Công nghệ nhiệt luyện phạm thị minh phương, tạ văn thất

PTS. PHẠM THỊ MINH PHƯƠNG ٠PG‫؛‬S. PTS. TẠ VĂN THẤT
i

í
٠■

■ ٠ ٠ ·٠ ، ٠'

١

V

ỵ

,٠

،

٦
ị

٠I،

,

· j «í‫''؛‬i'ừ
١

٠ ■ ١ ٠r

٠

١ '-

1

hí.í *ư * ■'،‫؛ ؛'■؛‬ỊỊ
٠

١

l
i:

^

CÔNG NGHỆ
NHIỆT LUYỆN
c
f

p ..

0

Ọ C

y٠ờ ٥ 7 ‫^؛‬
٦

■ T 'ư C H Ọ N
r ■٠
...,1.,
٠

NHÀ XUẤT BẨN GIÁO DỤC - 2000


‫ج■ ;;■;؟■؟? ﺀ 'ئ‪:‬ج‬
‫‪;:‬‬
‫‪Ί‬‬

‫‘؛■‬

‫' ‪·-‬‬

‫* ‪4I■·'/‬‬

‫‪٠١‬‬
‫ي‬
‫ﺀ ‪٠٠‬‬

‫‪i‬‬

‫' \‬

‫'‬

‫‪٠‬‬

‫‪V r‬‬

‫ا‪" ..‬ا' س‬
‫ب‪:‬؛'·ب■‪.‬‬
‫‪۶Γ‬؛\‪٠ ،‬أ‬
‫ل ي‪٠‬‬

‫م' ‪-‬‬

‫‪•٥■ ٠‬‬
‫‪. ١.‬‬
‫د'‪.‬‬
‫;‪:‬غ‬
‫ئ‪.‬‬
‫ﺐ'ذ‪'.‬؛أ‬
‫‪٠‬؛؛؛‪ ':‬ﻏ‬
‫■‬
‫‪', ' ١‬ﺀ'اا‪ ....,‬ا;' ‪،.‬‬
‫‪ ;...V‬ﺀ‪.‬ب؛ا|‬
‫|؛ا‬
‫‪.‬ﻵﻵ‬
‫ ‪٠‬‬‫‪.,''.‬ز‪ ) ).‬؛‪.‬؛‬
‫ل ‪١‬‬
‫‪، ' -'٩ ■ ■ :Л :‬‬
‫)‪۶‬‬
‫ت‪،·..:‬‬
‫ﺀ‬
‫ﻢ‬
‫ﺛ‬
‫ﻢ‬

‫ﺛ‬
‫أ‬
‫‪٠‬‬
‫أ‪،‬‬
‫‪І‬‬
‫‪Щ‬‬
‫'‪ .'-‬دز‬
‫'‪٨:‬‬
‫‪% ١‬ﻋﺎأﺀ‬
‫*‬
‫‪^ ٠‬‬

‫‪; ٠‬‬
‫ﺧﻢ‬
‫■·‬
‫‪٠‬ؤة;‬
‫‪١‬‬

‫‪ ٩‬ﺀ‬

‫خ‬
‫‪; ٠‬‬

‫‪â ị‬‬
‫‪١‬‬
‫‪٠‬ﻟﻸ‬
‫اﻷق‬

‫‪.٠‬‬
‫‪١‬‬

‫‪۶‬‬
‫' ‪، ^۶٠-‬‬
‫ي‪:‬؛ ؛'‪ ،،·Л‬مﺀ؛‬
‫‪4‬‬
‫ﻵ‪.‬؛'‪,‬ا‪:! , ,, ' .‬؛\‪,‬ي;ا;ﻳﺆ‪:‬ﻫﻴﻢ'؛‪:,-‬ة‬
‫>‬
‫ا'‬
‫‪٩ ،‬‬
‫‪ν·Λ‬؛؛‪١λ‬‬
‫‪٩‬‬
‫ي‬
‫ي'‪-‬‬
‫ع{‬
‫‪١‬‬
‫■ ‪.‘,""'^'..-٠‬م‪.‬ذ‪ ':,‬؟‬
‫■‬
‫■'‬
‫■'‬
‫"‪0‬‬
‫‪/ ، ٠١‬‬

‫‪ . .‬د‬

‫'‪■'·٠ » ،، — :‬‬

‫>‬

‫ؤ ‪ ١‬ﻣﺋﺎ ( ء‬
‫‪4 Ы‬‬
‫‪٩٠١‬‬

‫‪٠‬‬

‫;‪I f ،.;.‬‬
‫‪]ỉ‬‬

‫‪ì‬‬

‫‪л‬‬

‫ي‪.‬م‬

‫‪f‬‬

‫' ‪ị‬‬

‫ﺳﺎة‪.‬اؤ؛‬
‫ﻫﻣﻳؤ ج‬

‫و; غ ؤ\‬

‫‪٠‬‬

‫!>ا‪ ١‬ا §‬
‫‪.‬و‪١‬ﻧﻲ‪٠٠‬؟سء‬
‫ا م> ﺀ ‪٠ ،‬‬
‫ر‬

‫*م؛ﺧﺄاإه ‪٢‬‬

‫‪ ٠١‬و ‪: . ,‬‬

‫ه‬

‫ﺀ‪ , ٠‬ا‬

‫;‪k‬‬

‫‪٠:‬‬

‫‪ ٠:‬ﻳ ﺎ ' ‪I‬‬
‫اا‪; ٠‬‬

‫؛ ز ؛ﻷإإا;ءأ?'ؤج‬

‫‪I . %٠، V.‬‬

‫‪/¥í /‬‬

‫|‬

‫‪Ệ:ỉỵ‬‬

‫‪.١‬‬
‫‪:‬ة‪:‬ﺀ‪'4‬‬

‫‪٠‬‬
‫■‪!;·.‬‬
‫■‬
‫‪.Г‬‬

‫>' ' ‪,.‬‬

‫؛‪ ١‬ﻫ ﻞ ‪ -‬ب' ض ؛‬

‫ي'ء'ة؛؛اا‬
‫‪ -‬ا‪.‬‬

‫‪.....‬‬

‫■·؟' ■'‪·،‬ب‪ :‬ع‬
‫‪-:‬ا؛'ا؛ ‪ ٤‬ﺀ ‪.‬‬
‫‪:Ệ ■ ■ .‬‬
‫ا‪».‬ا‪...‬‬
‫ ‪ễ‬‬‫‪.‬‬
‫أ‬

‫‪٠ ٠‬‬

‫‪- #‬‬
‫‪١‬‬

‫ص‬

‫‪.‬‬

‫ا‬

‫■‪ ٠٠‬؟؛‬
‫' أي‪٠ ٠‬‬

‫■'ا ا‬
‫ا ا ا ا ة'‪ ٠'٠‬ﺑ ﺎ ذ ؛ ء‬

‫‪,‬‬

‫‪ỉể‬‬

‫ﻒ‬
‫ىﺟ‬
‫■ >ﻵ‪::‬‬
‫‪Α -٦‬‬
‫‪'?·١‬‬
‫‪٠‬‬
‫‪١‬؛‪“ψ‬‬

‫‪١‬‬
‫‪١‬‬
‫‪-‬‬

‫‪'٠‬‬

‫‪..٠‬؛ا‪:‬ار؛ ‪-‬ﻣﺤﺎ'اﻳﺔذ"اﻷ‬

‫■ا‪٩٩ ٠‬‬
‫■‬
‫'‬

‫‪■I‬‬

‫‪١‬ﺀﺀ‬

‫‪١‬‬
‫‪٠‬ه ‪.‬‬
‫‪،.‬ل‪-:‬‬

‫ج‬
‫‪;:‬‬

‫‪Mã s ố : 7 B 5 i O‬‬

‫أ‬

‫‪ 1 9 4 /1 1 1 .0 0‬ؤ‬

‫‪i .‬‬

‫'‬

‫‪6Γ4‬‬

‫ﺳ‬

‫ﺔ‬

‫‪GD-.0‬‬

‫■\ةﻵ | '‬


LỜ I Ν ό ΐ Đ Ầ Ư

Ngti>١ ‫ا‬١‫ ﻻأا‬٠ lii sự phat triển CVKÎ tổt си củc пцстЬ kĩ thuật nhu chế tao cơ kh ٤١‫ ؟‬ẽn к‫؛‬пг٠
xa côn^ n ٩hiệp h-óa học ٠‫ ؟‬kĩ thuột đ dựnR١‫ ؛‬ện tử. 4Ìao thOn‫ ؟‬cOn YỘn táĩ ١.٩ n ٩h ‫ ؛‬ệp thực phổn١,
kĩ tht.dt h.íin١^ thuờng khOn^... VCI áờỉ sốn ٩ ‫ا‬٦١‫ا‬،١‫ ﻻا‬٩ẳn YỚi vcit dếu ١iệu VCI c۵n dến cUc vủt Uệu
n-có t ٤!١ .nang đa dạng YỜi chdt l-Uợng п-gù^ cdng cao
Công nghệ nhiệt lu>١ẽn Ici quá trinh íùni tha١١ ١١ếu là YỘt dổi t'lidi chíít ct١a vàt Uệu (c.hủ
Иёи kim loq‫ ؛‬١ băng C -Ố ch thtt^ đổ ‫ ؛‬cáu trhc bên trong md k‫؛‬tông líim tha‫ ﻻ‬đổ ‫؛‬- hình ddng và
kich- th-UỞc của ch,‫ ؛‬t ‫ ؛‬,ết
Trong chề' tq.o cơ khi. nhiệt lu^ện dóng vai trồ qu-an trọng vi kh-ông những nó tạo cho
chi t ‫ ؛‬ết sau khi g‫ ؛‬a công cơ những tinh chtít cdn th ‫؛‬ết nhu độ cítng. độ bền. độ dểo dai. khd
ndng chống md‫ ؛‬٠ ٧ l,mòn-, c-hống dn mOn Ѵ.Ѵ... md cồn Idm tdng tinh cOng ngh-ệ củ-a vột liệu
١‫ ردﻳﺮ‬c.ơ thê? nói nhiệt luyện 1(1 một trong nlulng yếu tố cong nghệ quan trụng quyết định chất
luợng c:ủ-a sdn phdm cơ kh ‫؛‬.
Ngu‫ ؟‬ên côn-g nl١.‫؛‬-ệt lu^ện có t١rể nầm ‫ ة‬nhUng V‫؛‬. tr‫ ؛‬khdc nhau, trong day ch.u.yền sdn
xu.ổt cơ khi. từ.y thuộc vdo V‫؛‬. ha trỉ có th-ểphdn thừnl١‫ ؛‬lo(.i‫ ؛‬:
- Nhiệt luyện sơ bộ : la dqng nh ‫ ؟ ؛‬t luyện thuờng t ‫؛‬١١dnh truơc kh ến.‫ ؛‬gia công cơ. nhầm
tạơ ra độ cirng và ĩổ chức tế vi thích hợp cho ccic ngưyên côỉìg gia công cơ vci nhiệt luyện
tiếp theo ,
٠ Nhiệt

lu-yện kết thủc : 1-ù dạng.nhỉệt luyện duợc t ‫ ؛‬ến hdnh sau khi gia cống cơ nhầ-m
tạo cho ch.‫ ؛‬tiết. n,hững tinh chđt cần th ‫ ؛‬.ết theo yèi. cdu cha kĩ thuột
Nh,‫ ؛‬ệt luyện có dnh hudng quyết d ‫؛‬.nh tở‫ ؛‬tuổ‫ ؛‬thq cha cdc sdn phổm cơ khi. Mốy mdc
cdng chinh x.dc١số luợng chi t yêu cdu cơ tỉnh càng cao th ١‫؛‬.ết cdn nh-iệt luyện cùng nhiều
Bối với cdc. nuớc cồng nghiệp phdt triển, dể ddnh g‫؛‬a trinh, độ cUa ngdnh chế tạo cơ khi
phai căn Cìi vào trinh độ nhiệt liiyên, vì ràng ch) gia công cơ khi có chinh xác đến đâu
nhtíng nếu khdng qu.a nhiệt luyện hoặc chdt luqng nhỉệt luyện khdng ddm bdo thl. tuổi thọ
.của chi tiết cũng giam v۵ miic độ chinh xcíc Cĩỉa mcíy móc không ،,‘ổ^ giữđược theo yêu cầu
Nh-‫ ؛‬ổm. khồng những có y ngMa kinh tế rđt lởn (để.ệt luyện, n-ồng cao ch-ốt luợng sdn pl١
kéo dài thời hạn làm việc; nang cao độ bền lảu của công trinh, máy móc thiết ‫ﻟﻤﺔ‬...‫ ز‬mà còn
à thuớc do dểddnh gld trinh độ ph-ót tr-1‫ ؛‬ển kltoa học. k‫ ؟‬thuột của mỗ‫ ؛‬.qu-ốc gia

ơ nước ta, tùr lâu nhiệt luyện đã dược cip dung trong đời sô'ng thường ngay, ồng cha ta
dd biết tồ‫ ؛‬dao. kéo. dha. dụ.c... làm cho thép mểm trỏ thítnh cứng dể cát gọt hay nguợc Iqi
dềddng cho qud trinh chếttio cdc chi tiết. Ngày nay. lùm. cho th.ép cUn.g trở thdnh. mềm dểo ١
nén công nghiệp của chúng ta dang phát triển không ngùrng \'à việc nghiên cứu nang cao
chdt lượng cho cdc chi t ‫ ؛‬ết bàng phương phdp nh.‫ ؛‬١ên ngíiy c.ỉtng trở nẽn cổp thiết, mà\ệt lu
v‫ ؛‬ệc ddu t ‫ ؛‬ẽn Ici ddo tqo độ ‫ ؛‬ngd cán bộ klioa học кт thu، )t trong l.ĩnh vực nùy .


C u ố n sà c h "C ô n g nghê n h iệ ì ١ ‫أ‬٠ ‫ أجلا‬١ ‫ اا‬n ìiN ١‫ أ ة ي‬٦ ١ết nh t a i liệ u d í ٠.ng lò n ١ cltic hiệt cho

s

g í ủ . trin h cbo họ^ sinh, cứt. ngUnh k ĩ t ١١ nt)t١‫؛‬Y n l ١‫ ؛‬ẽn ngUnh

v ậ t l ‫ ؟؛‬u Irọc va nh,iệt ỉ u ١jện tro n g cúc truờn^ cìạì hpc ٠ tí.ung ctíp k ĩ thu-ột. cao đảng

кт thn(u ٠

١ u khtio cho кт svC nhiệt D ồ n g th ờ i s á c h ch n g d ù n g ítim tù i liệ u tha.n٦‫ لا‬kT sư củc ngùnh ện ١
٩ u.an đến van đ ề n h ỉệ t lu^ện. ch o cUc cd n b Ọ k T th.uột,klnh tế.bt.ỉn d ọc rộ n g r ỗ i k h ó c c.ó liê n
٤ h q u a n tốm tớ i ván d ề s í í ‫ ؛‬n,g vạt l.iẽu vd x íf u n hiệt dểntTng cuo ch íít lượng củu c h i tiế t - m ộ t

.Vcírì đề đã vầ đang là Ѵ0тч nghe hàng đẩu tron Ч .\ử lí νάΐ liệu
Cuốn sàch nà‫ ؟‬dược biên soqn theo nội dung chu cdc gldo trinh "Công nghệ nh‫ ؟ ؛‬t
lu‫ ؟‬ện" dd dạ‫ ؟‬nhiều nâm- tạl trường Dqi học Bdch khoa Hci Nộl. chng nh.ư cdc gido trTnh
COng nghệ nhiệt lu“‫ ؛ ؟‬n ١' dítng cho cdc trưòng đcil học tại cdc nưốc khdc nhtí Nga. Dức١
Balan... Kh,‫؛‬. bỉên soqn. cuốn sdch nd‫ ؟‬. chUng tOl cỏ chinh 1,1 vd bổ sung thêm. Nộl dung c١١a
gido trinh nà‫ ؟‬gồm. Irai ph ۵ n chinh: phdn tlríí nhdt trinh bciv ll thuvết cltung về chu,‫ ؟‬ể.n biến
pha trong thép va hợp kim kltl nhỉệt lu‫ ؟‬ện: phdn thứ hai ; trinh btT‫ ؟‬về công nghệ nhl-ệt

lu ‫ ؟‬.ện cụ th.ể của-cốc klm loại vd hợp klm
p dỡ rdt clrdn tinh,T rong quá trinh chuán bl bdn thdo, chítng tôl dd nhtin dư٠ợc stí git١
l cdc cơ sỏ sdn xrtdt. Nhdn dịp na(của các bqn ddng nghiệp trong bộ môn cữn.g như t٤‫؟‬
.chủng tôi xln chdn thdnh cdm ơn
Thu góp ‫ ؟‬xin gửi về Nhà xudt bdn G‫ ؛‬Hù Nộl hơộc bộ ủo dqc - 81 Trdn Hưng Dụo١
mồn Vật liệu học và Nhiệt ltt‫ ؟‬١ện١ :hoa Lu‫ ؟‬ện kltn vU COng ngh.ệ vột ll‫ ؛‬trường Dal ho.c u٠
.Bách khoa Hà Nội
Các tác gỉả

4

.


PHẦN THỨ NHẤT

CÁC CHUYỂN BIẾN TRONG THÉP KHI NHIỆT LUYỆN

Chương 1

GIỚI THIỆU CHUNG

1.1. VỊ TRÍ CỦA NHIỆT LUYỆN TRONG DÂY CHUYỂN
s Ấn x u ấ t c h u n g
Nhiệt luyện các kim loại và hợp kim là quá trình công nghệ bằng sử lý nhiệt làm thay
đổi tổ chức và do đó làm thay đổi tính chất
của chúng.
Bất kỳ quá trình công nghệ nhiệt luyện đơn
giản nào cũng gồm có các bước sau: nung nóng ٠٠
kim loại tới nhiệt độ xác định, giữ nhiệt tại đó I

một thời gian nhất định rồi sau đó làm nguội với
tốc độ quy định để làm thay đổi tổ chức, do đó
làm thay đổi tính chất của kim loại và hợp kim
theo phương hướng đã chọn trước.
Như vậy các yếu tố quan trọng của một quá
trìah nhiệt luyện là nhiệt độ nung nóng, thời gian

‫؛‬٠٠

..2.
Ịc
z

Hinh 1.2, Sơ đổ quá trình nhiệt luyện
a) Đơn giản ; b) Phức tạp.

Sơ đổ quá trình nhiệt luyện cơ bản.


giữ nh‫؛‬ệt và tốc độ !àm nguội. Vì vậy các quá trinh nhiệt luyện thường dược biểu díễn trốn
sơ đổ theo các trục nhiệt độ ٠ thơi gian (hình 1. 1).
Quá trinh nhiệt luyện có thể là dơn giản (chỉ có một nguyẻn cồng) hay phức tạp (tập
hợp của nhiểu nguyên cồng). Nếu quá trỉnh nhiệt luyện chỉ có một nguyên cổng thl sơ đồ
như nêu trẽn hình I.2a ١còn nếu quấ trình là phức tạp (gồm vài nguyẽn cồng) sơ dồ của nó
dược nèu trẽn hình I.2b.
Dể làm thay dổi mạnh hơn nữa các tinh chất cùa kim loại và hợp kim, người ta còn kết
hofp dồng thờ، tác dụng của bíến dạng dẻo và nhiệt luyện (cơ nhíệt luyện) hay tác dụng hóa
học và nhiệt luyện (hóa nh،ệt luyện). Trên hlnh 1.3 là sơ dồ tổng quát phãn loạ‫ ؛‬các dạng
nhỉệt luyện.

Hình L 3, Sơ dồ phân íoạ‫ ؛‬các dạng nhỉệ( luyện.

Các quá trinh nh ‫؛‬ột luyện có thể dược thực hỉện tạ، phân xưồng nh،ệt luyện г‫ج؛‬ng b ‫؛‬ệt
hay cUng có thế thực h ‫؛‬ện trên cấc thiết b ‫ ا‬,nhỉệt luyện dặt tạ، các phần xường dức. cán, rèn
.dập, các phản xường chế tạo dụng 'cụ hay phân x ư ơ g cơ khi
Bằng nh ‫؛‬ệt luyện cố thế lầm thay đổ، trong một phạm vi lớn cấc tfnh chất của kim loại
hay hợp kim: độ bền, độ cứng, độ dèo dai, tinh cồng nghệ (rèn, dập, gỉa cồng cắt, tinh chịu
mài, tinh hàn ..‫ ا )غ‬từ tinh, d ‫؛‬ện tinh, tinh chiu ân mòn...Nhỉệt luyện lầm nàng cao độ bền của
.các kết cấu, nâng cao độ tin cậy và độ bền lãu của cắc chi tỉết trong quá trinh sửdụng
Số lượn‫ ؟‬các chi tiết cần dược nh ‫؛‬ệt luyện thương rất lớn, từ các ch، tíết rất nhỏ, các
.dụng cụ chinh xác dến các vật dúc, vật rèn rất lởn
Nhỉệt luyện gầy ảnh hường lơn tớỉ khả nâng g ‫؛‬a cổng và g ‫؛‬á thành của quá trinh sản
(xuít. Nó có thế là giai đoạn chuẩn bị ch o 'một nguyên cồng ưào dó (nhiệt luyện sơ bộ
nhưng cũng có thế là nguyên cồng cuối cùng để dảm bảo cho ch ‫ ؛‬tiết những tinh chất
nhất dinh. Trên hlnli 1.4 là ,‫؟‬ơ dồ sử dụng nhiệt luyện dể chế tạo các ch، t ‫؛‬ết, các bán
thành phẩm ,


nhiệt luyện với việc sừ dụng nung nóng độc lạp
nhiệt luyện với viộc sử dụng nhiệt cồn lại trong chị tiết từ các quá trình trước
I-

chế tạo chi tiết trực tiếp từ phôi cán hay phôi kim loại ;

n - chế tạo chi tiết từ các phôi ;
III - chế tạo chí tiết từ vật đúc ;
IV - chế lạo chi tiết lừ bột kim loại.
Hinh 1.4. Sừ dụng nhiệt luyện trong các phương pháp khác nhau
để chế tạo chi tiết, các phôi.

Ví dụ 1: Công nghệ sản xuất ổ bi từ thép OL100Cr2 (tương đương với mác UJX15 của
Nga) (0,95 - 1,05%C; 1,30 ٣ l,65%Cr; 0,20 ٢ 0,40%Mn).
I.
Chế tạo bánh răng bằng phương pháp biến dạng nóng; 2. Nhiệt luyện sơ bộ (ủ để
được peclit hạt) để cải thiện tính gia công cắt gọt và chuẩn bị tổ chức để nhiệt luyện cuối
cùng; 3. Gia công sơ bộ (định hình); 4. Nhiệt luyộn kết thúc (tôi và ram thấp); 5.Gia công
cơ kết thúc (đánh bóng); 6. Nhiệt luyện bổ sung (ủ để khử ứng xuất dư sau khi mài bóng);
7. Kiểm tra cuối cùng để lắp ráp các ổ bi.
Vi dụ 2: Côrig nghệ sản xuất đường ray.
1.
Cán nóng; 2. Cắt theo chiều dài; 3. Nhiệt luyện; 4. Hàn; 5. Gia công cơ; 6. Nhiệt
luyện (tôi bẻ mật và tự ram với phương pháp tôi bề mặt bằng dòng điện tần số cao ٠ nung
dọc theo chiều dài chi tiết); 7. Kiểm tra chất lượng.

1.2. PHÂN LOẠI CÁC DẠNG NHIỆT LUYỆN THEO NHÓM
Nhóm 1: ủ loại 1 hay là ủ không có chuyển biến pha
ủ không chuyển biến pha là quá trình nhiệt luyện được tiến hành ở nhiệt độ thấp hơn
nhiệt độ tới hạn, sau đó làm nguội chậm (cùng lò). Dạng nhiệt luyện này không làm thay
đổi mạng tinh thể, nhằm khắc phục một phần hoặc hoàn toàn các sai lệch về mạng tinh thể
so vói trạng thái cân bằng do các dạng gia công khác như đúc, rèn, dập. hàn, nhiệt luyện
gây ra, làm giảm ứng suất bên trong, giảm độ cứng và nâng cao độ dẻo dai của kim loại.


Nhóm 2: ủ loại 2 hay là ủ có chuyển biến pha
Đây là quá trinh nhíệt luyện gồm có nung kim loạ‫ ؛‬lên cao hơn nh‫؛‬ệt độ chuyển b‫؛‬ến
pha, giữ nh ٤ệt rồi sau dó làm nguội chậm, do dó lầm kết tinh lại, dẫn tới tạo thành pha mới,
làm nhỏ hạt tinh thể, dua hợp kim về trạng thái cần bằng.
T hươg hóa ỉà một trong các dạng ủ loại 2, ch‫ ؛‬khác là sau khi nung nóng, gi٥ nhiệt,
chi tiết dươc làm nguồi ngoàí khổng khi. Do tốc dồ nguồi lớn hơn so với ủ nèn dồ hat của
péclit nhỏ mịn hơn, do dó cơ tinh của vật' phẩm sau thương hóa bao gỉờ cUng cao hơn so với

khi ủ.
Nhóm 3: Tôi
Tổi là quá trinh nhiệt luyện gồm nung hợp. kim lẽn tớí nhiệt độ có trạng tháỉ pha nhất
dinh, giữ nhỉệt rổ‫ ؛‬làm nguộỉ đủ nhanh dể quá trinh.khuếch tán khổng kịp xảy ra, kết quả là
nhận dược tổ chức khồng cần bằng. Dầy là dạng nhỉệt luyện rất thồng dụng cho các hợp kim
có chuyển biến thù hlnh khi nung nóng và làm nguộỉ hoặc có sự thay dổi độ hòa tan của
các nguyẻn tố ở trạng thái rắn.
Nhóm 4: Ram và hóa già
Ram là quấ trinh nhỉệt. luyện gồm có nung kim loạỉ dã dược tôi tới nhiệt độ thấp hơn
nhiệt độ chuyển biến pha, dưa hợp kim về trạng tháỉ cân bằng, do dó mà tổ chức khồng ổn
định khi tồi sẽ dược phần hủy thành tổ chức ổn định hơn. Khi nhiệt độ ram càng cao, tổ
chức nhận dược cằng thổ. Thồng thường quấ trinh phãn hủy dung dịch rắn quá bão hơa ờ
nhiệt độ phòng hay nhíệt độ khồng cao của các hợp kim trên cơ sờ các kim loại khổng cổ
chuyển biến thù hình dược gọi là hóa già.
Nhom 5‫ ؛‬hốa nhiêt luyện
Hổa nhỉệt luyện là phương pháp nhỉệt luyện gồm có việc nung kim loại hay họp kim
trong.một mồi trưỢng nào đó cố nguyên tử hoạt của nguyèn tố cần thấmíChUng sẽ tương tác
với bề mặt chi tiết và làm thay đổ‫ ؛‬thành phần hóa học của 1 ^ bề mặt. Như vậy hóa nhíệt
luyện gồm hai Quá trinh:- Tạo lơp thím bề mặt bằng cấch khuếch tán vằo bề mặt chỉ t‫؛‬ết một hay nhíều nguyên
tố khắc nhau nhằm làm thay dổi t.hânh phần hda học, do đó lầm thay đổ‫ ؛‬tổ chứ.c và tinh
chất của lớp bể mặt theo mục dích nhất djnh.
- Nhiệt luyện tiếp theo (thường hốa, tôi, ram) nhằm cải thiện tổ chức và tinh chất của
lớp bề mặt, cUng như toàn ch‫ ؛‬tỉết.
Nhóm 6: Cơ nhiệt luyện
Cơ nhiệt luyện là phương pháp gia cồng kết hợp g‫؛‬ữa bỉến dạng dẻo và nhỉệt luyện, kết
hợp dược hiệu quả hóa bền gỉữa b‫؛‬ến dạng cơ học và nhiệt luyện, làm tăng h‫؛‬ệu quả hóa bển
do cả hai phương pháp tạo nên.
Nhỉệt luyện nhóm 1 có thể áp dụng vớỉ kim loại hay hợp kim bất kỳ. Nhiệt luyện nhốm
2, nhóm 3, nhOm 4 và nhóm 5 chỉ áp dụng với các hợp k ٤m cơ giản đổ pha xác dinh, chUng
có độ hòa tan ờ trạng thái rắn giảm khi nhiệt độ giảm (hlnh I.5a) hay là với các kim loạị và

hợp kim có chuyến biến thù hlnh (hình I.5b)

8


Trong trường hợp dầu
tiên (hình !.5a), kh ‫ ؛‬nung
nóng các hợp kim có thành
phần hóa học từ d ‫؛‬ểm F dến
điểm D có thể nhận dược
dung d ‫ا‬ch rắn một pha a và
kh‫ ؛‬nguội nhanh tớĩ nhiệt độ
thường (tôi) người ta nhận
dược dung dịch rắn quá bão
.hòa
Khi nung nóng tiếp theo
ram hay hóa già) sg xảy ra)
sự phần hủy dung dịch rắn
quá bão hòa với sự ‫؛‬tách ra
pha p .

L
\ / ‫ب‬
a ỵ >‫؛‬D
C

۴‫ﺍ‬

!
‫ﺍ‬

‫ﱂ‬
‫ﺀ‬

١
١
١
١
٠١

‫ا‬

‫ا‬

‫ﺀ‬
E

a+p
./oB

a)
Hình L 5. Giản đồ pha
a) Với giói hạn hòa tan của nguyồn tố t٢٥ng dung dịch rắn,
b) Vớt các kim ỉoại có chuyển bỉến thù h١،nh.

