Hóa bền bề mặt – Chương 7: Hóa bền bề mặt thép
7.1. Biến cứng bề mặt
Hóa bền bề mặt
Nguyên lý: Biến dạng dẻo bề mặt.
Các phương pháp thực hiện:
- Phun bi: hóa bền sâu 0.7mm
- Lăn ép: sâu 15mm
- Đập: dùng búa(tay, máy) sâu 35mm
7.2. Tôi bề mặt
Nguyên lý chung:
– Nung nóng nhanh bề mặt thép rồi làm nguội nhanh(tôi)
– Nhiệt độ tôi cao hơn nhiệt độ thông thường 100-200 độ
– Các phương pháp nung nóng bề mặt:
- Nung nóng bằng dòng điện cảm ứng có tần số cao (Tôi cảm ứng hoặc tôi cao tần).
- Nung nóng bằng ngọn lửa khí hàn (C2H2-O2)
- Nung trong muối nóng chảy.
- Nung bằng dòng điện tiếp xúc.
Thép tôi bề mặt:
%C = 0.3 – 0.5
Nếu < 0.3 không đảm bảo cứng ở bề mặt.
Nếu> 0.3 không đảm bảo độ dai ở bề lõi.
Nhiệt luyện:
Nhiệt luyện– Hóa bền bề mặt Các phương pháp tôi bề mặt để Hóa bền bề mặt:
| Tôi cảm ứng | Tôi bằng ngọn lửa khí C2H2-O2 |
| – Nung nóng bằng dòng điện cảm ứng có tần số cao(thiết bị: máy biến tần) | – Nung nóng nhờ tiếp xúc với ngọn lửa nhiệt độ cao (~3000 độ C) |
| – Chất lượng tốt, năng suất cao. | – (Ngược lại) |
| – Không phù hợp với chi tiết hình dạng phức tạp, hoặc làm đơn chiếc, loạt nhỏ. | – (Ngược lại) |
Chiều dày lớp tôi cứng:
– Bánh răng: chọn theo Modun răng(Tôi bề mặt răng)
℘ = (0.2 ÷ 0.28).m
m là Modun răng
– Chi tiết khác: chọn chiều dày lớp tôi cứng sao cho diện tích phần tôi cứng chiếm 20% diện tích tiết diện.
Ví dụ: trục D=2R
Chiều dày diện tích phần tôi cứng ℘ = R – r
ΔS = 0.2S
↔ S- s = 0.2S
↔ s = 0.8S
↔ πr² = 0.8πR²
↔ r = 0.8½R²
↔ R – ℘ = 0.8½R
↔ ℘ = R(1 -0.8½)
⇒ ℘ = ½ .D.(1 – 0.8½ )
Bề mặt cần tôi:
Bề mặt cần tôi có độ dày màu cam7.3. Hóa nhiệt luyện
(Hóa bền bề mặt)
– Nhiệt luyện thường thì không làm thay đổi hình học.
Thấm Cacbon (C) trên bề mặt và lõi:
Thép thấm C
- %C ≤ 0.25% đảm bảo độ dai của lõi.
- Ít Silic(Si) – cản trở quá trình thấm.
- Ít Mangan(Mn) – Gây hạt lớn; Nếu có Mn thì cần thêm Titan(Ti).
Chất thấm:
Chất thấm thể rắn Hóa bền bề mặt gồm hỗn hợp:
- Than hoạt tính (đập ra lấy hạt nhỏ 2÷5mm) 70%.
- Chất xúc tác: muối CO3(-2) (muối Cacbonat 2-) (Na2CO3, BaCO3) 15%.
- Phụ gia: than đá(bền hơn), vôi bột 15%(chống dính).
Chất thấm thể khí Hóa bền bề mặt rất tốt nhưng đầu tư máy móc với giá thành khá cao: CH4, C2H6, CH3OH…
“Tất cả các khí hydrocacbon và dẫn suất của chúng”
Khí thiên nhiên, dầu hỏa, cồn(C2H5OH, CH30H), khí Gas.
Chất thấm thể lỏng Hóa bền bề mặt khá tốt:
Muối Xianua: NaCN, KCN.
Cacbit Si: SiC.
Chú ý: Thể lòng có:
| Ưu điểm | Nhược điểm |
| Nhanh | Độc hại, Tốn năng lượng. |
=> Ít dùng.
Trong công nghiệp: Chủ yếu thấm thể khí
Loạt nhỏ: thấm thể rắn( Thời gian thấm lâu, chất lượng không tốt lắm).
Loạt lớn: thấm thể khí( Phí đầu tư thiết bị máy mọc lớn).
Nhiệt độ thấm:
- Thép hạt lớn: 900÷920 ° C. Không có Titan
Ví dụ: Thép C20, 20CrNi, 20Cr2Ni4, 20CrNiA…
- Thép hạt nhỏ: 930÷950 °C. Có Titan. Ví dụ 18CrMnTi…C
Thời gian thấm:
℘ : chiều dày lớp thấm → Tính toán giống tôi bề mặt.
K: hệ số(tra tài liệu).
Thời gian thấm không phụ thuộc vào: Nhiệt độ thấm, chất thấm, loại thép thấm.
Thực tế:
Nhiệt luyện sau thấm (có 3 cách)
Thép hạt nhỏ: Tôi trực tiếp + Ram thấp
Tôi trực tiếp: không làm nhỏ hạt, thấm xong tôi luôn, sau đó ram thấp. Lõi ít Cacbon =>dai, bề mặt cứng cao.
Thép hạt lớn: Thấm xong nguội -> Nung nóng -> Tôi.
Tôi 2 lần + Ram thấp: hơi mất thời gian.
Tôi lần 1: Cho thép ở lõi 850÷900 °C để làm hạt nhỏ.
Tôi lần 2: Cho thép ở bề mặt ~750 °C -> làm cứng bề mặt.
Ram thấp 150÷250°C. Thực tế 200°C
Tôi lần 1 + Ram thấp: ưu tiên cho lõi hoặc bề mặt.
Cần dai: nhiệt độ tôi cho thép ở lõi.
Cần cứng: nhiệt độ tôi cho thép ở bề mặt.
~ Hết ~