Kim loại học - Phần 4

Định nghĩa: Hóa - nhiệt luyện là đưa chi tiết và trong môi trường thấm có thànhphần, nhiệt độ thích hợp trong thời gian đủ để nguyên tố cần thấm đi sâu vào trongchitiết sau đó đem nhiệt luyện để cải thiện hơn nữa tí nh chất của lớp bề mặt.2. Nguyên lý chungMôi trường thấm: là môi trường có chứa nguyên tố cần thấm, có khả năng phảnứng để cố định nguyên tố thấm lên bề mặt chi tiết và khuếch tán vào sâu phía bêntrong. Thấm C: môi trường khí phân huỷ từ dầu hoả, thấm N:...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Kim loại học - Phần 4 Phần IV ĐỘ THẤM TÔI4.1 Hóa - nhiệt luyện 1.Định nghĩa: Hóa - nhiệt luyện là đưa chi tiết và trong môi trường thấm có thành phần, nhiệt độ thích hợp trong thời gian đủ để nguyên tố cần thấm đi sâu vào trong chi tiết sau đó đem nhiệt luyện để cải thiện hơn nữa tí nh chất của lớp bề mặt.2. Nguyên lý chung Môi trường thấm: là môi trường có chứa nguyên tố cần thấm, có khả năng phản ứng để cố định nguyên tố thấm lên bề mặt chi tiết và khuếch tán vào sâu phía bên trong. Thấm C: môi trường khí phân huỷ từ dầu hoả, thấm N: khí NH3,..2 mục đích chính: - Nâng cao độ cứng, tính chống mài mòn và độ bền mỏi của thép hơn cả tôi bề mặt: thấm C, thấm N, thấm C-N,... được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất cơ khí . - Nâng cao tính chống ăn mòn: thấm Cr, thấm Al, Si, B. Các quá trình thấm này phải tiến hành ở nhiệt độ cao hơn và thời gian dài hơn, ít thông dụng hơn. Các giai đoạn: 1) khuếch tán thể khí : là quá trình khuếch tán chất thấm đến bề mặt chi tiết 2) Phản ứng tạo nguyên tử hoạt tính và cố định lên bề mặt: hấp phụ tạo nguyên tử hoạt trên bề mặt và phản ứng với nền để cố định chúng trên bề mặt (có thể hấp phụ phân ly hoặc phản ứng phân ly ra nguyên tử hoạt tính). 3) Khuếch tán thể rắn: nguyên tử chất thấm được cố định trên bề mặt khuếch tán sâu vào bên trong để tạo nên lớp thấm với chiều sâu nhất định. Trong ba giai đoạn kể trên thì khuếch tán thể rắn thường chậm nhất do đó là khâu quyết định sự hình thành của lớp thấm.Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian: Nhiệt độ càng cao: phản ứng tạo nguyên tử hoạt và khuếch tán vào càng nhanh, song cao quá thì có hại: Ví dụ: thấm C không quá 950oC để hạt tinh thể không bị thô to, thấm N không quá 650oC để còn bảo tồn tổ chức hoá tốt của thép ở lõi. Thời gian thấm: Càng dài thì lớp thấm càng sâu: X = K τ Trong đó: X-chiều sâu lớp thấm, K- hằng số thuộc nhiệt độ va công nghệ thấm, τ -thơi gian thấm.4.2 Thấm cacbon:phổ biến nhất, dễ làm do đó hầu hết các xưởng Cơ khí đều áp dụng Ưu điểm: bề mặt sau khi thấm + tôi và ram thấp HRC 60 ÷ 64, chống mài mòn cao, chịu mỏi tốt, còn lõi bền, dẻo, dai với độ cứng HRC 30 ÷ 40. Nhiệt độ thấm: Đủ cao để thép ở trạng thái hoàn toàn là γ , pha có khả năng hòa tan nhiều cacbon (900 ÷ 950oC). Tuỳ theo loại thép sử dụng: o Thép C: C10-C25, T thấm = (900-930) C, Thép hợp kim có Ti: 18CrMnTi, 25CrMnTi, T=(930-950)oC, Mn để %C không quá cao → bong Sau khi thấm và tôi+ram thấp: bề mặt %C (1-1,2)%, sau tôi +ram thấp độ cứng cao (thường là 62 ÷ 64), không bong. Lõi: có tổ chức hạt nhỏ (cấp 5 ÷ 8) với tổ chức mactenxit hình kim nhỏ mịn, không có F tự do, để bảo đảm độ bền, độ dai cao, HRC 30 ÷ 40.4.2.1 Thời gian thấm: (giữ nhiệt ở nhiệt độ thấm) phụ thuộc vào hai yếu tố sau. 1) Chiều dày lớp thấm yêu cầu: chiều dày lớp thấm X = (0,10 ÷ 0,15)d, d đường kính hay chiều dày chi tiết. Riêng đối với bánh răng lấy X=(0,20 ÷ 0,30)m (m- môduyn của răng) 2) Tốc độ thấm: Tuỳ theo công nghệ thấm và nhiệt độ thấm: Công nghệ thấm: 2 công nghệ thường dùng:Thấm C thể rắn: Hỗn hợp thấm: Than (cốc, đá, gỗ) cở 2-8mm : 25% Than dựng lại (xàng bỏ bột vụn): 60% BaCO3 : 15% Hoà BaCO3 vào nước vừa xệt để có thể trộn đều vào than. Xếp chi tiết và lốn than vừa chặt Hộp thấm C thể rắn Thời gian và chiều dày lớp thấm: X =(0,11-0,12)t, khi thấm ở (900-930)oC- lấyK=0,11, khi thấm ở (930-950)oC- lấy K=0,12 Đặc điểm của thấm cacbon thể rắn là: + Thời gian dài (do phải nung cả hộp than dẫn nhiệt chậm), bụi, khó cơ khí hóa,kém ổn định, không đòi hỏi thiết bị kín, rất đơn giản Thấm ở thể khí : là phương pháp thấm hiện đại, được sử dụng rộng rãi trongsản xuất Cơ khí . Chất thấm: Khí đốt và dầu hoả (dầu hoả dễ dùng hơn) Thiết bị thấm: các loại l ò chuyên dùng để thấm C Lò thấm C của Nga Loại lò Loại lò P, kw dxh lò,mm P, kw dxh lò,mm • 25 • 75 25 300x450 75 500x900 • 35 • 90 35 300x600 90 600x900 • 60 • 105 60 450x600 105 600x1200 Xếp hoặc treo chi tiết vào lò đảm bảo bề m ặt cần thấm phải luôn có khí luânchuyển. Nâng nhiệt độ và cấp dầu: Nhiệt độ Số giọt dầu, [giọt/phút] (lò Ц 25 -Ц 60) < 300 0 300-500 30 500-900 30-50 900-950 90-150 (bão hoà) 50-80 (khuếch tán) ...