Vật liệu học tôi phân cấp

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG CĐKT LÝ TỰ TRỌNG
KHOA ĐỘNG LỰC

Học phần: vật liệu học
Đề tài: Tôi phân cấp


ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG CĐKT LÝ TỰ TRỌNG
KHOA ĐỘNG LỰC

Học phần: vật liệu học
Đề tài: Tôi phân cấp
Giảng viên hướng dẫn: thầy Quỳnh
Nhóm sinh viên thực hiện: Hà Anh Tú
Lê Văn Trọng
Nguyễn Đức Trọng
Nguyễn Hữu Minh Trí
Nguyễn Minh Trí

2


Nhận xét của giáo viên

.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................

3


Mục lục

Lời mở đầu
1) Định nghĩa
2) Cách nhận biết thép
3) Phương pháp nhận biết thép
4) Đặc điểm hoa lửa
5) Chọn vật liệu
6) Nhiệt độ tôi
7) Tiến hành thí nghiệm
8) Kết luận và nguyên nhân


4


Lời mở đầu
Tôi thép là nguyên công nhiệt luyện quan trọng nhất, quyết định chủ yếu đến cơ
tính của vật phẩm.
Nguyên công này thuộc loại nhiệt luyện kết thúc, thực hiện trên chi tiết gần thành
phẩm nên bất cứ sai hỏng nào khi tôi cũng có thể gây thiệt hại lớn. Vì vậy, hiểu
biết về kỹ thuật tôi rất có ích cho công tác sản xuất
Tổng quan
Nguyên công tôi bao gồm việc nung nóng thép đến một nhiệt độ nhất định, giữ tại
nhiệt độ đó trong một khoảng thời gian nhất định (để làm đồng đều nhiệt độ và
chuyển biến trên toàn khối vật liệu) rồi làm nguội nhanh trong một môi trường
thích hợp.
Nhiệt độ nung thép khi tôi là nhiệt độ trên Ac1. Theo giản đồ sắt - cacbon, ở trên
Ac1, tổ chức austenit sẽ xuất hiện. Khi được làm nguội đủ nhanh, austenit sẽ chuyển
biến thành mactenxit, một pha có độ cứng cao. Chính mactenxit sẽ hóa bền cho
thép sau tôi.
Môi trường làm nguội khi tôi được chọn tùy theo loại thép. Với thép C45 (TCVN),

có thể tôi trong nước hay dầu (nếu chi tiết nhỏ); thép 40Cr có thể tôi dầu. Một số
loại thép khác có thể được tôi trong dung dịch polymer hay không khí (để giảm
ứng suất nhiệt).
Một số đặc điểm của quá trình tôi:
- Nhiệt độ tôi giống nhiệt độ ủ hay thường hóa
- Làm nguội nhanh nên ứng suất nhiệt lớn, chi tiết dễ bị cong, vênh, nứt,...
- Tổ chức nhận được sau tôi có độ cứng cao và không ổn định
Mục đích của nguyên công tôi
Tôi nhằm mục đích tăng độ cứng (và do đó, tăng khả năng chống mài mòn) và độ
bền cho thép (kết hợp với ram).
Nguyên công tôi chỉ áp dụng cho thép có hàm lượng cacbon cỡ 0,15 - 0,65%, vì
khi hàm lượng cacbon quá thấp, mactenxit sau tôi sẽ có độ cứng thấp và hiệu quả
tăng bền không đáng kể; ngược lại, khi hàm lượng cabon quá cao, thép sau tôi sẽ bị
giòn.

5


1)

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 auxtenit, giữ nhiệt rồi làm nguội nhanh
thích hợp để biến nó thành mactenxit hay tổ chức không ổn đinh khác với đọ
cứng cao.
- Ưu điểm của cách tôi phân cấp là vẫn đạt được độ cứng cao nhưng ứng suất
bên trong rất nhỏ, độ biến dạng thấp nhất, thậm chí có thể sửa nắn sau khi làm
nguội phân cấp khi thép còn dẻo.
2)

Cách nhận biết thép :

Sử dụng phương pháp nghiên cứu tổ chức tế, đây là phương pháp nghiên cứu tổ
chức kim loại hiển vi. Dựa vào mục đích nên thép phải có lượng cacbon từ
trung bình trở lên, thường là ≥0,3-0,4%, với độ cứng sau khi tôi ≥ 50HRC Chọn
thép làm supap xả loại thép mactenxit có ≈0,4%C, độ cứng sau khi nhiệt luyện
là 45-50HRC.
3)

Các phương pháp xác định thép :

3.1 Phương pháp thông thường (dùng đá mài):
Phương pháp này thường sử dụng máy mài bàn (VD: máy mài 2 đá) để tạo hoa

lửa, đôi khi cũng có thể sử dụng máy mài cầm tay.
Đá mài phải quay với tốc độ tối thiểu là 23 m/s (vận tốc dài), thực tế nên điều
chỉnh trong khoảng 38 ~ 48 m/s. Đá mài nên sử dụng loại thô và cứng (loại oxit
nhôm hoặc carborundum – SiC).
6


Chiều dài của hoa lửa phụ thuộc vào lực mài à rất khó so sánh nếu nếu lực mài
mẫu khác nhau. Trong thực tế, lực mài sao cho chùm tia lửa của thép 0.2% C có
chiều dài khoảng 500mm thường được dùng làm lực chuẩn.
Để tránh ảnh hưởng của ánh sáng mặt trời hoặc để điều chỉnh độ sáng xung
quanh, cần thiết phải sử dụng các loại màn che hoặc buồng tối. Khi mài, để mẫu
tiếp xúc nhẹ với đá mài.
Hướng của chùm tia lửa nên theo phương ngang hoặc hơi chếch lên trên. Và vị
trí quan sát nên ở phía sau hoặc bên phải của chùm tia.

Để nhận biết chính xác hơn, nên có thêm mẫu chuẩn (đã phân tích chính xác
thành phần hóa học) để làm mẫu đối chiếu.
Các mẫu thử cần được làm sạch bề mặt, loại bỏ các lớp thấm (C, N), các lớp
oxit và thoát carbon ... Có thể thực hiện bằng cách mài sâu.
Khi kiểm tra, cần quan sát kỹ chùm hoa lửa từ gốc đến ngọn (theo hình 1). Đặc
biệt cần chú ý vào một số đặc điểm sau
• Chùm tia lửa: màu sắc, số lượng, độ sáng, chiều dài các tia lửa.
• Hoa lửa: màu sắc, số lượng, hình dạng, kích cỡ
• Trở lực mài: theo cảm giác ở tay khi mài mẫu.
Chú ý: bề mặt đá mài phải vệ sinh thường xuyên để tránh bám vụn kim loại
(dùng cà đá
3.2. Phương pháp dùng khí nén:
Phương pháp này nung mẫu kiểm đến khi nóng đỏ rồi thổi khí trực tiếp lên
mẫu. Khí nén sẽ cung cấp đủ lượng oxy cần thiết để làm cháy bề mặt mẫu và
tạo ra hoa lửa.
Phương pháp này tạo ra luồng hoa lửa có chiều dài lớn hơn à dễ quan sát hơn à
độ chính xác cao hơn so với dùng đá mài.Do áp suất khí có độ ổn định cao nên
việc so sánh, đối chiếu hoa lửa giữa các mẫu khác nhau trở nên dễ dàng hơn
nhiều.
3.3. Phương pháp kiểm tra tự động:
Bằng việc sử dụng các thiết bị quan sát và phân tích quang phổ, phương pháp
này cho độ chính xác cao hơn rất nhiều lần so với quan sát bằng mắt và hoàn
toàn không phụ thuộc kỹ năng cũng như kinh nghiệm của người kiểm tra.
 Chọn phương pháp dùng đá mài thô vi hế tạo dụng cụ, nhiệt luyện và đúc do
tính chất nhanh, dễ dàng và rẻ tiền. Hơn nữa, phương pháp này không đòi
hỏi phải chế tạo, gia công mẫu kiểm phức tạp; chỉ cần 1 mẩu vật liệu, thậm
chí có thể dùng máy mài cầm tay để tạo hoa lửa.
7

4) Đặc điểm cái loại hoa lửa

Tính chất chum tia lửa của thép C

Đặc điểm hoa lửa của thép C

Giản đồ
đặc tính hoa lửa của thép C

8


5) Chọn vật liệu
-

Dựa vào phương pháp xác đinh thép bằng đá mài thô chọn thép làm supap
xả (thuộc nhóm thép hợp kim đặc biệt) gồm thép mactenxit: có ≈0,4%C,
≈9% Cr, ≈2% Si như 40X9C2 (40Cr9Si2); 40X9C2M (40Cr9Si2Mo)
Tia lửa supap xả
Tia lửa mẫu
Màu cam, tia lửa
sáng, dài , số tia
trung bình , hoa
lửa đa nhánh nhỏ
cánh nhỏ, số
lượng trung bình

6) Nhiệt độ tôi:

Thép 0,4%C Ac3 = 8200C, t0tôi = 8500C ÷ 8700C

Trình tự
thực hiện

Hình

Hướng
dẫn /lưu ý

9


Tiến hành 3
lần lấy độ
cứng
trunng bình
của 3 lần
125HB

1 đo độ
cứng trước 124,5HB
khi tôi

125,5HB

125HB

10

7)

Tiến hành thí nghiệm

11


4

viên than đá

1 lò
2 chuẩn
bị các
thiết bị và
vật liệu

1 thâu nước

1 supap (vật liệu)

12


Đưa vật liêu vào trong lò
có sẵn 1 lớp than đã được
đốt cháy, tiếp theo ủ
thêm 1 lớp than đá mới
lên.
Nhiệt độ

theo yêu
cầu của
phương
pháp tôi
T0tôi=850÷8
Kiểm tra thử vật liệu đã đạt tới nhiệt độ tôi hay chưa.
700C
3 nung
vật liệu

13


sau khi kiểm tra được
Vật liệu có
nhiệt độ tiến hành đưa vào nhiệt độ
nước đá muối làm nguội. t=745-7900C
vật liệu trong thâu nước
muối.

Sau đó đưa ra làm nguội ngoài không khí

Làm nguội
trong nước
khoảng 2530s

4 làm
nguội

8)

-

Kết luận và nguyên nhân:
Thực hiện phương pháp không thành công. Không đạt được kết quả như tài
liệu.
Nguyên phân tại sao tôi phân cấp không được :
_ Tốc độ tôi không đủ
_ Nhiệt độ không đủ
_ Thời gian nung nóng không đủ

14