Nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất khí tôi đến tốc độ nguội trong quá trình tôi bằng lò chân không

VIỆN CÔNG NGHỆ - BỘ CÔNG THƯƠNG BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP SUẤT KHÍ TÔI ĐẾN TỐC ĐỘ NGUỘI TRONG QUÁ TRÌNH TÔI BẰNG LÒ CHÂN KHÔNG CNĐT : HOÀNG VĨNH GIANG 9028

VIỆN CÔNG NGHỆ - BỘ CÔNG THƯƠNG

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP SUẤT KHÍ TÔI ĐẾN TỐC ĐỘ NGUỘI TRONG QUÁ TRÌNH TÔI

BẰNG LÒ CHÂN KHÔNG

CNĐT : HOÀNG VĨNH GIANG

9028

HÀ NỘI – 2011

ĐẶT VẤN ĐỀ

Những năm gần đây bảo vệ môi trường đang được đặt cho tất cả các lĩnh vực, đặc biệt là các lĩnh vực sản xuất công nghiệp Tất cả các ngành sản xuất đang hướng tới sản xuất sạch hơn Một trong những biện pháp sản xuất sạch hơn là sử dụng những công nghệ sản xuất thân thiện môi trường

Trong nhiệt luyện, tôi bằng khí nén đang được quan tâm nghiên cứu

để có thể thay thế công nghệ tôi dầu truyền thống Ngoài vấn đề bảo vệ môi trường, về mặt kỹ thuật, ít biến dạng và khả năng lặp lại cao cũng là thế mạnh của công nghệ này Điều cần lưu ý nhất khi sử dụng công nghệ này là khả năng tôi thấu để đạt được tổ chức tốt nhất, vấn đề này liên quan trực tiếp đến tốc độ nguội

Khi tôi bằng khí nén, áp suất khí tôi có ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ nguội và như thế quyết định đến tính chất vật liệu của vật tôi Tùy theo kích thước sản phẩm và yêu cầu về tính chất vật liệu, khí tôi với các áp suất khác nhau sẽ được sử dụng Hiện nay, các công trình nghiên cứu công nghệ tôi bằng khí nén chủ yếu nghiên cứu các thông số áp suất và tốc độ khí tôi tối ưu để tạo được tính chất vật liệu phù hợp nhất

Khí nói chung trong điều kiện bình thường có khả năng truyền nhiệt kém Để cải thiện tính truyền nhiệt của khí khi tôi người ta thường tiến hành bằng 2 cách chính Cách thứ nhất là tôi bằng khí dưới áp suất thường nhưng tốc độ cao Cách thứ hai là tôi dưới áp suất cao và tốc độ vừa phải Cách thứ hai hiện đang sử dụng hiệu quả và hợp lý trong công nghệ tôi trong lò chân không

Viện Công Nghệ được trang bị 1 hệ thống thiết bị nhiệt luyện chân không đơn buồng với hệ thống tôi bằng khí N2 áp suất đến 12 bar Đây làthiết bị hiện đại phù hợp để nhiệt luyện các loại thép dụng cụ đặc biệt thép dụng cụ bền nguội hợp kim Cr cao (điển hình là SKD11), thép dụng cụ bền nóng C, Cr trung bình (điển hình SKD61) và thép gió

Để có thể sử dụng hiệu quả thiết bị này, nhóm nghiên cứu đề xuất đề tài

“Nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất khí tôi đến tốc độ nguội trong quá trình tôi bằng lò chân không’’

Mục tiêu của đề tài là “Xây dựng mối quan hệ giữa áp suất khí tôi đến

tốc độ nguội với thép có kích thước khác nhau để từ đó làm chủ được quá trình tôi trên lò chân không”

Tóm tắt nội dung nghiên cứu:

- Nghiên cứu lý thuyết về công nghệ tôi bằng khí nén áp suất cao

- Thực nghiệm tôi mẫu thép trên thiết bị Turbo2-Treater M với thông số:

Kích thước mẫu: 50mmx50mm, Ø100mmx100mm, Ø150mmx150mm, và Ø200mmx200mm

Áp suất khí tôi: 4, 6, 8 và 10bar

- Xây dựng đồ thị biểu diễn nhiệt độ vật tôi với thời gian làm nguội ứng với các kích thước và áp suất tôi khác nhau

- Biểu diễn quá trình nguội vật tôi với kích thước, áp suất tôi khác nhau trên đường làm nguội CCT của thép SKD61

- Nhiệt luyện một số khuôn rèn chế tạo từ thép SKD61 trên thiết bị Turbo2Treater M

-CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÔI BẰNG KHÍ NÉN

1.1 Những đặc tính cơ bản trong quá trình tôi

Tôi là một quá trình làm nguội, nghĩa là lấy bớt nhiệt của sản phẩm tôi thông qua môi trường tôi Nhiệt lượng được truyền qua bề mặt vật tôi vào môi trường tôi và vật tôi nguội dần Tốc độ nguội của vật tôi phụ thuộc vào khả năng truyền nhiệt của môi trường tôi Khả năng truyền nhiệt của môi trường tôi được đặc trưng bằng hệ số truyền nhiệt Hệ số truyền nhiệt của môi trường tôi giúp chúng ta xác định sản phẩm sẽ được làm nguội nhanh/chậm thế nào trong môi trường tôi Mỗi một môi trường tôi trong một điều kiện cụ thể sẽ có một hệ số truyền nhiệt xác định Hệ số truyền nhiệt của một số môi trường tôi thông dụng được thể hiện trên hình 1.1 [1]

Hình 1.1: Hệ số truyền nhệt của một số môi trường tôi khác nhau [1]

Tôi thép được thực hiện chủ yếu trong 2 môi trường, đó là lỏng và khí

Sự khác nhau cơ bản của 2 quá trình này liên quan chủ yếu đến cơ chế truyền nhiệt trong hai môi trường khác nhau

Khi làm nguội trong chất lỏng, quá trình truyền nhiệt được thực hiện qua 3 giai đoạn chính (1) giai đoạn màng sôi, (2) giai đoạn bọt sôi và (3) giai đoạn đối lưu [1,2] Giai đoạn thứ nhất, màng hơi hình thành ngay lập tức trên

bề mặt chi tiết khi tiếp xúc với môi trường tôi Màng hơi này ngăn không cho

bề mặt chi tiết tiếp xúc trực tiếp với môi trường tôi, do đó quá trình truyền nhiệt ở giai đoạn này rất kém Tiếp đến là giai đoạn sôi, khi nhiệt độ hạ xuống, do màng hơi không ổn định mất đi Truyền nhiệt trong giai đoạn này

là nhanh nhất do quá trình hóa hơi thu nhiệt mạnh, trạng thái này tiếp tục đến khi nhiệt độ trên bề mặt chi tiết giảm xuống đến nhiệt độ sôi của môi trường Sau giai đoạn này chi tiết được làm nguội bằng truyền nhiệt và đối lưu Sơ đồ nguội và sự phân bố nhiệt độ chi tiết tôi được thể hiện trên hình 1.2 [1]

Hình 1.2: Cơ chế làm nguội trong môi trường chất lỏng [1]

Như vậy, có thể thấy, khi tôi trong môi trường chất lỏng, tốc độ nguội phụ thuộc vào nhiệt độ chi tiết tôi Hệ số truyền nhiệt của các giai đoạn khác nhau là khác nhau nên sự phân bố nhiệt độ trên chi tiết được làm nguội cũng khác nhau Sự phân bố nhiệt độ không đồng đều dẫn đến hiện tượng cong vênh, đây là một trong những nhược điểm khi tôi trong môi trường lỏng

Khi làm nguội bằng khí, quá trình làm nguội vật tôi thông qua trao đổi nhiệt trực tiếp giữa vật tôi và khí tôi Hình 1.3 là mô hình truyền nhiệt trong quá tình tôi bằng khí nén [3]

Hình 1.3: Các quá trình trao đổi nhiệt khi tôi bằng khí [3]

Có 4 quá trình truyền nhiệt, đó là:

(1) Dẫn nhiệt trong vật tôi ra ngoài bề mặt, quá trình này phụ thuộc vào

hệ số dẫn nhiệt của vật tôi và sự chênh lệch nhiệt độ bề mặt và bên trong vật tôi

(2) Truyền nhiệt cưỡng bức trong môi trường khí, quá trình tuyền nhiệt này cho phép truyền nhiệt từ vật tôi đền bộ phận trao đổi nhiệt của thiết bị Để tăng khả năng truyền nhiệt này, người ta thường tăng tốc độ khí tôi bằng hệ thống quạt cưỡng bức

