- Tốc độ làm nguội:
b. Ram trung bình
Ram trung bình là phương pháp nung nóng thép đã tôi trong khoảng 300 – 4000C tổ chức nhận được là trustit ram. Khi ram trung bình độ cứng của thép tuy có giảm nhưng vẫn còn khá cao khoảng 40 – 50HRC ứng suất bên trong giảm mạnh giới hạn đàn hồi đạt mức cao nhất, độ dẻo, độ dai tăng lên.
Ram trung bình dùng cho các chi tiết yêu cầu giới hạn đàn hồi cao như lò xo nhíp hay độ dẻo, độ dai cao như khuôn dập nóng, khuôn rèn..
c.Ram cao
Ram cao là phương pháp nhiệt luyện bao gồm nung nóng thép đã tôi lên khoảng 500 – 6000C, tổ chức đạt được là xoocbit ram. Khi ram cao độ cứng của thép tôi giảm mạnh, ứng suất trong bị khử bỏ, độ bền giảm nhưng độ dẻo, độ dai tăng lên Ram cao dùng cho các chi tiết có yêu cầu cơ tính tổng hợp cao, sau khi ram độ cứng đạt 180 – 250HB tổ chức là xoocbit ram hay peclit thường dùng cho các chi tiết máy như: tay biên, bu lông, trục trước ô tô…
V.3 Hóa nhiệt luyện
3.1 Khái niệm và các đặc điểm
Hóa nhiệt luyện là một trong các phương pháp hóa bền bề mặt, khác với nhiệt luyện đơn giản là ngoài việc làm thay đổi cấu trúc bên trong nó còn làm thay đổi thành phần hóa học của sản phẩm.
- Ba đặc điểm cơ bản của hóa nhiệt luyện là:
Có thể áp dụng cho tất cả các loại chi tiết, kể cả các chi tiết có hình dạng phức tạp khi không dùng được các phương pháp hóa bền bề mặt khác được.
Tính chất của lớp bề mặt và trong lõi chi tiết là khác nhau do thành phần hóa học của chúng là khác nhau sau khi thấm.
Không sợ quá nhiệt vì sau khi hóa nhiệt luyện người ta còn sử dụng phương pháp nhiệt luyện đơn giản như đã nói ở trên.
-Mục đích của phương pháp hóa nhiệt luyện
Tăng độ cứng, độ bền và tính chống mài mòn cũng như độ bền mỏi của chi tiết. Nâng cao tính chống ăn mòn điện hóa và hóa học, chống oxy hóa ở nhiệt độ cao,
3.2 Những quá trình xẩy ra khi hoá nhiệt luyện
Thông thường khi hóa nhiệt luyện, người ta đạt chi tiết trong môi trường lỏng, khí có khả năng phân huỷ ra nguyên tử hoạt tính của nguyên tố khuếch rồi nung nóng chúng lên nhiệt độ thích hợp, giữ lâu ở nhiệt độ này để khuếch tan các nguyên tố cần thấm vào chi tiết. Các quá trình xẩy ra theo 3 giai đoạn nối tiếp nhau: phân huỷ,hấp thụ và khuếch tán.
1,Phân huỷ:
là quá trình tạo nguyên tử hoạt tính của nguyên tố khuếch tán. Quá trình này xẩy ra trong môi trường hoá nhiệt luyện và các nguyên tử hoạt tính được tạo thành có khả năng khuếch tan vào bề mặt kim loại.
VD: Khi thấm cacbon quá trình xẩy ra như sau: 2CO <=> CO2 + Cht
CH4 <=> 2H2 + Cht Khi thấm Nitơ:
2NH3 <=> 3H2 + 2Nht
2,Hấp thụ :
là các nguyên tử hoạt tính được hấp thụ vào bề mặt chi tiết sau đó dùng khuếch tán vào bên trong kim loại cơ sở, tạo nên dung dịch rắn hoặc các pha trung gian hoặc các hợp chất hoá học. Kết quả của sự hấp thụ là tạo nên ở bề mặt thép có một nồng độ nguyên tố định khuếch tan vào cao, tạo nên sự chênh lệch về nồng độ giữa bề mặt và lõi.
3, Khuếch tán :
là các nguyên tố hoạt tính hấp thụ vào lớp bề mặt với nồng độ cao sẽ được khuếch tán vào trong tạo thành lớp thấm với chiều sâu nhất định, Nhờ khuếch tan, lớp thấm được tạo thành và nó là cơ sở của hoá nhiệt luyện. Chiều dày lớp khuếch tán phụ thuộc vào thời gian, nhiệt độ và nồng độ chất khuếch tan ở lớp bề mặt.
4,Ảnh hưởng của nhiệt độ
Chiều dầy của lớp khuếch tán phụ thuộc vào tốc độ khuếch tán. Khi nhiệt độ càng cao, sự chuyển động của nguyên tử càng mạnh,tốc độ khuếch tán càng mạnh. Hệ số khuếch tán D tăng lên theo nhiệt độ thể hiện ở biểu thức sau:
D = A.exp (-Q/RT) D: hệ số khuếch tán
A: Hằng số phụ thuộc mang tinh thể Q: Năng lượng hoạt khuếch tán T: Nhiệt độ thấm (K)
R: Hằng số khí
Với hệ thống hợp kim nhất định, các trị số A, Q cũng cố định nên D phụ thuộc vào nhiệt độ. Nhiệt độ càng cao thì D càng tăng nhanh.
5,Ảnh hưởng của thời gian
Ở nhiệt độ cố định, thời gian càng dài mức độ tăng chiều sâu lớp thấm càng dầy. Quan hệ giữa chung tuân theo quy luật Parabol theo công thức sau:
X = K.t1/2 Trong đó:
X: Chiều dày lớp khuếch tán K: Hệ số tỷ lệ phụ thuộc vào D t: Thời gian
Như vậy thời gian thấm càng dài, mức độ tăng chiều sâu lớp thấm càng giảm. Biện pháp có hiệu quả nhất để tăng chiều sâu lớp thấm là nhiệt độ chứ không phải là thời gian.
Ngoài những yếu tố nêu trên, khuếch tán còn phụ thuộc vào pha tạo thành. Ví dụ, khi thấm C, N do tạo thành dung dịch rắn xen kẽ nên khuếch tán xẩy ra nhanh hơn.
Tương quan giữa hấp thụ và khuếch tán có ảnh hưởng rất lớn đến việc tạo lớp khuếch tán. Khi hấp thụ xẩy ra nhanh hơn khuếch tán, các nguyên tử hấp thụ vào bề mặt không kịp khuếch tán vào bên trong, nồng độ chất khuếch tán ở bề mặt cao nhưng chiều sâu lớp khuếch tán tại nhỏ.
Ngược lại trong trường hợp khuếch tán nhanh hơn hấp thụ thì nồng độ chất khuếch tán ở lớp bề mặt thấp nhưng chiều sâu lớp khuếch tán tại lớn.
3.3 Các phương pháp hóa nhiệt luyện