Cơ sở lý thuyết về Hóa nhiệt luyện

[Nova]

Bài này post lên đây là bài mà mình sưu tầm được, không phải do mình viết. Tác giả là Kỹ sư Nguyễn Nhân Khiết - K46 Nhiệt luyện - BKHN (Theo Luận văn TN)

Những nét chung về hoá nhiệt luyện

Hoá nhiệt luyện kim loại và hợp kim loại là quá trình nhiệt luyện bao gồm nung chi tiết và giữ nhiệt ở nhiệt độ nhất định trong môi trường hoạt tính nhằm thay đổi thành phần hoá học, tổ chức và tính chất bề mặt của chi tiết.
Hoá nhiệt luyện là một trong những biện pháp hoá bền có hiệu quả và được sử dụng rộng rãi cho nhiều loại chi tiết máy, dụng cụ, dao cắt, khuôn dập nguội, khuôn dập nóng,…

Hai tác dụng của hoá nhiệt luyện là:

- Hoá bền bề mặt chi tiết: tăng độ cứng bề mặt, độ chống mài mòn, độ bền chi tiết tăng lên đáng kể sau khi hoá nhiệt luyện.
- Tăng khả năng kim loại chống tác dụng của môi trường xâm thực ở nhiệt độ bình thường và nhiệt độ cao. Tăng độ chịu mài mòn, độ chống xâm thực, độ chịu axit, độ bền nhiệt.

So với tôi bề mặt, hoá nhiệt luyện có những ưu điểm chính sau: có thể áp dụng cho những chi tiết có hình dáng bề mặt phức tạp, mà tôi bề mặt khó tiến hàng, thậm chí không thể thực hiện được.

Trong quá trình hoá nhiệt luyện thể tích riêng của bề mặt tăng gây ra ứng suất nén dư, ứng suất này có tác dụng làm giảm giá trị ứng suất kéo của ngoại lực trong quáửcình làm việc của chi tiết. Việc tăng độ chống mài mòn bề mặt tạo khả năng tăng tốc độ quay của máy, tăng năng suất và tuổi bền của máy. Hóa bền bề mặt chi tiết có thể đạt được bằng các phương pháp khác: tôi bằng tần số cao, tôi ngọn lửa... Song việc hoá bền bề mặt chi tiết bằng hoá nhiệt luyện có nhiều ưu việt, tạo cho nó có khả năng ứng dụng rộng rãi trong tất cả các lĩnh vực.

- Có thể áp dụng cho những chi tiết có hình dáng bề mặt phức tạp, mà tôi bề mặt khó tiến hành, thậm chí không thể thực hiện được.
- Hoá nhiệt luyện có thể thay đổi đồng thời cả thành phần hoá học lẫn tổ chức lớp bề mặt nên có thể đạt độ cứng cao hơn hẳn so với bề mặt. Có thể áp dụng cho các chi tiết chịu mài mòn và va đập mạnh.

Còn nữa

 

[Nova]

tiếp phần trên

Những quá trình xẩy ra khi hoá nhiệt luyện

Thông thường khi hóa nhiệt luyện, người ta đạt chi tiết trong môi trường lỏng, khí có khả năng phân huỷ ra nguyên tử hoạt tính của nguyên tố khuếch rồi nung nóng chúng lên nhiệt độ thích hợp, giữ lâu ở nhiệt độ này để khuếch tan các nguyên tố cần thấm vào chi tiết. Các quá trình xẩy ra theo 3 giai đoạn nối tiếp nhau: phân huỷ,hấp thụ và khuếch tán.

Phân huỷ là quá trình tạo nguyên tử hoạt tính của nguyên tố khuếch tán. Quá trình này xẩy ra trong môi trường hoá nhiệt luyện và các nguyên tử hoạt tính được tạo thành có khả năng khuếch tan vào bề mặt kim loại.

VD: Khi thấm cacbon quá trình xẩy ra như sau:

2CO <=> CO2 + Cht
CH4 <=> 2H2 + Cht

Khi thấm Nitơ:

2NH3 <=> 3H2 + 2Nht

Hấp thụ là các nguyên tử hoạt tính được hấp thụ vào bề mặt chi tiết sau đó dùng khuếch tán vào bên trong kim loại cơ sở, tạo nên dung dịch rắn hoặc các pha trung gian hoặc các hợp chất hoá học. Kết quả của sự hấp thụ là tạo nên ở bề mặt thép có một nồng độ nguyên tố định khuếch tan vào cao, tạo nên sự chênh lệch về nồng độ giữa bề mặt và lõi.

Khuếch tán là các nguyên tố hoạt tính hấp thụ vào lớp bề mặt với nồng độ cao sẽ được khuếch tán vào trong tạo thành lớp thấm với chiều sâu nhất định, Nhờ khuếch tan, lớp thấm được tạo thành và nó là cơ sở của hoá nhiệt luyện. Chiều dày lớp khuếch tán phụ thuộc vào thời gian, nhiệt độ và nồng độ chất khuếch tan ở lớp bề mặt.

Ảnh hưởng của nhiệt độ

Chiều dầy của lớp khuếch tán phụ thuộc vào tốc độ khuếch tán. Khi nhiệt độ càng cao, sự chuyển động của nguyên tử càng mạnh,tốc độ khuếch tán càng mạnh. Hệ số khuếch tán D tăng lên theo nhiệt độ thể hiện ở biểu thức sau:

D = A.exp (-Q/RT)​

D: hệ số khuếch tán
A: Hằng số phụ thuộc mang tinh thể
Q: Năng lượng hoạt khuếch tán
T: Nhiệt độ thấm (K)
R: Hằng số khí

Với hệ thống hợp kim nhất định, các trị số A, Q cũng cố định nên D phụ thuộc vào nhiệt độ. Nhiệt độ càng cao thì D càng tăng nhanh.

 

[Nova]

Ảnh hưởng của thời gian

Ở nhiệt độ cố định, thời gian càng dài mức độ tăng chiều sâu lớp thấm càng dầy. Quan hệ giữa chung tuân theo quy luật Parabol theo công thức sau:

X = K.t1/2​

Trong đó:
X: Chiều dày lớp khuếch tán
K: Hệ số tỷ lệ phụ thuộc vào D
t: Thời gian

Như vậy thời gian thấm càng dài, mức độ tăng chiều sâu lớp thấm càng giảm. Biện pháp có hiệu quả nhất để tăng chiều sâu lớp thấm là nhiệt độ chứ không phải là thời gian.

Ngoài những yếu tố nêu trên, khuếch tán còn phụ thuộc vào pha tạo thành. Ví dụ, khi thấm C, N do tạo thành dung dịch rắn xen kẽ nên khuếch tán xẩy ra nhanh hơn.

Tương quan giữa hấp thụ và khuếch tán có ảnh hưởng rất lớn đến việc tạo lớp khuếch tán. Khi hấp thụ xẩy ra nhanh hơn khuếch tán, các nguyên tử hấp thụ vào bề mặt không kịp khuếch tán vào bên trong, nồng độ chất khuếch tán ở bề mặt cao nhưng chiều sâu lớp khuếch tán tại nhỏ.

Ngược lại trong trường hợp khuếch tán nhanh hơn hấp thụ thì nồng độ chất khuếch tán ở lớp bề mặt thấp nhưng chiều sâu lớp khuếch tán tại lớn.

 

[manhlionking]

Xin hỏi sư huynh NOVA, có tài liệu về phương pháp tôi tự ram không, em đang làm báo cáo về tôi tự ram, nhưng quả thật là không có nhiều tư liệu lắm, anh có thể giúp em được không?! Em xin chân thành cảm ơn.

 

[nmtoan244]

hóa nhiệt luyện

có bác nào có tài liệu hay sổ tay về hóa nhiệt luyện hông .nếu có sent cho em có được hông ạ . cảm ơn các bác nhiêu



:53::53::53::53::53:
Con gái đẹp thường không chung thủy
Điêu thuốc tàn tri kỷ đời trai :52::52: