(2.20) Trong đó:
6.2.4. Độ hạt của γγγγ và biểu diễn độ hạt trờn giản đồ trạng thỏi
Khi nung núng đến nhiệt độ AC1 trong thộp xảy ra chuyển biến P → γ. Chuyển biến này cũng cú cơ chế như quỏ trỡnh kết tinh. Tạo mầm và phỏt triển mầm. Cỏc mầm γ được tạo ra trờn bề mặt phõn chia giữa 2 pha Fγ và Xe. Như vậy, biờn giới giữa 2 pha F và Xe trong P rất nhiều nờn nảy sinh nhiều mầm γ và khi kết thỳc chuyển biến bao giờ cũng cú γ nhỏ min. Chuyển biến P → γ bao giờ cũng làm nhỏ hạt. Sau khi thu được γ nhỏ mịn ở nhiệt độ AC1, nếu tiếp tục nõng cao nhiệt độ, hạt γ sẽ tiếp tục phỏt triển nhờ quỏ trỡnh sỏt nhập cỏc hạt với nhau. Sự phỏt triển cỏc hạt γ phụ thuộc vào nhiệt độ nung và thời gian giữ nhiệt. Nhiệt độ nung càng cao, thời gian giữ nhiệt càng dài thỡ hạt γ càng lớn.
6,67
%C
0,8 0,02
α α
γ γ γ γ
Xe Xe Xe
γ chưa
đồng đều γ
đồng đều
t X
e
F F
Chủ biên: Lê Văn Cương
Tel: (031)3829890 Mobile: 0904.174883 E-mail: levcuong_kdt@yahoo.com.vn
Page: 114 A4 (210 x 297) mm 6.3. C¸c chuyÓn biÕn x¶y ra khi lµm nguéi thÐp
Nếu các thép được nung nóng đến nhiệt độ thấp hơn Ac1, trong thép chưa có chuyển biến gì, do đó khi làm nguội tiếp theo cũng không có chuyển biến gì. Ở đây, chỉ xét trường hợp làm nguội thép đã được nung tới trạng thái γ (lớn hơn nhiệt độ Ac1) và để đơn giản chỉ xét cho thép cùng tích. Về phương thức làm nguội được phân ra 2 trường hợp: làm nguội đẳng nhiệt và làm nguội liên tục.
6.3.1. Các chuyển biến xảy ra khi làm nguội đẳng nhiệt Auxtenit 6.3.1.1. Mô tả thí nghiệm: Làm thí nghiệm với thép cùng tích (0,8%C)
Làm hàng loạt mẫu có hình dáng và kích thước như nhau. Nung đến trạng thái hoàn toàn γ, giữ nhiệt để đạt được sự đồng đều toàn bộ thể tích có tổ chức γ. Tiến hành làm nguội xuống dưới nhiệt độ Ac1, giữ đẳng nhiệt ở các nhiệt độ khác nhau. Do chuyển biến của γ thành P. Trên cơ sở đó xây dựng đồ thị lượng chuyển biến theo thời gian.
0C
%C G
R S
E
A1
P F
P P
XeII γ
XeII γ
F
γ
γ
γ
A3
Accm
O Q
Chủ biên: Lê Văn Cương
Tel: (031)3829890 Mobile: 0904.174883 E-mail: levcuong_kdt@yahoo.com.vn
Page: 115 A4 (210 x 297) mm
6.3.1.2. Ảnh hưởng của độ quá nguội đến chuyển biến
Trên lý thuyết γ → P đối với thép cùng tích là ở 7270C song cũng giống như khi nung nóng, chuyển biến này không xảy ra ở 7270C mà ở nhiệt độ thấp hơn. Như vậy, chuyển biến xảy ra với độ quá nguội ∆T = TA1 - TAr1. Tốc độ chuyến biến γ thành hỗn hợp cơ học cùng tích P phụ thuộc vào các yếu tố sau:
- Sự chênh lệch giữa năng lượng tự do của hỗn hợp F + Xe và γ. Độ quá nguội
∆T càng lớn thì sự chênh lệch này càng nhiều khi đó γ càng dễ chuyển biến thành hỗn hợp F + Xe.
- Tốc độ khuếch tán của cacbon. Chuyển biến γ thành F và Xe là chuyển biến khuếch tán vì cacbon phân bố đều ở trong γ phải sắp xếp lại để tạo nên 2 pha có thành phần cacbon rất khác nhau là F (hầu như không chứa cacbon) và Xe (chứa 6,67%
cacbon).
6.3.1.3. Giản đồ chuyển biến đẳng nhiệt của γγγγ quá nguội (1) Đường bắt đầu xảy ra quá trình chuyển biến γ → P (2) Kết thúc quá trình chuyển biến γ → P
T0
Ac1
Thời gian giữ nhiệt
T3
T2
T1
t
Chủ biờn: Lờ Văn Cương
Tel: (031)3829890 Mobile: 0904.174883 E-mail: levcuong_kdt@yahoo.com.vn
Page: 116 A4 (210 x 297) mm
6.3.1.4. Cỏc sản phẩm của sự phõn hoỏ đẳng nhiệt của Auxtenit quỏ nguội - Chuyển biến Peclit (500 ữ 727)0C:
+ Chuyển biến P xảy ra với sự tạo thành hỗn hợp F + Xe ở dạng tấm. Nếu γ quỏ nguội phõn hoỏ ở nhiệt độ sỏt A1 tức ứng với độ quỏ nguội bộ (∆t < 500C) sẽ được hỗn hợp của F + Xe, trong đú Xe ở dạng tấm cú kớch thước lớn. Hỗn hợp đú gọi là Peclit.
Maxten xit T o
Ms
t t
100 %
T3 T2
T4 T1
γ quá nguội
Peclit Xoocbit
Trutxtit
Bainit trên
Bainit dứơi T1<T2<T3<T4
1 2
Đừơng cong động học
Giản đồ chuyển biến đẳng nhiệt của γ quá nguội
γ → P %P
T4 T3 Ac 1
T1 T2
Chủ biên: Lê Văn Cương
Tel: (031)3829890 Mobile: 0904.174883 E-mail: levcuong_kdt@yahoo.com.vn
Page: 117 A4 (210 x 297) mm
+ Nếu γ quá nguội phân hoá ở nhiệt độ thấp hơn (với ∆T= 500 đến 1000C) cũng được hỗn hợp cơ học của F + Xe trong đó Xe ở dạng tấm với kích thước hạt bé. Hỗn hợp này gọi là Xoocbit (X).
+ Nếu γ quá nguội được phân hoá ở nhiệt độ thấp hơn nữa khoảng 500 ÷ 6000C ứng với nhiệt độ khi γ quá nguội kém ổn định nhất, khi đó cũng được hỗn hợp cơ học F + Xe trong đó Xe cũng ở dạng tấm xong bé hơn dạng tấm ở Xoocbit. Tổ chức này gọi là Trutxtit (T).
Vậy Peclit, Xoocbit, Trutxtit đều là hỗn hợp cơ học của F + Xe nhưng với độ nhỏ mịn của Xe khác nhau. Do vậy, khi tăng độ quá nguội, số mầm tạo ra càng nhiều do đó hỗn hợp càng trở nên nhỏ mịn và độ cứng, độ bền càng cao.
- Chuyển biến trung gian (2400C ÷ 500)0C
Ở dưới 5000C, γ quá nguội phân hoá thành hỗn hợp cơ học của F và Xe với cơ chế và đặc điểm riêng. Chuyển biến này gọi là chuyển biến trung gian tạo nên tổ chức Bainit (B). Người ta phân ra thành 2 loại Bainit là: Bainit trên (Bt) và Bainit dưới (Bd) trong đó Bt được tạo ra từ (350 ÷ 500)0C còn Bd được tạo ra từ (240 ÷ 350)0C.
Bainit cũng gần 2 pha là F và Xe, nhưng trong đó Xe có dạng tấm rất nhỏ mịn.
Đặc điểm của chuyển biến này là xảy ra không hoàn toàn, tức là sau chuyển biến vẫn còn một lượng γ dư. Cơ tính của 2 loại Bainit cũng khác nhau Bd có độ cứng, độ bền cao hơn đồng thời vẫn có đủ độ dẻo, độ dai nên được dùng nhiều hơn.
6.3.1.5 Giản đồ chuyển biến đẳng nhiệt γγγγ quá nguội của thép trước cùng tích và sau cùng tích
0C Ac3
Ac1
Ms
Ac1
Ms Accm
0C
γ→Xe P+Xe T X
Bt Bd γ→P
γquá nguội
Mactenxit Mactenxit
γquá nguội γ→P X P+F
T Bt
Bd γ→F
Thép trước cùng tích Thép sau cùng tích
Chủ biên: Lê Văn Cương
Tel: (031)3829890 Mobile: 0904.174883 E-mail: levcuong_kdt@yahoo.com.vn
Page: 118 A4 (210 x 297) mm
6.3.2. Chuyển biến γγγγ →→→→ P khi làm nguội liên tục
Trong thực tế, nhiệt luyện hay dùng cách làm nguội liên tục, tức là nhiệt độ luôn luôn giảm theo thời gian. So với loại giản đồ chuyển biến đẳng nhiệt, phần trên của đường cong chữ "C" của loại giản đồ làm nguội liên tục dịch chuyển sang phải và xuống dưới một chút. Do vậy, về nguyên tắc có thể sử dụng giản đồ đằng nhiệt thay cho trường hợp làm nguội liên tục mà không bị sai số lớn. Khi làm nguội liên tục có các đặc điểm sau:
+ Với các tốc độ nguội khác nhau sẽ đạt được các tổ chức khác nhau.
Giả sử làm nguội với tốc độ v1 thì γ sẽ phân hoá thành F + Xe ở nhiệt độ cao nên Xe có dạng tấm thô. Khi làm nguội với tốc độ v2 thì γ vẫn phân hoá thành F + Xe ở nhiệt độ thấp hơn nên Xe thu được sẽ nhỏ mịn hơn. Còn khi làm nguội với tốc độ v3
sẽ thu được tổ chức Truxtit xong không hoàn toàn sau đó γ biến thành Mactenxit.
+ Tính ổn định của γ quá nguội tăng do đường cong chữ "C" dịch sang bên phải.
+ Tổ chức Bainit chỉ đạt được khi làm nguôi đẳng nhiệt.
* Ý nghĩa: Xác định tốc độ nguội hợp lý nhằm thu được các tổ chức sau nhiệt luyện theo yêu cầu của sản phẩm.
* Cơ chế hình thành Peclit
P-ban đầu có dạng hình cầu (tạo các quả cầu Peclit) Ac1
0C
Ms
γqu¸ nguéi γ → P T X v2 P v1
Bt Bd v3
Mactenxit
t
Chủ biên: Lê Văn Cương
Tel: (031)3829890 Mobile: 0904.174883 E-mail: levcuong_kdt@yahoo.com.vn
Page: 119 A4 (210 x 297) mm
Nếu giữ nhiệt ở các nhiệt độ khác nhau, quả cầu P phát triển và có thể tạo thành các dạng tấm lớn P, tấm nhỏ X, hay dạng kim T.