Nhiệt luyện là công nghệ nung nóng kim loại, hợp kim đến nhiệt độ xác định, giữ nhiệt tại đó một thời gian thích hợp rồi sau đó làm nguội với tốc độ nhất định để làm thay đổi tổ chức, do đó biến đổi cơ tính và các tính chất khác theo phương hướng đã chọn trước. Show
Hình ảnh 1: Phương pháp nhiệt luyện là gìPhương pháp nhiệt luyện có đặc điểm nổi bật đó là chỉ làm thay đổi tính chất của vật liệu bằng cách thay đổi cấu trúc bên trong vật liệu đó mà không hề làm thay đổi hình dáng và kích thước của chi tiết. Phương pháp này ngoài có tác dụng làm tăng độ cứng, độ bền và tính chống mài mòn của thép còn có thể cải thiện tính công nghệ, hiện đại cho sản phẩm. Phương pháp nhiệt luyện giúp nâng cao chất lượng sản phẩm, đem lại ý nghĩa kinh tế rất lớn cho ngành công nghiệp nói riêng và nền kinh tế của đất nước nói chung như có thể nâng cao độ bền lâu của máy móc thiết bị, kéo dài thời gian làm việc…. 3. Các phương pháp nhiệt luyện cơ bản
Hình ảnh 2: Các phương pháp nhiệt luyện cơ bản- Là phương pháp nung nóng thép đến nhiệt độ nhất định (từ 200 - 10000C), giữ nhiệt ở một thời gian nhất định rồi làm nguội chậm cùng với lò để đạt được tổ chức cân bằng với độ cứng, độ bền thấp nhất, độ dẻo cao nhất.
- Mục đích của phương pháp ủ là: + Làm giảm độ cứng để dễ tiến hành gia công cắt. + Làm tăng độ dẻo để dễ tiến hành rập, cán và kéo thép ở trạng thái nguội. + Làm giảm hay làm mất ứng suất gây nên bởi gia công cắt, đúc, hàn, biến dạng dẻo. + Làm nhỏ hạt thép nếu nguyên công trước làm hạt lớn. - Tùy theo yêu cầu kỹ thuật người ta áp dụng các phương pháp ủ sau: 3.1.1. Ủ hoàn toànĐể đạt được độ hạt nhỏ mịn của thép, do đúc hay rèn quá nhiệt, do nhiệt luyện sai chế độ, hạt bị thô. Ta khắc phụ bằng cách ủ hoàn toàn. Chế độ ủ hoàn toàn được thực hiện như sau: chi tiết được nung nóng đến nhiệt độ A3 + (30 - 500C). (A3 là đường cong GS trên giản đồ trạng thái) . Ở nhiệt độ tới hạn A3 thép chuyển biến hoàn toàn sang austenit, ta giữ nhiệt độ đó trong khỏang thời gian nhất định. Sau đó làm nguội cùng lò đến 200 - 5000C rồi tiếp tục làm nguội ngoài trời. 3.1.2. Ủ đẳng nhiệtĐể rút ngắn thời gian ủ người ta ủ đẳng nhiệt. Phương pháp này được tiến hành như sau: nung chi tiết đến nhiệt độ A3 + (20 - 300C). sau đó giữ nhiệt trong khỏang thời gian, rồi chi tiết được chuyển sang lò khác hoặc làm nguội ở nhiệt độ 680 - 7000C. Ở nhiệt 680 - 7000C chi tiết cần phải được giữ nhiệt trong khỏang 2 - 5 giờ. Tiếp đó làm nguội ngoài khí trời. 3.1.3. Ủ để được xementit hạtPhương pháp này được sử dụng cho thép dụng cụ. Quá trình ủ làm thay đổi cấu tạo thép từ xementit tấm thành xementit hạt, làm giảm độ cứng, tăng tính cắt gọt chi tiết. Ngoài ra còn làm giảm sự nứt, biến dạng trong khi tôi. Phương pháp này được tiến hành như sau: nung thép ở nhiệt độ A1 + (30 - 500C), giữ nhiệt từ 6 đến 8 giờ, giảm nhiệt với tốc độ từ 40 – 50 độ/giờ cùng với lò tới nhiệt độ 600 - 6500C, sau đó tiếp tục làm nguội ngoài khí trời. 3.1.4. Ủ khử nội lực bên trong của thépSau khi đúc, hàn và cán thì bên trong chi tiết sẽ xuất hiện nội lực. Để giảm ứng suất gây nứt chi tiết người ta ủ khử ứng suất. Phương pháp ủ được tiến hành như sau: nung nhiệt độ tới 500 - 6000C, giữ trong thời gian nhất định, sau đó làm nguội chậm cùng lò. Để rút ngắn thời gian giữ nhiệt, trong sản xuất người ta thường tăng nhiệt độ ủ lên tới 650 - 6800C. Vậy nhiệt độ ủ khử nội lực dưới điểm tới hạn A1 (7300C). 3.1.5. Ủ không hoàn toànỦ không hoàn toàn là nung nóng chi tiết lên nhiệt độ cao hơn đường GSK, giữ chi tiết và làm nguội. Mục đích tạo những hạt mới đồng đều. 3.2. Phương pháp thường hóa - Là phương pháp nhiệt luyện gồm nung nóng thép đến trạng thái hoàn toàn Austenit (A3 +(30 - 50oC) hay Acm + (30 - 50oC)) giữ nhiệt rồi làm nguội tiếp theo trong không khí tĩnh để Austenit phân hóa thành peclit phân tán thành xocbit với độ cứng tương đối thấp. Ưu điểm của phương pháp này là giải phóng lò ngay sau khi nung.
