Chương 4 : Nhiệt luyện thép

Chia sẻ: Kha Ngoc | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

Thêm vào BST

Báo xấu

1.161
lượt xem 339
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tôi là quá trình nhiệt luyện gồm nung nóng hợp kim len tới nhiệt độ có trạng thái pha nhất định, giữ nhiệt rồi làm nguội đủ nhanh để quá trình khuếch tán không kịp xảy ra, kết quả của tôi nhận được một tổ chức không cân bằng. Tôi là dạng nhiệt luyện rất thông dụng cho các hợp kim có chuyển biến thù hình khi nung nóng và làm nguội hoặc có sự thay đổi độ hoà tan của các nguyên tố ở trạng thái rắn. Trong ngành khoa học cao phân tử và khoa học vật liệu thì...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Chương 4 : Nhiệt luyện thép

47 Ch−¬ng 4 nhiÖt luyÖn thÐp 4.1. Kh¸i niÖm vÒ nhiÖt luyÖn thÐp 4.1.1. S¬ l−îc vÒ nhiÖt luyÖn thÐp a. §Þnh nghÜa: lµ nung nãng thÐp ®Õn nhiÖt ®é x¸c ®Þnh, gi÷ nhiÖt mét thêi gian thÝ ch hîp råi sau ®ã lµm nguéi víi tèc ®é x¸c ®Þnh ®Ó nhËn ®−îc tæ chøc, do ®ã tÝ nh chÊt theo yªu cÇu. §/®iÓm: - Kh«ng lµm nãng ch¶y vµ biÕn d¹ng s¶n phÈm thÐp - KÕt qu¶ ®−îc ®¸nh gi¸ b»ng biÕn ®æi cña tæ chøc tÕ vi vµ tÝ nh chÊt. b. C¸c yÕu tè ®Æc tr−ng cho nhiÖt luyÖn Ba th«ng sè quan träng nhÊt (h×nh 4.1): nhiÖ t ® é - NhiÖt ®é nung nãng Tno : - Thêi gian gi÷ nhiÖt tgn: τgn T - Tèc ®é nguéi Vnguéi sau khi gi÷ nhiÖt. C¸c chØ tiªu ®¸nh gi¸ kÕt qu¶: + Tæ chøc tÕ vi bao gåm cÊu t¹o pha, kÝ ch th−íc Vng h¹t, chiÒu s©u líp hãa bÒn... lµ chØ tiªu gèc, c¬ b¶n nhÊt + §é cøng, ®é bÒn, ®é dÎo, ®é dai + §é cong vªnh, biÕn d¹ng. thêi gian H×nh 4.1. S¬ ®å cña qu¸ tr×nh nhiÖt c. Ph©n lo¹i nhiÖt luyÖn thÐp luyÖn ®¬n gi¶n nhÊt 1. NhiÖt luyÖn: th−êng gÆp nhÊt, chØ cã t¸c ®éng nhiÖt lµm biÕn ®æi tæ chøc vµ tÝ nh chÊt gåm nhiÒu ph−¬ng ph¸p: ñ, th−êng ho¸, t«i, ram. 2. Hãa - nhiÖt luyÖn: NhiÖt luyÖn cã kÌm theo thay ®æi thµnh phÇn hãa häc ë bÒ mÆt råi nhiÖt luyÖn tiÕp theo ®Ó c¶i thiÖn h¬n n÷a tÝ nh chÊt cña vËt liÖu: ThÊm ®¬n hoÆc ®a nguyªn tè:C,N,.. 3. C¬ - nhiÖt luyÖn: lµ biÕn d¹ng dÎo thÐp ë tr¹ng th¸i γ sau ®ã t«i vµ ram ®Ó nhËn ®−îc tæ chøc M nhá mÞn cã c¬ tÝ nh tæng hîp cao nhÊt, th−êng ë x−ëng c¸n nãng thÐp, luyÖn kim. 4.1.2. T¸c dông cña nhiÖt luyÖn ®èi víi s¶n xuÊt c¬ khÝ a. T¨ng ®é cøng, tÝ nh chèng mµi mßn vµ ®é bÒn cña thÐp: ph¸t huy triÖt ®Ó c¸c tiÒm n¨ng cña vËt liÖu: bÒn, cøng, dai… do ®ã gi¶m nhÑ kÕt cÊu, t¨ng tuæi thä,.. b. C¶i thiÖn tÝ nh c«ng nghÖ Phï hîp víi ®iÒu kiÖn gia c«ng: cÇn ®ñ mÒm ®Ó dÔ c¾t, cÇn dÎo ®Ó dÔ biÕn d¹ng,… c. NhiÖt luyÖn trong nhµ m¸y c¬ khÝ - NÆng nhäc, ®éc → c¬ khÝ hãa, tù ®éng hãa, chèng nãng, ®éc - Ph¶i ®−îc chuyªn m«n hãa cao → b¶o ®¶m chÊt l−îng s¶n phÈm vµ n¨ng suÊt - Tiªu phÝ nhiÒu n¨ng l−îng → ph−¬ng ¸n tiÕt kiÖm ®−îc n¨ng l−îng
48 - Lµ kh©u sau cïng, th−êng kh«ng thÓ bá qua, do ®ã quyÕt ®Þnh tiÕn ®é chung, chÊt l−îng vµ gi¸ thµnh s¶n phÈm cña c¶ xÝ nghiÖp. 4.2. C¸c tæ chøc ®¹t ®−îc khi nung nãng vµ lµm nguéi thÐp 4.2.1. C¸c chuyÓn biÕn x¶y ra khi nung nãng thÐp - Sù t¹o thµnh austenit a. C¬ së x¸c ®Þnh chuyÓn biÕn khi nung Dùa vµo gi¶n ®å pha Fe - C, h×nh 4.2: ë nhiÖt ®é th−êng mäi thÐp ®Òu cÊu t¹o bëi hai pha c¬ b¶n: F vµ Xª (trong ®ã P =[F+Xª]). - ThÐp cïng tÝ ch: cã tæ chøc ®¬n gi¶n lµ P - ThÐp tr−íc vµ sau cïng tÝ ch: P+F vµ P+XªII Khi nung nãng: + Khi T< A1 → ch−a cã chuyÓn biÕn g× + Khi T= Ac1, P → γ theo ph¶n øng:ThÐp CT: [Feα + Xª]0,80%C → γ0,80%C ThÐp TCT vµ SCT: F vµ XªII kh«ng thay ®æi + Khi T> Ac1: F vµ XªII tan vµo γ nh−ng kh«ng hoµn toµn 1100 E + Khi T> Ac3 vµ Acm: F vµ XªII tan hoµn toµn vµo γ nhiÖ t ®é, oC 1000 Trªn ®−êng GSE mäi thÐp ®Òu cã tæ chøc γ G γ Acm b. §Æc ®iÓm cña chuyÓn biÕn peclit thµnh austenit 900 NhiÖt ®é & thêi gian chuyÓn biÕn: (h×nh 4.3) A3 γ+Xª II 800 Vnung cµng lín th× T chuyÓn biÕn cµng cao γ+α S A1 Tnung cµng cao, kho¶ng thêi gian chuyÓn biÕn cµng 700 P ng¾n - Tèc ®é nung V2 > V1, th× nhiÖt ®é b¾t ®Çu vµ kÕt thóc 600 P+F P+Xª II chuyÓn biÕn ë cµng cao vµ thêi gian chuyÓn biÕn cµng 500 0,8 ng¾n. 0 0,5 1,0 1,5 2,0 %C KÝ ch th−íc h¹t austenit: H×nh 4.2. Gi¶n ®å pha Fe-C ýnghÜa: (phÇn thÐp) H¹t γ cµng nhá → M (hoÆc tæ chøc kh¸c) cã V2 ®é dÎo, dai cao h¬n nhiÖ t ® é , oC 800 kÕ t thó c chuyÓ n biÕ n b2 C¬ chÕ chuyÓn biÕn: P → γ: còng t¹o vµ ph¸t V1 b1 triÓn mÇm nh− kÕt tinh (h×nh 4.4), nh−ng do a2 750 bÒ mÆt ph©n chia gi÷a F-Xª rÊt nhiÒu nªn sè a1 A1 mÇm rÊt lín → h¹t γ ban ®Çu rÊt nhá mÞn (< 700 b¾ t ® Ç u chuyÓ n biÕ n cÊp 8-10, h×nh 4.4d) chuyÓn biÕn peclit → austenit bao giê còng lµm nhá h¹t thÐp, ph¶i tËn dông 0 5 10 15 20 25 τ, phó t H×nh 4.3. Gi¶n ®å chuyÓn biÕn ®¼ng nhiÖt P → γ cña thÐp cïng tÝ ch H× nh 4.4. Qu¸ tr×nh t¹o mÇm vµ ph¸t t iÓ Ç t it tõ lit (tÊ ) a) b) c) d)
49 §é h¹t austenit: - peclit ban ®Çu: cµng mÞn → γ nhá - Vnung cµng lín → h¹t γ cµng nhá - T& τ gi÷ nhiÖt lín th× h¹t lín - Theo b¶n chÊt thÐp: b¶n chÊt II h¹t lín vµ h¹t nhá (h×nh 4.5). E I 1100 ThÐp b¶n chÊt h¹t nhá: thÐp nhiÖ t ® é , oC ®−îc khö «xy triÖt ®Ó b»ng Al, 1000 thÐp hîp kim Ti, Mo, V, Zr, Nb,... G γ Acm 930 austenit 900 dÔ t¹o cacbit ng¨n c¶n ph¸t triÓn A3 800 h¹t. 800 γ+α S A1 727 Mn vµ P lµm h¹t ph¸t triÓn 700 P peclit nhanh. 600 4.2.2. Môc ®Ý ch cña gi÷ nhiÖt 500 0,8 1,0 1,5 0 0,5 b) ®é lín 2,0 - Lµm ®Òu nhiÖt ®é trªn tiÕt diÖn %C a) - ®Ó chuyÓn biÕn x¶y ra hoµn toµn H×nh 4.5. S¬ ®å ph¸t triÓn h¹t austenit - Lµm ®ång ®Òu % cña γ I- di truyÒn h¹t nhá, II- di truyÒn h¹t lín 4.2.3. C¸c chuyÓn biÕn khi lµm nguéi γ a. Gi¶n ®å chuyÓn biÕn ®¼ng nhiÖt austenit qu¸ nguéi (gi¶n ®å T-T-T) cña thÐp cïng tÝ ch Gi¶n ®å T-T-T-T: 800 NhiÖt ®é (T) - thêi gian (T) vµ chuyÓn austenit 1 A1 biÕn (T) peclit V× cã d¹ng ch÷ "C") → ®−êng cong ch÷ austenit xoocbit nhiÖ t ®é, oC “C”. 600 2 4 qu¸ γ+F+Xe tr« xtit Khi γ bÞ nguéi (tøc thêi) d−íi 727 C nã o 3 hç n hî p ch−a chuyÓn biÕn ngay ®−îc gäi lµ γ qu¸ ngué i F+Xª nguéi, kh«ng æn ®Þnh. Gi¶n ®å cã 5 vïng: 400 bainit - trªn 727oC lµ khu vùc tån t¹i cña γ æn ®Þnh M® ~220oC - bªn tr¸i ch÷ "C" ®Çu tiªn - vïng γ qu¸ nguéi 200 5 - gi÷a hai ch÷ "C" - γ ®ang chuyÓn biÕn mactenxit+γd− (tån t¹i c¶ ba pha γ, F vµ Xe) MK~ -50oC - bªn ph¶i ch÷ "C" thø hai - c¸c s¶n phÈm ph©n hãa ®¼ng nhiÖt γ qu¸ nguéi lµ hçn 0 1 10 102 103 104 hîp: F - Xª ví i møc ®é nhá mÞn kh¸ c nhau thê i gian, s H×nh 4.6. Gi¶n ®å T- T- T cña thÐp cïng tÝ ch - Gi÷ γ qu¸ nguéi ë s¸t A1: (T~ 700 C, ∆T0 nhá, ~25oC): Peclit (tÊm), HRC 10 ÷ 15 o + (T~ 650oC, ∆T0 ~ 75oC): Xoocbit t«i, HRC 25 ÷ 35 + T ~ ®Ønh låi ch÷ “C“ (kho¶ng 500 ÷ 600oC): Tr«xtit, HRC 40.
50 C¶ 3 chuyÓn biÕn trªn ®Òu lµ chuyÓn biÕn peclit, X, T lµ peclit ph©n t¸n. + Khi gi÷ austenit qu¸ nguéi ë nhiÖt: ~450 ÷ 250oC: Bainit, HRC 50 ÷ 55, §−îc coi lµ chuyÓn biÕn trung gian v×: F h¬i qu¸ b·o hßa cacbon (0,10%),Xª lµ Fe2,4-3C, cã mét l−îng nhá γ (d−), trung gian (gi÷a P vµ M). Tõ peclit (tÊm), xoocbit, tr«xtit cho tíi bainit ®é qu¸ nguéi t¨ng lªn → mÇm cµng nhiÒu → tÊm cµng nhá mÞn h¬n vµ ®é cøng cµng cao h¬n. Tãm l¹i: chuyÓn biÕn ë s¸t A1 ®−îc peclit, ë phÇn låi ®−îc tr«xtit, ë gi÷a hai møc trªn ®−îc xoocbit, phÝ a d−íi ®−îc bainit. 800 A1 austenit V1 Lµm nguéi ®¼ng nhiÖt nhËn ®−îc tæ chøc peclit nhiÖ t ® é , ®ång nhÊt trªn tiÕt diÖn. V2 xoocbit b. Sù ph©n hãa γ khi lµm nguéi liªn tôc 600 tr« xtit Còng xÐt gi¶n ®å ch÷ “C” (h×nh 4.7) nh− chuyÓn biÕn ®¼ng nhiÖt. 400 V3 bainit §/®iÓm 1: Tuú thuéc vµo vnguéi ta cã: M® V1: trªn h×nh 4.7, ë s¸t A1: γ → peclit tÊm, V2: (lµm nguéi trong k/khÝ tÜnh) → 200 xoocbit. V5 Vth V4 V3: (lµm nguéi trong kh«ng khÝ nÐn), c¾t 102 103 104 ë phÇn låi: γ → tr«xtit. 0 1 10 V4: (lµm nguéi trong dÇu),tr«xtit + thê i gian, s H× nh 4.7. Gi¶n ®å T-T-T cña thÐp cïng mactenxit = b¸n mactenxit tÝ ch víi V1< V2< V3
51 2- Khi lµm nguéi chËm liªn tôc (V2), γ qu¸ nguéi sÏ tiÕt ra F (TCT) hoÆc XªII (SCT) tr−íc sau ®ã míi ph©n hãa ra hçn hîp F-Xª 3- Khi lµm nguéi ®ñ nhanh V3 (hoÆc >V3) ®Ó Vng kh«ng c¾t nh¸nh phô, γ qu¸ nguéi → F-Xª d−íi d¹ng X, T, B (B chØ khi lµm nguéi ®¼ng nhiÖt). ThÐp kh«ng cã thµnh phÇn ®óng 0,80%C mµ vÉn kh«ng tiÕt F hoÆc Xª ®−îc gäi lµ cïng tÝ ch gi¶. §èi víi thÐp hîp kim, ngoµi ¶nh h−ëng cña C, c¸c nguyªn tè hîp kim (dÞch ch÷ "C" sang ph¶i) sÏ xÐt sau. 4.2.4. ChuyÓn biÕn cña austenit khi lµm nguéi nhanh - ChuyÓn biÕn mactenxit (khi t«i) NÕu Vng> Vth th× γ → M gäi ®ã lµ t«i thÐp. austenit A1 Vth: lµ tèc ®é lµm nguéi nhá nhÊt ®Ó g©y ra chuyÓn biÕn mactenxit. nhiÖ t ®é, A − Tm Vth = 1 Tm τm H×nh 4.11. Gi¶n ®å T-T-T Vth vµ tèc ®é t«i tíi h¹n Vth (τm vµ Tm - thêi gian vµ nhiÖt ®é mactenxit+γd− øng víi γ kÐm æn ®Þnh nhÊt). τm thê i gian a. B¶n chÊt cña mactenxit §/n: M lµ dung dÞch r¾n qu¸ b·o hßa cña C trong Feα §/®iÓm: v× qu¸ b·o hoµ C → m¹ng chÝ nh ph−¬ng t©m khèi (h×nh 4.12). §é chÝ nh ph−¬ng c/a = 1,001 ÷ 1,06 (∈ %C) → x« lÖch m¹ng rÊt lín → M rÊt cøng. C Fe γd− % mactenxit 75 25 %γ 50 c 25 a M® 20 MK nhiÖ t ® é , oC H×nh 4.12. « c¬ së cña H×nh 4.13. §−êng cong ®éng m¹ng tinh thÓ mactenxit. häc chuyÓn biÕn mactenxit b. C¸c ®Æc ®iÓm cña chuyÓn biÕn mactenxit 1) ChØ x¶y ra khi lµm nguéi nhanh vµ liªn tôc γ víi tèc ®é > Vth. 2) ChuyÓn biÕn kh«ng khuÕch t¸n: C ~ gi÷ nguyªn vÞ trÝ , Fe: tõ γ (A1) → M (gÇn nh− A2) 3) X¶y ra víi tèc ®é rÊt lín, tíi hµng ngh×n m/s
52 4) ChØ x¶y ra trong kho¶ng gi÷a M® vµ kÕt thóc MK. M® vµ MK gi¶m khi t¨ng %C vµ % nguyªn tè hîp kim (trõ Si, Co vµ Al), M® vµ MK kh«ng phô thuéc vµo Vnguéi. 5) ChuyÓn biÕn x¶y ra kh«ng hoµn toµn v× hiÖu øng t¨ng thÓ tÝ ch g©y lùc nÐn lªn γ → kh«ng thÓ chuyÓn biÕn, γ kh«ng chuyÓn biÕn ®−îc gäi lµ γ d−. §iÓm MK th−êng thÊp ( 10% lµm gi¶m 3-5HRC (c¸ biÖt tíi 10HRC),vµi % → kh«ng ®¸ng kÓ. TÝ nh gißn:lµ nh−îc ®iÓm cña M lµm h¹n chÕ sö dông, tÝ nh gißn phô thuéc vµo: + Kim M cµng nhá tÝ nh gißn cµng thÊp → lµm nhá h¹t γ khi nung th× tÝ nh gißn ↓ + øng suÊt bªn trong cµng nhá tÝ nh gißn cµng thÊp Dïng thÐp b¶n chÊt h¹t nhá, nhiÖt ®é t«i vµ ph−¬ng ph¸p t«i thÝ ch hîp ®Ó gi¶m øng suÊt bªn trong nh− t«i ph©n cÊp, ®¼ng nhiÖt vµ ram ngay tiÕp theo. 4.2.5. ChuyÓn biÕn khi nung nãng thÐp ®· t«i (khi ram) §/n: ram nung nãng thÐp sau khi t«i ®Ó ®iÒu chØnh ®é cøng vµ tÝ nh chÊt phï hîp víi yªu cÇu. a. TÝ nh kh«ng æn ®Þnh cña mactenxit vµ austenit Tæ chøc thÐp t«i=M+γ d− : khi nung nãng M → F+Xª theo: Feα(C) →Fe3C + Feα γ d− → F+Xª theo: Feγ(C) → Fe3C + Feα M vµ γ d− kh«ng chuyÓn biÕn ngay thµnh hçn hîp F-Xª mµ ph¶i qua tæ chøc trung gian lµ M ram theo s¬ ®å: (M + γ d−) → M ram → F-Xª b. C¸c chuyÓn biÕn x¶y ra khi ram ThÐp cïng tÝ ch (0,80%C): tæ chøc M vµ γ d−, qu¸ tr×nh chuyÓn biÕn khi ram: Giai ®o¹n I (T < 200oC) - < 80oC trong thÐp t«i ch−a cã chuyÓn biÕn g×, tøc vÉn cã M vµ γ d−. - Tõ 80-200oC: γ d− ch−a chuyÓn biÕn, M cã tiÕt C d−íi d¹ng cacbit ε FexC (x=2,0÷2,4), h×nh tÊm máng, ph©n t¸n, %C trong M gi¶m xuèng cßn kho¶ng 0,25 ÷ 0,40%, c/a gi¶m ®i. Hçn hîp M Ý t cacbon vµ cacbit ε ®ã ®−îc gäi lµ M ram (vÉn liÒn m¹ng): (M t«i) Feα(C)0,8 → [Feα(C)0,25 ÷ 0,40 + Fe2 ÷ 2,4C] (M ram) Giai ®o¹n II (T= 200 ÷ 260oC)
53 TiÕp tôc tiÕt C khái M xuèng cßn kho¶ng 0,15 ÷ 0,20%: Feα(C)0,25-0,4→[Feα(C)0,15 ÷ 0,20+Fe2÷2,4C] γ d− thµnh M ram: (γ d−) Feγ(C)0,8 → [Feα(C)0,15 ÷ 0,20 + Fe2 ÷ 2,4C] (M ram) M ram lµ tæ chøc cã ®é cøng thÊp h¬n M t«i, song l¹i Ý t gißn h¬n do gi¶m ®−îc øng suÊt. §é cøng thø II: Mét sè thÐp sau khi t«i cã l−îng γ d− lín (hµng chôc %), khi ram γ d− thµnh M ram m¹nh h¬n hiÖu øng gi¶m ®é cøng do C tiÕt ra khái dung dung dÞch r¾n →®é cøng thø II. Giai ®o¹n III (T= 260 ÷ 400oC) Sau giai ®o¹n II thÐp t«i cã tæ chøc M ram gåm hai pha: M nghÌo C (0,15 ÷ 0,20%) vµ cacbit ε (Fe2 ÷ 2,4C), ®Õn giai ®o¹n III nµy c¶ hai pha ®Òu chuyÓn biÕn: - M nghÌo cacbon trë thµnh ferit, cacbit ε (Fe2 ÷ 2,4C) → Xª (Fe3C) ë d¹ng h¹t S¬ ®å chuyÓn biÕn: Feα (C)0,15 ÷ 0,20 → Feα + Fe3Ch¹t , cac bit Fe2 ÷ 2,4C → F+Xª h¹t = T ram - §é cøng: gi¶m cßn (HRC 45 víi thÐp cïng tÝ ch). - MÊt hoµn toµn øng suÊt bªn trong, t¨ng m¹nh tÝ nh ®µn håi. Giai ®o¹n IV (T > 400oC) T > 400OC x¶y ra qu¸ tr×nh kÕt tô (s¸t nhËp, lín lªn) cña Xª h¹t. - ë 500 ÷ 650oC: ®−îc hçn hîp F-Xª = X ram, cã giíi h¹n ch¶y cao vµ ®é dai va ®Ëp tèt nhÊt. - ë gÇn A1 (727oC): ®−îc hçn hîp F-Xª h¹t th« h¬n = peclit h¹t. KÕt luËn: ram lµ qu¸ tr×nh ph©n hñy M, lµm gi¶m ®é cøng, gi¶m øng suÊt bªn trong sau khi t«i, tïy thuéc vµo nhiÖt ®é ram cã thÓ ®¹t ®−îc c¬ tÝ nh kh¸c nhau phï hîp víi yªu cÇu sö dông. 4.3. ñ vµ th−êng hãa thÐp §/n: lµ c¸c ph−¬ng ph¸p thuéc nhãm nhiÖt luyÖn s¬ bé, t¹o ®é cøng, tæ chøc thÝ ch hîp cho gia c«ng (c¾t, dËp nguéi, nhiÖt luyÖn) tiÕp theo. 4.3.1. ñ thÐp a. §Þnh nghÜa vµ môc ®Ý ch §/n: lµ ph−¬ng ph¸p nung nãng thÐp ®Õn nhiÖt ®é nhÊt ®Þnh (tõ 200 ÷ trªn 1000oC), gi÷ nhiÖt l©u råi lµm nguéi chËm cïng lß ®Ó ®¹t ®−îc tæ chøc c©n b»ng æn ®Þnh (theo gi¶n ®å pha Fe - C) víi ®é cøng thÊp nhÊt vµ ®é dÎo cao. Hai nÐt ®Æc tr−ng cña ñ: nhiÖt ®é kh«ng cã quy luËt tæng qu¸t vµ lµm nguéi víi tèc ®é chËm ®Ó ®¹t tæ chøc c©n b»ng. Môc ®Ý ch : ®−îc mét sè trong 5 môc ®Ý ch sau: 1) lµm mÒm thÐp ®Ó dÔ tiÕn hµnh gia c«ng c¾t, 2) t¨ng ®é dÎo ®Ó dÔ biÕn d¹ng (dËp, c¸n, kÐo) nguéi. 3) gi¶m hay lµm mÊt øng suÊt g©y nªn bëi gia c«ng c¾t, ®óc, hµn, biÕn d¹ng dÎo, 4) ®ång ®Òu thµnh phÇn hãa häc trªn vËt ®óc lo¹i bÞ thiªn tÝ ch. 5) Lµm nhá h¹t thÐp. Ph©n lo¹i ñ: 2 nhãm: ñ cã chuyÓn pha vµ ñ kh«ng cã chuyÓn biÕn pha. b- C¸c ph−¬ng ph¸p ñ kh«ng cã chuyÓn biÕn pha §/®iÓm: T ñ thÊp h¬n A1 nªn kh«ng cã chuyÓn biÕn P → γ. Chia thµnh 2 ph−¬ng ph¸p: ñ thÊp: T= 200 ÷ 600oC, môc ®Ý ch lµm gi¶m hay khö bá øng suÊt,
54 ñ kÕt tinh l¹i: T> Tktl ®Ó kh«i phôc tÝ nh chÊt sau biÕn d¹ng. c. C¸c ph−¬ng ph¸p ñ cã chuyÓn biÕn pha Th−êng gÆp, T> A1 , P → γ, nhá h¹t. Chia thµnh 3 ph−¬ng ph¸p: - ñ hoµn toµn: ¸p dông cho thÐp tr−íc cïng tÝ ch %C= 0,30 ÷ 0,65%, Tu0 =A3+(20÷30oC) Môc ®Ý ch: lµm nhá h¹t, gi¶m ®é cøng vµ t¨ng ®é dÎo ®Ó dÔ c¾t gät vµ dËp nguéi (160÷ 200HB). - ñ kh«ng hoµn toµn vµ ñ cÇu hãa: ¸p dông cho thÐp dông cô %C= ≥ 0,70%, A1
55 1800 2) Lµm nhá xªmentit chuÈn bÞ cho nhiÖt T, oC T, oF luyÖn kÕt thóc. Th−êng ¸p dông cho c¸c th− ê ng Acm thÐp kÕt cÊu tr−íc khi t«i (thÓ tÝ ch vµ bÒ 900 1600 mÆt). 800 A3 ñ vµ t« i 3) Lµm mÊt l−íi xªmentit II cña thÐp sau 1400 A1 cïng tÝ ch → thÐp ®ì gißn, gia c«ng ®−îc 700 bãng h¬n. ñ cÇ u 1200 0,4 0,8 1,2 %C H×nh 4.15. Kho¶ng nhiÖt ®é ñ, th−êng hãa vµ t«i cho thÐp cacbon H×nh 4.15 lµ c¸c kho¶ng nhiÖt ®é ñ, th−êng hãa vµ t«i trªn gi¶n ®å pha Fe-C. 4.4. T«i thÐp lµ nguyªn c«ng quan träng nhÊt cña nhiÖt luyÖn. 4.4.1. §Þnh nghÜa vµ môc ®Ý ch a. §/n: lµ ph−¬ng ph¸p nung thÐp lªn cao qu¸ nhiÖt ®é tíi h¹n A1 ®Ó ®¹t pha γ, gi÷ nhiÖt råi lµm nguéi nhanh thÝ ch hîp ®Ó t¹o thµnh M hay c¸c tæ chøc kh«ng æn ®Þnh kh¸c víi ®é cøng cao. §Æc tr−ng cña t«i: - NhiÖt ®é t«i > A1 ®Ó cã γ (cã thÓ gièng ñ hoÆc th−êng hãa). - Tèc ®é lµm nguéi nhanh dÔ g©y øng suÊt nhiÖt, pha → dÔ g©y nøt, biÕn d¹ng, cong vªnh. - Tæ chøc t¹o thµnh cøng vµ kh«ng æn ®Þnh. 2 ®iÓm sau kh¸c h¼n ñ vµ th−êng hãa. b. Môc ®Ý ch: 1) T¨ng ®é cøng ®Ó chèng mµi mßn tèt nhÊt (ram thÊp): dông cô (c¾t, biÕn d¹ng nguéi), ∈ %C: %C ≤ 0,35%C-≤ HRC 50, %C = 0,40÷0,65%C- HRC 52 ÷ 58, %C = 0,70 ÷ 1,00%C- HRC 60 ÷ 64, %C = 1,00 ÷ 1,50%C- HRC 65 ÷ 66 2) N©ng cao ®é bÒn vµ søc chÞu t¶i cña chi tiÕt m¸y, ¸p dông cho thÐp cã %C=0,15-0,65: t«i + ram trung b×nh thÐp ®µn håi (0,55-0,65)%C T«i+ram cao → thÐp cã c¬ tÝ nh tæng hîp cao nhÊt (thÐp 0,3-0,5)%C 4.4.2. Chän nhiÖt ®é t«i thÐp a. §èi víi thÐp TCT (< 0,80%C): Tt«i = A3 + (30 ÷ 50oC) → M+Ý t γd− b. §èi víi thÐp CT vµ SCT (≥ 0,80%C): Tt«i =A1+(30 ÷ 50oC) ≈ 760 ÷ 780oC → M+Ý t γd−+XªII c. Lý do ®Ó chän nhiÖt ®é t«i: + ThÐp TCT, T< A3 cßn F lµ pha mÒm g©y ra ®iÓm mÒm ¶nh h−ëng xÊu tíi ®é bÒn, ®é bÒn mái vµ tÝ nh chèng mµi mßn. + ThÐp SCT, T> Acm → hµm l−îng C trong γ cao qu¸ dÔ sinh γ d− nhiÒu, h¹t lín (v× T >950oC) A1
56 d. §èi víi thÐp hîp kim: còng dùa vµo G§P Fe-C ®Ó tham kh¶o nhiÖt ®é t«i, 2 tr−êng hîp: + thÐp hîp kim thÊp (vÝ dô 0,40%C + 1,00%Cr), Tt«i ~ thÐp 0,40%C, cã lÊy t¨ng lªn 1,1-1,2 lÇn + thÐp hîp kim trung b×nh vµ cao: tra trong c¸c s¸ch tra cøu vµ sæ tay kü thuËt. 4.4.3. Tèc ®é t«i tíi h¹n vµ ®é thÊm t«i Tèc ®é t«i tíi h¹n cña thÐp cµng nhá cµng dÔ t«i, t¹o ra ®é cøng cao (c¶ s©u trong lâi) ®ång thêi víi biÕn d¹ng nhá vµ kh«ng bÞ nøt. b. C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng ®Õn tèc ®é t«i tíi h¹n: - Thµnh phÇn hîp kim cña γ: quan träng nhÊt, γ cµng giµu nguyªn tè hîp kim (trõ Co) ®−êng "C" cµng dÞch sang ph¶i, Vth cµng nhá: (2÷3)% nthk Vth ≈ 100oC/s, (5 ÷ 7)% nthk Vth ≈ 25oC/s. - Sù ®ång nhÊt cña γ : γ cµng ®ång nhÊt cµng dÔ biÕn thµnh M (γ kh«ng ®ång nhÊt, vïng giµu C dÔ biÕn thµnh Xª, vïng nghÌo C dÔ biÕn thµnh F) → Tt«i ↑ → γ ®ång nhÊt → Vth ↓ - C¸c phÇn tö r¾n ch−a tan hÕt vµo γ: thóc ®Èy t¹o thµnh hçn hîp F-Xª, lµm t¨ng Vth. - KÝ ch th−íc h¹t γ: cµng lín, biªn giíi h¹t cµng Ý t, cµng khã t¹o thµnh hçn hîp F- Xª , Vth ↓ c. §é thÊm t«i §/n: lµ chiÒu s©u líp t«i cøng cã tæ chøc 1/2M + 1/2T C¸ch x¸c ®Þnh: b»ng thÝ nghiÖm t«i ®Çu mót C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng: Vth: cµng nhá ®é thÊm t«i cµng cao, Vth < Vlâi t«i thÊu, c¸c yÕu tè lµm gi¶m Vth → ↑δ Tèc ®é lµm nguéi: nhanh → ↑δ nh−ng dÔ g©y nøt, biÕn d¹ng. ý nghÜa: biÓu thÞ kh¶ n¨ng hãa bÒn cña thÐp b»ng t«i + ram, ®óng h¬n lµ biÓu thÞ tû lÖ tiÕt diÖn cña chi tiÕt ®−îc hãa bÒn nhê t«i + ram. - ThÐp cã ®é thÊm t«i cµng cao ®−îc coi lµ chÊt l−îng cµng tèt, - Mçi m¸c thÐp cã δ x¸c ®Þnh do ®ã nªn dïng cho c¸c chi tiÕt cã kÝ ch th−íc nhÊt ®Þnh ®Ó cã thÓ t«i thÊu d. §¸nh gi¸ ®é thÊm t«i: H×nh 4.17 tr×nh bµy d¶i thÊm t«i cña c¸c thÐp víi cïng l−îng cacbon lµ 0,40%, ë ®©y ®é thÊm t«i ®−îc tÝ nh tíi vïng nöa 1/2M+1/2T. + ThÐp cacbon, δ trung b×nh chØ kho¶ng 7mm, nÕu thªm 1,00%Cr lµ 12mm, cßn thªm 0,18%Mo n÷a t¨ng lªn ®Õn 30mm. + §Ó t¨ng møc ®é ®ång ®Òu c¬ tÝ nh trªn tiÕt diÖn, tr−íc khi ®em chÕ t¹o c¸c b¸nh r¨ng quan träng ng−êi ta ph¶i kiÓm tra l¹i δ cña m¸c thÐp míi ®Þnh dïng. + Ng−îc l¹i: cßn cã yªu cÇu h¹n chÕ ®é thÊm t«i ®Ó b¶o ®¶m cøng bÒ mÆt lâi vÉn dÎo dai. e. TÝ nh thÊm t«i vµ tÝ nh t«i cøng: TÝ nh t«i cøng lµ kh¶ n¨ng ®¹t ®é cøng cao nhÊt khi t«i, %C cµng cao tÝ nh t«i cøng cµng lín.
57 TÝ nh thÊm t«i lµ kh¶ n¨ng ®¹t chiÒu dµy líp t«i cøng lín nhÊt, %nthk cµng cao th× tÝ nh thÊm t«i cµng lín. 60 60 60 ®é cøng ~1/2M+1/2T ®é cøng ~1/2M+1/2T ®é cøng ~1/2M+1/2T HRC HRC HRC 40 40 40 20 20 20 7 20 12 20 20 30 kho¶ng c¸ch ,mm kho¶ng c¸ch,mm kho¶ng c¸ch, mm a) b) c) H×nh 4.17. Kh¶ n¨ng t«i cøng cña mét sè lo¹i thÐp: a. 0,40%C, b. 0,40%C + 1,00%Cr, c. 0,40%C + 1,00%Cr + 0,18%Mo, 4.4.4. C¸c ph−¬ng ph¸p t«i thÓ tÝ ch vµ c«ng dông. C¸c m«i tr−êng t«i C¸c c¸ch ph©n lo¹i t«i: Theo T t«i: t«i hoµn toµn vµ kh«ng hoµn toµn, theo ph¹m vi: t«i thÓ tÝ ch vµ t«i bÒ mÆt, theo ph−¬ng thøc vµ m«i tr−êng lµm nguéi (h×nh 4.18) ta cã: a. T«i trong mét m«i tr−êng h×nh 4.18 - a austenit A1 austenit A1 nhiÖ t ®é, nhiÖ t ®é, M® M® a b c d thê i gian thê i gian H×nh 4.18. Ph−¬ng ph¸p t«i H×nh 4.19. §−êng nguéi lý t−ëng khi t«i a. trong 1 m«i tr−êng, b. trong 2 m«i tr−êng, c. t«i ph©n cÊp, d. t«i ®¼ng nhiÖt. Yªu cÇu ®èi víi m«i tr−êng t«i: - lµm nguéi nhanh thÐp ®Ó ®¹t ®−îc tæ chøc M, - kh«ng lµm thÐp bÞ nøt hay biÕn d¹ng - rÎ, s½n, an toµn vµ b¶o vÖ m«i tr−êng. §Ó ®¹t ®−îc hai yªu cÇu ®Çu tiªn, m«i tr−êng t«i lý t−ëng h×nh 4.19: 1) Lµm nguéi nhanh thÐp ë trong kho¶ng γ kÐm æn ®Þnh nhÊt 500 ÷ 600oC ®Ó γ kh«ng kÞp ph©n hãa thµnh hçn hîp F-Xª. Vnguéi> Vth. 2) Lµm nguéi chËm thÐp ë ngoµi kho¶ng nhiÖt ®é trªn v× ë ®ã γ qu¸ nguéi cã tÝ nh æn ®Þnh cao, kh«ng sî bÞ chuyÓn biÕn thµnh hçn hîp F-Xª cã ®é cøng thÊp. §Æc
58 biÖt trong kho¶ng chuyÓn biÕn M (300 ÷ 200 C), nguéi chËm sÏ lµm gi¶m øng o suÊt pha do ®ã Ý t bÞ nøt vµ Ý t cong vªnh. C¸c m«i tr−êng t«i th−êng dïng: (b¶ng 4.1) B¶ng 4.1. §Æc tÝ nh lµm nguéi cña c¸c m«i tr−êng t«i M«i tr−êng t«i Tèc ®é nguéi, [®é/s], ë c¸c kho¶ng nhiÖt ®é 600 ÷ 5000C 300 ÷ 2000C N−íc l¹nh, 10 ÷ 300C 600-500 270 0 N−íc nãng, 50 C 100 270 0 N−íc hßa tan 10%NaCl, NaOH,20 C 1100-1200 300 DÇu kho¸ng vËt 100-150 20-25 TÊm thÐp, kh«ng khÝ nÐn 35-30 15-10 N−íc: lµ m«i tr−êng t«i m¹nh, an toµn, rÎ, dÔ kiÕm nªn rÊt th«ng dông nh−ng còng dÔ g©y ra nøt, biÕn d¹ng, kh«ng g©y ch¸y hay bèc mïi khã chÞu, khi nhiÖt ®é n−íc bÓ t«i > 40oC tèc ®é nguéi gi¶m, (khi To n−íc = 50oC, tèc ®é nguéi thÐp chËm h¬n c¶ trong dÇu mµ kh«ng lµm gi¶m kh¶ n¨ng bÞ biÕn d¹ng vµ nøt (do kh«ng lµm gi¶m tèc ®é nguéi ë nhiÖt ®é thÊp) ph¶i l−u ý tr¸nh: b»ng c¸ch cÊp n−íc l¹nh míi vµo vµ th¶i líp n−íc nãng ë bÒ mÆt ®i. N−íc (l¹nh) lµ m«i tr−êng t«i cho thÐp cacbon (lµ lo¹i cã Vth lín, 400 ÷ 800oC /s), song kh«ng thÝ ch hîp cho chi tiÕt cã h×nh d¹ng phøc t¹p. N−íc ®−îc hoµ tan 10% c¸c muèi (NaCl hoÆc Na2CO3) hay (NaOH): nguéi rÊt nhanh ë nhiÖt ®é cao song kh«ng t¨ng kh¶ n¨ng g©y nøt (v× hÇu nh− kh«ng t¨ng tèc ®é nguéi ë nhiÖt ®é thÊp) so víi n−íc, ®−îc dïng ®Ó t«i thÐp dông cô cacbon (cÇn ®é cøng cao). DÇu : lµm nguéi chËm thÐp ë c¶ hai kho¶ng nhiÖt ®é do ®ã Ý t g©y biÕn d¹ng, nøt nh−ng kh¶ n¨ng t«i cøng l¹i kÐm. DÇu nãng, 60 ÷ 80oC, cã kh¶ n¨ng t«i tèt h¬n v× cã ®é lo·ng (linh ®éng) tèt kh«ng b¸m nhiÒu vµo bÒ mÆt thÐp sau khi t«i. Nh−îc ®iÓm dÔ bèc ch¸y ph¶i cã hÖ thèng èng xo¾n cã n−íc l−u th«ng lµm nguéi dÇu, bèc mïi g©y « nhiÔm vµ h¹i cho søc kháe. DÇu lµ m«i tr−êng t«i cho thÐp hîp kim (lo¹i cã Vth nhá, < 150oC / s), c¸c chi tiÕt cã h×nh d¹ng phøc t¹p, lµ m«i tr−êng t«i thø 2 (thÐp CD) Quy t¾c chän m«i tr−êng t«i ngo¹i lÖ: - ThÐp C tiÕt diÖn nhá (φ < 10), h×nh d¹ng ®¬n gi¶n, dµi (nh− trôc tr¬n) nªn t«i dÇu. Chi tiÕt cã h×nh d¹ng phøc t¹p vÒ ®é bÒn cã thÓ chän thÐp C nh−ng ph¶i lµm b»ng thÐp hîp kim ®Ó t«i dÇu. - Chi tiÕt b»ng thÐp hîp kim, cã tiÕt diÖn lín, h×nh d¹ng ®¬n gi¶n ph¶i t«i n−íc. C¸c vËt máng, h×nh d¹ng phøc t¹p dÔ bÞ cong vªnh khi lµm nguéi tù do cÇn t«i trong khu«n Ðp, trong khung gi÷ chèng cong vªnh hoÆc bã chÆt nhiÒu thanh dµi l¹i,.... T«i trong mét m«i tr−êng rÊt phæ biÕn do dÔ ¸p dông c¬ khÝ hãa, tù ®éng hãa, gi¶m nhÑ ®iÒu kiÖn lao ®éng nÆng nhäc. b. T«i trong hai m«i tr−êng (n−íc qua dÇu) §−êng b trªn h×nh 4.18 TËn dông ®−îc −u ®iÓm cña c¶ n−íc lÉn dÇu: n−íc, n−íc pha muèi, xót qua dÇu (hay kh«ng khÝ ) cho ®Õn khi nguéi h¼n. Nh− vËy võa b¶o ®¶m ®é cøng cao cho
59 thÐp võa Ý t g©y biÕn d¹ng, nøt. Nh−îc ®iÓm: khã, ®ßi hái kinh nghiÖm, khã c¬ khÝ hãa, chØ ¸p dông cho t«i ®¬n chiÕc thÐp C cao c. T«i ph©n cÊp: ®−êng c trªn h×nh 4.18 Muèi nãng ch¶y cã nhiÖt ®é cao h¬n ®iÓm M® kho¶ng 50 ÷ 100oC, 3 ÷ 5min ®Ó ®ång ®Òu nhiÖt ®é trªn tiÕt diÖn råi nhÊc ra lµm nguéi trong kh«ng khÝ ®Ó chuyÓn biÕn M. ¦u ®iÓm: kh¾c phôc ®−îc khã kh¨n vÒ x¸c ®Þnh thêi ®iÓm chuyÓn m«i tr−êng cña c¸ch b. §¹t ®é cøng cao song cã øng suÊt bªn trong rÊt nhá, ®é biÕn d¹ng thÊp nhÊt, thËm chÝ cã thÓ söa, n¾n sau khi gi÷ ®¼ng nhiÖt khi thÐp ë tr¹ng th¸i γ qu¸ nguéi vÉn cßn dÎo. Nh−îc ®iÓm: n¨ng suÊt thÊp, chØ ¸p dông ®−îc cho c¸c thÐp cã Vth nhá (thÐp hîp kim cao nh− thÐp giã) vµ víi tiÕt diÖn nhá nh− mòi khoan, dao phay... C¶ ba ph−¬ng ph¸p t«i kÓ trªn ®Òu ®¹t ®−îc tæ chøc mactenxit. d. T«i ®¼ng nhiÖt: ®−êng d trªn h×nh 4.18 Kh¸c t«i ph©n cÊp ë chç gi÷ ®¼ng nhiÖt l©u h¬n (hµng giê) còng trong m«i tr−êng láng (muèi nãng ch¶y) ®Ó austenit qu¸ nguéi ph©n hãa hoµn toµn thµnh hçn hîp F-Xª nhá mÞn cã ®é cøng t−¬ng ®èi cao, ®é dai tèt. Tïy theo nhiÖt ®é gi÷ ®¼ng nhiÖt sÏ ®−îc c¸c tæ chøc kh¸c nhau: 250 ÷ 400oC - bainit, 500 ÷ 600oC - tr«xtit. Sau khi t«i d¼ng nhiÖt kh«ng ph¶i ram. T«i ®¼ng nhiÖt cã mäi −u, nh−îc ®iÓm cña t«i ph©n cÊp, nh−ng ®é cøng thÊp h¬n vµ ®é dai cao h¬n, n¨ng suÊt thÊp Ý t ®−îc ¸p dông c¸ch t«i nµy. Mét ph−¬ng ph¸p t«i ®¼ng nhiÖt ®Æc biÖt lµ t«i ch× (patenting) - t«i ®¼ng nhiÖt trong bÓ Pb nãng ch¶y ë 500 ÷ 520oC → X mÞn, qua khu«n kÐo sîi nhiÒu lÇn (ε tæng= 90%), ®¹t σE vµ δ max. e. Gia c«ng l¹nh ¸p dông cho thÐp dông cô hîp kim, %C cao vµ ®−îc hîp kim hãa, c¸c ®iÓm M® vµ MK qu¸ thÊp nªn khi t«i l−îng γ d− qu¸ lín, lµm gi¶m ®é cøng. §em gia c«ng l¹nh (-50 hay -70oC) ®Ó γ d− → M, ®é cøng cã thÓ t¨ng thªm 1 ÷ 10 ®¬n vÞ HRC. f. T«i tù ram Lµ c¸ch t«i víi lµm nguéi kh«ng triÖt ®Ó, nh»m lîi dông nhiÖt cña lâi hay c¸c phÇn kh¸c truyÒn ®Õn, nung nãng tøc ram ngay phÇn võa ®−îc t«i: ®ôc, ch¹m, t«i c¶m øng b¨ng m¸y, trôc dµi... 4.4.5. C¬ - nhiÖt luyÖn thÐp a. B¶n chÊt: ®ång thêi: biÕn d¹ng dÎo (c¸n nãng) γ ®em t«i ngay råi ram thÊp ë 150 ÷ 200 C. KÕt qu¶: M nhá mÞn víi x« lÖch cao, nhê ®ã kÕt hîp cao nhÊt o gi÷a ®é bÒn, ®é dÎo vµ ®é dai mµ ch−a cã ph−¬ng ph¸p hãa bÒn nµo s¸nh kÞp. So víi nhiÖt luyÖn t«i + ram thÊp th«ng th−êng: bÒn kÐo cao t¨ng 10 ÷ 20%, ®é dÎo, ®é dai t¨ng tõ 1,5 ®Õn 2 lÇn. Gåm 2 lo¹i: b. C¬ - nhiÖt luyÖn nhiÖt ®é cao: h×nh 4.20a, biÕn d¹ng dÎo ë trªn A3 råi t«i ngay, ®Æc ®iÓm: - cã thÓ ¸p dông cho mäi thÐp kÓ c¶ thÐp cacbon, - dÔ tiÕn hµnh v× ë nhiÖt ®é cao austenit dÎo, æn ®Þnh, lùc Ðp nhá, ®é biÕn d¹ng ε = 20 ÷ 30%
60 - ®é bÒn kh¸ cao: σb = 2200 ÷ 2400MPa, δ = 6 ÷ 8%, aK = 300kJ/m . 2 biÕ n d¹ ng c. C¬ - nhiÖ t luyÖ n nhiÖ t ®é thÊp: thÊp: (h× nh T T 4.20b): Sau khi γ hãa ë trª n A3, lµ m nguéi A3 A3 nhanh thÐp xuè ng 400 ÷ 600oC lµ vïng γ qu¸ ngué i cã tÝ nh æn ®Þnh t−¬ng ®èi cao vµ thÊ p biÕ n d¹ ng Tktl h¬ n nhiÖ t ® é kÕ t tinh l¹ i, rå i biÕ n d¹ ng dÎ o vµ t«i ngay. §/® iÓ m: - chØ ¸ p dông ®− îc cho thÐp hîp kim M® M® - khã tiÕ n hµ nh v× ë nhiÖ t ®é thÊ p (400÷ γ M γ M 600oC) γ kÐm dÎ o h¬ n, m¸ y c¸ n lín, ph«i thÐp a) thê i gian b) thê i gian ph¶ i nhá ®Ó kÞp nguéi nhanh xuèng 400÷600oC H×nh 4.20. S¬ ®å c¬ - nhiÖt luyÖn: nhiÖt ®é cao (a) vµ nhiÖt ®é thÊp (b). - ®¹t ®−îc ®é bÒn rÊt cao σb = 2600 ÷ 2800MPa, song ®é dÎo, ®é dai thÊp h¬n lo¹i trªn: δ = 3%, aK = 200kJ /m2. 4.5. Ram thÐp Ram thÐp lµ nguyªn c«ng b¾t buéc khi t«i thÐp thµnh M. 4.5.1. Môc ®Ý ch vµ ®Þnh nghÜa a. Tr¹ng th¸i cña thÐp t«i thµnh M: cøng, rÊt gißn, kÐm dÎo, dai víi øng suÊt bªn trong lín Môc ®Ý ch cña ram: - gi¶m øng suÊt, ®iÒu chØnh c¬ tÝ nh cho phï hîp víi ®iÒu kiÖn lµm viÖc. b. §Þnh nghÜa: lµ nung nãng thÐp ®· t«i ®Õn c¸c nhiÖt ®é thÊp h¬n Ac1, ®Ó M vµ γ d− ph©n hãa thµnh c¸c tæ chøc cã c¬ tÝ nh phï hîp víi ®iÒu kiÖn lµm viÖc quy ®Þnh. 4.5.2. C¸c ph−¬ng ph¸p ram thÐp cacbon a. Ram thÊp (150 ÷ 250oC): tæ chøc ®¹t ®−îc lµ M ram, ®é cøng cao, tÝ nh dÎo, dai tèt h¬n, ¸p dông cho dông cô, c¸c chi tiÕt cÇn ®é cøng vµ tÝ nh chèng mµi mßn cao nh−: dao c¾t, khu«n dËp nguéi, b¸nh r¨ng, chi tiÕt thÊm cacbon, æ l¨n, trôc, chèt... b. Ram trung b×nh (300 ÷ 450oC): tæ chøc ®¹t ®−îc lµ T ram. Sau khi ram trung b×nh ®é cøng gi¶m ®i râ rÖt, nh−ng vÉn cßn kh¸ cao, giíi h¹n ®µn håi max, ¸p dông cho chi tiÕt m¸y, dông cô cÇn ®é cøng t−¬ng ®èi cao vµ ®µn håi nh− khu«n dËp nãng, khu«n rÌn, lßxo, nhÝ p... c. Ram cao (500 ÷ 650oC): tæ chøc ®¹t ®−îc lµ X ram. * C¬ tÝ nh tæng hîp cao nhÊt, nhiÖt luyÖn ho¸ tèt So s¸ng c¬ tÝ nh cña thÐp sau ram cao víi c¸c d¹ng nhiÖt luyÖn kh¸c b¶ng 4.2. * ¸p dông cho c¸c chi tiÕt m¸y cÇn giíi h¹n bÒn, ®Æc biÖt lµ giíi h¹n ch¶y vµ ®é dai va ®Ëp cao nh− c¸c lo¹i trôc, b¸nh r¨ng lµm b»ng thÐp chøa 0,30 ÷ 050%C, ®¹t ®é bãng cao khi gia c«ng. * Giíi h¹n nhiÖt ®é ph©n chia c¸c lo¹i ram trªn chØ lµ t−¬ng ®èi, chØ phï hîp cho thÐp cacbon vµ víi thêi gian gi÷ nhiÖt kho¶ng 1h. Ngoµi ba ph−¬ng ph¸p ram trªn cßn ph¶i ph©n biÖt ram mµu vµ tù ram.
61 B¶ng 4.2. C¬ tÝ nh cña thÐp cã 0,45%C ë c¸c d¹ng nhiÖt luyÖn kh¸c nhau D¹ng nhiÖt luyÖn C¬ tÝ nh σb, σ0,2, δ, % ψ, % aK, MPa MPa kJ/m2 ñ 8400C 530 280 32,5 50 900 0 Th−êng hãa 850 C 650 320 15 40 500 0 0 T«i 850 C + ram 200 C 1100 720 8 12 300 0 0 T«i 850 C + ram 650 C 720 450 22 55 1400 d. Ram mµu vµ t«i tù ram: Ram ë 200 ÷ 350oC, trªn mÆt thÐp xuÊt hiÖn líp «xyt máng víi chiÒu dµy kh¸c nhau cã mµu s¾c ®Æc tr−ng nh−: vµng (~ 0,045µm) ë 220 ÷ 240oC, n©u (~ 0,050µm) ë 255 ÷ 265 C,tÝ m (~ 0,065µm) ë 285 ÷ 295 C, o o xanh (~ 0,070µm) ë 310 ÷ 320 C. Nhê ®ã dÔ dµng x¸c ®Þnh nhiÖt ®é ram thÊp mµ kh«ng cÇn dông o cô ®o nhiÖt. T«i tù ram cã c¸c ®Æc ®iÓm: nhanh, ®¬n gi¶n, tiÖn dïng, ph¶i cã kinh nghiÖm. e. ¶nh h−ëng cña thêi gian ram: th−êng (1 ÷ 2h). Chó ý lµ sau khi t«i nªn ram ngay ®Ó võa tr¸nh nøt x¶y ra sau khi t«i võa ®Ó tr¸nh hiÖn t−îng æn ®Þnh hãa γ d−. 4.6. C¸c khuyÕt tËt x¶y ra khi nhiÖt luyÖn thÐp 4.6.1. BiÕn d¹ng vµ nøt a. Nguyªn nh©n vµ t¸c h¹i: do øng suÊt sinh ra khi nguéi lµm thÐp bÞ biÕn d¹ng, cong vªnh, nøt. Nãi chung khã tr¸nh khái nh−ng ph¶i t×m c¸ch h¹n chÕ. b. Ng¨n ngõa: - Nung nãng vµ ®Æc biÖt lµ lµm nguéi víi tèc ®é hîp lý . - Nung nãng vµ lµm nguéi c¸c trôc dµi: khi nung treo th¼ng ®øng ®Ó tr¸nh cong, khi lµm nguéi ph¶i nhóng th¼ng ®øng, phÇn dµy xuèng tr−íc... - Nªn dïng t«i ph©n cÊp, h¹ nhiÖt tr−íc khi t«i, víi c¸c vËt máng ph¶i t«i trong khu«n Ðp. c. Kh¾c phôc: biÕn d¹ng, cong vªnh víi mét sè d¹ng chi tiÕt nh− trôc dµi, tÊm cã thÓ ®em n¾n, Ðp nãng hoÆc nguéi. Cßn khi bÞ nøt th× kh«ng söa ®−îc. 4.6.2. «xy hãa vµ tho¸t cacbon a. Nguyªn nh©n vµ t¸c h¹i: do trong m«i tr−êng nung cã chøa chÊt «xy hãa Fe vµ C: O2, CO2, h¬i n−íc..., khi «xy hãa th−êng ®i kÌm víi tho¸t cacbon. T¸c h¹i cña «xy hãa: lµm hôt kÝ ch th−íc, xÊu bÒ mÆt s¶n phÈm, tho¸t cacbon lµm gi¶m ®é cøng khi t«i. b. Ng¨n ngõa: - KhÝ quyÓn b¶o vÖ:: CO2/CO, H2O/H2, H2/CH4 < Pth g©y oxy ho¸ - KhÝ quyÓn trung tÝ nh: N, Ar,.. - Nung trong lß ch©n kh«ng: 10-2 ÷ 10-4 at cã kh¶ n¨ng chèng «xy hãa vµ tho¸t cacbon mét c¸ch tuyÖt ®èi cho mäi thÐp vµ hîp kim. Cã thÓ: + R¶i than hoa trªn ®¸y lß hay cho chi tiÕt vµo hép phñ than l·ng phÝ v× kÐo dµi thêi gian nung. + Lß muèi ®−îc khö «xy triÖt ®Ó b»ng than, fer« silic. C¸ch nµy chØ ¸p dông ®−îc cho chi tiÕt nhá, n¨ng suÊt thÊp. §−îc ¸p dông réng r·i khi t«i dao c¾t. RÊt ®éc c. Kh¾c phôc: Ph¶i ®Ó ®ñ ®−îc l−îng d− ®Ó hít bá ®i hoÆc ®em thÊm cacbon.