(3) Bức xạ, tuy nhiên các khí thông dụng sử dụng trong quá trình tôi là

Ar, N2, He, nên không có quá trình trao đổi nhiệt này

(4) Truyền nhiệt trên biên giới bề mặt vật tôi và môi trường tôi, quá trình này được đặc trưng bởi hệ số truyền nhiệt của môi trường tôi

Như vậy có thể thấy, quá trình trao đổi nhiệt khi tôi bằng khí được thực hiện chủ yếu bằng truyền nhiệt Sơ đồ nguội và sự phân bố nhiệt độ chi tiết tôi được thể hiện trên hình 1.4 [1] Có thể thấy, hầu như tốc độ nguội ít phụ thuộc vào nhiệt độ chi tiết Sự phân bố nhiệt độ trong trường hợp này là đồng đều hơn Tuy nhiên, có thể thấy hệ số truyền nhiệt trong môi trường khí là thấp hơn nhiều so với môi trường lỏng

sẽ được đề cập chi tiết hơn ở phần sau

1.2 Tốc độ nguội trong quá trình tôi bằng khí nén

Khác với tôi trong môi trường lỏng, tôi bằng khí nén cho phép điều chỉnh tốc độ nguội bằng nhiều cách khác nhau Để có thể kiểm soát quá trình tôi một cách tốt nhất chúng ta hãy xem xét các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ

tôi

1.2.1 Quan hệ giữa tốc độ làm nguội và hệ số truyền nhiệt

Trong quá trình làm nguội, một lượng nhiệt lượng Q phải truyền qua bề mặt vật làm nguội theo công thức [4, 5, 6, 7]:

• Q là nhiệt lượng J

• ρ’ là tỷ trọng của vật liệu được làm nguội Kg/m3

• V’ là thể tích sản phẩm được làm nguội m3

• Cp là nhiệt dung riêng của vật liệu được làm nguội J/kg.K

Cân bằng 2 phương trình trên ta có thể rút ra:

h×A× (Ts-Tg) dT/dt = ρ'×V’×Cp

Như vậy có thể thấy, tốc độ nguội dT/dt tỷ lệ thuận với hệ số truyền nhiệt h Vì thế khi xét ảnh hưởng của các thông số của quá trình làm nguội đến tốc độ làm nguội chính là xét ảnh hưởng các thông số đó đến hệ số truyền nhiệt

1.2.2 Ảnh hưởng của một số thông số làm nguội đến hệ số truyền nhiệt

Như đã trình bày ở trên, trong quá trình làm nguội tốc độ nguội phụ thuộc vào hệ số truyền nhiệt h Trong điều kiện làm nguội cưỡng bức (áp suất cao, tốc độ dòng khí cao), có nhiều yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến hệ số truyền nhiệt h Dưới đây chúng ta sẽ xét đến một số yếu tố ảnh hưởng đến hệ

số truyền nhiệt h, qua đó ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ làm nguội

1.2.2.1 Ảnh hưởng của áp suất và tốc độ khí

Quá trình tôi trong lò chân không, truyền nhiệt cưỡng bức là cơ chế chính trong quá trình làm nguội Theo [5,6,8], tốc độ nguội bề mặt sản phẩm trong quá trình tôi bằng khí N2 áp suất đến 10 bar trong khoảng nhiệt độ 1200 đến 500 tỷ lệ hàm số mũ với áp suất tôi Hệ số tuyền nhiệt h trong trường hợp này phụ thuộc vào tốc độ khí v và áp suất khí p theo phương trình

h = C×(v×p)mTrong đó C, m là hệ số phụ thuộc vào thiết kế của lò, trọng lượng tôi cũng như tính chất khí tôi

m nằm trong khoảng 0,6-0,8

Như vậy có thể thấy, hệ số truyền nhiệt (và như thế, tốc độ làm nguội)

tỷ lệ thuận với áp suất và tốc độ khí tôi trong lò Tốc độ làm nguội tăng khi tăng áp suất khí tôi hoặc tăng tốc độ khí tôi, hoặc tăng đồng thời cả 2 yếu tố

Quan hệ giữa hệ số truyền nhiệt h và áp suất khí tôi (1-20 bar) trong điều kiện tốc độ khí tôi 30m/s được thể hiện trên hình 1.5 Có thể thấy, áp suất khí tôi càng cao thì hệ số truyền nhiệt càng lớn Trong cùng một điều kiện, có thể thấy với áp suất tôi 8 bar, hệ số truyền nhiệt h cao gấp 2 lần khi tôi với áp suất 2 bar

