Dự đoán tổ chức và tính chất của thép khi nhiệt luyện

Author
Chào các Pro!
Có người hỏi tôi như thế này:
"Nếu bạn gặp một mác thép X nào đó (đã có thành phần), bạn có thể:
1. Dự đoán được nhiệt độ Ac1, Ac3 hay Acm không?
2. Có thể ước tính được tốc độ nguội tới hạn?
3. Có thể dự đoán được độ cứng và tổ chức của mác thép với tốc độ nguội nào đó?"
Bạn sẽ trả lời thế nào? Tôi thấy vấn đề này rất hay và rất thực tế vì thế mong tất cả các Pro tích cực tham gia đóng góp và chia sẻ kinh nghiệm, tài liệu (nếu có kể cả tiếng nước ngoài) để cùng nhau hoàn thiện.
 

Mesia™

Active Member
Chào các Pro!
Có người hỏi tôi như thế này:
"Nếu bạn gặp một mác thép X nào đó (đã có thành phần), bạn có thể:
1. Dự đoán được nhiệt độ Ac1, Ac3 hay Acm không?
2. Có thể ước tính được tốc độ nguội tới hạn?
3. Có thể dự đoán được độ cứng và tổ chức của mác thép với tốc độ nguội nào đó?"
Bạn sẽ trả lời thế nào? Tôi thấy vấn đề này rất hay và rất thực tế vì thế mong tất cả các Pro tích cực tham gia đóng góp và chia sẻ kinh nghiệm, tài liệu (nếu có kể cả tiếng nước ngoài) để cùng nhau hoàn thiện.
nếu biết mác thép ~> biết thành phần từ đó sẽ tính được nhiệt độ Ac1 Ac3 và Acm
còn về tốc độ nguội tới hạn thì phải xét theo giản đồ đường cong chữ C từ đó ta có thể suy ra được thành phần mactenxit, P, và gama theo %
Từ hàm lượng % đó ta có thể xác định được cơ tính của mác thép!
:5::5:
Em chỉ biết có bấy nhiêu!không biết có chuẩn không!
 

worm

Well-Known Member
Moderator
Lý thuyết là như thế, nhưng thực tế thì ... biết mác thép, biết yêu cầu kỹ thuật sẽ có phương pháp nhiệt luyện phù hợp, không cứng nhắc áp dụng lý thuyết được. Và nhiều khi làm xong, ra kết quả okie rồi cũng thấy lạ vì .. làm ngược với lý thuyết.
 
R

ruoinx_1905

Một mác thép X nào đó đã biết thành phần, có thể tính (mất thời gian) được một cách gần đúng nhiệt độ tôi và thường hóa thôi. Còn tốc độ nguội tới hạn hay nhiệt độ bắt đầu và kết thúc chuyển biến M... nên tra trong sổ tay hoặc giản đồ pha.
Tính toán như vậy chỉ là một cơ sở. Song khi thực tế làm thì thường lại khác đi đôi khi cũng tương đối nhiều so với tính toán, thường là nung tôi ở nhiệt độ cao hơn nhất là với các loại thép hợp kim cao. Theo chủ quan của tôi thì điều này không mâu thuẫn gì với lý thuyết. Vì thực ra nếu có thể nung cao hơn nhiệt độ tính toán lý thuyết mà vẫn đảm bảo được cơ tính của mác thép và lại kinh tế hơn thì tại sao ta không làm nhỉ?
Chủ đề hơi rộng nên mạn phép có ý kiến.
Có gì thiếu sót xin chỉ giáo.
 
H

Hoàng

Dựa vào giãn đồ trạng thái sắt - carbon thì chỉ đúng cho trường hợp thép carbon, nếu là thép hợp kim thì nó không chính xác nữa.
Nếu dựa vào mác thép mà tính đc tổ chức kim loại thì chỉ là lý thuyết suông thôi, không tin đc.
Hì, mâu thuẫn là trong nhiều trường hợp, nhiệt độ tôi thấp hơn nhiệt độ tính toán mà vẫn đạt yêu cầu.
Vn chúng ta đa số các chi tiết khi gia công thường chỉ yêu cầu độ cứng bao nhiêu, nên khi nhiệt luyện xong đo độ OK thì nghĩ rằng sản phẩm tốt. Thực tế thì chưa chắc Sp đó OK vì chất lượng của vật tôi ngoài độ cứng đạt yêu cầu còn phụ thuộc vào tổ chức kim loại nữa, thông thường ở các nhà máy nhiệt luyện có trang bị các hình tổ chức kim loại của mác thép thường sử dụng để so sánh chất lượng.
 
