Bài giảng Nhiệt luyện thép

Chương 4: NHIỆT LUYỆN THÉP 4.1 Khái niệm về nhiệt luyện thép Nhiệt luyện là gì? là công nghệ nung nóng kim loại, hợp kim đến nhiệt độ xác định, giữ nhiệt và làm nguội với tốc độ thích hợp Mục đích:  làm biến đổi tổ chức  biến đổi cơ tính của vật liệu theo hướng mong muốn của con người Đặc điểm của nhiệt luyện: - Không làm thay đổi hình hoặc thay đổi không đáng kể dạng kích thước chi tiết - Chi tiết vẫn ở trạng thái rắn - Chi tiết sau nhiệt luyện phải được đánh giá qua tổ chức tế vi và cơ tính Các yếu tố đặc trưng Thời gian () N h iệ t đ ộ ( to C ) Sơ đồ quy trình nhiệt luyện đơn giản nhất  nhiệt độ cao nhất mà quá trình cần đạt đến ton Nhiệt độ nung nóng (t0n) gn Thời gian giữ nhiệt (gn)  thời gian ngưng ở nhiệt độ nung nóng Vng Tốc độ nguội (Vng)  tốc độ làm nguội chi tiết sau khi giữ nhiệt Các chỉ tiêu đánh giá kết quả nhiệt luyện 1. Tổ chức tế vi - cấu tạo pha, kích thước hạt, chiều sâu lớp hoá bền….. Ảnh tổ chức của thép với sự phân tán xêmentit trên nền ferit Xê F 2. Độ cứng  biết giá trị độ cứng  ước lượng các chỉ tiêu cơ tính khác: độ dẻo, độ dai, độ bền 3. Độ cong vênh, biến dạng chi tiết Phân loại nhiệt luyện thép Ủ: nung nóng chi tiết, sau đó làm nguôi chậm (nguội cùng lò) để nhận được tổ chức có độ cứng thấp, độ dẻo cao Thường hoá:  nung chi tiết đến tổ chức đạt hoàn toàn Austenit, sau đó làm nguội ngoài không khí tĩnh để đạt tổ chức cân bằng Tôi:  nung nóng chi tiết, sau đó làm nguội nhanh để đạt tổ chức không cần bằng có độ cứng cao Ram: nguyên công bắt buộc sau khi tôi để điều chỉnh lại độ cứng, độ bền Nhiệt luyện Phân loại nhiệt luyện thép (tiếp theo) Hoá - Nhiệt luyện:  dựa vào nhiệt độ để làm biến đổi thành phần hoá học vùng bề mặt chi tiết  nhiệt luyện để đạt được cơ tính như mong muốn - thấm đơn nguyên tố: thấm C, N, Cr…… - thấm đa nguyên tố: thấm C-N,… Cơ - Nhiệt luyện:  dựa vào sự biến đổi nhiệt độ + kết hợp biến dạng dẻo  biến đổi tổ chức Tác dụng của Nhiệt luyện trong sản xuất cơ khí - Tăng độ cứng, tính chống mài mòn và độ bền của thép - Cải thiện tính công nghệ Các chuyển biến xảy ra khi nung nong - làm nguội Chuyển biến xảy ra khi nung nóng - sự tạo thành Austenit Cơ sở: dựa trên giản đồ pha Fe-Fe3C * Thép cùng tích (tổ chức chỉ có P): [Fe+Fe3C]0,8%C  Fe(C)0,8%C nhiệt độ Ac1 * Thép trước cùng tích (P+F): P + F  Austennit nhiệt độ Ac3 * Thép trước cùng tích (P+Xe): P + Xe  Austennit nhiệt độ Acm Nhận xét: - Mọi loại thép sau khi nung lên trên đường GSE (xem trên GDP Fe-Fe3C) đều cho tổ chức một pha duy nhất Austennit - Các mác thép khác nhau sẽ nhận được các tổ chức A khác nhau với %C như trong mác thép ban đầu Các chuyển biến xảy ra khi nung nong - làm nguội (tiếp theo) Đặc điểm của chuyển biến P  Austenit