Xử lý nhiệt

Ảnh hưởng của nhiệt luyện: Kim loại khác nhau ảnh hưởng khác nhau khi Nhiệt luyện + Một số kim loại hầu như không thay đổi dưới tác dụng của nhiệt luyện. + Một số kim loại thay đổi ít. + Mộ

Trang 1

Chương 3

xử lý nhiệt

kim loại

Trang 2

Chương 3: Xử lý nhiệt kim loại

Bài 1

Nhiệt luyện thép

Trang 3

Nhiệt luyện thép là phương

pháp công nghệ nung nóng kim

loại và hợp kim đến nhiệt độ xác

định, giữ nhiệt một thời gian cần

thiết rồi làm nguội với tốc độ thích hợp để làm thay đổi tổ chức bên

trong do đó làm thay đổi tính chất của chúng theo ý muốn.

Trang 4

Tỏc dụng

Vật liệu qua nhiệt luyện:

- Cứng, bền, dẻo, dai thay đổi.

- Nguyờn nhõn do thay đổi cấu tạo

mạng tinh thể.

Trang 5

Ảnh hưởng của nhiệt luyện:

Kim loại khỏc nhau ảnh hưởng khỏc

nhau khi Nhiệt luyện

+ Một số kim loại hầu như khụng thay đổi

dưới tỏc dụng của nhiệt luyện

+ Một số kim loại thay đổi ớt

+ Một số kim loại thay đổi nhiều.Thể hiện

rừ nhất là cơ tớnh

Trang 6

2 Bốn chuyển biến cơ bản khi nhiệt luyện thép

nung nóng thép quá Ac1

Trang 7

+ Chuyển biến ôstenít thành Máctenxít khi làm nguội nhanh thép.

Ô (FeÔ) => M (Fe3C)

+ Chuyển biến Máctenxít thành Péclít.

M (Fe3C) => P (F + Xê)

Trang 8

a ủ

Là phương pháp nung nóng chi tiết đến nhiệt độ hoàn toàn là Ôstenit, gi nhiệt rồi ữ

làm nguội chậm cùng lò để đạt được tổ chức cân bằng với độ cứng và độ bền thấp nhất

Trang 9

Tỏc dụng của ủ:

Làm ổn định tổ chức, giảm độ cứng, mất ứng suất tập trung nhất là với sản

trờn chi tiết.

Trang 10

Nhiệt độ nung trờn đường AC3 khoảng

30 ữ 50oC, giữ nhiệt, làm nguội cựng lũ

Thường chỉ ỏp dụng với thộp trước cựng

tớch

Trang 11

Trang 12

-Ủ khụng hoàn toàn: Được thực hiện bằng

cách nung nóng đến nhiệt độ trong khoảng chuyển biến, giữ nhiệt trong thời gian ngắn

và làm nguội chậm tiếp theo

Ukht chỉ làm thay đổi 1 phần tính chất của kim loại Thường dùng với thép sau cùng

tích hoặc vật rèn hoặc vật cán của thép trước cùng tích

Mục đớch: Khử bỏ ứng suất bên trong và cải thiện tính cắt gọt

Trang 13

b Thường hoá

tiết đến nhiệt độ hoàn toàn là

ôstenít, giữ nhiệt rồi làm nguội

trong không khí tĩnh để đạt trạng

thái gần cân bằng.

Mục đích: Nhận được tổ chức gần cân bằng, cải thiện tính cắt gọt

Trang 14

Phạm vi ứng dụng của thường hoỏ:

+ Cần ớt thời gian hơn ủ dựng thay

trung bỡnh.

+ Một số thộp hợp kim sau khi gia

cụng ỏp lực được thường hoỏ để cải

thiện cấu trỳc như ổn định tổ chức hạt

và khử ứng lực cú hại trong kim loại.

