Các phương pháp nhiệt luyện thép

2.1. Ủ thép Ủ là gì ?  Nung nóng + giữ nhiệt + nguội chậm cùng lò  nhận tổ chức cân bằng ( giống GĐP) độ cứng thấp + độ dẻo cao Vì sao cần ủ? - Làm giảm độ cứng để dễ dàng gia công cơ khí(cắt, bào, tiện…..) - Làm tăng thêm độ dẻo  dễ gia công biến dạng (dập, cán, kéo….) - Khử bỏ ứng suất bên trong sinh ra trong quỏ trình GC ….. - Làm đồng đều thành phần hóa học trong toàn bộ chi tiết (ủ khuếch tán) - Làm nhỏ hạt Chương 2. Các phương pháp nhiệt luyện thép 2. Các phương pháp ủ không có chuyển biến pha T 0,7): nhận được tổ chức [XeII + P hạt] Tủ = Ac1 + (20-300C) Mục đích: - làm giảm độ cứng để dễ gia cụng cắt gọt - T ủ của thép 0.3% ???? - Tại sao tổ chức khi ủ hoàn toàn lại là P hạt?? c. Ủ cầu hóa: mục đích tạo thành P hạt  d. Ủ đẳng nhiệt: áp dụng cho thép hợp kim cao Mục đích: nhận được P  độ cứng thấp (T ~ A1- 500C) e. Ủ khuyếch tán: áp dụng cho thép HK cao bị thiên tích khi đúcT0 ủ rất cao 11000-11500C, 10-15h sau ủ hạt lớn  ủ hay cán làm nhỏ hạt 2.2. Thường hóa thép 1. Thường hóa là gì? Nung nóng (đạt As) + giữ nhiệt + nguội trong không khí tĩnh  nhận tổ chức gần ổn định ( P hay X) độ cứng thấp (cao hơn ủ) 2. Cách lựa chọn nhiệt độ - Thép trước cùng tích: Tth = Ac3 + (30-500C) - Thép sau cùng tích: Tth = Acm + (30-500C) 3. Mục đích - Đạt độ cứng thích hợp cho gia công cắt ( %C ≤ 0.25) - Làm nhỏ hạt Xe trước khi nhiệt luyện kết thúc - Làm mất lưới XeII trong thép sau cùng tích 2.3. Tôi thép 1. Đ/n: Nung nóng + giữ nhiệt + nguội nhanh  nhận tổ chức M không ổn định với độ cứng cao 2. Mục đích Nâng cao độ cứng và tính chống mài mòn cho chi tiết (%C>0.3≥50HRC ) Nâng cao độ bền và sức chịu tải của chi tiết 3. Cách chọn nhiệt độ tôi Thép tct và ct: Ttôi = Ac3 + (30-500C) Thộp sct: Ttôi = Ac1 + (30-500C) - Thép hợp kim: %HK thấp  dựa theo thép C %HK cao  tra sổ tay NL Thép TCTtôi hoàn toàn? Tổ chức nhận được ? Thép SCTtôi không hoàn toàn? Tổ chức nhận được ? Tại sao ? 4. Tốc độ tôi tới hạn - Là tốc độ nguội nhỏ nhất gây nên chuyển biến As M - Các yếu tố ảnh hưởng Thành phần nguyên tố hợp kim trong As Sự đồng nhất của As Các phần tử rắn chưa hoà tan vào As Kích thước hạt As trước khi làm nguội 5. Độ thấm tôi  là chiều sâu lớp tôi cứng có tổ chức M Các yếu tố ảnh hưởng: - tốc độ nguội tới hạn - tốc độ nguội chi tiết Vng Vthtôi thấu * Tốc độ nguội nhanh độ thấm tôi tăng đường phân bố tốc độ nguội nông hơn Tôi đầu mút Thép 1080 : Thép C thường (0,8%C) Thép 5120: C thấp (0,2%), Thép 3160: C trung bình (0,6%C); Đánh giá độ thấm tôi Phân biệt : Tính thấm tôi và tính tôi