Trong trưòng hợp thứ hai (hình 1.5b). từ trạng thái ban đầu gồm hai pha a + p khi nung
nóng nhận được pha Ỵ. Khi làm nguội chậm tiếp theo sẽ có chuyển biến ngược lại, từ trạng
thái một pha y sẽ phân hủy thành hỗn hợp hai pha (a + p khi ủ có chuyển biến pha) và khi
làm nguội nhanh sẽ nhận được trạng thái một pha không ổn định (tôi).

1.3. PHÂN LOẠI THEO CÁC NGUYÊN CÔNG NHIỆT LUYỆN,
cơ NHIỆT LUYỆN VÀ HÓA NHIỆT LUYỆN (bảng
í

Bảng 1.1
Phàn loại các nguyên cOng nhíệt luyện, cơ nhỉệt luyện và hóa nhìệt luyện

Tên gọi

Nội dung

Mục đtch

ủ hoàn toàn

Nung thép trước cUng tích tốỉ nhiệt độ cao hon
nhiệt độ tứi hạn Ac ١ (dường GS) g ‫؛‬ữ nhiệt ٧ à sau
đố ỉàm nguội chậm.

Tạo tồ chức hạt nhố, giảm độ
cứng, tầng lính dẻo, khừ ứng
suất bốn trong.

ủ không hoàn toàn

Nung thép tổi nhiệt độ cao hơn nhiệt độ tới hạn
AC| (hay dường PSK). gỉữ nhỉệt và sau đó làm
nguội chậm.

Để làm tổt hơn khả năng gia

cổng cắt gọt của thép.

ủ cầu hóa xementíl

Nung thép lẽn nhíệt độ cao hơn nhiệt độ tới hạn Làm giảm độ ctíng và cải thiện
AC| một chứt١ giữ ở nhíệl độ này, làm nguộí dến tinh gia công cắt gọt của thép
6 5 0 0 ‫( لﺀ‬cứ như thế nhíều lần) rồi sau đó làm nguội dụng ciỊ.th ép ổ b i...
ngoài khổng khi.

ử đẳng nhiệt

Nung thép tới nhiệt độ cao hơn nhiệt độ Ac.١(hay
Acj) ١ gỉữ nhíệt, làm nguội tởi nhiệt độ thấp hơn
nhiệt độ A) một chUt. giữ ‫ ة‬nhiệt độ này dể
chuyển biến hoàn loàn rổi làm nguội ở khồng khl.

Để cải thíện tinh gia cổng cắt
gọt của thép hợp kim, rứt ngắn
thơ، gian ‫ ة‬٠ khử ứng suất bên
trong.


(tiếp Ηοίηξ 1 Λ )

ủ thấp

Nung thép tới nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ kết tỉnh Giảm độ cứng, giảm ứng suất
lại١ giữ nhiệt rồi làm nguội tiếp theo.
bên trong.

ủ
khuếch tán

Nung thép lới nhiệt độ cao hơn nhiệt độ Ac ١ hay Để khắc phục sự không đồng
Ac،.٠١١ (1050 - 1100٠'C), giữ lâu ở nhiệt độ này rổi đều về thành phần hóa học
làm nguội cùng với lò tới nhiệt độ quy định.
(thiên tích trong thép hợp kim).

ủ kết tinh lại

Nung thép đã bị biến dạng tới nhiột độ cao hơn Giảm độ cứng, tăng khả năng
nhiệt độ kết linh lại (thấp hơn nhiệt độ tới hạn), giữ biến dạng dẻo nguội cùa thép.
nhiệt rồi làm nguội tiếp theo.

Thường hóa

Nung thép lên nhiệt độ cao hơn nhiệt độ tới hạn Ac ٩ Làm nhỏ hạt, phá vở mạng
xêmentil (cácbít) để liếp tục
(Ac ٠.„j, giữ nhiệt rồi ỉàm nguội ngoài không khí.
nhiệt luyện tiếp theo.

Tôi trong 1
nriôi trường

Nung thép tới nhiệt độ cao hơn nhiệt đô Ac ١ (đối Nâng cao độ cứng, độ bẻn và
với thép trước cùng tích, cùng tích) hay là AC| (đối khả năng chống mài mòn.
với thép sau cùng tích) giữ nhiệt rổi làm nguôi với
tốc độ lốn hơn tốc độ nguội tới hạn.

Tôi trong 2

môi trường

Chi tiết được làm nguội trong nước, sau đó chuyển Nâng cao độ cứng, độ bền, giảm
qua dầu hay không khí đé chuyển biến máctenxit ứng suất bẽn trong.
xảy ra trong điều kiện nguội chậm.

Tôi phân cấp

Làm nguội nhanh trong vùng chuyển biến peclit
bằng cách làm nguội trong muối nóng chảy, giữ
một thời gian ngắn ở nhiột độ cao hơn nhiệt độ
chuyển biến M،| một chút, giữ một ihờỉ gian sao cho
không xảy ra phân hủy γ và sau đó làm nguội ngoài
không khí.

Nâng cao độ cứng và độ bển,
giảm ứng suất bên trong, ngăn
ngừa ứng suất và vết nứt tạo nên
khi lôi.

Tôi
đẳng nhiệt

Làm nguôi nhanh trong vùng chuyên biến trung
gian trong bể muối nóng chảy, giữ ở nhiệt độ này
đé chuyển biến trung gian xảy ra hoàn toàn rổi làm
nguội ngoài không khí.

Nâng cao độ cứng, độ bến. gỉảm
ứng suất nhiệt và ứng suất tổ

chức, ngăn ngừa sự tạo thành
vết nứt, biến dạng.

Tôi bộ phận

Tôi tự ram

Giữ chi tiết trong mổi trường tôi một thời gian Tâng độ cứng, độ bền. giảm ứng
ngắn, sau đó làm nguội chậm ngoài không khí. suất bẽn trong.
Theo thời gian vùng đã được lôi sẽ được ram do
nhiệt truyén từ phẩn không được tôi truyền tới.

Tôi sáng

Nung chi tiết trong môi trường khí bảo vệ và làm Nâng cao độ cứng, độ bền. khả
năng chống oxi hóa, thoát cacbon
nguôi trong muối nóng chảy.
bổ mật, giữ bề mặt sạch đẹp.

Tôi bẻ mặt

10

Tôi các phẩn cùa chi tiết tại những bộ phận cán có Tạo độ cứng cao cho những nơi
độ cứng, độ bén và lính chống mài mòn cao trong cần thiết và giữ độ dẻo dai cao
khi đó các phẩn còn lại vẫn giữ được độ đèo dai cho các phần còn lại.
cao.

Nung nóng bề mặt chi tiết bằng dòng điện tần số'
cao hay ngọn lừa đèn xì. lớp lõi sau khi được làm

nguội vãn không được lôi.

Tạo được độ bẻn, độ cứng và
tính chống mài mòn cao ở lớp
bề mặt. trong khi đó lõi vản
dẻo dai.


(ỉiềp bàng ỉ .1)

Ram thấp

Nung thép đã tôi lên tới 120 - 250 ‫؛‬c
٠ . giữ nhiệt rổi Giảm ứng suất bên trong mà vẫn
làm nguội. Ram ở 100 - I20 ‫؛‬c
٠ được gọi là hóa già.
giữ được độ cứng và tính chống
mài mòn cao.

Ríim trung bình

Nung thép đã tôi lên tới 350 - 450‘١c ١giữ nhiệt rồi Chi tiết có độ bền cao.giới hạn
làm nguội.
đàn hồi cao và độ dẻo. dai trung
bình (lò so. nhíp...)

Ram cao

Gia công lạnh

Thấm

c

Thấm N

Thấm Cvà N

Nung thép đã tổi tói 450 - 650 ٠١c ١ giữ nhiệt rồi làm
nguội. Tồi và ram cao được gọi là nhiệt luyện hóa
lốt.

Làm nguội thép đã lôi tới gần nhiột độ Mị،
nhiệt rồi nâng chậm tới nhiệt độ trong phòng.

١

Chi tiết không chỉ có độ bền
cao mà khả năng chống tải
trọng va đập cũng cao (cơ tính
lổng hợp cao).

giữ Khử Ỵ dư để ổn định kích thước,
nâng cao độ cứng và tính chống
mài mòn.

Nung thép trong môi trường chứa c hoạt tính (ở thể
rắn. lỏng, khí) trong vùng nhiệt độ chuyển biến hay
nhíột độ cao, giữ lâu ở nhiệt độ này, sau đó làm
nguội nhanh hay chậm.

Quá bão hòa c ở lớp bề mặt
thép. Sau khi nhiệt luyện, lớp bề
mật giữ được độ cứng, độ bền
cao trong khi đó văn dẻo.

Nung thép trong môi trường chứa N hoạt tính ở Quá bão hòa N ở lớp bể mặt
nhiệt độ thích hợp. giữ I٥u ở nhiệt độ này rồi làm thép. Nâng cao đô cứng, khả
nguội nhanh hay chậm.
năng chống mài mòn. làm tốt
khả năng cắt gọt, khả năng chịu
mỏi.
Nung thép trong môi trường chứa c và N hoạt lính ở Quá bão hòa lớp bề mặt thép
thể rắn. lỏng, khí lới nhiệt độ thích hợp. giữ iâu ở đồng thời c và N. Nâng cao độ
nhiệt độ này rồi làm nguội nhanh hay chậm.
cứng, khả năng chống mài mòn.
làm tốt khả năng cắt gọt.

Thấm
kim loại

Nung thép trong môi trường liếp xúc vối kim loại Tạo cho thép tính chất cơ. lý.
lới nhiệt độ cao để quá bão hòa bể mặt thép bằng hóa dặc biệt (bén nóng, bền
vững chống ãn mòn, chống òxi
Al ١ Cr١ Si hay các nguyên lố kim loại khác.
hóa ...).

Cơ nhiệt luyện

Kết hợp giữa biến dạng dẻo (ở nhiệt độ thấp hoặc Tạo cho thép các lính chất tốt

cao hơn nhiệt độ kết tinh lại) và nhiệt luyện (tôi và hơn nhiều so với trường hợp chĩ
ram)
biến dạng dẻo hoặc nhiệt luyện.

11


Chương 2

CÁC SỐ LIỆU CHUNG VỀ THÉP
Thép và gang là các hợp kim trên cơ sờ sắt và cacbon, chứng giữ vai trò quan trọng
trong các ngành công nghiệp và dời sống: để chế tạo máy móc, dụng cụ, xây dựng nhà cửa,
cầu cống, tàu biển, ô tồ, dường sắt , trong các dụng cụ gia dinh ... ChUng chỉếm tới 90%
tổng khối lư ơ g vật líệu kim loại dược sử dụng bờỉ các tinh chất quý gỉá, da dạng và c-ững'
bờí trữ lư ^ g quặng sắt rất phong phú trong vỏ trá‫ ؛‬dất (5,1% trọng lư ơ g vỏ tráí dất).
Dã từ lãu sắt và hợp kỉm của nó dược con người nghiên cứu sử dụng. Với những cồng
nghệ t‫؛‬èn tiến ngườỉ ta dã tạo ra các loạỉ thép hợp kim da dạng có những tinh chất quỷ gíá.
Trong dó nhiệt luyện là cổng nghệ cơ sở và qhan trọng cần phải xét dến khi nghiẽn cứu, chế
tạo và sử dụng chúng.
Giáo trinh cồng nghệ nhiệt luyện là xét chung cho toàn bộ các kim. loại, hợp kim và một
số vật lỉệu ph‫ ؛‬kim nhưng chinh vl sắt thép chíếm khối lươìg lớn và có vị tri rất quan trọng nên
trong giáo trình'này, cồng nghệ nhiệt luyện
ta xét kỹ nhất là cồng nghệ nhiệt luyện thép.

2.1. GIẢN

٠ổ' PHA H Ệ P e .C

Giản dồ pha hệ Fe - c có vị tri quan trọng trong kim loại học, nó dược xãy dựng từ
những năm cuốỉ thế kỷ 19 - dầu thế kỷ 20‫ ؛‬nhưng là cơ sờ cho sự ra dơỉ của mồn kim loạí

học, là cơ sỏ dể phần tích các chuyến biến pha, các tổ chức của cấc hợp kim phổ biến nhất
trong cồng nghíệp ỉà thép và gang. Cấc quy luật thay dổi tổ chức và tinh chất của nó cUng là
quy luật chung cho nhỉều hợp kim khắc..

Hinh 2 .Ĩ, Sự phụ thuộc cùa năng tượng tự d . F
của mạng tập phương- thể tàm, lạp p.hương diện
tầm và pha lỏng của sắt vào nhiệt độ.

Hìtih 2.2. Sự phụ thuộc của thể tích riêng
của mạng lập phương thể tầm.
lập pỉiương diện lầm của sắt vào nh‫؛‬ệl độ.

Dặc trưng cơ bản của giản dồ Fe - c là do tinh thù hình của sắt. sắt có 2 kỉểu mạng tinh
thể với 3 dạng thù hlnh: mạng lập phương diện tấm tồn tại trong khoảng 911 1392 ‫ و‬.C dược

12


ký hiệu là y-Fe còn ngoài khoảng đó: dưới 91 l .c và từ 1392 1539.C (nhiệt độ chảy) sắt có
mạng lập phương thể tâm. Khi ở dưới 91 l ٥c sắt được ký hiệu là a-Fe và từ 1392 -í- 1539.C
sắt được ký hiệu là Ỗ-Fe. Đường cong phụ thuộc của năng lượng tự do F vào nhiệt độ của
các dạng thù hình của sắt nêu trên hình 2. 1.
Từ hình 2.2 cho thấy rằng a-Fe và Ô-Fe có cùng kiểu mạng còn y-Fe có kiểu mạng
riêng. Khi chuyển từ a-Fe sang y-Fe thể tích riêng của sắt giảm xuống vì y-Fe có mật độ
mạng lớn hơn (số phối trí của mạng lập phương thể tâm là^s còn của mạng lập phương diện
tâm là 12 - mạng lập phương thể tâm có mật độ mạng là 68% còn mạng lập phương diện
tâm có mật độ mạng là 74%)
Về mặt chuyển biến thù hình của sắt khi táng nhiệt độ ta đã bỏ qua P-Fe. Cuối thế kỷ
19 khi nghiên cứu sắt bằng phương pháp phân tích nhiệt, trên đường làm nguội ở lân cận
768.C người ta phát hiện ra hiệu ứng nhiệt; điều đó cho giả thiết là có chuyển biến thù hình

của a-Fe thành P-Fe (hay ngược lại). Nhưng khi nghiên cứu bằng phương pháp nhiễu xạ
Rơnghen cho thấy rằng a-Fe và p-Fe có cùng kiểu mạng tinh thể là mạng lập phương thể
tâm. Sự thay đổi trên đường cong phân tích nhiệt là do a ٠Fe chuyển từ trạng thái có từ tính
sang trạng thái không có từ tính, xảy ra trong một khoảng nhiệt độ rất hẹp dưới 768.C , do
đó 768.C được gọi là điểm Curie của a-Fe.
2.1.1.DẠNG CỦA GIẢN Đồ
Theo như tên gọi, giản đồ pha hệ Fe - c phải được trình bày từ 100%Fe đến 100%C,
song thực tế không dùng các hợp kim Fe-C với lượng cacbon nhiều hơn 5% c nên chỉ trình
L+Ô
oo

‫؛‬٠

‫>؟‬٠

1600
A

٠٠٠٠'
٠.٠٠

L

ỗ1400 'N

1200

V

1000

G
y /y * X e ji
800

a

(F)

a+ yS^^
'

٠

p

1

600

ol

1

400

1
200

11

ỹ

٠

ỉI «

£
1
1
1
1
iy+Xe٥
1
1
1
1
1
1
1
1
1

' '

1

F+P

'
'

^

t+Y

Y

٠

1
٥,fe

Fe

1147

L+Xeỵ
F

1
1

٠

+(

ĩ

Xe)

ị

<

Y+

X e)

K

1
1
1
1
1

727

o
.‫؟‬T

+٠'٥r

&

٠١
(P+Xe)

ế

1
1
1

+ Xe ; + Xe

‫ ؛‬4.3

\2.14

6,67

■> %c
Thép

Gang-

Hỉnh 2.3. Giản đồ pha hộ sắt - cacbon (sắt - xômentil)

13


bày giản đồ đến 6١
67%c١
tức là ứng với hợp chất hóa học Fc3C như hình 2.3. Phần giản đồ
với lượng cacbon lớn hơn 6,67%c khá phức tạp và cho đến nay vẫn chưa xác định được
chính xác.
Thực ra có hai giản đồ pha hệ Fe - c tùy theo trạng thái tồn tại của cacbon trong họfp
kim. Loại thứ nhất là giản đồ pha hệ Fe - c grafit là loại ổn định nhưng ít được dùng và
thường chỉ được dùng khi khảo sát gang xám. Loại thứ hai như được trình bày ở hình 2.3 là

giản đồ pha hệ Fe - Fe3C chỉ là loại gần ổn định nhưng được sử dụng rộng rãi vì trong thực
tế (dù làm nguội rất chậm) cacbon trong hợp kim ở dạng FcjC. chỉ trong những điếu kiện
khá đặc biệt (thí dụ có thêm Si cùng với việc nung nóng và giữ nhiệt lâu) Fc3C mói trở nên
không ổn định và phân hóa thành sắt và cacbon grafit.
Các tọa độ (nhiệt độ và thành phần cacbon) của các điểm trên giản đồ pha trình bày ở
bảng 2.1.
Bảng 2 J
Tọa độ các đỉểm trên giản đồ pha Fe - c
Điểm

Nhiệt độ. ‘١c

A

1539

B

%c

Điểm

Nhiệt độ. "C

Điểm

Nhiệt độ. ‘٠c

%c

0

E

1147

2,14

p

727

0.02

1499

0.51

c

1147

4,3

s

727

0.8

H

1499

0,1

F

1147

6,67

K

727

6.67

J

1499

0.16

D

»1600

6,67

Q

0

0.006

N

1392

0

G

911

0

L

0

6,67

%c

2.1.2. CÁC TỔ CHỨC CỦA HỢP KIM Fe - c
Trên giản đồ, đường ABCD là đường lỏng, đường AHJECF là đường đặc.
1) Các tổ chức một pha
Hợp kim lỏng (L)

Hợp kim lỏng là dung dịch lỏng của cacbon trong sắt,tồn tại ở phía trên đường lỏng
ABCD.
Ferit (kí hiệu là a, F , a-Fe(C)).
Ferit là dung dịch rắn xen kẽ của cacbon trong a-Fe, có mạng tinh thể lập phương thể
tâm với thông số mạng a là 2,86 A. (hình 2.4a). Trong mạng lập phương thể tâm có hai loại
lỗ hổng: lỗ hổng khối 8 mặt (hình 2.4b) và lỗ hổng khối 4 mặt (hình 2.4c).
Lỗ hổng khối 8 mặt nằm giữa các mặt bên và trung tâm các cạnh của các ô cơ bản, kích
thước của lỗ hổng khối 8 mặt là 0,633d X 0,633d X 0,154d. Lỗ hổng khối 4 mặt nằm ỏ các
mặt của ô cơ bản và có kích thước là 0,29 Id. Khả năng hòa tan của cacbon trong a-Fe

14


không đáng kể: lớn nhất ở 727.C là 0 02% c (điểm P) và nhỏ
nhất ờ nhiệt độ thường là
٥
0,006% c (điểm Q) nên có thể coi ferit trong hợp kim Fe - c tinh khiết là sắt nguyên chất.
١

b)

F

Hinh 2.4. a) Ô mạng linh thể feril ;
b) Vị trí lỗ hổng khối 8 mặt ;
c) Vị trí lỗ hổng khối 4 mặt .

