VẬT LIỆU học tôi TRONG 2 môi TRƯỜNG

Tổng quan Nguyên công tôi bao gồm việc nung nóng thép đến một nhiệt độ nhất định, giữ tại nhiệt độ đó trong một khoảng thời gian nhất định để làm đồng đều nhiệt độ và chuyển biến trên t

ỦY BAN NHÂN DÂN TP HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KT LÝ TỰ TRỌNG HỒ CHÍ MINH

KHOA: ĐỘNG LỰC HỌC PHẦN: VẬT LIỆU HỌC



-Đề tài: Tôi trong 2 môi trường

LỚP: 13CĐ – Ô1

Nguyễn Minh Hoàng Đoàn Hữu Hòa Trịnh Đức Hùng Trần Ngọc Hồ

Tp HCM Tháng 12 năm 2014

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG KT LÝ TỰ TRỌNG HỒ CHÍ MINH

KHOA: ĐỘNG LỰC HỌC PHẦN: VẬT LIỆU HỌC



LỚP: 13CD – Ô1

Svth: Giáp Văn Hiếu

Nguyễn Minh Hoàng Đoàn Hữu Hòa

Trịnh Đức Hùng Trần Ngọc Hồ

LỜI MỞ ĐẦU

Tôi thép là nguyên công nhiệt luyện quan trọng nhất, quyết định chủ yếu

đến cơ tính của vật phẩm

Nguyên công này thuộc loại nhiệt luyện kết thúc, thực hiện trên chi tiết gần thành phẩm nên bất cứ sai hỏng nào khi tôi cũng có thể gây thiệt hại lớn Vì vậy, hiểu biết về kỹ thuật tôi rất có ích cho công tác sản xuất

Tổng quan

Nguyên công tôi bao gồm việc nung nóng thép đến một nhiệt độ nhất định, giữ tại nhiệt độ đó trong một khoảng thời gian nhất định (để làm đồng đều nhiệt độ và chuyển biến trên toàn khối vật liệu) rồi làm nguội nhanh trong một môi trường thích hợp

Nhiệt độ nung thép khi tôi là nhiệt độ trên Ac1 Theo giản đồ sắt - cacbon,

ở trên Ac1, tổ chức austenit sẽ xuất hiện Khi được làm nguội đủ nhanh, austenit

sẽ chuyển biến thành mactenxit, một pha có độ cứng cao Chính mactenxit sẽ hóa bền cho thép sau tôi

Môi trường làm nguội khi tôi được chọn tùy theo loại thép Với thép C45 (TCVN), có thể tôi trong nước hay dầu (nếu chi tiết nhỏ) thép 40Cr có thể tôi dầu Một số loại thép khác có thể được tôi trong dung dịch polymer hay không khí (để giảm ứng suất nhiệt)

Một số đặc điểm của quá trình tôi:

- Nhiệt độ tôi giống nhiệt độ ủ hay thường hóa

- Làm nguội nhanh nên ứng suất nhiệt lớn, chi tiết dễ bị cong, vênh, nứt,

Mục đích của nguyên công tôi

Tôi nhằm mục đích tăng độ cứng (và do đó, tăng khả năng chống mài mòn) và độ bền cho thép (kết hợp với ram)

MỤC LỤC

I. Qui trình chọn thép

1. Xác định phần trăm cacbon trong thép trang 6

2. Các phương pháp phân loại thép cacbon trang 6

3. Qui trình thự hiện trang 8

II. Quá trình tôi thép

1. Chuẩn bị vật liệu trang 13

2. Quá trình tôi trang 15

III. Kết luận trang 16

IV. Bài học kinh nghiệm trang 16

I QUÁ TRÌNH CHỌN THÉP

1 Xác định phần trăm thép:

* Định nghĩa: Tôi thép là phương pháp nhiệt luyện bao gồm nung nóng

thép lên cao quá nhiệt độ tới hạn Acl để làm xuất hiện autenxit, giữ nhiệt rồi làm nguội nhanh thích hợp để biến nó thành mactenxit hay tổ chức không ổn định khác với độ cứng cao

