Tài liệu giáo trình vật liệu cơ khí, chương 6 pdf

CHƯƠNG 6: NHIỆT LUYỆN VÀ HÓA NHIỆT
LUYỆN
A:NHIỆT LUYỆN
Bài 1: KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ NHIỆT LUYỆN
I.ĐỊNH NGHĨA, MỤC ĐÍCH NHIỆT LUYỆN:
1. Đònh nghóa:
Nhiệt luyện gồm có nung nóng chi tiết lên đến nhiệt độ nào đó,
giữ nhiệt một thời gian
 và làm nguội với vận tốc v, để làm
thay đổi tổ chức tế vi dẫn đến thay đổi tính chất theo mong
muốn.
Chú ý: chỉ thực hiện ở trạng thái rắn.
2.
Mục đích:
-Chuẩn bò tổ chức tế vi có tính chất phù hợp với phương pháp
công nghệ (NLSB).
-Nhiệt luyện làm tăng độ bền, độ cứng, giới hạn chảy, đàn hồi
của chi tiết để thõa mãng điều kiện làm việc của nó (NLKT).
II.
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NHIỆT LUYỆN VÀ
CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ:
1.
Các yếu tố:
-V
nung
phụ thuộc bản chất của thép và môi trường nung.
-Thời gian giữ nhiệt phụ thuộc bản chất của thép, kích thước chi
tiết và môi trường nung, Khoảng nhiệt độ nung thấp <700
o
;
trung bình <1000

o
; cao >1000
o
, sự sắp xếp chi tiết trong lò nung.
-Nhiệt độ nung phụ thuộc vào phương pháp nhiệt luyện và bản
chất thép.
t

-Vận tốc làm nguội phụ thuộc mục đích quy trình nhiệt luyện và
bản chất của thép.
2.
Chỉ tiêu đánh giá nhiệt luyện:
*Kiểm tra độ cứng:
-Cắt gọt tốt (160 -180 )HB
-Lò xo (40 – 42)HRC
-Bánh răng
+Vận tốc chậm tải trọng bé (52 – 58)HRC
+Vận tốc nhanh tải trọng lớn (60 – 62)HRC
-Mọi loại dụng cụ cắt, dụng cụ đo, khuôn dập nguội, ổ lăn, đóa
ma sát > (60 -62)HRC
-Khuôn dập nóng (400 -450 )HB
*Xác đònh tổ chức tế vi:
-Phân bố và kích thước hạt
*Các chỉ tiêu cơ tính
*Kiểm tra các khuyết tật cong vênh cho phép
III.
GIẢN ĐỒ TRẠNG THÁI Fe-C:
1.
Giản đồ trạng thái:
XeII+LeI+

γ
911
P
S
P+XeII
1392
1499
1539
γ
H
J
γ
+L
E
B
A
LeI+XeI
727
K
1147
L
C
L+XeI
F
2. Giải thích giản đồ:
-ABCD là đường lỏng khi nhiệt độ > đường lỏng thì vật liệu
hoàn toàn lỏng.
-AHJEF là đường rắn ,đường ranh giới giữa đườnglỏng và đường
rắn .
-HB =nhiệt độ =1499

o
c đường bao tinh.
J thuộc HB gọi là điểm bao tinh, tại J xảy ra phản ứng bao tinh.
R
H
+ L
B
 R
J
δ
H
+ L
B
 γ
J
-EF là đường cùng tinh (1147
o
C )
C thuộc EF gọi là điểm cùng tinh, tại C xảy ra phản ứng cùng
tinh.
L
C
 (R
1
+ R
2
)
L
C
 (γ

E
+ Xe
F
) = Le
I
(lêđêbuarit I ).
727
o
C < Le
I
<1147
o
C
-GS là đường chuyển biến từ F hoàn toàn thành
γ khi nung, cũng
là đường chuyển biến từ
γ thành F khi làm nguội.
-PQ là đường giới hạn hòa tan C trong Fe
α
khi t
o
< 727 theo đường PQ thì F tiết raXe
III.
-ES đường giới hạn hòa tan C trong Feγ
γ
= Feγ(C)xen kẽ
%C Max tại E (1147, %C =2.14)
%C Mim tại S (727, %C =0.8)
-PK=727 là đường cùng tích.
S thuộc PK gọi là điểm cùng tích, tạicS xảy ra phản ứng cùng

tích.
1 pha rắn
 (R
1
+ R
2
)
γ
S
 (F
P
+ Xe
K
) = P (Peclit).
* L
C
 (γ
E
+ Xe
F
) khi t
0
giảm (1147-727)
 (γ
S
+ Xe
II
+ Xe
K
) = γ

S
+ Xe khi t
0
giảm <727 P +Xe =
Le
II
(lêđêbuarit II ).
3.
Các điểm tới hạn trong giản đồ trạng thái :
-PK t
0
=727
0
C = A
1
-GS t
0
=(727-911
0
C) = A
3
-SE t
0
=(727 - 1147
0
C) = A
cm
Gọi A
1
, A

3
, A
cm
là nhiệt độ tới hạn trong giản đồ trạng thái Fe-
C.
Các điểm tới hạn này chỉ nhận được khi nung nóng và làm nguội
rất chậm (trong phòng thí nghiệm).
* Nung nóng thực tế (nhiệt độ cao hơn)
A
C1
- A
1
= ΔT
1
A
C3
- A
3
= ΔT
2
A
cm
- A
cm
= ΔT
cm
ΔT
1
, ΔT
2

, ΔT
cm
là nhiệt độ quá nung phụ thuộc vào tốc độ
nung.
* Làm nguội thực tế (nhiệt độ thấp hơn)
A
C1
– A
r1
= ΔT
1
A
C3
– A
r3
= ΔT
2
A
cm
– A
rcm
= ΔT
cm
ΔT
1
, ΔT
2
, ΔT
cm
là nhiệt độ quá nung phụ thuộc vào tốc độ làm

nguội, phương pháp làm nguội.
4.
Tính nhiệt độ trong giản đồ trạng thái :
-Thép trước cùng tích
A
3
= y + A
1
Từ hai tam giác đồng dạng
8.0
8.0
184
8.0
8.0
911
11
x
y
x
y
PS
MS
GP
y





A

3
=
8.0
8.0
184
1
x
+ 727
-Thép sau cùng tích
A
cm
= y
’
+ A
1
Tương tự từ hai tam giác đồng dạng
Ta có
8.014.2
8.0
420
2
'



x
y

A
cm

=
34.1
8.0
420
2
x
+ 727
4.
Chuyển biến khi nung nóng và làm nguội :
-Thép cùng tích (C = 0.8) có tổ chức là P
Khi t
0
> A
1
thì P γ
-Thép trước cùng tích
F+P khi t
0
> A
1
F+γ khi t
0
> A
3
 γ + γ = γ
X
2
X
1
2.14

0.8
M
P
y
911
G
A
3
S
727
Ý
A
cm
F
1147