Vấn đề quan tâm: nhiệt độ và kích thước hạt Austenit * Nhiệt độ: phụ thuộc vào tốc độ nung  tốc độ nung càng nhanh thì nhiệt độ chuyển biến càng cao và thời gian chuyển biến càng ngắn Thời gian (phút) N h iệ t đ ộ ( 0 C ) 720 Bắt đầu chuyển biến P   Kết thúc chuyển biến P   V2 V1  thực tế: để đạt được chuyển biến thì nhiệt độ nung phải quá nhiệt độ tới hạn từ 20-300C Các chuyển biến xảy ra khi nung nong - làm nguội (tiếp theo) * Kích thước hạt Austenit: Đặc điểm cơ chế của chuyển biến P  Austenit - Tạo mầm (mầm được tạo trên biên giới pha giữa F và Xe) - Phát triển mầm như trong quá trình kết tinh Kích thước hạt A phụ thuộc: - Điều kiện nung nóng tiếp tục (hoặc giữ nhiệt)  hạt lớn lên - Thép bản chất di truyền hạt lớn và nhỏ Các chuyển biến xảy ra khi giữ nhiệt - Làm đồng đều nhiệt độ trên toàn tiết diện - Đủ thời gian để hoàn thành các chuyển biến xảy ra khi nung nóng - Làm đồng đều thành phần hoá học trên toàn bộ Austenit Chú ý: - Thời gian giữ nhiệt không nên quá dài do tạo nên sự phát triển hạt Austenit Các chuyển biến xảy ra khi nguội chậm Austenit Giản đồ chuyển biến đẳng nhiệt của Au quá nguội (thép cùng tích) Động học chuyển biến trạng thái rắn T T ố c đ ộ n g u ộ i Sự lớn lên của hạt Phát triển nhân hạt Đường cong kết hợp Các chuyển biến xảy ra khi nguội chậm Austenit (tiếp theo) T ố c đ ộ n g u ộ i Phát triển hạt Phát triển nhân hạt Kết hợp T Chuyển đổi trục T Tốc độ nguội Tốc độ nguội được đinh nghĩa bằng việc xác định tại thời điểm đã xảy ra 50% chuyển biến: tốc độ  1/ t 0,5 Giản đồ TTT và mối quan hệ với tốc độ nguội T 50% chuyển biến Thời gian Các chuyển biến xảy ra khi nguội chậm Austenit (tiếp theo) Giản đồ TTT của thép cùng tích Austenit quá nguội Nhiệt độ cùng tích Mactenxit (M) + Austenit () dư Ms (~ 220 0C) Mf (~ -50 0C) Peclit Xoocbit Trôxtit Bainit N h iệ t đ ộ ( 0 C ) N h iệ t đ ộ ( 0 F ) Peclit Xoocbit Trôtit Bainit C h iề u t ă n g đ ộ c ứ n g v à m ứ c đ ộ n h ỏ m ịn c ủ a X e Thời gian Các chuyển biến xảy ra khi nguội chậm Austenit (tiếp theo) Austenit quá nguội Nhiệt độ cùng tích Mactenxit (M) + Austenit () dư Ms (~ 220 0C) Mf (~ -50 0C) Peclit Xoocbit Trôxtit BainitN h iệ t đ ộ ( 0 C ) N h iệ t đ ộ ( 0 F ) Thời gian Sự phân hoá  khi làm nguội liên tục V1 V2 V3V4 Vth Các véctơ vận tốc nguội V1<V2<V3<Vth<V4 V1 Peclit V2 Bainit V3 Bainit + Mactenxit V4 Mactenxit Vth Mactenxit Xác định thành phần tổ chức cuối cùng của các trường hợp sau: Austenit quá nguội Nhiệt độ cùng tích Mactenxit (M) + Austenit () dư Ms (~ 220 0C) Mf (~ -50 0C) Peclit Xoocbit Trôxtit Bainit N h iệ t đ ộ ( 0 C ) N h iệ t đ ộ ( 0 F ) Thời gian Tổ chức của a là: Tổ chức của b là: (a)(b) Các chuyển biến xảy ra khi nguội chậm Austenit (tiếp theo) Đặc điểm của sự phân