* Xác định phần trăm cacbon trong thép: Vì thép sau khi tôi trong 2 môi

trường phải đảm bảo cho thép độ cứng, và ít gây biến dạng Nên thép tôi phải có lượng cacbon trung bình trở lên, thường là ≥ 0,3 ÷0,4%, với độ cứng sau khi tôi

≥ 50HRC

- Với thép có lượng cacbon thấp (<0,25%) sau khi tôi sẽ không đủ điều kiện

độ cứng và độ bền cần thiết

- Với thép có độ cacbon cao (0,55 – 0,7%) chỉ có độ cứng sau khi nhiệt luyện (40 – 45) HRC Vì vậy không đủ điều kiện cứng sau khi tôi ( ≥ 50HRC)

• Kết luận:Tôi thép trong 2 môi trường chọn thép 0,3 – 0,4% cacbon.

• Ví dụ: thép C40, C45

• Ứng dụng: dùng làm các chi tiết chịu tải nhẹ như bánh răng, trụ có kích

thước nhỏ…

2. Các phương pháp phân loại thép cacbon

- Có nhiều phương pháp phân loại thép:

- Dùng đá mài

- Phương pháp dùng khí nén

- Phương pháp kiểm tra tự động

Dùng đá mài Dùng khí nén Kiểm tra tự động

Ưu điểm Dễ thực hiện

Dễ quan sát tia lửa, hoa lửa, ít tốn kém

Tạo hoa lửa dài hơn, độ chính xác cao, dễ quan sát hơn đá mài

Có độ chính xác rất cao

Nhược điểm Độ chính xác

không cao

Tốn kém, mất nhiều thời gian, công sức

Cầu kì, phức tạp, cần công nghệ cao

* Kết luận: Dựa vào bảng so sánh trên, chúng ta chọn phương pháp

mài để xác định phần trăm các bon của thép Vì: Dễ thực hiện, không cần đòi hỏi công nghệ cao, ít tốn kém

Phương pháp dùng đá mài

3 Qui trình thực hiện:

• Phương pháp này thường sử dụng máy mài bàn (VD: máy mài 2 đá) để tạo hoa lửa, đôi khi cũng có thể sử dụng máy mài cầm tay

• Đá mài phải quay với tốc độ tối thiểu là 23 m/s (vận tốc dài), thực tế nên điều chỉnh trong khoảng 38 ~ 48 m/s Đá mài nên sử dụng loại thô và cứng (loại oxit nhôm hoặc carborundum – SiC)

• Chiều dài của hoa lửa phụ thuộc vào lực mài và rất khó so sánh nếu nếu lực mài mẫu khác nhau Trong thực tế, lực mài sao cho chùm tia lửa của thép 0.2% C có chiều dài khoảng 500mm thường được dùng làm lực chuẩn

• Để tránh ảnh hưởng của ánh sáng mặt trời hoặc để điều chỉnh độ sáng xung quanh, cần thiết phải sử dụng các loại màn che hoặc buồng tối Khi mài, để mẫu tiếp xúc nhẹ với đá mài

• Hướng của chùm tia lửa nên theo phương ngang hoặc hơi chếch lên trên

Và vị trí quan sát nên ở phía sau hoặc bên phải của chùm tia

• Để nhận biết chính xác hơn, nên có thêm mẫu chuẩn (đã phân tích chính xác thành phần hóa học) để làm mẫu đối chiếu

• Các mẫu thử cần được làm sạch bề mặt, loại bỏ các lớp thấm (C, N), các lớp oxit và thoát carbon Có thể thực hiện bằng cách mài sâu

• Khi kiểm tra, cần quan sát kỹ chùm hoa lửa từ gốc đến ngọn (theo hình 1) Đặc biệt cần chú ý vào một số đặc điểm sau:

• Chùm tia lửa: màu sắc, số lượng, độ sáng, chiều dài các tia lửa

• Hoa lửa: màu sắc, số lượng, hình dạng, kích cơ

• Trở lực mài: theo cảm giác ở tay khi mài mẫu

Chú ý: - bề mặt đá mài phải vệ sinh thường xuyên để tránh bám vụn kim loại (dùng cà đá)

Ta dựa vào chùm tia lửa có màu sắc xỉ màu đỏ anh đào và hình tia lửa

Hình: Hoa lửa cacbon trung bình thép 0.40%C

Trình tự

thực

hiện.

