Tiểu luận Bài vật liệu kỷ thuật về mũi khoan

o khi tăng hàm lượng vanađi. nếu độ bền nhiệt của thép gió P18 là 600oC thì khi nâng cao hàm lượng vanađi đến 5% và vonfram đến 10%, độ bền nhiệt sẽ tăng đến 630oC. Nguyên tố côban cũngảnh hưởng lớn đến độ bền nhiệt. Khi thép gió có 18% vonfram và 10% côban thì độ bền nhiệt lên tới 650oC.Ngoài ra, chế độ nhiệt luyện cũng ảnh hưởng nhiều đến độ bền nhiệt của vật liệu dụng cụ cắt. - Độ dẫn nhiệt: Độ dẫn nhiệt của vật liệu dụng cụ cắt càng cao thì nhiệt lượng được truyền khỏi lưỡi cắt càng nhanh. Do đó giảm sự tập trung nhiệt độ trên vùng cắt, tăng độ bền mòn cho dụng cụ cắt. Mặt khác, cho phép nâng cao tốc độ cắt. Chính vì kim cương có độ dẫn nhiệt lớn hơn hẳn so với các loại vật liệu dụng cụ cắt khác nên cho phép dao kim cương cắt với tốc độ rất cao. - Tính chịu mòn: Độ bền mòn của vật liệu dụng cụ cắt được đặc trưng bởi khả năng giữ vững hình dáng và thông số hình học phần cắt trong quá trình gia công. Trong quá trình cắt, mặt trước dụng cụ tiếp xúc với phoi, mặt sau tiếp xúc với mặt đang gia công chi tiết với tốc độ trượt lớn, nên vật liệu dụng cụ phải có tính chịu mòn cao. Phần cắt của dụng cụ, khi đủ sức bền cơ học, thì dạng hỏng chủ yếu là dụng cụ bị mài mòn. Thực tế chỉ rõ rằng khi độ cứng càng cao thì tính chịu mòn vật liệu càng cao. Tính chịu mòn vật liệu tỷ lệ thuận với độ cứng. Một trong những nguyên nhân chủ yếu gây ra mòn dao là hiện tượng dính chảy của vật liệu làm dao. Tính chảy dính của vật liệu làm dao được đặc trưng bởi nhiệt độ chảy dính giữa hai vật liệu tiếp xúc với nhau… Vật liệu làm dao tốt là loại vật liệu có nhiệt độ chảy dính cao. Qua nghiên cứu thực nghiệm, nhiệt độ chảy dính của các loại kỹ thuật hợp kim cứng có cacbit vonfram ( WC), cacbit titan (TiC) với thép (10000C ) cao hơn các hợp kim coban với thép (6750C) 1.3. Tính công nghệ Dụng cụ cắt thường có hình dáng hình học phức tạp, đòi hỏi những yêu cầu kỹ thuật khá cao về độ chính xác hình dáng kích thước, độ nhẵn bề mặt. Vì vậy, vật liệu dụng cụ cắt cần phải có tính công nghệ tốt. Tính công nghệ tốt là khả năng của vật liệu cho phép gia công hợp lý, dễ dàng bằng các phương pháp gia công khác nhau như hàn, gia công bằng áp lực, bằng cắt, bằng nhiệt luyện, bằng hóa nhiệt... Tính công nghệ của vật liệu phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thành phần hóa học, cấu trúc tế vi, kích thước hạt, độ cứng, độ bền cơ học, độ dẫn nhiệt... 1.4. Tính kinh tế Khi chọn vật liệu dụng cụ cắt, ngoài việc chú ý đến tính năng cắt, tính công nghệ, còn cần phải chú ý đến giá thành của chúng nữa. Vật liệu dụng cụ cắt thường đắt tiền. Chi phí vật liệu thường chiếm một tỷ lệ cao trong giá thành chế tạo dụng cụ cắt. Do đó cần phải chọn vật liệu dụng cụ cắt phù hợp với yêu cầu kỹ thuật của dao, của chitiết gia công, nhằm giảm chi phí chế tạo dao cho một đơn vị chi tiết gia công. II.2.Thép dụng cụ Thép dụng cụ là loại thép dùng chế tạo các loại dụng cụ cắt gọt, dụng cụ biến dạng và dụng cụ đo. Tính chất cơ bản của dụng cụ là tác động lực vào phôi nên thép dụng cụ có yêu cầu cơ bản là có độ cứng cao, tính chống mài mòn cao. Độ cứng cao phải đảm bảo cao hơn hẳn độ cứng của phôi. Tuỳ từng loại phôi, sản phẩm mà có yêu cầu khác nhau về độ cứng tối thiểu. Tính chống mài mòn cao để đảm bảo dụng cụ được làm việc lâu dài, gia công khối lượng công việc lớn mà không bị hư hỏng, hoặc làm mất cấp chính xác. Độ dai va đập là yếu tố quan tâm thứ yếu: Nhằm đảm bảo cho dụng cụ tránh bị gãy vỡ khi làm việc. Tính chịu nhiệt: Do các dụng cụ làm việc với ma sát lớn, sinh nhiều nhiệt trong quá trình làm việc. 2.1Công dụng Thép dụng cụ thường dùng chế tạo các loại dụng cụ sau: Dụng cụ cắt: các loại dao cho máy tiện, máy phay, máy bào, tuốt... Dụng cụ biến dạng với đặc trưng tạo hình: trục cán, khuôn dập, khuôn ép chảy... Dụng cụ đo: các loại thước cặp, pan me, dưỡng đo kiểm... Ứng dụng khác:... 2.2Thành phần hoá học Cacbon: Hàm lượng cacbon quyết định đến độ cứng và tính chống mài mòn nên hàm lượng cacbon thường cao. Tùy thuộc vào các loại dụng cụ mà có thể ở các khoảng sau: Các các dụng cụ cần yêu cầu cao về độ cứng và độ chống mài mòn như dao cắt, dụng cụ biến dạng nguội, dụng cụ cắt gọt... hàm lượng cacbon có thể không thấp hơn 0,7-1,0%; nói chung vào khoảng trên 1,0% đến 1.3% vì lớn hơn thì độ bền bắt dầu giảm. Đối với các dụng cụ gia công phôi mềm hoặc ở trạng thái nóng, hàm lượng cacbon có thể thấp hơn (khoảng 0,3-0,5% so với loại trên). Hợp kim: Hợp kim trong thép dụng cụ thường đưa vào ít, hợp kim chủ yếu để tăng tính thấm tôi, tính chống ram do đó làm tăng tính cứng nóng (như W, Mo). 2.3Phân loại thép dụng cụ Thép dụng cụ thường được phân loại thành các loại thép sau: Thép làm dụng cụ cắt. Thép làm dao năng suất thấp Thép làm dao năng suất cao: thép gió... Thép làm dụng cụ biến dạng Thép làm dụng cụ biến dạng nguội Thép làm khuôn nhỏ, trung bình (theo đặc tính, phân loại khác nhau) Thép làm khuôn lớn và có tính chống mài mòn rất cao. Thép làm khuôn chịu tải trọng va đập Thép làm dụng cụ biến dạng nóng Thép làm khuôn rèn Thép làm khuôn ép chảy Thép làm dụng cụ đo Thép làm dụng cụ đo cấp chính xác cao Thép làm dụng cụ đu cấp chính xác thấp II.3. Thép cacbon 3.1. Thành phần hoá học Thành phần hoá học của thép cacbon gồm chủ yếu là Fe và C, ngoài ra còn có chứa một số nguyên tố khác nữa tuỳ theo điều kiện luyện thép. Nhưng nhìn chung hàm lượng của các nguyên tố trong thép cacbon khống chế trong phạm vi sau C < 2%, Mn< 0,8%, Si < 0,5%, P,S < 0,05%, Cr, Ni. Cu, W, Mo, Ti rất ít 0,1 đến 0,2%. Mn và Si là hai tạp chất có tác dụng nâng cao cơ tính của thép cacbon, P, S là tạp chất giảm chất lượng thép, nâng cao tính giòn nguội trong thép, nhưng lại tạo tính dễ cắt gọt cho thép. 3.2.Phân loại thép cacbon a. Theo độ sạch tạp chất có hại và phương pháp luyện Rõ ràng là thép càng ít tạp chất có hại (P,S) và các khí ( H,O,N) có độ dẻo, độ dai càng cao tức có cơ tính tổng hợp cao, chất lượng càng cao. Các phương pháp nhiệt luyện thép khác nhau có khả năng loại trừ tạp chất có hại khác nhau này ở các mức khác cao thấp khác nhau do đó tạo cho thép chất lượng tốt, xấu khác nhau. Có nhiều phương pháp luyện thép song cho đến hiện nay trên thế giới chỉ tồn tại ba phương pháp chính là lò mactanh, lò điện hồ quang và lò thổi oxy từ đỉnh Theo mức độ sạch tạp chất từ thấp đến cao có các mức chất lượng sau : + Chất lượng thường, lượng P,S chỉ khử được đến mức 0,05% cho mỗi nguyên tố. Cấp chất lượng này chỉ áp dụng cho nhóm thép có yêu cầu không cao như một số thép xây dựng thông dụng. + Chất lượng tốt, lượng P,S được khử đến mức 0,04% cho mỗi nguyên tố. Phương pháp nhiệt luyện bằng lò mactanh và lò điện hồ quang dễ dàng đạt được cấp chất lượng này. Cấp chất lượng này thường áp dụng cho các nhóm thép chế tạo máy thông dụng + Chất lượng cao, lượng P,S được khử đến mức 0,03% cho mỗi nguyên tố. Với các biện pháp kỹ thuật bổ sung (dùng chất khử mạnh, tuyển chọn nguyên liệu vào...) vẫn có thể đạt được cấp chất lượng này bằng phương pháp luyện thép trong lò điện hồ quang. + Chất lượng rất cao, lượng P,S được khử triệt để nhất 0,02% cho mỗi nguyên tố. Với các lò điện hồ quang không thể đạt được giới hạn này. Thép sau khi luyện ở lò này được tinh luyện tiếp tục: khử tạp chất ngoài lò bằng xỉ tổng hợp, bằng điện xỉ. b. Theo phương pháp khử oxy Theo mức độ khử oxy có triệt để hay không người ta chia ra hai loại thép sôi và thép lặng FeO + C Fe + CO Thép sôi là loại không được khử oxy triệt để, tức chỉ bằng chất khử không mạnh nên trong thép vẫn còn FeO và do đó có phản ứng: Khí Co bay lên làm mặt thép lỏng chuyển động giống như bị sôi (nên có tên gọi là thép sôi) và tạo ra bọt khí trong thỏi đúc. Khi cán nóng tiếp theo phần lớn bọt khí được hàn kín lại nên nói chung không ảnh hưởng xấu đến cơ tính của thép đã qua biến dạng nóng Thép dụng cụ loại này chủ yếu là công cụ nên yêu cầu chủ yếu là độ cứng và tính chống mài mòn cao. III.Cấu tạo của sản phẩm. CẤU TẠO MŨI KHOAN. Gồm: -Phần mũi khoan. +lưỡi ngang +lưỡi cắt chính -Phần than khoan. +cạnh viền. +rãnh khoan. -Chuôi khoan HÌNH DÁNG PHẦN MŨI KHOAN. MẶT CẮT PHẦN MŨI KHOAN. IV.Các phương pháp tạo ra sản phẩm : Quá trình luyện thép Oxit Sắt → Gang → Thép Từ quặng sắt với thành phần chính là sắt ôxyt Fe2O3, Fe3O4, người ta luyện trong lò cao được gang là hợp kim Fe và C trong đó lượng C chiếm hơn 1.7%.Qua lò luyện thép để khử bớt C trong gang, người ta được thép. Có rất nhiều loại thép khác nhau phụ thuộc vào thành phần hóa học, do phương pháp luyện, phương pháp rót.  Có nhiều phương pháp tạo ra sản phẩm: Dập,đúc,máy phay CNC…… 3.1.Sử dung phương pháp may phay CNC: Nếu sản xuất đơn chiếc thì sử dụng phương pháp này là hiệu quả nhất. 3.2.phương pháp dập. Để sản xuất mũi khoan người ta ít sử dụng phương pháp này.Vì chi tiết này rất phức tạp.Nên sử dụng phương án dập là rất kho khăn. 3.3.Phương pháp đúc. Phương pháp này cũng rất hay được sử dụng vì đơn giản dễ làm. Dưới đây là phần giới thiệu về phương pháp đúc đặc biệt. Là phương pháp khác đúc thông thường, đúc đặc biệt có sự khác biệt về nguyên liệu và công nghệ làm khuôn, cách điền đầy và tạo hình vật đúc. Đúc đặc biệt thường sử dụng khuôn kim loại. Thường có các dạng: Đúc trong khuôn kim loại, Đúc áp lực, Đúc ly tâm, Đúc liên tục và một số công nghệ đúc đặc biệt khác. Đúc trong khuôn kim loại Ưu điểm: Đúc trong khuôn kim loại là thuật ngữ chỉ một phương pháp sản xuất vật đúc bằng cách rót kim loại lỏng vào khuôn kim loại. Vật đúc đông đặc dưới tác dụng của trọng trường mà không chịu bất kỳ tác động nào khác. Đây là phương pháp rất phổ biến hiện nay do nó có các đặc điểm sau đây: Khuôn được sử dụng nhiều lần; Độ sạch và độ chính xác được nâng cao đáng kể. Điều này sẽ làm giảm khối lượng gia công cơ khí; Nâng cao độ bền cơ học của vật đúc, đặc biệt là độ bền ở lớp bề mặt tiếp giáp với khuôn kim loại. Nâng cao sản lượng hàng năm do giảm được kích thước đậu ngót và phế phẩm đúc. Nâng cao năng suất lao động. Tiết kiệm diện tích nhà xưởng do không cần chế tạo hỗn hợp làm khuôn và quá trình làm khuôn. Giảm giá thành sản phẩm. Dễ cơ khí và tự động hoá, điều kiện vệ sinh lao động tốt. Nhược điểm: Chế tạo khuôn kim loại phức tạp và đắt tiền; độ bền khuôn hạn chế khi đúc thép, khó đúc những vật thành mỏng và hình dáng phức tạp; vật đúc có ứng suất lớn do khuôn kim loại cản co mạnh; vật đúc gang dễ bị biến trắng; quy trình đúc phải chặt chẽ. Tuy có những đặc điểm trên nhưng công nghệ đúc trong khuôn kim loại vẫn được sử dụng rộng rãi để đúc gang, hợp kim và kim loại màu trong sản xuất hàng loạt và loạt lớn bởi vì có những chi tiết không thể chế tạo được nếu không sử dụng khuôn kim loại, ví dụ các tấm lớn thân máy bay, các chi tiết nhỏ nhưng đòi hỏi độ bền cao trong động cơ. Đúc phôi thép -Thiết bị đúc khuôn Thiết bị đúc khuôn thường được chia thành đúc trên và đúc dưới, đúc thép lắng và thép sôi. Đúc trên: Rót vào từ đầu thỏi. Đúc dưới: Ưu điểm: Rót vào ống từ các cống rót dâng lên từng thỏi từ phía dưới. Như vậy với đúc dưới, một lầm rót có thể rót được nhiều thỏi, năng suất và chất lượng bề mặt thỏi tốt hơn nhiều do mặt nước thép dâng lên bìh ổn không bắn toé như rót từ trên, khí, tạp chất và xỉ đều có điều kiện nổi lên trên tốt hơn, che chắn chống tái ô xy hoá cũng thuận tiện. Nhược điểm: Thiết bị trên đĩa đúc, ống rót trung tâm phức tạp hơn, tiên tốn thêm vật liệu chịu lửa và lượng thép ở ống rót và cống rót, giảm suất thu hồi kim loại. -Thùng rót Tác dụng của thùng rót hay còn gọi là thùng chứa ngoài tác dụng chứa đựng nước thép đến nơi đúc ra còn làm nhiệm vụ cuối cùng tiến thêm một bước nữa là khử ô xy, khử S, đồng đều nhiệt độ, thành phần nước thép, lắng nước thép một thời gian để khử khí, tạp chất và xỉ nổi lên tách ra khỏi nước thép, làm sạch cải thiện đáng kể lượng thép. Cũng chính lợi dụng thời gian nước thép lắng trong thùng dài hay ngắn, kích thước lỗ rót mà điều chỉnh nhiệt độ, tốc độ rót đúc hợp lý. Khi mà những năm gần đây phương pháp tinh luyện ngoài lò phát triển mạnh mẽ thì thùng rót kiêm luôn một thiết bị (lò luyện) quan trọng trong việc tinh luyện. -Khuôn đúc Khuôn đúc là thiết bị tạo hình cho nước thép đông đặc khi rót nước thép vào tạo thành thỏi thép. Trong sản xuất, khuôn đúc là phần hao tổn có tính thay đổi, có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng thép và là một chỉ tiêu hạch toán kinh tế. Cho nên thiết kế cần chính xác, sử dụng và duy tu bảo dưỡng chuẩn xác có ý nghĩa rất quan trọng. -Vật liệu làm khuôn: Vật liệu làm khuôn thường sử dụng gang có tính dẫn nhiệt tốt, chắc chắn và rẻ. Do tính chất của việc đúc thép rất khắc nghiệt, đều kiện làm việc của khuôn thép mang tính chu kỳ: gia nhiệt, làm nguội, tức là giãn nở, co ngót nên khuôn đúc dễ bị hỏng bởi nứt hoặc chóc. Tuổi thọ khuôn đúc phần lớn được quyết định bởi thành phần hoá học Để nâng cao tính đúc cần duy trì một hàm lượng các bon tương đối cao: Thường khoảng 3,2 -4,0%, Si líc (Si) chọn theo yêu cầu của tổ chức: thường khoảng 1,2 - 2,2 %. Hiện tượng tróc khuôn tăng theo hàm lượng Si tăng, nhưng nứt thì ngược lại. "test" V.Hóa bền và nhiệt luyện:  1.Khái quát chung về nhiệt luyện Ta đưa ra khẳng định rằng: Nhiệt luyện là một phương pháp tác động nhiệt độ lên vật chất nhằm làm thay đổi vi cấu trúc chất rắn, đôi khi tác động làm thay đổi cả thành phần hóa học và đặc tính của vật liệu. Đó là nói chung cho tất cả các lĩnh vực trong đời sống hàng ngày của chúng ta. Nếu nói riêng trong ngành cơ khí chế tạo máy thì: Nhiệt luyện là công nghệ nung nóng kim loại, hợp kim đến nhiệt độ xác định giữ nhiệt tại đó một thời gian cần thiết sau đó làm nguội với tốc độ thích hợp, làm thay đổi tổ chức do đó biến đổi cơ tính và các tính chất theo mong muốn. Như vậy ta có thể thấy rằng: Quá trình nhiệt luyện bao gồm sự nung nóng và làm nguội với mức độ chênh lệch đáng kể, hoặc xử lý nhiệt theo một thời gian biểu nhằm mục đích làm mềm hay làm cứng vật liệu, cũng như tạo ra sự cứng hay mềm khác nhau trên cùng một vật liệu ví dụ như “tôi bề mặt” thì vật liệu chỉ bị biến cứng lớp bề mặt bên ngoài chi tiết ( tăng tính chống mài mòn) nhưng lớp lõi bên trong của chi tiết thì vẫn giữ được độ dẻo và độ dai cần thiết ( chịu va đập cũng như chịu uốn rất tốt). Nhiệt luyện đòi hỏi một quy trình chặt chẽ và có kiểm soát thời gian cũng như tốc độ trao đổi nhiệt trên vật liệu. Cùng một loại vật liệu ban đầu nhưng khi nhiệt luyện ở các chế độ thời gian cũng như nhiệt độ khác nhau ta sẽ thu được các sản phẩm sau cùng khác nhau về tính chất cơ, lý và hóa tính. Từ khái niệm về nhiệt luyện ta thấy rằng có ba thông số đặc trưng cho quy trình nhiệt luyện đó là: +Nhiệt độ nung T0 +Thời gian giữ nhiệt tgn +Tốc độ nguội - Nhiệt độ nung Nhiệt độ nung là nhiệt độ cần đạt đến trong khi nung chi tiết. Đối với mỗi loại vật liệu khác nhau cũng như yêu cầu về tính chất cơ học của sản phẩm sau khi nhiệt luyện mà ta có nhiệt độ nung khác nhau. Thông thường thì để có được thông số này người ta thường tra trong một số các tài liệu về nhiệt luyện như “Sổ tay nhiệt luyện”. Có một điều mà chúng ta nên chú ý ở đây đó là việc chúng ta nên chọn chế độ nung nóng thích hợp để tránh cong vênh. -    Thời gian giữ nhiệt: Thời gian giữ nhiệt là thời gian cần thiết để duy trì kim loại hợp cũng như hợp kim ở nhiệt độ nung. Hay nói cách khác thì đây chính là khoảng thời gian cần thiết để cho nhiệt độ đồng đều trên toàn bộ tiết diện của sản phẩm. Giá trị này phụ thuộc chủ yếu vào vật liệu, phương pháp nung và hình dạng, kích thước của sản phẩm. Thường thì người ta tra “Sổ tay nhiệt luyện” để xác định giá trị này. -    Tốc độ làm nguội: Tốc độ nguội là mức độ giảm nhiệt độ theo thời gian. Đối với các môi trường khác nhau cũng như các phương pháp nhiệt luyện khác nhau mà người ta chọn giá trị của tốc độ nguội theo “Sổ tay nhiệt luyện” khác nhau. Ba thông số cơ bản vừa nêu trên đây người ta còn gọi bằng một tên khác đó là chế độ nhiệt luyện. Bảng 1:  Chế độ ủ thép các bon, thép hợp kim và thép gió. Mác thép Nhiệt độ nung P2 làm nguội Độ cứng (HB) Y7, Y7A, Y8, Y8A 740 – 7600C Trong lò với tốc độ 50 - 600/h tới nhiệt độ 500-6000sau đó làm nguội ngoài không khí 187 Y9, Y9A, Y10, Y10A, Y11, Y11A, Y12, Y12A, Y13, Y13A 750 – 