CHƯƠNG 6: CÔNG NGHỆ NHIỆT LUYỆN THÉP
6.1. Ủ VÀ THƯỜNG HÓA
6.1.1. Ủ thép
a, Định nghĩa
- Là phương pháp nung nóng chi tiết đến nhiệt độ xác định,
giữ nhiệt lâu rồi làm nguội chậm cùng lò để đạt được tổ chức ồn
định P với độ cứng, độ bền thấp nhất và độ dẻo cao.
Đặc điểm:
+ Nhiệt độ ủ không có quy luật tổng quát, mỗi phương pháp ủ
ứng với một nhiệt độ nhất định;
+ Làm nguội với tốc độ rất chậm (cùng lò) để đạt được tổ
chức cân bằng;
+ Thép cùng tích tổ chức nhận được sau khi ủ là P. Với thép
trước cùng tích có thêm F, thép sau cùng tích có thêm XeII.
Trần Thế Quang – BỘ MÔN KỸ THUẬT VẬT LIỆU 1
6.1.1. Ủ thép
Mục đích:
- Có nhiều phương pháp ủ mà mỗi phương pháp chỉ đạt một,
hai hoặc ba trong năm mục đích sau:
+ Giảm độ cứng để dễ tiến hành gia công cắt gọt;
+ Làmtăng độ dẻo để dễ tiến hành biến dạng nguội như:dập,
cán, kéo;
+ làm giảm hoặc khử bỏ ứng suất bên trong gây nên bời gia
công gia công cơ khí như: đúc, hàn, cắt, biến dạng dẻo;
+ Làm đồng đều thành phần hoá học trên vật đúc bị thiên
tích;
+ Làm nhỏ hạt.
Trần Thế Quang – BỘ MÔN KỸ THUẬT VẬT LIỆU 2
6.1.1. Ủ thép
b, Các phương pháp ủ không có chuyển biến pha.
- Được tiến hành ở nhiệt độ nhỏ hơn Ac1 do đó không có sự
chuyển biến pha từ Peclit sang Austenit gồm:
+ Ủ thấp và ủ kết tinh lại.
* Ủ thấp
- Là phương pháp ủ ở nhiệt độ 200 ÷ 6000C với mục đích
làm giảm hay khử bỏ ứng sất bên trong ở các vật đúc hay sản
phẩm qua gia công cơ khí.
+ Ủ ở nhiệt độ 200 ÷ 3000C chỉ khử bỏ được một phần
ứng suất bên trong;
+ Ủ ở nhiệt độ 450 ÷ 6000C trong 1 ÷ 2h sẽ khử bỏ được
hoàn toàn ứng suất bên trong.
Trần Thế Quang – BỘ MÔN KỸ THUẬT VẬT LIỆU 3
6.1.1. Ủ thép
* Ủ kết tinh lại
- Là phương pháp ủ được tiến hành ở nhiệt độ cao hơn nhiệt
độ kết tinh lại của thép (khoảng 600 ÷ 7000C).
- Đặc điểm:
+ Làm giảm độ cứng và làm thay đổi kích thước hạt;
+ Hiện nay phương pháp này ít dùng đối với thép vì rễ gây
ra hạt lớn.
Trần Thế Quang – BỘ MÔN KỸ THUẬT VẬT LIỆU 4
6.1.1. Ủ thép
c, Các phương pháp ủ có chuyển biến pha.
- Các phương pháp ủ này có nhiệt độ ủ cao hơn Ac1 có xảy ra
chuyển biến pha Peclit → Austenit khi nung nóng với hiệu ứng
làm nhỏ hạt, gồm:
+ Ủ hoàn toàn;
+ Ủ không hoàn toàn và ủ cầu hoá;
+ Ủ đẳng nhiệt;
+ Ủ khuếch tán.
