Kim loại học - Phần 3 docx

Phần III NHIỆT LUYỆN THÉP
3.1.1. Định

nghĩa:

là

nung

nóng

thép

đến

nhiệt

độ

xác

định,

giữ

nhiệt

một

thời

gian thích

hợp

rồi

sau

đó

làm

nguội

với

tốc

độ

xác

định

để

nhận

được

tổ

chức,

do

đó

tính

chất

theo

yêu

cầu.
Đặc điểm:
-

Không

làm

nóng

chảy

và

biến

dạng

sản

phẩm

thép
-

Kết

quả

được

đánh

giá

bằng

biến

đổi

của

tổ

chức

tế

vi

và

tính

chất.
3.
1.
2
. Các yếu tố đặc trưng cho nhiệt luyện
Ba

thông

số

quan

trọng

nhất

-

Nhiệt

độ

nung

nóng:
0
n
T
-

Thời

gian

giữ

nhiệt:
gn
T
- Tốc độ nguội V
nguội
sau khi giữ nhiệt
Các

chỉ

tiêu

đánh

giá

kết

quả:
+ Tổ chức tế vi bao gồm cấu tạo pha, kích
thước hạt,
chiều sâu lớp hóa bền là chỉ tiêu gốc, cơ bản
nhất.
+

Độ

cứng,

độ

bền,

độ

dẻo,

độ

dai.
+

Độ

cong

vênh,

biến

dạng.
3.1.3.

Phân

loại
nhiệt
luyện

thép
1.

Nhiệt

luyện:

thường

gặp

nhất,

chỉ

có

tác

động

nhiệt

làm

biến

đổi

tổ

chức

và

tính

chất

gồm

nhiều

phương

pháp:

ủ,

thường

hoá,

tôi,

ram.
2.

Hóa

-

nhiệt

luyện:

Nhiệt

luyện

có

kèm

theo

thay

đổi

thành

phần

hóa

học

ở

bề

mặt

rồi

nhiệt

luyện

tiếp

theo

để

cải

thiện

hơn

nữa

tính

chất

của

vật

liệu:

Thấm

đơn

hoặc

đa

nguyên

tố: C,N,
3.

Cơ

-

nhiệt

luyện:

là

biến dạng dẻo thép ở trạng thái
γ
sau đó tôi và ram để nhận được
tổ chức M nhỏ mịn có cơ tính tổng hợp cao nhất,
thường ở xưởng cán nóng thép, luyện kim
.
Sơ đồ của quá trình
nhiệt
luyện đơn giản nhất
3.2 nhiêt luyện trong nhà máy cơ khí
Trong chế tạo cơ khí, nhiệt luyện đóng vai trò quan trọng vì không những nó tạo cho chi tiết
sau khi gia công cơ những tính chất cần thiết mà còn làm tăng tính công nghệ của vật liệu. Vì
vậy có thể nói nhiệt luyện là khâu quan trọng không thể thiếu được đối với chế tạo cơ khí và
là một trong những yếu tố công nghệ quan trọng quyết định chất lượng của sản phẩm cơ khí.
Nhiệt luyện có ảnh hưởng quyết định tới tuổi thọ của các sản phẩm cơ khí. Máy móc càng
chính xác, yêu cầu cơ tính càng cao thì số lượng chi tiết cần nhiệt luyện càng nhiều. Đối với

các nước công nghiệp phát triển, để đánh giá trình độ ngành chế tạo cơ khí phải căn cứ vào
trình độ nhiệt luyện, bởi vì dù gia công cơ khí chính xác nhưng nếu không qua nhiệt luyện
hoặc chất lượng nhiệt luyện không đảm bảo thì tuổi thọ của chi tiết cũng không cao và mức
độ chính xác của máy móc không còn giữ được theo yêu cầu.
Nhiệt luyện nâng cao chất lượng sản phẩm không những có ý nghĩa kinh tế rất lớn (để kéo dài
thời gian làm việc; nâng cao độ bền lâu của công trình, máy móc thiết bị…) mà còn là thước
đo để đánh giá trình độ phát triển khoa học, kĩ thuật của mỗi quốc gia.
Các tác dụng chủ yếu của Nhiệt luyện:
1/ Tăng độ cứng, tính chịu ăn mòn, độ dẻo dai và độ bền của vật liệu
Mục tiêu của SX cơ khí là SX ra các cơ cấu và máy bền hơn, nhẹ hơn, khoẻ hơn với các tính
năng tốt hơn. Để đạt được điều đó không thể không sử dụng thành quả của vật liệu kim loại
và nhiệt luyện, sử dụng triệt để các tiềm năng của vật liệu về mặt cơ tính.
Bằng những phương pháp nhiệt luyện thích hợp như tôi + ram, tôi bề mặt, thấm cacbon - nitơ,
…độ bền và độ cứng của vật có thể tăng lên từ ba đến sáu lần (thép chẳng hạn), nhờ đó có thể
dẫn tới rất nhiều điều có lợi như sau:
-Tuổi bền (thời gian làm việc) của máy tăng lên do hệ số an toàn cao không gãy vỡ (do nâng
cao độ bền). Trong nhiều trường hợp máy hỏng còn là do bị ăn mòn quá mạnh, nâng cao độ
cứng, tính chống mài mòn cũng có tác dụng này.
-Máy hay kết cấu có thể nhẹ đi, điều này dẫn đến tiết kiệm kim loại (hạ giá thành), năng
lượng (nhiên liệu) khi vận hành.
- Tăng sức chịu tải của máy, động cơ, phương tiện vận tải (ôtô, toa xe, tàu biển…) và kết cấu
(cầu, nhà, xưởng…), điều này dẫn tới các hiệu quả kinh tế - kĩ thuật lớn.
Phần lớn các chi tiết máy quan trọng như trục, trục khuỷu, vòi phun cao áp, bánh răng truyền
lực với tốc độ nhanh, chốt…đặc biệt là 100% dao cắt, dụng cụ đo và các dụng cụ biến dạng
(khuôn) đều phải qua nhiệt luyện tôi + ram hoặc hoá nhiệt luyện. Chúng thường được tiến
hành gần như là sau cùng, nhằm tạo cho chi tiết, dụng cụ cơ tính thích hợp với điều kiện làm
việc và được gọi là nhiệt luyện kết thúc (thường tiến hành trên sản phẩm).
Như thường thấy, chất lượng của máy, thiết bị cũng như phụ tùng thay thế phụ thuộc rất nhiều
vào cách sử dụng vật liệu và nhiệt luyện chúng. Những máy làm việc tốt không thể không sử
dụng vật liệu tốt (một cách hợp lý, đúng chỗ) và nhiệt luyện bảo đảm.

2/ Cải thiện tính công nghệ (rèn, dập, gia công cắt, tính chịu mài, tính hàn…), từ tính, điện
tính…
Muốn tạo thành chi tiết máy, vật liệu ban đầu phải qua nhiều khâu, nguyên công gia công cơ
khí: rèn, dập, cắt…Để đảm bảo sản xuất dễ dàng với năng suất lao động cao, chi phí thấp vật
liệu phải có cơ tính sao cho phù hợp với điều kiện gia công tiếp theo như cần mềm để dễ cắt
hoặc dẻo để dễ biến dạng nguội. Muốn vậy cũng phải áp dụng các biện pháp nhiệt luyện thích
hợp (ủ hoặc thường hoá như với thép). Ví dụ, sau khi biến dạng (đặc biệt là kéo nguội) thép bị
biến cứng đến mức không thể cắt gọt hay biến dạng (kéo) tiếp được, phải đưa đi ủ hoặc
thường hoá để làm giảm độ cứng, tăng độ dẻo. Sau khi xử lý như vậy thép trở nên dễ gia công
tiếp theo.
Các phương pháp nhiệt luyện tiến hành với mục đích như vậy được gọi là nhiệt luyện sơ bộ,
chúng nằm giữa các nguyên công gia công cơ khí (thường tiến hành trên phôi).
Vậy trong sản xuất cơ khí cần phải biết tận dụng các phương pháp nhiệt luyện thích hợp,
không những đảm bảo khả năng làm việc lâu dài cho chi tiết, dụng cụ bằng thép mà còn đễ
dàng cho quá trình gia công.
3/ Nhiệt luyện trong nhà máy cơ khí
Ở các nhà máy cơ khí với quy mô nhỏ và trung bình, bộ phận nhiệt luyện không lớn và
thường đặt tập trung. Sau khi nhiệt luyện sơ bộ, từ đây phôi thép được chuyển tới các phân
xưởng cắt gọt, dập và sau khi nhiệt luyện kết thúc các chi tiết máy quan trọng (cần cứng và
bền cao) được đưa qua mài hay thẳng đến lắp ráp. Cách sắp xếp như vậy có nhiều nhược
điểm, song không thể khác vì sản lượng thấp. Ở các nhà máy cơ khí có quy mô lớn và rất lớn,
các chi tiết máy được gia công hoàn chỉnh từ khâu đầu đến khâu cuối trên dây chuyền cơ khí
hoá hoặc tự động hoá trog đó bao gồm cả nguyên công nhiệt luyện. Do vậy nguyên công nhiệt
luyện ở đây cũng phải được cơ khí hoá thậm chí tự động hoá và phải chống nóng, độc để
không có ảnh hưởng xấu đến bản thân người làm nhiệt luyện cũng như cả dây chuyền sản
xuất cơ khí. Cách sắp xếp chuyên môn hoá cao như vậy đảm bảo chất lượng sản phẩm và lựa
chọn phương án tiết kiệm được năng lượng.
Các nhà máy cơ khí có thể xem xét tuỳ thuộc vào mức độ sản xuất của đơn vị mình ra sao mà
lựa chọn quy mô của phân xưởng nhiệt luyện sao cho phù hợp và tiết kiệm nhất nhưng vẫn
đảm bảo được chất lượng của sản phẩm.

3.3 các phương pháp nhiệt luyện
3.3.1 Phương pháp ủ
1. loại 1 hay ủ không chuyển biến pha
là quá trình nhiệt luyện tiến hành ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ tới hạn, sau đó làm nguội cùng
lò. Dạng nhiệt luyện này không làm thayđổi mạng tinh thể mà chỉ khắc phục một phần hoặc
hoàn toàn các sai lệch về mạng tinh thể.
2. Ủ có chuyển biến pha: Nung kim loại cao hơn nhiệt độ chuyển biến pha, giữ nhiệt rồi sau
đó làm nguội chậm, làm kết tinh lại dẫn tới sự tạo thành pha mới làm nhỏ hạt tinh thể, đưa
hợp kim về trạng thái cân bằng.
-Ủ

hoàn

toàn:

áp

dụng cho

thép tr
ư
ớc

cùng

tích

%C=

0,30

÷

0,65%,

0
u
T

=A
3
+(20
÷
30
0
C)
Mục

đích:

làm

nhỏ

hạt,

giảm

độ

cứng

và

tăng

độ

dẻo

để

dễ

cắt

gọt

và

dập

nguội

(160
÷

200HB).
-Ủ không

hoàn

toàn

và

ủ

cầu

hóa:

- áp

dụng

cho

thép

dụng

cụ

%C=

0,70%, A
1
<T<A
cm
:

0
u
T

=

A
1
+

(20

÷
30

C)

=

750

÷
760

C,

T/c:

peclit

hạt

,

HB

<

220

dễ

gia

công

cắt
hơn, không

áp

dụng

cho

thép

tr
ư

ớc

cùng

tích

có

C

Ê

0,65%

vì

ảnh hưởng

xấu

đến

độ

dai.
- Ủ

cầu

hóa:

là

dạng

đặc

biệt

của

ủ

không

hoàn

toàn,

T=

750
÷
760
o
C-5min

(phút)

rồi

T=

650

÷
660
o
C-

5min ,

với

lặp

đi

lặp

lại
→

cầu

hóa

xêmentit

để

tạo

thành peclit

hạt.
-
Ủ
đẳng

nhiệt:

dùng

cho

thép

hợp

kim

cao

do

γ
quá

nguội

có

tính

ổn

định

quá

lớn

nên

dù

làm

nguội

chậm

cùng

lò

cũng

không

đạt

đ
ư
ợc

tổ

chức

peclit

mà

là

P-X,

X,

X-T

nên

không

đủ

mềm

để

gia

công

cắt

→

ủ

đẳng

nhiệt:

T=

A
1
-

50
o
C

(xác

định

theo

giản

đồ

T

-

T

-

T

của

chính

thép

đó)

để

nhận

được

tổ

chức

peclit.
-
Ủ
khuếch

tán:

T

rất

cao

1100
÷
1150
o
C

-

(10

÷
15h)

để

khuếch

tán

làm

đều

thành phần.
Lĩnh

vực

áp

dụng:

thép

hợp

kim

cao

khi

đúc

bị

thiên
tích
đ

hạt

to

→
cán

nóng hoặc

ủ

nhỏ

hạt
Chú

ý

:

ủ

có

chuyển

biến

pha,

chỉ

cần

làm

nguội

trong

lò

đến

600

÷
650
o
C,

lúc

đó

sự

tạo

thành

peclit

đã

hoàn

thành,

cho

ra

nguội ngoài

không

khí

và

nạp

mẻ

khác vào

ủ

tiếp.
3.3.2 Tôi :
-tôi có chuyển biến pha
Là quá trình nhiệt luyện hợp kim gồm nung hợp kim lên tới nhiệt độ có trạng thái pha nhất
định, giữ nhiệt rồi làm nguội đủ nhanh để quá trình khuếch tán không kịp xảy ra, kết quả nhận
được tổ chức không cân bằng.
- Tôi bề mặt:
Thực hiện tôi trên bề mặt chi tiết hợp kim, thường sử dụng các lò tần số để chỉ nung phần
mặt ngoài của chi tiết.
Các bánh răng, các trục thường được tôi bề mặt để đảm bảo độ cứng bề mặt cao (để chống
mài mòn), nhưng phần bên trong nó lại dẻo.
Tôi

trong

hai

môi

tr
ư
ờng

(nước qua dầu)
Tận dụng được ưu điểm của cả nước lẫn dầu: nước, nước pha muối,
xút qua dầu (hay không khí) cho đến khi nguội hẳn.
o
Như vậy vừa bảo đảm độ cứng cao cho thép vừa ít gây biến dạng, nứt.
Nhược điểm: khó, đòi hỏi kinh nghiệm, khó cơ khí hóa,
chỉ áp dụng cho tôi đơn chiếc thép C cao.

Tôi

phân

cấp:

Muối

nóng

chảy

có

nhiệt

độ

cao

hơn

điểm

M
đ
khoảng

50
÷

100
0

C,

3
÷
5min

để

đồng

đều nhiệt độ trên tiết diện rồi nhấc ra làm nguội trong không khí để chuyển
biến M.
Ưu điểm: khắc phục được khó khăn về xác định thời điểm chuyển môi trường của cách b.
Đạt độ cứng cao song có ứng suất bên trong rất nhỏ, độ biến dạng thấp nhất, thậm chí có
thể sửa, nắn sau khi giữ đẳng nhiệt khi thép ở trạng thái
γ
quá nguội vẫn còn dẻo.
Nhược điểm: năng suất thấp, chỉ áp dụng được cho các thép có Vth nhỏ

(thép hợp kim cao như thép gió) và với tiết diện nhỏ như mũi khoan, dao phay
Cả

ba

ph
ư
ơng

pháp

tôi

kể

trên

đều

đạt

đ
ư
ợc

tổ

chức

mactenxit.

Tôi

đẳng

nhiệt:

Khác tôi phân cấp ở chỗ giữ đẳng nhiệt lâu hơn (hàng giờ) cũng trong môi trường lỏng
(muối nóng chảy) để austenit quá nguội phân hóa hoàn toàn thành hỗn hợp
F-Xê nhỏ mịn có độ cứng tương đối cao, độ dai tốt. Tùy theo nhiệt độ giữ đẳng nhiệt
sẽ được các tổ chức khác nhau: 250
÷
400oC - bainit, 500
÷
600oC - trôxtit.
Sau khi tôi dẳng nhiệt không phải ram.
Tôi đẳng nhiệt có mọi ưu, nhược điểm của tôi phân cấp, nhưng độ cứng thấp hơn
và độ dai cao hơn, năng suất thấp í t được áp dụng cách tôi này.
Một phương pháp tôi đẳng nhiệt đặc biệt là tôi chì (patenting) - tôi đẳng nhiệt trong

bể

Pb

nóng

chảy

ở

500

÷

520
o
C

đ

X

mịn,

qua

khuôn

kéo

sợi

nhiều

lần

(
ε
tổng=

90%),

đạt

δ
E
và

δ
max.

Gia

công

lạnh
áp

dụng

cho

thép

dụng

cụ

hợp

kim,

%C

cao

và

được

hợp

kim

hóa,

các

điểm

M
đ
và

M
K
quá

thấp

nên

khi

tôi

lượng

g

dư

quá

lớn,

làm

giảm

độ

cứng.

Đem

gia

công

lạnh

(-50

hay

-70
o
C)

để

γ
d
ư

→
M,

độ

cứng

có

thể

tăng

thêm

1

÷

10

đơn

vị

HRC.

Tôi

tự

ram
Là

cách

tôi

với

làm

nguội

không

triệt

để,

nhằm

lợi

dụng

nhiệt

của

lõi

hay

các

phần khác
truyền

đến,

nung

nóng

tức

ram

ngay

phần

vừa

đ
ư
ợc

tôi:

đục,

chạm,

tôi

cảm ứng

băng

máy,

trục

dài
3.3.4 Ram:
Ram là quá trình nhiệt luyện gồm nung kim loại đã được tôi đến nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ
chuyển biến pha, đưa hợp kim về trạng thái cân bằng, do đó mà tổ chức không ổn định khi tôi
sẽ được phân huỷ thành tổ chức ổn định hơn.
Ram là phương pháp nhiệt luyện kim loại gồm nung nóng chi tiết đã tôi đến nhiệt độ thấp hơn
nhiệt độ tới hạn (Ac1), sau đó giữ nhiệt một thời gian cần thiết để mactenxit và austenit dư
phân hoá thành các tổ chức thích hợp rồi làm nguội.
Phần nhiều sau khi ram chi tiết được làm nguội trong không khí, tuy nhiên cũng có trường
hợp sau khi ram phải làm nguội trong nước hoặc dầu để tránh hiện tượng dòn ram.
Với thép thì quá trình ram sẽ làm cho thép dẻo dai hơn bởi sự biến đổi martenite "dòn" thành
ferite . Việc tôi nhanh thép thì cần phải được ram lại sau đó nhằm giảm nội ứng lực bên trong
chi tiết.
Trong luyện kim , người ta luôn chú ý cân bằng giữa hai yếu tố dòn (dễ vỡ) và dẻo . Sự cân
bằng và ổn định cấu trúc tinh thể là nhiệm vụ chính của quá trình ram. Việc tính toán để
khống chế thời gian giữ nhiệt cũng như nhiệt độ ram sẽ quyết định chất lượng chi tiết sau đó.
Một vài nước có nền công nghiệp tiên tiến, luôn luôn bảo vệ bí quyết và đầu tư nghiên cứu
lĩnh vực này.
Ram được phân thành 3 loại: Ram thấp, Ram trung bình và Ram cao.
- Ram thấp : Ram thấp là phương pháp nhiệt luyện gồm nung nóng thép đã tôi trong khoảng
150 đến 250 độ C tổ chức đạt được là mactenxit ram. Khi Ram thấp hầu như độ cứng không
thay đổi (có thay đổi thì rất ít: từ 1-3 HRC).
- Ram trung bình : Ram trung bình là phương pháp nung nóng thép đã tôi trong khoảng 300-
450 độ C, tổ chức đạt được là trustit ram. Khi ram trung bình độ cứng của thép tôi tuy có giảm
nhưng vẫn còn khá cao, khoảng 40-45 HRC, ứng suất bên trong giảm mạnh, giới hạn đàn hồi
đạt được giá trị cao nhất, độ dẻo, độ dai tăng lên.
- ram cao : Ram cao là phương pháp nung nóng thép đã tôi trong khoảng 500-650 độ C, tổ
chức đạt được là xoocbit ram. Khi ram cao độ cứng của thép tôi giảm mạnh, đạt khoảng 15-25
HRC, ứng suất trong bị khử bỏ, độ bền giảm đi còn độ dẻo, độ dai tăng lên mạnh.

3.3.5 hóa già : Cũng như ram, nhưng nếu quá trình phân huỷ dung dịch rắn quá bão hoà ở
nhiệt độ phòng hay nhiệt độ không cao của các hợp kim trên cơ sở các kim loại không có
chuyển biến thù hình thì được gọi là hoá già.
3.4 tôi thép (tôi thể tích )
3.4.1 giản đồ T-T-T:
Nhiệt độ (T) - thời gian (T) và chuyển biến (T) Vì có dạng chữ "C")
→
đường cong chữ
“C”.Khi

γ
bị

nguội

(tức

thời)

d
ư
ới

727
o
C

nó chưa chuyển

biến

ngay

được

gọi

là

γ
quá nguội,

không

ổn
Đặc trưng của tôi: - Nhiệt độ tôi > A1 để có g (có thể giống ủ hoặc thường hóa).
-

Tốc

độ

làm

nguội

nhanh

dễ

gây

ứng

suất

nhiệt,

pha

→
dễ

gây

nứt,

biến

dạng,

cong

vênh.
-

Tổ

chức

tạo

thành

cứng

và

không

ổn

định.

2

điểm

sau

khác

hẳn

ủ

và

th
ư

ờng hóa.
Mục

đích:
1)

Tăng

độ

cứng

để

chống

mài

mòn

tốt

nhất

(ram

thấp):

dụng

cụ

(cắt,

biến

dạng nguội),

∈
%C:
%C

<

0,35%C-
≤

HRC

50,

%C

=

0,40
÷
0,65%C-

HRC

52

÷
58,
%C

=

0,70

÷
1,00%C-

HRC

60
÷

64, %C

=

1,00
÷

1,50%C-

HRC

65
÷

66
2)

Nâng

cao

độ

bền

và

sức

chịu

tải

của

chi

tiết

máy,

áp

dụng

cho

thép

có
%C=0,15-0,65:
tôi

+

ram

trung

bình

thép

đàn

hồi

(0,55-0,65)%C
Tôi+ram

cao

→
thép

có

cơ

tính

tổng

hợp

cao

nhất

(thép

0,3-0,5)%C
3.4.2

Chọn
nhiệt
độ

tôi

thép

1.
Đối

với

thép

TCT

(<

0,80%C):

T
tôi
=

A
3
+

(30

÷
50
o
C)

→
M+ít

γ
d
ư
2. Đối

với

thép

CT

và

SCT

(³

0,80%C):

T
tôi
=A
1
+(30

÷
50
o
C)

≈
760

÷
780
o
C

→
M+ít

γ
d
ư
+ Xê
II
3. lý do để

chọn

nhiệt

độ

tôi:
+

Thép

TCT,

T<

A
3
còn

F

là

pha

mềm

gây

ra

điểm

mềm

ảnh

hưởng

xấu

tới

độ bền,

độ

bền

mỏi

và

tính

chống

mài

mòn.
+

Thép

SCT,

T>

A
cm
→

hàm lượng C trong
γ

cao

quá

dễ

sinh

γ
dư

nhiều,
o

hạt

lớn

(vì

T

>950
o
C)
A
1

<T
tôi
<A
cm
sau

tôi

được

M+ lưới

Xê
II
+

ít

γ

dư

→

chống

mài

mòn

tốt
Đối

với

thép

hợp

kim:

Cũng

dựa

vào

GĐP

Fe-C

để

tham

khảo

nhiệt

độ

tôi,

2

tr
ư
ờng

hợp:
+
T
hép

hợp

kim

thấp

(ví

dụ

0,40%C

+

1,00%Cr),

T
tôi
~

thép

0,40%C,

có

lấy

tăng

lên

1,1-1,2

lần
+
T
hép

hợp

kim

trung

bình

và

cao:

tra

trong

các

sách

tra

cứu

và

sổ

tay

kỹ

thuật.
3.4.3

Tốc

độ

tôi

tới

hạn

và

độ

thấm

tôi
Tốc

độ

tôi

tới

hạn

của

thép

càng

nhỏ

càng

dễ

tôi,

tạo

ra

độ

cứng

cao

(cả

sâu trong

lõi)

đồng

thời

với

biến

dạng

nhỏ

và

không

bị

nứt.
Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ tôi tới hạn:
-

Thành

phần

hợp

ki
m
của

γ
:

quan

trọng

nhất,

γ
càng

giàu

nguyên

tố

hợp

kim

(trừ

Co)

đ
ư
ờng

"C"

càng

dịch

sang

phải,

V
th
càng

nhỏ:

(2
÷
3)%

nthk

V
th
≈
100
o
C/s,

(5

÷
7)%

nthk

V
th
≈

25

C/s.
-

Sự

đồng

nhất

của

γ
:

γ
càng

đồng

nhất

càng

dễ

biến

thành

M

(
γ

không

đồng

nhất,

vùng

giàu

C

dễ

biến

thành

Xê,

vùng

nghèo

C

dễ

biến

thành

F)

→

T
tôi
↑
→
γ

đồng

nhất
→
V

th
↓
-

Các

phần

tử

rắn

chưa

tan

hết

vào

g:

thúc

đẩy

tạo

thành

hỗn

hợp

F-Xê,

làm

tăng V
th
.
-

Kích

th
ư
ớc

hạt
γ
:

càng

lớn,

biên

giới

hạt

càng

ít,

càng

khó

tạo

thành

hỗn

hợp

F-

Xê

,

V
th
↓

2.4.4

Độ

thấm

tôi
Định nghĩa:

là chiều sâu lớp tôi cứng có tổ chức 1/2M + 1/2T Cách xác định:
bằng thí nghiệm tôi đầu mút
1. Các yếu tố ảnh h
ư
ởng:
V
th
:

càng

nhỏ

độ thấm

tôi

càng

cao,

V
th

<

V
lõi
tôi

thấu,

các

yếu

tố

làm

giảm

V
th
→

δ
↑

Tốc

độ

làm

nguội:

nhanh

→

δ
↑
nh
ư
ng

dễ

gây

nứt,

biến

dạng.
Ý
nghĩa:

biểu

thị

khả

năng

hóa

bền

của

thép

bằng

tôi

+

ram,

đúng

hơn

là

biểu

thị

tỷ

lệ

tiết

diện

của

chi

tiết

đ
ư
ợc

hóa

bền

nhờ

tôi

+

ram.
-

Thép

có

độ

thấm

tôi

càng

cao

được

coi

là

chất

lượng càng

tốt,
-

Mỗi

mác

thép

có

d

xác

định

do

đó

nên

dùng

cho

các

chi

tiết

có

kích

th
ư
ớc

nhất

định

để

có thể

tôi

thấu
Đánh giá độ thấm tôi:

dải

thấm

tôi

của

các

thép

với

cùng

lượng

cacbon

là

0,40%,

ở

đây

độ

thấm

tôi

được

tính
tới

vùng

nửa

1/2M+1/2T.
+

Thép

cacbon,

d

trung

bình

chỉ

khoảng

7mm,

nếu

thêm

1,00%Cr

là

12mm,

còn thêm

0,18%Mo

nữa

tăng

lên

đến

30mm.
+

Để

tăng

mức

độ

đồng

đều

cơ

tính

trên

tiết

diện,

trước

khi

đem

chế

tạo

các

bánh răng

quan

trọng

người

ta

phải

kiểm

tra

lại

d

của

mác

thép

mới

định

dùng.
+

Ngược

lại:

còn

có

yêu

cầu

hạn

chế

độ

thấm

tôi

để

bảo

đảm

cứng

bề

mặt

lõi

vẫn

dẻo

dai.
2.Tính

thấm

tôi

và

tính

tôi

cứng:
Tính

tôi

cứng

là

khả

năng

đạt

độ

cứng

cao

nhất

khi

tôi,

%C

càng

cao

tính

tôi cứng

càng

lớn.
Tính

thấm

tôi

là

khả

năng

đạt

chiều

dày

lớp

tôi

cứng

lớn

nhất,

%nthk

càng

cao

thì

tính

thấm

tôi

càng

lớn.
.

Khả

năng

tôi

cứng

của

một

số

loại

thép:
(a):

0,40%C;
(
b):

0,40%C

+

1,00%Cr,
(
c):

0,40%C

+

1,00%Cr

+

0,18%Mo,

Các
phương
pháp tôi thể tích và công dụng. Các môi trường tôi
Các

cách

phân

loại

tôi:

Theo

T

tôi:

tôi

hoàn

toàn

và

không

hoàn

toàn,

theo

phạm

vi:

tôi

thể tích và tôi bề mặt, theo phương thức

và

môi

tr
ư
ờng

làm

nguội

ta

có:
Tôi

trong

một

môi

tr

ư
ờng


Phương

pháp

tôi

Đường

nguội

lý

t
ư
ởng

khi

tôi
Trong đó: a.

trong

1

môi

trường,

b.

trong

2

môi

trường, c.

tôi

phân

cấp,

d.

tôi

đẳng

nhiệt.
2.4.5 Yêu

cầu

đối

với

môi

tr
ư
ờng

tôi:
-

Làm

nguội

nhanh

thép

để

đạt

được

tổ

chức

M,

-

không

làm

thép

bị

nứt

hay

biến dạng
-

Rẻ,

sẵn,

an

toàn

và

bảo

vệ

môi

trường.
Để

đạt

được

hai

yêu

cầu

đầu

tiên,

môi

trường

tôi lý tưởng

hình

4.19:
1)

Làm

nguội

nhanh

thép

ở

trong

khoảng
γ

kém

ổn

định

nhất

500
÷

600
o
C

để

γ

không

kịp

phân

hóa

thành

hỗn

hợp

F-Xê.

V
nguội
>

V
th

.
2)

Làm

nguội

chậm

thép

ở

ngoài

khoảng

nhiệt

độ

trên

vì
Ơ
đó
γ

quá

nguội

có

tính

ổn

định

cao,

không

sợ

bị

chuyển

biến

thành

hỗn

hợp

F-
Xê

có

độ

cứng

thấp.

Đặc biệt

trong

khoảng

chuyển

biến

M

(300

÷

200
o
C),

nguội

chậm

sẽ

làm

giảm

ứng suất

pha

do

đó

ít

bị

nứt

và

ít

cong

vênh.

Các

môi

tr
ư
ờng

tôi

thường

dùng
.

Đặc

tính

làm

nguội

của

các

môi

trường

tôi
Môi

tr
ư
ờng

tôi
Tốc

độ

nguội,

[độ/s],

ở

các

k
hoảng

nhiệt

độ
600

÷

500
0
C 300

÷

200
0
C
N
ư
ớc

lạnh,

10

÷
30
0
C
600-500
27
0
N
ư
ớc

nóng,

50
0
C
100
27
0
N
ư
ớc

hòa

tan

10%NaCl,

NaOH,20
0
C
1100-1200
30
0
Dầu

khoáng

vật 100-150 20
-
25

Tấm

thép,

không

khí

nén 35-30 15
-
10
Nước: là môi trường tôi mạnh, an toàn, rẻ, dễ kiếm nên rất thông dụng nhưng cũng dễ
gây ra nứt, biến dạng, không gây cháy hay bốc mùi khó chịu, khi nhiệt độ nước bể tôi
> 40oC tốc độ nguội giảm, (khi To nước = 50oC, tốc độ nguội thép chậm hơn cả
trong dầu mà không làm giảm khả năng bị biến dạng và nứt (do không làm giảm tốc
độ nguội ở nhiệt độ thấp) phải lưu ý tránh: bằng cách cấp nước lạnh mới vào và thải
lớp nước nóng ở bề mặt đi.
N
ư
ớc

(lạnh)

là

môi

tr
ư
ờng

tôi

cho

thép

cacbon

(là

loại

có

V
th
lớn,

400

÷

800
o
C/s),

song

không

thích

hợp

cho

chi

tiết

có

hình

dạng

phức

tạp.
Nước được hoà tan 10% các muối (NaCl hoặc Na2CO3) hay (NaOH):

nguội

rất
nhanh ở nhiệt độ cao song không tăng khả năng gây nứt (vì hầu như không tăng tốc
o
độ nguội ở nhiệt độ thấp) so với nước, được dùng để tôi thép dụng cụ cacbon (cần độ
cứng cao).
Dầu

:

làm

nguội

chậm

thép

ở

cả

hai

khoảng

nhiệt

độ

do

đó

ít

gây

biến

dạng,

nứt
nhưng

khả năng tôi cứng lại kém. Dầu nóng, 60
÷
80oC, có khả năng tôi tốt hơn vì có
độ loãng (linh động) tốt không bám nhiều vào bề mặt thép sau khi tôi. Nhược điểm
dễ bốc cháy phải có hệ thống ống xoắn có nước lưu thông làm nguội dầu, bốc mùi
gây ô nhiễm và hại cho sức khỏe.
Dầu

là

môi

tr
ư
ờng

tôi

cho

thép

hợp

kim

(loại

có

V
th
nhỏ,

<

150
0

C

/

s),
các

chi

tiết

có

hình

dạng

phức

tạp,

là

môi

trường

tôi

thứ

2

(thép

CD)
Quy

tắc

chọn

môi

trường

tôi

ngoại

lệ:
- Thép C tiết diện nhỏ (f < 10), hình dạng đơn giản, dài (như trục trơn) nên tôi dầu
Chi tiết có hình dạng phức tạp về độ bền có thể chọn thép C nhưng phải làm bằng
thép hợp kim để tôi dầu.
- Chi tiết bằng thép hợp kim, có tiết diện lớn, hình dạng đơn giản phải tôi nước.
Các vật mỏng, hình dạng phức tạp dễ bị cong vênh khi làm nguội tự do cần tôi trong
khuôn ép, trong khung giữ chống cong vênh hoặc bó chặt nhiều thanh dài lại,
Tôi

trong

một

môi

trường

rất

phổ

biến

do

dễ

áp

dụng

cơ

khí

hóa,

tự

động

hóa,

giảm

nhẹ

điều

kiện

lao

động

nặng

nhọc