Nứt nẻ Hiện tượng nứt nẻ xuất hiện bờn ngoài hoặc bờn trong kim loại, nguờn nhõn là do ứng suất nhiệt sinh ra vỡ sự nung khụng đều, tốc độ nung khụng hợp lý v.v...ứng suất nhiệt này cựn
Trang 1Trường đại học Bách khoa - 2008 5
2.1 Mục đớch nung núng
Nung núng kim loại trước khi GCBD nhằm nõng cao tớnh dẻo và giảm khả năng chống biến dạng của chỳng, tạo điều kiện thuận tiện cho quỏ trỡnh biến dạng
2.2 một số vấn đề xảy ra khi nung
2.2.1 Nứt nẻ
Hiện tượng nứt nẻ xuất hiện bờn ngoài hoặc bờn trong kim loại, nguờn nhõn là do ứng suất nhiệt sinh ra vỡ sự nung khụng đều, tốc độ nung khụng hợp lý v.v ứng suất nhiệt này cựng với ứng suất dư sẵn cú của phụi (cỏn, đỳc) khi vượt qua giới hạn bền của kim loại sẽ gõy ra nứt nẻ (Đối với thộp thường xảy ra nứt nẻ ở t0 < 8000C)
2.2.2 Hiện tượng ụxyhoỏ
Kim loại khi nung trong lũ, do tiếp xỳc với khụng khớ, khớ lũ nờn bề mặt nú dễ bị ụxy hoỏ và tạo nờn lớp vảy sắt Sự mất mỏt kim loại đến 4 ữ 6%, cũn làm hao mũn thiết
bị, giảm chất lượng chi tiết v.v Quỏ trỡnh ụxy hoỏ xảy ra do sự khuyết tỏn của nguyờn
tử ụxy vào lớp kim loại và sự khuyết tỏn của nguyờn tử kim loại qua lớp ụxyt ở mặt ngoài vật nung để tạo thành 3 lớp vảy sắt: FeO-Fe3O4-Fe2O3
Nhiệt độ nung trờn 5700c lớp vảy sắt tăng mạnh và trờn 10000c lớp vảy sắt dày đặc phủ kớn mặt ngoài vật nung, nhiệt độ tiếp tục tăng lớp ụxyt này bị chỏy, đồng thời tạo nờn lớp ụxyt mới ễxyt hoỏ cú thể do ụxy đưa vào, hoặc do khớ CO2, H2O tỏch ra
2.2.3 Hiện tượng mất cỏcbon
Hiện tượng mất cỏcbon của mặt ngoài vật nung làm thay đổi cơ tớnh của chi tiết, cú khi tạo nờn cong vờnh, nứt nẻ khi tụi Khớ làm mất C là O2, CO2, H2O, H2 Chỳng tỏc dụng với cỏcbớt sắt Fe3C của thộp:
2Fe3C + O2 = 6Fe + 2CO; Fe3C + CO2 = 3Fe + 2CO
Fe3C + H2O = 3Fe + CO + H2; Fe3C + 2H2 = 3Fe + CH4
Lớp mất cỏcbon bắt đầu phỏt triển khi t0= 600ữ8000C và tăng khi nhiệt độ tăng Để giảm sự mất C cú thể dựng chất sơn phủ lờn bề mặt vật nung Hiện nay hay dựng chất
Trang 2Trường đại học Bách khoa - 2008 6
sơn sau đõy hoà với nước hoặc với cồn ờtyl: 60%SiO2+ 15%Al2O3+ 11,2%CaO + 4,4%MgO +5%(K2O+N2O) + 0,8%Fe2O3
2.2.4 Hiện tượng quỏ nhiệt
Nếu nhiệt độ nung quỏ cao thỡ hạt ụstenit càng lớn làm cho tớnh dẻo của kim loại giảm nhiều, cú thể tạo nờn nứt nẻ khi gia cụng hoặc giảm tớnh dẻo của chi tiết sau này Đối với thộp cacbon nhiệt độ quỏ nhiệt dưới đường đặc khoảng 1500 trở lờn (t0qn> to
đặc-
1500C) Hiện tượng này được khắc phục bằng phương phỏp ủ Vớ dụ: Thộp cỏcbon ủ ở
750 ữ 9000C, nhưng với thộp hợp kim thỡ rất khú khăn
2.2.5 Hiện tượng chỏy
Khi kim loại nung trờn nhiệt độ quỏ nhiệt (gần đường đặc) vật nung bị phỏ huỷ tinh giới của cỏc hạt do vựng tinh giới bị ụxy hoỏ mónh liệt Kết quả làm mất tớnh liờn tục của kim loại, dẩn đến phỏ huỷ hoàn toàn độ bền và độ dẻo của kim loại
2.3 Chế độ nung kim loại
2.3.1 Chọn khoảng nhiệt độ nung
Đối với thộp cỏcbon dựa trờn giản đồ Fe-C để chọn khoảng nhiệt độ GCBD
Trong sản xuất để xỏc định khoảng nhiệt độ của cỏc kim loại và hợp kim thường dựng bảng Đối với cụng nhõn trong điều kiện thiếu dụng cụ đo cú thể xỏc định nhiệt độ theo màu sắc khi nung Vớ dụ: đối với thộp khi nung màu sẽ sỏng dần từ màu đỏ xẫm (5000c) đến sỏng trắng (12500c)
2.3.2 Thời gian nung
Chế độ nung hợp lý cần đảm bảo nung kim loại đến nhiệt độ cần thiết trong một thời gian cho phộp nhỏ nhất Thời gian nung từ nhiệt độ bỡnh thường đến nhiệt độ ban đầu gia cụng cú thể chia thành 2 giai đoạn:
H.2.1.Kho ng nhi t gia cụng bi n d ng i v i thộp cỏc bon a) Gi n lý thuy t b) Gi n th c t
O
max
tmin
%c b)
0,8 2,1
%c
t 0 C
O
a) 0,8 1,7
1350
1100
800
vựng gcal v.quỏ nhi t vựng chỏy
vựng bi n c ng
Trang 3Trường đại học Bách khoa - 2008 7
a/ Giai đoạn nhiệt độ thấp (Tn < 8500C): Thời gian nung giai đoạn này cần dài, tốc
độ nung chậm, nếu khụng kim loại dể nứt nẻ hoặc biến dạng
b/ Giai đoạn nhiệt độ cao (850oc đến nhiệt độ bắt đầu gia cụng): Tốc độ nung ở giai
đoạn này khụng phụ thuộc nhiều vào hệ số dẫn nhiệt nữa, vỡ thế cú thể tăng nhanh tốc độ
nung nhằm tăng năng suất nung, giảm lượng ụxy hoỏ và chỏy cỏcbon, hạn chế sự lớn lờn
của cỏc hạt kim loại, giảm hao phớ nhiờn liệu.vv
2.4 Thiết bị nung kim loại
Để nung kim loại khi gia cụng ỏp lực người ta sử dụng nhiều loại lũ nung khỏc
nhau Chỳng được phõn loại theo nguồn cấp nhiệt (nhiờn liệu hoặc điện năng), tớnh chất
hoạt động (chu kỳ hoặc liờn tục) và kết cấu lũ (lũ buồng, lũ giếng )
2.4.1 Lũ rốn thủ cụng
Lũ rốn thủ cụng cú kết cấu đơn giản
nhưng nung núng khụng đều, chỏy hao
lớn, khú khống chế nhiệt độ, năng suất và
hiệu suất nhiệt thấp, chủ yếu dựng trong
cỏc phõn xưởng nhỏ
Khụng khớ thổi theo cửa giú 1 theo
ống dẫn qua ghi lũ 5 để đốt chỏy nhiờn
liệu 4 (than) trong buồng lũ 3 (được
cường lực nhờ vỏ lũ bằng thộp 2), bụi và
khúi theo nún 6 qua ống khúi 7 ra ngoài
Lũ này đơn giản, rẻ tiền nhưng khụng
khống chế được nhiệt độ, năng suất nung
thấp, hao tốn kim loại nhiều, nhiệt độ vật
nung khụng đều v.v chỉ dựng trong cỏc
phõn xưởng sửa chữa để nung vật nhỏ
2.4.2 Lũ buồng (lũ phản xạ)
Là lũ cú nhiệt độ khoảng khụng
gian cụng tỏc của lũ đồng nhất Lũ buồng
là một buồng kớn, khống chế được nhiệt
độ nung, cú thể xếp nhiều phụi, sự hao
phớ kim loại ớt, phụi khụng trực tiếp tiếp
xỳc với nhiờn liệu Lũ buồng thuộc loại
lũ hoạt động chu kỳ, cú thể dựng nhiờn
liệu (than đỏ, khớ đốt, dầu) hoặc điện trở
1
2
3
8
9
10
1
2
5
4 3
6 7
H.2.2 Lũ rốn th cụng Formatted: Font: 11 pt, Bold
Trang 4Trường đại học Bách khoa - 2008 8
Trờn hỡnh sau trỡnh bày sơ đồ một lũ