62 4.6.3. §é cøng kh«ng ®¹t: a. §é cøng qu¸ cao: sau khi ñ vµ th−êng hãa thÐp hîp kim, do tèc ®é nguéi lín → ñ l¹i. b. §é cøng qu¸ thÊp: NhiÖt ®é t«i ch−a ®ñ cao, thêi gian gi÷ nhiÖt ng¾n. Lµm nguéi kh«ng ®ñ nhanh theo yªu cÇu ®Ò ra ®Ó t¹o nªn M. Tho¸t cacbon bÒ mÆt,.. kh¾c phôc. 4.6.4. TÝ nh gißn cao Sau khi t«i, ®é cøng vÉn ë b×nh th−êng mµ thÐp l¹i qu¸ gißn (r¬i vì). Nguyªn nh©n lµ nhiÖt ®é t«i qu¸ cao (gäi lµ qu¸ nhiÖt), h¹t thÐp bÞ lín. Kh¾c phôc: th−êng hãa råi t«i l¹i, t¨ng biÕn d¹ng. 4.6.5. ¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é vµ tÇm quan träng cña kiÓm nhiÖt a. ¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é: lµ yÕu tè quyÕt ®Þnh nhÊt chÊt l−îng nhiÖt luyÖn b. KiÓm tra nhiÖt ®é nung: b»ng c¸c dông cô ®o nhiÖt: - < 400 ÷ 500oC dïng nhiÖt kÕ thñy ng©n, < 1600oC dïng cÆp nhiÖt + ®ång hå (miliv«n kÕ): + cÆp Π Π- 1300oC (®Õn 1600oC), cÆp XA- 800oC (1200oC). −íc l−îng b»ng m¾t: Mµu ®á - 700 ÷ 830oC, da cam - 850 ÷ 900oC, vµng - 1050 ÷ 1250oC, tr¾ng - 1250 ÷ 1300oC. TÊt nhiªn c¸ch nµy kÐm chÝ nh x¸c vµ ®ßi hái cã kinh nghiÖm. 4.7. Hãa bÒn bÒ mÆt 4.7.1. T«i bÒ mÆt nhê nung nãng b»ng c¶m øng ®iÖn (t«i c¶m øng) a. Nguyªn lý nung nãng bÒ mÆt: (h×nh 4.21a). ChiÒu s©u nung ∆ x¸c ®Þnh theo ρ c«ng thøc ∆ = 5030 cm, trong ®ã: ρ - ®iÖn trë suÊt (Ω.cm), µ - ®é tõ µf thÈm (gaus/¬cstet). a. s¬ ®å nung nãng c¶m øng, b. t«i khi nung nãng toµn bé bÒ mÆt t«i, c. t«i khi nung nãng vµ lµ m nguéi liª n tôc 1. chi tiÕ t t«i, 2. vßng c¶ m øng, 3. vßng phun n−íc, 4. ®−êng søc tõ tr−êng. H×nh 4.21. Nung nãng vµ t«i c¶m øng: b. Chän tÇn sè vµ thiÕt bÞ: B¸nh r¨ng chiÒu dµy líp t«i b»ng (0,20 ÷ 0,28)M (M lµ m«®un r¨ng). Khi cÇn líp t«i dµy (4 ÷ 5mm): thiÕt bÞ 2500 hay 8000Hz, P= 100kW trë lªn. Líp t«i máng (1 ÷ 2 mm), thiÕt bÞ tÇn sè cao (66000 hay 250000Hz), p= 50 ÷ 100kW. c. C¸c ph−¬ng ph¸p t«i: Vßng c¶m øng ®−îc uèn sao cho cã d¹ng bao, «m lÊy phÇn bÒ mÆt cÇn nung ®Ó t«i song kh«ng ®−îc tiÕp xóc víi chi tiÕt, cã khe hë 1,5 ÷ 5,0mm, cµng nhá cµng ®ì tæn hao. Cã 3 kiÓu t«i sau:
63 - Nung nãng råi lµm nguéi toµn bÒ mÆt nh− biÓu thÞ ë h×nh 4.21b. - Nung nãng råi lµm nguéi tuÇn tù tõng phÇn riªng biÖt: t«i tõng r¨ng cho c¸c b¸nh r¨ng lín (m > 6) hay c¸c cæ trôc khuûu (cã m¸y t«i chuyªn dïng ®iÒu khiÓn theo ch−¬ng tr×nh). - Nung nãng vµ lµm nguéi liªn tôc liªn tiÕp: trôc dµi (h×nh 4.21c), b¨ng m¸y... co thÓ tù ram. d. Tæ chøc vµ c¬ tÝ nh cña thÐp t«i c¶m øng: ThÐp dïng: %C= 0,35 ÷ 0,55% (th−êng chØ 0,40 ÷ 0,50%), cã thÓ hîp kim thÊp Tæ chøc: nung víi tèc ®é rÊt nhanh do ®ã: - NhiÖt ®é chuyÓn biÕn pha A1, A3 n©ng cao lªn, do vËy nhiÖt ®é t«i cao h¬n tõ 100 ÷ 200oC. - Tèc ®é chuyÓn biÕn pha rÊt nhanh, thêi gian chuyÓn biÕn ng¾n, nhËn ®−îc siªu M rÊt dÎo dai T«i c¶m øng th−êng ®−îc ¸p dông cho c¸c chi tiÕt: + chÞu t¶i träng tÜnh vµ va ®Ëp cao, chÞu mµi mßn ë bÒ mÆt nh− b¸nh r¨ng, chèt... + chi tiÕt chÞu mái cao, + chÞu uèn, xo¾n lín: trôc truyÒn, trôc... e. −u viÖt: - N¨ng suÊt cao, do thêi gian nung ng¾n v× chØ nung líp máng ë bÒ mÆt vµ nhiÖt ®−îc t¹o ra ngay trong líp kim lo¹i. - ChÊt l−îng tèt, tr¸nh ®−îc c¸c khuyÕt tËt: «xy hãa, tho¸t cacbon, chÊt l−îng ®ång ®Òu, kÕt qu¶ æn ®Þnh. §é cøng cao h¬n so víi t«i th−êng kho¶ng 1 ÷ 3 ®¬n vÞ HRC, gäi lµ siªu ®é cøng. - DÔ tù ®éng hãa, c¬ khÝ hãa, thÝ ch hîp cho s¶n xuÊt hµng lo¹t. Nh−îc ®iÓm: khã ¸p dông cho c¸c chi tiÕt cã h×nh d¹ng phøc t¹p, tiÕt diÖn thay ®æi ®ét ngét... do khã chÕ t¹o vßng c¶m øng thÝ ch hîp. 4.7.2. Hãa - nhiÖt luyÖn §/n: Hãa - nhiÖt luyÖn lµ ®−a chi tiÕt vµ trong m«i tr−êng thÊm cã thµnh phÇn, nhiÖt ®é thÝ ch hîp trong thêi gian ®ñ ®Ó nguyªn tè cÇn thÊm ®i s©u vµo trong chi tiÕt sau ®ã ®em nhiÖt luyÖn ®Ó c¶i thiÖn h¬n n÷a tÝ nh chÊt cña líp bÒ mÆt. a. Nguyªn lý chung M«i tr−êng thÊm: lµ m«i tr−êng cã chøa nguyªn tè cÇn thÊm, cã kh¶ n¨ng ph¶n øng ®Ó cè ®Þnh nguyªn tè thÊm lªn bÒ mÆt chi tiÕt vµ khuÕch t¸n vµo s©u phÝ a bªn trong. ThÊm C: m«i tr−êng khÝ ph©n huû tõ dÇu ho¶, thÊm N: khÝ NH3,.. 2 môc ®Ý ch chÝ nh: - N©ng cao ®é cøng, tÝ nh chèng mµi mßn vµ ®é bÒn mái cña thÐp h¬n c¶ t«i bÒ mÆt: thÊm C, thÊm N, thÊm C-N,... ®−îc øng dông réng r·i trong s¶n xuÊt c¬ khÝ . - N©ng cao tÝ nh chèng ¨n mßn: thÊm Cr, thÊm Al, Si, B. C¸c qu¸ tr×nh thÊm nµy ph¶i tiÕn hµnh ë nhiÖt ®é cao h¬n vµ thêi gian dµi h¬n, Ý t th«ng dông h¬n. C¸c giai ®o¹n: 1) khuÕch t¸n thÓ khÝ : lµ qu¸ tr×nh khuÕch t¸n chÊt thÊm ®Õn bÒ mÆt chi tiÕt 2) Ph¶n øng t¹o nguyªn tö ho¹t tÝ nh vµ cè ®Þnh lªn bÒ mÆt: hÊp phô t¹o nguyªn tö ho¹t trªn bÒ mÆt vµ ph¶n øng víi nÒn ®Ó cè ®Þnh chóng trªn bÒ mÆt (cã thÓ hÊp phô ph©n ly hoÆc ph¶n øng ph©n ly ra nguyªn tö ho¹t tÝ nh).
64 3) KhuÕch t¸n thÓ r¾n: nguyªn tö chÊt thÊm ®−îc cè ®Þnh trªn bÒ mÆt khuÕch t¸n s©u vµo bªn trong ®Ó t¹o nªn líp thÊm víi chiÒu s©u nhÊt ®Þnh. Trong ba giai ®o¹n kÓ trªn th× khuÕch t¸n thÓ r¾n th−êng chËm nhÊt do ®ã lµ kh©u quyÕt ®Þnh sù h×nh thµnh cña líp thÊm. ¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é vµ thêi gian: NhiÖt ®é cµng cao: ph¶n øng t¹o nguyªn tö ho¹t vµ khuÕch t¸n vµo cµng nhanh, song cao qu¸ th× cã h¹i: VÝ dô: thÊm C kh«ng qu¸ 950oC ®Ó h¹t tinh thÓ kh«ng bÞ th« to, thÊm N kh«ng qu¸ 650oC ®Ó cßn b¶o tån tæ chøc ho¸ tèt cña thÐp ë lâi. Thêi gian thÊm: cµng dµi th× líp thÊm cµng s©u: X = K τ (X-chiÒu s©u líp thÊm, K-h»ng sè ∈ no vµ c«ng nghÖ thÊm, τ- thêi gian thÊm) b. ThÊm cacbon: phæ biÕn nhÊt, dÔ lµm do ®ã hÇu hÕt c¸c x−ëng C¬ khÝ ®Òu ¸p dông ¦u ®iÓm: bÒ mÆt sau khi thÊm + t«i vµ ram thÊp HRC 60÷64, chèng mµi mßn cao, chÞu mái tèt, cßn lâi bÒn, dÎo, dai víi ®é cøng HRC 30 ÷ 40. NhiÖt ®é thÊm: §ñ cao ®Ó thÐp ë tr¹ng th¸i hoµn toµn lµ γ, pha cã kh¶ n¨ng hßa tan nhiÒu cacbon (900 ÷ 950oC). Tuú theo lo¹i thÐp sö dông: ThÐp C: C10-C25, T thÊm = (900-930)oC, ThÐp hîp kim cã Ti: 18CrMnTi, 25CrMnTi, T=(930-950)oC, Mn ®Ó %C kh«ng qu¸ cao → bong Sau khi thÊm vµ t«i+ram thÊp: bÒ mÆt %C (1-1,2)%, sau t«i +ram thÊp ®é cøng cao (th−êng lµ 62 ÷ 64), kh«ng bong. Lâi: cã tæ chøc h¹t nhá (cÊp 5 ÷ 8) víi tæ chøc mactenxit h×nh kim nhá mÞn, kh«ng cã F tù do, ®Ó b¶o ®¶m ®é bÒn, ®é dai cao, HRC 30 ÷ 40. Thêi gian thÊm: (gi÷ nhiÖt ë nhiÖt ®é thÊm) phô thuéc vµo hai yÕu tè sau. 1) ChiÒu dµy líp thÊm yªu cÇu: chiÒu dµy líp thÊm X = (0,10 ÷ 0,15)d, d ®−êng kÝ nh hay chiÒu dµy chi tiÕt. Riªng ®èi víi b¸nh r¨ng lÊy X=(0,20 ÷ 0,30)m (m- m«duyn cña r¨ng) 2) Tèc ®é thÊm: Tuú theo c«ng nghÖ thÊm vµ nhiÖt ®é thÊm: C«ng nghÖ thÊm: 2 c«ng nghÖ th−êng dïng: n¾ p ThÊm C thÓ r¾n: Hçn hợp thấm: chi tiÕ t thÊ m Than (cốc, đá, gỗ) cở 2-8mm : 25% hç n hî p Than dùng lại (xàng bỏ bột vụn): 60% thÊ m BaCO3 : 15% hé p Hoà BaCO3 vào nước vừa xệt để có thể thÊ m trộn đều vào than. Xếp chi tiết và lèn H×nh 4.22. Hép thÊm C thÓ r¾n than vừa chặt như hình 4.22. Thêi gian vµ chiÒu dµy líp thÊm: X =(0,11-0,12)τ, khi thÊm ë (900-930)oC- lÊy 2 K=0,11, khi thÊm ë (930-950)oC- lÊy K=0,12 §Æc ®iÓm cña thÊm cacbon thÓ r¾n lµ: + Thêi gian dµi (do ph¶i nung c¶ hép than dÉn nhiÖt chËm), bôi, khã c¬ khÝ hãa, kÐm æn ®Þnh, kh«ng ®ßi hái thiÕt bÞ kÝ n, rÊt ®¬n gi¶n ThÊm ë thÓ khÝ : lµ ph−¬ng ph¸p thÊm hiÖn ®¹i, ®−îc sö dông réng r·i trong s¶n xuÊt C¬ khÝ . ChÊt thÊm: KhÝ ®èt vµ dÇu ho¶ (dÇu ho¶ dÔ dïng h¬n)
65 ThiÕt bÞ thÊm: c¸c lo¹i lß chuyªn dïng ®Ó thÊm C (b¶ng 4.3) B¶ng 4.3. Lß thÊm C cña Nga Lo¹i lß P, kw dxh Lo¹i lß P, kw dxh lß,mm lß,mm • 25 25 300x450 • 75 75 500x900 • 35 35 300x600 • 90 90 600x900 • 60 60 450x600 •105 105 600x1200 XÕp hoÆc treo chi tiÕt vµo lß ®¶m b¶o bÒ mÆt b× nh dÇ u cÇn thÊm ph¶i lu«n cã khÝ lu©n chuyÓn. N©ng ngä n lö a ® Õ m giä t nhiÖt ®é vµ cÊp dÇu: ® é ng c¬ è ng x¶ NhiÖt ®é Sè giät dÇu, [giät/phót] (lß Ц 25 - Ц 60) chi tiÕ t < 300 0 thÊ m 300-500 30 500-900 30-50 900-950 90-150 (b·o hoµ) 900-950 50-80 (khuÕch t¸n) NhiÖt ®é thÊm: theo lo¹i thÐp nh− thÊm C thÓ r¾n Thêi gian thÊm: (kÓ tõ khi ®¹t nhiÖt ®é thÊm) X2 τ= , K=0,12 khi thÊm (900-930)oC, K=0,14 khi K H×nh 4.23. S¬ ®å lß thÊm C thÊm ë (930-950)oC,τ=τb·ohoµ+τk/t¸n=2τb·o hoµ=2 τk/t¸n b»ng dÇu ho¶ NhiÖt luyÖn sau khi thÊm: 3 c«ng nghÖ: 1- T«i trùc tiÕp+ram thÊp ë 200oC-1h: sau thÊm lÊy ra cho nhiÖt ®é h¹ xuèng cßn 850-860oC th× t«i trong dÇu. ChØ ¸p dông cho thÐp hîp kim, quy tr×nh ®¬n gi¶n, kinh tÕ. 2- T«i 1 lÇn+ram thÊp ë 200oC-1h: sau thÊm ®em th−êng ho¸ råi t«i ë (820- 850)oC khi cÇn −u tiªn cho líp bÒ mÆt, t«i ë (860-880)oC khi cÇn −u tiªn cho lâi, ¸p dông ®−îc cho c¶ thÐp C. 3- T«i 2 lÇn+ram thÊp ë 200oC-1h: sau thÊm ®em th−êng ho¸ råi t«i ë (880-900)oC cho lâi xong, nung l¹i vµ t«i cho bÒ mÆt ë (760-780)oC (tèt nhÊt lµ t«i cao tÇn), ¸p dông cho mäi lo¹i thÐp, ®¶m b¶o c¬ tÝ nh c¶ lâi vµ bÒ mÆt, song phiÒn phøc vµ ngµy cµng Ý t dïng. c. ThÊm nit¬ §Þnh nghÜa vµ môc ®Ý ch: lµm b·o hßa vµ khuÕch t¸n N vµo bÒ mÆt thÐp hîp kim sau khi nhiÖt luyÖn ho¸ tèt nh»m môc ®Ý ch chñ yÕu lµ n©ng cao ®é cøng, tÝ nh chèng mµi mßn (HRC 65 ÷ 70 h¬n h¼n thÊm cacbon) vµ giíi h¹n mái cña chi tiÕt. Tæ chøc cña líp thÊm: tõ ngoµi vµo lÇn l−ît lµ: (ε+γ’)- γ’-(γ’+α)-thÐp ë lâi, trong ®ã ε - lµ pha xen kÏ øng víi Fe2-3N, γ’ - lµ pha xen kÏ øng víi Fe4N, α - dung dÞch r¾n cña N trong Feα. §é cøng cao nhÊt cña líp thÊm lµ vïng (γ’+α), do cã nhiÒu nitrit: CrN, AlN, tiÕt ra nhá mÞn n»m ph©n bè ®Òu, kh«ng ph¶i qua nhiÖt luyÖn tiÕp theo nh− khi thÊm C.
66 ThÐp dïng ®Ó thÊm N: lµ thÐp hîp kim chuyªn ®Ó thÊm N ®iÓn h×nh lµ 38CrMoAlA sau khi nhiÖt luyÖn ho¸ tèt ChÊt thÊm N: khÝ NH3 c«ng nghiÖp (am«niac), ë nhiÖt ®é thÊm (480 ÷ 650)oC, NH3 bÞ ph©n huû nhiÖt theo ph¶n øng: 2 NH3 → 3H2 + 2Nng.tö ChØ cã NH3 hÊp phô trªn bÒ mÆt ph©n huû t¹o thµnh Nng/tö míi cã tÝ nh ho¹t cao khuÕch t¸n vµo t¹o thµnh líp thÊm. PhÇn lín cßn l¹i kh«ng cã t¸c dông thÊm, do ®ã ®Ó thÊm N ng−êi ta ph¶i liªn tôc b¬m NH3 vµo lß vµ lÊy s¶n phÈm thõa ra ngoµi. §Ó thÊm æn ®Þnh víi tèc ®é ®ñ nhanh th× tû lÖ ph©n huû nhiÖt P cña NH3: sè mol NH3 phan huû P= ph¶i tho¶ m·n: tæng sè mold− avµo NhiÖt ®é 450-500 500-600 600-700 P, % 20-35 30-45 40-60 §Æc ®iÓm cña c«ng nghÖ thÊm nit¬: - Do ph¶i tiÕn hµnh ë nhiÖt ®é thÊp ®Ó kh«ng lµm háng tæ chøc cña thÐp sau ho¸ tèt. Chän nhiÖt ®é thÊm ph¶i c¨n cø vµo tÝ nh chèng ram cña thÐp (thÐp 38CrMoAlA thÊm ë (500-550)oC, thÐp giã 80W18Cr4V cã thÓ thÊm ë (600-700)oC) - Sau khi thÊm kh«ng ph¶i t«i mµ ph¶i lµm nguéi chËm ®Õn nhiÖt ®é 200oC ®Ó tiÕt nitrit lµm t¨ng ®é cøng, råi ®uæi hÕt khÝ ra míi ®−îc më lß ®Ó chèng næ. - NÕu trong khÝ thÊm cã pha thªm l−îng nhá khÝ ®èt (1-2%), hoÆc thØnh tho¶ng më van cho 1 chót kh«ng khÝ vµo, c¸c nguyªn tè C (trong khÝ ®èt), oxy (trong kh«ng khÝ ) cã t¸c ®ông æn ®Þnh pha ε do ®ã tèc ®é thÊm t¨ng. X2 - Thêi gian thÊm: khi cã mÆt C vµ O trong khÝ thÊm th× τ = , K = 0,2 ®Õn 0,27, K chó ý líp ε xèp cã ®é cøng thÊp (250-300HB), mÉu thÊm to lªn do ®ã th−êng ph¶i hít bá ®i. §é cøng cña líp thÊm N: 900-1000 HV, gi÷ ®−îc ë nhiÖt ®é trªn 500oC. C«ng dông: cho chi tiÕt cÇn ®é cøng vµ tÝ nh chèng mµi mßn rÊt cao, lµm viÖc ë nhiÖt ®é cao h¬n 500oC, nh− mét sè trôc, b¸nh r¨ng, s¬mi trong m¸y bay, dông cô c¾t, dông cô ®o. d. ThÊm cacbon - nit¬ §Þnh nghÜa vµ môc ®Ý ch: lµm b·o hßa (thÊm, khuÕch t¸n) ®ång thêi cacbon vµ nit¬ vµo bÒ mÆt thÐp ®Ó n©ng cao ®é cøng vµ tÝ nh chèng mµi mßn (vÒ mÆt nµy nã n»m trung gian gi÷a thÊm cacbon vµ thÊm nit¬). Nh− vËy nã còng nh»m môc ®Ý ch nh− hai ph−¬ng ph¸p hãa - nhiÖt luyÖn trªn song tèt h¬n thÊm cacbon. §Æc ®iÓm cña c«ng nghÖ thÊm C-N: tïy thuéc vµo tû lÖ gi÷a C vµ N trong líp thÊm mµ qu¸ tr×nh cã thÓ gÇn víi mét trong hai d¹ng thÊm C hoÆc N trªn: - ThÊm ë nhiÖt ®é cao, trªn d−íi 800oC: chñ yÕu lµ thÊm C (Ý t N), do ®ã cã tÝ nh chÊt gÇn víi thÊm C h¬n song tèt h¬n chØ thÊm C. - ThÊm ë nhiÖt ®é thÊp, trªn d−íi 600oC: líp thÊm chñ yÕu lµ N, do ®ã tÝ nh chÊt gÇn víi thÊm N h¬n song kÐm h¬n thÊm nit¬ ®«i chót ThÊm C-N ë nhiÖt ®é cao: