khoa hoc vat lieu co khi-chuong 7 - NHIET LUYEN

CHƯƠNG 7: CÔNG NGHỆ NHIỆT LUYỆN THÉP

- Một thao tác nhiệt luyện gồm
3 giai đoạn:
+ Nung nóng AB
+ Giữ nhiệt BC
+ Làm nguội CD

Nhiệt độ

1. Khái niệm nhiệt luyện
a. Khái niệm
- Nhiệt luyện là phương pháp gia công dùng nhiệt để làm
thay đổi tính chất của thép và hợp kim nhờ thay đổi cấu
trúc bên trong mà không làm thay đổi hình dáng kích
thước hình học bên ngoài của chi tiết.
Tn

Giữ nhiệt (τg)

B

C
D

A
Thời gian

1

CHƯƠNG 7: CÔNG NGHỆ NHIỆT LUYỆN THÉP

1. Khái niệm nhiệt luyện
b. Mục đích của phương pháp
- Chuẩn bị điều kiện tốt nhất cho các phương pháp gia
công tiếp theo gọi là nhiệt luyện sơ bộ.
- Chuẩn bị những tính chất để thỏa mãn điều kiện làm
việc của chi tiết (đạt độ cứng, độ bền…) gọi là nhiệt
luyện kết thúc (nguyên công cuối cùng).

2

1


CHƯƠNG 7: CÔNG NGHỆ NHIỆT LUYỆN THÉP
2. Đặc điểm nhiệt luyện
- Nhiệt luyện không nung đến chảy lỏng mà luôn luôn ở
trạng thái rắn.
- Khi nhiệt luyện thì hình dạng kích thước hầu như không
thay đổi hay thay đổi không đáng kể.
- Kết quả của nhiệt luyện được đánh giá bằng thay đổi tổ
chức tế vi và cơ tính.

3

CHƯƠNG 7: CÔNG NGHỆ NHIỆT LUYỆN THÉP

b. Thời gian giữ nhiệt (τg)
- Là khoảng thời gian giữ cho sản
phẩm ở nhiệt độ nung.
- Nó quyết định sự đồng đều về

mặt tổ chức trong vật cần nhiệt
luyện, từ đó đạt được sự đồng đều
về mặt cơ tính.

Nhiệt độ

3. Các thông số của quá trình nhiệt luyện
a. Nhiệt độ nung (Tn)
- Là nhiệt độ cao nhất mà quá trình nung đạt được. Nhiệt
độ nung quyết định sự hình thành tổ chức kim loại ban đầu
do đó quyết định chất lượng và cấu trúc của tổ chức sau khi
nhiệt luyện.
Tn

Giữ nhiệt (τg)

B

C
D

A
Thời gian

4

2


CHƯƠNG 7: CÔNG NGHỆ NHIỆT LUYỆN THÉP

3. Các thông số của quá trình nhiệt luyện
b. Thời gian giữ nhiệt (τg)
- Thời gian giữ nhiệt phụ thuộc vào:
+ Môi trường nung: không khí, muối nóng chảy...
+ Kích thước chi tiết (to, nhỏ…).
+ Bản chất của vật liệu (cứng, mềm…).
+ Cách sắp xếp vật liệu trong lò.v.v..
Tn

Giữ nhiệt (τg)

Nhiệt độ

B

C
D

A
Thời gian

5

CHƯƠNG 7: CÔNG NGHỆ NHIỆT LUYỆN THÉP
3. Các thông số của quá trình nhiệt luyện
c. Tốc độ nguội (Vng)
- Vng là tốc độ giảm nhiệt độ của sản phẩm sau khi giữ
nhiệt.
- Vng quyết định sự hình thành các tổ chức pha
- Vng phụ thuộc vào mục đích của nhiệt luyện và bản chất

của vật liệu.

6

3


CHƯƠNG 7: CÔNG NGHỆ NHIỆT LUYỆN THÉP

Nhiệt độ

5. Nhiệt luyện Ủ
a. Định nghĩa
- Ủ thép là phương pháp nung
T
Giữ nhiệt (τ )
nóng thép đến nhiệt độ xác định,
D
B
C
giữ nhiệt trong một khoảng thời
Làm nguội chậm
gian. sau đó làm nguội chậm cùng
với lò, để đạt được tổ chức ổn
A
định nhằm đạt độ cứng thấp nhất
Thời gian
và độ dẻo cao.
b. Mục đích của ủ thép
- Làm giảm độ cứng của thép để dễ tiến hành gia công

cắt gọt.
- Làm tăng độ dẻo dai để tiến hành dập, cán vào kéo
thép ở trạng thái nguội.
7
n

g

CHƯƠNG 7: CÔNG NGHỆ NHIỆT LUYỆN THÉP
5. Nhiệt luyện Ủ
b. Mục đích của ủ thép
- Làm giảm hay làm mất ứng suất bên trong chi tiết
- Làm đồng đều thành phần hoá học của vật đúc bị thiên
tích
- Làm nhỏ hạt thép

8

4


CHƯƠNG 7: CÔNG NGHỆ NHIỆT LUYỆN THÉP
6. Thường hóa
a. Định nghĩa
- Thường hoá là nung nóng thép
đến trạng thái hoàn toàn 
(Tn>A3 hoặc Am), giữ nhiệt rồi
làm nguội trong không khí tĩnh
để  phân hoá thành P phân tán
hay Xocbit có độ cứng tương

đối thấp
- Nhiệt độ thường hóa

Am
A3

Ủ đẳng nhiệt

T = (A3 hay Am)+(20 ¸ 30)0C

9

CHƯƠNG 7: CÔNG NGHỆ NHIỆT LUYỆN THÉP
6. Thường hóa
a. Định nghĩa
- So với ủ thường hoá kinh tế hơn do không phải làm
nguội trong lò (để nguội trên nền sân).
- Tốc độ nguội lớn hơn của ủ, nên độ quá nguội DT lớn
do vậy hạt thu được có kích thước nhỏ hơn so với ủ làm
cho cơ tính được tăng lên.

10

5


CHƯƠNG 7: CÔNG NGHỆ NHIỆT LUYỆN THÉP
6. Thường hóa
b. Mục đích
- Đạt độ cứng thích hợp để gia công đối với thép C thấp

(≤0,25%) vì thép này sẽ dẻo phoi khó gãy quấn vào dao
và bề mặt gia công làm chất lượng bề mặt kém.
- Làm nhỏ hạt Xe để chuẩn bị cho khâu nhiệt luyện kết
thúc
- Làm mất lưới XeII tránh gây dòn cho thép.

11

CHƯƠNG 7: CÔNG NGHỆ NHIỆT LUYỆN THÉP
7. Tôi thép
a. Định nghĩa
Tôi là phương pháp nhiệt luyện bằng cách nung nóng
thép lên cao quá nhiệt độ (A1) hoặc (A3) để làm xuất hiện
tổ chức , giữ nhiệt rồi làm nguội nhanh thích hợp để 
chuyển biến thành Mactenxit hay các tổ chức khác như
Bainit, Truxit…có độ cứng cao.
b. Mục đích của tôi
- Nâng cao độ cứng và tính chống mài mòn của thép do
đó kéo dài được thời gian làm việc của các chi tiết chịu
mài mòn.
- Nâng cao độ bền nhằm nâng cao sức chịu tải của chi tiết
máy
12

6


CHƯƠNG 7: CÔNG NGHỆ NHIỆT LUYỆN THÉP
7. Tôi thép
c. Chọn nhiệt độ tôi thép

* Đối với thép trước cùng tích
A
A
và cùng tích (≤0,8%)
- Nung nóng đến trạng thái hoàn
toàn γ còn gọi là tôi hoàn toàn.
- Khi nguội nhanh γ chuyển biến
thành Mactenxit có độ cứng cao
chống mài mòn tốt đạt được mục
đích nhiệt luyện. Ttôi = A3+(30¸50)0C
- Chú ý: đối với loại thép này, nếu Ttôinhanh γ chuyển biến thành Mactenxit còn pha mềm F
vẫn giữ nguyên không đạt độ cứng cao yêu cầu
3

m

  F

13

CHƯƠNG 7: CÔNG NGHỆ NHIỆT LUYỆN THÉP
7. Tôi thép
c. Chọn nhiệt độ tôi thép
* Đối với thép sau cùng tích
- Nhiệt độ tôi cao hơn A1 và thấp
hơn Am.

A3

Am

Ttôi = A1+(30¸50)0C

- Tổ chức khi nung nóng là γ và
XeII không hoàn toàn γ nên gọi là
tôi không hoàn toàn
- Chú ý:
+ Nếu chọn Ttôi>Am thì khi làm nguội ta còn γ dư nên thép
mềm không đạt độ cứng và hạt γ lớn gây dòn thép
14

7


CHƯƠNG 7: CÔNG NGHỆ NHIỆT LUYỆN THÉP
7. Tôi thép
c. Chọn nhiệt độ tôi thép
* Đối với thép sau cùng tích

A3

Am

- Chú ý:
+ Về mặt kinh tế nung nóng trên
A1 tiết kiệm năng lượng hơn
nung nóng trên Am

15

7. Tôi thép
d. c
A1
- Tôi thể tích là phương pháp tôi
a
b
mà nung toàn bộ thể tích của
chi tiết đến nhiệt độ tôi sau đó
làm nguội toàn bộ thể tích chi
tiết trong môi trường tôi, để đạt
được tổ chức mong muốn
d1. Tôi trong một môi trường (Đường V1).
- Sau khi nung đến nhiệt độ tôi giữ nhiệt sau đó làm nguội
trong một môi trường (nước, dầu…) với tốc độ nguội
nhanh để γ chuyển hóa thành Mactenxit
- Đây là phương pháp tôi phổ biến, đơn giản, dễ cơ khí
hóa, tự động hóa. Dùng để tôi các chi tiết máy đơn giản vì
dễ bị cong vênh chi tiết
16

8


7. Tôi thép
d. Phương pháp tôi thể tích
d2. Tôi trong hai môi trường (Đường V2).
- Thường sử dụng nước (mtr1) và dầu (mtr2) để làm nguội.
- Lúc đầu ở nhiệt độ cao thép
được cho nguội trong môi

trường tôi mạnh (nước hay
nước pha muối) đến gần nhiệt
độ chuyển biến mactenxit thì
chuyển sang môi trường tôi
yếu (dầu hoặc không khí) cho
tới khi nguội hẳn.

a

A1
b

- Tránh được công vênh, nứt nẻ thích hợp với tôi thép C cao
17

7. Tôi thép
d. Phương pháp tôi thể tích
d2. Tôi trong hai môi trường (Đường V2).
- Khó xác định thời điểm chuyển chi tiết từ môi trường 1
sang môi trường 2 điểm A (cần thợ có kinh nghiệm)
- Khó cơ khí hóa tự dộng hóa

a

A1
b

18

9

CHƯƠNG 7: CÔNG NGHỆ NHIỆT LUYỆN THÉP
7. Tôi thép
d. Phương pháp tôi thể tích
d3. Tôi phân cấp (Đường V3)
A1
- Làm nguội trong môi trường
a
muối nóng chảy trên nhiệt độ
b
mactenxit khoảng (50-100) độ,
giữ nhiệt trong khoảng thời
gian nhất định rồi làm nguội
trong không khí để chuyển biến
Mactenxit tiếp tục hoàn thành.
- Khắc phục nhược điểm về việc xác định nhiệt độ chuyển
từ môi trường 1 sang môi trường 2
- Ứng suất bên trong thấp do sự chênh lệch nhiệt độ bền
mặt và bên trong nhỏ
19

CHƯƠNG 7: CÔNG NGHỆ NHIỆT LUYỆN THÉP
7. Tôi thép
d. Phương pháp tôi thể tích
d4. Tôi đẳng nhiệt (Đường V4).
A1
- Giống như tôi phân cấp nhưng
a
giữ đẳng nhiệt trong muối nóng

b
chảy với thời gian đủ lâu để
Austenite chuyển biến xảy ra
hoàn toàn, nhận được tổ chức ổn
định Trustit hoặc Bainit có độ
cứng, độ dai va đập cao.
- Áp dụng cho thép hợp kim có tính ổn định Austenite quá
nguội lớn.
20

10


CHƯƠNG 7: CÔNG NGHỆ NHIỆT LUYỆN THÉP
7. Tôi thép
e. Tôi bộ phận
- Là chỉ tôi một bộ phận cần thiết nào đó của chi tiết
- Khi tôi có thể nung nóng toàn bộ chi tiết rồi làm nguội
nhanh một bộ phần nào đó hay chỉ nung phần cần tôi.
Ví dụ: lưỡi cưa, bánh răng…

21

CHƯƠNG 7: CÔNG NGHỆ NHIỆT LUYỆN THÉP
8. Ram thép
a. Định nghĩa
Ram thép là phương pháp nhiệt luyện nung nóng thép đã
tôi có tổ chức Máctenit và dư lên nhiệt độ thấp hơn A1,
giữ nhiệt độ trong một thời gian nhất định để chúng phân
hóa thành các tổ chức có cơ tính phù hợp với yêu cầu sử

dụng
b. Mục đích
- Làm giảm hoặc khử hoàn toàn ứng suất dư bên trong.
- Biến Mactenxit+ dư thành tổ chức có độ dẽo độ dai cao
hơn và độ cứng độ bền phù hợp yêu cầu.
- Cải thiện tính gia công cắt gọt, làm mềm hơn đối với các
thép cứng.
22

11


CHƯƠNG 7: CÔNG NGHỆ NHIỆT LUYỆN THÉP
8. Ram thép
c. Các phương pháp ram
c1. Ram thấp
- Là phương pháp nhiệt luyện gồm có nung nóng chi tiết
hoặc thép đã tôi tới nhiệt độ (150-250)oC, giữ nhiệt và làm
nguội.
- Khi ram thấp độ cứng của chi tiết giảm đi (1-3)HRC
- Khử được một phần ứng suất bên trong.
- Sau khi ram thấp độ cứng (56-64) HRC
- Áp dụng cho các chi tiết cần có độ cứng, tính chống mài
mòn cao như: các loại dao cắt, khuôn dập nguội, vòng
bi…
23

CHƯƠNG 7: CÔNG NGHỆ NHIỆT LUYỆN THÉP
8. Ram thép
c. Các phương pháp ram:

c2. Ram trung bình:
- Là phương pháp nung nóng thép đã tôi đến nhiệt độ
(300-450)oC để nhận được tổ chức là truxtit ram.
- Độ cứng đạt được (40-45)HRC
- Ứng suất bên trong giảm mạnh và giới hạn đàn hồi đạt
được giá trị cao nhất, độ dẻo, độ dai tăng lên.
- Các sản phẩm qua ram trung bình: chi tiết lò xo, nhíp,
khuôn dập nóng…

24

12


CHƯƠNG 7: CÔNG NGHỆ NHIỆT LUYỆN THÉP
8. Ram thép
c. Các phương pháp ram
c3. Ram cao
- Là phương pháp nung thép đã tôi đến (500-650)oC để
nhận được tổ chức Xocbit ram.
- Độ cứng đạt được (30-35)HRC
- Xocbit ram có cơ tính tổng hợp lớn nhất, khử bỏ hoàn
toàn ứng suất bên trong.
- Áp dụng cho các chi tiết chịu lực và truyền lực như:
thanh truyền, tay biên, cần gạt, bánh răng…

25

13