cứng Ý nghĩa: - biểu thị khả năng hoá bền của vật liệu 6. Các phương pháp tôi thể tích và công dụng a. Yêu cầu với môi trường tôi: - Chi tiết sau tôi phải đạt tổ chức M - Chi tiết không bị cong vênh, nứt b. Đường cong nguội lý tưởng: - Giai đoạn làm nguội nhanh qua vùng 500-6000C (As kém ổn định nhất) - Giai đoạn làm nguội chậm trong vùng chuyển biến M 200-3000C:  để tránh ứng suất nhiệt cho chi tiết c. Các môi trường tôi thông dụng: ☻ Nước: - Rẻ, an toàn, dễ kiếm - Làm nguội nhanh ở cả 2 khoảng nhiệt độ Cứng cao, biến dạng lớn - Nước nóng (>400C) làm giảm mạnh tốc độ nguộinước luôn nguội - Là môi trường tôi của thép C- Không dùng cho chi tiết có hình dạng phức tạp Thay đổi thành phần DD để tăng khả năng tôi: Dung dịch 10% NaCl+Na2CO3+NaOH Làm nguội nhanh ở vùng nhiệt độ cao, nguội chậm hơn ở vùng nhiệt độ thấp ☻Dầu: Làm nguội chậm ở cả 2 khoảng nhiệt độ trên - Dầu nóng và nguội khả năng tôi giống nhaudùng dầu nóng (60-800C) để tăng tính linh động Chỳ ý: Dầu thông thường Tcháy=1500Cphải làm nguội - Là môi trường tôi của thép HK và chi tiết có hình dạng phức tạp Hiện nay dầu có thể tôi đến nhiệt độ cao (200-3000C) ☻Các môi trường tôi khác -Môi trường tôi muối nóng chảy: Áp dụng cho thép HK tôi đẳng nhiệt Mụi trường tôi Polyme Mụi trường tôi của lò chân không : Nitơ lỏng Tốc độ nguội tới hạn của một số môi trường tôi Tôi trong môi trường nước Tôi trong môi trường Polyme ☻ Tôi trong một môi trường ( véc tơ màu đỏ ) Vng>Vth Nhiệt độ (0C) ☻Tôi trong 2 môi trường - Giai đoạn đầu: nguội nhanh trong môi trường tôi mạnh hơn (nước, dung dịch muối…) - Giai đoạn sau: làm nguội trong môi trường yếu hơn (dầu…)  giảm được mức độ BD chi tiết nhược điểm: khó xác định thời điểm chuyển môi trường ???? ☻Tôi phân cấp (a) - Áp dụng chủ yếu cho thép HK cao - Nhúng vào mt T>Mđ 50-1000Cgiữ nhiệt  nguội trong không khí ☻Tôi đẳng nhiệt (b)  cần độ dai cao hơn, chống biến dạng và không cần ram tôi ra B ☻Tụi tự ram Áp dụng cho các chi tiết cần tôi bộ phận ☻Gia công lạnh  khử bỏ As dư sau tôi ở một số thép HK có điểm Mf quá thấp  làm lạnh : -50- (-70)0Cđộ cứng có thể tăng 1-10HRC 2.4. Ram thép  Nung nóng thép sau tôi đến nhiệt độ xác định ( Ac3  tôi ngay tiếp theo để ngăn cản xảy ra kết tinh lại, tuy không thể tránh được hoàn toàn. Đặc điểm : + có thể áp dụng cho mọi thép kể cả thép cacbon, + dễ tiến hành vì ở nhiệt độ cao As dẻo, ổn định, không cần lực tác dụng lớn, chỉ cần độ biến dạng  = 20  30%, + độ bền khá cao (không tránh khỏi kết tinh lại bộ phận): b = 2200  2400MPa, độ dẻo, độ dai tương đối tốt:  = 6  8%, aK = 