hoá A khi làm nguội liên tục * Tổ chức nhận được hoàn toàn phụ thuộc vào véctơ biểu thị tốc độ nguội trên giản đồ TTT * Với chi tiết có tiết diện lớn, tổ chức sẽ không đồng nhất do ảnh hưởng của tốc độ nguội khác nhau * Chỉ nhận được tổ chức hoàn toàn Bainit bằng cách làm nguội đẳng nhiệt Chú ý: Các điều kiện trên chỉ đúng với thép Cacbon Các chuyển biến xảy ra khi nguội chậm Austenit (tiếp theo) Giản đồ chuyển biến đẳng nhiệt của Au quá nguội (thép khác cùng tích) N h iệ t đ ộ ( 0 C ) Vùng  ổn định (A3, Acm) A1 Vùng chuyển biến  Vùng chuyển biến  Thời gian Đặc điểm: - Xuất hiện thêm nhánh phụ, chữ C dịch có xu hướng dịch sang t rá i…………………………… . . - Khi làm nguội đẳng nhiệt với độ quá nguội nhỏ  sẽ tiết ra ra F (Xe) trước khi gặơ nhánh phụ - Khi làm nguội đẳng nhiệt với độ quá nguội đủ lớn, tổ chức cuối vẫn nhận được dạng xoocbit, trôxtit và bainit….……………… Các chuyển biến xảy ra khi nguội nhanh Austenit Austenit quá nguội Nhiệt độ cùng tích Mactenxit (M) + Austenit () dư Ms (~ 220 0C) Mf (~ -50 0C) Peclit Xoocbit Trôxtit BainitN h iệ t đ ộ ( 0 C ) N h iệ t đ ộ ( 0 F ) Thời gian V1 Vth Vtb: vận tốc nguội tới hạn Khi vận tốc nguội: V1 > Vth  chuyển biến thù hình (chuyển biến Austenit  Mactenxit) Các chuyển biến xảy ra khi nguội nhanh Austenit (tiếp theo) Bản chất của Mactenxit M Xe F Bainit - Là dung dịch rắn quá bão hoà của C trong Fe - Nồng độ C như trong Austenit - Kiểu mạng chính phương tâm khối c/a~ 1,001-1,06 - Cacbon sẽ nằm trong các lỗ hổng 8 mặt - Mactenxit là có độ cứng cao do mức độ gây xô lệch mạng lớn Các chuyển biến xảy ra khi nguội nhanh Austenit (tiếp theo) Các đặc điểm của chuyển biến Mactenxit • Chỉ xảy ra khi làm nguội nhanh và liên tục A với tốc độ V > Vth • Chuyển biến không khuyếch tán • Quá trình chuyển biến xảy ra liên tục, tốc độ phát triển nhanh • Chỉ xảy ra trong khoảng giữa hai nhiệt độ bắt đầu (Ms) và kết thúc (Mf) • Chuyển biến xảy ra không hoàn toàn Cơ tính của Mactenxit • Độ cứng: phụ thuộc vào hàm lượng C • Tính giòn: tỷ lệ thuận với độ cứng Các chuyển biến xảy ra khi nung nóng thép sau tôi Sự không ổn định của Mactenxit và Austenit Mactenxit: Fe(C)  Fe3C + Fe Austenit: Fe(C)  Fe3C + Fe Các chuyển biến khi ram (thép cùng tích) Giai đoạn I (<2000C): - t < 800C: chưa xảy ra chuyển biến - 800C < t < 2000C: tiết ra cácbit  (Fe2,0-2,4C) từ M,  chưa chuyển biến Fe(C)0,8 [Fe(C)0,25-0,4 + Fe2,0-2,4C ] M tôi M ram  tổ chức cuối giai đoạn: M ram +  dư Các chuyển biến xảy ra khi nung nóng thép sau tôi (tiếp theo) Giai đoạn II (<200-2600C): - Cacbon tiếp tục tiết ra từ M -  dư chuyển biến về M ram Fe(C)0,8  [Fe(C)0,15-0,2 + Fe2,0-2,4(C) ]  dư M ram  Tổ chức cuối giai đoạn gồm cacbit  và M ram: độ cứng nhỏ hơn so với M tôi Các chuyển biến