Hình ảnh 4: Phương pháp thường hóa- Mục đích của thường hóa cũng giống như ủ nhưng thường áp dụng cho các trường hợp sau: + Đạt độ cứng thích hợp để gia công cắt đối với thép cacbon thấp(£ 0,25%) + Làm nhỏ xementit để chuẩn bị cho nhiệt luyện cuối cùng. + Làm mấtxementit II ở dạng lưới của thép sau cùng tích. + Khử ứng suất trong thép do gia công áp lực. 3.3. Phương pháp tôi thép - Tôi thép là phương pháp nung nóng thép lên cao quá nhiệt độ tới hạn để làm xuất hiện tổ chức Austenit giữ nhiệt rồi làm nguội nhanh thích hợp để austenit chuyển thành mactenxit hay các tổ chức không ổn định khác với độ cứng cao. - Mục đích của tôi thép là: Nâng cao độ cứng và tính chống mài mòn của thép. - Có hai hình thức tôi là: tôi xuyên tâm và tôi mặt ngoài. + Tôi xuyên tâm
+ Tôi mặt ngoài Tôi mặt ngoài thực hiện bằng cách nung nhanh và làm nguội lớp mặt ngoài của chi tiết. Bề mặt chi tiết sau khi tôi có độ cứng cao còn phần lõi vẫn mềm và dẻo. Tôi mặt ngoài thường dùng để tôi bánh răng, các trục truyền động xoắn. Các phương pháp tôi mặt ngoài thường được sử dụng:
3.4. Phương pháp ram thép Ram là phương pháp nhiệt luyện nung nóng thép đã tôi dưới các nhiệt độ nhiệt độ tới hạn (AC1), giữ nhiệt độ ở một thời gian và làm nguội. Nhằm để mactenxit và austenit dư phân hóa thành các tổ chức thách hợp phù hợp với điều kiện làm việc quy định.
Hình ảnh 5: Phương pháp ram thépMục đích của ram thép là làm giảm hoặc làm mất các ứng suất dư sau khi tôi đến mức cần thiết để đáp ứng điều kiện làm việc lâu dài của sản phẩm cơ khí mà vẫn duy trì cơ tính sau khi tôi. - Có 3 cách ram: + Ram thấp là phương pháp nung nóng thép đã tôi trong khoảng 150 - 2500C tổ chức đạt được là mactenxit ram. + Ram trung bình là phương pháp nung nóng thép đã tôi trong khoảng 300 - 4500C tổ chức đạt được là troxit ram. + Ram cao là phương pháp nung nóng thép đã tôi trong khoảng 500 - 6500C, tổ chức đạt được là xoocbit ram. 31.799 29/04/2022
Câu 1 Nêu khái niệm, mục đích nhiệt luyện thép . Định nghĩa các thông số cơ bản của quá trình nhiệt luyện. Nêu khái niệm bản chất hóa nhiệt luyện và cơ nhiệt luyện. Câu 2 Tại sao nhiệt luyện có thể làm thay đổi được tính chất kim loại & hợp kim? Cho ví dụ? Chuyển biến chính xảy ra khi nung nóng thép trong nhiệt luyện là gì. Nêu ảnh hưởng của nhiệt độ nung tới tốc độ chuyển biến đẳng nhiệt, từ đó giải thích ảnh hưởng của tốc độ nung tới chuyển biến này? Rút ra kết luận và ý nghĩa thực tiễn? Câu 3 Mô tả giản đồ chuyển biến đẳng nhiệt austenit quá nguội của thép cùng tích, giải thích các đường & khu vực trên giản đồ. Trình bày đặc điểm tổ chức và tính chất của các sản phẩm phân hủy Austenit với độ quá nguội khác nhau. Rút ra kết luận? Câu 4 Trình bày khái niệm mục đích công nghệ Ủ thép. Hãy chỉ ra phương pháp ủ (nhiệt độ, tốc độ nguội) để cải thiện tổ chức hạt của thép C40 sau rèn có hạt tinh thể khá lớn. Chỉ ra công dụng khác của phương pháp đó? Sau khi ủ tổ chức thép là gì? Biết nhiệt độ tới hạn của thép C40 như sau: AC1= 730 0C; AC3 = 790 0C Câu 5 Trình bày khái niệm, mục đích tôi thép. Tại sao thép sau khi tôi lại phải ram? Nêu nguyên tắc chọn nhiệt độ tôi cho thép cacbon và giải thích). Hãy chỉ ra nhiệt độ tôi đúng cho thép C40 nếu biết nhiệt độ tới hạn của thép là: AC1= 730 0C; AC3 = 790 0C Câu 6 Trình bày khái niệm mục đích tôi thép.Trình bày khái niệm tốc độ nguội tới hạn khi tôi? Chuyển biến tổ chức cơ bản xảy ra khi tôi là gì? Giải thích tại sao sau khi tôi thép có độ cứng cao. Phân biệt khái niệm độ cứng thép sau tôi và độ cứng pha mactenxit. Câu 7 Các phương pháp tôi thể tích thép thông dụng, ưu nhược điểm mỗi phương pháp? Câu 8 Độ thấm tôi là gì? Giải thích mối quan hệ giữa độ thấm tôi và tốc độ nguội tới hạn khi tôi. Ảnh hưởng thành phần hóa học của thép đến độ thấm tôi. Khi cầnchế tạo chi tiết lớn chịu tải trọng nặng hơn người ta chọn mác thép nào tronghai mác sau: C40 và 40CrNi? Phân biệt khái niệm độ thấm tôi & độ cứng của thép tôi. Câu 9 Khái niệm vể ram thép (nội dung, mục đích).Tại sao thép sau khi tôi muốn sử dụng tốt phải ram. Nêu quy luật thay đổi cơ tính(độ cứng, độ dẻo, độ dai) xảy ra khi ram thép cacbon? Phân biệt các phương pháp ram thông dụng ( nhiệt độ, tổ chức, mục đích). Câu 10 Tại sao phải nhiệt luyện bề mặt? Nêu các phương pháp nhiệt luyện bề mặt cơ bản. Mô tả nguyên lý , nêu các đặc điểm chuyển biến và ưu nhược điểm của phương pháp tôi bề mặt bằng dòng điện tần số cao. Câu 11 Nêu khái niệm, mục đích của hoá nhiệt luyện cho ví dụ cụ thể? Các quá trình cơ bản xảy ra khi hoá nhiệt luyện, minh hoạ bằng quá trình thấm cacbon? Câu 12 Khái niệm về thấm cacbon (định nghĩa, mục đích). Thép thường dùng để thấm cacbon có thành phần như thế nào? Tổ chức của chi tiết thép trước và sau thấm cacbon (theo tiết diện ngang). Nêu phương pháp thấm cacbon? Nhóm câu hỏi 2(3đ) Câu 1: Nêu khái niệm, mục đích nhiệt luyện thép. Định nghĩa các thông số cơ bản của quá trình nhiệt luyện. Nêu khái niệm bản chất hóa nhiệt luyện và cơ nhiệt luyện. Trả lời: – Khái niệm nhiệt luyện thép: là 1 dạng công nghệ bao gồm nung nóng thép lên đến nhiệt độ nhất định, giữ nhiệt ở đó 1 thời gian thích hợp rồi làm nguội với tốc độ quy định để làm thay đổi tổ chức và tính chất của vật liệu theo ý muốn. – Mục đích của nhiệt luyện thép: + Làm tăng độ bền, độ cứng, tính chống mài mòn của các chi tiết bằng thép (gang) mà vẫn giữ được độ dẻo, dai cần thiết. Do vậy chi tiết có thể chịu được tải trọng lớn hơn hoặc có thể thu gọn khích thước, làm việc tin cậy hơn, tuổi thọ cao hơn. + Cải thiện được tính công nghệ, tức là tạo thuận lợi cho quá trình gia công chế tạo tiếp theo. – Các thông số cơ bản của quá trình nhiệt luyện: + Nhiệt độ nung nóng Tn0 : nhiệt độ cao nhất mà quá trình phải đạt đến + Thời gian giữ nhiệt tgn: thời gian ngưng ở nhiệt độ nung nóng + Tốc độ nguội Vnguội sau khi giữ nhiệt >> 3thông số trên đặc trưng tương ứng với 3 giai đoạn nối tiếp nhau của quá trình nhiệt luyện: nung nóng, giữ nhiệt, làm nguội. Sơ đồ quy trình nhiệt luyện đơn giản nhất – Bản chất của hóa nhiệt luyện: là kết hợp quá trình hóa học làm thay đổi thành phần hóa học lớp bề mặt chi tiết trước khi nhiệt luyện để tăng hiệu quả hóa cứng hay thay đổi 1 số tính chất lớp bề mặt chi tiết (như chống ăn mòn, chịu nhiệt, chống mài mòn …) – Bản chất của cơ nhiệt luyện: là kết hợp hiệu quả hóa bền do biến dạng dẻo với nhiệt luyện trong 1 khâu gia công Câu 2: Tại sao nhiệt luyện có thể làm thay đổi được tính chất kim loại & hợp kim? Cho ví dụ? Chuyển biến chính xảy ra khi nung nóng thép trong nhiệt luyện là gì? Nêu ảnh hưởng của nhiệt độ nung tới tốc độ chuyển biến đẳng nhiệt, từ đó giải thích ảnh hưởng của tốc độ nung tới chuyển biến này? Rút ra kết luận và ý nghĩa thực tiễn. Trả lời: – Nhiệt luyện có thể làm thay đổi được tính chất được tính chất kim loại & hợp kim vì quá trình nhiệt luyện làm thay đổi các tổ chức tế vi của thép & hợp kim. Ví dụ như: sau quá trình nhiệt luyệnthép được tôi thành tổ chức mactenxit sẽ cho độ cứng và độ bền cao nhất… – Chuyển biến chính xảy ra khi nung nóng thép trong nhiệt luyện là: + T < Ac1 : trong tổ chức của các thép chưa có chuyển biến + T = Ac1 : peclit của tất cả các thép chuyển hóa thành gama thép phản ứng: và XeII của thép trước, sau cùng tích chưa chuyển biến + T = Ac3 hoặc Acm: @ và XeII dư hòa tan vào + T > Ac3 hoặc Acm: kết thúc hòa tan của các pha hoặc XeII vào của các thép trước và sau cùng tích. Tổ chức thu được hoàn toàn là 1 pha austenit với thành phần đúng như của thép + T nâng cao sát đến đường đặc: không có chuyển biến pha, chỉ có quá trình hạt austenit tiếp tục lớn lên Biểu đồ đường cong động học chuyển biến đẳng nhiệt chuyển biến P Dựa vào