300kJ/m2. * * c. Cơ - nhiệt luyện nhiệt độ thấp - Sau khi As hóa ở trên Ac3, làm nguội nhanh thép xuống 400  600oC (vùng As quá nguội có tinh ổn định tương đối cao và thấp hơn nhiệt độ kết tinh lại)  biến dạng dẻo và tôi ngay Đặc điểm : - chỉ áp dụng được cho thép HK- loại có tính ổn định của As quá nguội cao - khi tiến hành vì đòi hỏi độ biến dạng lớn  = 50  90%, ở nhiệt độ thấp (400  600oC) austenit kém dẻo hơn cần phải có các máy cán lớn, phải thép phải có tiết diện tương đối nhỏ để kịp nguội nhanh xuống 400  600oC, - đạt được độ bền rất cao b = 2600  2800MPa, song độ dẻo, độ dai thấp hơn loại trên:  = 3%, aK = 200kJ /m2. Chú ý: Cơ tính cao của cơ - nhiệt luyện vẫn còn lưu lại (di truyền) khi tôi tiếp theo. Công nghệ này thường chỉ tiến hành ở các nhà máy cán nhằm cung cấp các bán thành phẩm thép có độ bền cao. Các khuyết tật khi nhiệt luyện thép ☻Biến dạng và nứt Nguyên nhân: sinh ra do ưs ( ưs nhiệt + ưs tổ chức) ƯS >σbnứt hỏng, không khắc phục được ƯS >σch cong vênhnắn, sửa Phòng tránh: - tốc độ nung hợp lý - làm nguội hợp lý, theo đúng các quy tắc: nhúng thẳng đứng,phần dày của chi tiết xuống trước, mỏng sau - có thể ép các vật mỏng trong khuôn trước khi tôi - tận dụng tôi phân cấp Khắc phục: biến dạng vừa phải có thể mang nắn nguội Oxy hoá và thoát C - Hiện tượng tạo vảy ôxyt và mất C ở bề mặt chi tiết Nguyên nhân: - do có sự xuất hiện của các thành phần dễ gây OXH Fe và C như: hơi nước, oxy, CO2làm xấu, hỏng bm chi tiết - Thoát Cgiảm độ cứng Phòng tránh: Nung trong môi trường không có tác dụng OXH và thoát C  nung trong môi trường có khí bảo vệ: chế từ hơi đốt thiên nhiênCO/CO2; H2/H2O ( thành phần đối lập OXH và hoàn nguyên)  khí quyển trung tính : N2, Ar2 đắt  nung trong môi trường chân không ( 10-2-10-4 mmHg)  sử dụng than hoa….. - Khắc phục: thoát C  thấm lại C cho chi tiết ☻ Độ cứng không đạt Cao hơn hay thấp hơn mong muốn Nguyên nhân: -Cao: ủ và thường hóa thép HK do Vng lớn  khó gia công Khắc phục: làm lại với Vng nhỏ hơn - Thấp: xảy ra khi tôi: T0 không đúng, Thời gian giữ nhiệt không đủ, Vng không đúng Khắc phục: làm lại nhưng BD tăng ☻Tính giòn cao Nguyên nhân: nung quá caohạt lớn Khắc phục  đem thường hóa rồi nhiệt luyện lại với nhiệt độ nung thấp hơn Tầm quan trọng của kiểm nhiệt trong nhiệt luyện ☻Nhiệt độ có vai trò quan trọng  quyết định chất lượng đạt được ☻Đo nhiệt độ Dưới 400-5000C: Dựng nhiệt kế thủy ngân Dưới 16000C Dựng cặp nhiệt + đồng hồ chỉ thị 1100-13000C Cặp Platin-Platin Rodi 800-10000C Cặp Cromel-Alumen Trờn 10000C hỏa quang kế Kinh nghiệm ước lượng bằng mắt