M C TIÊU THÍ NGHI M ỤC TIÊU THÍ NGHIỆM ỆM - Nắm được quá trình tôi thép: cách chọn nhiệt độ tôi, thời gian nung và môi trường làm nguội.. - Xác định được mối quan hệ của nhiệt độ tôi, tố
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
BỘ MÔN THIẾT BỊ & CNVL CƠ KHÍ
BÀI BÁO CÁO TÔI VÀ RAM THÉP
SVTH: HỒ VĂN THẮNG
MSSV: 1713222
GVLT: NGUYỄN THANH HẢI
NHÓM LT: L02 - B
NGÀY TH: chiều thứ 3 (ngày 21, tháng 5) NHÓM TH: L05 – Nhóm 5
Trang 2BÀI 3: TÔI VÀ RAM THÉP
I M C TIÊU THÍ NGHI M ỤC TIÊU THÍ NGHIỆM ỆM
- Nắm được quá trình tôi thép: cách chọn nhiệt độ tôi, thời gian nung và môi trường làm nguội
- Xác định được mối quan hệ của nhiệt độ tôi, tốc độ làm nguội đến độ cứng của thép
- Tôi là nguyên công nhiệt luyện rất thông dụng gồm nung nóng thép lên nhiệt độ xác định, giữ ở nhiệt độ đó một thời gian cần thiết và làm nguội nhanh trong môi trường thích hợp Mục đích của tôi nhằm nhận được độ cứng và độ chịu mài mòn cao của thép
- Tổ chức nhận được sau khi tôi là mactenxit Kết quả sau khi tôi phụ thuộc vào nhiều yếu tố, sau đây ta xét mấy yếu tố cơ bản
1 Cách ch n nhi t đ tôi ọn nhiệt độ tôi ệt độ tôi ộ tôi
- Nhiệt độ tôi có ảnh hưởng trực tiếp đến cơ tính của thép sau khi tôi Đối với thép
cacbon, có thể dựa vào giản đồ trạng thái sắt cacbon để chọn nhiệt độ tôi
- Đối với thép cùng tích và thước cùng tích (%C ≤ 0.8% ) Ta chọn nhiệt độ tôi cao hơn A
C3, tức nung nóng thép đến trạng thái hoàn toàn ôstenit Cách này gọi là tôi hoàn toàn
T tôi ° = AC3 + (30−50)° C
- Trong khoảng 0,1 - 0,8%C điểm AC3 của thép giảm xuống Ta có thể xác định trực tiếp điểm AC3 của thép căn cứ vào giản đồ trạng thái sắt cacbon hoặc tra cứu trong các sổ tay nhiệt luyện
- Đối với thép sau cùng tích (%C > 0,8%), nhiệt độ tôi cao hơn AC1, nhưng thấp hơn A
C cm, tức nung lên trạng thái không hoàn toàn ôstenit Tổ chức nung để tôi là γ + + Xe II Đây
là phương pháp tôi không hoàn toàn.ng pháp tôi không hoàn toàn
Nhi t đ tôi đệt độ tôi được chọn: ộ tôi được chọn: ược chọn: c ch n: ọn: t tôi ° = AC1 + (30+50)°C
Trang 32 Th i gian nung nóng ời gian nung nóng
Bao gồm thời gian nung đến nhiệt độ tôi và thời gian giữ để hoàn tất các chuyển biến
và đồng đều nhiệt độ trên toàn bộ chi tiết Thời gian nung có thể chọn theo các định mức kinh nghiệm tra trong các sổ tay nhiệt luyện, với các hệ số hiệu chỉnh về hình dáng chi tiết, cách sắp xếp và môi trường nung Cũng có thể tính thời gian nung theo các công thức về truyền nhiệt Dưới đây, giới thiệu định mức thời gian nung và giữ nhiệt trong các
lò thí nghiệm
Bảng 1 Thời gian nung nóng và giữ nhiệt khi tôi trong lò thí nghiệm
Hình dạng chi tiết
Nhiệt độ nung
Thời gian nung (phút) Cho 1mm đường
3 Ch n môi tr ọn nhiệt độ tôi ười gian nung nóng ng tôi
Phải đảm bảo nhận được mactenxit sau khi tôi, nghĩa là khả năng làm nguội của môi trường phải bằng hoặc lớn hơn tốc độ nguội tới hạn
Nếu tốc độ nguội nhỏ hơn tốc độ nguội tới hạn, một phần ôstenit sẽ bị phân hủy thành các tổ chức khác, độ cứng sau khi bị tôi giảm Mỗi số liệu thép có tốc độ nguội tới hạn khác nhau, và nó cũng đòi hỏi môi trường tôi khác nhau Tốc độ nguội tới hạn của thép
có thể tìm trong các giản đồ chữ “C” của chúng Các môi trường tôi thường dùng là nước, dung dịch muối, xút, dầu khoáng và polymer
III N I DUNG THÍ NGHI M ỘI DUNG THÍ NGHIỆM ỆM
- Nhận phôi (12 phôi), đem 3/12 phôi đó đi mài sơ rồi đặt vào máy đo độ cứng HRA, mỗi phôi đo 3 lần sau đó lấy giá trị trung bình (nhóm 1)
- Lấy 12 phôi đem đi tôi trong lò với nhiệt độ khoảng 820 – 850 °C, thời gian tôi khoảng
20 phút, sau đó:
Trang 4+ Lấy 3/9 phôi bỏ vào NaCl, chờ khoảng 7 giây sau đó lấy ra lau khô, mang đi mài sơ, rồi đem đi đo độ cứng HRA, mỗi phôi đo 3 lần (nhóm 3)
+ Lấy 3/6 phôi bỏ vào dầu khoáng, chờ khoảng 3 phút, lấy ra đi rửa lại bằng nước rửa chén, sau đó mang đi lau khô rồi mài sơ, tiếp theo mang đi đo độ cứng HRA, mỗi phôi đo
3 lần (nhóm 4)
+ Lấy 3/3 phôi còn lại bỏ ngoài không khí và chờ khoảng 20 phút, sau đó mang đi bỏ trong nước để làm nguội, rồi sau đó lấy ra lau khô, mang đi mài sơ rồi đo độ cứng HRA, mỗi phôi đo 3 lần (nhóm 5)
+ Lấy mẫu của nhóm 2 mang đi ram cao ở nhiệt độ khoảng 550 °C trong khoảng 20 phút, sau đó lấy ra bỏ ngoài không khí trong khoảng 5 phút, rồi bỏ vào nước để làm nguội lai, lấy lau khô rồi mang đi mài sơ sau đó đo độ cứng HRA, mỗi phôi đo 3 lần (nhóm 6) + Lấy mẫu của nhóm 3 mang đi ram thấp ở nhiệt độ 250 °C trong khoảng 20 phút, sau đó lấy ra bỏ ngoài không khí trong khoảng 5 phút, rồi bỏ vào nước để làm nguội lại, lấy lau khô rồi mang đi mài sơ sau đó đo độ cứng HRA, mỗi phôi đo 3 lần (nhóm 7)
Trang 5IV S LI U ĐO Đ Ố LIỆU ĐO ĐƯỢC ỆM ƯỢC C
ĐỘ CỨNG HRC
Trước khi
tôi
55
Nước
82,56
Muối NaCl
82,44
Dầu
khoáng
68,78
Không khí
64,22
Ram cao
69,72
75,18
V M I QUAN H Ố LIỆU ĐO ĐƯỢC ỆM
1 M i quan h tr ối quan hệ trước và sau khi tôi ệt độ tôi ước và sau khi tôi c và sau khi tôi
- Với cùng nhiệt độ nung là 820 – 850 °C và nung trong khoảng 20 phút, khi làm nguội ở các môi trường khác nhau có thể tăng hoặc giảm
Trang 6- Trong điều kiện sau khi tôi bỏ vào nước, ta thấy độ cứng HRA tăng khá mạnh so với trước tôi
82,56 – 55 = 27,56
- Trong điều kiện sau khi tôi bỏ vào trong nước muối NaCl, ta thấy độ cứng HRA tăng cao so với trước tôi
82,44 – 55 = 27,44
- Trong điều kiện sau khi tôi bỏ vào dầu khoáng, thì độ cứng HRA tăng so với trước tôi 68,78 – 55 = 13,78
- Trong điều kiện su khi tôi bỏ ngoài không khí, thì độ cứng HRA tăng so với trước khi tôi
64,22 – 55 = 9,22
- Trong điều kiện ram thấp, ta thấy độ cứng HRA giảm
82,44 – 75,18 = 7,26
- Trong điều kiện ram cao, ta thấy độ cứng HRA giảm đáng kể
82,56 – 69,72 = 12,84
* Nhận xét:
- Ram thấp có ưu điểm là cứng hơn, tổ chức đạt được là mactenxit ram
- Ram cao có ưu điểm là tổ chức tốt, ổn định hơn, tổ chức đạt được là xoocbit ram
- Độ cứng của mẫu làm nguội ở trong môi trường nước là cao nhất, tiếp theo là môi trường NaCl, rồi đến dầu khoáng và cuối cùng là môi trường không khí
Trang 72 M i quan h gi a đ c ng và t c đ ngu i °C/s ối quan hệ trước và sau khi tôi ệt độ tôi ữa độ cứng và tốc độ nguội °C/s ộ tôi ứng và tốc độ nguội °C/s ối quan hệ trước và sau khi tôi ộ tôi ộ tôi
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
°C/s
- Cùng một nhiệt độ tôi và thời gian giữ nhiệt như nhau, nhưng ở các môi trường làm nguội khác nhau ta cũng thấy độ cứng của chúng khác nhau, chúng được thể hiện qua biểu đồ độ cứng và tốc độ nguội
- Độ cứng của môi trường làm nguội trong nước lớn nhất, sau đó đến độ cứng làm nguội trong môi trường nước muối, tiếp đến là môi trường dầu khoáng, rồi cuối cùng là môi trường không khí
- Qua quan sát thí nghiệm thì môi trường làm nguội trong môi trường nước muối NaCl dễ
bị oxi hóa nhất, trong môi trường dầu và không khí thì độ cứng của chi tiết không đảm bảo được độ chính xác của bài toán
- Từ biểu đồ trên có thể khẳng định được môi trường tôi của thép trong ngành công nghiệp đối với các chi tiết cồng kềnh, đơn giản ta nên chọn môi trường tôi là nước, vì đây
là môi trường rất dễ sử dụng, không đòi hỏi tay nghề cũng như kinh nghiệm của người
Trang 83 M i quan h đ c ng và sau khi ram ối quan hệ trước và sau khi tôi ệt độ tôi ộ tôi ứng và tốc độ nguội °C/s
60
62
64
66
68
70
72
74
76
78
80
75.18
69.72
°C
- Ram thấp được độ cứng tốt hơn so với ram cao
VI NH N XÉT - RÚT RA K T LU N ẬN XÉT - RÚT RA KẾT LUẬN ẾT ẬN XÉT - RÚT RA KẾT LUẬN
- Xác định được quan hệ giữa nhiệt độ tôi với môi trường làm nguội của các quá trình nhiệt luyện để khẳng định các yếu tố quyết định đến chất lượng của sản phẩm (độ cứng,
độ mài mòn, chuyển biến tổ chức, ứng suất, biến dạng,…) từ đó lựa chọn được môi trường làm nguội và nhiệt độ nung phù hợp nhất cho thép C45
- Xây dựng được biểu đồ thể hiện mối quan hệ giữa độ cứng vật liệu và tốc độ nguội làm
cơ sở cho việc lựa chọn các thông số nhiệt luyện sản phẩm phù hợp với yêu cầu sử dụng
- Sau khi tôi thép có tổ chức mactenxit tôi và austenit dư (từ quá trình làm nguội trong nước và trong nước muối) Cả hai pha này đều không ổn định ở nhiệt độ thường
- Đối với ram cao Mactenxit tôi phân hủy hoàn toàn thành ferit và xementit Phụ thuộc vào kích thước của phân tử xementit mà ta có được trustit hoặc xoocbit ram mà ta có được độ cứng, độ bền thấp hơn mactenxit, nhưng độ dẻo lại cao hơn
Trang 9- Đối với ram thấp, austenit dư bị phân hủy, sản phẩm tạo ra thành giống sản phẩm của chuyển biến trung gian bainit
- Ram cao ta thu được mẫu có tính dẻo dai, tổ chức tốt, ổn định, còn với ram thấp ta thu được mẫu có tính cứng