Hình 1.5: Ảnh hưởng của áp suất khí tôi đến hệ số truyền nhiệt [4]

1.2.2.2 Ảnh hưởng của hướng dòng khí đến hệ số truyền nhiệt

Hướng dòng khí (hình 1.6) tác động lên chi tiết làm nguội có ảnh hưởng lớn đến khả năng lấy nhiệt từ sản phẩm, từ đó ảnh hưởng đến tốc độ làm nguội và cuối cùng là chất lượng sản phẩm được làm nguội

Hình 1.6: Hướng làm nguội (a) vuông góc, (b)song song

Ảnh hưởng của hướng dòng khí đến hệ số truyền nhiệt được thể hiện trên hình 1.7

Hình 1.7: Ảnh hưởng của hướng dòng khí đến hệ số truyền nhiệt [4]

1.2.2.3 Ảnh hưởng của tính chất khí đến hệ số truyền nhiệt

Mỗi loại khí có một tính chất truyền nhiệt khác nhau, hình 1.7 biểu diễn

hệ số tuyền nhiệt của một số khí phụ thuộc vào áp suất khí (các điều kiện khác là: tốc độ khí 15m/s, kích thước đường kính mẫu 25mm, nhiệt độ 500oC)

Hình 1.8: Hệ số truyền nhiệt của một số khí [5]

1.2.2.4 Các phương pháp xác định tốc độ nguội trong thực tế

Tốc độ làm nguội là tốc độ giảm nhiệt độ theo thời gian làm nguội Thông thường tốc độ nguội được biểu diễn bằng đường làm nguội Đường làm nguội là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc nhiệt độ (trục tung) với thời gian hoặc tốc độ nguội (trục hoành)

Để xác định tốc độ làm nguội, người ta thường sử dụng các mẫu thí nghiệm Với môi trường tôi là dầu và nước ta có tiêu chuẩn ISO-9950 Tiêu chuẩn này sử dụng mẫu thí nghiệm đường kính 12,5mm chiều dài 60mm có trọng lượng 0,058kg làm từ vật liệu INCONEL-600 Nhiệt độ được xác định bằng can nhiệt đặt ở tâm của mẫu Đây là mẫu chỉ phù hợp trong phòng thí nghiệm và chủ yếu dùng để xác định hệ số truyền nhiệt h

Với các thiết bị ở mức độ sản xuất công nghiệp, trong thực tế người ta

sử dụng các mẫu có kích thước khác nhau (thông thường gần với kích thước thật của sản phẩm) để xác định sự phụ thuộc của nhiệt độ vào thời gian làm nguội Kết quả của các thí nghiệm này thường là những đường cong làm nguội biểu diễn quan hệ giữa nhiệt độ sản phẩm (tại một vị trí nào đó theo thiết kế) và thời gian làm nguội Đường cong làm nguội này có ý nghĩa thực

tế rất cao, từ đường cong này chúng ta có thể lựa chọn điều kiện làm nguội (áp suất, tốc độ quạt) cho từng loại sản phẩm (kích thước, vật liệu) để có thể đạt được tốc độ nguội cần thiết (so sánh với tốc độ tới hạn)

1.3 Tôi trong lò chân không

1.3.1 Tốc độ nguội trong quá trình tôi trong lò chân không

Nhiệt luyện trong lò chân không bằng khí nén ra đời từ những năm 70 của thế kỷ trước đánh dấu một mốc quan trọng trong việc ứng dụng công nghệ này Đầu tiên là nâng áp suất khí tôi từ 1 bar lên 2 bar, tiếp đến hiện nay

là 10 bar, 20 và 30 bar Khí sử dụng là khí trơ Ar, N2, He, H2 hoặc là hỗn hợp của các loại khí này

Thiết bị có thể là lò tôi đơn buồng, trong trường hợp này nung nóng và làm nguội được thực hiện trong 1 buồng lò Thiết bị tôi chân không đa buồng cho phép tôi ở một buồng riêng biệt qua đó cải thiện được tốc độ tôi

Trên hình 1.9 là sơ đồ nguyên lý lò tôi chân không đơn buồng

Hình 1.9: Lò tôi chân không đơn buồng [6]

Với lò chân không đơn buồng, có thể làm nguội băng 3 phương pháp,

đó là (1) tự nguội chân không, (2) nguội tự do bằng khí và (3) nguội cưỡng bức bằng khí