Hình ảnh minh họa Hướng dẫn/

Lưu ý

1 Đo độ

cứng

TB độ cứng

là = 49HRC

2 Mài

trên máy

mài

Ta thấy tia lửa dày, cuối tia lửa đa nhánh cấp 3 Thép có hàm lượng

cacbon trung bình (~0.4%) Vật liệu phù hợp với thí nghiệm

3 Làm

sạch chi

tiết

trước

khi nung

Chà lớp bẩn còn dính lại trên chi tiết

4

Chuẩn

bị lò

nung

Đun bằng than đá, có quạt

để nhiệt độ tăng lên cao

Bỏ chi

tiết vào

lò nung

Bỏ vật nung vào lò theo phương thẳng đứng

để tránh bị cong vênh

6 Vật

liệu

trong

giai

đoan

nung

Nung vật liệu trong lò nung

Sau khi

nung lấy

ra so

sánh với

bản

nhiệt độ

Ứng với bảng nhiệt

độ ta được nhiệt độ của chi tiết là

810 độ C

8

Làm

môi

trường

thứ nhất

vào xô nước muối để tôi trong môi trường đầu tiên Sau đó làm nguội vật liệu bằng không khí trong môi trường tôi thứ 2

Làm

nguội

trong

môi

trường

thứ hai

9 Kiểm

tra độ

cứng sau

khi tôi

Độ cứng lúc sau:

Lần 1= 66.4 HRC

Lần 2= 63 HRC Lần 3= 63.6 HRC

64.33 HRC

II QUÁ TRÌNH TÔI THÉP

1 Chuẩn bị đồ dùng

a Vật liệu

b Dụng cụ thí nghiệm

- Vật liệu chọn tôi là thép C45 chưa tôi

- Đường kính: 1,5 cm

- Chiều dài: 5cm

Chuẩn bị lò nung, than đá, tấm tôn che gió

Quạt điện: dùng quạt điện để thổi làm tăng nhiệt độ nung

Môi trường tôi: chuẩn bị xô nước muối (là môi trường tôi thứ nhất)

sau đó đưa sang môi trường tôi thứ 2 (làm nguội trong không khí) cho tới khi vật liệu nguội hẳn

2 Quá trình tôi:

- Để nhiệt độ tôi đạt đến 850

oC – 870 oC thì chúng ta cần phải chuẩn bị lò, than đá, quạt, tấm tôn che gió để giữ nhiệt

- Sau khi than cháy đỏ, chúng ta đặt thép đã chọn vào trong lò (chú ý: đặt thanh thép theo phương thẳng đứng để tránh bị cong vênh)

- Sau khi thanh thép nung nóng đã đỏ cam ( khoảng

850 oC) thì chúng ta chuyển sang quá trình làm nguội ở môi trường tôi đầu tiên: làm nguội bằng nước sau khi sắp sảy ra chuyển biến mactenxit ( khi thanh thép cho vào nước hết sôi, và chuyển sang màu xám) khoảng 300oC thì nhấc ra ngoài làm nguội ở môi trường tôi thứ 2: để ra ngoài không khí cho đến khi nguội hẳn

V. KẾT LUẬN.

Nhiệt độ tôi chưa đạt tới mức cần thiết (870°C)

Sau khi tôi, vật liệu đã đạt độ cứng 63.33 HRC Đã đạt được theo yêu cầu (≥50HRC) Vật liệu vừa đảm bảo độ cứng và ít biến dạng

- Một số khó khăn khi thực hiện thí nghiệm:

+ Khó tìm được vật liệu

+ Trang thiết bị còn thiếu và thô sơ

+ Còn thiếu kinh nghiệm thực hành

- Cố gắng học tập, học hỏi

- Rút ra những bài học kinh nghiệm trong bài thí nghiệm vừa rồi

Nhận xét của giáo viên