Chương III xử lý nhiệt kim loại

Tác dụng của nhiệt luyện kim loại Vật liệu qua nhiệt luyện: - Cứng, bền, dẻo, dai thay đổi.. Ảnh hưởng của nhiệt luyện với kim loại Kim loại khác nhau ảnh hưởng khác nhau khi Nhiệt lu

Chương III

Xử lý nhiệt kim

loại

b Tác dụng của nhiệt

luyện kim loại

Vật liệu qua nhiệt luyện:

- Cứng, bền, dẻo, dai thay đổi

- Nguyên nhân do thay đổi cấu tạo

mạng tinh thể

c Ảnh hưởng của nhiệt

luyện với kim loại

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.

+ Một số kim loại thay đổi nhiều.Thể hiện rõ nhất là cơ tính

3.1.2 Các phương pháp nhiệt luyện kim loại

b Các phương pháp ủ:

- Ủ thấp:

Được tiến hành ở nhiệt độ 200 ÷ 600 o C Mục đích : khử ứng suất bên trong.

- Ủ không hoàn toàn:

Khoảng nhiệt độ nung: AC 1 < nhiệt

độ nung < AC 3 lặp lại vài lần

Nhiệt độ nung ỏ trên và dưới AC 1 từ 20

÷ 30 o C Thời gian giữ nhiệt khoảng 1h Làm nguội cùng lò

Mục đích: kích thích cho xêmentit tạo thành ở dạng hạt.

Sơ đồ ủ không hoàn toàn:

- Thường hoá

Khác ủ là sau khi nung đến nhiệt độ ủ thì làm nguội bằng không khí tĩnh, tốc độ nguội nhanh hơn so với khi ủ.

Nhiệt độ nung giống nhiệt độ nung khi ủ.

Sau thường hoá thép có cấu trúc đồng nhất và nhỏ hạt như sau khi ủ nhưng độ bền, độ dai có phần cao hơn.

Phạm vi ứng dụng của thường hoá:

+ Cần ít thời gian hơn ủ dùng thay cho ủ đối với thép ít C

và C trung bình.

+ Một số thép hợp kim sau khi gia công áp lực được

thường hoá để cải thiện cấu trúc như ổn định tổ chức hạt

và khử ứng lực có hại trong kim loại.

Ưu điểm của thường hoá: So với ủ thường hoá kinh tế hơn vì không cần làm nguội cùng lò.

b Tác dụng của tôi thép

Thép sau khi tôi rất cứng và bền nhưng

độ dai bị giảm xuống, ứng suất dư bên trong tăng lên làm cho thép trở nên dòn (khắc phục bằng ram).

Tổ chức của thép sau khi tôi là Mactenxit.

Biểu đồ biến đổi nhiêêt đôê nung khi nhiêêt luyêên với từng loại thép có hàm lượng C khác nhau:

Thiết bị nung: lò than, lò điện, lò muối, dòng điện cao tần, đèn xì

Môi trường làm nguội:

+ Dung dịch 10% nước muối.

công chính: nung nóng, giữ nhiêêt, làm nguôêi với các tốc đôê khác nhau

Khi tôi Os chuyển biến thành các tổ chức sau: Peclit, xocbit, truxtit, bainit và mactenxit Các tổ chức này có độ cứng tăng dần.

Trong quá trình thay đổi nhiệt sẽ xảy ra các chuyển biến cơ bản sau:

1 Chuyển biến xảy ra khi nung nóng:

Quá trình chuyển biến: Tốc độ nung ảnh hưởng đến nhiệt độ và thời gian chuyển biến; Nung càng nhanh nhiệt độ chuyển biến càng cao thời gian chuyển biến càng

2 Chuyển biến khi làm nguội

- Chuyển biến khi làm nguội chậm:

Chuyển biến austenit → peclit

Đây là quá trình ngược lại với quá trình nung.

+ Tôi phân cấp Giảm nhiêêt đôê đến 1 nhiêêt đôê nhất định giữ nhiêêt 1 thời gian ngắn rồi lại tiếp tục giảm nhiêêt đôê.

M => P (F + Xê)

ở mọi nhiệt độ do năng lượng tự do của Peclít thấp hơn của Máctenxít Nhưng thực tế chỉ xẩy

Ram là công nghệ tất yếu với sản phẩm đã qua tôi nhằm điều chỉnh độ cứng và giảm nội ứng suất, tính giòn sau khi tôi.

Đây là dạng nhiệt luyện dùng cho các sản phẩm bằng thép đã qua tôi, nhằm làm giảm nội ứng suất dư và điều chỉnh độ cứng Ram được tiến hành ở nhiệt độ dưới A c1

Tât cả các chi tiết sau khi tôi đều phải qua ram (Không ram cao hơn nhiệt độ A

Tác dụng giảm ứng suất dư, tăng σ b , tăng độ dai.

Dùng cho chi tiết quan trọng.

M (Fe 3 ) => P (F + Xê)

ở mọi nhiệt độ do năng lượng tự do của Peclít thấp hơn của Máctenxít Nhưng thực tế chỉ xẩy

Ram là công nghệ tất yếu với sản phẩm đã qua tôi nhằm điều chỉnh độ cứng và giảm nội ứng suất, tính giòn sau khi tôi.

3.1.2.4 Bốn chuyển biến pha cơ bản

khi

nhiệt luyện thép

- Khi nung nóng: P (F + Xê) => Ô (Fe 3 )

(khi nung nóng thép quá Ac 1 )

- Khi làm nguội chậm: Ô (Fe 3 ) => P (F + Xê)

(nhiệt độ xuống quá Ar 1 )

- Khi làm nguội nhanh: Ô (Fe 3 ) => M (Fe 3 )

- Khi ram: M (Fe 3 ) => P (F + Xê)

Về nguyên lý thì chuyển biến khi ram có thể xẩy ra

ở mọi nhiệt độ do năng lượng tự do của Peclít thấp hơn của Máctenxít Nhưng thực tế chỉ xẩy ra khi nung thép ở các nhiệt độ thấp hơn Ac 1

bề mặt của sản phẩm ở một chiều sâu nhất định sau đó tiến hành nhiệt luyện

Hoá nhiệt luyện: Tạo được lớp kim loại khác nhau - lớp bề mặt, lớp bên trong có thành phần hoá học khác nhau do vậy khi nhiệt luyện tính năng của các lớp cũng khác nhau.

+ Các chi tiết làm việc trong môi trường nước biển và môi trường a xit, môi trường kiềm cần bên ngoài chống ăn mòn cao, bên trong lại không cần.

chi tiết hay bị va đập, chịu ứng suất thay đổi

Biện pháp: Chi tiết đặt trong môi trường nhiều C (rắn, lỏng, khí) nung nóng tới nhiệt độ 850 ÷ 9500C để cho C khuyếch tán vào (ngấm) với chiều sâu 0.5 ÷ 2 mm Tác dụng:

Sau khi thấm lớp bề mặt chi tiết trở thành thép nhiều C có đủ độ cứng cần thiết sau nhiệt luyện, bên trong chi tiết vẫn là thép ít cacbon mềm và dai.

Biện pháp: Chi tiết được nung trong môi trường giàu NH 3 dưới tác dụng nhiệt (500 ÷ 600 C) N ngấm vào bề mặt một chiều sâu nhất định.

Phản ứng xảy ra: NH 3 → H 2 + N ht (N ht : Nguyên tử hoạt tính)

Biện pháp:

Nhiệt độ thấm:

+ Môi trường rắn: 540 ÷ 560 o C

+ Môi trường lỏng với các nhiệt độ khác nhau : thấp 500 ÷

600 o C; Trung bình 800 ÷ 850 o C; Cao: 900 ÷ 950 o C.

nhất định Giữ sản phẩm ở vị trí tiếp xúc với một

3.2.3.3 Công nghệ PVD (Physical Vapour

Deposition)

Nội dung:

Đây là công nghệ áp dụng tác động vật lý để tạo lớp phủ như: lực điện từ, hiện tượng phóng điện, phát quang trong pha khí, sự bay hơi và sự khuyếch tán …

Phương pháp:

Sự hình thành lớp phủ bao gồm các giai đoạn:

+ hoá hơi vật liệu phủ.

+ bốc bay chất phủ đến bề mặt.

+ Ngưng tụ , khuyếch tán tạo lớp phủ.

Ngòai các phương pháp trên còn có các phương pháp xử

lý khác như phun phủ bề mặt, xử lý bằng chùm tia năng lượng cao v.v…