Tài liệu Vật liệu kỹ thuật P2 doc

kim loải cọ tênh dáùn nhiãût cao thay cho khn cạt. Våïi cạc váût âục låïn ta cn dng nỉåïc
lảnh lm ngüi ngoi thnh khn kim loải.
- Phỉång phạp biãún tênh :
* Tàng säú lỉåüng tám máưm khäng tỉû sinh : ngỉåìi ta cäú cho vo kim loải
lng cạc cháút âàûc biãût âãø giụp cho sỉû tảo máưm khäng tỉû sinh. Vê dủ trỉåïc khi rọt thẹp ngỉåìi
ta cho mäüt lỉåüng nh nhäm vo thng thẹp lng (20g/táún thẹp lng). Nhäm s kãút håüp våïi
ä xy, ni tå ha tan trong thẹp tảo ra cạc pháưn tỉí Al
2
O
3
, AlN ráút nh mën, lå lỉíng phán tạn
âãưu trong thẹp lng. Âáy l nhỉỵng máưm khäng tỉû sinh lm cho hảt thẹp nh hån.
* Hản chãú täúc âäü phạt triãøn máưm : ngỉåìi ta cho vo kim lai lng mäüt
cháút âàûc biãût, nọ ha tan v háúp phủ vo bãư màût máưm hản chãú sỉû phạt triãøn di ca máưm.
Vê dủ : khi âục håüp kim nhäm -si lic ngỉåìi ta cho vo mäüt häùn håüp múi natri (NaCl,
NaF), chụng ha tan vo v hản chãú sỉû phạt triãøn ca tinh thãø si lic. Do váûy lm cho hảt
nh.
* Ngoi ra cn cháút biãún tênh cọ tạc dủng lm thay âäøi hçnh dạng hảt (tảo
graphêt cáưu trong gang) ci thiãûn ráút mảnh cå tênh ca váût liãûu.
Cá
ưn chụ l phi tiãún hnh biãún tênh âụng lục, cháút biãún tênh chè cho vo kim loải
lng vi phụt trỉåïc khi rọt khn. Nãúu quạ såïm thç kim loải chỉa këp kãút tinh s näøi lãn v
âi vo xè. Nãúu quạ mün thç khäng këp phn ỉïng.
3.2.KHÚCH TẠN TRONG VÁÛT LIÃÛU
3.2.1.Cạc âënh lût khúch tạn cå bn :
Khúch tạn l sỉû chuøn chäù ngáùu nhiãn ca cạc ngun tỉí (ion, phán tỉí) do dao
âäüng nhiãût. Khúch tạn ca ngun tỉí A trong nãưn ca chênh loải ngun tỉí âọ (A) gi l
tỉû khúch tạn
Khúch tạn ca ngun tỉí khạc loải B våïi näưng âäü nh trong nãưn A gi l khúch
tạn khạc loải. Âiãưu kiãûn âãø
cọ khúch tạn khạc loải l B phi ho tan trong A.

Khúch tạn ca c A v B trong nãưn A hồûc B gi l khúch tạn tỉång häù. Trong
khúch tạn khạc loải v khúch tạn tỉång häù ln cọ dng ngun tỉí theo chiãưu gim näưng
âäü.
Khúch tạn cọ vai tr quan trng trong nhiãưu quạ trçnh cäng nghãû chãú tảo váût liãûu
nhỉ kãút tinh, thiãu kãút, tảo låïp bạn dáùn p-n, trong xỉí l nhiãût, quạ trçnh ä xy hoạ, do
1-Âënh lût Fick I v hãû säú khúch tạn :
Âënh lût Fick 1 biãøu diãùn mäúi quan hãû giỉỵa dng ngun tỉí khúch tạn J qua mäüt
âån vë bãư màût vng gọc våïi phỉång khúch tạn v gradien näưng âäü dc/dx :
J =- D
dc
dx
= - D. grad c (3.1)
Trong âọ dáúu trỉì chè dng khúch tạn theo chiãưu gim näưng âäü.
D - l hãû säú khúch tạn, thỉåìng âo bàòng cm
2
/s. Trong nhiãưu trỉåìng håüp D
phủ thüc nhiãût âä theo quy lût :
D = D
o
exp (- Q/RT) (3.2)
Våïi D
o
- l hàòng säú, cm
2
/s
Q - hoảt nàng khúch tạn kcal/mol
T - nhiãût âäü khúch tạn,
o
K

41
R - hũng sọỳ khờ, R = 1,98 cal/mol
Tổỡ nhổợng trở sọỳ D
o
vaỡ Q coù thóứ xaùc õởnh hóỷ sọỳ khuóỳch taùn D ồớ nhióỷt õọỹ bỏỳt kyỡ vaỡ
õỷc õióứm cuớa quaù trỗnh khuóỳch taùn (cồ chóỳ khuóỳch taùn)
2-ởnh luỏỷt Fick 2 :
Nóỳu nọửng õọỹ C khọng nhổợng laỡ haỡm cuớa x maỡ coỡn phuỷ thuọỹc vaỡo thồỡi gian t thỗ õóứ
thuỏỷn tióỷn ngổồỡi ta sổớ duỷng õởnh luỏỷt Fick 2. Trong trổồỡng hồỹp hóỷ sọỳ khuóỳch taùn khọng phuỷ
thuọỹc nọửng õọỹ, bióứu thổùc cuớa õởnh luỏỷt Fick 2 nhổ sau :

C
t


= D
2
2
C
x


= D.c (3.3)
Nghióỷm cuớa phổồng trỗnh (3.3) trong trổồỡng hồỹp khuóỳch taùn mọỹt chỏỳt coù nọửng õọỹ
C
s
trón bóử mỷt vaỡo bón trong mỏựu vồùi nọửng õọỹ ban õỏửu C
o
(C
s

> C
o
) coù daỷng :
C(x,t) = C
s
- (C
s
- C
o
)erf (x/2 Dt ) (3.4)
Trong õoù erf (L) - laỡ haỡm sai cuớa õaỷi lổồỹng L õổồỹc tờnh sụn trong caùc sọứ tay toaùn
hoỹc. Tổỡ bióứu thổùc (3.4) ta thỏỳy rũng C(x,t) tyớ lóỷ vồùi (x/2
Dt ) nóỳu C
s
vaỡ C
o
laỡ hũng sọỳ, coù
nghộa laỡ chióửu sỏu x cuớa lồùp khuóỳch taùn vồùi nọửng õọỹ C naỡo õoù tyớ lóỷ thuỏỷn vồùi Dt .
3.2.2.Cồ chóỳ khuóỳch taùn :
Cồ chóỳ khuóỳch taùn giaới thờch trở sọỳ D
o
vaỡ Q, tỗm hióứu baớn chỏỳt cuớa nhổợng quaù trỗnh
dởch chuyóứn nguyón tổớ (ion, phỏn tổớ) trong nhổợng vỏỷt lióỷu khaùc nhau.
1-Trong dung dởch rừn thay thóỳ :
Trong vỏỷt lióỷu naỡy, caùc nguyón tổớ khuóỳch taùn theo cồ chóỳ nuùt trọỳng, tổùc laỡ nguyón
tổớ dởch chuyóứn õóỳn nuùt trọỳng bón caỷnh. óứ thổỷc hióỷn õổồỹc bổồùc dởch chuyóứn nhổ vỏỷy, cỏửn
phaới coù hai õióửu kióỷn :
-Nguyón tổớ coù hoaỷt nng G
v
m

õuớ õóứ phaù vồợ lión kóỳt vồùi nhổợng nguyón tổớ bón caỷnh,
nồùi rọỹng khoaớng caùch hai nguyón tổớ ồớ giổợa nuùt trọỳng vaỡ nguyón tổớ dởch chuyóứn (nguyón tổớ
1 vaỡ 2 hỗnh 3.2a.). Sọỳ lổồỹng nhổợng nguyón tổớ coù hoaỷt nng nhổ vỏỷy tyớ lóỷ vồùi exp(-

G
v
m
/kT).
-Coù nuùt trọỳng nũm caỷnh nguyón tổớ : nọửng õọỹ nuùt trọỳng tyớ lóỷ vồùi exp(- G
v
f
/kT),
trong õoù G
v
f
laỡ nng lổồỹng taỷo nuùt trọỳng, coù nghộa laỡ nng lổồỹng cỏửn õóứ taùch nguyón tổớ
khoới nuùt maỷng trong maỷng hoaỡn chốnh, nng lổồỹng naỡy tyớ lóỷ vồùi nhióỷt hoaù hồi.
Nhổ vỏỷy khaớ nng khuóỳch taùn phuỷ thuọỹc vaỡo xaùc suỏỳt cuớa hai quaù trỗnh trón vaỡ hóỷ
sọỳ khuóỳch taùn coù thóứ vióỳt dổồùi daỷng :
D = const.exp (-

G
v
f
/kT) . exp (-

G
v
m
/kT) (3.5)

Nóỳu kóứ õóỳn mọỳi quan hóỷ G = H - TS ( vồùi H laỡ entanpi, S laỡ entropi) vaỡ bióứu thổùc
(3.2) cuớa D, ta xaùc õởnh õổồỹc Q vaỡ D
o
nhổ sau :
Q =

H
v
m
+

H
v
f
(3.6)
D
o
= const . exp [(

S
v
f
+

S
v
m
)/k] (3.7)
Bũng caùch so saùnh Q vaỡ tọứng

H
v
m
+ [(

S
v
f
+

S
v
m
)/k coù thóứ dổỷ õoaùn sổỷ coù mỷt
cuớa cồ chóỳ nuùt trọỳng trong vỏỷt lióỷu cuỷ thóứ. Trong nhióửu kim loaỷi H
v
m
+ H
v
f
= 1-
3eV/nguyón tổớ vaỡ ( S
v
f
+ S
v
m
)/k = 2, do õoù D
o
= 0,1-10cm

2
/s.
Hoaỷt nng khuóỳch taùn Q lión quan õóỳn nng lổồỹng taùch vaỡ dởch chuyóứn nguyón tổớ
khoới nuùt maỷng, do õoù ta coù :
Q L
nc
T
nc
(3.8)