xảy ra khi nung nóng thép sau tôi (tiếp theo) Giai đoạn III (<260-4000C):  hỗn hợp Feα và Xe nhỏ mịn phân tán tổ chức trôxtit Tổ chức hai pha cacbit  và M ram đồng thời chuyển biến: Fe(C)0,15-0,2  Fe + Fe3C (dạng hạt) Fe2,0-2,4(C)  Fe3C (dạng hạt) - Đặc điểm của Trôxtit: - độ cứng giảm đi so với M ram (~45HRC) - Tăng mạnh tính đàn hồi, không còn ứng suất bên trong vật liệu Các chuyển biến xảy ra khi nung nóng thép sau tôi (tiếp theo) Giai đoạn IV (>4000C): - Không có chuyển biến mới, có sự sát nhập hạt Xe lớn lên - 500-6000C nhận được tổ chứ xoocbit ram có σch và ak cao nhất  tuỳ thuộc vào từng giai đoạn mà có thể nhận được các tổ chức có cơ tính khác nhau  tuỳ thuộc vào điều kiện làm việc, yêu cầu cơ tính  chọn chế độ nung thích hợp Ủ thép  Nung nóng + giữ nhiệt + nguôi chậm cùng lò  nhận tổ chức ổn định (độ cứng thấp + độ dẻo cao) Vì sao cần ủ? Ủ là gì? - Làm giảm độ cứng để dễ dàng gia công cơ khí (cắt, bào, tiện…..vật liệu) - Làm tăng thêm độ dẻo để dễ gia công biến dạng (dập, cán, kéo….) - Khử bỏ ứng suất bên trong sinh ra trong quá trình biến dạng….. - Làm đồng đều thành phần hoá học trên toàn bộ chi tiết (ủ khyếch tán) - Làm nhỏ hạt Ủ thép (tiếp theo) Các phương pháp ủ không có chuyển biến pha * Ủ thấp (200-6000C):  làm giảm hoặc khử bỏ ứng suất bên trong chi tiết (sau đúc, gia công cơ khí) * Đặc điểm: độ cứng không giảm * Ủ kết tinh lại (600-7000C cho thép C):  làm giảm hoặc khử bỏ ứng suất bên trong chi tiết (sau đúc, gia công cơ khí) * Đặc điểm: độ cứng giảm, độ dẻo tăng Ủ thép (tiếp theo) Các phương pháp ủ chuyển biến pha Ủ hoàn toàn (áp dụng cho thép trước cùng tích): nhận được tổ chức [Fe + P (tấm)] Tủ = Ac3 + (20-30 0C) Mục đích: - làm nhỏ hạt - giảm độ cứng, tăng độ dẻo Ủ không hoàn toàn (cho thép dụng cụ %C > 0,7): nhận được tổ chức [XeII + P hạt] Tủ = Ac1 + (20-30 0C) Mục đích: - làm giảm độ cứng để dễ gia công cắt gọt Ủ thép (tiếp theo) Các phương pháp ủ chuyển biến pha (……) Ủ cầu hoá: mục đích tạo thành P hạt trong tổ chức 5' 5' 5' 750-7600C 650-6600C Thời gian t0C Ủ đẳng nhiệt: áp dụng cho thép hợp kim cao * Mục đích: nhận tổ chức P có độ cứng thấp (nhiệt độ ~ A1-50 0C) Ủ khuyếch tán: áp dụng cho thép HK cao bị thiên tích khi đúc Thường hoá thép  Nung nóng (đạt ) + giữ nhiệt + nguôi ngoài không khí tĩnh  nhận tổ chức độ cứng thấp thuận tiên cho việc gia công cơ khí Thường hoá là gì? Cách lựa chọn nhiệt độ - Thép trước cùng tích: Tth = Ac3 + (30-50 0C) - Thép sau cùng tích: Tth = Acm + (30-50 0C) Mục đích của thường hoá - Đạt độ cứng thích hợp cho gia công cắt - Làm nhỏ hạt Xe trước khi nhiệt luyện kết thúc - Làm mất lưới XeII với thép sau cùng tích Tôi thép  Nung nóng + giữ nhiệt + nguôi nhanh  nhận tổ chức M không ổn định với độ cứng cao Mục đích - Nâng cao độ cứng và tính chống mài mòn cho chi tiết - Nâng cao độ bền và sức chịu tải của chi tiết máy Cách chọn nhiệt độ tôi - Thép trước cùng tích và cùng tích: Ttôi = Ac3 + (30-50 0C) - Thép sau cùng tích: Ttôi = Ac1 + (30-50 0C) - Thép hợp kim: %HK thấp  dựa theo thép C %HK cao  tra bảng Tôi thép (tiếp theo) Tốc độ tôi tới hạn  Là tốc độ nguội nhỏ nhất gây nên chuyển biến A M Các yếu tố ảnh hưởng - Thành phần nguyên tố hợp kim trong A - Sự đồng nhất của A - Các phần tử rắn chưa hoà tan vào A - Kích thước hạt A trước khi làm nguội 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 Ý nghĩa: - biểu thị khả năng hoá bền của vật liệu Tôi thép (tiếp theo) Đánh giá độ thấm tôi 25 Tính thấm tôi và tính tôi cứng Tôi thép (tiếp theo) Các phương pháp tôi thể tích và công dụng Tôi trong một môi trường Đường cong nguội lý tưởng: Austenit quá nguội Nhiệt độ cùng tích Mactenxit (M) + Austenit () dư Ms (~ 220 0C) Mf (~ -50 0C) Peclit Xoocbit Trôxtit BainitN h iệ t đ ộ ( 0 C ) Thời gian Điều kiện: - Chi tiết sau tôi phải đạt tổ chức M - Chi tiết không bị cong vênh - Giai đoạn làm nguôi nhanh qua vùng 500-6000C:  cần vận tốc nguội V > Vth - Giai đoạn làm nguôi chậm qua vùng 200-3000C:  để tránh ứng suất nhiệt cho chi tiết Tôi thép (tiếp theo) Tôi trong hai môi trường Austenit quá nguội Nhiệt độ cùng tích Mactenxit (M) + Austenit () dư Ms (~ 220 0C) Mf (~ -50 0C) Peclit Xoocbit Trôxtit BainitN h iệ t đ ộ ( 0 C ) Thời gian  nhược điểm: khó xác định thời điểm chuyển biến M - 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 biến dạng chi tiết Tôi thép (tiếp theo) Austenit quá nguội Nhiệt độ cùng tích Mactenxit (M) + Austenit () dư Ms (~ 220 0C) Mf (~ -50 0C) Peclit Xoocbit Trôxtit BainitN h iệ t đ ộ ( 0 C ) Thời gian Tôi phân cấp (a) Áp dụng chủ yếu cho thép HK cao (a) (b) Tôi đẳng nhiệt (b)  độ dai cao hơn, không cần ram sau tôi Gia công lạnh  khử bỏ A dư do có điểm Mf quá thấp với một số thép HK Tôi tự ram Áp dụng nhiều cho các chi tiết cần tôi bộ phận Tôi thép (tiếp theo) Cơ - nhiệt luyện thép  thực hiện gần như đồng thời 2 quá trình: biến dạng dẻo (biến dạng dẻo A) + tôi nhận được tổ chức có độ bền (10-20%), độ dẻo dai cao (1,5-2 lần) Cơ - nhiệt luyện nhiệt độ cao - Biến dạng dẻo ở trên Ac3  tôi + ram thấp - Đặc điểm: - áp dụng được cho mọi loại thép C - dễ tiến hành do A dẻo, tốn ít năng lượng - b ~ 2200-2400Mpa,  ~ 6-8%, ak ~ 300KJ/m 2 Cơ - nhiệt luyện nhiệt độ cao - Nung thép lên trên Ac3 nhận tổ chức A  nguội nhanh xuống 400-600 0C  biến dạng dẻo  tôi + ram thấp - Đặc điểm: - chỉ áp dụng được cho thép HK có độ quá nguội của A cao - khó tiến hành do A kém dẻo, tốn nhiều năng lượng - b ~ 2600-2800Mpa,  ~ 3%, ak ~ 200KJ/m 2 Ram thép - Nung nóng thép sau tôi đến nhiệt độ xác định (< Ac1) + giữ nhiệt làm nguôi ngoài không khí - Là nguyên công bắt buộc sau khi tôi Vì sao cần Ram?  