(2.20) Trong đó:
7.2.6. Các phương pháp tơi
7.2.6.1. Yêu cầu đối với mơi trường làm nguội
- Mơi trường tơi phải tạo được chuyển biến M. Muốn vậy, mơi trường tơi phải cĩ khả năng làm nguội thép với tốc độ lớn hơn hay bằng tốc độ tơi tới hạn.
- Giảm được tốc độ chuyển biến để tránh biến dạng và ứng suất dư. Làm nguội chậm thép ở trong khoảng nhiệt độ trên 6000C và dưới 5000C đặc biệt là trong khoảng nhiệt độ chuyển biến M (dưới 3000C), tốc độ nguội càng chậm càng tốt vì chuyển biến này gây ra ứng suất tổ chức lớn. Đạt được yêu cầu này sẽ đảm bảo thép tơi khơng bị nứt và ít cong vênh.
Điều kiện làm nguội lý tưởng nhất được mơ tả trên hình vẽ sau:
0C
γquá nguội Ac1
Ms
%C γ
P γ
X T
P
Bt Bd M
Để thu được tổ chức M và tránh tạo ứng suất dư ta cần chú ý là trong khoảng 550 ÷ 6500C nên làm nguội nhanh và khoảng 200 ÷ 3000C cần làm nguội chậm.
- Ngồi 2 yêu cầu quan trọng bên trên, cần chú ý các yêu cầu khác đối với mơi trường tơi như: dễ kiếm, sử dụng an tồn, khơng cĩ tương tác hĩa học, điện hĩa, cĩ độ bám vào bề mặt cao để mơi trường tiếp xúc đều với chi tiết.
7.2.6.2. Các phương pháp tơi thơng thường
* Tơi một mơi trường:
Chủ biên: Lê Văn Cương
Tel: (031)3829890 Mobile: 0904.174883 E-mail: levcuong_kdt@yahoo.com.vn
Page: 140 A4 (210 x 297) mm
- Định nghĩa: Là quá trình tôi mà chi tiết chỉ được làm nguội trong một môi trường duy nhất (đường (1))
- Đặc điểm:
+) Đơn giản, dễ thao tác
+) Không hạn chế được tốc độ nguội khi có chuyển biến M do đó chi tiết dễ bị biến dạng và nứt
- Phạm vi áp dụng: Do các đặc điểm trên mà tôi một môi trường chỉ áp dụng cho các chi tiết không quan trọng, kết cấu đơn giản.
* Tôi 2 môi trường:
- Định nghĩa: Là quá trình tôi mà chi tiết được làm nguộ trong 2 môi trường có tốc độ nguội khác nhau. Môi trường 2 có tốc độ nguội chậm hơn môi trường 1 (đường (2))
0C
Ac1
Ms
M (1) (2) (3) (4)
γ T X P Bt Bd
t P
- Đặc điểm:
+) Lợi dụng được ưu điểm của 2 môi trường tôi. Lúc đầu khi còn ở nhiệt độ cao, thép được làm nguội ở môi trường có tốc độ nguội mạnh, su đó khi gần đến nhiệt độ chuyển biến M thép được chuyển sang làm nguội trong môi trường có tốc độ nguội bé hơn. Chuyển biến M xảy ra trong môi trường nguội chậm nên giảm bớt ứng suất bên trong, ít nứt. Đây là cách tôi thích hợp cho thép cacbon (đặc biệt cho thép cacbon cao) vừa bảo đảm đạt độ cứng, vừa ít xảy ra biến dạng, nứt.
+) Khó xác định được thời điểm chuyển chi tiết từ môi trường một sang môi trường hai. Thời điểm chuyển môi trường tốt nhất là khi thép có nhiệt độ cao hơn Ms
khoảng 1000C. Nếu chuyển quá sớm, thép bị nguội trong môi trường hai có vng nhỏ sẽ dễ không đạt được độ cứng yêu cầu, nếu chuyển quá muộn, chuyển biến M sẽ xảy ra ở ngay trong môi trường một, ứng suất bên trong lớn, gây biến dạng và nứt.
Chủ biên: Lê Văn Cương
Tel: (031)3829890 Mobile: 0904.174883 E-mail: levcuong_kdt@yahoo.com.vn
Page: 141 A4 (210 x 297) mm
- Phạm vi áp dụng:
Do các đặc điểm của tôi 2 môi trường mà để thực hiện nó phải đòi hỏi công nhân có tay nghề cao (xác định thời điểm chuyển môi trường), khó cơ khí hóa, thường áp dụng cho sản xuất từng loại nhỏ hoặc đơn chiếc.
* Tôi phân cấp:
- Định nghĩa: Là quá trình tôi sử dụng môi trường làm nguội là một loại muối nóng chảy ở nhiệt độ lớn hơn Ms; T0 = Ms + (30÷ 50)0C. Thép được làm nguội và giữ đẳng nhiệt trong một thời gian nhất định để đạt được nhiệt độ của môi trường muối nóng chảy, sau đó chuyển sang môi trường không khí làm nguội chậm để tạo chuyển biến M (đường (3)).
- Đặc điểm:
+) Ứng suất bên trong thấp do quá trình nguội được chia làm 2 cấp nên chyênh lệch nhiệt độ giữa lõi và bề mặt thấp, chuyển biến M xảy ra với tốc độ nguội rất chậm.
+) Có thể tiến hành nắn, sửa cong vênh trong các đồ gá đặc biệt khi làm nguội thép ở trong không khí từ nhiệt độ "phân cấp".
+) Không áp dụng được cho các chi tiết có tiết diện lớn vì môi trường làm nguội có nhiệt độ cao (300 ÷ 500)0C khả năng làm nguội chậm nên với chi tiết có tiết diện lớn khó đạt đến vng.th
+) Môi trường muối nóng chảy dễ bị nổ, gây mất an toàn và rất độc hại
- Phạm vi áp dụng: Các dụng cụ bằng thép hợp kim với tính ổn định của γ quá nguội lớn (vt.h nhỏ) có tiết diện bé.
* Tôi đẳng nhiệt:
- Định nghĩa: là quá trình tôi cũng dùng môi trường muối nóng chảy, giữ chi tiết trong muối một thời gian để γ phân hóa hoàn toàn thành F + Xe có độ cứng tương đối cao và độ dai tốt (thường giữ đẳng nhiệt ở 2500 ÷ 4000C để được Bainit) (đường (4)).
- Đặc điểm:
+) Tổ chức sau tôi là B, có độ cứng nhỏ hơn M sau khi tôi đẳng nhiệt, không cần Ram
+) Với thép cacbon và hợp kim cao, sau khi tôi phải tiến hành gia công lạnh nhằm mục đích chuyển biến M hoàn toàn.
Chủ biên: Lê Văn Cương
Tel: (031)3829890 Mobile: 0904.174883 E-mail: levcuong_kdt@yahoo.com.vn
Page: 142 A4 (210 x 297) mm
Gia công lạnh phải tiến hành ngay sau khi tôi vì để lâu ở nhiệt độ thường sẽ làm ổn định hóa γ, hiệu quả sẽ kém.
- Phạm vi áp dụng: Chỉ áp dụng cho các thép hợp kim có tính ổn định của γ quá nguội lớn và với tiết diện nhỏ. Do tạo nên tổ chức tấm không tốt nên phạm vi áp dụng của tôi đẳng nhiệt bị hạn chế. Có thể áp dụng cho một số chi tiết và dụng cụ có dạng tấm mỏng.
7.2.6.3. Các phương pháp tôi đặc biệt
* Tôi bộ phận:
- Định nghĩa: Là phương pháp tôi mà chỉ có một phần chi tiết được tôi cứng tức là có chuyển biến M.
- Các cách thực hiện: Có 2 cách tôi bộ phận.
+) Nung nóng bộ phận: Chỉ nung nóng phần cần tôi cứng đến nhiệt độ tôi, sau đó làm nguội bình thường trong môi trường tôi thích hợp, phần được nung nóng sẽ được tôi cứng, các phần còn lại vẫn đảm bảo độ dẻo.
+) Nung nóng toàn bộ, làm nguội bộ phận: Nung nóng toàn bộ chi tiết lên đến nhiệt độ tôi, nhưng chỉ làm nguội bằng môi trường tôi thích hợp những phần cần cứng.
- Phạm vi áp dụng: Thường áp dụng để tôi các chi tiết như lưỡi cưa, đục hay đầu mút xupáp của động cơ.
* Cơ nhiệt luyện:
- Định nghĩa: Là quá trình hóa bền cho phép nhờ sự kết hợp giữa quá trình cơ học (biến dạng dẻo) với quá trình nhiệt luyện (tôi) thép.
- Bản chất:
Gia công lạnh Tôi
0C
0
Ram
t
Chủ biên: Lê Văn Cương
Tel: (031)3829890 Mobile: 0904.174883 E-mail: levcuong_kdt@yahoo.com.vn
Page: 143 A4 (210 x 297) mm
+) Cơ nhiệt luyện là quá trình cùng tiến hành 2 cơ chế hóa bền là biến dạng dẻo γ và tôi trong một quá trình công nghệ duy nhất. Sau cơ nhiệt luyện, thép được ram thấp ở 100 ÷ 2000C. Tổ chức nhận được là Mram.
+) Do biến dạng dẻo, các hạt γ trở nên nhỏ hơn, tạo nên nhiều block, mật độ lệch cao vì thế khi tôi tiếp theo sẽ được tổ chức M rất nhỏ, mịn nên có sự kết hợp cao giữa độ bền, độ dẻo và độ dai mà chưa có phương pháp hóa bền nào có được.
- Phân loại:
Tùy thuộc vào nhiệt độ biến dạng γ cao hay thấp hơn nhiệt độ kết tinh, người ta chia cơ - nhiệt luyện nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp.
+) Cơ nhiệt luyện nhiệt độ cao
Trong cơ nhiệt luyện nhiệt độ cao, người ta biến dạng thép ở nhiệt độ cao hơn Ac3 rồi tôi ngay tiếp theo để cho sự kết tinh lại γ không kịp tiến hành. Cơ nhiệt luyện nhiệt độ cao có các đặc điểm: phạm vi áp dụng rộng rãi cho loại thép kể cả thép cacbon, dễ tiến hành (vì ở nhiệt độ cao hơn Ac3 thì γ dẻo và ổn định); có độ dẻo, độ dai cao song độ bền thấp do vậy cơ nhiệt luyện nhiệt độ cao thường được thực hiện trong các xưởng cán nóng thép thành các bán thành phẩm.
Cơ nhiệt luyện nhiệt độ cao Cơ nhiệt luyện nhiệt độ thấp
+) Cơ nhiệt luyện nhiệt độ thấp
Trong cơ nhiệt luyện nhiệt độ thấp, người ta biến dạng thép ở nhiệt độ của γ quá nguội có tính ổn định tương đối cao (400 ÷ 6000C) nhiệt độ này phải cao hơn Ms
nhưng thấp hơn nhiệt độ kết tinh lại nhưng cần phải tránh γ chuyển biến thành T hoặc B. Cơ nhiệt luyện nhiệt độ thấp có các đặc điểm chỉ áp dụng cho thép hợp kim là thép có tính ổn định của γ quá nguội cao, khó tiến hành vì công nghệ phức tạp, độ bền đạt được cao nhưng độ dẻo, dai không cao.
Biến dạng dẻo
0C Ac3
Ac1
Ms
γ→M
t
Biến dạng dẻo
0C Ac3
Ac1
Ms
γ→M t
Chủ biên: Lê Văn Cương
Tel: (031)3829890 Mobile: 0904.174883 E-mail: levcuong_kdt@yahoo.com.vn
Page: 144 A4 (210 x 297) mm
Nếu sau cơ - nhiệt luyện lại tiến hành biến dạng nguội Mram sẽ làm tăng độ bền.
- Phạm vi áp dụng: Hiện nay, cơ nhiệt luyện được áp dụng ở các xưởng cán thép của các nhà máy luyện kim để sản xuất các bán thành phẩm (thép tấm, thép hình).
7.2.6.4. Một số môi trường nguội hay dùng
* Nước:
- Đặc điểm:
+) Là môi trường tôi dễ kiếm, rẻ tiền và an toàn +) Có tốc độ nguội nhanh
+) Dễ phá áo hơi và độ linh động cao
+) Dễ gây nứt, cong vênh do tốc độ nguội ở vùng chuyển biến M lớn
- Phạm vi áp dụng: Dùng tôi cho thép cacbon (%C trung bình) và những chi tiết đơn giản.
* Dầu:
- Đặc điểm:
+) Lớp màng hơi của dầu ổn định do đó tốc độ nguội chậm hơn so với nước.
+) Độ linh động kém và áo hơi khó phá hỏa +) Môi trường tôi ít an toàn, dễ cháy
Dầu thường dùng là dầu mazut, dầu máy
- Phạm vi áp dụng: Dùng tôi theo có hàm lượng cacbon cao, thép hợp kim trung bình với tư cách là môi trường tôi thứ hai.
* Muối nóng chảy:
- Đặc điểm:
+) Tránh được hiện tượng oxi hóa thép
+) Tạo tốc độ nguội ổn định nhưng tốc độ nguội chậm +) Độc hại và dễ nổ
- Phạm vi áp dụng: Dùng tôi thép hợp kim cao
7.3. RAM THÉP