42
Nhỉ váûy tải nhiãût âäü â cho, váût liãûu cọ T
nc
cng låïn thç Q cng låïn v D cng nh
2-Trong dung dëch ràõn xen k :
Trong dung dëch ràõn xen l, cạc ngun tỉí ho tan thỉåìng cọ âỉåìng kênh nh (H,
O,N, C ) cọ thãø chuøn tỉì vë trê läù häøng ny (giỉỵa cạc nụt mảng) sang cạc läù häøng khạc.
Âáy l hiãûn tỉåüng khúch tạn theo cå chãú giỉỵa cạc nụt mảng. Âãø chuøn âãún läù häøng bãn
cảnh, ngun tỉí xen k phi vỉåüt âỉåüc thãú nàng
∆
G
i
m
(hçnh 3.2b). Bãn cảnh cạc ngun tỉí
xen k ln ln cọ läù häøng v lỉåüng cạc läù häøng trong mảng l xạc âënh v nhiãưu hån
ngun tỉí xen k nãn "näưng âäü" läù häøng khäng nh hỉåíng âãún hãû säú khúch tạn. Trong
trỉåìng håüp ny ta cọ :
D = const.exp(
∆
S

i
m
/k) .exp (-
∆
H
i
m
/kT) (3.9)
Do âọ Q =
∆
H
i
m
(3.10)
D
o
= const.exp (
∆
S
i
m
/k) (3.11)
Q v D
o
nọi chung cọ giạ trë nh hån so våïi cå chãú nụt träúng. Q phủ thüc ch úu
vo kêch thỉåïc ngun tỉí xen k ( ngun tỉí cng nh thç D cng låïn) v máût âäü xãúp chàût
ca kim loải nãưn.
3-Trong cạc tinh thãø liãn kãút ion v liãn kãút âäưng hoạ trë :
trong tinh thãø ca håüp cháút ion (vê dủ NaCl) nãúu khuút táût Schottky (nụt träúng) l âạng kãø
thç khúch tạn theo cå chãú nụt träúng. Trong âọ cation Na

+
khúch tạn nhanh hån anion (Cl
-
)
vç cation cọ kêch thỉåïc nh hån. Nãúu näưng âäü nụt träúng â låïn thç cạc nụt träúng s tảo càûp
(nụt träúng kẹp) âãø gim nàng lỉåüng ca hãû, khi âọ entanpi dëch chuøn cọ giạ trë nh dáùn
âãún D låïn v khäng cọ sỉû khạc nhau âạng kãø giỉỵa D ca cation v anion. Tỉång tỉû nhỉ
biãøu thỉïc (3.8) ta cọ mäúi quan hãû hoảt nàng khúch tạn trong tinh thãø ion nhỉ sau :
(Q
cation
+ Q
anion
) ∼ L
nc
∼ T
nc
Trong tinh thãø ion khi näưng âäü khuút táût Frenkel (nụt träúng v cation xen k) l
âạng kãø (vê dủ AgBr) cation xen k (Ag
+
) khúch tạn theo cå chãú giỉỵa nụt mảng khäng trỉûc
tiãúp (cå chãú âøi) : ngun tỉí xen k âøi ngun tỉí cảnh nọ tỉì vë trê nụt träúng nụt mảng
âãún läù häøng. Entanpi chuøn chäù nhỉ váûy nh hån entanpi chuøn chäù ca nụt träúng.
Trong cạc tinh thãø cọ liãn kãút âäưng hoạ trë (vê dủ SiO
2
, Si, Ge) quạ trçnh khúch tạn
ca cạc ngun tỉí thnh pháưn (vê dủ ca Si v O trong SiO
2
) v nhỉỵng ngun tỉí thay thãú
(Ag trong mảng SiO
2

) l ráút cháûm (khong 10
-11
cm
2
/såí gáưn nhiãût âäü nọng chy) vç nọ phi
phạ våỵ phạ våỵ liãn kãút ráút bãưn trong mảng v khúch tạn theo cå chãú nụt träúng.
4-Trong váût liãûu kim loải vä âënh hçnh :
Trong váût liãûu vä âënh hçnh khäng cọ sỉû khạc nhau âạng kãø giỉỵa nụt träúng v läù
häøng cng nhỉ khäng cọ tênh chu k ca vë trê ngun tỉí. Näưng âäü khuút táût ráút låïn v
kẹm äøn âënh, do âọ chụng dãù kãút håüp våïi nhau hồûc våïi ngun tỉí ho tan. Trong váût liãûu
ny cọ thãø täưn tải cạc cå chãú khúch tạn sau :
-Cạc loải ngun tỉí kêch thỉåïc nh (H,O ) khúch tạn theo cå chãú giỉỵa cạc nụt
mảng, Q cọ giạ trë nh (0,25 - 0,5eV/ngun tỉí). Khi âỉåìng kênh ngun tỉí v
khäúi lỉåüng
ngun cng nh thç hãû säú khúch tạn D cng låïn.
-Mäüt säú ngun tỉí Au, Pt, Pb v cạc håüp phỉïc ca chụng khúch tạn theo cå chãú
giỉỵa nụt mảng trong nhỉỵng läù häøng låïn (khong 0,7 âỉåìng kênh ngun tỉí), Q phủ thüc
vo nàng lỉåüng liãn kãút ca nhỉỵng håüp phỉïc âọ v cọ trë säú 1-3 eV/ngun tỉí.

43
5-Trong váût liãûu polyme :
Trong polyme åí trảng thại ràõn háưìu nhỉ khäng cọ khúch tạn vç phi giỉỵ cäú âënh
gọc âënh vë êt ra våïi hai polyme bãn cảnh. Tuy nhiãn mäüt mảch polyme cọ thãø chuøn âäüng
cng våïi nhỉỵng mảch cáúu trục bãn cảnh. Hiãûn tỉåüng ny gi l khúch tạn liãn kãút, chè xy
ra åí gáưn nhiãût âäü chy.
Nhỉỵng phán tỉí nh nhỉ H
2
, O
2
, H

2
O cọ thãø chuøn dëch trong polyme åí trảng
thại ràõn. Nhỉỵng phán tỉí nh ny chiãúm vë trê giỉỵa cạc phán tỉí. Nãúu mảch phán tỉí cọ vi
chuøn âäüng ngáùu nhiãn (thay âäøi hçnh dạng phán tỉí) thç nhỉỵng phán tỉí nh phêa ngoi cọ
thãø âäøi chäù våïi nhỉỵng nhạnh polyme âọ.
3.2.3.Cạc ỉïng dủng ca khúch tạn :
1-Trong k thût âục :
Trong quạ trçnh âục ngỉåìi ta thay âäøi täúc âäü ngüi âãø âiãưu chènh quạ trçnh kãút tinh
ca váût liãûu. Tu tỉìng trỉåìng håüp củ thãø ta cọ thãø gim täúc âäü ngüi âãø tàng quạ trçnh
khúch tạn hay tàng täúc âäü ngüi âãø gim quạ trçnh khúch tạn âãø tảo ra täø chỉïc v tênh
chá
út theo u cáưu. Vê dủ :
-Khi náúu chy kim loải : âãø cọ thnh pháưn âäưng âãưu, khỉí âỉåüc tảp cháút cọ hải nàòm lå
lỉíng trong kim loải lng, cáưn thục âáøy quạ trçnh khúch tạn bàòng cạch khúy träün, tàng
nhiãût âäü Âãø chäúng bay håi v ho tan khê vo kim loải lng ta dng låïp xè che ph bãư màût.
-Khi âục gang cáưn lm ngüi cháûm âãø cọ thåìi gian cho quạ trçnh graphêt hoạ xy ra,
tranh tảo thnh xãmentêt.
2- âäưng âãưu hoạ thnh pháưn :
Trong váût âục thỉåìng gàûp thiãn têch nhạnh cáy nháút l trong cạc håüp kim cọ
khong nhiãût âäü kãút tinh låïn näưng âäü cạc ngun täú håüp kim v tảp cháút phán bäú khäng
âãưu. Vç váû
y sau khi âục xong phi tiãún hnh âäưng âãưu thnh pháưn váût âục. Nãúu ta coi
phán bäú näưng âäü cọ dảng hçnh sin våïi chu k bàòng khong cạch giỉỵa cạc nhạnh cáy thç âãø
âảt âỉåüc hiãûu qu f (âỉåüc tênh bàòng âäü gim biãn âäü näưng âäü) nhỉ sau :
f = [c
m
(t) - c
o
] / [c
m

(0) - c
o
] (3.12)
Thåìi gian t cọ thãø xạc âënh theo biãøu thỉïc nháûn âỉåüc tỉì nghiãûm ca phỉång
trçnh âënh lth Fick 2 :
t =
2
2
4
l
D
π
. lnf (3.13)
Våïi l - l khong cạch giỉỵa hai cỉûc âải (hçnh 3.3)
Âãø âảt âỉåüc cng mäüt kiãûu qu , thåìi gian cng gim, nãúu D cng låïn (nghéa l
nhiãût âäü cng cao) v khong cạch giỉỵa cạc nhạnh cáy cng nh
3-Tảo låïp tháúm bãư màût :
Âãø tảo låïp tháúm cho bãư màût chi tiãút ta tiãún hnh giỉỵ nhiãût láu trong mäi trỉåìng
chỉïa cạc ngun tỉí ca ngun täú cáưn âỉa vo (C, N, Si, Al, Cr ), do âọ lm thay âäøi
thnh pháưn hoạ hc ca låïp bãư màût. Trong ba quạ trçnh näúi tiãúp nhau xy ra khi tháúm (tảo
ngun tỉí hoảt, háúp phủ trãn bãư màût chi tiãút v khúch tạn vo bãn trong) thç quạ trçnh
khúch tạ
n l cháûm nháút. Do váûy khúch tạn khäúng chãú âäüng hc tảo låïp tháúm bãư màût.
Täø chỉïc ca låïp tháúm phủ thüc vo gin âäư pha ca ngun täú nãưn (A) v
ngun täú cáưn tháúm (B). Vê dủ khi tháúm cạcc bon vo thẹp theo gin âäư pha Fe - C ta nháûn

44
âỉåüc täø chỉïc austenit våïi mỉïc âäü bo ho cạc bon khạc nhau tu theo nhiãût âäü tháúm. Sau
khi lm ngüi ta nháû âỉåüc cạc täø chỉïc cọ lỉåüng xãmentit khạc nhau.
4-Trong quạ trçnh thiãu kãút :

Trong cäng nghãû luûn kim bäüt, sn pháøm sau khi tảo hnh xong âỉåüc nung âãún
nhiãût âäü cao âãø tảo liãn kãút giỉỵa cạc pháưn tỉí váût liãûu. Quạ trçnh khúch tạn xy ra ngay bãn
trong hảt, trãn bãư màût hảt hay giỉỵa cạc hảt. Khäúng chãú âỉåüc läù xäúp (säú lỉåüng, hçnh dạng thãø
têch ) ta s nháûn âỉåüc cạc tênh cháút theo mún. Âäü co ngọt tỉång âäúi ca chi tiãút (
l
∆
/l
o
)
l mäüt trong cạc chè tiãu quan trng, cọ thãø ỉåïc tênh theo biãøu thỉïc sau :
2/5
3
0
lDt
const
lrT
σ
∆
⎛⎞
=
⎜⎟
⎝⎠
(3.14)
Trong âọ : -r : bạn kênh hảt
-
σ
: nàng lỉåüng bãư màût
-T v t : nhiãût âäü v thåìi gian thiãu kãút
5-Pha tảp bạn dáùn v thu tinh :
Trong bạn dáùn, táút c cạc quạ trçnh chãú tảo v âãưu liãn quan âãún quạ trçnh khúch

tạn. Vê dủ pha tảp P, Sb, B vo Si v Ge âãø tảo låïp bạn dáùn p-n. Âãø tàng nhỉỵng chè tiãu
ca bạn dáùn (ch úu l âäü dáùn âiãûn), ngỉåìi ta tháúm bo thãø khê vo silic.
Pha tảp thu tinh bàòng cạch khúch tạn nhỉỵng ion cọ kêch thỉïoc låïn nhỉ K, Rb,
Cs vo bãư màût âãø ci thiãûn tụnh cháút ca thu tinh nhỉ : hãû säú gin nåí nhiãût, kh nàng
chëu va âáûp nhiãût
3.3.CHUØN BIÃÚN PHA ÅÍ TRẢNG THẠI RÀÕ
N TRONG HÅÜP KIM Fe - C
Khi tiãún hnh nhiãût luûn ta phi nung nọng v lm ngüi thẹp cọ thnh pháưn họa
hc xạc âënh. Trong pháưn ny ta s kho sạt xem sau khi nung nọng lãn cạc nhiãût âäü khạc
nhau s xy ra cạc chuøn biãún pha no v lm ngüi tiãúp theo våïi täúc âäü khạc nhau täø
chỉïc måïi nháûn âỉåüc s biãún thnh täø chỉïc gç tỉì âọ s biãút âỉåüc sỉû thay âäøi cå tênh tỉång
ỉïng. Ta s xem xẹt tỉìng quạ trçnh mäüt v kho sạt cho loải thẹp âån gin nháút l thẹp cạc
bon cng têch, chỉïa 0,80%C.
3.3.1.Cạc chuøn biãún xy ra khi nung nọng thẹp :
1-Cå såí xạc âënh chuøn biãún khi nung nọng :
Cå såí âãø xạc âënh chuøn biãún xy ra khi nung nọng l gin âäư pha Fe - C. Ty
theo thnh pháưn cạc bon v nhiãût âäü nung nọng, trong thẹp s xy ra cạc chuøn biãún khạc
nhau. Trong táút c cạc loải thẹp åí nhiãût âäü thỉåìng âãưu cọ täø chỉïc pẹc lêt. Thẹp trỉåï v sau
cng têch thç ngoi pẹc lit ra cn cọ phe rit v xãmentit thỉï hai.
a-Thẹp cng têch :
-Khi nung nọng tháúp hån Ac
1
(< 727
o
C) trong thẹp chỉa cọ chøn biãưn gç.
-Khi nhiãût âäü nung nọng âảt âãún Ac
1
(> 727
o
C) s cọ chuøn biãún ca täø chỉïc pẹc

lit thnh austenit theo phn ỉïng sau :
[Fe
α
+ Fe
3
C]
0,80%C
→ Fe
γ
(C)
0,80%C
Khi nung nọng cao hån Ac
1
mäüt it ta âỉåüc täø chỉïc austenit âäưng nháút.
b-Thẹp trỉåïc cng têch :
-Khi nung nọng âãún Ac
1
s cọ chuøn biãún pẹc lit thnh austenit giäúng nhỉ trãn.
-Khi nung tỉì nhiãût âäü Ac
1
âãún Ac
3
s cọ quạ trçnh ha tan ca phe rêt vo austenit.

45
-Khi nung cao hån Ac
3
ta âỉåüc täø chỉïc austenit âäưng nháút.
c-Thẹp sau cng têch :
-Khi nung nọng âãún Ac

1
cọ chuøn biãún pẹc lêt thnh austenit.
-Khi nung tỉì nhiãût âäü Ac
1
âãún Ac
cm
s cọ qụa trçnh ha tan ca xãmentit hai vo
austenit.
-Nhiãût âäü nung cao hån Ac
cm
ta âỉåüc täø chỉïc austenit âäưng nháút.
Tỉì âọ ta tháúy ràòng khi nung nọng cao hån âỉåìng GSE ca gin âäư pha Fe -C trong
cạc thẹp âãưu nháûn âỉåüc dung dëch ràõn austenit, tuy nhiãn thnh pháưn cạc bon ca nọ phủ
thüc vo thnh pháưn cạc bon ca thẹp.
2.Âàûc âiãøm ca chuøn biãún pẹc lit thnh austenit :
a-Nhiãût âäü chuøn biãún :
Trãn gin âäư pha Fe - C nhiãût âäü chuøn biãún pẹc lit thnh austenit l 727
o
C, âiãưu
ny chè âụng khi nung nọng vä cng cháûm. Trong thỉûc tãú khi nhiãût luûn täúc âäü nung nọng
tỉång âäúi låïn, do âọ nhiãût âäü chuøn biãún s ln cao hån 727
o
C. Täúc âäü nung cng cao thç
nhiãût âäü chuøn biãún s cng cao.
Kho sạt gin âäư chuøn biãún âàóng nhiãût pẹc lit thnh austenit ca thẹp cng têch
ta tháúy khi nhiãût âäü nung cng cao thåìi gian ca chuøn biãún cng ngàõn.
Trong thỉûc tãú nhiãût luûn thẹp ta thỉåìng dng cạch nung nọng liãn tủc, khi nung
våïi täúc âäü V
1
nhiãût âäü bàõt âáưu chuøn biãún l a

1
v kãút thục chuøn biãún l b
1
. Nãúu nung
nọng våïi täúc âäü V
2
> V
1
thç nhiãût âäüc bàõt âáưu v kãút thục chøn biãún s l a
2
v b
2
, cạc
nhiãût âäü ny cao hån a
1
, b
1
, thåìi gian chuøn biãún cng ngàõn âi. Trong thỉûc tãú âãø hon
thnh chuøn biãún khi theo quy âënh ta phi nung nọng cao hån nhiãût âäü tåïi hản tỉång ỉïng
tỉì 20-30
o
C, cọ khi hng tràm âäü C.
Kãút lûn : Täúc âäü nung nọng cng cao chuøn biãún pẹc lit thnh austenit xy ra åí
nhiãût âäü cng cao v trong thåìi gian cng ngàõn.

Hçnh 3.5 - nh hỉåíng ca täúc âäü nung âãún nhiãût âäü chuøn biãún

b-Kêch thỉåïc hảt austenit :

46
Trong thỉûc tãú khäng sỉí dủng thẹp åí trảng thại täø chỉïc austenit, nhỉng kêch thỉåïc
ca nọ quút âënh ráút låïn kêch thỉåïc hảt thẹp åí nhiãût âäü thỉåìng.
Chuøn biãún peclit thnh austenit l mäüt quạ trçnh kãút tinh v khúch tạn. Máưm
austenit âỉåüc tảo ra giỉỵa biãn giåïi hảt phe rit v xãmentit ca täø chỉïc peclit. Biãn giåïi hảt
ca hai pha ny ráút låïn nãn säú máưm kãút tinh sinh ra ráút nhiãưu. Vç váûy hảt austenit måïi sinh
bao gåìi cng ráút nh mën. Do âọ chuøn biãún peclit thnh austenit bao giåì cng lm nh
hảt thẹp. Hảt austenit s cng nh mën nãúu kêch thỉọc ca pha xãmentit cng cng nh v
täúc âäü nung cng låïn. Sau khi tảo thnh xong s cọ quạ
trçnh khúch tạn ca ngun tỉí cạc
bon tỉì nåi giu (vë trê xãmentit0 sang nåi ngho (vë trê phe rit) âãø lm âäưng âãưu thnh pháưn
austenit.
Nhỉ váûy ta tháúy ràòng hảt austenit måïi sinh ra ráút nh mën nhỉng nãúu tiãúp tủc nung
nọng hay giỉỵ nhiãût chụng s låïn lãn ngay. Ty theo âàûc tênh phạt triãøn ca hảt austenit khi
nung nọng, thẹp âỉåüc chia ra lm hai loải : thẹp bn cháút (cn gi l di truưn) hảt nh v
bn cháút hảt låïn.
Thẹp bn cháút hảt låïn l loải thẹp cọ hảt austenit phạt triãøn nhanh v âãưu âàûn åí
mi nhiãût âäü, tỉïc l sau khi hçnh thnh xong nãúu tiãúp tủc nung nọng hảt s phạt triãøn lãn

ngay. Do váûy lm cho khi lm ngüi hảt thẹ
p to v cọ tênh gin cao.
Thẹp bn cháút hảt nh cọ hảt austenit lục ban âáưu phạt triãøn cháûm, chè khi vỉåüt
quạ 930 - 950
o
C s phạt triãøn nhanh chọng v cọ thãø låïn hån c thẹp bn cháút hảt låïn. Do
váûy trong cạc dảng nhiãût luûn thäng dủng ( nhiãût âäü < 930-950
o
C) våïi thẹp bn cháút hảt
nh khäng såü hảt låïn khi nung nọng. Thẹp bn cháút hảt nh âỉåüc khỉí ä xy triãût âãø bàòng










H
çnh 3.
6
. -Quạ trçnh tảo máưm v phạt triãøn máưm austenit tỉì pẹclit táúm


nhäm v håüp kim họa bàòng cạc ngun täú tảo cạc bêt mảnh : Ti, V, Zr, Nb, W s tảo ra
Al
2
O

3
, AlN, cạc cạcbêt håüp kim khọ tan, nh mën, chung s nàòm åí biãn giåïi hảt cn tråí sỉû
sạt nháûp ca hảt austenit våïi nhau thnh hảt låïn hån.
3.3.2.Chuøn biãún xy ra khi giỉỵ nhiãût :
Khi giỉỵ nhiãût khäng cọ chuøn biãún no khạc våïi khi nung nọng. Tiãún hnh giỉỵ
nhiãût nhàòm cạc mủc âêch sau :
-Lm âäưng âãưu nhiãût âäü trãn ton tiãút diãûn, âãø cho li cng cọ chuøn biãún nhỉ åí
bãư màût.


47

Hçnh 3.7-Gin âäư pha Fe-C (a) v så âäư phạt triãøn hảt ca thẹp cng têch (b)
1)Thẹp bn cháút hảt nh; 2)Thẹp bn cháút hảt låïn; 3)Hảt bn cháút
4)Hảt khi nung nọng; 5)Hảt pecïli ban âáưu; 6)Hảt austenit ban âáưu

-Cọ thåìi gian âãø hon thnh cạc chuøn biãún khi nung nọng.
-Lm âäưng âãưu thnh pháưn họa hc (cạc bon v håüp kim) ca austenit.
Thåìi gian giỉỵ nhiãût chè nãn vỉìa â khäng nãn kẹo di quạ mỉïc lm cho hảt låïn.
3.3.3.Chuøn biãúnca austenit khi lm ngüi cháûm :
Sau khi â nháûn âỉåüc austenit cọ hảt nh
mën theo u cáưu, ta s xem xẹt chuøn
biãún ca chụng khi lm ngüi. Quạ trçnh ny âỉåücphán ra hai nhọm låïn : lm ngüi âàóng
nhiãût v lm ngüi liãn tủc. Âãø âån gin ta nghiãn cỉïu chuøn biãún âàóng nhiãût trong thẹp
cạc bon cng têch sau âọ suy räüng ra cho cạc thẹp khạc.
1-Gin âäư chuøn biãún âàóng nhiãût ca austenit quạ ngüi ca thẹp cng têch :
Tỉì gin âäư pha Fe - C ta biãút ràòng khi lm ngüi austenit s chuøn biãún thnh
peclit tải nhiãût âäü 727
o
C, våïi âiãưu kiãûn lm ngüi ráút cháûm khäng cọ trong thỉûc tãú. Do váûy
ta dng phỉång phạp lm ngüi âàóng nhiãût nhỉ sau : lm ngüi nhanh austenit xúng dỉåïi
nhiãût âäü Ar
1
mäüt khong nh, sau âọ giỉỵ âàóng nhiãût tải nhiãût âäü ny v âo thåìi gian bàõt âáưu
v kãút thục chuøn biãún ca austenit.
a-Gin âäư chuøn biãún âàóng nhiãût ca thẹp cng têch :
Gin âäư chuøn biãún âàõng nhiãût ca austenit quạ ngüi cn gi l gin âäư T-T-T
(transformation - temperature - time). Ta tiãún hnh âo nhỉ trãn cho thẹp cng têch tải cạc
nhiãût âäü chuøn biãún khạc nhau, ghi lải thåìi gian bàõt âáưu v kãút thục chuøn biãún åí tỉìng
nhiãût âä ümäüt. Cúi cng âem biãøu diãùn lãn hãû trủc nhiãût âäü v thåìi gian ta s cọ gin âäư

48

chuyóứn bióỳn õúng nhióỷt austenit quaù nguọỹi cuớa theùp cuỡng tờch. Giaớn õọử naỡy coù daỷng hai
õổồỡng chổợ "C", õổồỡng thổù nhỏỳt bióứu thở sổỷ bừt õỏửu, õổồỡng thổù hai bióứu thở sổỷ kóỳt thuùc cuớa
chuyóứn bióỳn austenit thaỡnh peclit (coỡn goỹi laỡ giaớn õọử chổợ C). Giaớn õọử naỡy do hai nhaỡ vỏỷt
lióỷu hoỹc ngổồỡi Myợ laỡ E.C.Bain vaỡ A.I.Davenpo xỏy dổỷng nm 1930.



















H
ỗnh 3 .8- Giaớn õọử
T
-
T
-T cuớa theùp cuỡng
t

ờch

b-Caùc saớn phỏứm cuớa sổỷ phỏn hoùa õúng nhióỷt cuớa austenit quùa nguọỹi :
Tổỡ giaớn õọử chổợ "C" ta thỏỳy rũng austenit khi bở laỡm nguọỹi xuọỳng dổồùi 727
o
C noù
chổa chuyóứn bióỳn ngay maỡ coỡn tọửn taỷi mọỹt thồỡi gian nhỏỳt õởnh trổồùc khi chuyóứn bióỳn, phỏn
hoùa vaỡ õổồỹc goỹi laỡ austenit quaù nguọỹi. Austenit quaù nguọỹi khọng ọứn õởnh, rỏỳ deợ daỡng bở
phỏn hoùa. Trón giaớn õọử chổợ "C" phỏn chia ra caùc khu vổỷc sau :
- trón 727
o
C laỡ khu vổỷc tọửn taỷi cuớa austenit ọứn õởnh.
-Bón traùi õổồỡng cong chổợ "C" thổù nhỏỳt laỡ austenit quaù nguọỹi.
-Khoaớng giổợa hai õổồỡng chổợ "C" laỡ austenit chuyóứn bióỳn.
-Bón phaới õổồỡng cong chổợ "C" thổù hai laỡ caùc saớn phỏứm phỏn hoùa õúng nhióỷt cuớa
austenit quaù nguọỹi (họựn hồỹp phe rit vaỡ xómentit vồùi õọỹ nhoớ mởn khaùc nhau).
-Dổồùi õổồỡng M
õ
laỡ maùctenxờt vaỡ austenit dổ.
Caùc saớn phỏứm phỏn hoùa õúng nhióỷt :
*Khi cho phỏn hoùa ồớ saùt A
1
(trón dổoùi 700
o
C), vồùi õọỹ quaù nguọỹi nhoớ Tkhoaớng 25
o
C.
Họựn hồỹp phe rit - xómentit tỏỳm taỷo thaỡnh vồùi kờch thổồùc thọ to, khoaớng caùch giổợa caùc tỏỳm
khoaớng 10
-3

mm, õọỹ cổùng 10-15HRC goỹi laỡ peùc lit tỏỳm.
*Khi cho austenit phỏn hoùa ồớ nhióỷt õọỹ thỏỳp hồn (khoaớng 650
o
C, vồùi õọỹ quùa nguọỹi

T
xỏỳp xố 75
o
C), họnự hồỹp phe rit - xómentit tỏỳm taỷo thaỡnh nhoớ mởn hồn, khoaớng caùch giổợa caùc
tỏỳm cồợ 0,25
ữ
0.30
à
m, khọng phỏn bióỷt õổồỹc chuùng trón kờnh hióứn vi quang hoỹc. Tọứ chổùc
naỡy coù õọỹ cổùng 25 - 35HRC, goỹi laỡ xoocbit tọi.

49

Hỡnh 3.9- Tọứ chổùc tóỳ vi cuớa xoocbit tọi

*Khi cho austenit phỏn hoùa ồớ nhióỷt õọỹ thỏỳp hồn nổợa (khoaớng 500 - 600
o
C, ổùng vồùi
muợi cuớa õổồỡng cong chổợ "C"ợ, họựn hồỹp phe rit - xómentit tỏỳm taỷo thaỡnh seợ nhoớ mởn hồn nổợa,
khọng phỏn bióỷt õổồỹc trón kờnh hióứn vi quang hoỹc, khoaớng caùch giổợa caùc tỏỳm khoaớng 0,10 -
0,15
à
m, coù õọỹ cổùng cao hồn cồợ 40HRC goỹi laỡ trọ xtit tọi.














Hỡỗnh 3.10- Tọứ chổùc tóỳ vi cuớa trọstit tọi


*Khi cho austenit phỏn hoùa ồớ nhióỷt õọỹ thỏỳp hồn nổợa, tổùc laỡ thuọỹc vóử nổớa dổồùi cuớa
õổồỡng cong chổợ "C" (khoaớng 450 - 250

o
C), họựn hồỹp phe rit - xómentit tỏỳm nhỏỷn õổồỹc rỏt
nhoớ mởn, coù õọỹ cổùng cao cồợ 50 - 55HRC goỹi laỡ bainit. Tuy nhión tọứ chổùc bainit coù khaùc vồùi
ba tọứ chổùc trón :
-Lổồỹng caùc bon lồùn hồn giồùi haỷn baợo hoỡa mọỹt ờt khoaớng 0,10%C.
-Caùc bit sừt ồớ õỏy khọng coù cọng thổùc chờnh xaùc laỡ Fe
3
C maỡ laỡ Fe
2,4 - 3
C
-Ngoaỡi hai pha trón coỡn mọỹt ờt austenit dổ vaỡ coù ổùng suỏỳt bón trong.

50