Trang 15

+ Tôi thép

Là phương pháp nung nóng chi tiết

đến nhiệt độ có tổ chức ôstenít, giữ

nhiệt rồi làm nguội nhanh để đạt trạng thái không cân bằng có độ cứng cao

Mục đích của tôi thép là làm tăng

độ cứng, độ bền cho thép

Trang 16

Nhiệt độ tụi

Nhiệt độ tụi của thộp cacbon được chọn

theo thành phần của C tương ứng trờn giản

đồ Fe – C

Trang 17

Nhiệt độ tôi được đặt theo lò hoặc xác

định theo màu của chi tiết

1150 – 1250 o C Màu vàng sáng

1050 – 1150 o C Màu vàng

900 – 1050 o C Màu đỏ sáng

830 – 900 o C Màu đỏ

780 – 830 o C Màu anh đào sáng

720 – 780 o C Màu anh đào

650 – 720 o C Màu anh đào xẫm

580 – 650 o C

Đỏ tối

530 – 580 o C Bắt đầu phát sáng

Trang 18

-Thời gian giữ nhiệt: đủ để cho nhiệt độ phõn bố đều ở khắp chiều dày của vật

nhiệt luyện, có thể lấy theo kinh nghiệm.

- Làm nguội: Tụ́c đụ̣ làm nguụ̣i khi

nhiợ̀t luyợ̀n do tụ̉ chức sau nhiợ̀t luyợ̀n quyờ́t định vật càng cần cú độ cứng cao càng cần làm nguội nhanh.

Trang 19

Tốc độ nguội của thép trong các môi trường khác nhau

200 30

Nước ở 74 o C

25 120

Dầu biến thế

270 100

Nước ở 50 o C

270 500

Môi trường

Trang 20

Chuyờ̉n biờ́n khi tôi thép:

+ Mactenxit

Chuyển biến ôstenit →

+ ôstenit dư

Trang 21

Các phương pháp tôi:

-Tôi trong 1 môi trường Thường dùng

kim thấp.

Trang 22

- Tôi trong 2 môi trường (thường là nư

ớc và dầu) Thường dùng để tôi thép

Trang 23

-Tôi phân cấp Giảm nhiệt độ đến 1 nhiệt độ nhất định giữ nhiệt 1 thời gian ngắn rồi lại

tiếp tục giảm nhiệt độ

Sử dụng khi tôi thép cácbon cao và thép

hợp kim cao

Trang 24

-Tôi đẳng nhiệt Giảm nhiệt độ đến 1 nhiệt

độ nhất định giữ nhiệt 1 thời gian dài rồi lại tiếp tục giảm nhiệt độ, thường tôi trong lò

muối

Sử dụng khi tôi thép hợp kim đặc biệt

Thời gian giữ nhiệt trong lò muối được tra trong sổ tay nhiệt luyện hay lấy theo công

thức kinh nghiệm

t = 2,5phút + 0.3 phút cho 1 mm chiều dày quy ước

Trang 25

* Các phương pháp tôi đặc biệt

- Tôi bề mặt bằng dòng điện cảm ứng

- Tôi bề mặt bằng ngọn lửa.

Trang 26

+ Ram

Là phương pháp nung nóng chi tiết sau khi tôi đến nhiệt độ thích hợp (nhỏ hơn nhiệt độ chuyển biến pha) để điều chỉnh độ cứng, độ bền theo yêu cầu và khử bỏ ứng suất dư trong chi tiết

Ram là nguyên công bắt buộc sau khi tôi để đảm bảo cho chi tiết có cơ tính

thích hợp theo yêu cầu làm việc.

Trang 27

Các phương pháp ram:

+ Ram thṍp:

Nung đờ́n nhiợ̀t đụ̣ (150 ữ 200oC) và

giữ nhiợ̀t mụ̣t thời gian rụ̀i làm nguụ̣i với

Trang 28

+ Ram trung bình:

Nung đờ́n nhiợ̀t đụ̣ (300 ữ 450oC)và giữ nhiợ̀t mụ̣t thời gian rụ̀i làm nguụ̣i

Tác dụng giảm đụ̣ cứng, giảm σb , tăng

đụ̣ dai Ứng dụng nhiợ̀t luyợ̀n lò xo

Trang 29

+ Ram cao:

Nung đờ́n nhiợ̀t đụ̣ (500 ữ 680oC) và giữ nhiợ̀t mụ̣t thời gian rụ̀i làm nguụ̣i trong

nước hoặc trong dầu

Tác dụng giảm ứng suṍt dư, độ cứng

giảm, tăng đụ̣ dai

Dùng cho chi tiờ́t quan trọng, chi tiết

bằng thộp giú, thộp thấm cỏcbon

Trang 30

+ Ram nhiều lần

Chi tiết được nung nóng nhiều lần (2 – 4 lần) đến nhiệt độ ram và làm nguội hoàn

toàn

Mục đích làm chuyển biến hoàn toàn

Ôstenit dư thành Mactenxit, do đó tăng được

độ cứng và tuổi thọ của chi tiết

Chủ yếu dùng đối với các dụng cụ cắt làm bằng thép gió

Trang 31

* Các dạng hỏng khi nhiệt luyện

-Rạn nứt bên ngoài và bên trong: NN là do chọn môi trường tôi không đúng, ram không đúng thời gian, tôi đột ngột.

