CHƯƠNG III THÉP VÀ NHIỆT LUYỆN THÉP

CHƯƠNG 3
THÉP &
NHIỆT LUYỆN THÉP

Mục tiêu:

- Xác định được các chuyển
biến pha khi nung nóng và
làm nguội
- Các tổ chức khi nhiệt luyện
tôi, ram, ủ và thường hoá


Bài tập
Chốt
1. Hãy giới thiệu một số thành tựu
nổipiston
bật của cuộc cách mạng vật liệu
Trục cam
hiện đại
2. Vai trò của vật liệu Bánh
cơ khí răng
trong dẫn
quá trình
công
trong
hộpnghiệp
số hóa – hiện đại hóa
ở nước ta
Trục giữa xe đạp
3. Từ một trong các giản đồ pha loại I, II, III, trình bày quá trình kết tinh của

Đĩakhixích
động
hợp kim điển hình
làmtruyền
nguội đủ
chậmxe
từ gắn
trạngmáy
thái lỏng, nêu rõ: đồ
thị quá trình kết tinh, các pha
Đĩacủa
líphợp
xe kim
đạpở nhiệt độ thường, và tính
chất của hợp kim ở trạng thái cân bằng
Trục sau xe đạp
4. Chọn thép và xác định quy trình nhiệt luyện để chế tạo một trong các chi
tiết sau:
5. Chọn gang graphite thích hợp để chế tạo các chi tiết sau:
6. Thành phần hỗn hợp chất dẻo và quy trình chế tạo sản phẩm: chai đựng
nước, bồn chứa nước, vỏ nhựa bút bi, thùng chứa chai nước ngọt,…
7. Thành phần hỗn hợp chất dẻo và quy trình chế tạo sản phẩm: bánh răng
nhỏ số vòng quay đến 3000 v/ph, ống nhựa chịu nhiệt,…


II. Nhiệt luyện thép
1. Nhiệt luyện
2. Các phương pháp nhiệt luyện thép
a. Ủ thép
b. Thường hóa

c. Tôi thép
d. Ram thép


II. Nhiệt luyện thép
1. Nhiệt luyện

• Làm tăng độ cứng, độ
bền và tính chống mài
mòn
• Cải thiện tính công nghệ


II. Nhiệt luyện thép
1. Nhiệt luyện
a. Định nghĩa

Là quá trình bao gồm
• nung nóng
• giữ nhiệt
• làm nguội

chi tiết nhiệt luyện bằng vật liệu kl một cách thích
hợp


II. Nhiệt luyện thép
1. Nhiệt luyện
b. Phân loại

• Theo trình tự trong QTCN chế tạo:
- Nhiệt luyện sơ bộ: chuẩn bị phôi với cơ tính
phù hợp cho các nguyên công tiếp theo trong
quy trình.
- Nhiệt luyện kết thúc: hoàn thiện sản phẩm với
cơ tính đáp ứng yêu cầu làm việc của chi tiết.

• Theo công nghệ xử lý:
- Nhiệt luyện thể tích
- Nhiệt luyện bề mặt
- Hóa nhiệt luyện
- Cơ nhiệt luyện

Ủ
Thường hóa
Tôi
Ram


II. Nhiệt luyện thép

2. Các phương pháp nhiệt luyện thép
Ủ thép

Là phương pháp nhiệt luyện gồm có nung nóng
thép hoặc chi tiết đến nhiệt độ nhất định, giữ nhiệt
một thời gian và làm nguội chậm (với tốc độ nguội
<200oC/h)
•Làm giảm độ cứng của thép để phù hợp gia công
cắt gọt

•Làm tăng độ dẻo phù hợp gia công áp lực
•Làm nhỏ hạt thép
•Làm đồng đều về nồng độ
•Khử ứng suất dư do gia công áp lực


II. Nhiệt luyện thép

2. Các pp nhiệt luyện thép
Thường hóa
• Là phương pháp nhiệt luyện gồm có nung nóng chi
tiết hoặc thép tới trạng thái hoàn toàn Auxtenit, giữ
nhiệt và làm nguội trong không khí tĩnh
• Thép có <0.35%C: không ủ, chỉ thường hóa
• Thép có ≥0.35%C: chọn thường hóa thay cho ủ
giảm chi phí và thời gian (chất lượng không bằng
ủ)
tạo điều kiện để gia công cắt gọt
làm ổn định cấu trúc vi mô
các tính chất để chuẩn bị cho quá trình thấm C