biểu đồ trên ta thấy: – Nhiệt độ nung càng cao thì thời gian chuyển biến đẳng nhiệt càng ngắn – Tốc độ nung càng lớn thì nhiệt độ chuyển biến càng cao và thời gian chuyển biến càng ngắn, tức là chuyển biến xảy ra càng nhanh. >> Kết luận: tốc độ nung có ảnh hưởng rất lớn đến thời gian chuyển biến đẳng nhiệt. Biết được điều này trong nhiệt luyện người ta thường sử dụng biện pháp có tốc độ nung lớn để tiết kiệm thời gian. Câu 3:Mô tả giản đồ chuyển biến đẳng nhiệt austenite quá nguội của thép cùng tích,giải thích các đường và khu vực trên giản đồ.Trình bày đặc điểm tổ chức và tính chất của các sản phẩm phân hủy Austenit với độ quá nguội khác nhau.rút ra kết luận. Trả lời: Hình 1: Giản đồ phân hoá đẳng nhiệt của austenit thép cùng tích – Giải thích các đường và khu vực trên giản đồ : + Đường 1 là đường bắt đầu chuyển biến (xác định bằng thực nghiệm khi có khoảng 0,4% sản phẩm chuyển biến) + Đường 2 là đường kết thúc chuyển biến (xác định bằng thực nghiệm khi cũn khoảng 0,4% gamma chưa chuyển biến). + Người ta gọi austenit ở dưới nhiệt độ A1 trước khi có chuyển biến xảy ra là austenit quá nguội, nó là thời gian chuẩn bị cho chuyển biến xảy ra, được gọi là thời gian phôi thai + Đường cong động học chuyển biến đẳng nhiệt của thép thường được gọi là đường cong chữ C (hay đường cong TTT) – Đặc điểm tổ chức và tính chất của các sản phẩm phân hủy Ausetenit với độ quá nguội khác nhau: + Nếu chuyển biến austenite xảy ra ở khoảng nhiệt độ A1¸ 6400C, sản phẩm chuyển biến là peclit tương ứng như tổ chức cân bằng trình bày trên giản đồ Fe-Fe3C. Peclit có tổ chức dạng tấm (hình 1), trong đó cỏc tấm mỏng ferit () và xêmentit (Fe3C) song song xen kẽ nhau. Khoảng cách trung bình s0 giữa các tấm Xe được gọi là chiều dày tấm peclit thông số đặc trưng quan trọng nhất của tổ chức peclit. Khoảng cách s0 càng nhỏ mịn, độ bền càng cao đồng thời tính dẻo dai càng tốt. s0 của Xe trong tổ chức P là (4 : 17) 10-7m, trong đó sản phẩm chuyển biến ở nhiệt độ càng thấp s0 càng mỏng, độ bền, độ cứng càng cao. Độ cứng của tổ chức P tuỳ sự dày mỏng của các tấm, dao động trong khoảng 14 – 33HRC. +Nếu chuyển biến austenit xảy ra trong khoảng 640 ¸ 6000C s0 là (3¸4)10-7m, tổ chức này được gọi là tổ chức xoocbit (ký hiệu X), có độ cứng khoảng 33¸40HRC. +Sản phẩm chuyển biến ở vùng nhiệt độ 600¸4400C s0 là (1¸2)10-7m, được gọi là troostit (ký hiệu là T), có độ cứng 40 ¸ 42 HRC. Peclit, xoocbit, troostit đều có đặc trưng chung là tổ chức cùng tích dạng tấm, nên được gọi chung là loại hình tổ chức peclit. + Chuyển biến ở vùng nhiệt độ 440 đến 2200C (đối với thép cacbon cùng tích, là điểm mactenxit) Sản phẩm chuyển biến là bainit bao gồm ferit hơi quá bão hoà cacbon (~ 0,1%C) dạng kim và cacbit sắt FexC (x~ 2,4 : 3,0) dạng hình que nhỏ phân tán dọc theo bề mặt các kim (tổ chức bainit trên -Bt) hoặc phân tán trong kim loại (tổ chức bainit dưới -Bd). Bainit dưới có cơ tính tổng hợp rất tốt, hiện nay được sử dụng rộng rãi trong nhiệt luyện thép. Bainit có độ cứng khoảng 45¸55 HRC, cho giới hạn đàn hồi cao rất thích hợp với các chi tiết lò xo. Chuyển biến bainit là dạng chuyển biến nửa khuếch tán. Do chuyển biến tiến hành ở nhiệt độ tương đối thấp, các nguyên tử Fe không còn khả năng khuếch tán, chúng trượt mạng chuyển từ mạng – Fe sang mạng – Fe. Lúc này quá trình tiết Fe3C thực hiện bằng sự khuếch tán của các nguyên tử cacbon Câu 4 Trình bày khái niệm mục đích công nghệ Ủ thép. Hãy chỉ ra phương pháp ủ (nhiệt độ, tốc độ nguội) để cải thiện tổ chức hạt của thép C40 sau rèn có hạt tinh thể khá lớn. Chỉ ra công dụng khác của phương pháp đó? Sau khi ủ tổ chức thép là gì? Biết nhiệt độ tới hạn của thép C40 như sau: AC1= 730 0C; AC3 = 790 0C Trả lời: + Khái niệm: Ủ thép là dạng công nghệ nhiệt luyện gồm nung thép đến một nhiệt độ nhất định (có thể cao hơn hay thấp