VẬT LIỆU học tôi TRONG 2 môi TRƯỜNG

ỦY BAN NHÂN DÂN TP HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG CAO ĐẲNG KT LÝ TỰ TRỌNG HỒ CHÍ MINH
KHOA: ĐỘNG LỰC
HỌC PHẦN: VẬT LIỆU HỌC

- - -  - - -

Đề tài: Tôi trong 2 môi trường
LỚP: 13CĐ – Ô1
Nhóm svth:

Giáp Văn Hiếu
Nguyễn Minh Hoàng
Đoàn Hữu Hòa
Trịnh Đức Hùng
Trần Ngọc Hồ

Tp. HCM Tháng 12 năm 2014


ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG CAO ĐẲNG KT LÝ TỰ TRỌNG HỒ CHÍ MINH
KHOA: ĐỘNG LỰC
HỌC PHẦN: VẬT LIỆU HỌC

- - -  - - -

Đề tài: Tôi trong 2 môi trường

LỚP: 13CD – Ô1
Svth:

Giáp Văn Hiếu
Nguyễn Minh Hoàng
Đoàn Hữu Hòa
Trịnh Đức Hùng
Trần Ngọc Hồ

Vật liệu học

Page 2


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 Ac 1. 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

Vật liệu học

Page 3


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).

MỤC LỤC

I.

II.

III.
IV.

Qui trình chọn thép
1. Xác định phần trăm cacbon trong thép .............................trang 6
2. Các phương pháp phân loại thép cacbon ..........................trang 6
3. Qui trình thự hiện .............................................................trang 8
Quá trình tôi thép

1. Chuẩn bị vật liệu ............................................................trang 13
2. Quá trình tôi ....................................................................trang 15
Kết luận ................................................................................... trang 16
Bài học kinh nghiệm ............................................................. trang 16

Vật liệu học

Page 4


I. QUÁ TRÌNH CHỌN THÉP
1. Xác định phần trăm thép:
* Định nghĩa: Tôi thép là phương pháp nhiệt luyện bao gồm nung nóng
thép lên cao quá nhiệt độ tới hạn Acl để làm xuất hiện autenxit, giữ nhiệt rồi
làm nguội nhanh thích hợp để biến nó thành mactenxit hay tổ chức không ổn
định khác với độ cứng cao.
* Xác định phần trăm cacbon trong thép: Vì thép sau khi tôi trong 2 môi
trường phải đảm bảo cho thép độ cứng, và ít gây biến dạng. Nên thép tôi phải có
lượng cacbon trung bình trở lên, thường là ≥ 0,3 ÷0,4%, với độ cứng sau khi tôi
≥ 50HRC.
Với thép có lượng cacbon thấp (<0,25%) sau khi tôi sẽ không đủ điều kiện
độ cứng và độ bền cần thiết.
- Với thép có độ cacbon cao (0,55 – 0,7%) chỉ có độ cứng sau khi nhiệt luyện
(40 – 45) HRC. Vì vậy không đủ điều kiện cứng sau khi tôi ( ≥ 50HRC).
• Kết luận:Tôi thép trong 2 môi trường chọn thép 0,3 – 0,4% cacbon.
• Ví dụ: thép C40, C45
• Ứng dụng: dùng làm các chi tiết chịu tải nhẹ như bánh răng, trụ có kích
thước nhỏ…
2. Các phương pháp phân loại thép cacbon
- Có nhiều phương pháp phân loại thép:

- Dùng đá mài
- Phương pháp dùng khí nén
- Phương pháp kiểm tra tự động.
-

Vật liệu học

Page 5


Dùng đá mài
Ưu điểm

Nhược điểm

Dễ thực hiện
Dễ quan sát tia
lửa, hoa lửa, ít
tốn kém
Độ chính xác
không cao

Dùng khí nén

Kiểm tra tự
động
Có độ chính xác
rất cao

Tạo hoa lửa dài

hơn, độ chính
xác cao, dễ quan
sát hơn đá mài
Tốn kém, mất
Cầu kì, phức
nhiều thời gian, tạp, cần công
công sức
nghệ cao

* Kết luận: Dựa vào bảng so sánh trên, chúng ta chọn phương pháp
mài để xác định phần trăm các bon của thép. Vì: Dễ thực hiện, không
cần đòi hỏi công nghệ cao, ít tốn kém

Phương pháp dùng đá mài

3. Qui trình thực hiện:
•

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.

Vật liệu học

Page 6


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).
• Chiều dài của hoa lửa phụ thuộc vào lực mài và 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 cơ
• 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)
Ta dựa vào chùm tia lửa. có màu sắc xỉ màu đỏ anh đào và hình tia lửa.
•

Hình: Hoa lửa cacbon trung bình thép 0.40%C
Trình tự
thực

Hình ảnh minh họa

hiện.

Vật liệu học

Page 7

Hướng dẫn/
Lưu ý


TB độ cứng
là = 49HRC

1 Đo độ
cứng

Ta thấy tia
lửa dày, cuối
tia lửa đa
2.

Mài

nhánh cấp 3.

trên máy

Thép có hàm

mài

lượng

cacbon trung
bình (~0.4%)
Vật liệu phù
hợp với thí
nghiệm

Vật liệu học

Page 8


3

Làm

sạch chi

Chà lớp bẩn

tiết

còn dính lại

trước

trên chi tiết

khi nung

4

Đun bằng
than đá, có

Chuẩn
bị

quạt

lò

nung

để nhiệt độ
tăng lên cao.

Vật liệu học

Page 9


Bỏ vật nung
vào lò theo
phương
thẳng đứng
để tránh bị

5.

cong vênh

Bỏ

chi

tiết vào
lò nung

6. Vật
liệu
trong
giai
đoan
nung

Vật liệu học

Nung vật
liệu trong lò
nung

Page 10


7.

Ứng với
bảng nhiệt

Sau khi

độ ta được

nung lấy

nhiệt độ của

ra so

chi tiết là

sánh với

810 độ C.

bản
nhiệt độ

8.
Làm
nguội

Cho vật liệu

trong
Vật liệu học

Page 11


môi

vào xô nước

trường

muối để tôi

thứ nhất

trong môi
trường đầu
tiên. Sau đó
làm nguội
vật liệu bằng
không khí
trong môi
trường tôi
thứ 2.

Vật liệu học

Page 12


Làm
nguội
trong
môi
trường
thứ hai

Độ cứng lúc
sau:
Lần 1= 66.4

9. Kiểm

HRC

tra độ
Lần 2= 63

cứng sau

HRC

khi tôi

Lần 3= 63.6
HRC
TB độ cứng =

Vật liệu học

Page 13


64.33 HRC

II. QUÁ TRÌNH TÔI THÉP

1. Chuẩn bị đồ dùng
a. Vật liệu

-

Vật liệu chọn tôi là thép

-

C45 chưa tôi.
Đường kính: 1,5 cm
Chiều dài: 5cm

b. Dụng cụ thí nghiệm
Chuẩn bị lò nung, than đá,
tấm tôn che gió.

Vật liệu học

Page 14


Quạt điện: dùng quạt điện để thổi
làm tăng nhiệt độ nung.

Môi trường tôi: chuẩn bị xô nước
muối (là môi trường tôi thứ nhất)

Vật liệu học

Page 15


sau đó đưa sang môi trường tôi thứ 2 (làm nguội trong không khí) cho tới khi
vật liệu nguội hẳn.

Vật liệu học

Page 16


2. Quá trình tôi:
-

Để nhiệt độ tôi đạt đến 850

o

C – 870 oC thì chúng ta cần

phải chuẩn bị lò, than đá,
quạt, tấm tôn che gió để giữ
nhiệt.
- Sau khi than cháy đỏ,
chúng ta đặt thép đã chọn
vào trong lò (chú ý: đặt
thanh thép theo phương
thẳng đứng để tránh bị cong
vênh).
- Sau khi thanh thép nung

nóng đã đỏ cam ( khoảng
850 oC) thì chúng ta chuyển
sang quá trình làm nguội ở
môi trường tôi đầu tiên: làm
nguội bằng nước sau khi sắp
sảy ra chuyển biến mactenxit
( khi thanh thép cho vào
nước hết sôi, và chuyển sang
màu xám) khoảng 300oC thì
nhấc ra ngoài làm nguội ở
môi trường tôi thứ 2: để ra
ngoài không khí cho đến khi
nguội hẳn.

Vật liệu học

Page 17


KẾT LUẬN.
Nhiệt độ tôi chưa đạt tới mức cần thiết (870°C)

V.

Sau khi tôi, vật liệu đã đạt độ cứng 63.33 HRC. Đã đạt được theo yêu cầu
(≥50HRC). Vật liệu vừa đảm bảo độ cứng và ít biến dạng
-

Một số khó khăn khi thực hiện thí nghiệm:

+ Khó tìm được vật liệu
+ Trang thiết bị còn thiếu và thô sơ
+ Còn thiếu kinh nghiệm thực hành.

BÀI HỌC KINH NGHIỆM

VI.
-

Cố gắng học tập, học hỏi

-

Rút ra những bài học kinh nghiệm trong bài thí nghiệm vừa rồi.

Vật liệu học

Page 18


Nhận xét của giáo viên
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................

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

Vật liệu học

Page 19