CÔNG NGHỆ SỬ LÝ VẬT LIỆUNHIỆT LUYỆN THÉP

Phần II. Nhiệt luyện thép
Chơng 5. Giản đồ trạng thái sắt - cácbon
Trong phần này nghiên cứu về giản đồ trạng thái sắt - cácbon, các khái
niệm cơ bản về gang - thép, các phơng pháp nhiệt luyện, hóa - nhiệt luyện,
cơ - nhiệt luyện và sơ lợc về các thiết bị nhiệt luyện. Do vậy cần hiểu đợc
các chuyển biến khi nung nóng và làm nguội thông qua giản đồ trạng thái Fe
- C và các giản đồ có liên quan, bản chất của các tổ chức tạo thành, mối
quan hệ giữa các tổ chức.
Cơ sở để nghiên cứu gang - thép và tìm hiểu các tính chất của nó là
giản đồ trạng thái Fe - C. Để nghiên cứu giản đồ trạng thái Fe - C trớc hết
phải khảo sát các đặc tính của các nguyên thành phần.
5.1. Các bon và sắt
5.1.1. Các bon
Các bon là nguyên tố á kim thuộc nhóm IV trong bảng hệ thống tuần
hoàn và có thể ở hai dạng thù hình: Graphít và kim cơng. Trong điều kiện
bình thờng Graphít là dạng thù hình ổn định còn kim cơng không ổn định.
Trong hợp kim Fe - C, các bon nguyên chất chỉ có thể tồn tại ở dạng Graphít
- nó có mạng lục giác và rất mềm.
5.1.2. Sắt
Sắt là nguyên tố hợp kim thuộc nhóm VII trong bảng hệ thống tuần
hoàn, nó thuộc nhóm kim loại chuyển tiếp. Cũng giống nh các nguyên tố
khác nó không thể tồn tại ở dạng tuyệt đối tinh khiết mà thờng tồn tại dới
dạng hợp chất. Sắt có các tính chất sau:
5.1.2.1. Cơ tính
- Giới hạn bền kéo
b
: 250 N/mm
2
- Giới hạn chảy
0,2
: 120 N/mm

2
- Độ giãn dài tơng đối : 50 %
- Độ thắt tỷ đối : 85 %
- Độ cứng HB : 80 kG/mm
2
- Độ dai va đập a
k
: 3000 kJ/m
2
Nh vậy so với nhiều kim loại thờng dùng nh nhôm, đồng, sắt có độ bền,
độ cứng cao hơn hẳn, nhng vẫn còn thấp so với yêu cầu của chế tạo cơ khí.
Đó là nguyên nhân ngời ta hầu nh không dùng sắt nguyên chất trong chế tạo
cơ khí, mà dùng hợp kim của nó vì có cơ tính cao hơn rõ rệt.
5.1.2.2. Tính thù hình
- Mạng lập phơng thể tâm tồn tại ở hai khoảng nhiệt độ: Dới 911
0
C đợc
gọi là Fe() và từ (1392 ữ 1539)
0
C đợc gọi là Fe().
- Mạng lập phơng diện tâm tồn tại ở khoảng (911 ữ 1392)
0
C đợc gọi là
Fe().
Do mạng lập phơng diện tâm có mật độ mạng M
v
lớn hơn mạng lập ph-
ơng thể tâm nên khi nung nóng quá 910
0
C có chuyển biến thù hình từ Fe()

sang Fe().
Hình 5.1
5.2. Giản đồ trạng thái Fe - C
5.2.1. Giản đồ trạng thái
Theo lý thuyết, giản đồ trạng thái Fe - C phải đợc xây dựng từ 100% Fe
đến 100%C song do không dùng các hợp kim Fe - C với lợng các bon nhiều
hơn 5% nên ta chỉ xây dựng giản đồ đến 6,67% các bon tức là ứng với hợp
chất hóa học Fe
3
C. Trong thực tế, Fe với C tồn tại ở 3 dạng hợp chất là FeC,
Fe
2
C, Fe
3
C song xêmentít (Fe
3
C) ổn định về thành phần hóa học ở mọi nhiệt
độ nhỏ hơn nhiệt độ nóng chảy nên dùng Fe
3
C làm cấu tử.
Năng l ợng tự do
t
0
C
1392911


Lập ph ơng diện tâm
Lập ph ơng thể tâm
1539

1499
1392
910
Fe
Q
0,02
0,8 2,14 4,3 6,67
Fe
3
C
727
1147
1600D
L+Xe
I
F
Le+Xe
I
K
Le+Xe
I
Le=[+Xe]
Le=[P+Xe]
Le+
P+Xe
II
+Le
+Xe
II
P+Xe

II
[P]
P+
+Xe
III
R

+
S
E
G

N
J
+

H
L+
B
L+
L
C
A
Hình 5.2
Bảng 5.1. Bảng tọa độ các điểm
Điểm %C Nhiệt độ Điểm %C Nhiệt độ
A 0 1539 E 2,14 1147
H 0,1 1499 C 4,3 1147
J 0,16 1499 F 6,67 1147
B 0,51 1499 R 0,02 727

N 0 1392 S 0,8 727
D 6,67 1600 K 6,67 727
G 0 910 Q 0,006 0
5.2.2. Các tổ chức của hợp kim Fe - C
Trên giản đồ, đờng ABCD là đờng lỏng
Đờng AHJECF là đờng đặc
5.2.2.1. Các tổ chức một pha
- Hợp kim lỏng (L): là dung dịch lỏng của cácbon trong sắt, tồn tại ở
phía trên đờng lỏng ABCD.
- Xementit (ký hiệu là Xe hay Fe
3
C): là hợp chất hóa học của sắt với các
bon - Fe
3
C, ứng với đờng thẳng đứng DFK.
- Xementit thứ nhất (Xe
I
): là loại kết tinh từ hợp kim lỏng, nó đợc tạo
thành trong các hợp kim chứa nhiều hơn 4,3% và trong khoảng nhiệt độ
(1147 ữ 1600)
0
C. Do tạo nên từ pha lỏng và ở nhiệt độ cao nên Xe
I
có tổ chức
hạt to.
- Xementit thứ hai (Xe
II
): là loại đợc tiết ra từ dung dịch rắn Auxtenit ở
trong khoảng nhiệt độ (727 ữ 1147)
0

C khi độ hòa tan của cacbon ở trong pha
này giảm từ 2,14% xuống còn 0,8% do vậy Xe
II
có trong hợp kim với thành
phần các bon lớn hơn 0,8%. Do tạo từ pha rắn và ở nhiệt độ không cao lắm
nên Xe
II
có tổ chức hạt nhỏ hơn, do đợc tiết ra từ Auxtenit nên thờng ở dạng
lới bao quanh Auxtenit.
- Xemetit thứ ba (Xe
III
): là loại đợc tiết ra từ dung dịch rắn Ferit ở trong
khoảng nhiệt độ thấp hơn 727
0
C khi độ hòa tan giới hạn của cácbon trong
Ferit giảm từ 0,02% xuống 0,006%. Xe
III
có ở trong mọi hợp kim có thành
phần C lớn hơn 0,006% nhng với lợng rất ít. Do tạo nên từ pha rắn và ở nhiệt
độ thấp, khả năng khuếch tán của nguyên tử rất kém nên Xe
III
thờng ở dạng
mạng lới hay hạt rất nhỏ bên cạnh Ferit.
Các dạng Xementit không khác nhau về bản chất pha, chỉ khác nhau
về kích thớc hạt và sự phân bố do điều kiện tạo thành khác nhau.
- Ferit (ký hiệu là F hay ): là dung dịch rắn xen kẽ của cacbon ở trong
Fe(), có mạng lập phơng thể tâm nên khả năng hòa tan của cacbon ở trong
Fe() là không đáng kể, lớn nhất ở 727
0
C là 0,02% và nhỏ nhất ở nhiệt độ

thờng là 0,006%.
- Auxtenit (kí hiệu là As hay ): là dung dịch rắn xen kẽ của cacbon
trong Fe(), có mạng lập phơng diện tâm nên khả năng hòa tan cacbon của
Fe() khá lớn, lớn nhất ở nhiệt độ 1147
0
C với 2,14% và nhỏ nhất ở 727
0
C với
0,8%C.
Auxtenit rất dẻo và dai khi các nguyên tố khác hòa tan vào không
những làm độ cứng tăng lên và độ dẻo độ dai giảm đi đáng kể mà còn làm
thay đổi động học chuyển biến do đó ảnh hởng lớn tới nhiệt luyện.
5.2.2.2. Các tổ chức 2 pha
- Peclit (ký hiệu là P hay [+Xe]): Peclit là hỗn hợp cơ học cùng tích
của Ferit và Xementit ( + Xe) tạo thành ở 727
0
C từ dung dịch rắn Auxtenit
chứa 0,8%C. Trong Peclit có 88% Ferit và 12% Xementit. Từ giản đồ trạng
thái Fe - C ta thấy trong quá trình làm nguội, thành phần cacbon của
Auxtenit sẽ biến đổi và khi đến 727
0
C có 0,8%C (các hợp kim có lợng
cacbon nhỏ hơn 0,8% thì thành phần Auxtenit biến đổi theo hớng tiết ra Ferit
để làm tăng cacbon còn các hợp kim có lợng cacbon lớn hơn 0,8% thì thành
phần Auxtenit biến đổi theo hớng tiết ra Xementit làm giảm cacbon, cả 2 tr-
ờng hợp trên đều đa đến lợng cacbon trong Auxtenit là 0,8% ở 727
0
C). Lúc
đó, Auxtenit có 0,8% C sẽ chuyển biến thành hỗn hợp cùng tích của Ferit và
Xementit:

[ ]
CFe
3R
C727
s
0
+
hay
[ ]
67,6302,0
727
8,0
0
CFe
C
+

Tùy theo hình dạng Xêmentit ở trong hỗn hợp, ngời ta chia ra 2 loại
peclit là peclit tấm và peclit hạt (Peclit tấm Xe ở dạng tấm phiến còn Peclit
hạt thì Xe ở dạng hạt). Peclit là hỗn hợp cơ học nên có tính chất trung gian.
Kết hợp giữa tính dẻo, dai của và cứng, dòn của Xe nên nói chung P có độ
cứng, độ bền cao, tính dẻo dai thấp. Tuy nhiên cơ tính của nó có thể thay đổi
trong phạm vi khá rộng phụ thuộc vào độ hạt của Xe.
- Ledeburit (ký hiệu là Le hoặc [+Xe] hay [P+Xe]): Ledeburit là hỗn
hợp cơ học cùng tinh, kết tính từ pha lỏng có nồng độ 4,3%C ở 1147
0
C.
Lúc đầu mới tạo thành nó gồm và Xe (trong khoảng 727
0
C ữ 1147

0
C).
Khi làm nguội xuống dới 727
0
C, chuyển biến thành P do vậy Lêdeburit là
hỗn hợp cơ học của Peclit và Xementit. Nh vậy cuối cùng Lêdeburit có 2 pha
là và Xe trong đó Xe chiếm tỉ lệ gần 2/3 nên Leđeburit rất cứng và dòn.
5.2.3. Quá trình kết tinh của hợp kim Fe-C
5.2.3.1. Phần phía trên đờng đặc AHJECF
- Khu vực có thành phần (0,1 ữ 0,51) %C:
Khi làm nguội đến đờng lỏng AB, hợp kim lỏng sẽ kết tinh ra dung dịch
rắn trớc. Khi hạ nhiệt độ xuống tới 1499
0
C, hợp kim có 2 pha là dung dịch
rắn chứa 0,1%C và dung dịch lỏng chứa 0,51%C nên xảy ra phản ứng bao
tinh tạo ra dung dịch rắn Austenit chứa 0,16%C.

0,1%C
+ L
0,51%C


C1499
0

0,16%C
- Khu vực có thành phần (0,51 ữ 4,3) %C:
Khi làm nguội hợp kim tới đờng lỏng BC nó sẽ kết tinh ra . Các hợp
kim có thành phần từ (0,51 ữ 2,14) %C kết thúc kết tinh bằng sự tạo thành
dung dịch rắn còn các hợp kim có thành phần từ (2,14ữ 4,3) %C kết thúc

kết tinh bằng sự kết tinh của dung dịch lỏng có thành phần ứng với điểm C
tạo ra 2 pha có thành phần ứng với điểm E và Xe ở 1147
0
C.
Lc

C1147
0
[
E
+ Xe
F
]
Hỗn hợp cơ học trên gọi là hỗn hợp cơ học cùng tinh Ledeburit
Khi T > 727
0
C tổ chức Le gồm [ + Xe]
Khi T < 727
0
C tổ chức Le gồm [P + Xe]
5.2.3.2. Phần phía dới đờng đặc AHJECF
Tại 727
0
C có thành phần 0,8%C sẽ chuyển biến thành P là hỗn hợp
của 2 pha và Xe gọi là hỗn hợp cơ học cùng tích.

s

C727
0

[
R
+ Xe
K
]
5.3. Phân loại hợp kim Fe - C theo giản đồ trạng thái
Để phân loại hợp kim Fe - C ngời ta dựa vào hàm lợng của cacbon trong
hợp kim đó.
5.3.1. Thép
Là hợp kim của Fe với C mà hàm lợng C trong nó nhỏ hơn 2,14%. Do
vậy, ta có thể phân ra làm 3 loại thép.
- Thép trớc cùng tích: Thép có hàm lợng cacbon < 0,8%
Tổ chức của thép trớc cùng tích là (P + )
Hình 5.3 Tổ chức tế vi của thép trớc cùng tích
- Thép cùng tích: Thép có thành phần cacbon = 0,8%. Tổ chức của thép
cùng tích là hỗn hợp cơ học cùng tích P.
a b
Hình 5.4 Tổ chức tế vi của thép cùng tích
a. Peclit tấm; b. Peclít hạt
- Thép sau cùng tích: Là thép có hàm lợng cacbon nằm trong khoảng
(0,8 ữ 2,14) %. Tổ chức của thép sau cùng tích là P + Xe
II
. Lợng Xe
II
ít đợc
tiết ra dới dạng mạng lới bao quanh hạt P nên có tính dòn cao chính vì vậy,
trên thực tế ngời ta chỉ dùng thép có hàm lợng cacbon nhỏ hơn 1,3%.
Hình 5.5. Tổ chức tế vi của thép sau cùng tích
Dải trắng là Xe
II

, với nền tối là P
5.3.2. Gang
Là hợp kim của Fe với C mà hàm lợng C trong nó lớn hơn 2,14% và nhỏ
hơn 6,67%. Dựa vào hàm lợng cacbon và tơng tự đối với thép, ta có thể phân
ra làm 3 loại gang sau:
- Gang trớc cùng tinh là loại gang có hàm lợng cacbon < 4,3%.
Tổ chức của gang trớc cùng tinh là P + Xe
II
+ Le. Đây là loại gang th-
ờng đợc sử dụng trong thực tế
Hình 5.6. Tổ chức tế vi gang trớc cùng tinh
- Gang cùng tinh là loại gang có hàm lợng cacbon là 4,3%
Tổ chức của gang cùng tinh là Le
Hình 5.7. Tổ chức tế vi của gang cùng tinh
- Gang sau cùng tinh: là loại gang có hàm lợng cacbon lớn hơn 4,3%
Tổ chức của gang sau cùng tinh là Le + Xe
I
Hình 5.8. Tổ chức tế vi gang sau cùng tinh
Các loại gang trên đợc gọi chung là gang trắng, cacbon trong gang trắng
đều tồn tại dới dạng Xe.
5.3.3. Đặc điểm cơ tính của thép và gang theo giản đồ trạng thái
5.3.3.1. Thép
- Thép trớc cùng tích, lợng cacbon ít nên lợng Xe cũng ít vì vậy thép có
tính dẻo cao.
- Thép sau cùng tích và cùng tích, hàm lợng cacbon tăng nên tỉ lệ pha
Xe tăng do vậy làm tăng độ cứng, tính dòn đồng thời làm độ thắt tỉ đối , độ
giãn dài tơng đối giảm xuống. Vì những lý do trên mà trên thực tế, ngời ta
không dùng thép có hàm lợng cacbon quá cao (%C > 1,3%).
5.3.3.2. Gang
Gang sau cùng tích có lợng Xe quá nhiều gây dòn và cứng, không có

khả năng cắt gọt do vậy không đợc sử dụng. Thực tế, ngời ta sử dụng gang tr-
ớc cùng tích có hàm lợng cacbon nhỏ hơn 3,5%.
5.4. Các nhiệt độ tới hạn hợp kim Fe - C theo giản đồ trạng
thái
5.4.1. Nhiệt độ phản ứng cùng tinh (T = 1147
0
C)
Với hàm lợng cacbon lớn hơn 2,14% đợc dùng để xác định chế độ nấu
luyện của hợp kim.
5.4.2. Nhiệt độ phản ứng cùng tích (T = 727
0
C)
[F + Xe] (khi làm nguội) và [F + Xe] (khi nung).
Hàm lợng cacbon lớn hơn 0,02% và đợc áp dụng nhiều trong nhiệt
luyện là đờng A
1
.
Trong thực tế, nhiệt độ chuyển biến khi nung nóng và làm nguội bao
giờ cũng khác với giản đồ. Để biểu thị quá trình nung nóng khi có sự chuyển
biến pha trên thực tế ngời ta gọi đó là đờng AC
1
và khi làm nguội là đờng Ar
1
T
0
Ar
1
< T
0
A

1
< T
0
Ac
1
Hình 5.9. Đồ thị nhiệt độ thực tế khi nung nóng và làm nguội
5.4.3. Nhiệt độ đờng giới hạn hòa tan của Ferit () trong Auxtenit () là
đờng A
3
Nhiệt độ giới hạn hòa tan đợc thay đổi theo hàm lợng cacbon gọi là đ-
ờng A3. Khu nung vợt qua nhiệt độ AC
3
thì kết thúc quá trình hòa tan của
Ferit () vào Auxtenit (). Đồng thời, khi làm nguội xuống nhiệt độ nhỏ hơn
Ar
3
thì bắt đầu tiết ra Ferit () từ Auxtenit().
Nh vậy: T
0
Ar
3
< T
0
A
3
< T
0
Ac
3
ý nghĩa: Dùng chọn chế độ nhiệt luyện thép trớc cùng tích.

5.4.4. Nhiệt độ đờng giới hạn hòa tan của Xementit (Xe) vào Auxtenit ()
là đờng A
cm
Nhiệt độ giới hạn hòa tan đợc thay đổi theo hàm lợng cacbon gọi là đ-
ờng A
cm
. Khi nung vợt qua nhiệt độ Ac
cm
thì kết thúc quá trình hòa tan của
Xementit (Xe) vào Auxtenit (). Đồng thời, khi làm nguội xuống nhiệt độ
nhỏ hơn Arcm thì bắt đầu có sự tiết ra Xementit (Xe) từ Auxtenit ().
Nh vậy: T
0
Ar
cm
< T
0
A
cm
< T
0
Ac
cm
.
Fe
0,006
0,2 0,8
A
C1
A

1
Ar
1
Ar
cm
Ac
cm
A
cm
Ac
cm
Ar
cm
911
727
Fe
3
C
%cacbon
Ch¬ng 6. C¸c chuyÓn biÕn x¶y ra khi Nung
vµ lµm nguéi thÐp
Nhiệt luyện thép chiếm địa vị chủ yếu trong nhiệt luyện nói chung và là
một khâu quan trọng, không thể thiếu được trong chế tạo cơ khí, sở dĩ như
vậy vì thép được sử dụng như là vật liệu chủ yếu và quan trọng nhất trong
số các kim loại đồng thời có thể áp dụng nhiều phương pháp nhiệt luyện
khác nhau để cải biến cơ tính và tính công nghệ của nó.
Tác dụng của nhiệt luyện là ở 2 điểm sau:
- Làm tăng độ bền, độ cứng, tính chống mài mòn của chi tiết bằng thép
(gang) mà vẫn bảo đảm yêu cầu về độ dẻo và độ dai. Do vậy có thể làm cho
chi tiết chịu được tải trọng lớn hơn hoặc có thể làm nhỏ, gọn hơn, sử dụng

được bền, lâu hỏng hơn.
Trong thực tế sản xuất cơ khí thấy rõ tác dụng này. Nhiều loại thép
sau khi nhiệt luyện bằng cách tôi + ram độ bền, độ cứng tăng lên 2 - 3 lần
(tuy độ dẻo dai có giảm) rất có lợi trong việc hoá bền các chi tiết này, các
chi tiết máy chịu ma sát như bánh răng, trục Nếu không hoá bền bằng
nhiệt luyện rất chóng mòn, hỏng (thời hạn làm việc giảm đi từ hàng chục
đến hàng trăm lần). Đối với dao cắt, khuôn rập tác dụng này của nhiệt
luyện lại càng có ý nghĩa quyết định. Các sản phẩm này nếu không qua tôi
v ram thỡ khụng th lm vic c. Mt trong nhng yu t quan trng
quyt nh cht lng cỏc sn phm c khớ l trỡnh ca nhit luyn.
- Ci thin tớnh cụng ngh
Ngoi tỏc dng hoỏ bn k trờn, nhit luyn cũn cú kh nng ci thin
tớnh cụng ngh. Khi thnh hỡnh sn phm khụng th khụng chỳ ý n tớnh
thớch ng ca thộp i vi cỏc phng phỏp gia cụng khỏc nhau: ỳc, rốn
hn, ct, gt Ci thin cỏc tớnh cụng ngh ú lm quỏ trỡnh gia cụng ch
to c thun li v cú th tin hnh vi nng sut cao hn, gúp phn
nõng cao sut lao ng. Trong ch to c khớ thng gp hin tng sau khi
rốn, thộp b bin cng mt phn rt khú (cú trng hp khụng th ct gt,
trong trng hp ny phi tin hnh nhit luyn bng phng phỏp thớch
hp () cng gim i, ct gt tr nờn d dng. i vi thộp cacbon thp,
cng ca nú trng thỏi quỏ thp cng khú ct gt phi tin hnh
thng hoỏ tng thờm cng m bo ct gt d. p dng cỏc phng
phỏp nhit luyn thớch hp gia cỏc khõu gia cụng c khớ l mt trong
nhng bin phỏp nõng cao nng sut lao ng trong ngnh c khớ (nh
nõng cao tc ct gt, kh nng rp sõu )
Do ú tỏc dng quan trng nh vy nờn hu ht cỏc chi tit quan trng
cỏc mỏy u c qua nhit luyn. Vớ d chi tit qua nhit luyn trong ụ tụ -
mỏy kộo chim (70 - 80)% trong mỏy cụng c (60 - 70)%, tt c cỏc dng c
u phi nhit luyn.
6.1. Khái niệm về nhiệt luyện

6.1.1. Định nghĩa
Nhiệt luyện là phơng pháp gia công kim loại bằng cách nung kim loại
tới một nhiệt độ xác định, giữ nhiệt một thời gian sau đó làm nguội với tốc
độ nguội xác định để thu đợc sản phẩm có tổ chức và cơ tính theo yêu cầu.

= Tốc độ nguội


d
dT
tg =
(thời gian)
0
C

Thời gian giữ nhiệt
Nhiệt

độ nung

Hình 6.1. Đồ thị công nghệ tổng quát của nhiệt luyện
6.1.2. Đặc điểm
- Nhiệt luyện là phơng pháp gia công không làm thay đổi hình dáng,
kích thớc của sản phẩm mà chỉ thay đổi tổ chức của kim loại dẫn đến thay
đổi cơ tính của sản phẩm.
- Mối quan hệ giữa các yếu tố công nghệ và cơ tính của sản phẩm là
mối quan hệ nhân quả.
- Đợc sử dụng cả trong giai đoạn tạo phôi và giai đoạn gia công kết
thúc.
Phạm vi áp dụng: trong tất cả các nhà máy cơ khí, khoảng 90% các

chi tiết phải qua nhiệt luyện.
6.1.3. Phân loại nhiệt luyện
- Nhiệt luyện sơ bộ là những dạng nhiệt luyện mà sản phẩm sau nhiệt
luyện còn tiếp tục gia công.
- Nhiệt luyện kết thúc là những dạng nhiệt luyện mà sản phẩm sau nhiệt
luyện không gia công nữa (trừ mài tinh).
6.1.4. Các thông số của quá trình nhiệt luyện
Bao gồm ba thông số cơ bản sau:
- Nhiệt độ nung: là nhiệt độ lớn nhất mà sản phẩm đợc nung tới và
giữ tại đó một khoảng thời gian xác định.
Vai trò: quyết định sự hình thành tổ chức kim loại ban đầu do đó
quyết định chất lợng và cấu trúc của tổ chức sau nhiệt luyện.
- Thời gian giữ nhiệt: là khoảng thời gian giữ sản phẩm ở nhiệt độ
nung.
Vai trò: quyết định sự đồng đều hoá về mặt tổ chức trong toàn bộ thể
tích của sản phẩm ở nhiệt độ cao, qua đó đạt đợc sự đồng đều về cơ tính
của sản phẩm.
Thời gian giữ nhiệt phụ thuộc vào khối lợng, kích thớc và bản chất
của vật liệu sản phẩm.
- Tốc độ nguội: là tốc độ giảm nhiệt độ của sản phẩm sau khi giữ
nhiệt.
Vai trò: quyết định sự hình thành các tổ chức khác nhau của sản
phẩm sau nhiệt luyện và tạo ra tổ chức hạt phù hợp.
Tốc độ nguội phụ thuộc vào mục đích của nhiệt luyện và bản chất của
vật liệu sản phẩm.
6.2. Các chuyển biến xảy ra khi nung thép
6.2.1. Đặc điểm chuyển biến pha thể rắn
Mô hình: có sự xuất hiện một pha mới trong lòng pha ban đầu (pha
mẹ) nhng sự thay đổi thể tích của vật thể coi nh không đáng kể nên coi là
quá trình đẳng tích.

Sự thay đổi năng lợng tự do của hệ khi xuất hiện pha mới:
F = - F
v
+ F
BM
+ F
đh
Trong đó:
F: Thay đổi năng lợng tự do đẳng tích
F
v
: Năng lợng tiêu tốn để tạo ra thể tích pha mới
F
BM
: Năng lợng bề mặt của pha mới đợc tạo ra
F
đh
: Năng lợng đàn hồi do sự chèn ép giữa hai pha rắn.
Sự thay đổi năng lợng tự do lớn hơn dẫn đến quá trình chuyển biến xảy
ra chậm hơn so với quá trình kết tinh, vì vậy đòi hỏi độ quá nung T lớn hơn.
Nh vậy, nghiên cứu tạo mầm và lớn lên của mầm pha mới tơng tự quá
trình kết tinh và thu đợc hai đại lợng:
- Tốc độ tạo mầm N (T
-1
)
- Tốc độ phát triển mầm v (LT
-1
, L
2
T

-1
, L
3
T
-1
)
Hình 6.1. ảnh hởng của T tới N và v
Trên đồ thị ta thấy tồn tại đoạn giảm của N và v theo T, điều này đợc
giải thích nhờ sự tơng tác của hai qúa trình là toả năng lợng và khuếch tán do
đó quy luật này chỉ đúng khi làm nguội. Khi nung sự phụ thuộc của N và v
N, v
T
v
N
v
N
Biểu diễn khi nung
vào độ quá nhiệt T không tồn tại đoạn giảm của N và v. Do khi T tăng thì
F
v
tăng và hệ số khuếch tán D
o
cũng tăng và dẫn đến N và v chỉ tăng.
Công thức xác định lợng pha mới đợc hình thành (phơng trình Jhonson -
Mehl)

=
43
*
Nv
3
exp1
V
V
Trong đó:
V
*
: Thể tích pha mới đợc tạo thành
V: Thể tích ban đầu
N: Tốc độ tạo mầm
v: Tốc độ phát triển mầm
: Thời gian chuyển biến.
6.2.2. Sự tạo thành Austenit khi nung
Theo lý thuyết ở 727
0
C thì xảy ra phản ứng:
Peclit (P) Austenit ()
Hay: [ Ferit () + Xementit (Xe) ] Austenit ()
0,8% C 0,02% C 6,67% C
Vấn đề cần nghiên cứu:
- Mầm Austenit đầu tiên tạo ra ở đâu ?
- Quá trình phát triển của Austenit sẽ chiếm hết pha nào trớc ( hay
Xe) ?

- Xây dựng đờng cong động học chuyển biến ?
6.2.2.1. Phơng pháp nghiên cứu
- Phơng pháp lý thuyết: dựa vào phơng trình Jhonson Mehl
Aravi bằng cách cho các giá trị N, v tơng ứng với các T khác nhau. Lập các
dải từ
1
đến
n
(n ), từ đó vẽ đợc đờng cong chuyển biến. Song trên
thực tế, qúa trình nung thép khi nhiệt luyện là rất đa dạng, vì vậy ta sẽ phải
thực hiện một khối lợng tính toán rất nhiều nên khi sử dụng phơng pháp này
sẽ trở nên phức tạp và không thực tế. Thông thờng để xây dựng các đờng
cong động học chuyển biến, ngời ta thờng dùng phơng pháp thực nghiệm.
Nung 727
0
C
Nung 727
0
C
- Phơng pháp thực nghiệm:
Tiến hành chuẩn bị hàng loạt mẫu có cùng kích thớc, tổ chức ban đầu
hoàn toàn nh nhau và cùng một thành phần các bon là 0,8%. Khi đó tổ chức
ban đầu của các mẫu là 100% Peclit.
Nung mẫu trong lò muối hoặc lò có cảm ứng để đảm bảo nung thật
nhanh lên trên nhiệt độ Ac
1
. Giữ đẳng nhiệt tại nhiệt độ xác định (> Ac
1
) với
các khoảng thời gian khác nhau. Sau đó làm nguội và đo lợng chuyển biến.

Với mô hình nh trên, kết quả thực nghiệm cho chúng ta đờng cong chuyển
biến Peclit thành Austenit khi nung có dạng nh sau:
Hình 6.3. Mô hình nung mẫu (a) và đờng cong thực nghiệm (b)
Trên đờng cong động học chúng ta thấy có bốn giai đoạn sau:
Đoạn OA: giai đoạn phôi thai, độ dài của giai đoạn này phụ thuộc vào
nhiệt độ nung (hay độ quá nung T), nhiệt độ thực hiện chuyển biến càng
cao (T lớn) thời gian phôi thai càng nhỏ và ngợc lại. Đây là giai đoạn
khuếch tán tạo các vùng có %C tơng đơng %C trong Austenit (0,8%C) và gọi
là giai đoạn tạo sự ba động thành phần.
Đoạn AB: tốc độ chuyển biến tăng dần do tăng quá trình tạo mầm trên
ranh giới hạt pha.
Đoạn BC: giai đoạn tốc độ chuyển biến gần nh không đổi do hầu hết
các dạng khuyết tật đã tham gia vào qúa trình tạo mầm pha mới.
Đoạn CD: giai đoạn tốc độ chuyển biến giảm dần và tiến tới bằng
không, do lúc này lợng pha mới tăng lên, pha cũ giảm dần dẫn đến giảm tốc
độ chuyển biến và khi pha cũ hết tốc độ bằng không.
D
100
% Au
B
O A
C

b,
0
C
Ac
1
a,
O

3

2

1
Với việc thực hiện qúa trình chuyển biến ở hàng loạt nhiệt độ khác
nhau, ta có một họ đờng cong động học chuyển biến Peclit thành Austenit
khi nung. Trong thực tế, vấn đề cần xác định là thời điểm bắt đầu và kết thúc
chuyển biến Peclit thành Austenit cũng nh thời gian cần thiết để thực hiện
chuyển biến hoàn toàn tại các nhiệt độ khác nhau. Chính vì vậy để thuận
tiện cho việc sử dụng ta biến đổi đờng cong thực nghiệm đó thành dạng khác
theo hệ toạ độ nhiệt độ - thời gian. Việc biến đổi đợc thực hiện bằng cách kẻ
các đờng đẳng mức (% Austenit chuyển biến) sang hệ toạ độ nhiệt độ - thời
gian, và để đơn giản ta chỉ cần hai điểm bắt đầu và kết thúc chuyển biến.
Nối các điểm bắt đầu và kết thúc chuyển biến tại các nhiệt độ tơng ứng ta đ-
ợc hai đờng bắt đầu và kết thúc chuyển biến Peclit thành Austenit.
Hình 6.4. Cách xây dựng đờng cong động học chuyển biến P

Au (hình
a)
và ảnh hởng của tốc độ nung (hình b)
(1): Đờng bắt đầu chuyển biến P

Au
(2): Đờng kết thúc chuyển biến P

Au
Khi tốc độ nung càng lớn thì nhiệt độ bắt đầu và kết thúc chuyển biến P

Au càng tăng và ngợc lại. Vì vậy, khi nhiệt luyện cần phải lu ý nhiệt độ
chuyển biến thực tế theo tốc độ nung.
6.2.2.2. Cơ chế tạo mầm Austenit
1
T
1
%A
0
C



1

2
T
2
> T
1
v
2
> v
1

2
<
1
T
2
T

3
T
4
T
5
T
1
T
2
T
3
T
4
T
5
1
2
2
P A
Austenit
P quá nung
Ac
1
Peclit
a,
0
C
v
2
v

1
Austenit
T
1
T
2
Ac
1
quá nung
P A
Peclit
b,
Khi tạo mầm Austenit đầu tiên chúng ta thấy rõ rằng, cần có sự phân bố
lại của nồng độ (thành phần) các bon. Vì vậy mầm ban đầu sẽ đợc tạo ra nhờ
sự khuếch tán và ba động thành phần. Do đó sự u tiên tạo mầm ban đầu sẽ là
mặt phân giới pha giữa Ferit () và Xementit (Fe
3
C), tại mặt phân giới pha
giữa Ferit và Xementit nồng độ các bon có thể lên tới 0,25 %, thuận lợi cho
tạo mầm Austenit () khi có ba động thành phần, đồng thời qúa trình khuếch
tán của các bon tại đây mạnh hơn rất nhiều càng thuận lợi cho việc tạo mầm
Austenit. Các kết quả thực nghiệm cho thấy diện tích mặt phân giới pha giữa
Ferit và Xementit lên tới cỡ (2000
ữ
10000) mm
2
/1 mm
3
thể tích Peclit. Cơ
chế tạo mầm ban đầu trên mặt phân giới pha đợc gọi là cơ chế Blanter.

Hình 6.5. Sơ đồ hình thành Austenit trên mặt phân giới pha Ferit và
Xementit
Tuy nhiên, với các nghiên cứu sau này khi tiến hành nung rất nhanh
Peclit hoặc tơng ứng là nhiệt độ chuyển biến rất cao, khi đó bằng thực
nghiệm cho thấy rằng tinh thể Austenit đầu tiên có dạng hình kim và
Austenit ban đầu có quan hệ liên mạng với Ferit, đồng thời nồng độ các bon
trong Austenit ban đầu xấp xỉ nồng độ các bon trong Ferit. Với kết quả thực
nghiệm đó ngời ta có thể kết luận rằng, khi nung nhanh Peclit thì sự tạo
thành các mầm Austenit không theo cơ chế khuếch tán và ba động thành
phần mà Ferit trực tiếp chuyển thành Austenit do trợt mạng tơng tự nh qúa
trình biến dạng dẻo. Khi lợng Austenit tăng lên, lúc đó Xementit tiếp tục hoà
tan vào Austenit làm tăng hàm lợng các bon. Nh vậy cơ chế tạo mầm
Austenit phụ thuộc vào tốc độ nung khi nhiệt luyện, trong thực tế với các qúa
trình nhiệt luyện thông thờng thì cơ chế Blanter là chủ yếu, tuy nhiên với các
dạng nhiệt luyện đặc biệt (tôi bề mặt ) khi đó cơ chế trợt mạng lại là chủ
đạo.
6.2.2.3. Cơ chế lớn lên của mầm Austenit
Mầm Austenit ban đầu khi mới tạo ra có sự phân bổ nồng độ các bon
không đồng đều, phần tiếp giáp với Xementit có nồng độ các bon cao, ngợc
lại phần tiếp giáp với Ferit có nồng độ các bon thấp (đờng cong phân bố
nồng độ các bon theo hình). Khi mầm Austenit phát triển, nó liên tục về cả
hai phía Ferit và Xementit. Trong qúa trình đó Xementit liên tục hoà tan vào
Austenit để tiến tới nồng độ các bon của Austenit.
Xe





Xe

Hình 6.6. Phân bố nồng độ các bon trong mầm Austenit ban đầu
T: Nhiệt độ thực hiện chuyển biến
a: Nồng độ các bon trong Ferit tại mặt phân giới pha Ferit và
Austenit (C

/

)
b: Nồng độ các bon trong mầm Austenit tại mặt phân giới pha (C

/

)
c: Nồng độ các bon trong Austenit tại mặt phân giới pha Austenit và
Xementit (C

/ Fe3C
).
Từ hình vẽ chúng ta thấy tốc độ phát triển của Austenit phụ thuộc vào
khả năng khuếch tán của các bon trong Ferit và Austenit theo tỉ lệ thuận,
đồng thời cũng phụ thuộc vào độ chênh nồng độ giữa hai điểm (a) và (b)
trên đồ thị. Khi độ chênh càng nhỏ, tốc độ phát triển của Austenit càng
nhanh. ở đây chúng ta cũng thấy rõ rằng khi nhiệt độ chuyển biến T >
910
0
C (điểm G trên giản đồ Fe - Fe
3
C) khi đó điểm a và b trùng nhau và
Austenit sẽ trực tiếp hình thành từ Ferit theo cơ chế trợt mạng. Khi Austenit
phát triển, tốc độ phát triển của nó về hai phía Ferit và Xementit sẽ đợc tính

theo các công thức sau:




==
/
c
1
C
D
Kvv
CFe/
c
2CFe
3
3
C
D
Kvv




==
Trong đó:
K: Hệ số phụ thuộc vào điều kiện chuyển biến
D
c

: Hệ số khuếch tán của các bon trong Austenit
C

/

: Độ chênh nồng độ giữa và tại thời điểm tính
C

/ Fe3C
: Độ chênh nồng độ giữa và Fe
3
C tại thời điểm tính.
%C
a

b
c
Fe
3
C
x
0
C
G
T
a
b c
E
SP
C

/
Q
C
/
0,8
C
/ Fe3C
Rõ ràng ta thấy C

/ Fe3C
là rất lớn so với C

/

do đó v
1
lớn hơn v
2
rất
nhiều, vì vậy khi Austenit phát triển nó sẽ tiến về phía Ferit mạnh hơn về
phía Xementit, do đó Ferit sẽ hết trớc Xementit trong qúa trình phát triển của
Austenit. Các kết quả nghiên cứu trên thực nghiệm cũng đã chứng minh sự
đúng đắn hoàn toàn của kết luận này.
Tóm lại, ta có thể khái quát các giai đoạn chuyển biến Peclit thành
Austenit khi nung nh sau:
Giai đoạn 1: Peclit Austenit bao gồm tạo mầm, mầm lớn lên và kết
thúc là hết Ferit.
Giai đoạn 2: Xementit lại tiếp tục hoà tan vào Austenit, kết thúc là
Xementit hết và tạo ra một pha Austenit nhng cha đồng đều về nồng độ các
bon.

Giai đoạn 3: Đồng đều hoá thành phần các bon nhờ qúa trình khuếch
tán.
Hình 6.7. Sơ đồ các giai đoạn hình thành Austenit
Chuyển biến xảy ra khi nung với thép trớc và sau cùng tích:
Các loại thép sử dụng trong kỹ thuật không chỉ có thép cùng tích (0,8%
C) mà còn có các loại thép trớc và sau cùng tích, khi đó đờng cong động học
cần thêm các quá trình hoà tan của Ferit (thép trớc cùng tích) và Xementit
(với thép sau cùng tích) vào trong Austenit. Do đó đờng cong động học sẽ có
thêm các đờng bắt đầu và kết thúc các quá trình hoà tan của pha thứ hai.
%C
6,67
0,8
0,02

Xe (Fe
3
C) Fe
3
C Fe
3
C


ch a đồng đều đồng đều
1
2 3 4
0
C
0
C

A
TM
A
C3
A
C1

Peclit + Ferit
a,
1
2 3 4
A
TM
A
Cm
A
C1

Peclit + Xementit II
b,
Hình 6.8. Đờng cong động học chuyển biến khi nung của thép trớc cùng
tích (hình a)
và sau cùng tích (hình b); A
TM
: nhiệt độ xảy ra trợt mạng
(3): Đờng bắt đầu hoà tan của Ferit hoặc Xementit vào Austenit
(4): Đờng kết thúc hoà tan của Ferit hoặc Xementit vào Austenit
6.2.2.4. Độ hạt Austenit
- ý nghĩa: hạt là độ hạt trung gian trong nhiệt luyện vì vậy nó gián
tiếp quyết định độ hạt của tổ chức kim loại sau nhiệt luyện.

- Yêu cầu: thép khi nung không đợc tạo ra Austenit hạt lớn.
- Phân loại độ hạt:
Hạt ban đầu: Là những hạt đầu tiên tạo thành khi nung. Hạt ban đầu
phụ thuộc chủ yếu tổ chức ban đầu trớc khi nung và độ quá nung T. Tổ
chức ban đầu càng nhỏ mịn, hạt ban đầu càng nhỏ, độ quá nung T càng lớn,
hạt ban đầu càng nhỏ. ý nghĩa của hạt ban đầu là ở chỗ nó là cơ sở để thu đ-
ợc tổ chức hạt nhỏ khi tiến hành nhiệt luyện.
Hạt thực tế: Là kích thớc hạt Austenit thu đợc trong điều kiện nung
thực tế của quá trình nhiệt luyện và nh vậy thông thờng hạt thực tế lớn hơn
hạt ban đầu. Hạt thực tế có ý nghĩa vô cùng quan trọng vì nó trực tiếp ảnh h-
ởng đến cơ tính, chất lợng sản phẩm sau nhiệt luyện. Hạt thực tế phụ thuộc
vào hạt ban đầu, nếu hạt ban đầu càng nhỏ mịn và đồng đều thì hạt thực tế
càng nhỏ; vào nhiệt độ nung và thời gian giữ nhiệt, nhiệt độ nung và thời
gian giữ nhiệt càng lớn, hạt thực tế càng có kích thớc lớn và hạt thực tế còn
phụ thuộc rất mạnh vào thành phần hoá học của thép, do các nguyên tố hợp
kim tác động rất mạnh đến quá trình lớn lên của hạt Austenit.
Hạt di truyền (hạt bản chất): Là kích thớc hạt của tất cả các loại thép
đợc nung trong cùng một điều kiện tiêu chuẩn nh nhau. Ví dụ, khi xác định
hạt di truyền cho thép kết cấu nhiệt độ nung là (930
ữ
950)
0
C, thời gian giữ
nhiệt là 8 giờ và đợc nung trong môi trờng chất thấm các bon bao gồm 60%
bột than gỗ và 40% muối BaCO
3
. Việc đo độ hạt sử dụng kính hiển vi với độ
phóng đại 200 lần, hạt Austenit đợc phân cấp theo bảng phân cấp quốc tế
gồm 11 cấp theo thứ tự từ (1 ữ 11) là từ cỡ hạt lớn đến nhỏ dần, cỡ hạt từ (1 ữ
4) là cỡ hạt của hạt di truyền hạt lớn, cỡ hạt từ (5 ữ 11) là cỡ hạt của hạt di

truyền hạt nhỏ.
Việc nung trong môi trờng chất thấm các bon nhằm mục đích tạo ra tổ
chức tơng đơng nhau giữa thép trớc và sau cùng tích, do đó việc xác định độ
hạt Austenit có tính đặc trng đầy đủ. Hạt di truyền biểu thị xu hớng lớn lên
của hạt Austenit trong các loại thép ở điều kiện nhiệt luyện thông thờng. Cần
chú ý là ở đây mới chỉ là xu hớng, cha phải là thực tế và do đó căn cứ vào
loại thép với hạt di truyền khác nhau, ta có thể áp dụng các biện pháp công
nghệ phù hợp để thu đợc hạt Austenit nhỏ, mịn. Ví dụ với thép các bon, nhiệt
độ nung khi nhiệt luyện nên khống chế nhỏ hơn 920
0
C để tránh Austenit hạt
lớn hoặc tiến hành nung nhanh. Tuy nhiên, với thép hợp kim (hạt di truyền
hạt nhỏ) ta có thể tăng nhiệt độ nung tới 950
0
C mà không sợ hạt Austenit
lớn.
Hình 6.9. Xu hớng phát triển hạt Austenit theo nhiệt độ
(1): Thép có hạt di truyền hạt lớn
(2): Thép có hạt di truyền hạt nhỏ
Một điều cần quan tâm là khi nung thép có tổ chức Vidmansted hoặc
Mactenxit với độ quá nung (tốc độ nung) lớn, khi đó Austenit tạo ra có quan
hệ liên mạng với pha cũ, tạo trờng ứng suất lớn, mật độ lệch rất cao. Khi đó
ở khoảng nhiệt độ cỡ Ac
1
+ (100
ữ
150)
0
C có hiện tợng kết tinh lại lần I xảy
ra, làm nhỏ hạt Austenit.

6.3. các chuyển biến xảy ra khi làm nguội Austenit
6.3.1. Khái niệm chung
Theo lý thuyết: tại nhiệt độ Ar
1
[ ]
67,602,08,0
Xe+
Qúa trình hình thành Peclit khi làm nguội Austenit phụ thuộc vào
nhiệt độ chuyển biến thực tế, nếu nhiệt độ chuyển biến thực tế giảm thì độ
quá nguội tăng, hạt Peclit sẽ càng nhỏ. Tuỳ theo cấp hạt phân thành các sản
Độ hạt
Peclit
Hạt ban đầu
(Austenit)
1
2
Ac
1
930 ữ 950
0
C
phẩm khác nhau gọi là các sản phẩm của sự phân hoá Austenit khi làm
nguội:
Hình 6.9 Sản phẩm khi làm nguội austenit
6.3.2. Chuyển biến Austenit thành Peclit khi làm nguội chậm
6.3.2.1. Với thép cùng tích
- Mô hình thí nghiệm: làm hàng loạt mẫu thép 0,8%C, nung lên nhiệt
độ lớn hơn Ac
1
để hoàn toàn tạo thành một pha Austenit, sau đó làm nguội

nhanh xuống dới nhiệt độ Ar
1
và giữ đẳng nhiệt ở các nhiệt độ khác nhau. ở
mỗi một nhiệt độ đẳng nhiệt phải kèm nhiều mẫu, mỗi mẫu giữ một thời gian
khác nhau. Sau thời gian giữ nhiệt đem tôi các mẫu trong nớc, đo chuyển
biến và dựng đờng cong theo từng nhiệt độ.
Hình 6.10 Đồ thị khi làm nguội chậm austenit ở các nhiệt độ và thời
gian
- Với việc thực hiện ở nhiều nhiệt độ khác nhau ta sẽ xây dựng đợc họ
đờng cong chuyển biến:

0
C
Austenit
Peclit
Xoocbit
Trustit
Họ Bainit
Mactenxit
A
1
700
600
550
300
M
S
a, Họ Peclit
Xe

b, Họ Bainit
Bainit trên Bainit d ới
Xe
Xe

0
C
Ac
1
T
1
T
2
T
3
T
4


1

2

3

4

Hình 6.11. Đờng cong động học chuyển biến

thành P khi làm nguội

đẳng nhiệt

': Austenit quá nguội tồn tại ở nhiệt độ thấp hơn Ac
1
(1): Đờng bắt đầu chuyển biến Austenit thành Peclit
(2): Đờng kết thúc chuyển biến Austenit thành Peclit
Nếu giảm nhiệt độ chuyển biến (tăng độ quá nguội T) lúc đầu thời
gian phôi thai sẽ giảm, nhng đến một giá trị xác định khi ta tăng T thì thời
gian phôi thai lại tăng lên do số lợng mầm tạo ra quá nhiều gây ứng suất lớn
dẫn đến khó thực hiện chuyển biến.
6.3.2.2. Với thép trớc và sau cùng tích
- Với thép trớc cùng tích
T
1
T
2
T
3
T
4
T
5
T
6
T
7

T
1
T

2
T
3
T
4
T
5
T
6
T
7

% Peclit


(1)
(2)
Ac
1
M
S
Peclit
Xoocbit
Trustit
Bainit trên
Mactenxit
Bainit d ới
100%
Theo lý thuyết: khi nguội xuống dới Ar
3

, bắt đầu tiết ra . Tiếp tục
giảm nhiệt độ, tiết ra càng nhiều. %C trong tăng lên, khi tới nhiệt độ Ac
1
thì %C trong bằng 0,8% và xảy ra phản ứng cùng tích:
[ ]
67,602,08,0
Xe+
Và đờng cong động học chuyển biến khi làm nguội thép trớc cùng tích
phải có thêm đờng tiết pha Ferit.
Hình 6.12. Giản đồ chữ C thép trớc cùng tích
- Với thép sau cùng tích:
Tơng tự nh thép trớc cùng tích, với thép sau cùng tích khi nguội xuống
dới nhiệt độ Ac
m
, bắt đầu có quá trình tiết ra Xementit II. Tuy vậy trong thép
sau cùng tích, hàm lợng Xementit II rất nhỏ, do đó chủ yếu tiết ra dới dạng
mạng lới bao quanh hạt Peclit. Tổ chức này thờng gây dòn cho thép, chính vì
vậy khi nhiệt luyện thép sau cùng tích, thông thờng cần dùng thờng hoá để
phá lới Xementit II.
Hình 6.13Giản đồ chữ C thép sau cùng tích

M
s
Ac
1
P


quá
nguội

Ac
3
0
C

P + Ferit
X + Ferit
T + Ferit
B trên
B d ới
Mactenxit
M
s
A
1



Ac
m

P + Xe II
T + Xe II
B d ới
Mactenxit
X + Xe II
B trên
XeII
6.3.3. Chuyển biến Austenit thành Peclit khi làm nguội liên tục
- Khi làm nguội liên tục Austenit thì đờng cong động học không có nửa

dới
Hình 6.14. Đờng cong động học chuyển biến Austenit thành Peclit
khi nguội đẳng nhiệt ( nét đứt) và liên tục (nét liền) của thép cùng tích
- Tổ chức Bainit chỉ thu đợc khi làm nguội đẳng nhiệt.
- Khi làm nguội liên tục, đờng cong động học dịch sang phải và xuống
dới.
Đờng cong động học chuyển biến thành P gọi là đờng cong chữ C
6.3.4. Chuyển biến Mactenxit
- Khái niệm: chuyển biến Mactenxit là chuyển biến xảy ra khi làm
nguội Austenit với một tốc độ nguội đủ lớn. Quá trình chuyển biến xảy ra ở
nhiệt độ rất thấp (so với Ar
1
), cacbon trong Austenit không kịp khuếch tán để
tạo Xe mà toàn bộ lợng cacbon của Austenit giữ nguyên trong mạng của
Fe() (có dịch chuyển thì chỉ trên khoảng cách nhỏ hơn một thông số mạng)
do đó tạo ra dung dịch rắn quá bão hoà của cacbon trong Fe(), gọi là tổ
chức Mactenxit.
- Đặc điểm chuyển biến Mactenxit:
Với đặc trng làm nguội của mình, chuyển biến Mactenxit có một số đặc
điểm khác biệt nh sau:
+ Chuyển biến Mactenxit là chuyển biến không khuếch tán, Mactenxit
thu đợc khi nguội nhanh Austenit từ nhiệt độ A
1
. Do đó thành phần hoá học
của Mactenxit trùng với của Austenit.
Ac
1
M
S
0

C