M ẫu đem phân tích được cắt ra từ mẫu thép dùng để nghiên cứu Tiếp theo mài bóng phân tích thành phần hóa học của mẫu
Thuộc đề tài:
1.2. Môi trường tôi, tôi một môi trường, tôi hai môi trường 1 Các phương pháp tôi thể tích
1.2.1 Các phương pháp tôi thể tích
Theo nhiệt độ người ta phân biệt ra tôi hoàn toàn và tôi không hoàn toàn. Theo tiết diện nung nóng để tôi lại chia ra làm tôi thể tích và tôi bề mặt. Ở đây chỉ trình bày về tôi thể tích. Như đã nói không thể làm nguội với tốc độ tùy ý, mà chỉ có thể đưa nó vào trong môi trường nào đó (thường là chất lỏng) để làm nguội. Do vậy trên thực tế phương thức làm nguội khi tôi cũng có hạn. Theo phương thức làm nguội cũng như cách sử dụng môi trường làm nguội (hay còn gọi là môi trường tôi) có một số phương pháp tôi sau (Hình 1.10)
Hình 1.10: Phương thức làm nguội [4]
a. Tôi trong một môi trường. b. Tôi trong hai môi trường c. Tôi phân cấp. d. Tôi đẳng nhiệt
Trong phần tiếp theo chúng ta chỉ nghiên cứu tôi một môi trường và tôi 2 môi trường
Đem nung nóng chi tiết tới nhiệt độ tôi, giữ nhiệt một thời gian nhất định, rồi nhúng vào môi trường làm nguội cho tới khi nguội hẳn, đó là phương pháp tôi một môi trường.
Ưu điểm của phương pháp này là đơn giản, không cần phải có kỹ năng thành thạo lắm, dễ cơ khí hóa. Nhược điểm của nó là có thể tôi không đủ cứng hoặc sinh ra ứng suất nhiệt, ứng suất tổ chức lớn, làm chi tiết dễ biến dạng hoặc nứt. Cho nên chỉ áp dụng tôi các loại thép cacbon hoặc chi tiết bằng thép hợp kim có hình dạng đơn giản, không đòi hỏi chặt chẽ lắm về mức độ biến dạng. Tùy theo thành phần hóa học vật liệu mà chọn môi trường tôi có thể là nước hoặc dầu. Nói chung, chi tiết bằng thép cacbon có hình dạng phức tạp kích thước dưới 3÷5mm thì tôi dầu, lớn hơn thì tôi nước. Còn phần lớn thép hợp kim thì tôi dầu.
Thường tôi cách này chỉ thích hợp khi tôi loại thép có độ thấm tôi tốt , austenit tương đối ổn định, tốc độ nguội tới hạn thấp. Nếu áp dụng không thích hợp, sẽ không đạt được yêu cầu mong muốn. Tôi một môi trường nhiều khi gây ứng suất lớn nguy hiểm tới chi tiết. Để khắc phục thường áp dụng tôi hai môi trường
1.2.3 Tôi hai môi trường ( nước qua dầu)
Cách tôi này có phương thức làm nguội như biểu thị bằng vec tơ b trên hình 2- 5, nó tận dụng được ưu điểm của nước lẫn dầu. Thoạt tiên thép được làm nguội nhanh trong môi trường tôi mạnh – Nước, nước pha muối, xút đến khi sắp chuyển biến mactenxit (300÷4000C) thì nhấc ra chuyển sang làm nguội trong môi trường tôi yếu: dầu hay không khí cho đến khi nguội hẳn. Như vậy vẫn đảm bảo độ cứng cao cho thép vừa ít gây biến dạng cong vênh, nứt.