Last edited by a moderator:
R

ruoinx_1905

Việc dự đoán tổ chức của mác thép mà chỉ biết có mác thép là điều cần phải xem xét nữa. Tổ chức của mác thép có thể xác định dựa vào đường cong chữ C. Việc phán đoán là thế nhưng khi thao tác cũng khó mà như tính trên giản đồ được. Nếu như có quy định tổ chức sau nhiệt luyện thì chỉ có cách đó. Mà việc này chỉ có ở những chi tiết có điều kiện làm việc thật đặc biệt thôi
 
H

Hoàng

Không phải là những chi tiết làm việc ở đk đặc biệt mới kiểm tra tổ chức kim loại, nó phụ thuộc vào thương hiệu, chất lượng và đẳng cấp của nhà sx nữa đấy.
Đa phần xem tổ chức kim loại đc thực hiện sau khi tôi + ram, khâu tôi thép đặc biệt quan trọng vì nó đc thực hiện gần như sau cùng, nếu chế độ nhiệt không phù hợp dẩn đến hư hỏng sẽ gây lãng phí rất lớn. Việc hư hỏng sản phẩm không chỉ xảy ra ngay lúc đó, có những chi tiết sau 1 thời gian làm việc (1- 2 ngày hoặc có thể 1- 2 năm) thì mới hư hỏng, nên ngoài vật liệu tốt thì chế độ nhiệt luyện cũng phải phù hợp nhằm phát huy tối đa tính công nghệ của vật liệu.
Xem tổ chức sau tôi, ram từ việc biết đc chất lượng sản phẩm như thế nào để đưa ra 1 chế độ nhiệt phù hợp nhất cho từng vật liệu.
 
Last edited by a moderator:
Author
Tôi rất vui vì có nhiều bạn quan tâm đến vấn đề này!
Theo tôi, giả sử bạn là một kỹ sư, một lúc nào đó người thợ hỏi thử bạn về nhiệt độ tôi, tốc độ nguội hoặc môi trường làm nguội... đối với một mác thép, tất nhiên bạn có thể tra sổ tay (tuy nhiên có rất nhiều mác thép không có các thông số về nhiệt luyện) lúc đó chắc chắn bạn cần những điều này để ít nhất bạn có thể ước lượng được những thông số trên.
Tôi có đọc trong một vài tài liệu của ASM họ căn cứ vào các điều kiện biên về nhiệt động, các hệ số truyền nhiệt, các thuộc tính về nhiệt lý, thành phần hóa học, điều kiện chuyển biến austenite, độ lớn hạt austenite để đưa ra các công thức tính toán về các thông số nhiệt luyện như trên (nhưng phạm vi áp dụng rất hẹp). Cụ thể:
* Ac1(°C) = 723 - 20.7(% Mn) - 16.9(%Ni) + 29.1(%Si) - 16.9(%Cr)
Độ lệch chuẩn: ± 11.5 °C
* Ac3(°C) = 910 - 203SQRT(%C) - 15.2(% Ni) + 44.7(% Si) + 104(% V) + 31.5(% Mo)
Độ lệch chuẩn: ± 16.7 °C
* Với các thép có hàm lượng nguyên tố hợp kim như sau: 0.2 - 0.5% C; Si <= 1%; Mn <= 2%; Ni <= 4%; Cr <= 3%; Mo <= 1%; V <= 0.2% thì tốc độ nguội nhỏ nhất để được:
+ 100%Martensite là:
log V1 = 9.81 - 4.62C-1.05Mn-0.54Ni-0.5Cr-0.66Mo-0.00183Pa
+ 90%
%Bainite:
log V1(90) = 8.76-4.04C-0.96Mn-0.49Ni- 0.58Cr-0.97Mo-0.0010Pa
+ 50%
%Bainite:
log V1(50) = 8.50-4.13C-0.86Mn-0.57Ni-0.41Cr-0.94Mo-0.0012Pa
+ 100%Bainite:
log V2 = 10.17-3.80C-1.07Mn-0.70Ni-0.57Cr-1.58Mo-0.0032Pa
+ 90%
%(f
):
log V2(90) = 10.55-3.65C-1.08Mn-0.77Ni-0.61Cr-1.49Mo-0.0040Pa
+ 50%
%(f
):
log V2(50) = 8.74-2.23C-0.86Mn-0.56Ni-0.59Cr-1.60Mo-0.0032Pa
+ 10%
%(f
):
log V3(90) = 7.51-1.38C-0.35Mn-0.93Ni-0.11Cr-2.31Mo-0.0033Pa
+ 100%(f
):
log V3 = 6.36-0.43C-0.49Mn-0.78Ni-0.26Cr-0.38Mo-0.0019Pa-2SQRT(Mo)
Trong đó: Pa là tham số về sự phát triển hạt theo nhiệt động (độ C)
Pa = Pa' - 273
Pa' = [1/T - nRlogt/Ha]^(-1)
T là nhiệt độ chuyển biến austenite (Kelvin)
t là thời gian giữ nhiệt (giờ)
n = 2.303
R = 1.986 (là hằng số khí lý tưởng)
Ha = 110,000 cal/mol
Tôi bận quá mới post được thế thôi, nếu ai biết hoặc có thông tin gì mới thì share cho mọi người để cùng nhau học hỏi.
 
Cảm ơn bạn mhphuc vì thông tin đã post.

Việc dự đoán các đường Ac1, Ac3 hay Acm cũng như tốc độ nguội tới hạn cho từng loại thép thì như bạn mhphuc đã post lên. Ngoài ra, các bạn có thể tính toán Ac1, Ac3 hay Acm bằng phần mềm Thermo-Calc. (xem ví dụ)

Riêng phần dự đoán tổ chức và cơ tính của chi tiết sau theo những chế độ nhiệt luyện khác nhau đã đuợc thực hiện. Magmasoft có thể làm đuợc điều này với kết quả rất đáng khích lệ.

Tham khảo thêm về module MagmaSteel: http://www.magmasoft.de/ms/products_en_properties_magmasteel/index.php

Tóm lại, những vấn đề mà mhphuc nêu lên ở post đầu tiên đã làm được. Điều cốt lõi là: hoặc là mua phần mềm hoặc là cùng nhau nghiên cứu để có những tính toán dự đoán chuẩn xác.

(Ps: mình xóa bài mới nhất của mhphuc vì lạc chủ đề thảo luận. Mình đã pm trả lời bạn rồi đấy)
 
Last edited:
Author
Trở lại chủ đề.
Từ tốc độ thu được qua tính toán trên ta có thể tính được độ cứng của các pha:
+ Độ cứng của Martensite:
HV(M) = 127 + 949C + 27Si + 11Mn + 8Ni + 16Cr + 21logVi
+ Độ cứng của Bainite:
HV(B) = 323 + 185C + 330Si + 153Mn + 65Ni + 144Cr + 191Mo + (89 + 53C - 55Si - 22Mn - 10Ni - 20Cr-33Mo)logVi
+ Độ cứng của f
:
HV(F-P)=42+223C + 53Si + 30Mn + 13Ni + 7Cr + 19Mo + (10-19Si + 4Ni + 8Cr + 130V)logVi
Căn cứ vào thành phần pha theo tính toán có thể ước lượng được độ cứng của thép.
Các công thức trên đã được kiểm nghiệm trong thực tế với điều kiện thí nghiệm rất khắt khe của hiệp hội vật liệu Mỹ. Người ta có thể tính toán để thu được độ cứng khi tôi thép chính xác đến 0,1HRC (là tôi đọc trong sách của họ thấy viết thế). Còn ở ta, tôi hy vọng các công thức trên có thể làm tài liệu tham khảo cho nhiều bạn.
 
Author
Sao không thấy ai tham gia thế nhỉ?
Ai có tài liệu thì share cho mọi người cùng nghiên cứu với.
 
Author
Anh em ơi!
Có ai có các công thức tính thời gian nung, thời gian giữ nhiệt khi nung thép nào ngoài sách của thầy Nguyễn Chung Cảng không (chẳng hạn công thức kinh nghiệm, công thức của các nhà nghiên cứu phương Tây...). Em cần tìm hiểu một cách có cơ sở khoa học và cập nhật về vấn đề này mà tính theo Bio thì lâu quá.
Ai có thì post lên nhé! Thanks!
 
Top