVN
Thép cacbon như C10, C15, C20, C25 đôi khi cả CT38. Chúng được dùng đểchế tạo các chi tiết nhỏ, không quan trọng, làm việc trong điều kiện chịu mài mòn nhưng tại trọng không cao.
Thép hợp kim Cr như 15Cr, 20Cr, 15CrV sửdụng cho các chi tiết chịu mài mòn trong điều kiện tải trọng trung bình như chốt pittong, trục cam ơtơ, trục giữa xe đạp, bánh răng mođun nhỏ...
Thép hợp kim Cr-Ni điển hình là các mác sau 20CrNi, 12CrNi3A, 12Cr2Ni4A, 18Cr2Ni4W, 18Cr2Ni4Mo có độ bền cao, chịu va đập tốt, sử dụng cho các chi tiết quan trọng như bánh răng, trục của động cơ máy bay, của tàu biển...
Thép hơp kim Cr-Mn-Ti điển hình là các mác sau 18CrMnTi, 25CrMnTi, 25CrMnMo, rẻ tiền hơn thép Cr-Ni. Các mác thép hợp kim hóa bằng Ti hoặc Mo giữ được hạt nhỏ nên có thể thấm ở nhiệt độ cao (9300- 9500). Các mác thép cacbon chỉ nên thấmở nhiệt độ<9000.
Các chi tiết được thấm cacbon làm việc tốt trong điều kiện chịu tải trọng va đập và chịu ma sát. Nhiệt độthấm cacbon chọn cao hơn đường A3( thường từ900- 9500), tức là thấm trong vùng đơn phaaustenit là pha có khả năng hịa tan cacbon lớn nhất.
Phương pháp thấm cacbon thểrắn
Chất thấm trong phương pháp thấm C thể rắn thường là than củi, than cốc chưa cháy hết (chất mang C) được trộn lẫn với các chất xúc tác là muối cacbonat của kim loại kiềm và kiềm thổ như Na2CO3, BaCO3.
Nhiệt độ thấm sao cho tổ chức hồn tồn austenit để có khả năng bão hịa lượng cacbon cao nhật có thể đạt được. Với thép bản chất hạt lớn nhiệt độthấm từ900-9200C thép bản chất hạt nhỏnhiệt độthấm lên đến 9500C. Nhiệt độ thấm càng cao, chiều sâu thấm càng lớn.
Tại nhiệt độthấm (870oC đến 930oC) xảy ra các phảnứng : 2C + 2O2= 2CO2
CO2+ C = 2CO
2CO = [C] + CO2 (Phảnứng Boudouard)