CÂU HỎI ÔN TẬP MÔN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ VẬT LIỆU (Hệ đại học)

CÂU HỎI ÔN TẬP MÔN CÔNG NGHỆ
XỬ LÝ VẬT LIỆU
(Hệ đại học)
Phần 1. Lý thuyết
Câu 1: Khái niệm về khuyếch tán? Các định
luật khuếch tán cơ bản? Ứng dụng của
khuếch tán trong các quá trình công nghệ
chế tạo vật liệu ?
Trả lời :
* Khuếch tán : Là sự chuyển chỗ ngẫu
nhiên của các ng.tử (ion, p.tử) do dao động
nhiệt.
* Các định luật khuếch tán cơ bản :
- Định luật Fick I và hệ số khuếch tán:

- Chuyển biến khi nung nóng thép đã tôi
(khi ram) ?
Trả lời :
- Đặc điểm chuyển biến pha ở trạng thái rắn
của hợp kim Fe-C trong trường hợp
* Chuyển biến xảy ra khi nung nóng thép :
- Cơ sở xác định chuyển biến khi nung nóng
thép là giảng đồ trạng thái Fe-C
- Trong mỗi loại thép ở nhiệt độ thường có
tổ chức Fe + Xe (Peclit)
- Các thép trước và sau cùng tích có tổ chức
phức tạp hơn, có thêm Fe và XeII
+ Khi nung nóng đến Ac1, sẽ có quá trình
chuyển biến:
[Feα + Fe3C]0,8 Ú Feγ(C)0,8

Trong đó:
J - Dòng khuếch tán, kg/m2s (ntử/m2s)
Dấu trừ, chỉ dòng khuếch tán theo chiều
giảm nồng độ
D – hệ số khuếch tán, cm2/s
C – Nồng độ
x – Khoảng dịch chuyển
+ Trong nhiều trường hợp, D phụ thuộc vào
nhiệt độ theo quy luật: D = D0 . exp(-Q/RT)
D0 – hằng số, cm2/s; Q – hoạt năng khuếch
tán, kcal/mol; T – nhiệt độ, K; R – hằng số
khí (R = 1,98 cal/mol.K).
Định luật Fick II

- Nghiệm của phương trình (1.4) là cx ứng
với chiều sâu x, trong trường hợp khuếch
tán một chất có nồng độ cs trên bề mặt vào
bên trong mẫu (với nồng độ ban đầu c0)

* Ứng dụng của khuếch tán trong các quá
trình công nghệ chế tạo vật liệu :
+ Tăng hoặc giảm quá trình khuếch tán để
tạo ra tổ chức và cơ tính của vật đúc theo
yêu cầu.
+ Ủ đồng đều các thành phần
+ Tạo lớp thấm bề mặt
+ Thiêu kết
+ Oxy hóa kim loại.
+ Pha tạp bán dẫn và thủy tinh.
Câu 2: Trình bày đặc điểm chuyển biến pha

ở trạng thái rắn của hợp kim Fe-C trong các
trường hợp sau:
- Chuyển biến xảy ra khi nung nóng thép ?
- Chuyển biến xảy ra khi giữ nhiệt ?
- Chuyển biến của austenit khi làm nguội
chậm ?
- Chuyển biến austenit khi làm nguội nhanh
(chuyển biến Mactenxit) ?

⇒ Vậy khi nung nóng quá Ac1 thì sự chuyển
biến:
+ Từ Ac1 → Ac3, có quá trình hoà tan của
F vào γ . Khi nhiệt độ lớn hơn Ac3, tổ chức
nhận được hoàn toàn là γ .
+ Từ Ac1 → Accm, có quá trình hoà tan
của XeII vào γ . Khi nhiệt độ lớn hơn Accm,
tổ chức nhận được hoàn toàn là γ .
Trong các chuyển biến đó, chuyển biến cơ
bản là tạo thành Austenit từ Peclit;
* Chuyển biến xảy ra khi giữ nhiệt :
+ Giai đoạn giữ nhiệt là rất cần thiết để:
+ Làm đồng đều nhiệt độ giữa bề mặt và
lõi, để lõi cũng có chuyển biến như bề mặt;
+ Đủ thời gian cần thiết sẽ tạo điều kiện để
các chuyển biến xảy ra hoàn toàn;
+ Làm đồng đều thành phần hoá học của
Austenit. Do γ được tạo ra từ F và Xe có
thành phần Cacbon rất khác nhau.

⇒ Thời gian giữ nhiệt chỉ nên lấy vừa đủ,

không nên quá dài vì làm cho hạt γ quá lớn,
thép bị giòn.
* Chuyển biến của austenit khi làm nguội
chậm :

-Là phương pháp làm nguội nhanh Austenit
xuống dưới Ar1 giữ nhiệt ở nhiệt độ này rồi
xác định thời gian bắt đầu và kết thúc sự
chuyển biến từ γ → P.
* Giản đồ T-T-T
+ Ở nhiệt độ cao hơn 7270C:
γ hoàn toàn ổn định;
+ Bên trái chữ “C” thứ nhất:
γ quá nguội;
+ Giữa hai chữ “C”:
γ chuyển biến (γ , P, Xe);
+ Bên phải chữ “C”: các sản phẩm phân
hoá đẳng nhiệt của γ ;
+ Dưới đường MS:
Mactenxit + γ dư.

1

Các sản phẩm phân hoá đẳng nhiệt của
Austenit quá nguội
- Khi γ phân hoá ở 7000C → Peclit [F +
Xe] (Xe có dạng tấm với kích thước thô to),
có độ cứng 10 ÷15 HRC;
- Khi γ phân hoá ở 600 ÷ 7000C → Xoocbit
[F + Xe] (Xe có dạng tấm với kích thước

10-1 ÷ 10-4 mm), có độ cứng khoảng 20 ÷
35 HRC, ký hiệu là X;
- Khi γ phân hoá ở 500 ÷ 6000C → Trustit
[F + Xe] (Xe dạng tấm rất nhỏ mịn với kích
thước,10-5mm), ký hiệu T. Độ cứng của nó
khoảng 40 HRC;

⇒ P, X, T đều là hỗn hợp cơ học của F
và Xe trong đó Xe ở dạng tấm nhưng với
mức độ nhỏ mịn khác nhau.
* Khi làm nguội nhanh Austenit với tốc độ
thích hợp:
V ≥ Vth (Vth - Tốc độ làm nguội tới
hạn)
xuất hiện chuyển biến:
Feγ (C) → Feα (C)
Austenit
Mactenxit
- Đây là sự chuyển biến thù hình (chuyển
kiểu mạng tinh thể)
- Mactenxit là dung dịch rắn xen kẽ quá
bão hoà của Cacbon trong Feα với nồng độ
của Cacbon như của Austenit, có kiểu mạng
chính phương tâm khối và có độ cứng cao.
+ Một số đặc tính của Mactenxit:
- Là quá trình chuyển mạng của Feγ (tâm
mặt) sang Feα (tâm khối);
- Là tổ chức Feα quá bão hoà (0,8%);
- Nguyên tử Cacbon hoà tan trong Feα
kiểu xen kẽ làm thay đổi kiểu mạng;

- Có mạng chính phương thể tâm, nên độ
cứng cao.
* Các đặc điểm của chuyển biến Mactenxit
+ Chuyển biến Mactenxit chỉ xảy ra khi
làm nguội nhanh và liên tục với vận tốc độ:
V ≥ Vth;
+ Là chuyển biến không khuyếch tán:
Cacbon hầu như vẫn giữ nguyên vị trí, còn
Fe chuyển dời vị trí để tạo kiểu mạng mới là
mạng lập phương tâm khối;


+ L quỏ trỡnh to ra khụng ngng cỏc tinh
th mi vi tc phỏt trin rt ln khong
1000 ữ 7000 m/s. Tinh th Mactenxit cú
dng hỡnh kim (hai u nhn);
+ Ch xy ra trong khong gia hai nhit
(im) Ms v Mf;
+ L chuyn bin xy ra khụng hon ton
(cũn cú d).

*CHUYN BIN KHI NUNG NểNG
THẫP TễI RAM:
- Cỏc chuyn bin xy ra khi Ram:
* Giai on I (< 2000C)
- d cha chuyn bin;
- Mactenxit chuyn bin nh sau:
Fe (C)0,8 [Fe (C)0,25 ữ 0,4 + Fe2 ữ 2,4C]
Mactenxit

Mactenxi
Cacbit
t
Mactenxit ram

+ T chc ca giai on ny l:
Mactenxit ram + d

+ T s

c
gim.
a

* Giai on II (200 ữ 2600C)
- Mactenxit tip tc tit Cacbon;
- chuyn bin thnh Mactenxit ram:

Fe (C)0,8 [Fe (C)0,15 ữ 0,2 + Fe2 ữ 2,4C]
Austenit d

Mactenxit

Cacbit

Mactenxit ram

+ T chc ca giai on ny l:
Mactenxit ram;
+ Gim c ng sut d, cú bn gn

nh Mactenxit tụi;

+ T
s

c
gim
a mnh.

* Giai on III (260 ữ 4000C)
- Mactenxit nghốo Cacbon chuyn bin
thnh Ferit;
- Cacbit chuyn bin Xementit dng
Troxtit ram
ht;
Fe (C)0,15 ữ 0,2 Fe + Fe3Cht
Fe2 ữ 2,4C

Fe3Cht

+ T s

c
a

=1

* Giai on IV (> 4000C)
- Ch cú thay i v hỡnh dỏng v kớch
thc ht ca F v Xe;

- Ht Xe cú dng hỡnh cu, ht F cú dng
hỡnh dng a cnh;
- 500 ữ 6500C c hn hp F v Xe
c gi l Xoobit ram cú c tớnh t hp tt
nht, c bit l dai va p cao.;
- 7000C c hn hp F v Xe, Xe kt t
li thnh ht khỏ to c gi l Peclit ram;
- cng gim (Xe), thộp ch nờn mm;
- Quỏ trỡnh ngui ca thộp sau ram
khụng cú chuyn bin gỡ na.
Cõu 3. Th no l nhit luyn? Cho bit cỏc
thụng s cụng ngh c trng trong quỏ
trỡnh nhit luyn ?
Tr li :
* Nhit luyn: l phng phỏp cụng ngh
nung núng kim loi v hp kim n nhit
xỏc nh, gi nhit mt thi gian cn thit
ri lm ngui vi tc thớch hp lm
thay i cỏc t chc bờn trong v lm thay
i tớnh cht ca chỳng theo ý mun.
* c im
+ Kim loi v hp kim luụn luụn
trng thỏi rn, hỡnh dng v kớch thc
ca chi tit khụng thay i;
+ Nhit luyn ch lm thay i t chc
bờn trong ca kim loi v hp kim.
*Cỏc thụng s cụng ngh c trng
trong quỏ trỡnh nhit luyn :
- Nhit nung núng T0n: l nhit cao
nht m quỏ trỡnh nhit luyn cn phi t

ti;
- Thi gian gi nhit tgn: thi gian duy trỡ
nhit nung núng;
- Tc ngui Vngui: l gim ca nhit
theo thi gian, thng tớnh theo 0C/h,
0
C /phỳt, 0C/s.
Cõu 4. V gin trng thỏi hp kim Fe-C?
Cho bit c im v c tớnh v t chc ca:
Austenit, ferit, peclit, xementit, trustit,
xoocbit, bainit v mactenxit trong quỏ trỡnh
nhit luyn?
Tr li :
Gin trng thỏi Fe-C:

+ T chc ca giai on ny l: Troxtit
ram;
+ cng gim i rừ rt;
+ ng sut c kh b ht, tớnh n hi
tng lờn mnh;

2

Xe (Fe3C),

Xe I
Xe II
Xe III

* c im v c tớnh v t chc ca:

+ Austenit ():
- Là dung dịch rắn xen kẽ của C trong
Fe ( mạng K12), khả năng hòa tan của
Cacbon trong Fe khá lớn. Trong hợp
kim Fe - C, thông thờng As có thể hòa
tan các nguyên tố kim loại khác nh Cr,
Ni, Mn, W bằng cách thay thế. As rất
dẻo, dai; khi các nguyên tố khác hòa
tan, không những làm chuyển biến cơ
tính mà còn làm thay đổi động học
chuyển biến khi làm nguội, do vậy có sự
ảnh hởng tới nhiệt luyện.
+ Peclit ( P hoặc F + Xe ):
- Là hỗn hợp cơ học cùng tích của F và
Xe tạo thành ở 7270C từ dung dịch rắn
Auxtenit chứa 0,8%C; P có dạng tấm
hoặc hạt, có độ cứng và độ bền cao,
tính dẻo dai hơi thấp.
- Pherit ( F hoặc ): Là dung dịch rắn
xen kẽ của C trong Fe ( mạng K8 ) khả
năng hòa tan của Cacbon trong Fe
rất nhỏ nên có thể coi Pherit là sắt
nguyên chất trong hợp kim tinh khiết ( đờng GSK ). Pherit rất dẻo, dai nhng khi
hòa tan với các nguyên tố khác ( đặc
biệt là Mn, Si) thì độ cứng tăng, độ dẻo
dai giảm.
+ Ledeburit ( Le hoặc P + Xe hoặc +
Xe):
- Là hỗn hợp cơ học cùng tinh, kết tinh
từ pha lỏng có 4,3%C ở nhiệt độ

11470C, ban đầu gồm + Xe khi làm
nguội qua 7270C tạo thành Peclit. Vậy
Le là hợp kim cơ học của P và Xe.
Xementit chiếm tỷ lệ gần 2/3 nên
Ledeburit rất dòn và cứng (khoảng 600
HB).
* Các tổ chức một pha:
+ Xementit (Xe hoặc Fe3C): Nằm ở
biên bên phải (đờng DFKL)
+ Xementit I (Xe I): Là loại kết tinh từ
hợp kim lỏng, tạo thành trong hợp kim
chứa nhiều hơn 4,3%C (đờng CD). Kết
tinh trong khoảng từ 16000C xuống
11470C. Có tổ chức hạt to.
+ Xementit II (Xe II): Là loại đợc kết tinh
từ dung dịch rắn Auxtenit, có trong hợp


kim chứa khoảng 0,8 đến 4,3% C.
Trong khoảng từ 11470C xuống 7270C.
Có tổ chức hạt nhỏ hơn Xe I, thờng ỏ
dạng lới bao quanh hạt Auxtenit ( đờng
ES).
+ Xementit III (Xe III): ợc tạo thành
từ dung dịch rắn Pherit (F) khi lợng
Cacbon giảm từ 0,02%C xuống
0,006%C, ở nhiệt độ dới 7270C. XeIII có
kích thớc hạt nhỏcạnh Pherit (đờng QP).
Cõu 5. Th no l nhit ti hn ? Cỏch
xỏc nh

- c im ca ng ngui ng nhit
(ng cong hỡnh ch C) i vi thộp
cacbon v thộp hp kim?
- í ngha thc t ca ng cong ch C
trong cụng ngh nhit luyn?
Tr li :
*
Cõu 6. Khi nung chi tit, cn da trờn c
s no nh phng phỏp nung v tc
nung?
Cõu 7. l gỡ? Mc ớch ca ?
Tr li :
* l gỡ ? Nung núng + gi nhit +
ngui chm cựng lũ nhn t chc cõn
bng P cng thp + do cao.
* Vỡ sao cn ?
- Lm gim cng d dng gia cụng c
khớ(ct, bo, tin..)
- Lm tng thờm do d gia cụng bin
dng ngui(dp, cỏn, kộo.)
- Kh b ng sut bờn trong sinh ra trong
quỏ trỡnh GC c khớ nh: ỳc, hn, ct, bin
dng do.
- Lm ng u thnh phn húa hc trong
ton b chi tit trờn vt ỳc b thiờn tớch (
khuch tỏn).
- Lm nh ht
7.1. Th no l hon ton?
- Mc ớch ca phng phỏp hon ton?
- Gin cụng ngh hon ton?

- Phm vi ng dng ca phng phỏp?
Tr li :
a. hon ton (thộp tct): L phng phỏp
ỏp dng cho thộp trc cựng tớch vi
lng C trong khong 0,3 0,65% vi c
im nung núng thộp ti trng thỏi hon
ton l Austenit(cao hn Ac3). Nhn c t
chc [Fe + P (tm)]
T = Ac3 + (20 - 300C)

Mc ớch: - lm nh ht
- Gim cng, tng do vi cng
ht t c l HB = 160 200.

* ng dng: p dng cho thộp trc cựng
tớch vi lng C trong khong (0,3
0,65%).
7.2. Th no l ng nhit?
- V biu mụ t ch ?
- Mc ớch ca phng phỏp v phm vi
ng dng?
Tr li :
* ng nhit: p dng cho thộp hp kim
rỳt ngn thi gian . Chi tit sau khi c
gi nhit c lm ngui trong mụi
trng cú t0 c nh, gi nhit ny 1
thi gian di hon thnh chuyn bin
sau ú lm ngui ngoi k0.
Mc ớch: nhn c P cng thp
(T ~ A1- 500C)

7.3. Th no l cu húa, khuych tỏn?
- V biu mụ t ch ?
- Mc ớch ca phng phỏp v phm vi
ng dng?
Tr li :
cu húa: mc ớch to thnh P ht.
7.4. Th no l nhit thp, kt tinh
li?
- Gin cụng ngh hon ton?
- Mc ớch ca phng phỏp v phm vi
ng dng?
Tr li :
* thp :
- Tin hnh (200 6000C) lm gim
hay kh b ng sut bờn trong vt ỳc hoc
sn phm ó qua gia cụng c(Ct gt hoc
dp ngui).
- T = 200 3000C thỡ ch kh b c 1 phn
S.
- T = 450 6000C s kh b c hon ton
S bờn trong.
* ng dng : Dựng cho cỏc chi tit mỏy
quan trng ch ũi hi lm gim hay kh b
S bờn trong.
kt tinh li :
- Tin hnh t0 (600 7000C) lm gim
cng v lm thay i kớch thc ht nờn
phng2 ny thng ko c ỏp dng cho thộp
vỡ phn b bin dng ti hn sau khi kt tinh
li s cú ht ln lm cho thộp b giũn.

ng dng:
- Dựng cho thộp ó qua bin dng ngui, b
bin cng cn khụi phc tớnh do, cng
mc nh trc khi b bin dng.
- Dựng cho cỏc KL v HK ko cú chuyn bin
thự hỡnh nh Cu, Al.

- Cỏch chn thng húa hay nh th no
ci thin tớnh ct gt ca thộp?
- Chn phng phỏp kh b li
xementit cho thộp sau cựng tớch? Cho bit
khong nhit nung?
Cõu 9. Th no l tụi? Ti sao phi tụi
thộp ?Phm vi nhit tụi thớch hp ca
thộp cacbon?
Tr li :
Tụi: Nung núng chi tit n t0 cao hn t0
ti hn AC1 hay AC3 tựy vo tng loi thộp
lm xut hin t chc Austenit, gi
nhit 1 thi gian nht nh ri lm ngui
nhanh t c t chc Mactenxit hay
cỏc t chc ko n nh khỏc cú cng
v bn cao.
Mc ớch:
-

-

Nõng cao cng v tớnh chng
mi mũn cho chi tit mỏy.

Nõng cao bn v kh nng
chu ti cho chi tit.
Kt hp vi Ram quyt nh c
tớnh ca thộp trong tng iu kin lm
vic, t ú quyt nh tui th cho chi
tit mỏy.
* Cỏch chn nhit tụi:
Thộp trc cựng tớch v cựng tớch:
Ttụi = AC3 + (30-500C)
Thộp hp sau cựng tớch:
Ttụi = AC1 + (30-500C)
Thộp hp kim:
%HK thp da theo thộp C
%HK cao tra s tay NL

Cõu 10. Th no l tớnh thm tụi ca thộp?
Nú cú ý ngha gỡ trong thc tin sn xut?
Cõu 11. c im ca cỏc mụi trng lm
ngui khi tụi ? Cỏch nhỳng chi tit vo mụi
trng tụi nh th no cho tt?
Cõu 12. Th no l tụi cc b? Cỏc phng
phỏp tụi cc b v c im ca phng
phỏp?
Cõu 13. Th no l ram ? Khi ram cn chỳ ý
nhng gỡ?
Nhit ram v phm vi ỏp dng
cho tng phng phỏp ram ?
Tr li :
* Ram : Nung núng thộp sau tụi n nhit
xỏc nh (< AC1) + gi nhit 1 thi gian

Mactenxit v Austenit d chuyn húa
thnh cỏc t chc thớch hp lm ngui.

L nguyờn cụng bt buc sau khi tụi.
Lu ý khi ram :
- B mt sn phm cú vt nt ko cn ram.

Cõu 8. Gin quy trỡnh cụng ngh
thng húa?

3


- Tùy theo độ cứng và độ dẻo dai khi làm
việc của chi tiết để chọn phương pháp Ram
phù hợp.
• Nhiệt độ ram và phạm vi áp dụng cho
từng phương pháp ram :
+ Ram thấp (150-2500C): - Tổ chức sau
ram: M ram
- Độ cứng giảm bớt (1-3HRC) so với M tôi
(với thép HK cao → độ cứng có thể tăng do
As dư chuyển biến ), ưs giảm đi chút ít.
- Độ cứng hầu như ko thay đổi so với sau
khi ram nhưng khử đc ƯS dư.
Ứng dụng:
- Các dụng cụ cắt gọt, Ktra có thể Ram
trong (150 – 2000C) đạt độ cứng 60HRC.
- Bánh răng oto, máy kéo, máy công cụ
Ram ở (200 – 2200C) đạt đc độ cứng >58

HRC.
+ Ram trung bình (300 - 4500C):
- Áp dụng với thép có 0,55-0,65%C.
- Tổ chức sau ram: Trustit ram
- Độ cứng giảm rõ rệt (40-45HRC) so với
M tôi, σ đàn hồi đạt giá trị lớn nhất

(σđh= max)
- Khử bỏ hoàn toàn được ứng suất bên
trong
- Ứng dụng: - Các chi tiết làm việc cần độ
cứng tương đối cao và độ đàn hồi cao: lò
xo, nhíp, khuôn rèn, dập nóng …
+ Ram cao (500 - 6500C):
- Tổ chức sau ram: Xoocbit ram
- Độ cứng giảm mạnh (15-25HRC) , độ dẻo
độ dai tăng mạnh
- Ứng dụng: - Các CTM chịu va đập: trục,
bánh răng, tay biên……
Câu 14.Các phương pháp tôi bề mặt ? Mục
đích của tôi bề mặt và phạm vi ứng dụng ?
Trả lời :
* Tôi bề mặt (0,35 – 0,55%C) : Là phương
pháp tôi bộ phận khi đó chỉ có lớp bề mặt
chi tiết đc tôi cứng còn lõi ko đc tôi nên sau
khi tôi chỉ có lớp bề mặt có tổ chức
Mactenxit còn lớp bên trong có tổ chức
Xoocbit – Peclit.
- Tôi bằng ngọn lửa Oxy – Axetylen :
Thiết bị nung bao gồm bộ phận sinh khí và

mỏ đốt. Khi tôi di chuyển mỏ đốt dọc theo
chi tiết cần nung với tốc độ xác định và
nung nóng lớp KL ở bề mặt đến t0 cao hơn
điểm tới hạn. Đi sau mỏ đốt là vòi làm
nguội với một khoảng cách nhất định để làm
cho nhiệt truyền vào đến 1 chiều sâu nhất
định.
+ Tôi đồng thời : Dùng cho những chi tiết
nhỏ, khi đó toàn bộ bề mặt chi tiết đc nung

nóng cùng lúc. Tôi đồng thời đc chia làm 2
giai đoạn riêng biệt là nung nóng và làm
nguội.
+ Tôi liên tục : Dùng cho những bề mặt cần
tôi lớn mà công suất máy ko thể nung nóng
toàn bộ bề mặt cùng 1 lúc.
• Ứng dụng :
- Thiết bị đơn giản, có thể tôi đc những chi
tiết lớn hay nhỏ.
- Năng suất thấp nên chỉ thích hợp với SX
đơn chiếc hoặc loạt nhỏ.
- Dùng cho các chi tiết làm bằng thép C như
trục oto, máy công cụ ..., ít dùng với gang
và HK màu.
- Tôi bề mặt khi nung trong chất điện
phân: Khi cho dòng điện 1 chiều chạy qua
dung dịch chất điện phân, ở Catot(chi tiết)
tạo thành các ion H+, ở Anot tạo thành các
ion Oxy. Khi điện áp đủ lớn(200 – 300V) thì
dòng điên đi qua lớp màng hidro sẽ tỏa ra 1

nhiệt lượng đủ để nung nóng chi tiết đến t0
tôi dựa theo hiệu ứng Catot – tức là trong
những điều kiện xác định khi điện phân
Catot có thể bị nung nóng rất mạnh.
* Ứng dụng : Nung đầu mút,
nung bộ phận, nung bề mặt và nung liên
tiếp. Không nung các chi tiết có hình dạng
phức tạp vì cường độ dòng điện ở những
chỗ cạnh sắc và những chỗ nhô lên sẽ rất
cao có thể gây chảy lỏng. Phương pháp này
ko khống chế đc t0 lớp bề mặt và t0 thường
rất cao dễ xảy ra quá nhiệt nên ít đc sử
dụng.
- Tôi bề mặt khi nung nóng bằng phương
pháp tiếp xúc: Dẫn dòng điện qua máy
biến áp đến bề mặt tiếp xúc cần nung. ở chỗ
tiếp xúc giữa điện cực và chi tiết cần nung
có mật độ dòng điện rất lớn(lên tới hàng
trăm Ampe/mm2) làm cho chi tiết nhanh
chóng đc nung đến t0 tôi. Nhiệt lượng sinh
ra đc tính theo công thức : Q = 0,24Rtx . I2. t
* Ứng dụng : Năng suất thấp, có thể tạo vết
trên bề mặt chi tiết sau nung hoặc tạo thành
hồ quang gây quá nhiệt cục bộ do điện cực
tách khỏi bề mặt chi tiết.
- Tôi cao tần : Khi vật dẫn có dòng điện
xoay chiều chạy qua xung quanh nó xuất
hiện 1 từ trường biến thiên. Đặt chi tiết cần
tôi trong từ trường này sẽ sinh ra sức điện
động cảm ứng, trong chi tiết kim loại sẽ có

dòng điện cùng tần số. Dòng cao tần có
mật độ lớn nhất ở lớp bề mặt và giảm mạnh
về phía lõi vật dẫn nên có khả năng nung
nóng nhanh bề mặt chi tiết đến t0 tôi.
* Đặc điểm - Ứng dụng :

4

+ Chất lượng sản phẩm cao, tốc độ nung
nhanh do t0 nung cao nên hạt Austenit tạo
thành rất nhỏ vì vậy tổ chức Mactenxit sau
tôi cũng rất nhỏ làm tăng độ cứng, độ bền
và độ dẻo dai cao hơn sau khi tôi bình
thường.
+ Ít biến dạng, hầu như ko bị Oxy hóa và
thoát C vì thời gian nung ngắn và ko có
thời gian giữ nhiệt.
+ Năng suất lao động cao, áp dụng trong
sản xuất hàng loạt lớn, hàng khối.
+ Dễ cơ khí hóa và tự động hóa.
• Nhược điểm :
- Thiết bị đắt tiền, ko tôi đc các chi tiết phức
tạp, khó đo và KT t0 nung.
Câu 15. Thế nào là hóa nhiệt luyện ? Tại
sao phải tiến hành hóa nhiệt luyện ? Quá
trình hóa nhiệt luyện diễn biến ra sao?
Những yếu tố nào ảnh hưởng tới nó ?
Trả lời :
* Hóa nhiệt luyện : Là phương pháp hóa
bền bề mặt, khác với nhiệt luyện là ngoài

việc làm thay đổi cấu trúc bên trong còn
làm thay đổi thành phần hóa học lớp bề
mặt như thấm, bão hoà nguyên tố hoá học
vào bề mặt của thép bằng cách khuếch tán
ở trạng thái nguyên tử từ môi trường bên
ngoài vào ở nhiệt độ cao, để làm thay đổi
thành phần hoá học do đó làm biến đổi tổ
chức và tính chất của lớp bề mặt theo mục
đích đã định.
* Mục đích: + Nâng cao độ cứng, tính
trống mài mòn và độ bền mỏi của chi tiết
với hiệu quả cao so với tôi bề mặt như thấm
Cacbon, Ni-tơ, Cacbon – Nitơ;
+ Nâng cao tính chống ăn mòn điện hoá và
hoá học như thấm Crôm, Al, Si.
• Các giai đoạn hoá nhiệt luyện:
- Khi tiến hành hoá nhiệt luyện người ta đặt
chi tiết thép vào môi trường (rắn, lỏng, hoặc
khí) có khả năng phân hoá ra nguyên tử
hoặc nguyên tố cần thấm (khuyếch tán) rồi
nung nóng đến nhiệt độ thích hợp. Các giai
đoạn nối tiếp nhau xảy ra như sau:
+ Phân hoá:
- Là quá trình phân tích phân tử, tạo nên
nguyên tử hoạt của nguyên tố cần định
thấm.
+ Hấp thụ:
- Là giai đoạn nguyên tử hoạt được hấp thụ
vào bề mặt thép với nồng độ cao, tạo ra độ
chênh lệch nồng độ giữa bề mặt và lõi.

+ Khuyếch tán:
- Là giai đoạn nguyên tử hoạt ở lớp hấp thụ
sẽ đi sâu vào bên trong theo cơ chế khuyếch


+ Hàn điện cực than
+ Hàn trong khí bảo vệ (điện cực nóng
chảy và điện cực không nóng chảy)(b)
+ Hàn dới lớp thuốc (c)

tỏn, to nờn lp thm vi chiu sõu nht
nh.
* nh hng ca nhit v thi gian:
+ Nhit
- Nhit cng cao, chuyn ng nhit ca
nguyờn t cng mnh, tc khuych tỏn
cng ln, lp thm cng chúng t chiu
sõu quy nh.
+ Thi gian
- nhit c nh, kộo di thi gian cng
giỳp nõng cao chiu sõu lp thm;
- Chiu sõu lp thm ph thuc vo thi
gian theo quan h:

b
)
a
)
c
)

Hàn đắp plasma:
+ Hàn plasma bột chất phủ (a)
+ Hàn plasma dây chất phủ (b)
- Hàn đắp xỉ điện
- Hàn đắp dòng cảm ứng
- Hàn đắp bằng tia laser
- Hàn đắp bằng tia điện tử
- Hàn dắp bằng dòng tiếp xúc

Cõu 16. Chi tit mỏy sau khi thm cacbon
ti sao cũn phi tin hnh nhit luyn ?
Nhit luyn ra sao ?
Cõu 17. Cụng ngh hn p hp kim chng
mi mũn ?
Tr li :
hàn đắp:

Cõu 18. Cỏc phng phỏp húa bn bng
bin cng c hc v c nhit luyn?
Cõu 19. c im cụng ngh v phm vi
ng dng ca cỏc phng phỏp x lý b mt
CVD, PVD ?
Tr li :
1.Nguyên lý:

1. Nguyên lý:
- Hàn đắp là phơng pháp xử lý bề mặt nhờ
nguồn nhiệt làm nóng chảy vật liệu
phủ và nóng chảy cục bộ bề mặt sảm phẩm

- Một số thông số dặc trng của mối hàn:
+ Hệ số khuấy

Công nghệ PVD là công nghệ xử lý bề mặt

= Ae /(Ae + Aa)
+ Hệ số hình dáng bên trong mối hàn

nhờ các tác động vật lý nh: Tia điện tử,ion,
hồ quang, plasma... vào các quá trình tạo lớp
phủ nh: quá trình hoá hơi chất phủ, quá
trình chuyển chất phủ đến bề mặt sản phẩm,
quá trình ngng tụ và tạo thành lớp phủ.

= b/t
+ Hệ số hình dáng bên ngoài
= b/h

b

Cụ thể:

Aa

Ae

h

t

2. Đặc điểm:
- Tạo đợc lớp phủ có độ dày lớn ( < 5mm)
- Môi trờng không khí hoặc khí bảo vệ
- Không hạn chế kích thớc sản phẩm và có
thể xử lý cục bộ
- Thiết bị đơn giản
- Có thể kết hợp với các phơng pháp xử lý
khác
- Lớp phủ có khả năng chịu mài mòn và ăn
mòn

3. Một số phơng pháp thờng gặp
- Hàn đắp bằng ngọn lả khí đốt
- Hàn đắp bằng hồ quang:
+ Hàn đắp bằng hồ quang tay ( que bọc
thuốc hàn).
+ Hàn que thuốc bột (a)

Lớp phủ Cac bon

Lớp phủ TiN

t

- Quá trình hoá hơi chất phủ: Điện trở,
hồ quang, tia điện tử, tia laser, hồ quang...
- Quá trình chuyển chất phủ đến bề mặt
sản phẩm: Plasma, từ trờng, điện trờng
- Quá trình ngng tụ và tạo thành lớp
phủ: Bề mặt sản phẩm đợc xử lý (làm sạch,

nung nóng... )
- áp suất buồng làm việc: 10-4 - 5 Pa
- Các sản phẩm đợc phân cực catốt.
=> PVD rất da dạng và đang tiếp tục phát
triển

2. Thành phần và cấu trúc lớp phủ:
a) Thành phần: Các lớp phủ PVD rất da
dạng:
- Kim loại và hợp kim: Al, Ti, Cu, Cr, Ni...có
chiều dày 0,5 -30 àm, có độ dính bám tốt
- Các bit và Nitrid: TiC, TiN, ZrC, ZrN, WC,
WN... ( HRC cao, Tnc cao, chụi mài mòn...)
- Ô xyt: Al2O3, SiO, PbO...(HRC cao, Tnc
cao, chụi mài mòn...)
- Các chất khác: Grafit, MoS2, WS2 ( bôi
trơn tốt ); PTFE (chất dẻo)
b) Cấu trúc:

5

II. phân loại công nghệ PVD:
1. Theo phơng pháp hoá hơi và vận chuyển:
- Hoá hơi và ngng tụ chân không
- Hoá hơi và phủ ion
- Hoá bụi catốt và phủ ion
2. Theo điện thế phân cực của sản phẩm:
- Điện thế phân cực thấp khoảng 20 V: Hoá
hơi chân không
- Điện thế phân cực khoảng 200 V: BARE

(Bias Activated Reactiv Evaporation)
- Điện thế phân cực khoảng 1KV: Phủ IP
(ionplatting)
3. Theo phơng pháp hoá hơi chất phủ:
- Hoá hơi chất phủ nóng chảy:
+ Hoá trong chân không
+ Hoá hơi trong khi trơ
+ Hoá hơi trong khí hoạt tính không kich
thích (RIP-Reactiv Ion Platting)
+ Hoá hơi trong khí hoạt tính có kích thích
(BARE)
- Hoá bụi chất phủ thể rắn:
+ Hoá bụi hồ quang
+ Hoá bụi catốt (Sputtering): Bắn phá catốt
(chất phủ ) bằng tia Ion

Công nghệ CVD ( Chemical Vapour
Deposition )
1. Định nghĩa: CVD là công nghệ tạo lớp
phủ trên bề mặt các chi tiết máy đã nung
nóng từ hơi của các hợp chất chứa kim loại
(dễ bay hơi) do các phản ứng hoá nhiệt.
- Các hợp chất chứa kim loại dễ bay hơi đợc tao thành từ:
+ á kim nhóm halogen ( F, Cl, Br, I)
+ Kim loại chuyển tiếp nhóm IV (Ti, Zr);
nhóm V(V, Nb, Ta); nhóm VI (Cr,Mo, W)
Ví dụ: TiCl4, WF6...
- Nhiệt độ: 200 -10000C (không dùng các
tia kích hoạt)
2. Nguyên lý làm việc:

Khuyếc
sản
Khuyếc tán
sảntánphảm
phảm phản ứng
phản ứng
Hấp phụ
Khuyêch
tán hợp chất
chứa kim loại
Phản ứng

Khử háp phụ

Khử háp phụ

Sản phẩm

Sản phẩm

Phản ứng

Sơ đồ nguyên lý làm việc của CVD


3.Các phản ứng xẩy ra trên bề mặt:
Gồm 2 nhóm phản ứng:
- Phản ứng tạo nguyên tử hoạt (W, Ti, C,
N...)

- Phản ứng tạo lớp phủ ( WC, TiN...)
Gồm 3 loại phản ứng:
- Phản ứng khử (hoàn nguyên): WF6 + 3H2
=> W + 6HF
- Phản ứng phân huỷ:
Ni(CO)4 => Ni + 4CO
- Phản ứng trao đổi:
CrCl3 + Fe => Cr + FeCl3
TiCl4 + CH4 => TiC + 4HCl

4. Các yếu tố ảnh hởng đến lớp phủ:
a) Các yếu tố ảnh hởng đến các giại đoạn cơ
bản:
- Cơ chế tơng tác của phản ứng hoá học giữa
các chất với bề mặt thép.
- Cơ chế khuyếch tán trong pha khí
- Cơ chế khuyếch tán trong pha rắn
b) Các yéu tổ ảnh hởng cụ thể:
- Thành phần, tổ chức, trạng thái bề mặt sản
phẩm
- Hoạt tính của bề mặt sản phẩm (mức độ
làm sạch)
- Mật độ sắp xếp cac sản phẩm trong thiết bị
CVD.
- Nhiệt độ, áp suất buồng phản ứng
- Thời gian xử lý CVD
- Thành phần,lu lợng và sự phân bố các khí
tham gia quá trình xử lý.
- Các chất xúc tác cờng hóa quá trình phủ.

II. Phân loại CVD
1.Theo đặc điểm môi trờng:
- CVD môi trờng tĩnh
- CVD môi trờng động
2. Dựa vào yếu tố kích thích:
- CVD không kích thích
- CVD có kích thích
3. Dựa vào nhiệt độ làm việc
- CVD nhiệt độ cao 850 -1100oC (HT)
- CVD nhiệt độ trung bình 600 850oC
(MT)
- CVD nhiệt đô thấp < 600oC (LT)
4. Dựa vào áp suất:
- CVD áp suất cao (HP)
- CVD áp suất thấp (LP)
5. Dựa vào tác nhân kích thích:
- CVD kích thích bằng Plasma (PACVD)
- CVD kích thích bằng Laser (LACVD)
6. Dựa vào bản chất hơi hợp chất chứa kim
loại:
- Sử dụng hơi hoạt tính là hợp chất Halogenkim loại (CVD thông dụng)
- Sử dụng hơi hoạt tính là hợp chất hữu cơ kim loại (MOCVD)

III. Thành phần và cấu trúc lớp phủ
1.Thành phần:

CVD tạo đợc các lớp phủ rất đa dạng
a) Kim loại: Cu, Al, Ti, Ge, Pb, Mo, W, Pt,
Ni, Co...
b) Grafit và cácbit: C, SiC, WC, TiC, ZrC...

c) Nitrid: TiN, BN, ZrN, TaN...
d) Silic và hợp chất: Si, Si-(Ti, Mo, Nb...)
e) Ô xyt: Al2O3, SiO2, TiO2
2. Cấu trúc lớp phủ:
- Cấu trúc lớp phủ phụ thuộc vào nhiều yéu
tố: Nhiệt độ, áp suất, thành phần, thời
gian, vật liệu...
- Thành phần lớp phủ lệch với công thức:
TiC => TiCx ( X=/= 1).
- Chiều dày lớp phủ từ vài nm (trong kt điện
tử) => mm (trong cơ khí).
- Chiều dày tăng: 2-5 àm/h
- Độ dính bám của CVD đảm bảo ( trong 1
số trờng hợp có lớp phủ trung gian).
- Có thể phủ đồng thời nhiều chất hoặc nhiều
lớp.

IV. Một số công nghệ CVD thông dụng
1. CVD môi trờng tĩnh:
- CVD môi trờng tĩnh = Xử lý hoá nhiệt thể
rắn
Ví dụ=> thấm Al thể rắn
- Hỗn hợp thấm: Al 20-40% + CrF2 0,5 -5%
+ Al2O3 (chất độn)
- T= 800 -9500C
- Phản ứng xẩy ra khi xử lý:
Al + CrF2 => Cr + 2 AlF (bay hơi)
3 AlF => AlF3 + 2 Alht => Bề mặt sản
phẩm

- Chế tạo các vi mạch điện tử, lớp phủ chống
mài mòn ,ăn mòn
Phn 2. Bi tp
Cõu 1. tng cng, tng tớnh chu mi
mũn lp b mt cho chi tit bỏnh rng lm
bng thộp C25, ngi ta t chi tit ú vo
bung cha khớ CH4 950 0C. Khi cỏc
nguyờn t cacbon hot tớnh c a n b
mt chi tit v duy trỡ nng 1,2%, hi
sau bao nhiờu thi gian thỡ lp b mt ng
vi chiu dy 0,5 mm s t c 0,8%C.
Bit h s khuch tỏn ca cacbon trong thộp
ti nhit ú l 1.6 x 10 -11 m2/s v cỏc giỏ
tr ca hm Sai ca i lng z cho trong
bng di õy :

Cõu 2. Sn phm ỳc l thộp cacbon b thiờn
tớch, iu kin nht nh, ngi ta em
ti nhit 1100 0C vi mc ớch t
ng u v thnh phn húa hc. Hóy tớnh
h s khuych tỏn ca C trong Fe ti iu
kin ú. Bit D0 = 2,3 x 10-5 m2/s v hot
nng khuch tỏn Qd = 148 kJ/mol.
Cõu 3. Chi tit lũ xo ng kớnh dõy 3 mm,
c lm t phụi cỏn, vt liu 50CrV. Hóy:
- Lp quy trỡnh ch to lũ xo khi kt thỳc
nhit luyn cng t 40-45 HRC?
- Xỏc nh nhit nung trong cỏc quỏ trỡnh
nhit luyn ? Bit :
1/ Thnh phn húa hc

Hỗn hợp
thấm
Sản
phẩm
2. CVD môi trờng động:
a) CVD truyền thống:
- áp suất khí quyển
- Các chất hoạt tính, xúc tác, phụ gia cấp
liên tục
- Lớp phủ đa dạng: Si, SiC, SiO2, TiN
- Thiết bị đơn giản, năng suất cao, không
đồng đều
b. CVD áp suất thấp (Low Pressure CVD)
( LPCVD):
- áp suất <1mmHg
- Lớp thấm đồng đều, chất lợng cao
- Nâng cao hiệu suất môi trờng phủ (40%)

6

2/ Nhit ti hn :

Cõu 4. Thộp 45 lm cỏn dao tin, cn cú c
tớnh tng hp tt, cng 34-29 HRC. Nu
phụi ban u l phụi rốn, hóy:
Lp s quy trỡnh sn xut tha
món yờu cu trờn ?
Chn loi lũ nung v xỏc nh
khong nhit nung cn thit ?