7700C 192 - 217 X 780 – 8000C Trong lò với tốc độ nguội 300/h tới nhiệt độ 4000-5000sau đó làm nguội ngoài không khí 229 X05 187 – 241 9X 179 – 217 9Г, 9XC 197 – 241 XBГ 207 – 255 P18, P9 8400 – 8600C Trong lò có bọc dầu tới 6500 sau đó làm nguôi ngoài không khí 207 – 255 P9Φ5, P14Φ4, P9K5 207 – 270 P9K10, P10K5Φ5 255 – 290 Bảng 2: Chế độ ủ đẳng nhiệt thép dụng cụ. Mác thép Nung nóng bước đầu Ủ đẳng nhiệt Độ cứng HB Nhiệt độ    (0C) Thời gian ủ (giờ) Nhiệt độ     (0C) Thời gian ủ (giờ) Y9, Y9A Y10,Y10A Y12,Y12A 700 – 770 700 – 770 700 – 770 1 – 2 1 – 2 1 – 2 600 – 650 620 – 660 640 – 680 1 – 2 1 – 2 1 – 2 170 – 187 179 – 197 187 – 207 X 9XC B1 XBГ 770 – 790 790 – 810 750 – 770 770 – 790 1 – 2 1 – 2 1 – 2 1 – 2 670 – 720 700 – 730 670 – 700 680 – 700 3 – 4 3 – 4 3 – 4 3 – 4 197 – 228 197 – 241 187 – 228 207 – 225 P9, P18 P9Φ5 P10K5Φ5 P14Φ4 860 – 880 860 – 880 860 – 880 860 – 880 1 – 2 1 – 2 1 – 2 1 – 2 730 – 750 740 – 760 740 – 760 740 – 760 3 – 4 6 – 8 6 – 8 6 – 8 207 – 241 ≤ 241 ≤ 255 ≤ 241 Xét về mặt bản chất thì: Bản chất của nhiệt luyện là làm thay đổi tổ chức của vật liệu. Khi nung vật liệu thì tổ chức của vật liệu bị thay đổi, tùy thời điểm nâng hạ nhiệt độ với các tốc độ khác nhau cũng như các phương pháp nhiệt luyện khác nhau mà người ta có thể thu được các loại sản phẩm khác nhau. Và để làm thay đổi mạnh hơn nữa các tính chất của kim loại và phi kim người ta còn kết hợp đồng thời giữa biến dạng dẻo và nhiệt luyện hay tác dụng hóa học với nhiệt luyện như vậy thì nhiệt luyện nói chung bao gồm có ba loại: +Nhiệt luyện đơn giản +Cơ nhiệt luyện +Hóa nhiệt luyện Trong bài viết này chúng ta chỉ chú trọng vào hai dạng nhiệt luyện phổ biến nhất và thường được dùng nhất trong ngành cơ khí chế tạo của chúng ta đó là: +   Nhiệt luyện đơn giản. +  Hóa nhiệt luyện.` V.2 Các phương pháp nhiệt luyện đơn giản 2.1 Ủ 1,Khái niệm Ủ là phương pháp nung nóng thép đến nhiệt độ xác định giữ nhiệt trong một khoảng thời gian cần thiết rồi làm nguội chậm để đạt được tổ chức ổn định peclit với độ cứng thấp nhất và độ dẻo cao. ·       Năm mục đích của phương pháp pháp ủ là: -Giảm độ cứng (làm mềm thép) để dễ tiến hành gia công cắt gọt -Làm tăng độ dẻo để dễ tiến hành gia công biến dạng nguội (dập, cán và kéo). -Làm giảm hay làm mất ứng suất bên trong gây nên bởi quá trình gia công cắt, đúc, hàn, biến dạng -Làm đồng đều thành phần hóa học trên vật đúc bị thiên tích. -Làm nhỏ hạt thép. 2, Phân loại các phương pháp ủ Phương pháp ủ được chia làm hai loại là: -Ủ có chuyển biến pha. -Ủ không có chuyển biến pha. Ủ không có chuyển biến pha là phương pháp ủ mà không có chuyển biến peclit → austenits khi nung nóng do đó không làm biến đổi tổ chức của thép. Và ngược lại thì được gọi là ủ có chuyển biến pha. 2.1.1 Các phương pháp ủ không có chuyển biến pha a, Ủ thấp Ủ thấp hay còn được gọi là ủ non là phương pháp nhiệt luyện được tiến hành ở nhiệt độ 200 – 6000C với mục đích làm giảm hay khử bỏ ứng suất bên trong vật đúc hay sản phẩm cơ khí đã qua gia công cắt gọt hay dập nguội. Khi nhiệt độ ủ dừng ở mức 200 – 3000C thì chỉ khử bỏ được một phần ứng suất bên trong của chi tiết Khi nhiệt độ ủ vào khoảng 450 – 6000C ta sẽ khử bỏ được hoàn toàn ứng suất bên trong. Chính vì những