Chương 2: Các phương pháp nhiệt luyện thép ppt

2.1. Ủ thép
Ủ là gì ?  Nung nóng + giữ nhiệt + nguội chậm cùng lò 
nhận tổ chức cân bằng ( giống GĐP) độ cứng thấp + độ
dẻo cao
Vì sao cần ủ?
- Làm giảm độ cứng để dễ dàng gia công cơ khí(cắt, bào,
tiện… )
- Làm tăng thêm độ dẻo → dễ gia công biến dạng (dập, cán,
kéo….)
- Khử bỏ ứng suất bên trong sinh ra trong quỏ trình GC …
- Làm đồng đều thành phần hóa học trong toàn bộ chi tiết (ủ
khuếch tán)
- Làm nhỏ hạt
Chương 2. Các phương pháp nhiệt luyện thép

2. Các phương pháp ủ không có chuyển biến
pha
T<727
0
C, không có chuyển biến P As
* Ủ thấp (200-600
0
C):  làm giảm hoặc khử bỏ ứng
suất bên trong chi tiết (sau đúc, gia công cơ)
200-400
0
C Khử một phần ưs
400-600
0
C Khử hoàn toàn ứs

Đặc điểm: độ cứng không giảm
•
Ủ kết tinh lại (600-700
0
C cho thép C):  Phục hồi
tính dẻo cho chi tiết qua BD
•
Đặc điểm: độ bền cứng giảm, độ dẻo tăng

3. Các phương pháp ủ chuyển biến pha
a. Ủ hoàn toàn (thép tct):
nhận được tổ chức [Feα + P (tấm)]
Tủ = A
c3
+ (20-30
0
C)
•
Mục đích: - làm nhỏ hạt
- giảm độ cứng, tăng độ dẻo
b. Ủ không hoàn toàn (thép %C > 0,7):
→
nhận được tổ chức [Xe
II
+ P
hạt
]
→
Tủ = A
c1

+ (20-30
0
C)
→
Mục đích: - làm giảm độ cứng để dễ gia cụng cắt
gọt


- T ủ của thép 0.3% ????
- Tại sao tổ chức khi ủ hoàn toàn lại là P hạt??

c. Ủ cầu hóa: mục đích tạo thành P hạt
5
'
5
'
5
'
750-760
0
C
650-660
0
C
T
0
C
Thời gian
d. Ủ đẳng nhiệt: áp dụng cho thép hợp kim cao
•

Mục đích: nhận được P  độ cứng thấp (T ~ A1-
50
0
C)
e. Ủ khuyếch tán: áp dụng cho thép HK cao bị thiên
tích khi đúcT
0
ủ rất cao 1100
0
-1150
0
C, 10-15h
sau ủ hạt lớn  ủ hay cán làm nhỏ hạt

2.2. Thường hóa thép
1. Thường hóa là gì?
Nung nóng (đạt As) + giữ nhiệt + nguội trong
không khí tĩnh  nhận tổ chức gần ổn định ( P hay
X) độ cứng thấp (cao hơn ủ)
2. Cách lựa chọn nhiệt độ
- Thép trước cùng tích: T
th
= Ac
3
+ (30-50
0
C)
- Thép sau cùng tích: T
th
= A

cm
+ (30-50
0
C)
3. Mục đích
- Đạt độ cứng thích hợp cho gia công cắt ( %C ≤
0.25)
- Làm nhỏ hạt Xe trước khi nhiệt luyện kết thúc
- Làm mất lưới XeII trong thép sau cùng tích

2.3. Tôi thép
1. Đ/n: Nung nóng + giữ nhiệt + nguội nhanh 
nhận tổ chức M không ổn định với độ cứng cao
2. Mục đích
Nâng cao độ cứng và tính chống mài mòn cho chi
tiết (%C>0.3≥50HRC )
Nâng cao độ bền và sức chịu tải của chi tiết
3. Cách chọn nhiệt độ tôi
Thép tct và ct:
T
tôi
= Ac
3
+ (30-50
0
C)
Thộp sct: T
tôi
= Ac
1

+ (30-50
0
C)
- Thép hợp kim: %HK thấp  dựa theo thép C
%HK cao  tra sổ tay NL

Thép TCTtôi hoàn toàn? Tổ chức nhận được ?
Thép SCTtôi không hoàn toàn? Tổ chức nhận
được ?
Tại sao ?

4. Tốc độ tôi tới hạn
- Là tốc độ nguội nhỏ nhất gây nên chuyển biến
As M
- Các yếu tố ảnh hưởng
•
Thành phần nguyên tố hợp kim trong As
•
Sự đồng nhất của As
•
Các phần tử rắn chưa hoà tan vào As
•
Kích thước hạt As trước khi làm nguội

5. Độ thấm tôi  là chiều sâu lớp tôi cứng có tổ chức M
Các yếu tố ảnh hưởng: - tốc độ nguội tới hạn
- tốc độ nguội chi tiết
Vng < Vthct không được tôi
Vlõi > Vthtôi thấu
* Tốc độ nguội nhanh độ thấm tôi tăng đường phân bố

tốc độ nguội nông hơn

Tôi đầu mút
Thép 1080 : Thép C thường (0,8%C)
Thép 5120: C thấp (0,2%),
Thép 3160: C trung bình (0,6%C);

Đánh giá độ thấm tôi
Phân biệt :
Tính thấm tôi và tính
tôi cứng
Ý nghĩa:
- biểu thị khả năng
hoá bền của vật liệu

6. Các phương pháp tôi thể tích và công dụng
Mactenxit (M) + As dư
M
s
(~ 220
0
C)
M
f
(~ -50
0
C)
Peclit
Xoocbit
Trôxtit

Bainit
Nhiệt độ
Thời gian
A1
As quá nguội

a. Yêu cầu với môi trường tôi:
- Chi tiết sau tôi phải đạt tổ chức M
- Chi tiết không bị cong vênh, nứt
b. Đường cong nguội lý tưởng:
- Giai đoạn làm nguội nhanh qua vùng 500-600
0
C
(As kém ổn định nhất)
- Giai đoạn làm nguội chậm trong vùng chuyển
biến M 200-300
0
C:  để tránh ứng suất nhiệt cho
chi tiết

c. Các môi trường tôi thông dụng:
☻ Nước:
- Rẻ, an toàn, dễ kiếm
- Làm nguội nhanh ở cả 2 khoảng nhiệt độ
-
Cứng cao, biến dạng lớn
- Nước nóng (>40
0
C) làm giảm mạnh tốc độ nguộinước
luôn nguội

- Là môi trường tôi của thép C- Không dùng cho chi tiết có
hình dạng phức tạp
Thay đổi thành phần DD để tăng khả năng tôi:
Dung dịch 10% NaCl+Na
2
CO
3
+NaOH
Làm nguội nhanh ở vùng nhiệt độ cao, nguội chậm hơn ở
vùng nhiệt độ thấp

☻Dầu:
-
Làm nguội chậm ở cả 2 khoảng nhiệt độ trên
- Dầu nóng và nguội khả năng tôi giống nhaudùng dầu
nóng (60-800C) để tăng tính linh động
Chỳ ý: Dầu thông thường T
cháy
=150
0
Cphải làm nguội
- Là môi trường tôi của thép HK và chi tiết có hình dạng
phức tạp
Hiện nay dầu có thể tôi đến nhiệt độ cao (200-300
0
C)
☻Các môi trường tôi khác
-Môi trường tôi muối nóng chảy: Áp dụng cho thép HK tôi
đẳng nhiệt
-

Mụi trường tôi Polyme
-
Mụi trường tôi của lò chân không : Nitơ lỏng

Tốc độ nguội tới hạn của một số môi trường tôi
Môi trường tôi Tốc độ nguội,
0
C/s,
các khoảng T
600-500
0
C 300-200
0
C
Nước lạnh, 10-30
0
C
600; 500 270
Nước nóng (50
0
C)
100 270
Nước hòa tan
10%NaCl, NaOH,
20
0
C
1100-1200 300
Dầu khoáng vật 100-150 20-25
Tấm thép, không

khí nén
35; 30 10; 15

Tôi trong môi trường nước

Tôi trong môi trường Polyme

☻ Tôi trong một môi trường
( véc tơ màu đỏ ) Vng>Vth
Mactenxit (M) + As dư
M
s
(~ 220
0
C)
M
f
(~ -50
0
C)
Peclit
Xoocbit
Trôxtit
Bainit
Nhiệt độ
Thời gian
A1
As quá nguội

Nhiệt độ

(0
C
)
A1
M)+ As dư
M
s
(~ 220
0
C)
M
f
(~ -50
0
C)
Peclit
Xoocbit
Trôxtit
Bainit
Thời gian
As quá nguội
☻Tôi trong 2 môi
trường
- Giai đoạn đầu:
nguội nhanh trong
môi trường tôi
mạnh hơn (nước,
dung dịch muối…)
- Giai đoạn sau:
làm nguội trong môi

trường yếu hơn
(dầu…)
→ giảm được mức
độ BD chi tiết
nhược điểm: khó xác định thời điểm chuyển môi
trường ????

M
s
(~ 220
0
C)
M
f
(~ -50
0
C)
Peclit
Xoocbit
Trôxtit
Bainit
Nhiệt độ
(0
C
)
(a)
(b)
Thời gian
A1
As quá nguội

M+As dư
☻Tôi phân cấp (a)
- Áp dụng chủ yếu cho
thép HK cao
- Nhúng vào mt T>Mđ
50-100
0
Cgiữ nhiệt
 nguội trong không
khí
☻Tôi đẳng nhiệt (b)
 cần độ dai cao hơn,
chống biến dạng và
không cần ram tôi ra
B
☻Tụi tự ram
Áp dụng cho các chi
tiết cần tôi bộ phận
☻Gia công lạnh
 khử bỏ As dư sau tôi ở một số thép HK có điểm Mf quá thấp
→ làm lạnh : -50- (-70)
0
Cđộ cứng có thể tăng 1-10HRC

2.4. Ram thép
→ Nung nóng thép sau tôi đến nhiệt độ xác định (< Ac1) + giữ
nhiệt làm nguội ngoài không khí
→ Là nguyên công bắt buộc sau khi tôi
1. Vì sao cần Ram?
* Đặc điểm của tổ chức nhận được sau tôi:

- tổ chức M tôi có độ cứng cao, rất giòn, kém dẻo dai  dễ bị nứt
gãy
- nhiều chi tiết sau tôi vẫn yêu cầu cần độ đàn hồi, độ dẻo cao…

Giảm hoặc khử bỏ hoàn toàn ứng suất bên
trong chi tiết sinh ra sau tôi, tránh chi tiết bị giòn
 Điều chỉnh cơ tính cho phù hợp với yêu cầu
riêng của từng chi tiết

2. Các phương pháp ram
a. Ram thấp (150-2500C)
- tổ chức sau ram: M ram
- độ cứng giảm bớt (1-2HRC)
so với M tôi (với thép HK cao
→ độ cứng có thể tăng do As
dư chuyển biến )
- dẻo dai cao hơn, ưs giảm
→ ứng dụng cho các dụng cụ cắt và ct máy chịu mài mòn……

b. Ram trung bình (300-450
0
C):
- Áp dụng với thép có 0,55-0,65%C
- tổ chức sau ram: Truxtit ram
- độ cứng giảm rõ rệt (40-45HRC) so với M tôi, σ đàn hồi đạt
giá trị lớn nhất (σ
đh
= max)
- khử bỏ hoàn toàn được ứng suất bên trong
- ứng dụng cho các chi tiết làm việc cần độ cứng tương đối

cao và độ đàn hồi cao: lò xo, nhíp, khuôn rèn, dập nóng……