Tốc độ nguội được kiểm soát dựa theo phương trình biểu thị lượng nhiệt được lấy đi khỏi sản phẩm tôi (phần 1.3): Q = hA (Ts-Tg)

Có thể thấy, để tăng lượng nhiệt thoát ra Q ta có thể tăng h hoặc giảm

Tg hoặc đồng thời cả 2 yếu tố

Để hiểu rõ hơn quá trình làm nguội, qua đó có thể điều khiển quá trình làm nguội theo ý muốn, chúng ta xem xét các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình làm nguội

1.3.2 Một số yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ nguội trong lò chân không

1.3.2.1 Tốc độ nguội phụ thuộc vào nhiệt độ khí tôi

Xuất phát từ lượng nhiệt lượng Q phải truyền qua bề mặt vật làm nguội

Q = hA (Ts-Tg), có thể thấy để tăng Q người ta có thể giảm nhiệt độ khí tôi

Tg Cách đơn giản nhất là làm mát khí tôi, vì thế, thông thường hệ thống thiết

bị tôi được trang bị thêm bộ phận trao đổi nhiệt được làm mát bằng nước Gần đây một số nghiên cứu phương pháp phun nitơ lỏng vào khí nitơ trong quá trình làm nguội, và như thế công nghệ mới được gọi là lấy nhiệt có kiểm soát (Controllable Heat Extraction –CHE) ra đời [9] Đây là công nghệ tương đối mới, tuy nhiên công nghệ này chỉ phù hợp với lò tôi chân không 2 buồng

Với lò chân không đơn buồng, làm mát khí tôi bằng bộ phận trao đổi nhiệt vẫn là lựa chọn tối ưu nhất hiện nay Ảnh hưởng của nhiệt độ khí tôi được thể hiện trên hình 1.10[6]

Hình 1.10: Ảnh hưởng của nhiệt độ khí tôi và hệ số tuyền nhiệt đến

tốc độ nguội (Mẫu Ф25×100mm) [6].

1.3.2.2 Tốc độ nguội phụ thuộc vào tốc độ và áp suất khí tôi

Khả năng thứ 2 tăng Q từ công thức Q = hA (Ts-Tg), là tăng hệ số truyền nhiệt h, đối với một thiết bị cụ thể, một loại sản phẩm cụ thể và một loại khí tôi cụ thể, thì hệ số trao đổi nhiệt h phụ thuộc vào tốc độ v và áp suất

p bằng hàm số mũ (phần 1.3)

Sự phụ thuộc tốc độ nguội vào tốc độ khí tôi (lưu lượng khí) được thể hiện trên hình 1.11 [6] Trong trường hợp này mẫu kích thước Ф25mm×100mm chế tạo từ vật liệu thép gió M2, áp suất tôi 2 bar

Trên hình 1.12 là sự phụ thuộc tốc độ nguội vào áp suất khí tôi, mẫu kích thước Ф25×48mm thép M2, tốc độ khí 3,5m3/h

Hình 1.11: Ảnh hưởng của tốc độ khí tôi N 2 đến tốc độ làm nguội [6]

Hình 1.12 : Ảnh hưởng của áp suất khí tôi N 2 đến tốc độ làm nguội [6]

Từ các biểu đồ trên có thể thấy, khi tăng hoặc giảm vận tốc khí v hay

áp suất khí tôi p đề có tắc dụng tăng hoặc giảm tốc độ nguội tương đương nhau Tuy nhiên theo [6], để tăng vận tốc khí thì vấn đề thiết kế hệ thống quạt phức tạp và tốn kém hơn nhiều, ví dụ, để tăng gấp đôi vận tốc khí thì hệ số tăng lực đấy là 8 lần, trong khi đó để tăng gấp đôi áp suất thì hệ số tăng lực đẩy chỉ cần 2 lần Vì lý do đó để tăng tốc độ làm nguội thì tăng áp suất khí tôi

là giải pháp tối ưu hơn

1.3.2.3 Tốc độ nguội phụ thuộc vào loại khí tôi

Tốc độ làm nguội cũng chịu ảnh hưởng trực tiếp bởi tính chất của khí tôi Hình 1.8 biểu thị sự ảnh hưởng của các loại khí đến hệ số truyền nhiệt Trong 4 loại khí trên biểu đồ thì khí nitơ được sử dụng nhiều hơn cả chủ yếu

là vì giá thành khi sử dụng loại khí này là thấp nhất

1.3.3 Ảnh hưởng của kích thước vật tôi

Tốc độ truyền nhiệt từ tâm ra bề mặt sản phẩm phụ thuộc vào hình dạng, kích thước, tính chất vật liệu Ảnh hưởng của kích thước được thể hiện trên hình 1.13

Hình 1.13: Ảnh hưởng của đường kính sản phẩm đến tốc độ nguội [6]

Tỷ lệ giữa nhiệt độ trên bề mặt và nhiệt độ ở tâm của các sản phẩm có đường kích khác nhau được thể hiên trên hình 1.14

Hình 1.14: Tỷ lệ nhiệt độ bề mặt/nhiệt độ trong lõi [6]

Tốc độ nguội ở tâm vật tôi có đường kích khác nhau với hệ số truyền nhiệt của môi trường tôi được thể hiện trên hình 1.14

Hình 1.15: Tốc độ nguội ở tâm hình trụ [6]

1.4 Một số nghiên cứu về tốc độ nguội với áp suất khí tôi khác nhau

khi tôi trên lò chân không công nghiệp

Với một lò cụ thể, để có thể sử dụng hiệu quả nhất, người ta thường phải nghiên cứu khả năng làm nguội với những điều kiện cụ thể Dưới đây là một số nghiên cứu về hệ số truyền nhiệt, tốc độ nguội với áp suất tôi khác nhau khi tôi trên thiết bị tôi công nghiệp

Katsumata [10] nghiên cứu tốc độ nguội với khí tôi N2 áp suất 6, 10, 20 bar với các mẫu thép Ф50×60mm, Ф100×100mm, Ф150×150mm, Ф200×200mm Thiết bị là lò tôi 2 buồng (buồng nung và buồng làm nguội riêng biệt), kích thước 600×600×1000mm Tốc độ nguội được đo ở tâm của các mẫu này, kết quả đường làm nguội với các kích thước và áp suất khí tôi được thể hiện trên hình 1.16 và hình 1.17

Hình 1.16: Đường làm nguội mẫu có kích thước khác nhau (tôi 30 bar)[10]

Hình 1.17: Đường làm nguội áp suất tôi khác nhau (mẫu Ф150×150mm) [10]

B Zieger [11] tiến hành nghiên cứu tốc độ nguội (từ nhiệt độ tôi đến

538oC) các mẫu thép kích thước 100×100×100mm, 200×200×200mm, 300×300×300mm và 400×400×400mm, trên thiết bị lò tôi chân không kích thước 1000×1500×1000mm, khí tôi N2 Kết quả tốc độ nguội bề mặt dTs/dt (cách bề mặt 16mm) được thể hiện trên hình 1.18

Hình 1.18: Tốc độ nguội mẫu kích thước khác nhau, áp suất tôi khác nhau [11]

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 2.1 Mẫu thí nghiệm

Mục tiêu của đề tài là khảo sát khả năng làm nguội của hệ thống lò chân không khi tôi thép bằng khí N2 với các áp suất khác nhau Thép C 20 với kích thước 50x50x50mm, Ф100x100mm, Ф150x150mm, Ф200x200mm được chọn để tiến hành đo tốc độ nguội Trên mỗi mẫu đo tốc độ nguội, tiến hành khoan vuông góc từ tâm bề mặt tròn 01 lỗ đường kính Ф6mm sâu vào chính giữa tâm của mẫu, đây là vị trí đặt can đo nhiệt độ tâm Tc Can đo nhiệt độ bề mặt Ts được đặt vào lỗ Ф3mm được khoan sâu 16mm từ chính giữa bề mặt hình trụ Để kiểm nghiệm thực tế, các mẫu thép SKD11 và SKD61 được nhiệt luyện cùng để đo độ cứng Thành phần hóa học mẫu đo độ cứng được kiểm tra lại trên máy quang phổ tại Viện Công nghệ (bảng 2.1)

Bảng 2.1: Thành phần hoá học của mẫu độ cứng

SKD11 1,40 0,266 0,39 11,23 0,83 0,205 0,017 0,0005 SKD61 0,400 0,956 0,405 4,895 1,190 0,801 0,020 0,0013 Mẫu được đặt trên gá tôi cùng sản phẩm, tổng trọng lượng một lần tôi khoảng 250-350 kg (trọng lượng tôi thông thường đang làm) (hình 2.1)

Hình 2.1: Mẫu và bố trí can nhiệt trên mẫu