THANH REN SAU KHI GIA CÔNG

 Một số phương pháp xử lý nhiệt cho thanh ren

  – Khái niệm về nhiệt luyện thép

   a) Sơ lược về nhiệt luyện thép

   + Định nghĩa: Là nung thép đến nhiệt độ xác định, giữ nhiệt một thời gian thích hợp sau đó làm nguội với tốc độ xác định để nhận được tổ chức có 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

     + Các yếu tố đặc trưng cho nhiệt luyên.

• Nhiệt độ nung nóng
• Thời gian giữ nhiệt
• Tốc độ làm nguội

     + Phân loại về nhiệt luyện thép

• 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
• Hóa nhiệt luyện: Nhiệt luyện có kèm theo thay đổi thành phần hoá 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.
• Cơ nhiệt luyện: là biến dạng dẻo thép sau đó tôi và ram để nhận được tổ chức nhỏ mịn có cơ tính tổng hợp cao nhất thường ở xưởng cán nóng thép, luyện kim.

     + Tác dụng của nhiệt luyện đối với sản xuất cơ khí.

• Tăng độ cứng, tính chống mài mòn và độ bền của thép.
• Cải thiện tính công nghệ: Phù hợp với gia công cần đủ mềm để dễ cắt, cần dẻo để dễ biến dạng…
• Nhiệt luyện ở các nhà máy cơ khí.

– Nặng nhọc, độc  cơ khí hoá, tự động hoá, chống nóng chống độc

– Phải được chuyên môn hoá cao  đảm bảo 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, giá thành của cả xí nghiệp.

 3.5.2. Các phương pháp nhiệt luyện

       Định nghĩa: Là phương pháp thuộc nhóm nhiệt luyện sơ bộ, tạo độ cứng, tổ chức thích hợp cho gia công (cắt, dập, nguội, nhiệt luyện…) tiếp theo.

     1, ủ thép:

     a. Định nghĩa và mục đích

         ĐN: Là phương pháp núng nóng thép đến nhiệt độ xác định (Từ 200 đến trên 1000⁰C), giữ nhiệt lâu rồi làm nguội chậm cùng lò để đạt được tổ chức cân bằng ổn định với độ cứng thấp nhất và độ dẻo cao.

       b. Mục đích

• Làm mềm thép để tiến hành gia công cắt
• Tăng độ dẻo để dễ biến dạng (dập, cán, kéo…) nguôi.
• Giảm hay làm mất ứng suất gây nên bởi gia công cắt, đúc, hàn, biến dạng dẻo.
• Làm đồng đều thành phần hoá học.
• Làm nhỏ hạt thép.

 

      c. Phân loại ủ: 2 nhóm: ủ chuyển pha và ủ không có chuyển biến pha

     2, Thường hoá thép:

     a. Định nghĩa: là nung nóng thép đến một trạng thái, giữ nhiệt rồi làm nguội tiếp theo trong không khí tĩnh độ cứng tương đối thấp (nhưng cao hơn ủ một chút).

     b, Mục đích và lĩnh vực áp dụng:

     + đạt độ cứng thích hợp cho gia công cơ

     + Làm nhỏ xêmentit chuẩn bị cho nhiệt luyện kết thúc thường áp dụng cho thép kết cấu trước khi tôi.

     + Thép đỡ giòn, gia công được dễ hơn

    3, Tôi thép: Là nguyên công quan trọng nhất của nhiệt luyện

     a. Định nghĩa

     + Định nghĩa: là phương pháp nung thép lên cao quá nhiệt độ tới hạn giữ nhiệt rồi làm nguội nhanh thích hợp để tạo thành tổ chức có độ cứng cao.

     + Đặc trưng của tôi:

• Nhiệt độ tôi
• Tốc độ làm nguội
• Tổ chức tạo thành cứng và không ổn định

     b. Mục đích

• Tăng độ cứng để chống mài mòn tốt nhất, dùng để làm để làm dụng cụ cắt, biến dạng nguôi.
• Nâng cao độ bền và sức chịu tải của chi tiết máy

      4, Ram thép: Ram thép là nguyên công bắt buộc khi tôi thép thành Mactenxit

      a. Mục đích và định nghĩa.

          + Trạng thái của thép tôi thành mactenxit: cứng, rất giòn, kém dẻo, dai với ứng suất bên trong lớn

           Mục đích của Ram: Giảm ứng suất, điều chỉnh cơ tính phù hợp với điều kiện làm việc.

         + Định nghĩa: là nung nóng thép đã tôi để Mactensit phân hoá thành các tổ chức có cơ tính phù hợp với điều kiện làm việc quy định.

     b.  Các phương pháp ram thép cacbon.

     + Ram thấp (150250^oC). Tổ chức đạt được là Mactenxit ram có độ cứng cao, tính dẻo, dai tốt hơn, áp dụng cho dụng cụ các chi tiết cần độ cứng và tính chống mài mòn cao như: dao cắt, khuôn dập nguôi, bánh răng, chi tiết thấm cacbon, ổ lăn, trục, chốt.

     +  Ram trung bình (300450^oC). Sau khi ram trung bình độ cứng giảm rõ rệt, nhưng vẫn còn khá cao, giới hạn đàn hồi max, áp dụng cho chi tiết máy, dụng cụ cần độ cứng tương đối cao và độ đàn hồi như lò xo, nhíp..

    + Ram cao (500650^oC). Tổ chức tạo thành có cơ tính tổng hợp cao nhất. áp dụng cho các chi tiết máy cần có giới hạn bền, đặc biệt là giới hạn chảy và độ giai va đập cao như các loại trục, bánh răng làm bằng thép chứa 0.300.50%C, đạt độ bóng cao khi gia công.

 Giới hạn phân chia nhiệt độ Ram chỉ là tương đối chỉ phù hợp cho thép cacbon và thời gian giữ nhiệt khoảng 1 giờ.

Ngoài ba phương pháp ram trên còn có các loại ram như: Ram màu và tự ram.

3.5.3. Các khuyết tật xẩy ra khi nhiệt luyện thép.   

    a.  Biến dạng nứt:

    + Nguyên nhân, tác hại: do ứng suất sinh ra khi nguội làm thép bị biến dạng, cong vênh, nứt. Nói chung là khó tránh khỏi nhưng phải tìm cách hạn chế.

    + Ngăn ngừa:

• Nung nóng và đặc biệt là làm nguội với tốc độ hợp lý.
• Nung nóng và làm nguội các trục dài: khi nung treo thắng đứng để tránh cong vênh, khi làm nguội phải nhúng thắng đứng, phần dày xuống trước.
• Nên dùng tôi phân cấp, hạ nhiệt trước khi tôi với các vật mỏng phải tôi trong khuôn ép

  + Khắc phục: biến dạng, cong vênh với một số biến dạng chi tiết như trục dài, tấm có thể đem nắn, ép nóng hoặc nguội, còn khi bị nứt thì không sửa được.

   b. Ôxi hoá và thoát cacbon.

   + Nguyên nhân và tác hại: do môi trương nung có chứa chất ôxi hoá Fe, C, O₂, CO₂, hơi nước- khi ôxi hoá thường đi kèm với thoát cacbon

   Tác hại của ôxi hoá: Làm hụt kích thước, xấu bề mặt của sản phẩm, thoát cacbon làm giảm độ cứng khi tôi.

  + Ngăn ngừa:

• Khí quyển bảo vệ: CO₂/CO, H₂O/H­­­­₂, H₂/CH₄ < P_th  gây ôxi hoá.
• Khí quyển trung tính: N, A_r
• Núng nóng trong là chân không: 10^-2 10^-4 at có khả năng chống ôxi hoá và thoát cacbon một cách tuyệt đối cho mọi thép và hợp kim

   + Khắc phục: Phải để đủ được lượng dư để hớt bỏ đi hoặc đem thấm cacbon.

  c. Độ cứng không đạt:

  + Độ cứng quá cao: Sau khi ủ và thường hoá thép hợp kim do tốc độ nguội lớn  ủ lại.

  + Độ cứng quá thấp: Nhiệt độ tôi chưa đủ cao, thời gian giữ nhiệt ngắn, làm nguội không đủ nhanh theo yêu cầu đề ra để tạo nên Mactensit.

1. d.      Tính giòn cao: Sau khi tôi, độ cứng của thép vẫn bình thường mà thép lại quá giòn ( rơi vỡ ), Nguyên nhân là nhiệt độ tôi quá cao (gọi là quá nhiệt), hạt thép bị lớn. Khắc phục: Thường hoá rồi tôi lại, tăng biến dạng.

3.5.4. Hoá nhiệt luyện.

     Định nghĩa: Là đưa chi tiết vào môi trường thấm tôi có thành phần, nhiệt độ thích hợp trong thời gian đủ để nguyên tố thấm sâu vào trong chi tiết sau đó đem nhiệt luyện để cải thiện hơn tính chất của lớp bề mặt.

1. Nguyên lý chung:

1. Môi trường thấm: là môi trường chứa nhiều nguyên tố cần thấm có khả năng phản ứng để cố định nguyên tố thấm lên bề mặt chi tiết và khuyếch 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 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 và thời gian dài hơn, ít thông dụng hơn.

c.  Các giai đoạn:

• Khuyếch tán thể khí: là quá trình khuyếch tán chất thấm đến bề mặt chi tiết.
• Phản ứng tạo nguyên tử hoạt tính và cố định trên bề mặt: hấp phụ tạo nguyên tử hạt 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).
• Khuyếch tán thể rắn: nguyên tử chất thấm được cố định trên bề mặt khuyếch tán sâu vào bên trong để tạo thành lớp thấm tôi nhất định.

Trong ba giai đoạn kể trên thì giai đoạn khuyếch tán thể rắn thường chậm nhất do đó là khâu quyết định sự hình thành lớp thấm tôi.