CHƯƠNG 4: LÝ THUYẾT NHIỆT LUYỆN THÉP

Nhiệt luyện thép: là nung nóng thép đến nhiệt độ xác định, giữ nhiệt một thời gian thích hợp rồi sau đó làm nguội với tốc độ xác định để nhận được tổ chức, do đó tính chất theo yêu cầu. Đặc điểm: Không làm nóng chảy và biến dạng sản phẩm thép, Kết quả được đánh giá bằng biến đổi của tổ chức tế vi và tính chất.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
CHƯƠNG 4: LÝ THUYẾT NHIỆT LUYỆN THÉP CHƯƠNG 4: NHIỆT LUYỆN THÉP 4.1. KHÁI NIỆM VỀ NHIỆT LUYỆN THÉP 4.1.1. Sơ lược về nhiệt luyện thép 4.1.1.1. Định nghĩa: là nung nóng thép đến nhiệt độ xác định, giữ nhiệt một thời gian thích hợp rồi sau đó làm nguội với tốc độ xác định để nhận được tổ chức, do đó tính chất theo yêu cầu. Đặc điểm: - Không làm nóng chảy và biến dạng sản phẩm thép - Kết quả được đánh giá bằng biến đổi của tổ chức tế vi và tính chất. 4.1.1.2. Các yếu tố đặc trưng cho nhiệt luyện Ba thông số quan trọng nhất (hình 4.1): 0 - Nhiệt độ nung nóng: Tn - Thời gian giữ nhiệt: Tgn - Tốc độ nguội Vnguội sau khi giữ nhiệt Các chỉ tiêu đánh giá kết quả: + Tổ chức tế vi bao gồm cấu tạo pha, kích thước hạt, chiều sâu lớp hóa bền...là chỉ tiêu gốc, cơ bản nhất. Hình 4.1. Sơ đồ của quá trình nhiệt luyện đơn giản nhất + Độ cứng, độ bền, độ dẻo, độ dai. + Độ cong vênh, biến dạng. 4.1.1.3. Phân loại nhiệt luyện thép 1. Nhiệt luyện: thường gặp nhất, chỉ có tác động nhiệt làm biến đổi tổ chức và tính chất gồm nhiều phương pháp: ủ, thường hoá, tôi, ram. 2. Hóa - nhiệt luyện: Nhiệt luyện có kèm theo thay đổi thành phần hóa học ở bề mặt rồi nhiệt luyện tiếp theo để cải thiện hơn nữa tính chất của vật liệu: Thấm đơn hoặc đa nguyên tố: C,N,.. 3. Cơ - nhiệt luyện: là biến dạng dẻo thép ở trạng thái γ sau đó tôi và ram để nhận được tổ chức M nhỏ mịn có cơ tính tổng hợp cao nhất, thường ở xưởng cán nóng thép, luyện kim. 4.1.2. Tác dụng của nhiệt luyện đối với sản xuất cơ khí 4.1.2.1. Tăng độ cứng, tính chống mài mòn và độ bền của thép: phát huy triệt để các tiềm năng của vật liệu: bền, cứng, dai… do đó giảm nhẹ kết cấu, tăng tuổi thọ,.. 4.1.2.2. Cải thiện tính công nghệ Phù hợp với điều kiện gia công: cần đủ mềm để dễ cắt, cần dẻo để dễ biến dạng,… 4.1.2.3. Nhiệt luyện trong nhà máy cơ khí - Nặng nhọc, độc → cơ khí hóa, tự động hóa, chống nóng, độc - Phải được chuyên môn hóa cao → bảo đảm chất lượng sản phẩm và năng suất - Tiêu phí nhiều năng lượng → phương án tiết kiệm được năng lượng - Là khâu sau cùng, thường không thể bỏ qua, do đó quyết định tiến độ chung, chất lượng và giá thành sản phẩm của cả xí nghiệp. 4.2. CÁC TỔ CHỨC ĐẠT ĐƯỢC KHI NUNG NÓNG VÀ LÀM NGUỘI THÉP 4.2.1. Các chuyển biến xảy ra khi nung nóng thép - Sự tạo thành austenit 4.2.1.1. Cơ sở xác định chuyển biến khi nung Dựa vào giản đồ pha Fe - C, hình 4.2: ở nhiệt độ thường mọi thép đều cấu tạo bởi hai pha cơ bản: F và Xê (trong đó P =[F+Xê]). -Thép cùng tích: có tổ chức đơn giản là P -Thép trước và sau cùng tích: P+F và P+XêII Khi nung nóng: + Khi T< A1 → chưa có chuyển biến gì; + Khi T= Ac1, P → γ theo phản ứng: Thép CT: [Fea + Xê]0,80%C → γ 0,80%C Thép TCT và SCT: F và XêII không thay đổi: + Khi T> Ac1: F và XêII tan vào γ nhưng không hoàn toàn; + Khi T> Ac3 và Acm: F và XêII tan hoàn toàn vào γ Trên đường GSE mọi thép đều có tổ chức γ 4.2.1.2. Đặc điểm của chuyển biến peclit thành austenit Hình 4.2. Giản đồ pha Fe-C Nhiệt độ & thời gian chuyển biến: (hình (phần thép) 4.3) Vnung càng lớn thì T chuyển biến càng cao. Tnung càng cao, khoảng thời gian chuyển biến càng ngắn. Tốc độ nung V2 > V1, thì nhiệt độ bắt đầu và kết thúc chuyển biến ở càng cao và thời gian chuyển biến càng ngắn. Hình 4.3. Giản đồ chuyển biến đẳng nhiệt P của thép cùng tích Kích thước hạt austenit: Ý nghĩa: Hạt γ càng nhỏ → M(hoặc tổ chức khác) có độ dẻo, dai cao hơn. Cơ chế chuyển biến: P → γ : cũng tạo và phát triển mầm như kết tinh (hình 4.4), nhưng do bề mặt phân chia giữa F-Xê rất nhiều nên số mầm rất lớn → hạt γ ban đầu rất nhỏ mịn (đường cong chữ “C”. Khi γ bị nguội (tức thời) dưới 727oC nó chưa chuyển biến ngay được gọi là γ quá nguội, không ổn định. Giản đồ có 5 vùng: - Trên 727 C là khu vực tồn tại của γ ổn định o - Bên trái chữ C đầu tiên - vùng γ quá nguội - Giữa hai chữ C γ đang chuyển biến (tồn tại cả ba pha γ , F và Xe) - Bên phải chữ C thứ hai - các sản phẩm phân hóa đẳng nhiệt γ quá nguội là hỗn hợp: F - Xê vớ i mứ c đ ộ nhỏ mịn khác nhau Giữ γ quá nguội ở sát A1: (T~ 700oC, DT0 nhỏ, ~25oC): Peclit (tấm), HRC 10 ÷ 15. + (T~ 650oC, DT0 ~ 75oC): Xoocbit tôi, HRC 25 ÷ 35. o + T ~ đỉnh lồi chữ “C“ (khoảng 500 ÷ 600 C): Trôxtit, HRC 40. Cả 3 chuyển biến trên đều là chuyển biến peclit, X, T là peclit phân tán. + Khi giữ austenit quá nguội ở nhiệt: ~450 ÷ 250oC: Bainit, HRC 50 ÷ 55, Được coi là chuyển biến trung gian vì: F hơi quá Hình 4.6. giản đồ T-T-T của Fe2,4-3C,có ể tích bão hòa cacbon (0,10%),Xê là thép cùng th một lượng nhỏ γ (dư), trung gian (giữa P và M). Từ peclit (tấm), xoocbit, trôxtit cho tới bainit độ quá nguội tăng lên → mầm càng nhiều → tấm càng nhỏ mịn hơn và độ cứng càng cao hơn. Tóm lại: chuyển biến ở sát A1 được peclit, ở phần lồi được trôxtit, ở giữa hai mức xoocbit, phí a dưới được bainit. Làm nguội đẳng nhiệt nhận được tổ chức đồng nhất trên tiết diện. 4.2.3.2. Sự phân hóa g khi làm nguội liên tục Cũng xét giản đồ chữ “C” (hình 4.7) như chuyển biến đẳng nhiệt. Đặc đi V1: trên hình 4.7,ở sát A1: gđ peclit tấm, V2: (làm nguội trong k/khí tĩnh) → xoocbit. Hình 4.7. Giản đồ T-T-T của thép cùng tích với V1 < V2 < V3 Đặc điểm 2: Tổ chức đạt được thường là không đồng nhất trên toàn tiết diện Đặc điểm 3: Không đạt được tổ chức hoàn ...