buồng dựng nhiờn liệu rắn Kim loại chất
vào lũ và lấy ra bằng cửa cụng tỏc 7
Nhiờn liệu rắn đặt trờn ghi lũ 2 sau khi
đốt nhiệt lượng nung núng buồng đốt và
vật nung 8
Khớ chỏy sẽ theo kờnh khúi 9 và thoỏt qua cống khúi 10 ra ngoài Sự điều chỉnh
nhiệt độ bằng cỏch điều chỉnh lượng nhiờn liệu và lượng giú
Ưu điểm của lũ buồng: nhiệt độ nung khỏ đồng đều, kim loại khụng tiếp xỳc trực
tiếp với ngọn lửa nờn chỏy hao giảm, thao tỏc vận hành dễ Nhược điểm chủ yếu là lũ làm
việc theo chu kỳ, tổn thất nhiệt do tớch nhiệt cao Lũ buồng thớch hợp với cỏc phõn
xưởng sản lượng tương đối lớn
2.4.3 Lũ dựng năng lượng điện
Thường dựng để nung vật nhỏ, vật
quan trọng bằng kim loại màu Lũ điện cú
ưu điểm là khống chế nhiệt độ nung chớnh
xỏc (sai số: ±5oc), chất lượng vật nung cao,
ớt hao tốn kim loại, thời gian nung nhanh,
nhưng đắt tiền do thiết bị phức tạp và tốn
năng lượng điện Vỡ thế nờn chỉ dựng
những vật nung yờu cầu kỹ thuật cao, nhất
là cỏc kim loại quý
a/ Lũ điện trở: Cú thể thay dõy điện
trở bằng cỏc cực than
b/ Lũ cảm ứng: Cho dũng điện cao tần (được tạo nờn bởi mỏy phỏt cao tần) thỡ
trong vật nung sẽ phỏt sinh dũng điện cảm ứng và do hiệu ứng mặt ngoài nờn dũng điện
cảm ứng chủ yếu phõn bố trờn mặt ngoài và làm vật núng lờn Chiều dày được nung
núng của chi tiết được tớnh: ∆ = 5030 ρ
àf (mm) Trong đú: ∆- bề dày chi tiết được nung;
ρ- điện trở riờng của vật nung (ụm.mm)
à- hệ số từ thẩm tương đối;
f- tần số dũng điện (Hz)
1
4
5
6
7
H.2.5 Lũ i n tr
1 u n i i n; 2 dõy i n tr ; 3 nhi t k ;
4 n p y; 5 phụi nung; 6 ghi lũ; 7 c a lũ
Formatted: Bullets and Numbering
Trang 5Trường đại học Bách khoa - 2008 9
c/ Nung trực tiếp: Cho dũng điện cường độ lớn trực tiếp chạy qua vật nung Chủ
yếu dựng nung vật để uốn lũ xo
2.5 Sự làm nguội sau khi gia cụng biến dạng
Sau khi GCBD vật nguội dần và cú sự thay đổi thể tớch, thay đổi thành phần cấu
trỳc, thay đổi độ hạt v.v Vỡ vậy phải cú chế độ làm nguội hợp lý Cú 3 phương phỏp:
2.5.1 Làm nguội tự nhiờn: Khi làm nguội ngoài khụng khớ tĩnh, chổ đặt vật phải khụ
rỏo, khụng cú giú thổi Tốc độ nguội tương đối nhanh nờn thường dựng đối với thộp cỏc
bon và hợp kim thấp cú hỡnh dỏng đơn giản
2.5.2 Làm nguội trong hũm chứa vụi, cỏt, xĩ, than vụnv.vv : Tốc độ làm nguội
khụng cao, nhiệt độ vật trước khi đưa vào hũm khoảng 500ữ750oc Dựng để nung cỏc
loại thộp cỏcbon và hợp kim thấp cú hỡnh dỏng phức tạp
2.5.3 Làm nguội trong lũ: Nhiệt độ lũ được khống chế theo từng giai đoạn Vớ dụ: Từ
900 đến 800oc cho nguội nhanh (25oc/giờ) để trỏnh phỏt triển hạt, sau đú cho nguội chậm
hơn (15oc/giờ) đến nhiệt độ 100oc cho nguội ngoài khụng khớ Chủ yếu dựng thộp cụng
cụ, thộp hợp kim cao và thộp đặc biệt cú hỡnh dỏng phức tạp
Comment [TH1]: