BÀI BÁO CÁO ĐO ĐỘ CỨNG KIM LOẠI

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN THIẾT BỊ & CNVL CƠ KHÍ

BÀI BÁO CÁO
ĐO ĐỘ CỨNG KIM LOẠI

SVTH

: PHẠM TẤN TRƯỜNG

MSSV

: 1713757

GV LÝ THUYẾT

: LƯƠNG HỒNG ĐỨC

NHÓM HỌC LÝ THUYẾT

: LO5-B

NGÀY THỰC HÀNH

: Buổi 1, 5/4/2019

NHÓM THỰC HÀNH

: Nhóm 5

TP. HCM, THÁNG 04 NĂM 2019

SV:

2


BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ

SV:

3


BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ

BÀI 1. ĐO ĐỘ CỨNG KIM LOẠI
1. MỤC TIÊU THÍ NGHIỆM
- Nắm vững nguyên lý đo dộ cứng theo các phương pháp

Brinell. Rockwell và Vicker.
- Làm quen và biết cách sử dụng các máy đo độ cứng thông
2.


-

-



dụng.
Xác định độ cứng các phôi kim loại.
So sánh kết quả tính toán qua phép đo và bảng số liệu, nhận
xét đánh giá qua sai số.
TÓM TẮT LÝ THUYẾT
Đặc điểm và các phương pháp đo độ cứng:
Độ cứng là khả năng chống lại biến dạng dẻo cục bộ của
kim loại dưới tác dụng tác dụng của tại trọng thông qua mũi
đâm, có thể dễ dàng đo độ cứng của kim loại thông qua các
thiết bị đo mà không cần phải phá hủy mẫu.
Ưu điểm phương pháp đo độ cứng:
• Từ giá trị độ cứng có thể suy ra độ bền của kim loại
dẻo. Từ giá trị độ cứng Brinell, ta có thể gián tiếp tính
được độ bền.
• Đo độ cứng đơn giản, thời gian ngắn (từ vài giây đến
vài phút). Mẫu thử không phải chuẩn bị đặc biệt.
Không phá hủy mẫu khi thử.
• Có thể đo được chi tiết rất lớn hoặc rất nhỏ, rất dày
hoặc rất mỏng (các lớp mạ, thấm…).
- Tùy theo tác dụng của mũi đâm lên bề mặt mẫu, mà
người ta chia ra làm nhiều phương pháp đo độ cứng
khác nhau:
- Phương pháp đâm
- Phương pháp nảy lại
- Phương pháp đo độ xước

Phương pháp đo độ cứng Brinell:
- Ấn một viên bi bằng thép đã được tôi cứng, lên bề mặt
mẫu dưới tác dụng của tải trọng để thu được vết lõm
hình chỏm cầu trên bề mặt mẫu. Nếu gọi tải trọng tác
động là P(N), diện tích vết lõm là S(mm2), thì số đo
P
Brinell được tính :
HB = × 0,1( N / mm 2 )

S

Hay :
SV:

HB =

P
0,1P
2
=
( N / mm
4 )
D
ΠDh Π ( D − D 2 − d 2
2


BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ

Sử dụng mũi đo là viên bi thép.

Bề mặt mẫu thử phải sạch không có khuyết tật.
Thực hiện đo được vật liệu có độ cứng nhỉ hơn 450B.
Phụ thuộc vào thời gian tác động của tải trọng.
 Phương pháp đo Rockwell
- Ấn mũi đâm kim cương hoặc hợp kim cứng hình côn, có góc
-

120o

ở đỉnh là
hoặc viên bi thép có đường kính 1/16”, 1/8”,
1/4”, 1/2” lên bề mặt vật liệu. Số đo độ cứng Rockwell được
xác định bằng hiệu số chiều sâu khi tác dụng tải trọng sơ bộ
Po


-

-

P1

=100N và tải trọng chính

.

Theo dạng mũi đâm và tải trọng chia ra các thang:
Độ cứng Rockwell C – mũi kim cương, tải trọng 1500N – HRC.
Độ cứng Rockwell A – mũi kim cương, tải trọng 600N – HRA.
Độ cứng Rockwell B – mũi bi Ø 1,588nm, tải trọng 1000N –

HRB.
Cho phép đo các mẫu có độ cứng cao hơn 450HB, hoặc các
mẫu mỏng, nhỏ hơn 1,2mm.
Độ cứng Rockwell có thể đo được trên các máy chuyên dụng,
hoặc máy đo vạn năng.
Phương pháp đo Vicker:
Phương pháp Vicker về nguyên lý đo giống như phương pháp
Brinell. Tải trọng sử dụng P=50÷1500N phụ thuộc chiều dày
mẫu đo.
Thay mũi bi bằng mũi kim cương hình tháp, có góc giữa hai
136o

-

SV:

mặt bên là
.
Phương pháp đo Vicker thường dùng đo độ cứng các vật
mỏng, các lớp thấm... Không phụ thuộc vào tải trọng.
5


BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ

Tải trọng P (N hoặc
kg)
Diện tích vết lõm S
(mm2 )
Để thuận tiện, người ta có thể

tính S thông qua đường chéo d
và
3. NỘI DUNG THÍ NGHIỆM

HV =

P
=
S

2 P sin
d2

α
2 = 1,854 P
d2

- Tiến hành đo HRA trên máy đo (số 1) 3 lần và lấy giá trị
trung bình.
- Lấy giá trị trung bình so sánh với 60. Nếu:
- > 60 thì tạm gọi là vật cứng, sau đó tiến hành đo HRC 3
lần và chuyển qua đo HV 3 lần.
- < 60 thì tạm gọi là vật mềm, sau đó tiến hành đo HRB
3 lần và chuyển qua đo HB 3 lần
- Tiến hành đo lại HRA trên máy đo (số 1)
- Tiến hành đo đường kính d1 và d2 của lổ bằng phương
pháp đo kính hiển vi
 Thao tác thực hành:
 Đo HRA, HRB, HRC:
- Đặt phôi lên Đế đặt phôi

- Kiểm tra Núm đặt lực, Mũi đo phù hợp với chế độ đo
(HRA, HRB, HRC)
- Quay tay quay củng chiều kim đồng hồ nâng lên sao
cho phôi chạm vào mũi đo. Tiếp tục quay lên thì Kim
nhỏ bắt đầu quay sao cho kim nhỏ quay sang điểm màu
đỏ thì ngừng lại. Xoay mặt đồng hồ xoa sao cho kim lớn
chỉ ngay C-B
- Ấn nút Start vào chờ máy đo trong 10s (thời gian giữ
lực). Sau khi đồng hồ thời gian đếm về 0 và trở lại 10 sẽ
phát ra tiếng “Bíp”. Khi đó kim dài chỉ đâu đó là giá trị
đo của chế độ đang đo. Lưu ý, Vòng đen bên ngoài là
giá trị của HRA, HRC còn màu đỏ bên trong là HRB.
- Quay ngược Tay quay lại để lấy phôi và tiếp tục đo ở vị
trí khác cho đủ 3 lần đo. (các vị trí đo phải nằm gần

SV:

6


BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ

nhau để tránh sai số do phôi có độ cứng không đồng
đều).
- Thay đổi chế độ đo chỉ cần thay lực trên Núm điều
chỉnh lực và thực hiện đo tương tự. (Nếu đo HRB thì
thay luôn mũi đo).
 Đo HB, HV:
- Đặt phôi lên đế để phôi.
- Quay Tay quay cùng chiều kim đồng hồ để phôi đi lên

chạm vào mũi đo, tiếp tục quay sau cho cây thước trên
mặt hiển thị di chuyển đến cuối cây thước
- Hạ nhẹ nhàng cần lực đến hết cần lực và chờ khoản 10s
sau đó nâng cần lực lên nhẹ nhàng.
- Quay Tay quay ngược lại để lấy phôi ra. Lưu ý điểm vừa
đo, lấy viết đánh dấu lại vị trí lỗ vừa đo. Tương tự như
vậy đo 3 lần (3 mũi đo trên phôi).
- Đem 1 trong 3 lỗ đi đo bằng kính quang xác định chiều
dài đường chéo D đối với HV hoặc đường kính lõm D đối
với HB. 2 lỗ còn lại sẽ được đo trên kính hiển vi và úp số
liệu lên trang Web bộ môn, các nhóm lên lấy để hoàn
thiện số liệu bài thực hành.
- Đo bằng kính D1, D2 đo bằng phương pháp đo hiển vi
- Ta xoay núm sao cho phóng to lổ để thây được biên
dạng lỗ
- Xoay núm còn lại để chỉnh lại độ nét của chi tiết hiện
trên màn hình
- Dung thước có sẵn trên phầm mêm kéo đo 2 đường
chéo rồi đọc giá trị
4. SỐ LIỆU ĐO ĐƯỢC

BẢNG 1. SỐ LIỆU ĐO ĐƯỢC

HRA
HRB/HRC
ĐƯỜNG
CHÉO
HV/H
D1(nm)
B

LẦN 1

LẦN 2

LẦN 3

TRUNG BÌNH

83,3

82,8

83,3

83,3

64,3

63,8

63,8

63,96

LỖ 1

LỖ 2

LỖ 3

499,5

492,4

495,31

496,59

496,92

D2(nm)
494,51
5. XỬ LÝ SỐ LIỆU ĐO
SV:

7


BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ

-

Lấy giá trị HRA trung bình làm chuẩn, tra bảng để có
giá trị HV lý thuyết hoặc HB lý thuyết.
So sánh các giá trị đo và giá trị tra bảng sau đó tính sai
số.

Tra bảng:

Tính toán HV/HB

Tính phần trăm sai số giữa thực tế và lý thuyết:

Tính toán HV/HB

SV:

8


BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ

 =739,143

Tính phần trăm sai số giữa thực tế và lý thuyết:

6. NHẬN XÉT – RÚT RA KẾT LUẬN

-

-

SV:

Từ kết quả đo được ta có thể nhận thấy kết quả giữa tính
toán dựa theo HRA và phép đo trực tiếp HV có sai số, nhưng
sai số không đáng kể và chấp nhận được.
Lý do sai số
- Do thiết bị : thiết bị không chính xác , mũi đo mòn ,rơ …

- Do người vận hành : trong quá trình đo bằng thước hiển
vi vẫn còn sai số
- Trong quá trình đo HV việc nâng cần hạ cần không đều
tay nhịp nhàng sẽ ảnh hưởng tới quá trình đo
- Bề rộng lỗ đo có thể thay đổi gia tốc

9


BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ

BÀI 2. XEM CẤU TRÚC TẾ VI
7. MỤC TIÊU THÍ NGHIỆM

- Phương pháp làm mẫu để nghiên cứu tổ chức tế vi gồm các
khâu: chọn mẫu, cắt mẫu, mài, đánh bóng và tẩm thực.
- Tầm quan trọng của công tác chuẩn bị mẫu và ảnh hưởng
của nó đến kết quả nghiên cứu.
- Làm quen với những vật liệu và thiết bị cần thiết cho công
việc làm mẫu.
- Chọn dung dịch tẩm thực cho thích hợp.
8. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
- Để nghiên cứu tổ chức tế vi của kim loại, người ta dùng một
thiết bị quang học đặc biệt gọi là kính hiển vi kim tương.
Phương pháp dùng kính hiển vi kim tương để đánh giá, phân
tích tổ chức tế vi gọi là phương pháp phân tích kim tương.
- Kính hiển vi kim tương có độ phóng đại từ 80 đến 2000 lần.
- Nhờ kính hiển vi, ta có thể quan sát được tổ chức của các
pha, sự phân bố, hình dáng và kích thước của chúng. Với
gang, ta dễ dàng xác định hình dáng, kích thước của graphit.

Ngoài ra, ta còn có thể thấy được các khuyết tật của vật liệu
như: nứt tế vi, rỗ và các tạp chất.
a) Chọn và cắt mẫu
- Tùy theo nhiệm vụ nghiên cứu và thí nghiệm mà chúng ta
chọn mẫu. Yêu cầu mẫu phải đặc trưng cho vật cần nghiên
cứu.
- Mẫu nên ủ để có thể thể hiện các pha tốt hơn.
- Mẫu có dạng hình trụ với kích thước Ф 10 ÷ 15mm, chiều cao
h= 15÷20mm, hoặc hình hộp có kích thước 10 x 10 x 10mm
và 15 x 15 x 15mm.
b) Mài mẫu
- Mẫu sau khi cắt được mài thô trên đá mài hoặc giấy nhám từ
thô đến mịn.
- Các giấy nhám thường được đánh số từ nhỏ đến lớn. Số càng
lớn thì độ hạt của giấy càng mịn. Ví dụ: 80, 100, 150, 180…
400 là các số thông dụng.
c)
Đánh bóng
- Để đánh bóng mẫu, người ta tiến hành trên máy đánh bóng.
Cũng tương tự như ở máy mài thô, người ta gắn một miếng
dạ hay nỉ lên trên, khi đánh bóng, người ta phải cho dung
dịch mài nhỏ liên tục lên miếng nỉ.
SV:

10


BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ

- Đánh bóng kéo dài cho dến khi bề mặt không còn vết xước

nào. Không nên đánh bóng quá lâu, dễ làm tróc các pha quá
cứng hoặc quá mềm. Nếu thấy trên kính hiển vi vẫn còn
nhiều vết xước thì nên đánh bóng lại.
d)
Đánh bóng bằng dung dịch
- Nguyên tắc của đánh bóng điện phân là dùng phương pháp
hòa tan anod trong dung dịch điện phân dưới tác dụng của
dòng điện một chiều.
- Tùy theo chế độ điện, mà ta có thể đánh bóng và tẩm thực
mẫu ngay trên máy.
- Đánh bóng điện phân có ưu điểm là rất bóng và không tạo ra
lớp biến dạng trên bề mặt mẫu, thời gian tương đối nhanh.
e)
Tẩm thực
- Mẫu sau khi đánh bóng, đem rửa sạch, thấm và sấy khô rồi
quan sát trên kính hiển vi. Ta có thể thấy trên mẫu có cá vết
xước nhỏ do đánh bóng chưa tốt, các vết nứt tế vi, rỗ khí, xỉ
tạp chất, một số pha và tổ chức như cacbit, graphit, chì…
- Tẩm thực là quá trình ăn mòn bề mặt mẫu bằng các dung
dịch háo học thích hợp, gọi là dung dịch tẩm thực. Khi tẩm
thực, biên giới các pha, các vùng tổ chức sẽ bị ăn mòn,
nhưng với những tốc độ khác nhau. Sau khi tẩm thực bề mặt
mẫu sẽ lồi, lõm tương ứng với các pha và tổ chức. Do đó, có
thể nhận biết được hình dáng, kích thước và sự phân bố của
các pha.
9. NỘI DUNG THÍ NGHIỆM
- Đầu tiên nhận được mẫu và các loại giấy nhám 400, 600,
800,1000 và 1200.
- Ta lần lượt mài mẫu theo thứ tự giấy nhám từ thấp lên cao.
- Đầu tiên vơi giấy mài 400, ta giữ phôi sao cho bề mặt mẫu

áp sát vào giấy nhám và mài từ trên xuống theo 1 chiều.
Liên tục mài như thế từ 3-4 phút cho mẫu có các vết xước
dọc song song nhau.
- Tiếp đến là giấy 800, ta xoay mẫu 900 và tiến hành các bước
trên. Mài đến khi nào các vết xước cũ bị xóa đi và tạo thành
các vết xước mới song song với nhau.
- Tiếp theo là giấy nhám 1900, cũng thực hiện các bước như
với giấy nhám 800.
- Khi hoàn thành mài với 3 loại giấy nhám trên, ta tiến hành
đánh bóng mẫu bằng giấy nhám 1000. Ta gắn giấy nhám
1000 lên bàn quay, mở máy và mở nước. Giữ chặt mẫu, áp
mẫu xuống mặt giấy nhám, giữ ở đó khoảng 20 giây, sau đó
SV:

11


BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ

lại xoay mặt mẫu 900 và giữ khoảng 20s. Tiếp tục như thế 4
lần. ( Lưu ý tránh làm rách giấy nhám)
- Thực hiện giấy nhám 1200 tương tự bước làm với 1000. Với
thời gian ngắn hơi là 10-15s cho mỗi lần đánh bóng.
Khi hoàn thành, ta lấy bông khô lau khô và sạch bề mặt.
- Sau đó đem mẫu quan sát dưới kính hiển vi, nếu quan sát
thấy ít vết xước nhỏ, các vết nứt tế vi, rỗ khí, xỉ tạp chất,
một số pha và tổ chức như cacbit, graphit, chì… thì đạt.
- Chụp và lưu hình sau đánh bóng: Họ và tên - MSSV
- Sau đó ta tiến hành tẩm thực, chọn vị trí có ít vết xước và
quan sát trên kính hiển vi sang nhất. Lấy bông tẩm HNO3

thoa đều lên mặt đánh bóng của mẫu, thoa đều khoảng 30
giây. Lấy mẫu nhúng vào nước. Sau đó lấy bông tẩm cồn
thoa đều lên mặt và lau khô. Tiếp đến sấy mẫu bằng máy
sấy với hơi nóng vừa phải cho làm bay lớp cồn.
- Đem quan sát dưới kính hiển vi. Nếu các đường biên giới rõ
rang, độ tương phản tốt là đã hoàn thành quá trình tẩm thực
- Chụp và lưu ảnh sau tâm thực : Họ và tên - MSSV
10. HÌNH ẢNH TRƯỚC VÀ SAU TẨM THỰC

Hình ảnh trước lúc tẩm thực

SV:

12


BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ

Hình ảnh sau tẩm thực
11. NHẬN XÉT – RÚT RA KẾT LUẬN

-

SV:

Dựa trên tổ chức tế vi của mẫu được nhận(ảnh mẫu sau khi
tẩm thực), ta có thể đưa ra kết kết quả như sau:
Mẫu là thép trước cùng tích với tỉ lệ cacbon vào
khoảng 0.6%
Theo tính toán từ qui tắc đòn bẩy, khi lượng cacbon tang lên

thì tỷ lệ phần Peclit (màu tối) trong tổ chức tang lên, còn
ferric (phần sang) giảm đi. Nếu không chứa cacbon hay quá
ít cacbon (0.02-0.05) tức là màu sang hoàn toàn. Với 0.1% C
thì tỷ lệ phần tối là 1/8, với 0.4% C thì tỷ lệ phần sáng là 1/2
và với 0.6% C là 3/4, cuối

13


BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ

BÀI 3. TÔI VÀ RAM THÉP
12. MỤC TIÊU THÍ NGHIỆM
-

Nắm được quá trình tôi thép: cách chọn nhiệt độ tôi, thời gian
nung và môi trường làm nguội.
Xác định được mối quan hệ của tốc độ làm nguội tức môi
trường làm nguội đến độ cứng của thép.
Biết cách thực hiện nguyên công ram, chọn chế độ ram thép
cacbon (nhiệt độ và thời gian).
Xác định ảnh hưởng của nhiệt độ ram đến độ cứng.
13. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
a) Tôi
- Là nguyên công nhiệt luyện rất thông dụng gồm nung nóng
thép lên nhiệt độ xác định, giữ ở nhiệt độ đó một thời gian
cần thiết và làm nguội nhanh trong môi trường thích hợp.
Mục đích của tôi nhằm nhận được độ cứng và độ chịu mài
mòn cao của thép.
- Tổ chức nhận được sau khi tôi là mactenxit. Kết quả sau khi

tôi phụ thuộc vào nhiều yếu tố, sau đây ta xét mấy yếu tố cơ
bản:
Cách chọn nhiệt độ tôi
- Nhiệt độ tôi có ảnh hưởng trực tiếp đến cơ tính của thép sau
khi tôi. Đối với thép cacbon, có thể dựa vào giản đồ trạng
thái sắt cacbon để chọn nhiệt độ tôi. Đối với thép cùng tích
và thước cùng tích (%C≤ 0.8%)
- Ta chọn nhiệt độ tôi cao hơn AC3, tức nung nóng thép đến
trạng thái hoàn toàn ôstenit. Cách này gọi là tôi hoàn toàn.
- T°tôi= AC3 + (30 - 50) °C
- Trong khoảng 0,1-0,8%C điểm AC3 của thép giảm xuống. Ta
có thể xác định trực tiếp điểm AC3 của thép căn cứ vào giản
đồ trạng thái sắt cacbon hoặc tra cứu trong các sổ tay nhiệt
luyện.
- Như ta đã biết, nhiệt độ tôi càng cao, thì hạt ôstenit nhận
được khi nung càng thô và sau khi tôi, ta nhận được các kim
mactenxit thô, dài, vì vậy, ta không nên nung cao quá AC3.
- Còn nếu nung thấp hơn AC3, ta sẽ có tổ chức α + γ, khi làm
nguội, chỉ có γ→M, còn ferit vẫn giữ nguyên, và như vậy, ta
không thể nhận được độ cứng cao.
- Đối với thép sau cùng tích (%C > 0,8%), nhiệt độ tôi cao hơn
AC1, nhưng thấp hơn ACcm, tức nung lên trạng thái không
SV:

14


BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ

hoàn toàn ôstenit. Tổ chức nung để tôi là γ + XeII. Đây là

phương pháp tôi không hoàn toàn. Nhiệt độ tôi được chọn:
- To tôi = AC1+ ( 30 + 50) °C.
- Như vậy, tất cả các thép sau cùng tích đều có nhiệt độ tôi
giống nhau, khoảng 760 ÷780°C, không phụ thuộc vào thành
phần cacbon. Sở dĩ ta không nung lên cao quá Acm vì cacbon
hòa tan nhiều, nhiệt độ tôi cao, sau khi tôi, nhận được nhiều
austenit dư, kim mactenxit lớn, ứng suất nhiệt cao. Trong khi
đó, nếu chỉ nung lên trạng thái γ + XeII, ta không cần nhiều
nhiệt, sau khi làm nguội, vẫn được tổ chức là mactenxit+
XeII, tận dụng được độ cứng của XeII, chi tiết ít bị ứng suất
nhiệt làm cong vênh, oxy hóa bề mặt.
Thời gian nung nóng
- Bao gồm thời gian nung đến nhiệt độ tôi và thời gian giữ để
hoàn tất các chuyển biến và đồng đều nhiệt dộ trên toàn bộ
chi tiết. Thời gian nung có thể chọn theo các định mức kinh
nghiệm tra trong các sổ tay nhiệt luyện, với các hệ số hiệu
chỉnh về hình dáng chi tiết, cách sắp xếp và môi trường
nung. Cũng có thể tính thời gian nung theo các công chức về
truyền nhiệt.
Chọn môi trường tôi
- Phải bảo đảm nhận được mactenxit sau khi tôi, nghĩa là khả
năng làm nguội của môi trường phải bằng hoặc lớn hơn tốc
độ nguội tới hạn.
- Nếu tốc độ nguội nhỏ hơn tốc độ nguội tới hạn, một phần
ôstenit sẽ bị phân hủy thành các tổ chức khác, độ cứng sau
khi tôi bị giảm. Mỗi số hiệu thép có tốc độ nguội tới hạn khác
nhau, và nó cũng đòi hỏi mội trường tôi khác nhau. Tốc độ
nguội tới hạn của thép có thể tìm trong các giản đồ chữ “C”
của chúng. Các môi trường tôi thường dùng là nước, dung
dịch muối, xút, dầu khoáng và polymer.

b) Ram
- Là phương pháp nhiệt luyện nung nóng thép đã tôi có tổ chức
mactenxit quá bão hòa và ôstenit dư chuyển thành các tổ
chức ổn định hơn phù hợp với yêu cầu đặt ra.
- Ram còn làm giảm hoặc khử hoàn toàn ứng suất, cũng như
tăng độ dẻo dai cho chi tiết sau tôi.
- Khi ram thép cabon, xảy ra sự chuyển biến của mactenxit tôi
thành mactenxit ram, nghĩa là cacbon quá bão hòa được tiết
ra khỏi mạng dưới dạng cacbit ε, độ chính phương c/a giảm

SV:

15


BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ

dần và cacbit ε chuyển dần thành xementit Fe3C, con ôstenit
dư lại phân hủy thành mactenxit ram.
- Tùy theo tổ chức nhỏ mịn của xementit và ferit tiết ra khi ram
mà ta có các tổ chức trustit ram hoặc xoobit ram. Các quá
trình trên phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian ram. Phụ thuộc
vào nhiệt độ ram, người ta chia làm 3 loại ram:
Ram thấp (150÷ 200°C)
- Tổ chức nhận được là mactenxit ram, độ cứng hầu như không
thay đổi, ứng suất giảm chút ít, chi tiết có độ cứng và chịu
mòn cao.
Ram trung bình (300÷ 200°C)
- Tổ chức nhận được là trustit ram. Độ cứng còn khá cao (40 45HRC), ứng suất giảm mạnh, độ dẻo
Ram cao (500÷��0°C )

14. NỘI DUNG THÍ NGHIỆM
a) Tôi
- Đo đọ cứng của 15 phôi nhận được (đo HRA).
- Chọn 15 mẫu thép C45 có độ cứng tương đương nhau, đem
mài nhẵn 1 mặt và mặt còn lại mài bằng để đo độ cứng.
- Đem 3 mẫu bất kỳ đi đo độ cứng HRA.
- Cài đặt lò nung ở 850°C.
- Đợi nhiệt độ lò đạt 850°C bỏ 15 mẫu thép C45 vào lò.
- Đợi sau 20 phút lấy mẫu ra khỏi lò:
3 mẫu bỏ vào xô nước muối 3 mẫu bỏ vào xô dầu.
3 mẫu để ngoài không khí.3 mẫu bỏ vào xô nước.
3 mẫu còn lại để nguội cùng lò.
- Lấy các mẫu đem mài xơ bộ để loại lớp oxit bám trên mặt
của mẫu rồi đem đi đo độ cứng HRA.
b) Ram
- Thiết lập nhiệt độ lò ở 550°C
- Khi nhiệt độ lò đạt ở 550°C thì lấy 3 mẫu làm nguội trong
nước bỏ vào lò.
- Đợi 30 phút rồi lấy mẫu ra làm nguội ngoài không khí sau đó
đi mài lớp oxit rồi đem đo độ cứng HRA.
- Thiết lập lò ở 250°C.
- Khi nhiệt độ lò đạt 250°C thì lấy 3 mẫu làm nguội trong nước
muối bỏ vào lò.
- Đợi 30 phút rồi lấy mẫu ra làm nguội trong nước sau đó đi
mài lớp oxit rồi đem đi đo độ cứng HRA.nhận được là trustit
ram. Độ cứng còn khá cao (40 - 45HRC), ứng suất giảm
mạnh, độ dẻo
15. CÁC SỐ LIỆU ĐO ĐƯỢC
SV:

16


BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ

Trước khi
tôi
Nước
Nước muối
Dầu
Không khí
Cùng lò
Ram cao
Ram thấp

phôi
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2

3
1
2
3
1
2
3
1
2
3

Độ cứng HRa
Lần 2
Lần 3
Lần 1
53,8
53,8
54,8
79,3
79,8
79,3
82,8
83,8
83,8
67,8
69,8
69,8
62,8
64,8
62,8

59,8
56,8
58,8
76,8
77,8
77,8
66,8
67,8
68,3

54,8
54,8
52,8
79,8
78,8
79,8
85,3
84,8
82.0
69,3
70.8
69,8
51,8
63,8
64,8
56,8
56,8
57,8
78,8
78,8

78,8
69,3
68,8
68,8

55,3
54,8
54,8
81,8
81,8
80,8
81,8
80,8
82,8
70,8
69,8
70,8
60,8
59,8
61,3
58,8
57,8
59,8
78,8
77,8
78,8
68,8
69,3

TB

54,4

80,1

84,1

69,8

62,5

58

78,2

68,5

68,8

16. MỐI QUAN HỆ
a. Mối quan hệ trước và sau khi tôi

Với cùng nhiệt độ nung (850℃) và nung trong 20’ khi làm
nguội ở các môi trường khác nhau có thể tang hoặc giảm .
- Trong điều kiện cùng dầu và cùng lò sau khi tôi độ cứng giảm
đi đáng kể so với điều kiện nước muối và không khí.
- Với các phương pháp còn lại độ cứng hầu hết được tăng lên
từ ít tới nhiều: Nước, nước muối, ram cao
b. Mối quan hệ giữa độ cứng và tốc độ nguội.
-

SV:

17


BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ

ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN TỐC ĐỘ NGUỘI VÀ ĐỘ
CỨNG

Nhận xét:
Cùng một nhiệt độ tôi và thời gian giữ nhiệt như nhau nhưng
ở các môi trường làm nguội khác nhau ta thấy độ cứng của
mẫu thép C45 đo được cũng khác nhau rất rõ ràng thể hiện
qua biểu đồ mối quan hệ giữa độ cứng và tốc độ nung của
chi tiết.
- Độ cứng của mẫu làm nguội trong môi trường muối và nước
là cao nhất rồi lần lượt đến các môi trường dầu, sau đó mới
đến môi trường không khí và cùng lò.
- Qua quan sát thí nghiệm thì môi trường làm nguội là muối và
hóa chất thì chi tiết lại dễ bị oxy hóa, môi trường làm nguội
trong dầu và không khí thì chi tiết lại không đảm bảo độ cứng
yêu cầu của chi tiết khi làm việc hay nói cách khác là độ
cứng của chi tiết sau khi tôi còn nhỏ hơn độ cứng của chi tiết
lúc ban đầu.
- Từ biểu đồ trên có thể khẳng định được môi trường tôi của
thép C45 trong ngành công nghiệp đối với các chi tiết cồng
kềnh, đơn giản ta nên chọn môi trường tôi là môi trường
nước. Vì đây là môi trường rất dễ sử dụng, không đòi hỏi
nhân công cần có tay nghề cao, hơn nữa lại không gây ra độc

hại đối với sức khỏe của người lao động, giá thành sản phẩm
sau gia công rẻ. Đây là yếu tố đặc biệt khi chọn môi trường
làm nguội đối với mỗi một chi tiết
c. Mối quan hệ độ cứng sau khi ram
-

ĐỒ THỊ TRƯỚC VÀ SAU KHI RAM
Nhận xét:
Độ cứng sau khi ram cải thiện độ cứng lên rất tốt.
Độ cứng ram cam tốt hơn ram thấp.
17. NHẬN XÉT – RÚT RA KẾT LUẬN
Tôi:
- Với cùng nhiệt độ nung 8500C và giữ nhiệt trong 20’, khi làm
nguội ở các môi trường khác nhau thì độ cứng của mẫu khác
nhau, cụ thể:
- Đối với các môi trường , độ cứng của mẫu so với ban đầu.
-

SV:

18


BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ

-

-

-

-

-

-

SV:

Khi làm nguội trong môi trường nước và nước muối, độ cứng
của hai mẫu này gần bằng nhau (80,1 và 84,1). Do đó trong
thực tế, người ta dung phương pháp làm nguội trong nước để
thu được tổ chức cần thiết thay vì làm nguội trong nước
muối, mặc dù làm nguội trong nước muối có tốc độ làm nguội
nhanh, gần gấp đôi tốc độ làm nguội trong nước.
Trong quá trình làm nguội nhanh (trong nước, nước muối) với
tốc độ cao hơn tốc độ tới hạn vd : austenit sẽ chuyển biến
thành mactenxit.
Trong quá trình làm nguội vừa ( trong dầu khoáng) với tốc độ
nguội khoảng 150°C/s. Pha austenit sẽ chuyển biến thành
banit.
Trong quá trình làm nguội đủ chậm (cùng lò, không khí),
austenit sẽ chuyển biến lại thành peclit.
o Ram
Sau khi tôi, thép có tổ chức Mactenxit tôi và Austenit dư (từ
quá trình làm nguội trong nước và trong nước muối). Cả hai
pha này đều không ổn định ở nhiệt độ thường.
Đối với ram cao, Mactenxit tôi phân hủy hoàn toàn thành
Ferit và Xemantit. Phụ thuộc kích thước của phân tử Xementit
mà ta có được trustit xoặc xoocbit ram có độ cứng, độ bên

thấp hơn Mactenxit, nhưng độ dẻo dai lại cao hơn.
Đối với ram thấp, Austenit dư sẽ bị phân hủy, sản phẩm tạo
ra thành giống sản phẩm của chuyển biến trung gian Bainit.
 Vậy Ram cao ta thu được mẫu có tính dẻo dai, còn với ram
thấp ta thu được mẫu có tính cứng của mactenxit tôi với
ostenit đã bị khử hết, tăng tính ổn định.

19