Trần Thế Quang – BỘ MÔN KỸ THUẬT VẬT LIỆU 5
6.1.1. Ủ thép
* Ủ hoàn toàn
- Là phương pháp ủ nung thép đến trạng thái hoàn toàn là
Austenit, áp dụng cho phép trước cùng tích có thành phần
Cacbon trong khoảng 0,3 ÷ 0,65%.
T0u = Ac3 + (20 ÷ 30)0C
Mục đích:
+ Làm nhỏ hạt (hạt γ nhỏ → Tổ chức F – P có hạt nhỏ);
+ Làm giảm độ cứng, tăng độ dẻo (HB 160÷ 200).
Trần Thế Quang – BỘ MÔN KỸ THUẬT VẬT LIỆU 6
6.1.1. Ủ thép
* Ủ không hoàn toàn và ủ cầu hoá
Ủ không hoàn toàn
- Là phương pháp ủ nung thép đến trạng thái hoàn toàn là
Austenit, áp dụng cho thép cùng tích, sau cùng tích và thép trước
cúng tích với 0,7%C.
T0u = Ac1 + (20 ÷ 30)0C = 750 ÷ 7600C
Đặc điểm:
+ Chỉ có Peclit chuyển biến thành Austenit, còn Ferit hoặc
Xementit vẫn chưa chuyển biến;
+ Ac1 < T0u < Ac3;
+ Tổ chức nhận được là Peclit hạt để dễ cắt gọt (HB < 200).
Trần Thế Quang – BỘ MÔN KỸ THUẬT VẬT LIỆU 7
6.1.1. Ủ thép
Ủ cầu hoá
- Là một dạng đặc biệt của ủ không hoàn toàn, trong đó nhiệt
1
độ nung dao động tuần hoàn trên dưới Ac .
+ Quá trình như sau: nung lên tới 750 ÷ 7600C giữ nhiệt
khoảng 5 phút rồi làm nguội xuống dưới 650 ÷ 6600C giữ nhiệt
khoảng 5 phút rồi làm nguội,… cứ thế nhiều lần. Với cách ủ như
vậy sẽ xúc tiến nhanh quá trình cầu hoá Xe có dạng hạt để tạo
thành P hạt.
Trần Thế Quang – BỘ MÔN KỸ THUẬT VẬT LIỆU 8
6.1.1. Ủ thép
* Ủ đẳng nhiệt
- Là phương pháp ủ sau khi nung nóng đến nhiệt độ ủ giữ
1
nhiệt, rồi làm nguội nhanh xuống dưới Ar khoảng (50 ÷ 100)0C,
giữ nhiệt lâu ở nhiệt độ này để Austenit phân hoá thành Peclit.
Đặc điểm:
+ Áp dụng cho phép hợp kim cao;
+ Làm nguội theo phương thức đẳng nhiệt;
+ Đối với thép trước cùng tích T0u = T0u ht tổ chức nhận được là
P tấm;
+ Đối với thép cùng tích và sau cùng tích T0u = T0u kht tổ chức
Trần Thế Quang – BỘ MÔN KỸ THUẬT VẬT LIỆU 9
6.1.1. Ủ thép
* Ủ khuếch tán
- Là phương pháp ủ mà nhiệt độ ủ rất cao, thời gian giữ nhiệt
rất dài.
T0u = (1100 ÷ 1150)0C
tu = (10 ÷ 15)h
Mục đích:
+ Làm tăng khả năng khuếch tán;
+ Làm đều thành phần hoá học giữa các vùng trong bản thân
mỗi hạt.
+ Áp dụng cho thép hợp kim cao khi đúc bị thiên tích;
+ Tổ chức nhận được sau ủ khuếch tán là hạt trở nên rất to.
Trần Thế Quang – BỘ MÔN KỸ THUẬT VẬT LIỆU 10
6.1. Ủ VÀ THƯỜNG HÓA
6.1.2. Thường hoá thép
a, Định nghĩa
- Là phương pháp nung nóng chi tiết dến trạng thái hoàn toàn
là Austenit giữ nhiệt và làm nguội trong không khí tĩnh để đạt tổ
chức gần cân bằng.
So với ủ:
+ Nhiệt độ nung giống như ủ hoàn toàn nhưng áp cho cả thép
sau cùng tích:
- Thép trước cùng tích: T0u = Ac3 + (20 ÷ 30)0C;
- Thép sau cùng tích: T0u = Accm + (20 ÷ 30)0C.
+ Tốc độ nguội nhanh hơn đôi chút;
+ Tổ chức nhận được là gần cân bằng với độ cứng cao hơn.
Trần Thế Quang – BỘ MÔN KỸ THUẬT VẬT LIỆU 11
6.1.2. Thường hoá thép
b, Mục đích và lĩnh vực áp dụng
- Tăng độ cứng của thép Cacbon thấp ( ≤ 0,25%C) để dễ gia
công cắt gọt;
- Làm nhỏ hạt Xe chuẩn bị cho nhiệt luyện kết thúc;
- Làm mất lưới của XeII trong thép sau cùng tích.
Chú ý
+ Thép < 0,25%C - thường hoá;
+ Thép 0,3÷ 0,65%C - Ủ hoàn toàn;
+ Thép > 0,7%C - Ủ không hoàn
toàn.
Trần Thế Quang – BỘ MÔN KỸ THUẬT VẬT LIỆU 12
CHƯƠNG 6: CÔNG NGHỆ NHIỆT LUYỆN THÉP
6.2. TÔI THÉP
6.2.1. Định nghĩa và mục đích
a, Định nghĩa
- Tôi thép là phương pháp nhiệt luyện nung thép đến nhiệt độ
1
cao hơn nhiệt độ tới hạn (Ac ) để làm xuất hiện Austenit, giữ nhiệt
rồi làm nguội nhanh để biến nó thành Mactenxit hay các tổ chức
Đặc điểm:
không ổn định khác có độ cứng cao.
+ T0t > Ac1 để tạo ra Austenit;
+ Vnguội ≥ Vth, có ứng nhiệt, ứng suất tổ chức lớn, dễ nứt,
cong vênh, biến dạng;
+ Tổ chức tạo thành cứng và không ổn định.
Trần Thế Quang – BỘ MÔN KỸ THUẬT VẬT LIỆU 13
6.2.1. Định nghĩa và mục đích
b, Mục đích
- Nâng cao độ cứng và tính chống mài mòn (kết hợp với ram
thấp);
VD:
+ Thép 0,4÷ 0,65%C đạt độ cứng HRC 52÷ 58;
+ Thép 0,7÷ 1,0%C đạt độ cứng HRC 60÷ 64;
+ Thép 1,0÷ 1,5%C đạt độ cứng HRC 65÷ 66.
Trần Thế Quang – BỘ MÔN KỸ THUẬT VẬT LIỆU 14
6.2. TÔI THÉP
6.2.2. Chọn nhiệt độ tôi thép
a, Đối với thép Cacbon
- Nhiệt độ tôi của thép Cacbon được xác định theo giản
đồ Fe – C nhờ các điểm tới hạn A1, A3.
* Đối với thép trước cùng tích và cùng tích (≤ 0,8%C)
0t 3 0
+ T = Ac + (30÷ 50 C) tạo ra trạng thái hoàn toàn γ ;
+ Tổ chức đạt được là sau tôi là M + γ dư;
* Đối với thép sau cùng tích (≥ 0,9%C)
+ Tôi hoàn toàn?;
0t 1 0
+ T = Ac + (30÷ 50 C) để tạo ra trạng thái (γ + XeII);
Trần Thế Tổ chức đạt đượỸ THUẬT VẬT là ỆU
+ Quang – BỘ MÔN K c là sau tôi LI M + XeII + γ dư; 15
6.2.2. Chọn nhiệt độ tôi thép
b, Đối với thép hợp kim
* Đối với thép hợp kim thấp (tổng lượng hợp kim ≤ 2,5%)
0t 0t
* Đối với = T chợpthép cacbon tương đươngổ+ (10÷ ng 0hợp kim >
+ T thép ủa kim trung bình và cao (t ng lượ 20 C) .
2,5%)
+ Tra theo sổ tay nhiệt luyện đối với từng mác thép cụ thể .
Trần Thế Quang – BỘ MÔN KỸ THUẬT VẬT LIỆU 16
6.2. TÔI THÉP
6.2.3. Chọn môi trường tôi thép
a, Nước
- Là môi trường tôi mạnh, àn toàn, rẻ tiền, dễ kiếm nên
thường dùng nhiều.
Đặc điểm
+ Nước lạnh (10 ÷ 300C) có tốc độ nguội khá lớn (6000C/s),
nên dễ gây cong vênh, nứt và biến dạng;
+ Khi tôi nước bị nóng lên thì tốc độ nguội lại giảm mạnh,
nước nóng đền 500C, thì còn lại chỉ 1000C/s;
+ Tổ chức đạt được sau tôi là Mactenxit;
+ Là môi trường tôi cho thép Cacbon, nhưng không thích hợp
cho các chi tiết phức tạp.
Trần Thế Quang – BỘ MÔN KỸ THUẬT VẬT LIỆU 17
6.2.3. Chọn môi trường tôi thép
b, Dung dịch xút và dung dịch muối
2 3
- Các dung dịch muối NaCl, Na CO (10%) và dung dịch xút
(NaOH, KOH) với nồng độ thích hợp là các môi trường tôi
Đặc điểm:
mạnh nhất.
+ Tốc độ nguội đạt 11000C/s ÷ 12000C/s;
+ Tăng khả năng tôi cứng của thép do tốc độ nguội ở nhiệt
độ cao tăng;
+ Tổ chức đạt được sau tôi là Mactenxit;
+ Ít gây cong vênh, nứt vì không tăng tốc độ nguội ở nhịêt
độ thấp.
Trần Thế Quang – BỘ MÔN KỸ THUẬT VẬT LIỆU 18
6.2.3. Chọn môi trường tôi thép
c, Dầu
- Là môi trường tôi thường dùng có tốc độ nguội nhỏ, gồm
các loại dầu máy, dầu khoáng vật .
Đặc điểm:
+ Tốc độ nguội đạt 1000C/s ÷ 1500C/s;
+ Khi tôi dầu dễ bị bốc cháy;
+ Tốc độ nguội ở 2000C ÷ 3000C khoảng 200C/s ÷ 250C/s
nên tránh được cong vênh, nứt;
+ Là môi trường tôi gây hại cho sức khoẻ và môi trường;
+ Tổ chức đạt được sau tôi là Mactenxit;
+ Thường được dùng để tôi thép hợp kim và thép Cacbon có
tiết diện phức tạp.
Trần Thế Quang – BỘ MÔN KỸ THUẬT VẬT LIỆU 19
6.2.3. Chọn môi trường tôi thép
d, Một số môi trường tôi khác
+ Môi trường không phải chất lỏng, như: khí nén, không khí
tĩnh, tấm thép, tấm đồng, muối nóng chảy,… Thích ứng với
thép hợp kim cao, Vth nhỏ;
- Yêu cầu đối với môi trường tôi
+ Làm nguội nhanh thép ở trong khoảng Austenit kém ổn
định nhất 500 ÷ 6000C, để đạt được tổ chức Mactenxit;
+ Làm nguọi chậm thép ở ngoài khoảng nhiệt độ trên để
giảm ứng suất tổ chức;
+ Mức độ tự động hoá cao, kinh tế, an toàn và bảo vệ môi
trường.
Trần Thế Quang – BỘ MÔN KỸ THUẬT VẬT LIỆU 20
Copyright by webtailieu.net