các phương pháp nhiệt luyện

...)
 Chuẩn bị tổ chức cho khâu nhiệt luyện tiếp theo, thường
hoá ( Cũng có thể là khâu nhiệt luyện cuối cùng )

TÓM TẮT BÀI GIẢNG : PHẦN GANG THÉP VÀ NL

Page 30


ĐINH MINH DIỆM - KHOA CƠ KHÍ – ĐHBK ĐÀ NẴNG

T oC

Ac3

Khoảng
nhiệt độ
thường
HOÁ

T oC

Ac3

Acm

Ac1

Ac1

t (thêi gian)

t (thêi gian)

Hình 1-17 Sơ đồ quá trình công nghệ thường hoá

1.10.3. Tôi thép
 Khái niệm : là qúa trình nung thép tới nhiệt độ chuyển biến pha :
Thép trước cùng tích To = Ac3 + 30-50 oC ;
Thép sau cùng tích To = Ac1 + 30-50 oC
 sau đó giữ nhiệt
 và làm nguội nhanh trong các môi trường làm nguội, để ngăn cản
không cho Ô stenít chuyển thành péclít mà chuyển thành mác ten
xít có tổ chức không cân bằng với độ cứng cao.
 Có thể tôi thép trong một môi trường, tôi trong hai môi trường,
tôi phân cấp, tôi đẳng nhiệt, tôi toàn bộ, tôi bộ phận ( như tôi bề
mặt) , ...
T
o
C
Ac3

Khoản
g nhiệt
ĐỘ
TÔI

Ac
m

Ac3

Ac1
T (THỜI
GIAN)

Ac1
T (THỜI
GIAN)

Hình 1-18 Sơ đồ quá trình công nghệ tôi thép

TÓM TẮT BÀI GIẢNG : PHẦN GANG THÉP VÀ NL

Page 31


ĐINH MINH DIỆM - KHOA CƠ KHÍ – ĐHBK ĐÀ NẴNG

b. Mục đích

+ Tăng độ cứng và tính chịu mài mòn của vật liệu;
+ Chuẩn bị cho khâu nhiệt luyện tiếp thép như ram, để đạt được
những tính chất theo yêu cầu.

1.10.4 Ram thép
 Khái niệm : Ram thép là quá trình nung thép đã tôi đến nhiệt độ
thấp hơn nhiệt độ chuyển biến pha ( T < A c1 ) ,
 sau đó gĩư nhiệt
 rồi làm nguội để mác ten xít và ô stenit dư phân hoá thành các
tổ chức thích hợp với các điều kiện làm việc.
 Ram là thao tác bắt buộc đối với thép sau khi tôi.

b. Mục đích
 Làm ổn định tổ chức của thép đã tôi;
 Cải thiện cơ tính cho thép ( làm giảm một ít độ cứng, tăng tính dẻo
cho thép) ;
 Khử ứng suất dư do quá trình tôi sinh ra
c. Các phương pháp ram
+ Ram thấp
: T = 150 - 250 oC
+ Ram thấp
: T = 300 - 450 oC
+ Ram thấp
: T = 500 - 650 oC
Ram là một trong những phương pháp quyết định đến cơ tính
của thép.
1.11 HOÁ NHIỆT LUYỆN
1.11.1 KHÁI NIỆM
Đây là một phương pháp nhiệt luyện đặc biệt mà thực chất của
nó là nung thép đến nhiệt độ cao ( đến vùng tồn tại O stenit ) rồi cho
một số nguyên tố ( cácbon, ni tơ,... ) xâm nhập vào bề mặt của vật liệu,
kết quả làm thay đổi thành phần hoá học lớp bên ngoài của vật liệu.
Sau đó tiến hành nhiệt luyện để nhận được những tính chất theo yêu
cầu.
So với phương pháp nhiệt luyện thông thường thì đây là phương
pháp có làm thay đổi thành phần hoá học trên những bề mặt cần thiết

TÓM TẮT BÀI GIẢNG : PHẦN GANG THÉP VÀ NL

Page 32

ĐINH MINH DIỆM - KHOA CƠ KHÍ – ĐHBK ĐÀ NẴNG

của thép, do vậy làm thay đổi cơ tính trên bề mặt so với cơ tính bên
trong của chi tiết.
Các giai đoạn của hoá nhiệt luyện
1. Giai đoạn phân hoá : là quá trình phân huỷ các phân tử để tạo nên
các nguyên tử có hoạt tính hoá học mạnh và có khả năng khuyếch
tán vào bề mặt của chi tiết cần thấm.
2. Quá trình hấp thụ vào bề mặt kim loại để tạo nên sự chênh lệch
về nồng độ trên bề mặt và bên trong vật thể.
3. Quá trình khuyếch tán - các nguyên tử hoạt tính ở lớp hấp thụ sẽ
đi sâu vào bên trong chi tiết theo cơ chế khuyếch tán, tạo nên chiều
dày lớp thấm cần thiết.
Quá trình thấm phụ thuộc :
 nhiệt độ thấm,
 thời gian
 và một số yếu tố khác như chất lượng bề mặt, vật liệu
thấm, chất xúc tác,...
 Nhiệt độ thấm càng cao thì chuyển động nhiệt của các
nguyên tử càng mạnh, tốc độ khuyếch tán càng lớn, làm
cho quá trình thấm nhanh chóng đạt được chiều dày thấm.
 Tương tự, thời gian thấm càng lâu chiều dày lớp thấm càng
tăng.
Các phương pháp thấm
Tuỳ theo loại nguyên tố xâm nhập vào vật liệu mà ta có các
phương pháp thấm hay nhuộm màu như :
+ Thấm các bon; thấm nitơ; thấm cácbon - Nitơ
+ Thấm kim loại : Thấm nhôm, thấm Si, ...
Đặc điểm :
+ Không phụ thuộc hình dáng của phôi;

+ Có sự khác nhau cả về cấu trúc và thành phần kim loại ở vùng
bên trong vật thể và trên bề mặt cuả nó.
Thấm các bon là phương pháp được sử dụng khá rộng rãi ở nước
ta. Sau đây ta làm quen chủ yếu với phương pháp này . Thấm cácbon
có thể thực hiện ở thể rắn hay thể khí, thể lỏng.

TÓM TẮT BÀI GIẢNG : PHẦN GANG THÉP VÀ NL

Page 33


ĐINH MINH DIỆM - KHOA CƠ KHÍ – ĐHBK ĐÀ NẴNG

1.11.2 Thấm các bon ở thể rắn

Chất thấm được dùng là các bon ở thể rắn như than hoa, than gỗ,
... trộn lẫn với một số chất kích thích như BaCO3, Na2CO3, K2CO3,
... Hiện nay người ta còn dùng
axêtát natri ( CH3COONa.3H2O) thì hiệu quả thấm cao hơn các chất
kích thích trên nhưng giá thành còn cao.
Yêu cầu đối với chất thấm các bon
1. Có tác dụng thấm cácbon mạnh ở một nhiệt độ nhất định. các bon
được thấm vào chi tiết theo một tốc độ đều, đảm bảo sau khi thấm
xong chi tiết đạt được hàm lượng các bon và chiều sâu theo yêu cầu.
2. Sử dụng được nhiều lần, vẫn duy trì được hoạt tính của các bon.
3. Tỷ trọng cần nhỏ, giảm được trọng lượng;
4. Tính dẫn nhiệt tốt để có thể rút ngắn thời gian tăng nhiệt độ, thấu
nhiệt , giữ nhiệt độ trong hộp đồng đều.
5. ở nhiệt độ thấm có tính co ít, độ bền cao;
6. Không chứa các tạp chất có hại như : S, P, ...

Thực chất quá trình thấm các bon là tạo ra một lớp các bon hoạt
tính nằm trong hộp kín giữa các khe hở của các chất thấm ở trong
hộp. ở nhiệt độ thấm khoảng 900 - 950 oC ôxy tác dụng với các bon
tạo thành khí CO, nhưng ở nhiệt độ này không ổn định và tiếp tục ô xy
hoá để trở thành CO2 và giải phóng các bon hoạt tính theo phản ứng :
2C + O2 ---> 2 CO
2CO
---> CO2 + C ( Hoạt tính )
Các chất muối , chất kích thích thấm các bon cũng sinh các phản
ứng tạo ra các bon hoạt tính :
Na2CO3 ---> Na2O + CO2
CO2 + C
---> 2 CO
BaCO3
---> BaO
+ CO2
Các phản ứng trên xảy ra liên tục , tạo nên CO và liên tiếp sinh
ra các bon " C " hoạt tính để đi vào bề mặt chi tiết cần thấm.
Đặc điểm của thấm các bon ở thể rắn là
* Thao tác dễ dàng, quy trình không yêu cầu chặt chẽ;
* Chất thấm dễ tìm;
* Không đòi hỏi thiết bị đặc biệt;
* Phạm vi sử dụng rộng rãi;
Nhược điểm * Khó khống chế chất lượng thấm;

TÓM TẮT BÀI GIẢNG : PHẦN GANG THÉP VÀ NL

Page 34

ĐINH MINH DIỆM - KHOA CƠ KHÍ – ĐHBK ĐÀ NẴNG

* Cường độ lao động cao, điều kiện lao động nặng nhọc : bụi
nhiều, nhiệt độ cao, ... làm ảnh hưởng đến sức khoẻ của công nhân.
* Thời gian thấm dài, chi phí cho sản xuất sẽ lớn;
* Có khả năng làm cho thép có tổ chức hạt to gây khó khăn cho
quá trình tôi.
1.11.3 Thấm các bon ở thể khí
Người ta dùng trực tiếp các chất khí CO, CH4 để thấm.
CH4  2H2 + C ( dạng nguyên tử)
Khi thấm chỉ cần 3 - 5 % CH4 ở trong không khí (nồng độ khoảng 0,8
- 1 % . Đó là ưu điểm nổi bật của thấm các bon ở thể khí.
Khi thấm bằng khí CO thì yêu cầu độ tinh khiết của CO là > 90%
Ưu điểm của thấm các bon ở thể khí :
 Năng suất cao, thời gian thấm tương đối ngắn;
 Chất lượng tốt, đảm bảo nồng độ các bon quy định cho lớp thấm;
 Dễ cơ khí hoá và tự động hoá nên cải thiện được điều kiện làm việc
trong môi trường độc hại.
1.11.4 Thấm các bon ở thể lỏng
Chỉ áp dụng cho những chi tiết bé vì năng suất thấp, điều kiện lao
động nặng nhọc.
Các chi tiết máy sau khi thấm được tiến hành tôi 1 hoặc 2 lần sau
đó ram. Độ cứng trên bề mặt đạt phoảng 60-63 HRC trong lõi có độ
cứng 30-40 HRC.

TÓM TẮT BÀI GIẢNG : PHẦN GANG THÉP VÀ NL

Page 35