Trên giản đồ pha Fe - c ferit nằm trong khu vực GPQ. Tổ chức tế vi của ferit giống sắt
nguyên chất, có dạng đa cạnh như ở hình 2.6. Ferit rất dẻo và đai nhưng khi các nguyên tố
khác (đặc biệt là Si, Mn) hòa tan vào nó thỉ độ cứng tãng lên và độ dẻo, độ dai giảm đi

đáng kể.
- Austenit (kí hiệu là ỵ, A, Y~Fe (O )
Austenit là dung dịch rắn xen kẽ của cacbon trong sắt gama (y-Fe), austenit có mạng
lập phương diện tâm (hình 2.5a). thông
số mạng phụ thuộc vào hàm lượng
cabon hòa tan trong nó. Trong mạng
lập phương diện tâm cũng có 2 loại lỗ
hổng: lỗ hổng khối 8 mặt (hình 2.5a)
và lỗ hổng khối 4 mặt (hình 2.5b).
Trong hệ Fe - c austenit chỉ tồn
tại ở nhiệt độ cao hơn 727.C. Theo lý
b)
thuyết , cacbon có thể chiếm tất cả các
lỗ hổng trong mạng tinh thể của
Hình 2.5. Các lỗ hổng trong khối lập phương diện lâm.
austenit nghĩa là austenit có thể hòa
a) Vị trí lỏ hổng khối 8 m ặt;
b) Vị trí ỉỏ hổng khối 4 mặt.
tan được 50% nguyên tử cacbon tương
ứng với 20% trọng lượng. Thực tế thì
ngay ở 1147.C thì austenit cũng chỉ hòa tan được khoảng 5% nguyên tử, tương ứng với
2,14% trọng lượng, ở 727.C austenit chỉ hòa tan được 0,83%c.
Trên giản đồ pha Fe ٠ c, austenit chỉ nằm ở khu vực NIESG, do vậy nó không tồn tại ở
nhiệt độ thường. Austenit rất dẻo và dai, thông thường nó không tồn tại ở nhiệt độ thường,
nhưng là tổ chức trung gian không thể thiếu được khi nhiệt luyện.

15


Hình 2.6. a) Tổ chức tế vi của ferit ;

b) Tổ chức tế vi của austenit .

Xêmentit (kí hiệu là Xg, P cịC)
Xêmentit là hợp chất hóa học của sất với cacbon có công thức là Fe3C, ứng với đường
DFKL. Lượng cacbon trong xêmentit là 6,67%. Xêmentit có mạng tinh thể hệ trực thoi với
các thông sô' mạng a = 4,518 A , c = 5,069 A .
2) Các tổ chức hai pha
Peclit (kí hiệu là p hay [F + XeJ)
Peclit là hỗn hợp cơ học cùng tích của ferit và xêmentit [F + Xe] được tạo thành ở
727.C từ dung dịch rắn chứa 0,8%c. Tùy thuộc vào hình dáng của xêmentit mà ta có peclít

b)
Hình 2.7. Tổ chức tế vi của peclit X 500
a) Dạng tấm)
b) Dạng hạt.

16

1.50


tấm (xementit ờ dang tấm) hoặc peclit hạt (xêmentlt ỏ' dạng hạt). Trong pec!‫؛‬t có 88% ferit
0‫ \ ﻵﻻ‬2 ٠‫ ا‬xeraewVvX.
Pectit là hỗn hợp cơ học nên tínli chít của nó là trung gian, kết hợp gíữa tinh dẻo dai
của ferit và cứng ١ dOn của xêmentit. Nói chung tổ chức này có độ cứng١ độ bền tương đố‫؛‬
cao, tinh dẻo. dai hơi tliíp. Tuy nhiên cơ tinh của peclit có thể thay dổi trong phạm vi khá
rộng phụ thuộc vào dgng cua peclit và độ nhỏ mịn cUa xCmentit trong dó.

[?

Lêđêburìt (kí hiệii
‫ ب‬X e ])

Lê hay [ y

Xe ] hay

Lêdêburỉt là hồn hợp cơ học cùng tinh kết tinh
từ pha lỏng có nồng độ 4 ١3% c 1147 ‫ ة‬.C . Lúc dầu
mới tạo thành (ở trên 727"c) nó là hỗn hợp của
austenit và xêmentit [ y + Xe ] (trong khoảng
1147 ٧C-727 ٠C). Khi làm nguội qua 727.C austenit
chuyển biến thành peclit, do vậy ledêburit là hỗn
hợp cha peclit và xementit [P + Xe ]. Trên tổ chức
tế vi ta thấy những hạt peclit nhỏ mầu tối nổi dều
trên nền sáng là xêmentit (hlnh 2.8). Do dó
ỉêdêburit có hai plia là ferit và xêmentit trong dó
xCmentit cliiếm tỷ lệ gẩn 2/3. Do chứa nhiều
xêmentit nên ledeburit rất cứng và dồn.

A

.l

Hình 2.8. Tổ chức tế vi của lêdèburít
(gang trắng cùng linh) X 5 ٧ t).

2.1.3. CÁC DƯỜNC VÀ ĐIỂM TỚI HẠN
Cdc díểm chuyển biến ở trạng thái rắn của hợp kim Fe - c dược gọi là các điểm tới hạn
và dược kí hiệu bằng chữ A với các số tiếp tlìeo chỉ thứ tự 0,1 ١2 ١3 ١4...

- A٠: (210.C) là điểm (tức nhiệt độ) chuyển biến từ của xẻ.ment‫؛‬t ١ cao hơn 210.C
xementit mất tinh sắt từ, dưới 210.C xêmenlit có tinh sắt tư yếu.
٠ A| : (727.C) ứng với dường PSK trên giản đổ pha là điểm (tức nhiệt độ) cùng tích.

Đườiì^ PSK tương ứng với 727.C gọi là dường cùng tícli. ở đương cUng tích có sự cãn bằng
giữa peclit và austenit tức là khi nhiệt độ cao hơn dường cUng tích thi peclit chuyển thành
austenit ٠ ngược lại khi nhỉệt độ thấp hơn dường cùng tích thl austenit chuyển thằnh peclit.
Dưồng giớỉ hạn A| ứng với trương hợp cãn'bằng nghĩa là khi nung nóng và làm nguộỉ vổ
cUng chậm.
- Điểm s (0,83%c, 727.C): là díểrrt cùng tích ứng vơi nồng độ cacbon 0.83%. Những
hợp kim nằm bên trái điểm s (%c < 0,83) gọ'i là thép trưởc cùng tích, chUng cd tổ chức là
peclit + ferit. Cắc hợp kim nằm bèn phải điểm S'(%c > 0,83) gọi lằ thép sau cUng tích. Tổ
chức tế ví của thép sau cUng tích là peclit và xốmentỉt,.Hợp kim cd thành phần trUng vớỉ
dỉểm s là thép cUng tích và có tổ chức peclit.
Khi nung nóng và làm nguộí trong díều kiện thực tế ١ nhỉẹt độ giới hạn A\ có những
giá tr! khác nliau. Để phần biệt điểm giới hạn khi nung nóng và làm nguội ngườỉ ta thêm
các ch! số, thi dụ Aci là díểm tới hạn Aj khi nung nóng và AT| lầ dỉểm tới hạn A| khỉ
làm nguội.
0 ặ j ٠٠·٠٠
p
......
‫ﻣﻤﺎة‬٠!‫؛‬..‫؟‬،‫؛‬
ị ٤d n |
2.50
17
- ‫ ا‬- - - . - , - . ■;
‫ ذ‬٠
,-.
‫ﻟﺗﻌتد؛ئ‬

- A١: (768.C) là điểrn (tức nhiệt độ) chuyển biến từ của ferit. Cao hơn 768.C ferit mất
tính sắt từ, thấp hơn 768.C ferit có tính sắt từ.
- A3: (727- 911.C, ứng với đưòng GS trên giản đồ pha) là điểm (tức nhiệt độ) chuyển
biến : bắt đầu tiết ra ferit từ austenit khi làm nguội và kết thúc hòa tan ferit vào austenit
khi nung nóng. Để phân biệt điểm tới hạn A3 khi nung nóng và làm nguội cũng dùng những
kí hiệu tương ứng là Acj và Ar3 .

- A4:

(1392-1499.C) là điểm (tức nhiệt độ) bắt đầu chuyển biến austenit thành ô - Fe
khi nung và kết thúc chuyển biến s - Fe thành austenit khi làm nguội, ứng với đường NJ.
- A١„.٠: (727-1147.C, ứng vói đường SE trêngiảnđồ trạng thái) là điểm (tức nhiệt độ)
chuyển biến: bắt đầu tiết ra xêmentit thứ hai từ austenit khi làm nguội, kết thúc hòa tan
xementịt vào austenit khi nung nóng. Điểm tới hạn A،.„, trong trường hợp nung nóng và làín
nguội cũng được kí hiệu tương ứng là Ac،.„, và Ar،„,.

2.1.4. QUÁ TRÌNH KẾT TINH CỦA HỢP KIM Fe - c
Để dễ xổt, ta phần làm hai phần: phần trèn của giản dồ pha Fe - c ứng với sự kết tinh từ
trạng thái lồng (t. > 1147.C), phần dưới của giản dồ ứng vởi những chuyển biến pha ‫ ة‬trạng
thái rắn (t٠< l l ٠7 ٥C).
1) Phần trèn của gỉản ٥ồ (kết tỉnh từ .trạng tháỉ lồng)
Khi xét quá trinh kết tinh tù trạng thấỉ lỏng, ta thấy có 3 khu vực rO rệt ứng với 3 thầnh
phần cacbon khấc nhau.
Khu vực có thành phần 0,1 đến 0,51% c (có phản ứng bao tinh)
Tất cả cấc hợp kim có thành phần 0,1 dến 0,51%C khỉ kết tinh sẽ xảy ra phản ứng
bao tinh:
Ỗh + Lb -> Ỵ j
Lúc dẩu, khi lầm nguội dến dường lổng AB dung dịch lóng sẽ kết tinh ra dung dlch rắn
s trưởc. Khi nhiệt độ xuống tới 1499.C (ứng vởi dương HB) hợp kim cổ hai pha là dung dlch

rắn s ch ٥a 0,1 % c và dung dịch lòng chứa 0,51%C và g i.a hai pha này xảy ra phẩn ứng bao
tinh tạo ra dung dlch rắn austenit chứa 0,16%C:
‫ ة‬0,1 + ‫ ا‬0,5‫ ا‬-> 7‫ ه‬.‫ﻫﺎ‬

Cắc hợp kim cố thằnh phần 0,'1-0,16%c sau phàn ứng bao tinh cồn thừa pha s và khỉ lầm
nguội tiếp, pha nầy tỉếp tục chuyến bíến thằnh pha y. Cắc hợp kim cố thầnh phần 0,16-0,51%C
sau phẳn-ứng bao tinh cồn thừa pha lồng L và khỉ làm nguộí tỉếp, pha nằy tiếp tục kết tinh ra y.
Khu vực hợp kim có thành phần 0,51 đến 4,3% c (kết tinh ra dung dlch rắn austenit)
Khỉ làm nguộỉ hợp kim tới dương lỏng BC nó sẽ kết tinh ra dung dịch rắn austenit. Lầm
nguội tỉếp tục, austenit có thành phẩn thay dổi theo đường JE. Hợp kim lỏng còn lại có
thầnh phần thay dổi theo dường BC.

18


Khu vực hợp kim có thành phần 0,5! đến 2 ١14%c kết thúc sự kết tinh bằng sự tạo
thành dung dĩch rắn austenit.
Khu vực hợp kim có thành phần 2 14%c - 4١
3%c kết thUc sự kết tinh bằng sự kết tinli
của dung dịch !ỏng có thành phần ứng với điểm c thành hai pha !à austenit có thà-nh phần
ứng vớí d‫؛‬ểm E và xêmentit:
١

Lc

Te +

Xcp.

Sau khi kết tinh xong, hợp kim này có tổ chUc !à austenít + lêdèburỉt.

Khu vực hợp kim có thành phần 4 ,3 % c - 6,67% c (kết tinh ra xẻmentit thứ nhất).
Khi hợp kim có thành phần 4,3%c - 6,67%c dược làm nguộỉ tới dường lỏng DC sẽ kết
tinh ra xêmentit trước, xêmentit này dược gọi là xêmentĩt thứ nhất. Làm nguội tiếp tục pha
lỏng còn lại có thành phẩn thay dổi theo dường DC. Khi nguội tới 1147.C , pha lỏng còn lại
có thành phẩn ứng với d‫؛‬ểm c (thành phẩn cUng tinh) và xảy ra phản ứng cùng tinh:
Lc - 4

Ye + Xcp

Sau khi kết tinh xong, hợp kim này có tổ chức là lêdêburỉt + xêmentit thứ nhất.
2) Phần dưới của gỉản dồ (chuyển bỉến pha ở trạng tháỉ rắn)
Phẩn dưới của giản dồ ứng với những chuyển biến ờ trạng tháí rắn. Có ba chuyển-biến
dáng chú ý sau dầy xuất phát từ austenit.
Sự tiết ra fe rit từ aastenit
Các hợp kim có thành phần cacbon nhO hơn 0,8% khi làm nguội từ 911.C tớỉ 727.C,
austenit của nó sẽ tíết ra ferit là pha ít cacbon, do vậy austenit còn lại gíàu cacbon hơn
thành phần thay dổi theo dương GS. Tại 727.C tổ chức của hợp kim sẽ gồm hai pha là ferit
có thành phần ứng vớ‫ ؛‬díếm p (0 ٠02%C) và austenit có thành phần ứng với díểm S (0,8%C).
Sự tìết ra xêmentit thứ hai từ austenit
Cấc hợp kim cố thành phần cacbon lớn hơn 0,8% khỉ lầm nguộí từ 1147.C tơi 727.C,
austenit của nó bị giẳm hàm lượng cacbon theo dường ES, do vậy sẽ tiết ra xẽmentit mà ta
gọi là xémentit thứ hai . Cuối cù.ng ồ 727.C austenit có hằm lưctng cacbon ỉà 0,8% (ứng vơỉ
điểmS).
Như vậy khỉ lầm nguội tơí 727.C trong tổ chức cùa tất cả mọi hợp kim Fe - c dểu cơ
chứa austenit vơi 0,8%c.
Chuyln bìến cung ttch‫ ؛‬austenìt chuyền thành peclìt
Tại 727.C austenít cơ thầnh phần 0,8%c sẽ chuyển biến thằnh pecllt là hỗn hợp cUa hai
pha ferit và xèmentit:
Fe٢(C)٠.8%c 4

[F + Xe ]o.8%c.

Như dã nói ờ trên, chuyển biến này có ở trong mọi hợp kim Fe - c.

19


2.1.5. TỔ CHỨC TẾ VI CỦA CÁC HỢP KIM Fe - c
1) Sơ lược về thép và gang
Người ta quy ước rằng thép là hợp kim của Fe - c có thành phần c < 2,14%, tức là loại
khi nung lên nhiệt độ nhất định (cao hơn đường GSE) có thể đạt được tổ chức hoàn toàn là
austenit.
Theo tổ chức tế vi và hàm lượng cacbon ta có ba loại thép;
- Thép trước cùng tích, có thành phẩn cacbon nhỏ hơn 0,8% với tổ chức là ferit và
peclit: F + [F + Xe ] hay F + p.
- Thép cùng tích, có thành phần cacbon là 0,8% với tổ chức là peclit [F + Xe ] hay p.
- Thép sau cùng tích, có thành phần cacbon lớn hơn 0,8% với tổ chức là peclit và
xêmentit thứ hai [F + Xe ] + Xe„ hay p + Xe...
Gang là hợp kim Fe - c có thành phần cacbon lớn hơn 2,14%. Gang có thành phẩn ứng
với giản đồ Fe - c được gọi là gang trắng.
Theo tổ chức tế vi và hàm lượng cacbon ta có ba loại gang:
- Gang trắng trước cùng tinh, có thành phần cacbon nhỏ hơn 4,3% với tổ chức là
peclit + xêmentit thứ hai + lêđêburit: p + Xe„ + Le.
- Gang trắng cùng tinh, có thành phần cacbon là 4,3% với tổ chức là lêđêburit: Le hay
[P + Xe ] ở t٥< 727٠C)và [y + Xe ] ở t٥ > 727.C.
- Gang trắng sau cùng tinh, có thành phần cacbon lớn hơn 4,3% với tổ chức là
lêđêburit + xêmentit thứ nhất: Le + Xe..
2) Tổ chức tế vi của thép
Đặc điểm quan trọng về
tổ chức tế vi của thép là trừ

loại có thành phần cacbon
quá thấp (< 0,006%C) rất
ít gặp, còn tất cả đều có
peclỉt trong tổ chức tế vi
của chúng.
Hình 2.9 biểu thị tổ
chức tế vi của các thép
trước cùng tích, trong đó
các hạt sáng là ferit, các
hạt màu tối là peclit. Thép
càng nhiều cacbon, lượng
peclit càng nhiều, do đó
phần tối sẽ chiếm càng
nhiều trên tổ chức tế vi.

20

a)

b)

Hỉnh 2.9. Tổ chức tế vi của các thép trước cùng lích x500
a) 0٠35 %c :

b) 0١6 %c.


Thép cùng tích với tổ chức là peclit
như đã trình bày trên hình 2.7.
Hình 2.Ỉ0 là tổ chức tế V! của thép có

l ٠ ‫؟‬٤c.

2

3) Tổ chức tế vỉ của gang tráng
Đặc điểm quan trọng nhất về tổ chức
tê' vi của các loại gang trắng là trong
chúng luôn có lêđêburit.
Trên hình 2.8 là tổ chức tế vi của
gang trắng cùng tinh, còn trên hình 2.11 là
tổ chức tế vi của gang trắng trước và sau
cùng tinh

^ £ ‫ ؛‬٠ ٠

a)

Hình 2.10. Tổ chức tế vi của thép sau cùng tích
(1 ٠2%C). Pecỉil ở dạng tấm X 500.

ó r I '^ L <

b)

Hình 2.ÌÌ.TỔ chức tế vi của gang trắrtg X250
a) Trước cùng tính ;
b) Sau cùng linh.

2.2. THÉP CÁC BON VÀ CÁC ĐẶC TÍNH CỦA CHÚNG
2.2.1.

THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ ĐẶC ĐIỂM c ủ a t h é p CACBON

Thép là hợp kim của sắt (Fe) với cacbon (C) khi hàm lượng c không vượt quá 2,14%.
Trcng thực tế, do điều kiện nấu luyện mà ngoài hai nguyên tố chính là Fe và c trong thép
còr có các nguyên tố khác, đó là các nguyên tố thường có trong mọi loại thép với một
lượìg giới hạn mà ta gọi là các tạp chất thường có như Mn, Si, p, s, các tạp chất ẩn như H,

21


N, o và các tạp chất ngẫu nhiên như Cr١Ni, Cu١Mo, Mn, Co, V, Ti... Các nguyên tố kể trên
vối lượng nhỏ hơn giới hạn quy định ảnh hưỏíng không đáng kể đến tổ chức và tính chất
của thép.
Thành phần hóa học của thép thông thường, ngoài Fe ra được giói hạn như sau:
c < 2.14%; Mn < 0,5 - 0,8%; Si < 0,3 - 0.6%; p < 0,05 - 0,06%; s < 0,05 - 0,06%.

Mangan và silic đi vào thành phần của thép do các nguồn sau:
- Lẫn vào trong quạng sắt, do đó đi vào thành phần của gang rồi vào thép.
- Khi luyện thép người ta dùng ferô mangan và ferô silic để khử ôxy, do vậy mà một
phần các nguyên tố này đi vào thép.
Mangan và silic là hai nguyên tố tạp chất có lợi, chúng nâng cao cơ tính của thép,do đó
không đặt vấn để loại bỏ chúng trong quá trình nấu luyện.
Phốt pho và lưu huỳnh cũng đi vào thành phần của gang và thép do sự tồn tại của chúng
trong quặng sắt và nhiên liệu. Đối với thép, cả hai nguyên tô' này đều là tạp chất có hại, do
vậy trong quá trình nấu luyện phải tìm cách khử bỏ chúng.
Ngoài ra, công nghiệp luyện kim sử dụng ngày càng nhiều sắt thép vụn (phế liệu), trong
đó có nhiều loại thép hợp kim, nên trong nhiêu thép cacbon thông thường vẫn có thể có một
lượng nhỏ các nguyên tố hợp kim như Cr, Cu, Ni, w , Mo, Ti..., chúng được coi là những tạp
chất ngẫu nhiên

Trong thép cacbon thông thường cũng có hòa tan các khí nitơ, hyđrô, oxy với lượng
chứa rất ít nên được gọi là tạp chất ẩn. Nói chung , chúng là tạp chất có hại.
2.2.2. CÁC CÁCH PHÂN LOẠI THÉP CACBON
Có nhiẻu cách để phân loại thép, nhưng thường gặp các cách sau:
1) Phân loạỉ theo chất lượng
Theo chất lượng luyện kim, tức là theo mức độ đồng nhất của thành phần hóa học, tổ
chức và tính chất của thép, đặc biệt là mức độ chứa các tạp chất có hại như p, s, người ta
phân ra các loại thép sau:
-٤Thép có chất lượng thường, có thể chứa tới 0,06%s và 0,07%p.
- Thép chất lượng tốt, chứa không quá 0,04%s và 0,035%p.
- Thép chất lượng cao, chứa không quá 0,025%s và 0,025%p.
- Thép chất lượng đặc biệt cao chứa không quá 0,015%s và 0,025%p.
Chất lượng của thép do phương pháp nấu luyện quyết định. Phương pháp Martin
(phương pháp lò bằng) có thể luyện được thép chất lượng tốt và chất lượng cạo. Phương
pháp L-D (thổi oxy từ đỉnh) luyện được thép có chất lượng thưòng và chất lượng tốt.
Phương pháp lò điện (thường là hồ quang) luyện được thép chất lượng cao, có khả nãng khử
p, Stốt.

22


2) Phân íoạỉ the« phương pháp khử oxy
Theo mức độ khử oxy phàn ra: thép sôi١thép lặng và thép nửa lặng.
.3) Phàn loạỉ theo cOng dụng
Dầy là cách phãn loạí thồng dụng nhất١gồm 4 nhóm chinh:
- Thép cán nóng thòng dụng, loại này chủ yếu dùng trong xãy dựng và làm các chi tiết
khổng quan trọng. Nói chung loại thép này không cần qua nhiệt luyện.
- Thép kết cấu, loại này thường dùng dể làm các ch‫ ؛‬tiết mấy, thường phải qua nhíệt
luyển.
- Thép dụng cụ, chủ yếu dể làm các dụng cụ cắt gọt, biến dạng, do lường. Loại này

thường bắt buộc phải qua nhiệt luyện.
١ Thép có cồng dụng riêng.

2.2.3. Sơ LƯỢC VỂ MỘT SỐ MÁC THÉP CACBON THỔNG DỤNG VÀ CẤC ĐẶC
TÍNH CỦA CHÚNG
1) Nhóm thép cán nóng thOng dụng (thép cacbon chất tượng thường)
Hiện nay chúng vân chíếm tới 80% khốỉ lượng thép dùng trong thực tế, thường dược
cung cấp ờ trạng tháí cán nóng (tấm, thanh, ống, dầy, thép hlnh ...) dế làm các kết cấu xày
dựng như nhà, xương, cầu, cống, cốt thép bẽ tồng ..., cũng cơ thể làm các chi tiết máy
khớng quan trọng.
Theo TCVN 1765-75 nhơm thép này dược kí hiệu bằng chữ CT (C là cacbon, T ỉà thép)
với con số tiếp theo dể chỉ giới hạn bền kéo tối thiểu (kG/mm2). Nhơm thép này lại chia lầm
3 phàn nhóm.
- Phàn nhOm A: chỉ quy định về co tinh mả khơng quy dinh về thầnh pliần hóa học. Ví
dụ: CT31, CT33, CT34... (nếu là thép sơi thi thêmch. s, nếu là thép nửa lắng thl thèm chữ n
ơ dằng sau, ví dụ CT33s, CT34n ...)
- Phàn nhơm B: chỉ quy định về thầnh phần hơa học mà khổng quydlnh vể co tfnh. Thép
thuộc phan nhơm nầy ký h ٤ệu thêm chữ B trước chữ CT. Vf dụ: BCT31, BCT42 ...
- Phan nhơm C: dưọc quy định về câ co tinh vằ thành phần hơa học. Co tinh gỉống phan
nhóm A, thành phẩn hơa học giổng phan nliOm B. Ký hiệu thẻm ch ٥ c dầng trươc CT. Ví
dụ: CCT31s có co tinh tưong tự CTSls và thành phần tưong tự BCTSls.
2) Nhóm thép kết cấu
Day là nhóm thép cacbon chất lượng tốt, lượng chứa p, s thấp hon. Cụ thể s < 0,04%;
p 0,035 ‫ة‬% và dưọc quy định về cả thành phần hóa học và co tinh, dược dUng chủ yếu làm
chi tiết máy. Theo TCVN 1766-75 nhóm thép này dược kí hiệu bằng c h . c (thép cacbon)
với con số chỉ hàm lượng c trung binh theo phần vạn. Ví dụ: CIO, C45, C80...

23

3') Nhổm thép dụng cu
Dây là nhóm ٤hép có thành phẩn c cao (0 70 ‫ ة‬% c thưộc loại ihép chất lượng tốt١dược
quy định chặt chẽ về thành phần hóa học, nhû't là lu٠ợng chứa s và p, được díing dể làm các
dụng cụ với năng suất thấp và trung binh. Theo TCVN 1822-76, nhóm tliép này dược kí hiệu
bằng chữ CD (c: cacbon, D: dụng cụ) với coh số chi lượng cacbon truiìg binh theo phần
v ạ n .V íd ụ : CD70٠C D llO ...
١

) ١

4) Nhóm thép cacbon' có cớng dụng ríêng
Một số thép cacbon chuyên dùng gồm có:
Thép dường ray

‫ذ‬

dây thép các loại ‫ ؛‬thép lá dể dặp nguội sâu ‫ ؛‬thép dễ cắt

‫ذ‬

thép ổ lăn.

5) Các dặc tinh của thép cacbon
Thép cacbon dược dùng rỌng rãi trong cOng nghiệp và dơi sống do hai ưu điểm cơ bản
sau:
- Rẻ tiền١dễ nấu luyện và khơng phả‫ ؛‬dùng các nguyên tố hợp kim dắt tiển, dễ luyện.
- Có cơ tinh nhất định (độ cứng cùa thép c sau khi tôi khồng thua kém so với thép hợp
kim có lượng c tương tự), tinh công nghệ tốt (dỗ dúc, hàn. rèn, dập ١ kéo sợi, gia cồng cắt
g ọ t...).
Tuy nhiên thép cacbon cũng có nhiều nliược diểm ١ trong dó phả‫ ؛‬kể dến độ thấm tồi

thấp do dó hiệu quả do hóa bền bằng nhiệt luyện khổng cao. khả năng chiu nhiệt độ cao
kém ‫ ؛‬trong khi dó thép hợp kim ngoài cơ tinh sau khi nhiệt luyện cao còn có một số tinh
chất dặc bíệt như chống ăn mòn, chiu nhiệt độ cao. có tinh chất từ và diện dặc biệt.

2.3. THÉP HỢP KIM VÀ CÁC DẶC TÍNH CỦA CHÚNG
2.3..1. THÀNH PHẦN HỎA HỌC VÀ DẶC DIỂM

của

THE p HỢP

k im

Thép hợp kim là các loạỉ thép mà ngoài sắt, cacbon và các nguyẽn tố tạp chất ra, người
ta còn cố ý dưa vào các nguyên tố dặc biệt với một lượng nhất định dể làm thay dổí tổ chức
và tinh chất của thép theo yèu cầu sử dụng, Các nguyèn tố hợp kim thường gặp là Cr, Nỉ,
Mn, Sí, w , V, Mo, Tỉ, Nb, Zr, Cu, B, N, ... với quy'định là khi: Mn < 0,8 - 1,0%‫ ؛‬Si < 0,5 0.8%‫ ؛‬Cr < 0,2 - 0,8%‫ ؛‬Ni < 0,2 - 0,6%‫ ؛‬w < 0,1 - 0,6%‫ ؛‬Mo < 0,05 - 0,2%‫ ؛‬Ti, ٧ , Nb, Zr,
Cu 0,1 ‫ ة‬%; B 0,002 ‫ ة‬% sẽ là tạp chất.
Ví dụ: thép chứa 0,8%Mn vẫn chỉ dược coi là thép cacbon (tức là Mn chỉ là tạp ch ít),
chỉ khi Mn > 1% mới dược coi là thép hợp kim. Trong khi dó chỉ cân có > 0,1 %Ti (hoặc
٧ ,Cu,Zr,...) hoặc > 0,002% B cUng dã dược coi là thép hợp kim.
Trong thép hợp kim, lượng chú٠a các nguyên tố có hại như p, s và các khi оку, hydrO,
nitơ là rất thấp so với thép cacbon. So với thép cacbon, thép hợp' kim' có những dặc tinh sau:

24