THIẾT KẾ PHÂN XƯỞNG NHIỆT LUYỆN LÒ XO XUPAP TRONG ÔTÔ

Các quy trình nhiệt luyện nhằm tạo cho chi tiết có đủ các chỉ tiêu về độ bền, độ bền độ cứng cũng như các chỉ tiêu về độ dẻo dai tính chống mài mòn đảm bào chi tiết làm việc tốt trong cá

KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU

Mục lục i

Danh mục hình ii

Danh mục bảng ii

Lời nói đầu iii

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHI TIẾT 1

1.1.Phân tích điều kiện làm việc của chi tiết, yêu cầu về cơ tính: 1

1.2.Tổng quan về vật liệu đã chọn: 1

1.3.Cơ sở lý thuyết về vật liệu đã chọn: 2

CHƯƠNG 2: CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT LUYỆN CƠ BẢN VÀ TRANG THIẾT BỊ 8

2.1 Các quá trình nhiệt luyện: 8

2.2 Mội số trang thiết bị nhiệt luyện: 12

CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH NHIỆT LUYỆN LÒ XO XUPAP TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ 17

3.1 Quy trình nhiệt luyện lò xo xupap: 17

3.2 Lựa chọn thiết bị: 18

3.3 Tính toán thời gian nung và giữ nhiệt: 20

CHƯƠNG 4: CHƯƠNG TRÌNH SẢN XUẤT HẰNG NĂM CHO XƯỞNG 24

4.1 Kế hoạch sản xuất hằng năm: 24

4.2 Đặc điểm làm việc của thiết bị và công nhân trong xưởng: 24

4.3 Tính toán số thiết bị cần dùng: 25

TÀI LIỆU THAM KHẢO 27

Hình 2.1: Sơ đồ làm nguội ứng với phương pháp tôi khác nhau 8

Hình 3.1: Sơ đồ quy trình nhiệt luyện lò xo xupap 17

Hình 3.2: Gá đỡ dạng khay 18

Hình 3.3: Gá đỡ dạng sọt 18

Hình 3.4: Lò buồng CH3-4.8.2,6/10M1 19

Hình 4.1: Sơ đồ thiết kế mặt bằng phân xưởng nhiệt luyện 27

DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Các điểm đặc trưng trên giản đồ sắt – cacbon Fe – C 3

Bảng 3.1: Cách thức vào lò CH3-4.8.2,6/10M1 21

Bảng 3.2: Các thông số cơ bản của chi tiết nhiệt luyện 22

Bảng 3.3: Quy trình nhiệt luyện lò xo xupap 65Mn 23

Bảng 4.1: Hệ số chất lò CH3-4.8.2,6/10M1 24

đào tạo kỹ sư nhằm cung cấp những kiến thức cơ bản cũng như những kiến thức

chuyên ngành giúp mỗi sinh viên có thêm những kiến thức gần với thực tế sản xuất, là

cơ sở để mỗi sinh viên tự hoàn thiện thêm những kiến thức đã học

Đồ án môn học “Trang thiết bị sản xuất và xử lý vật liệu kim loại” với mục

đích lập quy trình nhiệt luyện và lựa chọn thiết bị, nội dung tính toán bao gồm: phân

tích điều kiện làm việc của chi tiết, tổng quan về vật liệu đã chọn, cơ sở lý thuyết về

quy trình nhiệt luyện tính toán và lựa chọn thiết bị Đây là nội dung tính toán và lựa

chọn để lập những quy trình cụ thể cho chi tiết “Lò xo xupap trong ôtô”

Các quy trình nhiệt luyện nhằm tạo cho chi tiết có đủ các chỉ tiêu về độ bền, độ

bền độ cứng cũng như các chỉ tiêu về độ dẻo dai tính chống mài mòn đảm bào chi tiết

làm việc tốt trong các điều kiện cụ thể

Để giải quyết được các vấn đề trên người thiết kế phải vận dụng kiến thức tổng

hợp các môn học như: tính toán kỹ thuật luyện kim, thiết bị và thiết kế xưởng nhiệt

luyện, tra cứu sổ tay nhiệt luyện và một số tài liệu chuyên ngành khác

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHI TIẾT 1.1 Phân tích điều kiện làm việc của chi tiết, yêu cầu về cơ tính:

Lò xo xupap dùng để đóng kín xupap trên đế xupap và đảm bảo xupap chuyển động theo đúng quy luật của cam phân phối khí, do đó trong quá trình mở đóng xupap không có hiện tượng va đập trên mặt cam

 Khi động cơ hoạt động lò xo chịu tải trọng thay đổi đột ngột và theo chu kỳ,

lực tác dụng lên bề mặt xupap khá lớn có thể lên đến 13-15 Mpa trong động cơ tăng

áp, vì vậy lò xo cũng chịu một tải trong khá lớn như trên

 Nhiệt độ làm việc của xupap khá cao: nhiệt độ trong động cơ xăng là khoảng

800-850 0C và động cơ điezen là khoảng 500-560 0

C do vậy lò xo cũng làm việc ở một nhiệt độ khá cao

Yêu cầu về cơ tính:

 Lò xo xupap chịu tải trọng lớn, thay đổi đột ngột nên độ cứng và độ bền dai

có góc vát để tránh lòng hỏng vòng chặn giữ lò xo

Mác thép phổ biến thường dùng để chế tạo lò xo xupap nhất là thép 65Mn Mác

thép thay thế : 60Mn2; 50Si2

Các mác tương đương và gần tương đương 65MN:

Tiêu chuẩn Mỹ - AISI/SAE 1066 – 1566

Tiêu chuẩn Trung Quốc - GB 65Mn

Thắt tiết diện t.đối Ψ

Cơ tính Tôi ở 830ºC-

dầu, ram 480ºC

≥ 100kG/mm2

1.3.1.1 Giản đồ trạng thái sắt – cacbon Fe – C:

Giản đồ trạng thái của hệ thống sắt – xementit Fe - 𝐹𝑒3C và sắt – cacbon được xây dựng trong điều kiện bình thường (760mmHg) Sắt có nguyên tử lượng 56 tương tác với cacbon có nguyên tử lượng 12 cho hợp chất hóa học xementit

Hình 1.1: Giản đồ trạng thái Fe - C

+ Các pha:

Lỏng: dung dịch lỏng của cacbon trong sắt

Austenit: dung dịch đậm đặc của cacbon trong sắt 𝛾

Ferit: dung dịch đậm đặc của cacbon trong sắt 𝛼

Xementit: hợp chất hóa học của sắt và cacbon 𝐹𝑒3C

Grafit: cacbon ở trạng thái tự nhiên tiết ra trong hợp kim

+ Các đường trên giản đồ:

CD: đường lỏng, bắt đầu tiết ra xementit thứ nhất khi làm nguội gang lỏng sau cùng tinh

ECF: bắt đầu kết tinh (hay nóng chảy) của gang

GOS: bắt đầu tiết ferit khi làm nguội

ES: độ hòa tan giới hạn của cacbon ở trong austenit (bắt đầu tiết ra xementit thứ

2 từ austenit) khi làm nguội thép sau cùng tích

GP: chuyển biến 𝛼 ↔ 𝛾

PSK: chuyển biến peclit thành austenit và ngược lại (khi nung nóng và làm nguội)

GPQ: vùng giới hạn của sắt – 𝛼

PQ: độ hòa tan giới hạn của cacbon ở trong ferit (bắt đầu tiết ra xementit thứ 3

từ ferit) khi làm nguội thép có thành phần 0.006 -0.02%C

MO: chuyển biến từ tính ở 768°C

Điểm Nhiệt độ

(°C)

Lượng chứa C (%)

Điểm Nhiệt độ

(°C)

Lượng chứa C (%)

Điểm Nhiệt độ

(°C)

Lượng chứa C (%)

Ferit (𝛼, F): là dung dịch rắn xen kẽ của C trong α-Fe với mạng lâp phương tâm

khối Trên giản đồ trạng thái ferit nằm ở trong khu vực GPQ, lượng cacbon hòa tan ở trong Fe rất ít (ở 727ºC là 0.02% ở nhiệt độ thường chỉ là 0.006%) Ferit có tính dẻo dai, khá mềm và kém bền Tổ chức tế vi của ferit có dạng hạt đa cạnh, sáng

Austenit (γ, A, Feγ(C)): là dung dịch rắn xen kẽ của C trong γ-Fe với mạng lập

phương tâm mặt, với lượng hòa tan đáng kể (tới 2.14%C ở 1147ºC điểm E, ở 727ºC còn 0.8%C điểm S), có tính thuận từ Với tính dẻo cao và biến dạng dẻo tốt, nó sẽ là tổ chức của thép khi biến dạng nung nóng, đóng vai trò chủ yếu trong gia công và nhiệt luyện Tổ chức tế vi của austenit có dạng hình đa cạnh sáng

Xêmentit (Xê, 𝐹𝑒3C): là pha xen kẽ có kiểu mạng phức tạp có công thức 𝐹𝑒3C

và có thành phần 3.67%C ứng với đường thẳng DFKL Đặc tính của xementit là cứng

và giòn, cùng với ferit nó tạo nên tổ chức của hợp kim Fe-C

Graphit chỉ được tạo thành trong gang và chứa lượng Si đáng kể

1.3.1.3 Các tổ chức hai pha:

Peclit (P): là hỗn hợp cùng tích của ferit và xementit tạo thành từ dung dịch rắn

austenit với 0.8%C và ở 727ºC Trong peclit có 88% α và 12% 𝐹𝑒3C, phân bố đều trong nhau, nó kết hợp được các đặc tính của hai thành phần nên khá bền cứng, đủ dẻo dai, đáp ứng các yêu cầu của vật liệu kết cấu Người ta phân ra 2 loại: peclit tấm, peclit hạt

 Peclit tấm có cấu trúc lớp hoặc tấm, tức hai pha này dưới dạng lớp nằm xen kẽ

đều với nhau

 Peclit hạt ít gặp hơn, có cấu trúc hạt xementit ở dạng thu gọn nhất-hạt phân bố

đều trên nền ferit

So với peclit hạt peclit tấm có độ bền, độ cứng cao hơn đôi chút và độ dẻo, dai thấp hơn Austenit đồng nhất dễ tạo thành peclit tấm, còn austenit kém đồng nhất dễ tạo thành peclit hạt

Lêđêburit (Lê): là hỗn hợp cùng tinh của austenit và xêmentit tạo thành từ pha

lỏng với 4.3%C và 1147ºC, tuy nhiên khi làm nguội tiếp tục austenit lại chuyển biến thành peclit nên tổ chức tế vi cuối cùng là peclit tấm và xêmentit Lêđêburit cứng và giòn (vì có tới 2/3 xêmentit) và chỉ có trong hợp kim Fe-C ở dạng gang trắng, loại ít gặp

1.3.2 Phân loại thép:

1.3.2.1 Phân loại thép cacbon:

Thép càng ít tạp chất có hại (P,S) và các khí (H, O, N) có độ dẻo, độ dai càng cao tức có cơ tính tổng hợp cao, chất lượng càng cao Các phương pháp luyện thép có khả năng loại trừ tạp chất có hại ở mức cao thấp khác nhau do đó tạo cho thép chất lượng tốt, xấu khác nhau Hiện nay trên thế giới cũng như trong nước ta chỉ tồn tại hai phương pháp chính là lò điện hồ quang và lò thổi oxy từ đỉnh, ngoài ra còn các phương pháp làm sạch tạp chất ngoài lò

Phân loại theo độ sạch từ thấp đến cao:

 Chất lượng thường: lượng P, S chỉ được khử đến mức 0.050% (hay cao hơn

một chút) cho mỗi nguyên tố

 Chất lượng tốt: lượng P, S được khử đến mức 0.040% cho mỗi nguyên tố

 Chất lượng cao: lượng P, S được khử khá cẩn thận, đến mức 0.03% cho mỗi

nguyên tố

 Chất lượng rất cao: lượng P, S được khử triệt để nhất: 0.02% cho mỗi nguyên

tố

Phân loại theo công dụng:

Thép kết cấu, chia theo dấu hiệu:

 Thành phần hóa học đối với thép cacbon và hợp kim

 Theo công nghệ đối với thép cacbon (<0.25%C), thép hóa tốt (0.35-0.60%C), thép dễ cắt (tự động) với lượng lưu huỳnh và photpho tăng cao

Theo công dụng người ta phân thành thép chế tạo chi tiết máy xây dựng, thép đóng tàu thủy, thép vành đai, thép trục đầu máy và toa xe, thép đinh tán, thép ổ bi và thép lò xo v.v