-Bị ôxy hoá mạnh: NN là nung trong môi trường

ôxy hoá, thời gian giữ nhiệt khi nung quá dài.

-Thoát Cacbon: NN thời gian giư nhiệt quá dài.

-Tổ chức tế vi hạt thô: NN nhiệt nung quá cao,

thời gian dài.

- độ cứng cao: NN nhiệt độ ram quá thấp

Trang 32

Bài 2 Hoá nhiệt luyện

Trang 33

Cr, Bo, …

Trang 34

Quá trỡnh hoá nhiệt luyện được thực hiện

so sự tác động tương hỗ của môi trường lỏng hoặc khí bên ngoài với bề mặt kim loại nhờ

sự hấp thụ và khuếch tán các nguyên tố hoạt tính ở trạng thái nguyên tử vào kim loại Có

3 quá trỡnh

- Hấp thụ nguyên tố hợp kim vào bề mặt

kim loại

- Hoà tan qua mặt ngoài kim loại

- Khuếch tán qua lớp bên trong

Trang 35

Mục đích:

Nâng cao giới hạn mỏi của chi tiết chịu

tải có chu kỳ, nâng cao tính chống mài mòn, tính chống ăn mòn, tính ổn định nóng, …

Trang 36

Quá trinh khuếch tán vào dung dịch đặc đư

ợc áp dung theo định luật Phích

T – nhiệt độ thấm ( o C) N – số Avôgadro

D – hệ số khuếch tán (cm 2 /s) n – hằng số Phanxk

R – Hằng số khí (R = 1,987) Khoảng cách nguyên tử

Q – nhiệt khuếch tán (kcal/g.ngtu)

RT

Q

e n

N

Q

Trang 37

2 Các phương pháp hoá nhiệt luyện.

là quá trỡnh tăng thêm C vào lớp bề mặt sản phẩm bằng thép, quá trỡnh này có thể tiến

hành bằng chất thấm C ở thể rắn hay thể khí

Để bảo vệ những chỗ trên bề mặt chi tiết khỏi bị thấm C thường để lượng dư hoặc mạ một lớp đồng bằng phương pháp điện phân

hoặc dùng những bột nhão đặc biệt

Trang 38

Tốc độ khuếch tán của cácbon trong ferit là nhỏ nhất và trong ôstenit là lớn nhất, do vậy quá trình thấm cácbon được tiến hành ở nhiệt độ lớn hơn

Ac3 (900 – 940 o C), nhiệt độ đó là 1 trong những yếu tố nâng cao hiệu quả của quá trình thấm

Hệ số D cácbon trong ôstenit phụ thuộc:

-Vào nhiệt độ

-Vào lượng cácbon ban đầu trong thép

-Vào nguyên tố hợp kim

RT

e D

32000

12 ,

0 −

=

RT

e C D

32000

)

% 06 , 0 07

, 0

=

Trang 39

* Thấm Cácbon ở thể rắn.

5 – 8

92 - 95

Natricacbonat Mùn cưa

VII

10 90

Canxi cacbonat Than gỗ

III

20 – 25 3,5 – 5 Không > 10 Không > 5 Còn lại

Bari cácbônát *

Canxi cácbônát Chất bay hơi Nước

Than gỗ I

% (theo khối lượng) Tên các thành phần

No Hỗn hợp

Trang 40

Thời gian thấm được xác định phụ thuộc vào nhiệt độ thấm, chiều sâu lớp thấm và

chất thấm, được tra trong các sổ tay nhiệt

luyện hay xác định như sau:

0,15 mm/h - cho lớp thấm nhỏ hơn 1 mm 0,1 mm/h - cho lớp thấm lớn hơn 1 mm Sau khi thấm dỡ hộp ở nhiệt độ không cao hơn 100oC

Trang 41

* Thấm cácbon ở thể khí.

Thấm Cácbon ở thể khí thực hiện bằng cách

nung nóng và giư chi tiết trong môi trường thấm cácbon có chứa khí CH4 và CO.

Thấm Cácbon ở thể khí có năng suất cao và hiệu quả thấm rất cao, khí CH4 có hoạt tính cao nhất.

Dung dịch đặc dưới tác dụng tương hỗ của khí xảy ra theo phương trình sau.

2Fe + CH4 = Fe3C + 2H2

Trang 42

* Thấm cacbon ở thể lỏng.

Thấm Cacbon ở thể lỏng được thực hiện bằng

cách nung chi tiết trong muối nóng chảy chứa

NaCN (Natri xianua) và SiC.

Thấm Cacbon ở thể lỏng có đặc điểm là: Quá

trình thấm nhanh, chi tiết được nung đều, có thể

tôi trực tiếp không bị ôxy hoá và thoát cácbon.

Thành phần bể muối gồm:

75- 80% Na2CO3, 15 – 20% NaCl, 10% SiC

Nhiệt độ thấm 840 – 860 o C

Trang 43

Chương 3: Xử lý nhiệt kim loại + Chú ý:

- Chi tiết sau khi thấm Cácbon bao giờ cũng phải tôi và ram thấp.

- Lượng Ôstenit dư lớn sẽ làm giảm độ cứng, giảm

độ chống mài mòn, giảm độ bền uốn và làm độ

nhám tăng, nên cần thường hoá và ram trung …

bỡnh hoặc gia công lạnh trước khi thấm.

- Khi thấm Cacbon ở thể lỏng bằng điện phân rất

có hiệu quả (chi tiết được nung là anot, mật độ

dòng 3-4 A/dm 2 ).

Trang 44

b Thấm xyanua

Thấm xyanua là QT là bão hoà đồng thời cả

cacbon và nitơ trên lớp bề mặt chi tiết nhằm nâng cao cơ tính và tính chống mài mòn.

Thấm xyanua bằng cách nung chi tiết trong môi trường chứa nitơ và cácbon hoạt tính Sau khi thấm tiến hành tôi hoặc làm nguội ngoài không khí.

Nhiệt độ thấm cao thỡ QT thấm Cácbon chiếm ư

u thế, nếu nhiệt độ thấp thỡ QT thấm nitơ chiếm ưu thế.

Trang 45

+ Các phương pháp xyanua

- Thấm xyanua ở thể khí ở nhiệt độ cao cho các chi tiết nhằm nâng cao độ cứng bề mặt, khả năng chống mài mòi và giới hạn mỏi

(nhiệt độ thấm 700 – 750oC)

- Thấm xyanua ở thể khí ở nhiệt độ thấp

dùng với các dụng cụ chế tạo bằng thép gió nhằm nâng cao khả năng cắt gọt và độ bền

của dụng cụ

Trang 46

- Thấm xyanua ở thể lỏng nhiệt độ thấp

nhằm mục đích nâng cao tính cắt gọt cho

dụng cụ cắt làm bằng thép gió và thép hợp

kim cao

- Thấm xyanua ở thể rắn dùng cho các dụng

cụ cắt sau khi đã nhiệt luyện và gia công cơ khí

Trang 47

c Thấm nitơ

Thấm nitơ là QT làm bão hoà bề mặt chi tiết

bằng nitơ ở 1 chiều sâu nhất định.

Thấm nitơ được tiến hành ở nhiệt độ khoảng 480 – 700 o C, trong môi trường Amoniac

Thấm nitơ là nguyên công cuối cùng với mục

đích nâng cao tính chống mài mòn và giới hạn

mỏi của chi tiết máy.

Nitơ kết hợp với kim loại tạo ra nitrit, tác dụng với sắt tạo ra pha xen kẽ.

Trang 48

- Các yếu tố ảnh hưởng khi thấm nitơ

Các nguyên tố như: C, W, Cr, Mn, Ni, Si đều làm giảm chiều sâu lớp thấm khá mạnh.

Nguyên tố Al làm tăng nồng độ Nitơ, tăng chiều sâu lớp thấm và nâng cao độ cứng của nó.

Các thép chứa Al, Mo, V có hiệu quả độ cứng

lớn nhất

để tránh biến dạng và không bị dòn ram người

ta thường thấm nitơ ở 380 – 420 o C.

Định dạng
Số trang	49
Dung lượng	756 KB