lý do này cho nên ủ thấp được dùng cho các chi tiết máy quan trọng chỉ đòi hỏi việc làm giảm hay khử bỏ ứng suất bên trong. b, Ủ kết tinh lại Ủ kết tinh lại được tiến hành cho thép đã qua biến dạng nguội, bị biến cứng và cần khôi phục lại tính dẻo, độ cứng ở mức như trước khi bị biến dạng. Đối với thép các bon ủ kết tinh lại được tiến hành ở nhiệt độ 600 – 7000C. Khác với ủ thấp, ủ kết tinh lại làm giảm độ cứng và làm thay đổi kích thước hạt, vì vậy phương pháp này thường không được áp dụng cho thép vì phần bị biến dạng tới hạn sau khi kết tinh lại sẽ có hạt rất lớn làm cho thép trở nên giòn – một điều mà không bất kỳ một ai muốn nó xảy ra. Để tránh thiếu sót này thì đối với thép người ta áp dụng các phương pháp ủ có chuyển biến pha. Phương pháp ủ kết tinh lại chỉ được áp dụng cho các kim loại, hợp kim không có chuyển biến thù hình như Nhôm và Đồng. 2.1.2. Các phương pháp ủ có chuyển biến pha a, Ủ hoàn toàn Ủ hoàn toàn là phương pháp ủ áp dụng cho thép trước cùng tích với lượng các bon trong khoảng 0,30 – 0,65% với đặc điểm là nung nóng thép tới trạng thái hoàn toàn austenits Mục đích của phương pháp ủ hoàn toàn này là: Làm nhỏ hạt thép Làm giảm độ cứng và làm tăng độ dẻo để dễ cắt gọt và dập nguội với độ cứng đạt được là 160 – 200HB a, Ủ không hoàn toàn Ủ không hoàn toàn là phương pháp ủ áp dụng cho thép dụng cụ có hàm lượng các bon lớn hơn 0,7% vớ đặc dierm nung nóng thép tới trạng thái không hoàn toàn là austenits. c. Ủ đẳng nhiệt Ủ đẳng nhiệt thường được dùng cho thép hợp kim để rút ngắn thời gian ủ Ủ đẳng nhiệt được tiến hành như sau: Chi tiết sau khi được giữ ở nhiệt độ ủ sẽ được làm nguội trong môi trường có nhiệt độ cố định, giữ chi tiết ở nhiệt độ này một thời gian đủ dài để hoàn thành chuyển biến sau đó làm nguội ngoài không khí. Tùy theo nhiệt độ giữ đẳng nhiệt mà người ta thu được các loại sản phẩm khác nhau với tính chất cơ lý và hóa tính cũng khác nhau. d.,Ủ khuyếch tán Ủ khuyếch tán  là dạng ủ được tiến hành ở nhiệt độ rất cao 1000 – 12000C, thời gian giữ nhiệt dài để làm đồng đều thành phần vật đúc và thường được dùng cho thép hợp kim cao. 2.2 Thường hóa.   Thường hóa là phương pháp nhiệt luyện bao gồm nung nóng thép đến một trạng thái hoàn toàn austenits giữ nhiệt trong một thời gian cần thiết rồi làm nguội tiếp theo trong không khí tĩnh để austenits phân hóa thành tổ chức gần ổn định: peclit phân tán hay xoocbit với độ cứng tương đối thấp. Các thông số cơ bản của thường hóa: 1, Nhiệt độ: Giống như ủ hoàn toàn nhưng được áp dụng cho cả thép sau cùng tích Thép trước cùng tích: Tth=Ac3 + (30 – 500C) Thép sau cùng tích:Tth=Acm + (30 – 500C) 2, Tốc độ nguội: Tốc độ nguội của phương pháp thường hóa nhanh hơn ủ, không phải dùng lò khi làm nguội, tổ chức đạt được là gần cân bằng với độ cứng cao hơn ủ. Ba mục đích cơ bản của thường hóa: Đạt độ cứng thích hợp để gia công cắt cho thép cacbon thấp Làm nhỏ xementit chuẩn bị cho nhiệt luyện kết thúc Làm mất lưới xementit II của thép sau cùng tích. 2.3 Tôi 1, Khái niệm Tôi là phương pháp nhiệt luyện gồm nung nóng chi tiết đến nhiệt độ cao hơn nhiệt độ tới hạn Ac1 hoặc là Ac3 tùy thuộc vào loại thép để làm xuất hiện tổ chức austenits. Sau khi giữ nhiệt cho chi tiết trong khoảng một thời gian