Ưu điểm của phương pháp này là chi tiết làm nguội chậm ở khu vực austenit ổn định và nguội chậm ở khu vực chuyển biến mactenxit thì nội lực sinh ra khi tôi giảm nhiều. Cách tôi này thích hợp cho các chi tiết bằng thép cacbon cao, hình dáng phức tạp, độ thấm tôi lớn, hoặc là đối với các chi tiết hợp kim thấp có đường kính hoặc chiều dày lớn. Nhưng phương pháp này có nhược điểm. trước tiên là rất khó xác định thời gian nhúng ở môi trường thứ nhất. Nếu nhúng quá lâu, nội lực sinh ra nhiều mất tác dụng của tôi hai môi trường, nhưng nếu nhúng quá ít thì có khả năng chuyển biến peclit ở môi trường thứ hai, không đạt được độ cứng. Có
dư còn nhiều, có thể trong thời gian chuyển từ nước sang dầu, nhiệt độ bên trong lõi gây ra hiện tượng ram cao mặt ngoài. Ngoài ra, khi chuyển môi trường, nhiệt độ ở các phần trên chi tiết không đều nhau cũng gây ra phế phẩm. Do đó người thao tác phải có kiến thức và kinh nghiệm mới làm được.
Để nghiên cứu khắc phục các nhược điểm trên,trong phòng thí nghiệm có thể dùng phương pháp đo nhiệt độ trực tiếp.Nôi dung cơ bản của phương pháp này đo sự giảm nhiệt độ bề mặt và lõi của mẫu chuẩn nung nóng đến nhiệt độ tôi ở lò và tiến hành làm nguội chi tiết, trên chi tiết có đặt các can nhiệt. Qua đó xác đinh được thời gian chuyển sang môi trường tôi thứ hai, vấn đề khó của phép đo là sự giảm nhiệt độ quá nhanh nên thiết bị đo khó có đủ độ nhạy và chính xác.
Trong những năm 90 của thế kỷ trước, người ta thường dùng các cặp nhiệt Crôm-Alumiun nối với màn hình hiển thị để đo mối quan hệ nhiệt độ thời gian. Trong những năm gần đây do sự phát triển nhanh của kỹ thuật tin học, người ta đã áp dụng trực tiếp máy tính để xử lý các kết quả đo và vẽ ngay đồ thị nhiệt độ thời gian. Căn cứ vào giản đồ này biết được thời gian chuyển từ nước sang môi trường dầu.Tuy nhiên trong thực tế, hệ thống ngoại vi ghép nối giữa cặp nhiệt và máy tính cho đến nay vẫn đắt tiền do vậy hạn chế khả năng áp dụng.
Đường cong tôi hai môi trường biểu thị bằng véc tơ b trên hình 2-5. Khi tôi hai môi trường, thường cho các chi tiết nguội trong nước đảm bảo là 400÷3000C, sau đó nguội tiếp trong dầu hoặc không khí. Thời gian nhúng trong nước của thép cacbon nói chung cứ tính 3mm chiều dày có ích (hoặc đường kính) thì kéo dài 1 giây, chi tiết phức tạp cứ 4÷5mm giữ 1 giây. Tôi cách này lớp thấm tôi mỏng hơn tôi một môi trường.
Đối với các chi tiết thép hợp kim có tiết diện lớn, hình dáng đơn giản, muốn tăng độ cứng, cũng có thể dùng tôi hai môi trường nước qua dầu. Chi tiết trục bằng thép 40Cr có đường kính lớn hơn 40mm có thể tôi nước qua dầu.
Chi tiết dạng trục thép 40CrMo có đường kính lớn hơn 150mm cũng có thể tôi hai môi trường nước qua dầu [1]. Thời gian nhúng trong nước của thép hợp kim cần dựa theo tiêu chuẩn khi phần lõi nguội được tới 300÷4000C, thường cứ 1mm đường kính hoặc chiều dày cần 1,5÷3 giây [1], tiết diện lớn dùng trị số lớn, tiết
dài thì có thể chia thời gian nhúng làm hai lượt, làm nguội trong nước một nửa thời gian, lấy ra ngoài không khí một lát (khoảng 2÷3 giây), lại làm nguội tiếp trong nước. Làm như vậy giảm bớt được chênh lệch nhiệt độ giữa phần ngoài và trong lõi, tránh được nứt, vỡ mà vẫn được độ cứng cao. Nhưng cần chú ý lúc làm nguội ở không khí, không để nhiệt độ ở bên trong khuếch tán ra làm ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt tôi. Đây là thông số mà để tài để cặp để thực nghiệm tôi mẫu thử nghiệm và áp dụng cho tôi trục cán đồng, nhôm chế tạo từ thép 40Cr, 40CrMo.