hơn nhiệt độ tới hạn Ac1 tuỳ theo mục đích ủ), sau khi giữ nhiệt cho thép nguội chậm với tốc độ thích hợp để được tổ chức cân bằng hoặc gần cân bằng hơn. Mục đích ủ thép: (1) Khắc phục sự phân bố thành phần không đều (sự thiên tích) trong thỏi đúc – ủ khuếch tán hay ủ đồng đều thành phần; (2) Khắc phục tổ chức vitmantet hoặc tổ chức dải trong phôi đúc, phôi rèn để nhận được tổ chức hạt nhỏ, đồng đều; (3) Giảm độ cứng hoặc cải thiện tổ chức tế vi để dễ cắt gọt; (4) Cải thiện hình dạng và cách phân bố của cacbit trong tổ chức thép cacbon cao nhằm chuẩn bị tổ chức thớch hợp trước khi nung tôi. – Nhiệt độ ủ phôi thép rèn C40 có hạt tinh thể khá lớn và cách làm nguội chúng : + Nhiệt độ ủ thép C40 : đây là thép trước cùng tích có thành phần C = 0.4% nên có thể chọn nhiệt độ ủ : Tn = Ac3 + ( 20 – 30 0C ) = 810 – 820 0C đối với ủ hoàn toàn ; còn đối với ủ ko hoàn toàn thì Tn = Ac1 – Ac3 = 730 – 790 0C . + Cách làm nguội chúng : Cho làm nguội chậm >>Đây là phương pháp ủ hoàn toàn và ủ không hoàn toàn. – Sau khi ủ hoàn toàn có thể nhận được tổ chức hạt tinh thể nhỏ, đồng đều, khử nội ứng suất, giảm bớt độ cứng (160 – 200HB) để dễ gia công cắt gọt hoặc chuẩn bị tổ chức thích hợp cho nung tôi. – Sau khi ủ không hoàn toàn thì nhận được tổ chức chủ yếu là Peclit, chi tiết có độ cứng < 220HB dễ gia công cắt gọt Câu 5: Trình bày khái niệm, mục đích tôi thép. Tại sao thép sau khi tôi lại phải ram? Nêu nguyên tắc chọn nhiệt độ tôi cho thép cacbon và giải thích). Hãy chỉ ra nhiệt độ tôi đúng cho thép C40 nếu biết nhiệt độ tới hạn của thép là: AC1= 730 0C; AC3 = 790 0C Trả lời: – Khái niệm: Tôi thép là phương pháp nhiệt luyện bao gồm nung nóng chi tiết lên nhiệt độ cao hơn Ac3 hay Ac1, làm xuất hiện austenit sau khi giữ nhiệt đủ thời gian, cho nguội nhanh trong nước, dầu hay môi chất làm nguội mạnh nào đó để thu được tổ chức mactenxit hay tổ chức có độ cứng cao khác(như B,T…) – Mục đích của tôi thép là để thu được độ cứng cao nhất, sau đó ram ở nhiệt độ thích hợp để điều chỉnh cơ tính thép theo yêu cầu. – Thép sau khi tôi phải ram vì sau khi tôi thép có ứng suất cao nên ta phải ram để giảm bớt nội ứng suất của thép, bảo đảm thép có độ dai nhất định song vẫn giữ được độ cứng cao. – Nguyên tắc chọn nhiệt độ tôi cho thép cacbon: + Thép trước cùng tích chọn nhiệt độ nung tôi Ac3 + (30-500C) sẽ cho tổ chức nung gồm 1 pha austenite hạt nhỏ va thanh phần đồng đều để sau khi tôi được mactenxit kim nhỏ. Nếu nung ở nhiệt đọ thấp hơn Ac3, sẽ cho tổ chức nung gồm 2 pha , sau khi tôi có chuyển biến thành mactenxit, còn ferit không chuyển biến khiến độ cứng không đồng đều và cơ tính bị kém. +Thép sau cùng tích áp dụng nhiệt độ tôi Ac1 + (30-500C), như vậy ở trạng thái nung thép có tổ chức nền là austenite hạt nhỏ, trên đó còn lại 1 lượng nhất định các hạt cacbit dư phân tán, sau khi tôi sẽ cho tổ chức nền mactenxit dạng kim rất nhỏ có phân tán những hạt cacbit dư, lượng austenit dư rất ít. Tổ chức này cho độ cứng cao, tính chống mài mòn tốt, đồng thời đọ dai được cải thiện. Nếu nung tôi ở nhiệt độ cao > Acm sẽ có nhiều bất lợi: toàn bộ cacbit hòa tan khiến hạt austenit lớn và hàm lượng cacbon trong austenit quá cao, điểm mactenxit (Ms, Mf) hạ thấp, sau tôi lượng Adtăng. Tổ chức này cho độ cứng thấp, tính chống mài mòn kém. – Nhiệt độ tôi đúng của thép C40 : đây là thép trước cung tích có thành phần C = 0,4% nên nhiệt độ tôi nung là : Tn = Ac3 + ( 30 – 50 ) 0C = 820 – 8400C. Câu 6: Trình bày khái niệm mục đích tôi thép.Trình bày khái niệm tốc độ nguội tới hạn khi tôi? Chuyển biến tổ chức cơ bản xảy ra khi tôi là gì? Giải thích tại sao sau khi tôi thép có độ cứng cao. Phân biệt khái niệm độ cứng thép sau tôi và độ cứng pha mactenxit. Trả lời: – Khái niệm: Tôi thép là phương pháp nhiệt luyện bao gồm nung nóng chi tiết lên nhiệt độ cao hơn Ac3 hay