CHƯƠNG 7: CÁC PHƯƠNG PHÁP HOÁ BỀN BỀ MẶT

Trần Thế Quang – BỘ MÔN KỸ THUẬT VẬT LIỆU 1
CHƯƠNG 7: CÁC PHƯƠNG PHÁP HOÁ BỀN BỀ MẶT
7.1. BIẾN CỨNG BỀ MẶT
7.1.1. Nguyên lý
- Là phương pháp biến dạng lớp bề mặt của thép đến một chiều
sâu nhất định làm cho mạng tinh thể của lớp này bị xô lệch
⇒
bị
biến cứng, độ bền độ cứng tăng lên. Chi tiết có độ cứng bề mặt cao
còn trong lõi vẫn giữ được độ dẻo.
a, Định nghĩa
b, Đặc điểm
- Dưới tác dụng của ứng suất khi biến dạng γ dư → M ⇒ làm
tăng độ cứng và tính chống mài mòn cuả bề mặt;
- Lớp bề mặt có ứng suất nén dư do vậy tăng giới gạn bền mỏi;
- Làm mất đi khá nhiều các tật hỏng ở bề mặt như vết khía, rỗ
làm giảm nguồn gốc sinh ra các vết nứt mỏi.
Trần Thế Quang – BỘ MÔN KỸ THUẬT VẬT LIỆU 2
7.1. BIẾN CỨNG BỀ MẶT
a, Phun bi
- Phun những hạt làm bằng thép lò xo đã qua tôi hay gang
trắng với kích thước 0,5
÷
1,5mm lên bề mặt chi tiết với tốc độ đạt
đến 50
÷
100m/s, chiều sâu của lớp hoá bền đạt đến 0,7mm.
- Áp dụng phun bi cho các chi tiết làm bằng thép cứng bằng
hợp kim nhôm: lò xo treo, nhíp ô tô, bánh răng hộp tốc độ và cầu
sau của ô tô, các loại trục thanh truyền. .v.v..
7.1.2. Các phương pháp biến cứng bề mặt

Trần Thế Quang – BỘ MÔN KỸ THUẬT VẬT LIỆU 3
7.1.2. Các phương pháp biến cứng bề mặt
c, Dập
- Là hình thức biến dạng bề mặt kim loại bằng va đập được gá
lắp trên máy hoặc thực hiện bằng tay.
- Lớp biến cứng có thể sâu tới 35mm, được áp dụng trong chế
tạo máy để hoá bền các chi tiết lớn của thiết bị rèn ép, máy nén
thuỷ lực.
b, Lăn ép
- Lăn ép được thực hiện ở trên máy cán có gá lắp một hay
nhiều bi hoặc con lăn ép lực lên chúng là nhờ lò xo hay hệ thống
thuỷ lực.
- Chiều sâu của lớp biến cứng bề mặt tới 15mm, thường áp
dụng cho các chi tiết lớn.
Trần Thế Quang – BỘ MÔN KỸ THUẬT VẬT LIỆU 4
CHƯƠNG 7: CÁC PHƯƠNG PHÁP HOÁ BỀN BỀ MẶT
7.2. TÔI BỀ MẶT THÉP
7.2.1. Nguyên lý chung
- Là phương pháp nung nóng thật nhanh bề mặt với chiều sâu
nhất định lên nhiệt độ tôi, khi đó phần lớn tiết diện (lõi) không
được nung nóng. Khi làm nguội nhanh chỉ có bề mặt được tôi
cứng còn lõi vẫn mềm.
- Áp dụng đối với thép Cacbon trung bình 0,35 ÷ 0,55%C
Gồm các phương pháp sau:
- Nung nóng bằng dòng điện cảm ứng có tần số cao;
- Nung nóng bằng bằng ngọn lửa hỗn hợp khí Axetylen – Oxy;
- Nung nóng trong chất điện phân;
- Nung nóng trong muối hoặc kim loại nóng chảy.
Trần Thế Quang – BỘ MÔN KỸ THUẬT VẬT LIỆU 5
7.2. TÔI BỀ MẶT THÉP

7.2.2. Tôi bằng dòng điện cảm ứng có tần số cao
- Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ
a, Nguyên lý nung nóng bề mặt
Hình 4.21
- Chiều sâu của lớp bề mặt có dòng
điện chạy qua ∆ tỉ lệ nghịch với tần số f
của nó theo công thức:
∆: chiều sâu lớp bề mặt có mật độ dòng điện cảm ứng cao, cm;
ρ: điện trở suất của kim loại nung, Ω.cm;
µ: độ từ thẩm của kim loại nung m/A;
f: tần số của dòng điện Hz.
f.
5030
µ
ρ
=∆
Trần Thế Quang – BỘ MÔN KỸ THUẬT VẬT LIỆU 6
7.2.2. Tôi bằng dòng điện cảm ứng có tần số cao
b, Chọn tần số và thiết bị
- Tần số dòng điện quyết định chiều dày lớp nung nóng do
đó quyết định chiều sâu lớp tôi cứng;
- Thường chọn diện tích lớp tôi cứng bằng 20% tiết diện;
- Chiều dày lớp tôi tương ứng với thiết bị có tần số và công
suất như sau:
∆ = 4 ÷ 5mm cần f = 2500 ÷ 8000Hz, P ≥ 100kW;
∆ = 1 ÷ 2mm cần f = 66000 ÷ 250000Hz, P = 50 ÷100kW.
Trần Thế Quang – BỘ MÔN KỸ THUẬT VẬT LIỆU 7
7.2.2. Tôi bằng dòng điện cảm ứng có tần số cao
c, Các phương pháp tôi
- Nung nóng rồi làm nguội toàn bề mặt, áp dụng cho các bề

mặt tôi nhỏ;
- Nung nóng rồi làm nguội tuần tự từng phần riêng biệt, áp
dụng khi tôi bánh răng, trục khửu;
- Nung nóng rồi làm nguội liên tục liên tiếp, áp dụng đối với
các chi tiết dài.
Trần Thế Quang – BỘ MÔN KỸ THUẬT VẬT LIỆU 8
7.2.2. Tôi bằng dòng điện cảm ứng có tần số cao
d, Tổ chức và tính chất của thép sau khi tôi cảm ứng
* Tổ chức
- Nhiệt độ chuyển biến pha Ac
1
, Ac
3
nâng cao lên do vậy độ
tôi phải lấy cao hơn so với tôi thể tích thông thường là 100 ÷
200
0
C;
- Độ quá nhiệt cao nên tốc độ chuyển biến pha khi nung rất
nhanh, thời gian chuyển ngắn hạt γ nhỏ mịn nên sau khi tôi
được M rất nhỏ mịn;
- Để đảm bảo hạt nhỏ sau khi tôi cảm ứng trước đó thép
phải được nhiệt luyện tôi + ram cao thành X ram tổ chức sau
khi tôi cảm ứng là bề mặt M hình kim nhỏ mịn lõi X ram.