Giáo trình lò luyện kim P3

Nung kim loại : là một khâu quan trọng trong nhiều quá trình sản xuất luyện kim
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình lò luyện kim P3 Ch−¬ng 3 Nung kim lo¹i3.1. Kh¸i niÖm chung3.1.1. Môc ®Ých cña qu¸ tr×nh nung Nung kim lo¹i lµ mét kh©u quan träng trong nhiÒu qu¸ tr×nh s¶n xuÊt luyÖn kim.Trong gia c«ng kim lo¹i b»ng ¸p lùc, nung nãng nh»m môc ®Ých t¨ng ®é dÎo, gi¶m trëlùc biÕn d¹ng, lµm t¨ng kh¶ n¨ng biÕn d¹ng cña kim lo¹i, ®iÒu ®ã cho phÐp t¨ng n¨ngsuÊt gia c«ng, gi¶m ®−îc yªu cÇu vÒ c«ng suÊt thiÕt bÞ vµ gi¶m hao mßn dông cô.Trong gia c«ng nhiÖt luyÖn, kim lo¹i ®−îc nung nãng ®Õn nhiÖt ®é thÝch hîp tr−íc khilµm nguéi ®Ó ®¹t ®−îc sù thay ®æi tæ chøc theo yªu cÇu. Qu¸ tr×nh nung kim lo¹i ®−îcthùc hiÖn trong c¸c lß nung, c−êng ®é nung kim lo¹i kh«ng nh÷ng phô thuéc c«ng t¸cnhiÖt cña lß mµ cßn phô thuéc nhiÒu yÕu tè kh¸c nh−: tÝnh chÊt nhiÖt, vËt lý cña kimlo¹i, kÝch th−íc h×nh d¹ng cña vËt nung ... ViÖc x¸c ®Þnh hîp lý c−êng ®é nung vµ thêigian nung cã ¶nh h−ëng rÊt lín ®Õn chÊt l−îng s¶n phÈm còng nh− c¸c chØ tiªu kinh tÕ,kü thuËt cña lß.3.1.2. C¸c hiÖn t−îng xÈy ra khi nung Trong qu¸ tr×nh nung, tuú theo kim lo¹i còng nh− ®iÒu kiÖn nung cã thÓ xÈy ranhiÒu hiÖn t−îng kh«ng mong muèn nh−: hiÖn t−îng oxy hãa kim lo¹i, hiÖn t−îngthÊm hoÆc tho¸t c¸cbon (®èi víi c¸c lo¹i thÐp), hiÖn t−îng qu¸ nhiÖt hoÆc ch¸y, hiÖnt−îng nøt.- HiÖn t−îng oxy hãa: trong m«i tr−êng nhiÖt ®é cao vµ t¸c ®éng cña m«i tr−êng khÝlß, kim lo¹i ë líp bÒ mÆt bÞ oxy hãa, g©y ra sù ch¸y hao kim lo¹i. L−îng kim lo¹i bÞch¸y hao trong mét lÇn nung ®Ó c¸n vµ rÌn tõ 1- 2 %, nung ®Ó nhiÖt luyÖn kho¶ng 0,5 -1,0 %. Tèc ®é oxy hãa kim lo¹i xÈy ra m¹nh khi ë nhiÖt ®é cao, vÝ dô ®èi víi chi tiÕtb»ng thÐp khi nhiÖt ®é trªn 800oC xÈy ra víi tèc ®é rÊt lín.- HiÖn t−îng tho¸t c¸c bon: §èi víi chi tiÕt b»ng thÐp, song song víi qu¸ tr×nh oxyhãa cßn xÈy ra qu¸ tr×nh khö c¸c bon, c¸c ph¶n øng khö cacbon xÈy ra nh− sau: 2H2 + Fe3C → 3Fe + CH4 CO2 + Fe3C → 3Fe + 2CO H2O + Fe3C → 3Fe + H2 + CO - 43 -- HiÖn t−îng nøt: Khi nung, nÕu tèc ®é nung lín, trong kim lo¹i ph¸t sinh øng suÊtnhiÖt do c¸c líp kim lo¹i cã nhiÖt ®é kh¸c nhau, nÕu øng suÊt sinh ra qu¸ lín, kim lo¹icã thÓ bÞ nøt. Do vËy, khi nung c¸c lo¹i thÐp cã hµm l−îng cacbon cao, thÐp hîp kimlóc ®Çu ph¶i nung víi tèc ®é chËm ®Ó tr¸nh nøt (trong kho¶ng nhiÖt ®é d−íi 500oC),cßn khi ë nhiÖt ®é cao cÇn nung víi tèc ®é lín ®Ó gi¶m ch¸y hao vµ t¨ng n¨ng suÊt. Cßn khi nhiÖt ®é nung chän kh«ng hîp lý cã thÓ dÉn ®Õn kim lo¹i bÞ qu¸ nhiÖthoÆc ch¸y lµm gi¶m chÊt l−îng s¶n phÈm hoÆc g©y ra phÕ phÈm.3.1.3. ChÕ ®é nung khi nung kim lo¹i ChÕ ®é nung quyÕt ®Þnh c−êng ®é nung kim lo¹i, th−êng ®−îc thÓ hiÖn qua c¸cgi¶n ®å nung, biÓu hiÖn sù thay ®æi nhiÖt ®é cña lß, nhiÖt ®é kim lo¹i theo thêi gian.Chän chÕ ®é nung hîp lý kh«ng nh÷ng n©ng cao chØ tiªu kü thuËt, chÊt l−îng s¶n phÈmmµ cßn lµm t¨ng ®¸ng kÓ hiÖu qu¶ kinh tÕ. Tuú thuéc tÝnh chÊt kim lo¹i, h×nh d¸ng, kÝch th−íc còng nh− nhiÖt ®é yªu cÇusau khi nung, ng−êi ta cã thÓ øng dông nhiÒu chÕ ®é nung kh¸c nhau. Trªn h×nh 3.1tr×nh bµy mét sè gi¶n ®å nung víi c¸c chÕ ®é nung ®iÓn h×nh. toC toC toC tk tk tk tm tm tm tt tt tt I τ I II τ I II III a) b) c) H×nh 3.1 Gi¶n ®å nung a) Nung 1 giai ®o¹n b) Nung 2 giai ®o¹n c) Nung 3 giai ®o¹n- Gi¶n ®å h×nh 3.1a: gi¶n ®å nung mét giai ®o¹n th−êng ¸p dông cho c¸c vËt nungmáng hoÆc c¸c vËt nung trung b×nh cã hÖ sè dÉn nhiÖt lín (trë nhiÖt bÐ).- Gi¶n ®å h×nh 3.1b: gi¶n ®å nung hai giai ®o¹n th−êng ¸p dông cho c¸c vËt nungtrung b×nh cã hÖ sè dÉn nhiÖt kh¸ lín (trë nhiÖt trung b×nh) vµ ®é chªnh lÖch nhiÖt ®émÆt vµ t©m cho phÐp sau khi nung kh¸ lín. - 44 -- Gi¶n ®å h×nh 3.1c: gi¶n ®å nung ba giai ®o¹n cã giai ®o¹n gi÷ nhiÖt, ¸p dông choc¸c vËt nung dµy, cã hÖ sè dÉn nhiÖt thÊp (trë nhiÖt cao) vµ ®é chªnh lÖch nhiÖt ®é mÆtvµ t©m cho phÐp sau khi nung bÐ. Khi x©y dùng c¸c gi¶n ®å nung, nÕu chóng ta chän nhiÖt ®é lß cao, c−êng ®énung lín, gi¶m ®−îc thêi gian nung, gi¶m ®−îc ch¸y hao kim lo¹i nh−ng dÔ g©y ra nøt(nhÊt lµ giai ®o¹n khi nhiÖt ®é vËt nung cßn thÊp) vµ qu¸ nhiÖt kim lo¹i. Ng−îc l¹i,chän nhiÖt ®é lß thÊp, c−êng ®é nung bÐ, thêi gian nung kÐo dµi, t¨ng oxy ho¸ (nhÊt lµkhi ë nhiÖt ®é cao) vµ gi¶m n¨ng suÊt.3.2. TÝnh to¸n thêi gian nung3.2.1. C¸c ®iÒu kiÖn giíi h¹n khi nung ...