Chương II: LÍ THUYẾT VÀ CÔNG NGHỆ XỬ LÍ THÉP (Phần 2) docx

II-CC CễNG NGH C BN TRONG X L NHIT
THẫP (CễNG NGH NHIT LUYN).
1-Ch nhit luyn
Ch nhit luyn c biu din bng th (Hỡnh v) bao gm:
-Thi gian hoc tc
nung.
-Nhit nung.
-Thi gian gi nhit.
-Tc hay mụi trng lm
ngui
Thi gian nung núng trong
lũ cú nhit bng nhit nung
c tớnh theo cụng thc sau:
t
Nung
= a* k * D. (Phỳt) th biu din cụng ngh nhit luyn
Trong ú: D-ng kớnh chi tit cn nung (mm).
a-H s nung núng (ph/mm) (Tra bng).
k-H s ph thuc cỏch xp sp chi tit trong lũ nung (Tra bng).
Bng : S ph thuc ca h s k v cỏch xp sp chi tit trong lũ nung.
43
C
T
nung
o

GNhieọt

nung

Phuựt
T

1.7
2
1
1
1.3
1.4
Phửụng phaựp xeỏp heọ soỏ k
1.8
2
2.2
4
1.4
1
Phửụng phaựp xeỏp heọ soỏ k
0.5D
0.5D
D
2D
D
D
D
Bảng …: Giá trị hệ số nung nóng a
Loại thép
Hệ số nung nóng a (ph/mm)
600
0
C

Lò
buồng
điện trở
750-
850
0
C
Lò muối
800-
9000C
Lò buồng
điện trở
1100-
13000C
Lò muối
điện cực
Thép cacbon
φ<50mm 0.3-0.4 1-1.2

φ>50mm
0.4-0.45 1.2-1.5
Thép hợp kim
φ<50mm 0.45-0.5 1.2-1.5

φ>50mm
0.5-0.55 1.5-1.8
Thép hợp kim cao 0.35-0.4 0.3-0.35 0.17-0.2
Thép gió 0.4-0.5 0.14-0.25
Tốc độ nung phụ thuộc vào thiết bị lò nung, môi trường nung, hiệu số nhiệt độ
giữa môi trường nung và chi tiết, cách xắp xếp chi tiết trong lò, trọng lượng mẻ nung.

Tốc độ nung trong môi trường chì nóng chảy có thể lớn gấp 2-3 lần tốc độ nung
trong lò muối nóng chảy, lớn gấp 6-7 lần nung trong không khí. Tốc độ nung chậm nhất
là nung trong lò buồng có môi trường nung không chuyển động (Lò điện trở). Các loại
lò buồng đốt than hoặc Mazút có tốc độ nung nhanh hơn do sản phẩm cháy chuyển động
mang theo nhiệt truyền cho chi tiết.
Trong thực tế nhiệt luyện hay dùng các chế độ nung sau:
-Nung khi lò có nhiệt độ không đổi. Thường dùng cho thép cacbon và thép hợp
kim thấp, hình dáng chi tiết không phức tạp. Tốc độ nung khá lớn.
-Nung trong lò có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ nung. Tốc độ nung cao hơn nên chỉ
dùng cho thép cacbon thấp khi thấm cacbon, ủ.
-Nung cùng lò. Năng xuất thấp, tốc độ nung nhỏ
-Nung phân cấp. Tốc độ nung phụ thuộc thời gian phân cấp. Thường dùng cho
thép hợp kim cao, hình dáng chi tiết phức tạp.
Tốc độ nung cho phép phụ thuộc vào hình dáng, kích thước chi tiết và thành phần
của thép. Khi hàm lượng Cacbon và nguyên tố hợp kim cao phải nung chậm lại. Các chi
tiết lớn, hình dáng phức tạp thường phải nung chậm với tốc độ nhỏ hơn 2-3 lần so với
khả năng nung nóng của thiết bị.
44
Các khoảng nhiệt độ nguy hiểm khi nung đối với các chi tiết lớn là 250
o
C-550
o
C,
có thể gây nứt bên trong vì trong khoảng nhiệt độ này độ dẻo của thép kém. Các nhiệt độ
gần điểm tới hạn cũng là các khoảng nhiệt độ nguy hiểm.
Thời gian giữ nhiệt tính bằng 1/4 -1/5 thời gian nâng nhiệt, hoặc tính theo chiều
dày lớn nhất của thành chi tiết chất trong lò. Với chiều dày thành lớn nhất của chi tiết
dưới 200mm, cứ 25mm giữ nhiệt 1h .
Các dạng lò nhiệt luyện thường dùng:
-Lò dùng nhiên liệu:

-Lò điện:
1. Ủ VÀ THƯƠNG HÓA :
Có thể nói vắn tắt là ủ, thưởng hóa là các phương pháp nhiệt luyện sơ bộ, làm
mềm thép, chuẩn bị tổ chức cho gia công (cắt, rập, nhiệt luyện) tiếp theo, chúng có đặc
điểm và phạm vi công dụng khác nhau.
Ủ thép :
a.Định nghĩa và mục đích:
Định nghĩa:
Ủ thép là phương pháp nung nóng thép đến nhiệt độ nhất định, giữ nhiệt lâu rồi
làm nguội chậm cùng lò để đạt được tổ chức ổn định peclit (đúng với giản đồ trạng thái
với độ cứng thấp nhất và độ dẻo cao).
Hai nét đặc trưng của ủ là :
Nhiệt độ ủ không có qui luật tổng quát, mỗi phương pháp có nhiệt độ nhất định.
Quá trình làm nguội với tốc độ rất chậm cùng với lò) để austenit phân hóa ở nhiệt
độ cao sát A1 cho ra peclit.
Mục đích:
Có nhiêu phương pháp ủ chỉ đạt được một, hai trong số năm mục đích sau đây :
Giảm độ cứng (làm mềm) thép để tiến hành gia công cắt.
Làm tăng độ dẻo để tiến hành đập, cán, kéo nguội.
Làm giảm hay làm mất ứng suất bên trong do gia công cơ khí, đúc, hàn.
Làm đồng đều thành phần hóa học trên vật đúc bi thiên tích.
45
Làm nhỏ hạt thép.
Theo chuyển biến pha peclit - austenit xảy ra khi nung nóng, người ta chia ra hai
nhóm ủ: có và không có chuyển biến pha.
b-Các phương pháp ủ không có chuyển biến pha :
Các phương pháp ủ không có chuyển biến pha có nhiệt độ ủ thấp hơn AC1, không
có chuyển biến pha peclit - austenit.
Có hai phương pháp ủ không có chuyển biến pha là ủ thấp và ủ kết tinh lại.
Ủ thấp: (ủ non)

Ủ thấp tiến hành ở các nhiệt độ 200 – 600
o
C với mục đích làm giảm hay khử bỏ
ứng suất bên trong ở các vật đúc hay sản phẩm qua gia công cơ khí.
Nếu nhiệt độ ủ 200-300
0
C chỉ khử bỏ một phần ứng suất bên trong, còn ở nhiệt độ
cao hơn 450 – 600
0
C sẽ khử bỏ được hoàn toàn ứng suất bên trong.
Lĩnh vực áp dụng :
Vật đúc gang quan trọng như thân máy yêu cầu phải khử bỏ phần lớn ứng suất
bên trong (tới 70 –80%) để không gây cong sóng trượt, thường tiến hành bằng các
cách :
+ Để lâu trong khô hay ngoài trời (ở nhiệt độ thường), ứng suất bên trong được
giảm dần nhưng phải sau gần một năm mới đạt đến giá trị nhỏ không đáng kể. Cách này
quá tốn thơi gian, gây lãng phí, ứ đong sản phẩm, mất đồng bộ sản xuất.
+ Ủ ở 450 – 600
o
C trong 1 – 2h sẽ khử bỏ được hầu như hoàn toàn ứng suất bên
trong. Hiện nay trong sản suất cơ khí thường áp dụng cách này vì nó tiết kiệm được kho,
bãi, không gây lãng phí (khi đúc hỏng sẽ biết ngay sau khi gia công cơ khí, do đó tìm
cách ngăn ngừa ngay), không gây ra mất đồng bộ sản xuất , tuy có tốn kém thêm.
Sau gia công cơ (cắt gọt, mài, dập nguội …) ứng suất bên trong tăng lên như
xecmăng sau mài, lò xo sau khi quấn nguội … , phải được ủ khử ứng suất từ 200 đến
450
o
C (đôi khi còn gọi là ram vì trùng với nhiệt độ ram).
Cách ủ này không làm thay đổi độ cứng của thép.
Ủ kết tinh lại:

Ủ kết tinh lại được tiến hành cho các thép biến dạng. Như đã học ở chương 1
nhiệt độ kết tinh lại của sắt là 450
0
C . Đối với thép cacbon, ủ kết tinh lại ở 600-700
0
C .
46
Khác với ủ thấp ủ kết tinh lại làm giảm độ cứng và thay đổi kích thước hạt, song
không áp dụng cho thép vì ở phần bị biến dạng tới hạn (2-8%) sau khi kết tinh lại sẽ có
hạt rất lớn, thép bị giòn. Để tránh thiếu sót này người ta dùng các phương pháp ủ có
chuyển biến pha.
c. Các phương pháp ủ có chuyển biến pha:
Các phương pháp ủ này có nhiệt độ ủ cao hơn AC1 có xảy ra chuyển biến peclit -
austenit (hạt nhỏ) và chuyển biến austenit (hạt nhỏ) - peclit (hạt nhỏ) khi làm nguội
chậm. Có các phương pháp ủ có chuyển biến pha như sau :
Ủ hoàn toàn: ủ hoàn toàn là phương pháp ủ với đặc điểm nung nóng thép tới trạng
thái hoàn toàn là auxtenit , tức phải nung cao hơn AC3 hoặc AC cm
Lĩnh vực áp dụng : cho thép trước cùng tích với lượng cacbon trong khoảng 0,30
– 0,65% nhằm hai mục đích sau đây :
Làm nhỏ hạt :
Nếu chỉ nung quá AC3 khoảng 20 – 30
0
C thì hạt austenit nhận được vẫn nhỏ, nên
khi làm nguội tiếp theo tổ chức ferit – peclit nhận được cũng có hạt nhỏ.
Làm giảm độ cứng và tăng độ dẻo: để dễ cắt gọt và dập nguội với độ cứng đạt
được là 160 – 200 HB.
Nhiệt độ ủ hàn toàn được tính theo công thức :
t
o
ủ = AC3 + (20 + 30)

ví dụ : thép 0,30%C có AC3 = 840
o
C t
o
u = 860 – 870
thép 0,65%C có AC3 = 760
0
C t
o
u = 760 + 790
o
C
Khi nung nóng để ủ hoàn toàn ta nhận được austenit đồng nhất nên khi làm nguội
sẽ phân hóa ra tổ chức ferit –peclit, trong đó peclit ở dạng tấm.
Ủ không hoàn toàn và ủ cầu hóa :
Ủ không hoàn toàn là phương pháp ủ với đặc điểm nung nóng thép tới trạng thái
không hoàn toàn là austenit, tức là mới chỉ cao hơn A
C1
nhưng thấp hơn A
C3
hay A
Ccm
Sự chuyển biến khi nung nóng ở đây là không hoàn toàn : chỉ có peclit chuyển
biến thành austenit hạt nhỏ còn ferit hoặc xêmentit II vẫn còn lại do vậy chúng vẫn giữ
nguyên hình dạng và kích thước.
Lĩnh vực áp dụng: chủ yếu cho thép cùng tích và sau cùng tích, đôi khi cho cả
thép trước (nhưng rất gần) cùng tích với lượng cacbon >= 0,70% với mục đích làm
47
giảm độ cứng đến mức thấp nhất để có thể cắt gọt được . Phương pháp này không áp
dụng cho thép trước cùng tích vì đây là loại thép kết cấu có yêu cầu cao về độ dai và

trong phương pháp này không làm nhỏ được hạt ferit, không làm tăng được độ dai.
Như đã biết thép có > 0,70% C sẽ chứa một lượng lớn xêmentit (>10%), cứng,
khó cắt gọt. Nếu ủ hoàn toàn ra peclit tấm độ cứng > 220HB sẽ khó cắt gọt. Ở nhiệt độ
nung nóng để ủ không hoàn toàn austenit không đồng nhất, khi làm nguội sẽ cho ra
peclit hạt với độ cứng hơn peclit tấm, nhờ đó độ cứng của thép ủ < 220HB dễ cắt gọt
hơn
Vậy nhiệt độ ủ không hoàn toàn là :
t
o
u = AC1 + (20 + 30) = 760 – 780
0
C
đối với mọi loại thép (cacbon).
Ủ cầu hóa : là dạng đặc biệt của ủ không hoàn toàn trong đó nhiệt độ nung dao
động tuần hoàn trên dưới AC1 nung lên 760 – 780
0
C rồi làm nguội xuống 650 – 680
0
C
trong nhiều lần, nó sẽ xúc tiên quá trình cầu hóa của xêmentit, do đó chóng được peclit
hạt.
U đẳng nhiệt:
Đối với thép hợp kim cao do austenit quá nguội có tính ổn định quá lớn, làm
nguội chận cùng lò cũng không đạt được tổ chức pectit, nên thép không đủ mềm để cắt
gọt. Muốn đạt được mục đích này, tiện lợi hơn cả là làm nguội đẳng nhiệt độ thấp hơn
AC1 khoảng 50
0
C ( dùng loại lò có khống chế nhiệt độ qui định) trong thời gian nhất
định (xác định theo giản đồ chữ “C”), sẽ nhận được tổ chức peclit.
Lĩnh vực áp dụng: cho thép hợp kim để rút ngán thời gian ủ.

Nó khác với hai phương pháp ủ trên ở phương thức làm nguội đẳng nhiệt, còn
trong hai phương pháp trên làm nguội liên tục. Còn nhiệt độ ủ có thể là nhiệt độ của ủ
hoàn toàn nếu là thép trước cùng tích (sau khi ủ được peclit tấm). Của ủ không hoàn
toàn nếu là thép sau cùng tích và cùng tích (sau khi ủ được peclit hạt).
Ủ khuyếch tán:
U khuyếch tán là phương pháp ủ với đặc điểm nung nóng thép lên đến nhiệt độ rất
cao 1100 – 1150
0
C trong nhiều giờ (10-15h) để làm tăng khả năng khuyếch tán , làm đều
thành phần hóa học giữa các vùng.
Lĩnh vực áp dụng : thép hợp kim cao khi đúc bị thiên tích phải làm đều thành
phần. Song sau khi ủ khuyếch tán hạt rất to phải đưa đi cán nóng hoặc ủ lại theo một
trong 3 phương pháp ủ để làm nhỏ hạt.
48
Cần chú ý: đối với mọi trường hợp của ủ có chuyển biến pha, chỉ cần làm nguội
trong lò đến 600-650
0
C, sự tạo thành peclit đã hoàn thành, lúc đó có thể kéo vật phẩm ra
khỏi lò để nguội ngoài không khí rồi cho mẻ khác vào để ủ tiếp.
THƯỜNG HÓA THÉP
a.Định nghĩa:
Thường hóa là phương pháp nhiệt luyện gồm nung nóng thép đến trạng thái hoàn
toàn là austenit (cao hơn AC3 hoặc ACcm) giữ nhiệt rồi làm nguội tiếp theo trong
không khí tĩnh (thường kéo ra để nguội ở trên sàn xưởng) để austenit phân hóa thành tổ
chức gần ổn định : peclit phân tán hay xoocbit với độ cứng tương đối thấp.
Các nét đặc trưng của thường hóa là :
Nhiệt độ : giống như ủ hoàn toàn nhưng áp dụng cho cả thép sau cùng tích
t
o
th = AC3 + (20 + 30

o
C) cho thép trước cùng tích.
t
o
th = ACcm + (20 + 30
o
C) cho thép sau cùng tích.
Tốc độ nguội : Trong không khí tĩnh, không phải dùng lò nên kinh tế hơn ủ.
Tổ chức và cơ tỉnh : so với ủ tổ chức đạt được là gần cân bằng với độ cứng cao
hơn ủ đôi chút.
b. Mục đích lĩnh vực áp dụng:
Về đại thể mục đích của thường hoá cũng giống như ủ, song thường nhằm vào ba
mục đích sau:
1. Đạt độ cứng thích hợp để gia công cắt cho thép cacbon thấp ( ( 0,25%).
Thép cacbon, nếu ủ hoàn toàn, sẽ dạt độ cứng quá thấp (<140-160 HB), quá dẻo
phôi khó gãy nên khó cắt gọt, nếu thường hóa sẽ có độ cứng cao hơn, thích hợp với gia
công cắt hơn.
Cần nhớ: để bảo đảm tính gia công cắt
+ thép ≤ 0,25% C – thường hóa.
+ thép 0,30 – 0,65%C - ủ hoàn toàn .
+ thép ( 0,70%C – ủ không hoàn toàn (ủ cầu hóa.)
2. Làm nhỏ xêmentit chuẩn bị nhiệt luyện kết thúc.
Khi thường hóa tạo ra tổ chức peclit phân tán hay xoocbit, trong đó xêmentit có
kích thước nhỏ , điều này rất có lợi để tạo thành hạt auxtenit nhỏ mịn và chuyển biến
xảy ra nhanh . Thường áp dụng cho các thép kết cấu trước khi tôi bề mặt .
3. Làm mất lưới xêmentit II của thép sau cùng tích .
49
Như đã biết xêmentit II trong thép sau cùng tích thường ở dạng lưới làm thép giòn (
pha ggiòn ở dạng liện tục không những làm tăng mạnh độ giòn mà còn ảnh hưởng xấu
đến độ nhẳn bóng khi cắt gọt ). Thường hóa với tốc độ nguội nhanh hơn ủ làm xêmentit

II không kịp tiết ra ở dạng liền nhau , mà ở dạng đứt rời , cách xa nhau , do đó sẽ ít làm
hại tính dẻo.
2. TÔI THÉP:
Trong các công nhiệt luyện , tôi thép là nguyên công quan trọng nhất .
a. Định nghĩa và mục đích :
Định nghĩa:
Tôi thép là phương pháp nhiệt luyện bao gồm nung nóng thép lên cao quá nhiệt độ
tới hạn AC1 để làm xuất hiện austenit, giữ nhiệt rồi làm nguội nhanh thích hợp để nó
biến thành mactenxit hay tổ chức không ổn định khác với độ cứng cao .
Vậy các nét đặc trưng của tôi là :
- Nhiệt độ tôi > A
C1
để có austenit ( có thể giống ủ hoặc thường hóa ).
- Tốc độ nguội nhanh làm cho ứng suất nhiệt cũng như ứng suất tổ chức đều lớn ,
dễ gẩy , nứt, biến dạng, cong , vênh.
- Tổ chức tạo thành cứng và không ổn định
Hai nét đặc trưng sau khác hẳn ủ và thường hóa .
Mục đích .
Tôi thép kết hợp với ram ở nhiệt độ thích hợp là chằm mục đích sau đây:
1. Nâng cao độ cứng và tính chống mài mòn , nhờ đó kéo dài tuổi thọ của chi tiết
máy chịu mòn và dụng cụ . Như đã biết, nhờ tôi mà độ cứng của thép tăng lên gấp bội,
song để đạt được mục đích này thép phải có lượng cacbon từ trung bình trở lên thường
là≥ 0,3 - 0,4% với độ cứng khi tôi ≥ 50HRC.
2. Nâng cao độ bền và sức chịu tải của chi tiết máy:
Tôi là nguyên công không thể thiếu và nó quyết định khả năng làm việc cuả các chi
tiết máy dưới tải trọng nặng. Để nhằm mục đích này có thể tiến hành tôi cho hâù hết các
thép có từ 0,15% C trở lên .
Do vậy hầu hết các chi tiết máy quan trọng làm việc trong những điều kiện nặng nề
chịu ma sát , bị mài mòn , chịu tải trọng cao và tất cả dụng cụ đều phải qua nhiệt luyện .
Người ta rất chú ý đến nguyên công có tính quyết định này hơn nữa đây là nguyên công

50
cuối cùng , thực hiện trên chi tiết gần như thành phẩm ( có một số trường hợp sau đó
phải mài ) , lại phải làm nguội nhanh dễ sinh ra biến dạng ( khó tránh khỏi ), thậm chí có
khi nứt , vở , gây lãng phí nghiêm trọng và phá vỡ toàn bộ sản xuất .
b. Chọn nhiệt độ tôi thép:
*Đối với thép trước cùng tích và cùng tích ( ≤ 0,8%C ) .
Nhiệt độ tôi phải lấy cao hơn AC3 , tức nung nóng thép tới trạng thái hoàn toàn là
austenit . Cách tôi như vậy gọi là tôi hoàn toàn .
t
0
tôi = A
3
+ ( 30 + 50
0
C ) .
Lượng Cacbon tăng lên từ 0,1 đến 0,8 % , nhiệt độ tôi giảm đi :
+ Thép 0,20% C A
3
≈ 860
0
c t
0
tôi = 890 - 910
0
c
+ Thép 0,40% C A
3
≈ 820
0
c t

0
tôi = 850 - 870
0
c
+ Thép 0,80% C A
3
( = A
1
) ≈ 730
0
c t
0
tôi = 760 - 780
0
c
Tổ chức sau khi tôi : mactenxit + austenit dư.
* Đối với thép sau cùng tích ( > 0,8%C )
Nhiệt độ chỉ lấy cao hơn A
C1
, tức nung nóng thép tới trạng thái không hoàn toàn là
austenit ( γ + XeII ) cách tôi như vậy là không hoàn toàn .
t
0
tôi = A
1
+ ( 30 + 50
0
c )= 760 - 780
0
c

Thép có lượng cacbon thay đổi từ 0,8 đến 1,3 % hay cao hơn nữa đều có nhiệt độ
tôi giống nhau .
Tổ chức sau khi tôi : mactenxit + xêmentitII + austenit dư.
* Lý do chọn nhiệt độ tôi như vậy .
- Đối với thép trước cùng tích khi tôi không hoàn toàn , ngoài mactenxit ra vẫn còn
ferit ( γ + α > M +γ
d
+ α) , α là pha mềm , ngoài tác dụng làm thấp độ cứng của thép tôi
, nó còn gây ra điểm mềm ảnh hưởng xấu đế độ bền , độ bền mỏi và tính chống bào mòn
. Khi tôi hoàn toàn ( tức nung cao hơn A
C3
) , tất cả ferit hoà tan hết vào austenit , do
vậy sau khi tôi thép chỉ có tổ chức mactenxit , không còn ferit , độ cứng đạt được giá trị
cao nhất
- Đối với thép sau cùng tích, khi nung để tôi hoàn toàn sẽ đạt được tổ chức hoàn
toàn là Austenit với lượng Cacbon cao như của thép, nên khi nguội nhanh ngoài
Mactenxit ra còn có nhiều Austenit dư (do thể tích riêng của Mactenxit quá lớn, ép mạnh
51
m
o
m
TH
tA
V
τ
−
=
1
t°m
t°

C
VTH
A1
τ
m
τ
(
s
)
vào Austenit), làm giảm thấp độ cứng của thép tôi. Hơn nữa khi tôi hoàn toàn thép sau
cùng tích nhiệt độ tôi sẽ quá cao (do đường SE có xu hướng cong lồi lên) nhất là với các
thép có >1,2%C, dễ gây ra hạt lớn, thoát Cacbon, Oxy hóa và giòn sau khi tôi. Ngược
lại, khi nung tôi không hoàn toàn thép sau cùng tích sẽ có tổ chức gồm Austenit chứa
khoảng 0,80-0,85%C và Xêmentit II, do đó khi làm nguội Austenit này biến thành
Mactenxit với thể tích riêng không cao lắm, không ép mạnh Austenit nên lượng Austenit
dư không cao và do đó không làm thấp độ cứng của thép tôi. Tổ chức tạo thành gồm
Mactenxit + Xêmentit II + ít Austenit dư có độ cứng cao vì Xêmentit II có độ cứng cao
không kém gì Mactenxit, lại còn làm tăng mạnh tính chống mài mòn.
* Đối với thép hợp kim:
Các nhiệt độ tôi chọn ở trên là cho thép Cacbon. Đối với thép hợp kim,
người ta phân nó thành hai trường hợp để xét.
Đối với thép hợp kim thấp (ví dụ 0,40%C + 1%Cr), nhiệt độ tôi không khác gì
thép Cacbon tương đương (tức chỉ 0,40%C).
Đối thép hợp kim trung bình và cao, nhiệt độ tôi khác nhiều với thép Cacbon
tương đương và phải tra trong các sổ tay.
c- Tốc độ tôi tới hạn và độ thấm tôi:
* Tốc độ tôi tới hạn:
Như đã biết tốc độ tôi tới hạn là tốc độ nguội nhỏ nhất cần thiết để Austenit
chuyển biến thành Mactenxit. Có thể xác định gần đúng giá trị này theo sơ đồ hình 33 và
theo công thức sau đây:

Trong đó: A1: nhiệt độ
tới hạn dưới của thép,
o
C
T
o
m
,τ
m
: nhiệt độ
và thời gian ứng với đoạn
Austenit quá nguội kém ổn
định nhất,
o
C và s.
Tốc độ tôi tới hạn của thép
càng nhỏ thì càng dễ tôi,
Hình 33: Tốc độ tôi tới hạn.
52
V
Toâi
=V
BM
δδ
Ferit+peclit
M
a
c
t
e

n
x
i
t
V
Loõi
V
TH
V
BM
D
V
nguoäi
tức là không cần làm nguội nhanh cũng có thể đạt được tổ chức Mactenxit. Việc
làm nguội chậm cũng có thể đạt tổ chức Mactenxit là rấr có lợi vì nó có khả năng tạo ra
độ cứng cao đồng thời với biến dạng nhỏ và không bị nứt, điều này rất quan trọng đối
với chi tiết có hình dạng phức tạp.
* Các yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ tôi tới hạn:
A1=727
o
C và T
0
m
≈550
o
C có giá trị tương đối cố định, song τ
m
thay đổi rất
mạnh nó phụ thuộc vị trí của đường cong chữ "C". Vậy mọi yếu tố làm tăng hay làm
giảm tính ổn định của Austenit quá nguội đều làm giảm hay tăng giá trị của Vt.h. Các

yếu tố đó là:
- Thành phần hợp kim của Austenit càng cao tính ổn định của Austenit quá nguội
càng lớn, Vt.h càng nhỏ.
- Sự đồng nhất của Austenit: Austenit càng đồng nhất thì dễ biến thành Mactenxit.
Khi Austenit càng không đồng nhất, ở những vùng giàu Cacbon dễ biến thành Xêmentit,
những vùng nghèo Cacbon dễ biến thành Ferit. Nâng cao nhiệt độ tôi sẽ giúp hòa tan và
đồng đều hóa Cacbon nâng cao tính đồng nhất của Austenit, làm giảm Vt.h.
- Các phần tử rắn chưa tan hết vào Austenit thúc đẩy chuyển biến tạo thành hỗn
hợp Ferit - Cacbit, làm tăng Vt.h.
- Kích thước hạt Austenit càng lớn, biên giới càng ít, càng khó chuyển biến thành
hỗn hợp Ferit+Xêmentit, làm giảm Vt.h.
* Độ thấm tôi:
Định nghĩa:
Độ thấm tôi là
chiều dày của lớp được tôi
cứng có tổ chức Mactenxit*
(Thật ra trong cách tính người
ta đo độ thấm tôi tới lớp nửa
Mactenxit (Mactenxit +
Trôxtit).
Các yếu tố ảnh hưởng:
Để làm ví dụ, hãy lấy
một chi tiết hình trụ tròn có
đường kính D(hình 34), khi
làm nguội (lúc tôi) tốc độ
nguội phân bố trên đường
kính có dạng chữ V, do đó chỉ Hình 34: Độ thấm tôi.
53
lớp bề mặt với chiều dày δ có Vnguội >Vt.h mới có tổ chức Mactenxit cứng, còn
phần lõm còn lại có Vnguội < Vt.h có tổ chức Ferit - Xêmentit mềm hơn. δ là chiều dày

lớp được tôi cứng, gọi là độ thấm tôi.
Qua sơ đồ này thấy rõ yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến độ thấm tôi là Vt.h.
Tốc độ tôi tới hạn càng nhỏ độ thấm tôi càng cao. Nếu Vt.h của thép nhỏ đến mức Vlỏi
> Vt.h thì lõi cũng được tôi, tức là toàn tiết diện được tôi và gọi là tôi thấu. Mọi yếu tố
làm giảm Vt.h như Austenit đồng nhất, tăng nhiệt độ tôi, hạt lớn và đặc biệt là hợp kim
hóa thép đều làm tăng độ thấm tôi.
Tốc độ làm nguội nhanh cũng giúp làm tăng độ thấm tôi(hãy tưởng tượng đường
cong chữ V nâng lên cao, giao điểm của nó với đường ngang Vt.h sẽ đi sâu vào lõi ).
Song không nên áp dụng biện pháp này vì nó dễ gây nứt, biến dạng.
Ý nghĩa:
Ý nghĩa của độ thấm tôi là ở chỗ nó biểu thị khả năng hóa bền của thép
bằng tôi + ram, hãy nói cho đúng hơn là biểu thị tỷ lệ tiết diện của chi tiết dược hóa bền
nhờ tôi và ram.
Như đã biết sau khi tôi độ bền, độ cứng của thép tăng lên, nhiều lần, song nếu lớp
tôi quá mỏng thì hiệu quả này là không đáng kể, chỉ có tính cục bộ, song khi lớp tôi dày,
đặc biệt là khi tôi thấu hiệu quả này sẽ trở nên hoàn toàn hơn, do đó sức chịu tải tăng lên
rõ rệt, điều này đặc biệt quan trọng đối với các chi tiết lớn chịu tải nặng.
Trong thực tế chế tạo máy không yêu cầu thép có độ thấm tôi càng lớn càng tốt,
mà yêu cầu chọn thép có độ thấm tôi phù hợp với kích thước tiết diện của chi tiết: chi
tiết có tiết diện càng lớn phải làm bằng thép có độ thấm tôi càng cao, hay nói khác đi
mỗi mác thép phù hợp với một tiết diện nào đó: nếu dùng cho tiết diện nhỏ hơn là lãng
phí, mà dùng cho tiết diện lớn hơn thì không thích hợp và không bảo đảm điều kiện kỹ
thuật.
Với mục đích bảo đảm có tính đồng nhất trên tiết diện, trước khi đem chế tạo một
số trường hợp(ví dụ khi chế tạo bánh răng) người ta phải kiểm tra độ thấm tôi của cả
mác thép nữa.
Trong một số trường hợp có thể còn có yêu cầu hạn chế độ thấm tôi để bảo đảm
cho lõi không bị tôi, chi tiết sau khi tôi có độ cứng bề mặt và độ dai của lõi cao.
* Tính thấm tôi và tính tôi cứng:
Tính tôi hay tính tôi cứng là khả năng của thép đạt độ cứng cao khi tôi, nó

hoàn toàn chỉ phụ thuộc vào lượng Cacbon của Austenit(do đó của thép), mà không phụ
thuộc gì vào lượng nguyên tố hợp kim. Thép có Cacbon càng cao tính tôi cứng càng lớn.
Ngược lại tính thấm tôi là khả năng tăng chiều dày của lớp tôi cứng, nó lại hoàn toàn
54
phụ thuộc vào lượng nguyên tố hợp kim của Austenit (do đó của thép) mà không phụ
thuộc mấy vào lượng Cacbon.
d- Các phương pháp tôi thể tích và công dụng-Các môi trường tôi:
Theo nhiệt độ người ta phân biệt tôi hoàn toàn và không hoàn toàn. Theo
tiết diện nung nóng để tôi chia ra tôi thể tích và bề mặt. Ở đây chỉ trình bày về tôi thể
tích.
Theo phương thức làm nguội có các phương pháp tôi thể tích sau.
* Tôi trong một môi trường và các môi trường tôi thường dùng:
Trong phương pháp tôi này, làm nguội khi tôi như biễu diễn bằng đường a
trên hình 31, tức là bằng cách nhúng vào trong một môi trường làm nguội nhanh thích
hợp.
- Vấn đề chọn môi trường làm nguội - môi trường tôi - có ý nghĩa quan trọng đặc
biệt.
- Yêu cầu đối với môi trường tôi:
Về khả năng làm nguội thép, tức khả năng nhận được Mactenxit mà không
bị nứt tức với độ biến dạng nhỏ nhất, môi trường tôi phải đạt được hai yêu cầu chủ yếu
sau:
1-/ Làm nguội nhanh thép ở trong khoảng Austenit kém ổn định nhất: 500-600
o
C
để Austenit không kịp phân hóa thành hỗn hợp Ferit + Xêmentit. Muốn vậy môi trường
tôi làm nguội thép với tốc độ lớn hơn Vt.h. Đạt được yêu cầu này sẽ bảo đảm nhận được
tổ chức Mactenxit, thép trở nên cứng. Đây là yêu cầu trước tiên đối với mọi trường tôi.
2-/ Làm nguội chậm thép ở ngoài khoảng nhiệt độ trên, đặc biệt là ở trong khoảng
nhiệt độ chuyển biến Mactenxit(300-200
o

C), điều này sẽ có tác dụng làm giảm ứng suất
tổ chức khi gây ra chuyển biến này, bảo đảm thép tôi không bị nứt và ít cong vênh.
Trong thực tế không môi trường tôi nào đạt được cả hai yêu cầu trên.
Các môi trường tôi thường dùng:
Đặc tính làm nguội kim loại ở các khoảng nhiệt độ khác nhau được trình
bày ở bảng sau:
55
CÁC MÔI TRƯỜNG TÔI TỐC ĐỘ NGUỘI (
O
C/s) Ở CÁC
KHOẢNG NHIỆT DỘ
650 - 550
o
C 300 - 200
o
C
Nước lạnh 10-30
o
C
Nước nóng 50
o
C
Nước hòa tan 10% NaOH hoặc
NaCL, 20
o
C
Dầu khoáng vật
Tấm thép/ khí nén
600, 500
100

1100, 1200
100 - 150
35/30
270
270
300
20 - 25
15/10
Nước là môi trường tôi dễ kiếm nhất, an toàn và thường dùng, nó là môi trường
tôi mạnh.
Nước lạnh làm nguội thép khá nhanh ở cả hai khoảng nhiệt độ do vậy bảo đảm độ
cứng cao khi tôi nhưng cũng dễ gây ra nứt, biến dạng. Nước nóng (>40
o
C) làm giảm
mạnh tốc độ nguội ở nhiệt độ cao (từ 600 giảm xuống còn 100
o
C/s) nên làm giảm khả
năng tôi cứng, mà không giảm khả năng bị biến dạng và nứt (do không giảm tốc độ
nguội ở nhiệt độ thấp). Vì vậy phải luôn luôn cung cấp nước lạnh vào bể tôi trong lúc
tôi.
Nước lạnh là môi trường tôi cho thép Cacbon (nó có Vt.h lớn), song không thích
hợp cho chi tiết có hình dạng phức tạp.
Khi hòa tan vào nước một lượng 10% các muối NaCL, Na
2
CO
3
, NaOH, khả năng
tôi cứng của thép tăng lên (do tăng tốc độ nguội ở nhiệt độ cao) song không tăng khả
năng nứt (vì không tăng tốc độ nguội ở nhiệt độ thấp) so với nước. Dung dịch này được
dùng để tôi thép Cacbon có Vt.h lớn.

Dầu là môi trường tôi phổ biến, có các tính chất hầu như ngược lại với nước.
Dầu làm nguội chậm thép ở cả hai khoảng nhiệt độ do đó tuy có ít gây nứt, biến
dạng nhưng khả năng tôi lại kém. Dầu nóng và dầu nguội có khả năng tôi giống
nhau,nên người ta thường tôi trong dầu nóng 60 - 80
o
C để có tính loãng (linh động) tốt.
Song nhược điểm của dầu là khi quá nóng (> 150
o
C) sẽ bị bốc cháy, nên trong bể
tôi dầu thường có ống xoắn nước làm nguội.
Dầu là môi trường tôi cho thép hợp kim (nó có Vt.h nhỏ), các chi tiết có hình dạng
phức tạp, thép, thép Cacbon mỏng.
56
a
b
c
d
t°
C
τ
(s)
A
1
Người ta cũng có thể dùng môi trường tôi không phải là chất lỏng hay khí nén,
tấm thép, đồng, chúng cho tốc độ nguội chậm, chỉ thích hợp với thép hợp kim cao (có
Vt.h rất nhỏ) và chiều dày bé.
*. Tôi trong hai môi trường(nước qua dầu, dường b hình 35).
Cách tôi này lợi dụng được cả hai ưu điểm của nước và dầu. Thoạt tiên thép
tôi được làm nguội nhanh trong môi trường tôi mạnh: nước, nước pha muối, sút đến khi
sắp xảy ra chuyển biến Mactenxit (300 - 400

o
C) nhấc ra chuyển sang làm nguội chậm
trong môi trường tôi yếu: dầu hay không khí cho dến khi nguội hẳn. Như vậy vừa bảo
đảm cho thép cứng, vừa ít gây biến dạng và nứt.
Nhược điểm về mặt công nghệ của cách tôi này là khó xác định thời điểm chuyển
môi trường, nếu quá sớm(khi nhiệt độ
của thép còn cao) không thể đạt độ
cứng cao do có chuyển biến thành hỗn
hợp Ferit + Xêmentit vì làm nguội
chậm tiếp theo, nếu quá muộn chuyển
biến Mactenxit xảy ra ngay trong môi
trường tôi mạnh dễ gây nứt, biến dạng.
Thường xác định theo kinh nghiệm, ví
dụ: thời gian giữ trong nước được tính
theo mức là 2 -3s cho 10mm đường
kính hay chiều dày, sau đó mới chuyển
sang dầu. Cách tôi này đòi hỏi tay nghề
cao (có kinh nghiệm), khó cơ khí hóa,
chỉ áp dụng cho tôi đơn chiếc cho thép Hình 35: Các phương pháp tôi.
Cacbon cao yêu cầu độ cứng cao.
* Tôi phân cấp (đường c hình 35):
Cách tôi này khắc phục được khó khăn về xác định thời gian chuyển môi
trường ở cách tôi trên. Trong cách tôi này thép tôi được nhúng vào môi trường lỏng
nóng chảy có nhiệt độ cao hơn điểm Mđ khoảng 50 - 100
o
C, thép bị nguội đến nhiệt độ
này và giữ nhiệt để đồng đều nhiệt độ trên tiết diện (thường kéo dài 3 -5 ph), sau đó
nhấc ra làm nguội ngoài không khí để chuyển biến Mactenxit.
- Ưu điểm của cách tôi này là vẫn đạt độ cứng cao song gây ra ứng suất bên trong
rất nhỏ, độ biến dạng là thấp nhất, thậm chí có thể sửa nắn sau khi làm nguội phân cấp

khi thép còn dẻo.
- Hạn chế của tôi phân cấp là chỉ áp dụng được cho các thép có Vt.h nhỏ (thép
hợp kim cao như thép gió) và với tiết diện mỏng như mũi khoan, lưỡi phay.
57
- Ba cách tôi kể trên đều đạt được tổ chức Mactenxit
* Tôi đẳng nhiệt (đường d hình 35):
Nó chỉ khác tôi phân cấp ở chỗ giữ nhiệt thật lâu (hàng giờ) trong muối
nóng chảy để Austenit quá nguội phân hóa hoàn toàn thành hỗn hợp Ferit + Xêmentit
nhỏ mịn, có độ cứng tương đối cao và độ dai tốt. Tùy theo nhiệt độ giữ đẳng nhiệt sẽ
được các tổ chức khác nhau: 250 - 400
o
C - bainit: 500-600
o
C-trôxtit.
Sau khi tôi đẳng nhiệt không phải ram.
Tôi đẳng nhiệt có mọi ưu nhược điểm của tôi phân cấp, chỉ khác là có độ cứng
thấp hơn và độ dai cao hơn.
Do năng suất thấp, trong thực tế ít áp dụng cách tôi này. Một số dụng cụ có yêu
cầu về độ biến dạng cho phép thấp và không yêu cầu độ cứng cao, và gang cần có áp
dụng cách tôi này.
* Gia công lạnh:
Đối với nhiều thép dụng cụ hợp kim do lượng Cacbon và hợp kim cao, điểm Mđ
và Mk quá thấp, nên khi làm nguội đến nhiệt độ thườngvẫn còn nhiều Austenit dư , làm
cho độ cứng đạt được bị hạn chế. Để đạt độ cứng cao nhất, người ta có thể đem thép tôi
tiếp tục làm nguội (lạnh) đến nhiệt độ âm (-50 hay -70
o
C) để Austenit tiếp tục chuyển
biến thành Mactenxit. Quá trình đó gọi là gia công lạnh.
Sau khi gia công lạnh độ cứng có thể tăng thêm 1-10 HRC tùy theo lượng
Austenit dư sau khi tôi ít hay nhiều.

Người ta áp dụng gia công lạnh cho các chi tiết máy, dụng cụ cần độ cứng thật
cao như vòng bi, vòi phun cao áp, dao cắt kim loại.
* Tôi tự ram:
Là cách tôi với làm nguội không triệt để, chỉ trong thời gian ngắn từ vài đến
vài chục giây để sau đó nhiệt của lõi hay của các phần khác truyền đến, nung nóng, tức
tiến hành ram ngay phần vừa được tôi. Sau đó không phải đưa đi ram tiếp.
Tôi tự ram được ứng dụng rộng rãi khi tôi cảm ứng các chi tiết lớn(băng máy, trục
dài ), tôi đục.
3- RAM THÉP:
Ram là nguyên công bắt buộc khi tôi thép thành Mactenxit.
a-/ Định nghĩa và mục đích:
58
* Trạng thái của thép tôi thành Mactenxit (Nhắc lại):
Sau khi tôi đạt tổ chức Mactenxit có độ cứng cao nhất, song thể đem dùng
ngay được vì:
- Thép rất giòn, kém dẻo, dai, với ứng suất bên trong lớn, nếu đem dùng rất chóng
gãy do phá hủy giòn.
- Trong nhiều trường hợp không yêu cầu độ cứng cao như vậy.
Do vậy sau khi tôi phải tiến hành nung nóng lại để giảm hay khử bỏ ứng suất bên
trong, tăng độ dẻo, độ dai, giảm độ cứng đến mức yêu cầu phù hợp với điều kiện làm
việc. Nguyên công đó được gọi là ram.
* Định nghĩa:
Ram là phương pháp nhiệt luyện nung nóng thép đã tôi thành tổ chức
Mactenxit, lên đến các nhiệt độ thấp hơn Ac1 để Mactenxit và Austenit dư phân hóa
thành các tổ chức có cơ tính phù hợp với điều kiện làm việc qui định.
Yếu tố quyết định nhất tổ chức và cơ tính khi ram là nhiệt độ.
* Mục đích:
Theo nhiệt độ tăng lên, ram thép có tác dụng, mục đích như sau:
- Làm giảm hoặc khử bỏ ứng suất bên trong.
- Biến tổ chức khi tôi cứng, giòn thành các tổ chức có độ cứng thích hợp song

dẻo, dai hơn phù hợp với điều kiện làm việc.
Vậy ram là nguyên công nhiệt luyện sau cùng (kết thúc) để điều chỉnh tổ chức và
cơ tính thép tôi theo ý muốn. Nói chung, nó là nguyên công nhiệt luyện kết thúc. Một số
trường hợp, ram cao là để cải thiện tính gia công cắt, lúc đó nó là thuộc nhiệt luyện sơ
bộ.
b./ Các phương pháp ram:
Trong nhiệt luyện ram là yếu tố quyết định tổ chức và cơ tính tạo thành, người ta
chia ra 3 loại ram: thấp, trung bình và cao.
* Ram thấp (150
0
- 250
0
C):
Ram thấp là phương pháp ram nóng thép đã tôi trong khoảng 150 - 250
0
C,
tổ chức đạt được là Mactenxit ram.
So với thép tôi, sau khi ram thấp nói chung độ cứng không giảm đi hoặc chỉ
giảm rất ít (1 - 2 HRC), cá biệt có trường hợp tăng lên (do Austenit dư > Mactenxit
59
ram), còn ứng suất bên trong giảm đi do đó có tính dẻo, dai tốt hơn, khó phá hủy giòn
hơn.
Ram thấp áp dụng cho dụng cụ và chi tiết máy cần độ cứng, tính chống mài mòn
cao như tất cả dao cắt, khuôn rập nguội, bánh răng, chi tiết thấm cacbon, vòng bi, trục,
chốt chúng có yêu cầu độ cứng cao tới 56 - 64 HRC.
* Ram trung bình (300 - 450
0
C):
Ram trung bình là phương pháp nung nóng thép đã tôi trong khoảng 300 - 450
0

C,
tổ chức đạt được là Trôxit ram.
So với thép tôi, sau khi ram trung bình độ cứng giảm đi rõ rệt, nhưng vẫn còn khá
cứng, 40 - 45 HRC, song ứng suất bên trong giảm mạnh, giới hạn đàn hồi đạt được giá
trị cao nhất, đọ dẻo, độ dai tăng lên.
Ram trung bình áp dụng cho các chi tiết máy dụng cụ cần độ cứng tương đối cao
và đàn hồi như lò xo, nhíp, khuôn rập nóng, khuôn rèn.
* Ram cao (500 - 650
0
C):
Ram cao là phương pháp nung nóng thép đã tôi trong khoảng 500 - 650
0
C,
tổ chức đạt được là Xoocbit ram.
So với thép tôi, sau khi ram cao độ cứng giảm đi rất mạnh, thép trở nên tương đối
mềm, 15 - 25 HRC (200 - 300 HB), khử bỏ hoàn toàn ứng suất bên trong, độ bền tuy có
giảm đi một phần nhưng độ dẻo, độ dai tăng lên mạnh.
Hãy so sánh nó với ủ, thường hóa, tôi + ram thấp (xem bảng sau, tất cả thép đem
thí nghiệm đều là loại có 0,45%C).
Dạng nhiệt luyện Cơ tính
σ
b
(N/mm
2
)
σ
0,2
(N/mm
2
)

δ
%
ξ
%
a
K
(KJ/m
2
)
-Ủ 840
0
C
-Thường hóa 840
o
C
-Tôi 840
0
C + ram 200
0
C
-Tôi 840
0
C + ram 650
0
C
530
650
1100
720
280

320
720
450
32,5
15
8
22
50
40
12
55
900
500
300
1400
So với ủ thấy rằng:
60
- Thường hóa, tôi + ram thấp tuy làm tăng độ bền song lại làm giảm tương ứng độ
dẻo, độ dai, trong khi đó
- Tôi + ram cao đồng thời làm tăng tất cả các chỉ tiêu cơ tính (độ bền, độ dai tăng
50%, dẻo tăng chút ít ).
Như vậy tôi + ram cao tạo ra cơ tính tổng hợp tốt nhất, do đó nguyên công này
còn được gọi là nhiệt luyện hóa tốt (đôi nơi còn gọi là tôi cải thiện).
Ram cao áp dụng rộng rãi cho các chi tiết máy cần giới hạn bền, giới hạn chảy
cao, chịu va đập như các loại trục, bánh răng làm bằng thép chứa 0,3 - 0,5%C.
Sau khi ram cao có thể đưa đi gia công đạt độ bóng cao. Để chống mài mòn phải
tôi bề mặt tiếp theo.
Giới hạn nhiệt độ phân chia các loại ram trên chỉ đúng cho thép cacbon, đối với
thép hợp kim giới hạn nhiệt độ phân chia sẽ tăng lên. Điều chủ yếu phân biệt các loại
ram trên là tổ chức chứ không phải là nhiệt độ. Ví dụ, đối với thép gió ram 560 - 600

0
C
vẫn coi là ram thấp vì tạo ra Mactenxit ram.
Ngoài ba phương pháp ram trên còn phải phân biệt ram màu và tự ram.
* Ram màu và tự ram:
Khi ram ở nhiệt độ thấp 200 – 300
o
C trên mặt thép xuất hiện lớp ôxyt mỏng với
chiều dày khác nhau và màu sắc khác nhau, như vàng (0,045 mm) ứng với 220 - 240
0
C,
nâu (0,050 mm) - 255-265
0
C, tím (0,065 mm) - 285
0
C, xanh (0,070 mm) - 310
0
C, nhờ
đó dễ dàng xác định nhiệt độ ram mà không cần dụng cụ đo nhiệt.
Quá trình tự ram đã được trình bày ở phần trên (tôi tự ram ), ở đây cần chú ý đến
các đặc điểm sau của tự ram:
- Quá trình xảy ra ngay sau khi tôi nên ít gây ra nứt, biến dạng, lại không phải
dùng lò.
- Quá trình xảy ra rất nhanh, trong thời gian ngắn do đó phải lấy nhiệt độ ram cao
hơn khi ram trong lò.
- Không thể đo nhiệt độ ram trên chi tiết bằng dụng cụ đo nhiệt, mà phải bằng
cách nhìn màu. Khi tự ram nhiệt độ của lớp tôi tăng lên dần và biến đổi màu sắc (mà
người ta gọi là chạy màu) từ vàng đến nâu, tím, xanh. Khi đạt đến nhiệt độ ứng với màu
yêu cầu, để không cho nhiệt độ tăng lên nữa (vì sẽ làm non chi tiét máy hay dụng cụ)
người ta phải làm nguội hẳn thép vào môi trường tôi. Trong sản xuất hàng loạt không

thể làm như vậy mà phải tính toán thời gian nguội lúc đầu tiên sao cho nhiệt thừa của
phần còn lại hay trong lõi chỉ vừa đủ nung nóng phần đã tôi đến nhiệt độ ram qui định.
61
* Ảnh hưởng của thời gian ram:
Thời gian cũng ảnh hưởng đến chuyển biến khi ram. Kéo dài thời gian khi
ram cũng có tác dụng như tăng nhiệt độ song với hiệu quả không mạnh bằng. Ví dụ, kéo
dài thời gian ram thấp tới hàng chục giờ cũng có chuyển biến như khi ram trung bình với
thời gian bình thường (1 - 2h).
Cuối cùng cần chú ý sau khi tôi nên ram ngay để tránh nứt xảy ra sau khi tôi và
tránh hiện tượng ổn định hóa Austenit dư.
4-/ CÁC KHUYẾT TẬT XẢY RA KHI NHIỆT LUYỆN THÉP:
Nhiệt luyện, đặc biệt là tôi, nếu không khống chế đúng các thông số và biện pháp
công nghệ sẽ gây ra các hư hỏng không khắc phục được, gây lãng phí lớn. Cần hiểu rõ
tác hại, nguyên nhân, cách phòng tránh và khắc phục các khuyết tật đó.
a./ Biến dạng và nứt:
* Nguyên nhân và tác hại:
Nguyên nhân là do ứng suất bên trong (nhiệt và tổ chức) mà chủ yếu là do
làm nguội nhanh khi tôi.
Nếu ứng suất bên trong vượt quá giới hạn bền, thép bị nứt, đó là dạng hỏng không
thể chữa được.
Nếu ứng suất bên trong chỉ vượt quá giới hạn chảy, thép bị biến dạng cong vênh.
Nói chung khó tránh khỏi được điều này. Trong thực tế nếu độ cong vênh, biến dạng
nhỏ hơn giới hạn cho phép thì vẫn không có hại.
* Ngăn ngừa:
Ngăn ngừa, đề phòng bằng cách tận lượng giảm ứng suất bên trong:
- Nung nóng và đặc biệt là làm nguội với tốc độ hợp lý để đạt độ cứng yêu cầu,
không nên dùng tốc độ nguội quá cao một cách không cần thiết.
- Các trục dài nên nung treo để tránh cong.
- Khi làm nguội phải theo dúng các qui tắc như nhúng thẳng đứng, phần dày
xuống trước

- Nên tận lượng tôi phân cấp, hạ nhiệt trước khi tôi.
- Với các vật mỏng tôi trong khuôn ép.
* Khắc phục:
62
;;;
2
4
2
2
2
H
CH
OH
H
CO
CO
Khi bị biến dạng, với 1 số dạng chi tiết như trục dài, tấm, có thể đem nắn nóng
hoặc nguội. Còn khi bị nứt thì không sửa được.
b./ Oxy hóa và thoát cacbon:
Là hiện tượng tạo nên vảy ôxyt (sắt kết hợp với ôxy) và mất cacbon ở bề mặt
(cacbon kết hợp với ôxy).
* Nguyên nhân và tác hại:
Nguyên nhân là do trong môi trường nung có chứa các thành phần gây ôxy hóa Fe
và C, đó là ôxy, CO
2
và hơi nước, chúng có trong không khí và đi vào khí quyển của lò
nung.
Thoát cacbon dễ xảy ra hơn là ôxy hóa, khi ôxy hóa thường đi kèm với thoát
cacbon.
Tác hại của ôxy hóa là ở chỗ: Khi tạo nên vảy ôxyt sắt, bong ra, làm sai kích

thước, làm xấu bề mặt sản phẩm. Còn thoát cacbon khó nhận thấy bằng mắt, song sẽ làm
giảm độ cứng khi tôi.
Vấn đề là ở chổ chiều sâu lớp khuyết tật này lớn hơn hay nhỏ hơn lượng dư gia
công: khi nhỏ hơn thì không phải để ý vì nó sẽ bị bóc đi, còn khi lớn hơn thì không cho
phép, ví dụ khi tôi lượng dư để mài rất nhỏ, một số trường hợp không để lượng dư được
như mặt răng.
* Ngăn ngừa:
Ngăn ngừa tốt nhất là nung nóng trong khí quyển không có tác dụng ôxy hóa và
thoát cacbon.
Trong công nghiệp thường dùng:
- Khí bảo vệ là loại khí chế biến từ hơi đốt thiên nhiên, trong đó có các thành
phần đối lập nhau: ôxy hóa và hoàn nguyên:
để đi đến triệt tiêu, không xảy ra cả 2 phản ứng, kết quả là bề mặt được bảo vệ. Loại khí
này rẻ được dùng phổ biến ở các nước công nghiệp: (song không dùng được cho phép
Crôm cao).
- Khí quyển trung tính như Nitơ tinh khiết (khi chứa 1 lượng ôxy nhỏ cũng đủ gây
ra ôxy hóa). Tốt nhất là dùng acgông (Ar) nhưng đắt. Do vậy chỉ áp dụng trong phòng
thí nghiệm.
63
- Nung trong chân không 10
-2
- 10
-4
mmHg có khả năng chống ôxy hóa và thoát
cacbon một cách tuyệt đối cho mọi loại thép, hợp kim. Hiện đang đưọc áp dụng mạnh ở
các nước công nghiệp tiên tiến.
Trong hoàn cảnh không có các loại khí và lò trên, có thể áp dụng:
+ Rải than hoa trên đáy lò hay cho chi tiết vào hộp phủ than.
+ Lò muối được khử ôxy triệt để bằng than hoa, ferô silic.
* Khắc phục:

Khi đã xảy ra, rất khó khắc phục. Khi thoát cacbon có thể dùng cách thấm cacbon
lại, song sẽ làm tăng biến dạng.
c./ Độ cứng không đạt:
Là loại khuyết tật mà độ cứng có giá trị cao hoặc thấp hơn so với giá trị qui định
cho mỗi thành phần cacbon và phương pháp nhiệt luyện.
* Độ cứng cao:
Xảy ra khi ủ và thường hóa thép hợp kim, do tốc độ nguội lớn. Độ cứng cao hơn
qui định làm khó khăn cho gia công cắt. Khắc phục bằng làm lại với tốc độ chậm hơn.
* Độ cứng thấp:
Xảy ra khi tôi, độ cứng thấp hơn qui định do đó không bảo đảm khả năng làm
việc. Nguyên nhân có thể là do:
- Thiếu nhiệt: nhiệt độ chưa đủ, thời gian giữ nhiệt ngắn.
- Làm nguội không đủ nhanh theo yêu cầu để tạo nên Mactenxit.
- Thoát cacbon bề mặt.
Sau khi xác định nguyên nhân, khắc phục bằng cách làm lại song sẽ tăng biến
dạng.
d./ Tính giòn cao:
Sau khi tôi, thép bị giòn quá mức trong khi độ cứng vẫn ở mức cao bình thường.
Nguyên nhân là do nhiệt độ nung tôi quá cao, hạt thép bị lớn.
Khắc phục bằng cách thường hóa để làm hạt nhỏ đi rồi tôi lại, nhưng như thế sẽ
tăng biến dạng.
5./ ẢNH HƯỞNG CẢ NHIỆT ĐỘ VÀ TẦM QUAN TRỌNG CỦA KIỂM
NHIỆT:
a/ Ảnh hưởng của nhiệt độ:
64
Nhiệt độ là yếu tố quyết định nhất đến chất lượng đạt được. Thiếu nhiệt hoặc quá
nhiệt đều làm xấu chất lượng. Sai số khống chế nhiệt độ trong nhiệt luyện thép chỉ
±10
0
C, nên việc kiểm tra nhiệt độ có ý nghĩa quan trọng hàng đầu.

b/ Kiểm tra nhiệt độ nung:
Đo nhiệt độ nung chính xác là việc quan trọng đầu tiên. Thường dùng các cách
sau đây:
* Đo bằng dụng cụ đo nhiệt:
- Dưới 400 - 500
0
C dùng nhiệt kế thủy ngân.
- Dưới 1600
0
C dùng bộ cặp nhiệt + đồng hồ (milivol kế) mà nguyên lý đã được
học từ giáo trình vật lý:
+Cặp nhiệt platin - platin-rôđi (90% Pt + 10% Rh) gọi là cặp P - R đo lâu
dài được ở 1100 - 1300
0
C.
+Cặp nhiệt crômnel [90% (Ni + Co) + 10% Cr ] - alumen [95% (Ni +Co) +
5% (Al + Si + Mn)], gọi là cặp X - L, đo lâu dài ở 800 - 1000
0
C.
- Trên 1000
0
C dùng hỏa kế quang học và bức xạ với sai số khá lớn: 20-80
0
C.
* Ước lượng bằng mắt:
Khi nung cao hơn 550
0
C bắt đầu xuất hiện màu mà mỗi màu tương ứng với một
khoảng nhiệt độ xác định:
Đỏ: 700 - 830

0
C Da cam: 850 - 900
0
C
Vàng:1050 - 1250
0
C Trắng: 1250 - 1300
0
C.
65