Ac1, làm xuất hiện austenit sau khi giữ nhiệt đủ thời gian, cho nguội nhanh trong nước, dầu hay môi chất làm nguội mạnh nào đó để thu được tổ chức mactenxit hay tổ chức có độ cứng cao khác(như B,T…) – Mục đích của tôi thép là để thu được độ cứng cao nhất, sau đó ram ở nhiệt độ thích hợp để điều chỉnh cơ tính thép theo yêu cầu. – Tốc độ nguội tới hạn là tốc độ nhỏ nhất để xảy ra chuyển biến austenite thành mactenxit. [0C/s] Trong đó: và Tm là thời gian, nhiệt độ ứng với austenit kém ổn định nhất – Chuyển biến tổ chức cơ bản xảy ra khi tôi là: austenit chuyển hóa thành mactenxit. – Sau khi tôi cho độ cứng cao vì sau khi tôi ta thu được tổ chức mactenxit có độ cứng cao. – Độ cứng thép sau tôi phụ thuộc chủ yếu vào thành phần của tổ chức mactenxit có trong thép sau khi tôi còn độ cứng của pha mactenxit phụ thuộc vào hàm lượng cacbon có trong thép. Câu 7: Các phương pháp tôi thể tích thép thông dụng, ưu nhược điểm mỗi phương pháp? Trả lời: Các phương pháp tôi thể tích: Tùy theo phương thức sử dụng môi trường làm nguội khi tôi mà người ta có các pp tôi như sau : 1, Tôi trong một môi trường:chi tiết sau khi nung được làm nguội nhanh trong một môi trường cho tới nhiệt độ thường. Ưu: Thao tác đơn giản, dễ thực hiện, dễ tự động hóa. Nhược: ….ko tôi dc cho các chi tiết kthuoc lớn được chế tạo bằng thép có độ thấm tôi ko lớn ko thể tôi trong một môi trường 2, Tôi hai môi trường:nhúng nước trước để cho chi tiết được nguội nhanh tới điểm Mactenxit Ms thì ngay lập tức chuyển sang nguội dầu. Ưu: tôi dc cho các chi tiết kthuoc lớn được chế tạo bằng thép có độ thấm tôi ko lớn ko thể tôi trong một môi trường Nhược: Khó thực hiện đòi hỏi công nhân phải có trình độ và kinh nghiệm. 3, Tôi phân cấp:chi tiết nung xong được ngungd vào nồi muối nóng chảy có nhiệt độ cao hơn hay thấp hơn điểm Ms của thép một chút,giữu nhiệt độ khoảng tgian cho nhiệt độ bề mặt và lõi chi tiết đồng nhất thì chi tiết ra nguội tự do trong không khí. Ưu:dùng cho một số sản phẩm yêu cầu biến dạng khi tôi rất nhỏ Nhược: Chỉ áp dụng dc với các chi tiết nhỏ và trung bình nhỏ như các loại dao cắt, dụng cụ đo và chi tiết máy chính xác 4, Tôi đẳng nhiệt :chi tiết sau khi tôi dc nhúng vào nồi muối nóng chảy có nhiệt độ cao hơn điểm Ms của thép một chút,chi tiết được giữ trong nồi muối time đủ dài để austenit hoàn thành chuyển biến đẳng nhiệt thành bainit. Ưu: Các chi tiết sau tôi có độ dai cao, ít biến dạng có thể tôi cho các chi tiết có hình dạng rất phức tạp hoặc yêu cầu độ chính xác cao mà các pp tôi khác ko làm dc. Nhược: Chỉ áp dụng với các chi tiết nhỏ, trung bình nhỏ bằng thép hợp kim. Câu 8 : Độ thấm tôi là gì? Giải thích mối quan hệ giữa độ thấm tôi và tốc độ nguội tới hạn khi tôi. Ảnh hưởng thành phần hóa học của thép đến độ thấm tôi. Khi cần chế tạo chi tiết lớn chịu tải trọng nặng hơn người ta chọn mác thép nào trong hai mác sau: C40 và 40CrNi? Phân biệt khái niệm độ thấm tôi & độ cứng của thép tôi. Độ thấm tôi là lớp chiều dày kim loại được tôi cứng thành Máctenxit. Từ đồ thị ta thấy : Thép có Vth<< thì đường ngang trên đồ thị càng thấp làm cho lớp thấm tôi càng sâu. Khi Vth < Vlõi thì toàn bộ tiết diện từ bề mặt vào lõi đểu dc tôi thành Mactẽnit. Giá trị Vth cao hay thấp phụ thuộc vào vị trí đường cong chữ C : Đường cong chữ C càng dịch sang phải thì Vth << thì thép có độ thấm tôi càng lớn. Ảnh hưởng của các NTHK đến độ thấm tôi: Sự có mặt của các NTHK trong Austennit( trừ Co) làm tăng độ ổn định của A tức là làm đường cong chữ C dịch sang phải, do đó Vth sẽ nhỏ hơn làm cho độ thấm tôi của thép hợp kim lớn hơn thép Cacbon. Chọn 40CrNi Khi cần chế tạo chi tiết chịu tải trọng lớn. Phân biệt: Ta có độ thấm tôi là lớp chiều dày kim loại dc tôi thành Mactẽnit còn Độ cứng của thép tôi là thông số phụ thuộc chủ yếu vào độ thấm tôi ( hàm lượng Mactenxit). Câu 9: Khái niệm vể ram thép (nội dung, mục đích).Tại sao thép sau khi tôi muốn sử dụng tốt phải ram. Nêu quy luật thay đổi cơ tính(độ cứng, độ dẻo, độ dai) xảy ra khi ram thép cacbon? Phân biệt các phương pháp ram thông dụng ( nhiệt độ, tổ chức, mục đích). -k/n Ram:là khâu nhiệt luyện nung thép đã tôi đến nhiệt độ thích hợp thấp hơn nhiệt độ tới hạn Ac1,giữ nhiệt sau đó làm nguội theo phương thức thích hợp -mục đích: để khử nội ứng suất và điều chỉnh độ cứng phù hợp -sau khi tôi muốn sử dụng tốt thì phải ram vì:sau tôi,thép có độ bền và độ cứng rất cao nhưng giới hạn đàn hồi,độ dẻo,độ dai thấp,ứng suất dư lớn,tổ chức tôi ko ổn định,để lâu dễ chuyển dần sang trạng thái ổn định hơn gây sự phân bố lại nội ứng suất,co giãn thể tích làm biến dạng,nứt,phá hủy chi tiết.ram là phương pháp tăng dẻo dai sau tôi mà vẫn duy trì độ cứng bề mặt,điều chỉnh cơ tính theo mong muốn – chuyển biến xảy ra khi ram: tổ chức thép sau khi tôi gồm mactenxit và austenit dư,riêng với thép dụng cụ sau cùng tích có thể lẫn ít cacbit dư.trong 3 thành phần tổ chức đó,khi ram chỉ có mactenxit và austenite dư có biến đổi tổ chức,căn cứ sự biến đổi tổ chức khi ram có thể phân ra 4 giai đoạn chuyển biến đặc trưng: (1) sự phân rã mactenxit va tiết cácbit (2) sự chuyển biến của austenite dư (3) các loại cacbit trung gian được mactenxit tiết ra chuyển sang loại hình ổn định xementit (4)pha hồi phục và kết tinh lại Thực sự các giai đoạn chuyển biến khi ram ko có ranh giới rõ ràng,có dự đan chồng nhau.các khoảng nhiệt độ diễn ra 4 giai đoạn vừa kể cũng k có thay đổi nhất định theo hàm lượng C,chủng loại và hàm lượng ng tố hợp kim chứa trong thép. *phân loại phương pháp ram thông dụng:ram thấp,ram cao,ram trung bình -ram thấp:150-250°C tổ chức thu được là mactenxit ram,mục đích giảm bớt nội ứng suất,chi tiết có độ dai nhất định nhưng vẫn đảm bảo độ cứng ,tính chống mài mòn cao -ram trung bình:nhiệt độ 300-450 °C tổ chức thu được là trustit ram,mục đích làm chi tiết có giới hạn đàn hồi cao,độ dẻo,độ dai khá tốt -ram cao:nhiệt độ 500-600°C,tổ chức đạt được là xoocbit ram,mục đích triệt tiêu ứng suất,độ bền có giảm nhưng độ dẻo và độ dai tăng mạnh-cơ tính tổng hợp cao nhất Câu 10: Tại sao phải nhiệt luyện bề mặt? Nêu các phương pháp nhiệt luyện bề mặt cơ bản. Mô tả nguyên lý , nêu các đặc điểm chuyển biến và ưu nhược điểm của phương pháp tôi bề mặt bằng dòng điện tần số cao. -tại sao phải nhiệt luyện bề mặt: +nhiệt luyện bề mặt là dạng nhiệt luện cục bộ mà phần được tôi cứng là phần bề mặt.Trong công nghệ,nhiều chi tiết như bánh răng,trục khuỷu có yêu cầu lớp bề mặt có độ cứng cao,tính chống mài mòn tốt,nhưng lại thường xuyên chịu va đập nên phần lõi lại cần phải dẻo dai cao.Chính vì thế mà các chi tiết đó phải nhiệt luyện bề mặt -các phương pháp nhiệt luyện bề mặt cơ bản : tôi bề mặt bằng ngọn lửa(thường là ngọn lửa đèn xì oxy-axetylen) và tôi bề mặt bằng dòng điện tần số cao -phương pháp tôi bề mặt bằng dòng điện tần số cao: *nguyên lý :-vòng nung cảm ứng chế tạo bằng dây đồng rỗng,bên trong ống luôn có nước chảy làm nguội -khi cho dòng xoay chiều chạy qua vòng cảm ứng-> trong vòng sinh từ trường xoay chiều tương ứng,khi chi tiết thép được đưa vào trong vòng dây->trong chi tiết có dòng điện cảm ứng xoay chiều cùng tần số,ngược chiều dòng trong vòng cảm ứng.dòng điện cảm ứng tạo thành vòng khép kín,sinh ra nhiệt và nung nóng chi tiết. -mật độ dòng cảm ứng trên chi tiết không đều nhau,tập trung trên lớp bề mặ,trong lõi không có dòng điện -chiều sâu lớp bề mặt d có tập trung mật độ dòng điện d = 5,03.104( r/m.f)1/2 Với d(mm),r-điện trở suất(Wcm),m-độ từ thẩm(Gs/Oe),f- tần số(Hz) -Tần số dòng càng cao,lớp bề mặt tập trung dòng điện càng mỏng-.lớp bề mặt được nung tôi càng mỏng *ưu điểm:-hiệu suất nung rất cao:mật độ dòng bề mặt cao,nhanh chóng nung lên trên nhiệt độ Ac3,phần lõi không được nung nên đảm bảo độ cững vững của chi tiết,khi tôi hầu như ko biến dạng -tốc độ nung cao,chuyển biếng ở nhiệt độ quá nhiệt lớn(>Ac3 từ 80-150°C),tgn rất ngắn->g rất nhỏ->khi tôi đạt Mkim cực nhỏ -dễ cơ khí hóa,tự động hóa,bề mặt nung tôi ko bị oxy hóa,ko có biến dạng khi tôi -áp dụng rộng rãi trong sản xuất,thích hợp đối với chi tiết có kích thước nhỏ và vừa *nhược điểm:-dòng điện cung cấp cần có tần số cao(2500-8000 Hz),công suất lớn(³ 100KW) -công suất lớn,nhiệt lớn,phải có hệ thống cung cấp nước làm nguội máy và dung dịch tôi -thích hợp áp dụng với chi tiết vừa và nhỏ,ko dùng với chi tiết kích thước lớn Câu 11: Nêu khái niệm, mục đích của hoá nhiệt luyện cho ví dụ cụ thể? Các quá trình cơ bản xảy ra khi hoá nhiệt luyện, minh hoạ bằng quá trình thấm cacbon? -đ/n: hóa nhiệt luyện là nung chi tiết ở 1 nhiệt độ xác định trong môi trường giàu hoạt tính hóa học nào đó để khuếch tán(thấm) vào lớp bề mặt chi tiết 1 hay nhiều nguyên tố làm thay đổi thành phần hóa học của lớp bề mặt,tiếp theo tiến hành nhiệt luyện nhằm thu được tổ chức và tính chất theo yêu cầu Bao gồm nhiều loại: thấm C,thấm N,thấm C-N.. -mục đích:thay đổi thành phần hóa học của lớp bề mặt,tăng độ bền,tính chống mài mòn,chịu va đập…nhờ đó nâng cao tuổi thọ chi tiết.thường dùng làm bánh răng của chịu tải lớn Vd: thấm C chi tiết bánh răng với yêu cầu chịu được tải trọng lớn,sau khi thấm,bánh răng tăng độ cứng,tính chống mài mòn,sau khi thấm C đem tôi và ram thấp,đảm bảo lõi tăng độ dẻo dai theo yêu cầu -hóa nhiệt luyện gồm 3 quá trình: + phân hóa: quá trình các chất thấm phân hóa tạo ra các nguyên tử của các nguyên tố định thấm có hoạt tính cao +hấp thụ:các nguyên tử hoạt được bề mặt thép hấp thụ,tức các nguyên tử cần thấm xâm nhập vào các lớp tinh thể bề mặt thép(dạng hòa tan,dung dịch rắn hoặc hợp chất) với nồng độ cao,tạo ra độ chênh lệch nồng độ giữa bề mặt và bên trong +khuếch tán: tiếp theo các nguyên tử hoạt ở lớp hấp thụ sẽ xâm nhập sâu vào bên trong theo cơ chế khuếch tán,tọa nên lớp thấm với chiều sâu nhất định Vd trong thấm C. + quá trình phân hóa: tạo thành C có hoạt tính cao từ các chất thấm như CH3CO2C2H5(thấm C thể khí),hay từ CO(thấm C thể rắn) +quá trình hấp thụ: các nguyên tử C xâm nhập vào cá lớp tinh thể bể mặt thép,tạo sự chênh nồng độ C ở lớp mặt và lớp trong +quá trình khuếch tán:do sự chênh nồng độ C,các nguyên tử C tiếp tục khuếch tán vào bên trong,tạo nên lớp thấm C có chiều sâu nhất định Câu 12: Khái niệm về thấm cacbon (định nghĩa, mục đích). Thép thường dùng để thấm cacbon có thành phần như thế nào? Tổ chức của chi tiết thép trước và sau thấm cacbon (theo tiết diện ngang). Nêu phương pháp nhiệt luyện sau thấm cacbon? -đ/n:thấm C là nung chi tiết thép trong chất thấm có khả năng cung cấp C nguyên tử hoạt tính,ở 900-950°C và giữ nhiệt đủ thời gian để các ng tử C thấm vào bề mặt chi tiết tạo nên lớp thấm có hàm lượng C cao. -Mục đích: thép sau khi thấm C,chịu mài mòn va đập tốt,có thể làm việc trong điều kiện khắc nghiệt hơn so với tôi bề mặt,thường áp dụng cho các bánh răng của ô tô trọng tải lớn,máy kéo. -Thép dùng để thấm C là loại có hàm lượng C thấp 0.15-0.25%,ví dụ thép C20,20Cr,18CrMnTi..để đảm bảo lõi chi tiết có độ dỏe dai cao -Nếu sau thấm C cho nguội chậm thì chi tiết có tổ chức: bề mặt là tổ chức sau cùng tích gồm peclit,1 ít xementit dạng lưới đứt đoạn,tiếp đến là lớp tổ chức cùng tích peclit,rồi lớp tổ chức trước cùng tích chuyển tiếp cho tới tổ chức ban đầu.thông thường chiều sâu lớp thấm được tính từ bề mặt vào tới vùng có hàm lượng 0.4%C -phương pháp nhiệt luyện sau thấm C: tôi và ram thấp để có độ cứng bề mặt cao,chịu mài mòn tốt Nếu không tôi trực tiếp thì để chi tiết sau thấm C nguội xuống nhiệt độ thường,sau đó tiến hành nung lại để tôi,tôi xong ram thấp (180-200°C)để khử ứng suất dư. |