Giảm hoặc khử bỏ hoàn toàn ứng suất bên trong chi tiết sinh ra sau tôi, tránh chi tiết bị giòn  Điều chỉnh cơ tính cho phù hợp với yêu cầu riêng của từng chi tiết * Đặc điểm của tổ chức nhận được sau tôi: - tổ chức M tôi có độ cứng cao, rất dòn, kém dẻo dai  dễ bị nứt hãy - nhiều chi tiết sau tôi vẫn yêu cầu cần độ đàn hồi, độ dẻo cao….. Ram thép (tiếp theo) Các phương pháp ram Ram thấp (150-2500C) - tổ chức sau ram: M ram - độ cứng giảm ít so với M tôi (với thép HK cao thì độ cứng có thể tăng) - ứng dụng cho các dụng cu và chi tiết máy: dụng cụ cắt, bánh răng…… Ram thép (tiếp theo) Các phương pháp ram Ram trung bình (300-4500C): áp dụng với thép có 0,55-0,65%C - tổ chức sau ram: trôxtit ram - độ cứng giảm rõ rệt với M tôi nhưng giới hạn đàn hồi đạt giá trị lớn nhất - khử bỏ hoàn toàn được ứng suất bên trong - ứng dụng cho các chi tiết làm việc cần độ cứng tương đối cao và độ đàn hồi cao: lò xo, nhíp…… Ram thép (tiếp theo) Các phương pháp ram Ram cao (500-6500C) - tổ chức sau ram: xoocbit ram - độ cứng giảm mạnh, độ dẻo độ dai tăng mạnh - ứng dụng cho các chi tiết máy chịu va đập: trục, bánh răng…… Các khuyết tật có thể xảy ra khi nhiệt luyện thép Biến dạng và nứt Nguyên nhân: sinh ra do ứng suất nhiệt bên trong Phòng tránh: - tốc độ nung hợp lý - làm nguội theo đúng các quy tắc: nhúng thẳng đứng, ………………………..phần dày chi tiết sẽ fải tôi trước…. - có thể ép các vật mỏng trong khuôn trước khi tôi Khắc phục: biến dạng vừa phải có thể mang nắn lại Oxy hoá và thoát C Nguyên nhân: do có sự xuất hiện của các thành phần dễ gây oxy hoá Fe và C như: hơi nước, oxy…………… Phòng tránh: - nung trong môi trường có khí bảo vệ: N2, Ar2……….. - nung trong môi trường chân không - sử dụng các chất bảo vệ xung quanh như than hoa….. Khắc phục: thoát C thì có thể thấm lại C cho chi tiết Các khuyết tật có thể xảy ra khi nhiệt luyện thép (tiếp theo) Độ cứng không đạt Nguyên nhân: do sau tôi độ cứng quá cao hoặc quá thấp Khắc phục: * độ cứng quá cao: đem ủ rồi nhiệt luyện lại với tốc độ nguội thấp hơn * độ cứng thấp: Tính giòn cao Chi tiết sau tôi quá giòn, không thể làm việc  đem thường hóa rồi nhiệt luyện lại với độ nung tôi thấp hơn Hoá bền bề mặt Tôi cảm ứng Nguyên lý:  chi tiết được đặt trong từ trường biến thiên sẽ xuất hiện dòng điện cảm ứng nung nóng chi tiết Đặc điểm: - Mật độ dòng điện xoay chiều phân bố không đều trên tiết diện chi tiết - Mật độ dòng điện phân bố cao từ ngoài bề mặt vào trong bên trong chi tiết với chiều sâu  được xác định theo công thức:  = 5030 (/.f)1/2 cm Hoá bền bề mặt (tiếp theo) Tôi cảm ứng (…..) Các phương pháp tôi 1. Nung nóng rồi làm nguôi toàn bề mặt chi tiết 2. Nung nóng và làm nguội từng phần riêng biệt 3. Nung nóng và làm nguội liên tiếp Hoá bền bề mặt (tiếp theo) Tôi cảm ứng (…..) Tổ chức và cơ tính của thép - Lõi: tổ chức xoocbit ram - Bề mặt: Mactenxit hình kim nhỏ mịn Tổ chức: - Bề mặt có độ cứng cao chịu mài mòn tốt - Lõi có độ dai va đập và độ dẻo cao - Bề mặt có khả năng chống mỏi tốt Cơ tính: các chi tiết thường sử dụng tôi cảm ứng: trục, bánh răng….. Hoá bền bề mặt (tiếp theo) Tôi cảm ứng (…..) Thuận lợi - Năng suất cao - Chất lượng tôt - Dễ dạng cơ khí hoá, tự động hoá Khó khăn - Khó thực hiện với các chi tiết hình dáng phức tạp Hoá - nhiệt luyện  Là quá trình bão hoà nguyên tố hoá học vào bề mặt thép nhờ khuyếch tán ở trạng thái nguyên tử từ môi trường bên ngoài nhờ nhiệt độ -Nâng cao độ cứng, tính chống mài mòn và độ bền mỏi cho chi tiết - Nâng cao tính chống ăn mòn cho vật liệu Mục đích: Các giai đoạn trong quá trình 1. Giai đoạn phân hoá 2. Giai đoạn hấp phụ 3. Giai đoạn khuyếch tán Hoá - nhiệt luyện (tiếp theo) Các yếu tố ảnh hưởng Ảnh hưởng của nhiệt độ Ảnh hưởng của thời gian C h iề u d à y lớ p t h ấ m x Thời gian () T=const Nhiệt độ (T) C h iề u d à y lớ p t h ấ m x =const x = A.e-(Q/kT) x = k.1/2 Hoá - nhiệt luyện (tiếp theo) Thấm C Mục đích: - làm cho bề mặt có độ cứng cao chống mài mòn, chịu ……………………..mỏi tốt (HRC ~ 60-64) - lõi vẫn đảm bảo độ dẻo dai (HRC ~ 30-40)  Bão hoà C lên bề mặt thép C thấp (0,1-0,25%C) + tôi và ram thấp  Yêu cầu đối với lớp thấm: - Bề mặt: ~ 0,8-1,0%C, tổ chức sau nhiệt luyện là M ram và cacbit nhỏ mịn phân tán - Lõi: tổ chức hạt nhỏ, thành phần C như thép ban đầu nên vẫn đảm bảo độ dẻo độ dai… Một số thiết bị trong quá trình thấm C Hoá - nhiệt luyện (tiếp theo) Thấm C (…..) Cách lựa chọn nhiệt độ và thời gian thấm Nhiệt độ thấm: Tthấm > Ac3 để đảm bảo hoà tan được nhiều C vào trong ……………………...thép (900-9500C) - Thép bản chất hạt nhỏ: 930-9500C - Thép bản chất hạt lớn: 900-9200C Thời gian thấm: phụ thuộc vào chiều dày lớp thấm (0,5-1,8mm) và tốc độ ……….………..……thấm Chất thấm và các quá trình xảy ra Chất thấm thể rắn Chất thấm thể khí 2C + O2 2CO 2CO  CO2 + Cng.tử Cng.tử + Fe(C)  Fe(C)0,10,81,3 2CnH2n+2 (n+1)H2 + nCng.tử 2CO  CO2 + Cng.tử Cng.tử + Fe(C)  Fe(C)0,10,81,3 Hoá - nhiệt luyện (tiếp theo) Thấm N  Bão hoà N lên bề mặt thép  nâng cao độ cứng (~65-70HRC) và tính chống mài mòn cho chi tiết Chất thấm và các quá trình xảy ra - Thường sử dụng khí NH3 cho quá trình thấm 2NH3 3H2 + 2Nng.tử Nng.tử + Fe Fe(N) Nng.tử + Fe  ()Fe2-3N,(’)Fe4N Hoá - nhiệt luyện (tiếp theo) Thấm N Nhiệt độ thấm: 480-6500C Đặc điểm: - thời gian thấm lâu - không cần nhiệt luyện sau thấm - thép thấm là loại chuyên dùng - lớp thấm cứng hơn so với thấm C