Thép dụng cụ phân thành thép dụng cụ cacbon, thép dụng cụ hợp kim (dụng cụ cắt gọt và đo lường, khuôn dập nguội, khuôn dập nóng, và dụng cụ cắt chống oxy hóa

và thép bền nóng, hợp kim điện trở lớn, thép có tính chất vật lý đặc biệt

1.3.2.2 Phân loại thép hợp kim:

Hơn một nữa mác thép sử dụng trong đề tài là thép hợp kim Đối với thép hợp kim có nhiều cách phân loại hơn và mỗi loại cũng cho biết một đặc trưng cần thiết để

 Thép sau cùng tích : peclit + cacbit tự do

 Thép lêđêburit (cacbit) : có lêđêburit

Riêng trường hợp thép được hợp kim hóa cao chủ yếu bằng một trong hai nguyên

tố Cr, Mn hay Cr – Ni sẽ có:

 Thép ferit : loại có Cr rất cao ( > 17%) và thường rất ít cacbon

 Thép austenit : loại có Mn cao ( > 13%) và thường có cacbon cao

 Thép loại mactenxit : loại hợp kim hóa trung bình ( > 4-6%) và cao, đường cong chữ C dịch sang phải khá mạnh, nguội trong không khí cũng được mactenxit

 Thép loại austenit : loại chứa Ni ( > 8%) hoặc Mn ( > 13%), cao, chúng mở rộng khu vực γ và hạ thấp điểm 𝑀đ ( < 0ºC) nên làm nguội trong không khí (chỉ đến nhiệt độ thường, cao hơn 𝑀đ) cũng không có chuyển biến gì, giữ nguyên tổ chức austenit

Theo tổ chức hợp kim:

Dựa vào tên nguyên tố hợp kim chính đưa vào để gọi, như:

 Thép chỉ có nguyên tố hợp kim chính như Cr, Mn được lần lượt gọi là thép crom, thép mangan, chúng là các thép hợp kim (hóa) đơn giản

 Thép có hai hay nhiều nguyên tố hợp kim như Cr-Ni, Cr-Ni-Mo được lần lượt gọi là thép crom-niken, thép crom-niken-molipden, chúng là thép hợp kim hóa phức tạp

Theo tổng lƣợng nguyên tố hợp kim:

Theo tổng lượng nguyên tố hợp kim có trong thép từ thấp đến cao, người ta chia ra:

 Thép hợp kim thấp: có tổng lượng < 2.5% (thường là thép peclit)

 Thép hợp kim trung bình : loại có tổng lượng từ 2.5 đến 10% (thường là thép loại từ peclit đến mactenxit)

 Thép hợp kim cao : loại có tổng lượng > 10% (thường là loại mactenxit hay

1.3.3 Thép hợp kim đàn hồi:

Thép đàn hồi là loại thép có hàm lượng cacbon tương đối cao: 0,55 ÷ 0,65%, có tính đàn hồi cao để làm các chi tiết như lò xo, nhíp và các chi tiết đàn hồi khác Đặc điểm nhiệt luyện của chúng là tôi và ram trung bình

1.3.3.1 Điều kiện làm việc và yêu cầu:

Đặc điểm làm việc của chi tiết đàn hồi là chịu tải trọng tĩnh và va đập cao nhưng không được phép biến dạng dẽo Các yếu cầu của thép đàn hồi:

 Giới hạn đàn hồi cao, khả năng chống biến dạng dẻo lớn Tỷ lệ 𝜎đℎ/𝜎𝐵 càng gần tới một càng tốt, thông thường đạt từ 0,85 ÷ 0,95

 Độ cứng khá cao, độ dẻo và độ dai thấp để tránh bị biến dạng dẻo (không được

quá thấp dễ bị phá hủy dòn)

 Giới hạn mỏi cao để phù hợp với điều kiện tải trọng thay đổi có chu kỳ

1.3.3.2 Đặc điểm về thành phần hóa học và chế độ nhiệt luyện:

Thành phần hóa học:

 Các bon: để thõa mãn các yêu cầu trên lượng cacbon từ 0.55 ÷ 0.70% nhưng

thường sử dụng từ 0.55 ÷ 0.65 là tốt nhất

 Nguyên tố hợp kim: nguyên tố hợp kim thường sử dụng với mục đích:

 Nâng cao giới hạn đàn hồi và độ cứng, với yêu cầu này thì dùng mangan

Đặc điểm về nhiệt luyện:

Để đạt được yêu cầu giới hạn đàn hồi cao nhất phải tiến hành tôi và ram trung bình tạo ra tổ chức trôxit ram Để đảm bào giới hạn đàn hồi và giới hạn mỏi cao cần lưu ý:

 Chống thoát cacbon khi nhiệt luyện (do có silic), nếu bề mặt có hàm lượng

cacbon thấp hơn quy định dễ sinh ra vết nứt mỏi khi chịu kéo

 Tạo ứng suất nén dư trên bề mặt bằng lăn bi, kéo, cán nguội…

 Nâng cao độ bóng bề mặt, loại bỏ các vết xước là mầm mống các vết nứt mỏi

bằng cách cán, kéo nguội hay mài

CHƯƠNG 2: CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT LUYỆN CƠ BẢN VÀ TRANG

THIẾT BỊ 2.1 Các quá trình nhiệt luyện:

2.1.1 Tôi thép:

2.1.1.1 Khái niệm và mục đích:

Khái niệm: Tôi thép là phương pháp nhiệt luyện gồm nung nóng chi tiết đến

nhiệt độ cao hơn nhiệt độ tới hạn AC1 hoặc AC3 tùy thuộc loại thép để làm xuất hiện

tổ chức austenit, sau khi giữ nhiệt chi tiết được làm nguội nhanh thích hợp để austenit chuyển thành mactenxit hay các tổ chức không ổn định khác có độ cứng và độ bền cao (bainit, truxit khi tôi đẳng nhiệt)

Từ định nghĩa này có thể chú ý tới các đặc điểm quan trọng của tôi như sau:

 Nhiệt độ tôi thấp nhất của các loại thép cũng phải cao hơn AC1 tức là phải nung tới trạng thái austenit

 Làm nguội nhanh, do đó không những ứng suất tổ chức mà ứng suất nhiệt

cũng rất lớn, điều này dễ dẫn tới nứt, cong, vênh sản phẩm nên phải thận trọng khi làm nguội

 Các tổ chức tạo thành khi tôi đều có độ cứng cao

Mục đích: Khi tôi thép nhằm đạt được những mục đích sau:

 Nâng cao độ cứng và tính chống mài mòn của thép, do đó kéo dài được thời

hạn làm việc của các chi tiết chịu mài mòn Như đã biết, độ cứng của thép tôi phụ thuộc vào hàm lượng cacbon; thép có hàm lượng cacbon thấp (≤ 0.25%C) khi tôi có độ cứng không cao, không đủ chịu mài mòn Vậy muốn đạt mục đích này thép dùng để tôi phải là thép có hàm lượng cacbon trung bình và cao (từ 0.3%C trở lên)

 Nâng cao độ bền, do đó nâng cao được khả năng chịu tải của chi tiết máy

Trong thực thế, người ta thực hiện tôi thép cho các chi tiết quan trọng (chịu tải nặng, chóng mòn, gãy), các chi tiết quyết định khả năng làm việc lâu dài của máy

2.1.1.2 Các phương pháp tôi:

Hình 2.1:Sơ đồ làm nguội ứng với phương pháp tôi

khác nhau

a: Tôi một môi trường b: Tôi hai môi trường c: Tôi phân cấp

d: Tôi đẳng nhiệt

 Tôi trong một môi trường:

Sau khi nung thép đến nhiệt độ tôi, giữ nhiệt rồi làm nguội trong môi trường nào

đó (nước, dầu ) với tốc độ đủ nhanh đến nhiệt độ nhất định để austenit chuyển biến thành mactenxit Thông thường đối với thép cacbon làm nguội trong môi trường nước hoặc dung dịch NaOH hay NaCl, thép hợp kim làm nguội trong dầu Đây là phương pháp tôi phổ biến nhất vì đơn giản, dễ cơ khí hóa Chọn môi trường làm nguội khi tôi thép (môi trường tôi) có ý nghĩa đặc biệt quan trọng, ảnh hưởng quyết định đến chất lượng của thép tôi

Nhược điểm của phương pháp tôi này là tạo thành ứng suất lớn, nhất là khi làm nguội trong nước

 Tôi trong hai môi trường:

Sau khi nung thép tới nhiệt độ tôi, giữ nhiệt rồi làm nguội Đầu tiên chi tiết được làm nguội trong môi trường có tốc độ làm nguội nhanh, thường dùng là nước (hoặc dung dịch NaCl) đến khoảng 250-300ºC thì chuyển sang môi trường có tốc độ làm nguội chậm thường là dầu, không khí cho đến khi nguội hẳn

Tôi trong hai môi trường giảm được ứng suất (do chuyển biến mactenxit xảy ra trong môi trường làm nguội chậm) nên hạn chế cong vênh, nứt Vì thế thường dùng phương pháp tôi này để tôi các dụng cụ làm bằng thép cacbon (đặc biệt là thép cacbon)

Nhược điểm của tôi hai môi trường là khó xác định được thời điểm chuyển từ môi trường thứ nhất sang môi trường thứ hai Thời điểm chuyển sang môi trường tốt nhất là khi thép có nhiệt độ cao hơn điểm Mđ khoảng 100ºC Nếu chuyển sang môi trường thứ hai quá sớm có thể xảy ra chuyển biến trung gian làm độ cứng thấp, không đạt yêu cầu Ngược lại chuyển sang môi trường quá muộn thì hạn chế tác dụng giảm ứng suất của tôi hai môi trường Ứng suất bên trong quá lớn sẽ gây biến dạng và nứt

 Tôi phân cấp:

Khi tôi phân cấp, đầu tiên chi tiết được làm nguội trong môi trường có nhiệt độ

cố định và cao hơn điểm Mđ của thép, giữ nhiệt một thời gian để nhiệt độ đồng đều trên toàn chi tiết; thời gian giữ chi tiết trong môi trường tôi không được quá dài để xảy

ra chuyển biến trung gian

Môi trường làm nguội là muối nóng chảy, có nhiệt độ cao hơn điểm Mđ của thép khoảng 50-100ºC Sau khi chi tiết được giữ đẳng nhiệt trong thời gian nhất định để đạt được nhiệt độ của môi trường muối nóng chảy, người ta nhấc ra làm nguội chậm trong không khí Chuyển biến Mactenxit xảy ra khi làm nguội trong không khí

Ưu điểm của tôi phân cấp:

 Ứng suất bên trong thấp do quá trình nguội được ngắt làm hai giai đoạn, chênh

lệch nhiệt độ giữa lõi và bề mặt ít, chuyển biến mactenxit xảy ra với tốc độ làm nguội rất chậm

 Có thể tiến hành nắn trong các đồ gá đặc biệt khi làm nguội thép ở trong

không khí từ nhiệt độ phân cấp, lúc đó chi tiết còn dẻo vì chưa hay mới bắt đầu chuyển biến mactenxit

Tuy nhiên tôi phân cấp cũng có nhược điểm là khó dùng cho những chi tiết lớn bởi vì môi trường làm nguội có nhiệt độ cao (300-500ºC), khả năng làm nguội chậm nên với các chi tiết có tiết diện lớn khó đạt tới tốc độ nguội tới hạn

 Tôi đẳng nhiệt:

Trong phương pháp tôi này, chi tiết sau khi nung và giữ nhiệt được làm nguội trong môi trường có nhiệt độ nhất định với thời gian đủ lâu để austenit phân hóa hoàn toàn thành hỗn hợp F + Xe có độ cứng tương đối cao và độ dai tốt Thường giữ đẳng nhiệt ở 250-400ºC để được bainit, đôi khi ở nhiệt độ cao hơn (500-600ºC) để được trustit (sau đó làm nguội tiếp theo trong không khí) phụ thuộc vào tổ chức và tính chất yêu cầu Sau khi tôi đẳng nhiệt không cần ram

Cũng như tôi phân cấp, tôi đẳng nhiệt chỉ áp dụng được cho các chi tiết thép hợp kim có tính ổn austenit quá nguội lớn và có tiết diện nhỏ

Do tạo thành tổ chức tấm không tốt bằng tổ chức hạt (do tôi tạo thành mactenxit rồi ram tiếp theo), nên phạm vi áp dụng của tôi đẳng nhiệt hạn chế

 Tôi tự ram:

Trong thực tế có một số chi tiết yêu cầu phần làm việc có độ cứng cao, còn toàn

bộ chi tiết phải dẻo để chịu lực va đập, một vài chi tiết thuộc nhóm đó là đục, đột, khuôn rèn Trường hợp này toàn bộ chi tiết được nung đến nhiệt độ tôi, sau khi giữ nhiệt chỉ nhúng phần làm việc vào môi trường làm nguội trong thời gian ngắn nhất định đủ để chuyển biến thành mactenxit, trong khi đó lõi sẽ nung nóng phần đã được tôi cứng và do đó được ram ngay

Để xác định nhiệt độ ram ở đây không thể dùng các phương pháp đo bằng dụng

cụ, mà phải dùng cách nhìn màu gọi là ram màu ở các nhiệt độ trên 200ºC Khi đó trên

bề mặt chi tiết có lớp màng oxit với chiều dày khác nhau, do vậy có màu sắc khác nhau

Ưu điểm của tôi tự ram là giảm được vết nứt do tôi vì ram kịp thời, không tốn lò, nhiệt năng và rút ngắn được quá trình chế tạo, không mất thời gian ram tiếp theo

 Nung nóng bộ phận: Chỉ nung nóng phần cần cứng lên đến nhiệt độ tôi, sau đó

làm nguội bình thường trong môi trường tôi thích hợp, phần được nung nóng sẽ được tôi cứng, phần còn lại vẫn mềm Điển hình cách này là tôi đầu mút của xupap động cơ

 Nung nóng toàn bộ, làm nguội bộ phận (tôi tự ram) Nung nóng toàn bộ chi

tiết lên đến nhiệt độ tôi, nhưng chỉ làm nguội bằng môi trường thích hợp những phần cần tôi cứng Cách làm nguội có thể là nhúng chi tiết vào môi trường lỏng nếu là các phần đầu của chi tiết, hoặc phun chất lỏng (nước, dầu ) nếu là phần giữa chi tiết

 Tôi tần số cao : là phương pháp tôi phổ biến nhất trong công nghiệp

Tốc độ nung tần số cao rất lớn nó làm tăng nhiệt độ tôi và mở rộng phạm vi nhiệt

độ tôi khá lớn Sau khi tôi nhận được tổ chức mactenxit hình kim nhỏ mịn và độ cứng cao (độ cứng cao hơn các phương pháp tôi thường 2-6 HRC)

Sự tăng tốc độ của quá trình, khối lượng lao động, giá thành nhiệt luyện giảm cũng như tính năng thiết bị sẽ chứng tỏ quá trình tôi bề mặt là tiên tiến nhất

Quá trình tôi bề mặt bằng tần số cao được ứng dụng rộng rãi để gia công thép có

độ thấm tôi nhỏ đặc biệt đối với các chi tiết có diện tích nhỏ và bánh răng có modun nhỏ

Các công trình nghiên cứu về việc tiếp tục mở rộng phạm vi ứng dụng nung nóng bằng tần số cao trong công nghiệp đang được tiến hành trong thí nghiệm của các nhà máy

Sau khi ram ta có tổ chức cân bằng hơn, theo sơ đồ mactenxit → trustit → xoocbit

và do đó nhận được những cơ tính cần thiết hoặc khử ứng suất bên trong Thí dụ, khi ram thép cacbon đã tôi xảy ra các thay đổi sau: trong khoảng nhiệt độ 80-170ºC có chuyển mactenxit tôi có mạng chính phương thành mactenxit ram có mạng lập phương (do đó làm tăng độ dai va chạm) và tiết ra cacbit Fe3C ; trong khoảng nhiệt độ 200-270ºC - chuyển biến austenit dư thành mactenxit ram (giảm độ dai va chạm) ; trong khoảng nhiệt độ 250-400ºC tạo thành trustit và ở nhiệt độ trên 400ºC – xementit kết tụ

và tạo thành xoobit

Sơ đồ thay đổi tổ chức như trên đúng cả với thép hơp kim kim loại peclit và mactenxit, chỉ khác là những sự thay đổi ấy xảy ra ở nhiệt độ khác (cao hơn) Ram phối hợp với các quá trình thường hóa (một số), tôi, thấm cacbon (đối với thép austenit

dư torng lớp thấm) và thấm xianua

Dựa vào nhiệt độ ram người ta chia ra ba phương pháp ram: ram thấp, ram trung bình, ram cao

 Ram thấp (150 ÷ 250 0

C):

Nhiệt độ ram từ 150 ÷ 250 0C tổ chức nhận được là mactenxit ram có độ cứng không kém sau khi tôi và tình chống mài mòn lớn Phương pháp này làm giảm đáng kể ứng suất bên trong

Công dụng: dùng cho các sản phẩm cần độ cứng và tình chống mài mòn cao nhất khi làm việc như: các loại dao cắt gọt kim loại, khuôn dập nguội, bánh răng, chi tiết thấm cacbon, ổ lăn, chốt và các chi tiết sau khi tôi bề mặt

 Ram trung bình (300 ÷ 450 0

C):