II. Nhiệt luyện thép

2. Các pp nhiệt luyện thép
Tôi thép

Là phương pháp nhiệt luyện gồm có nung nóng thép đến
nhiệt độ tôi thích hợp, giữ nhiệt và làm nguội nhanh để có
chuyển biến Auxtenit thành Mactenxit

 tăng độ bền, tăng khả năng chịu tải
làm tăng độ cứng
tăng khả năng chống mài mòn (>0.35~0.4%C)
•

Thép TCT và cùng tích (tôi hoàn toàn):

ttôi =Ac3+ (30~50)oC
•

Thép SCT (tôi không hoàn toàn)

ttôi =Ac1+ (30~50)oC


II. Nhiệt luyện thép

2. Các phương pháp nhiệt luyện thép
Ram thép (bắt buộc th/hiện sau khi tôi)

• Là phương pháp nhiệt luyện gồm có nung
nóng chi tiết hoặc thép đã tôi tới nhiệt độ <
A1, giữ nhiệt và làm nguội bằng không khí
 khử ứng suất phát sinh trong quá trình tôi
thép
 ổn định kích thước cho chi tiết
 đạt được cấu trúc và tính chất theo yêu cầu


II. Nhiệt luyện thép

2. Các phương pháp nhiệt luyện thép
a. Ủ thép
Các phương pháp ủ
a1. Ủ không có chuyển biến pha:
(toủ - Ủ thấp (ủ non): to < TKTL
Khử ứng suất dư của vật đúc
hay chi tiết qua gia công áp lực
- Ủ kết tinh lại:
o
t
≥
t
KTLdạng
Khử biến cứng sau biến
dẻo
Làm giảm độ cứng và thay đổi
kích thước hạt


II. Nhiệt luyện thép

2. Các phương pháp nhiệt luyện thép
a. Ủ thép
• a2. Ủ có chuyển biến pha:
(toủ >A1)

- Ủ hoàn toàn: Nung nóng thép

TCT đến trạng thái hoàn toàn
Auxtenit, giữ nhiệt và làm nguội
cùng lò
o
t
=A
+
(20~30)
C
nungvới c3
Áp dụng
thép có 0.35~0.55%C

Chất lượng nhiệt luyện cao,
nhưng thời gian dài, chi phí cao


II. Nhiệt luyện thép

2. Các phương pháp nhiệt luyện thép
a. Ủ thép
- Ủ đẳng nhiệt:
Nung nóng, giữ nhiệt tương tự ủ hoàn toàn, sau đó chi
tiết được đưa vào môi trường có nhiệt độ không đổi
để cân bằng nhiệt, sau đó làm nguội bằng không khí
+Chất lượng không bằng ủ hoàn toàn
+Thời gian và chi phí thấp
- Ủ không hoàn toàn:

Áp dụng với thép ≥0.8%C (thép cùng tích và thép SCT)

Cấu trúc sautkhi ủ=làAP tấm
(220~230
HB)
o
= 780
C
nung

c1


II. Nhiệt luyện thép

2. Các pp nhiệt luyện thép
a. Ủ thép
- Ủ cầu hóa (ủ chu kỳ)

tnung = Ac1 ± 50oC
= 780~680oC

+ Dùng 2 lò:
Nung nóng trong lò 1 đến 780oC  giữ nhiệt
Chuyển sang lò 2 có nhiệt độ 680oC  giữ nhiệt
3~5 chu kỳ & Làm nguội bằng không khí
+ Cấu trúc sau khi ủ:
P hạt (Xe dạng hạt) ≤180 HB  dễ gia công cắt gọt
Không có lưới XeII  tính chống mài mòn không cao


II. Nhiệt luyện thép

2. Các pp nhiệt luyện thép
b. Thường hóa
• Là phương pháp nhiệt luyện gồm có nung nóng chi
tiết hoặc thép tới trạng thái hoàn toàn Auxtenit, giữ
nhiệt và làm nguội trong không khí tĩnh
• Thép có <0.35%C: không ủ, chỉ thường hóa
• Thép có ≥0.35%C: chọn thường hóa thay cho ủ
giảm chi phí và thời gian (chất lượng không bằng
ủ)
tạo điều kiện để gia công cắt gọt
làm ổn định cấu trúc vi mô
các tính chất để chuẩn bị cho quá trình thấm C


II. Nhiệt luyện thép

2. Các pp nhiệt luyện thép
c. Tôi thép

-Thép trước cùng tích:
+Tôi hoàn toàn:
100%γ → M t +(dư)
γ + ứng suất (dư)
+Tôi không hoàn toàn:
(dư) +ứng suất (dư) + F
V ≥V
F +F
γ
→ Mđộ

γ
t +cứng
giảm
của thép sau khi tôi
-Thép sau cùng tích:
+Tôi hoàn toàn:
(dư) + ứng suất dư
lượng auxtennit dư rất nhiều
γ→
M +γ
không tcó XeII  giảm khả năng chống mài mòn
+Tôi không hoàn toàn:
(dư) + ứng suất.
ng

th

V ≥V

ng
th
XeII + γ 

→ M t + Xe + γ


II. Nhiệt luyện thép

2. Các pp nhiệt luyện thép
c. Tôi thép

a. Tôi/ làm nguội trong 1 môi trường
•Nước, dầu, không khí…
•Đơn giản, chi phí thấp
•Ứng suất dư cao  biến dạng, cong, nứt…
•Kích thước nhỏ, có hình dạng đơn giản
b. Tôi/ làm nguội trong 2 môi trường
•Môi trường làm nguội: nước và dầu; dầu và không khí…
Làm nguội trong môi trường 1 đến nhiệt độ:
Chuyển sang môi trường 2 và làm nguội

Md +dạng
(30~50) C
•Ứng suất dư giảm rõ rệt  giảm nguy tcơ= biến
•Rất khó xác định thời điểm chuyển từ môi trường 1  2
•Chất lượng nhiệt luyện không đều
o

o


II. Nhiệt luyện thép

2. Các pp nhiệt luyện thép
c. Tôi thép
c. Tôi phân cấp
•Chi tiết được đưa vào môi trường có nhiệt độ không đổi:

(thường là muối nóng chảy)

t

=t
=const
A
 giữ nhiệt để cân bằng nhiệt, không có chuyển biến pha
o

 làm nguội bằng không khí
•Chất lượng cao nhất, đồng đều nhất nhưng chi phí lớn nhất
•Chi tiết có hình dạng phức tạp và yêu cầu cao về chất lượng
Khuôn ép nhựa, khuôn dập nóng, khuôn dập nguội…
d. Tôi đẳng nhiệt (tôi bainit)
•Giữ nhiệt để xảy ra chuyển biến từ Austenit thành Bainit
•Làm nguội bằng không khí


II. Nhiệt luyện thép

2. Các phương pháp nhiệt luyện thép
d. Ram thép (bắt buộc th/hiện sau khi tôi)

• Là phương pháp nhiệt luyện gồm có nung
nóng chi tiết hoặc thép đã tôi tới nhiệt độ <
A1, giữ nhiệt và làm nguội bằng không khí
 khử ứng suất phát sinh trong quá trình tôi
thép
 ổn định kích thước cho chi tiết
 đạt được cấu trúc và tính chất theo yêu cầu


II. Nhiệt luyện thép

2. Các phương pháp nhiệt luyện thép
d. Ram thép

a. Ram thấp
tram ~ 180~220oC (thép C, thép hk)
•Tổ chức đạt được: Mactenxit ram (60 HRC)
•Chi tiết đòi hỏi độ bền, tính chống mài mòn cao
•Dcụ g/công gỗ, khuôn g/công nguội, chốt piston, bánh răng
dẫn, trục cam…

b. Ram trung bình
tram ~ 380oC, thép có 0.6~0.7%C (thép lò xo)
c. Ram cao
tram ~ 500~550oC; thép có
0.35~0.55%C
•Độ dai va đập là tối ưu
•Trục láp, bánh răng dẫn…


Ủ kết tinh lại
Ủ hoàn toàn
Thường hóa
Tôi/ làm nguội trong 1 m/trường
Tôi đẳng nhiệt
Ram cao

Name the metals?
Medium carbon
steel. It is used to
also make garden
tools, axles and
shafts.

Name the metal used to make
the rear sprocket on this bike?