nhất định rồi làm nguội nhanh thích hợp để austenits chuyển thành mactenxit hay các tổ chức không ổn định khác với độ cứng và độ bền cao hơn. Mục đích của phương pháp tôi: Nâng cao độ cứng và tính chông mài mòn cho thép do đó kéo dài thời gian làm việc cho chi tiết chịu mài mòn Nâng cao độ bền do đó nâng cao được độ chịu tải của chi tiết máy. Là một trong những nguyên công gia công cuối cùng khi chi tiết đã ở dạng thành phẩm. 2, Các dạng môi trường tôi thường dùng 1. Nước Nước là môi trường tôi đơn giản nhất và được sử dụng rộng rãi nhất thường dùng để tôi thép các bon hay thép hợp kim thấp. Nước là môi trường tôi mạnh do vậy đảm bảo độ cứng cao khi tôi nhưng cũng dễ gây ra nứt, biến dạng. Khi tôi phải chú ý luôn giữ nước ở bể tôi lạnh bằng cách cấp nước lạnh mới vào và thả lớp nước nóng ở bể đi. 2. Dung dịch muối ăn (NaCl) hay xút (NaOH) Dung dịch nước pha thêm một ít muối ăn (NaCl) hay xút (NaOH) là môi trường tôi mạnh hơn nước, khả năng tôi cứng của dung dịch tăng lên song không tăng khả năng gây ra nứt, sau khi tôi bề mặt chi tiết sạch. 3. Dầu Dầu là môi trường tôi rất thông dụng. Tốc độ làm nguội phụ thuộc vào nhiệt độ. Ví dụ như: Tốc độ làm nguội trong môi trường nhiệt độ 500 – 6000C lớn hơn tốc độ làm nguội trong vùng nhiệt độ 250 – 3000C khoảng 5 – 6 lần. Do tốc độ nguội nhỏ nên dầu được dùng chủ yếu để tôi các loại thép có austenits ổn định, thép hợp kim hay là môi trường tôi thứ hai khi tôi hai môi trường. 4. Các phương pháp tôi a. Tôi trong một trường. Tôi trong một môi trường là phương pháp tôi mà sau khi nung nóng thép đến nhiệt độ tôi giữ nhiệt trong một thời gian cần thiết rồi làm nguội trong một mội trường với tốc độ đủ nhanh đến nhiệt độ nhất định để austenits biến thành mactenxit. Nhược điểm của phương pháp tôi này là: Tạo ứng suất lớn nhất khi làm nguội trong môi trường nước. Thông thường thì thép các bon được tôi trong môi trường nước hoặc dung dịch NaCl, NaOH còn thép hợp kim được làm nguội trong dầu b. Tôi trong hai môi trường Sau khi nung nóng thép đến nhiệt độ tôi, giữ nhiệt trong một thời gian cần thiết rồi làm nguội trong hai môi trường. Đầu tiên là môi trường có tốc độ nguội nhanh đến khoảng 250 – 3000C thì chuyển sang môi trường tôi thứ hai có tốc độ nguội chậm hơn. Tôi trong hai môi trường giảm được ứng suất nên hạn chế được cong vênh do đó phương pháp này dùng để tôi các dụng cụ bằng thép các bon. Nhược điểm của phương pháp này là: Khó xác định được thời gian chuyển từ môi trường tôi thứ nhất sang môi trường tôi thứ hai. c. Tôi phân cấp Khi tôi phân cấp đầu tiên chi tiết được làm nguội trong một môi trường có nhiệt độ cố định và cao hơn Mđ (Mđ) là nhiệt độ bắt đầu chuyển biến mactenxits) của thép, giữ nhiệt trong khoảng thời gian nhất định để nhiệt độ đồng đều tren toàn bộ chi tiết. Sau khi chi tiết được giữ đẳng nhiệt trong thời gian nhất định để đạt được nhiệt độ của môi trường muối nóng chảy người ta nhấc ra làm nguội chậm trong không khí, chuyển biến mactenxits xảy ra khi làm nguội trong không khí (Môi trường làm nguội khi tôi phân cấp là môi trường muối nóng chảy có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ Mđ) Ưu điểm của phương pháp tôi phân cáp Ứng suất bên trong của chi tiết là rất thấp do quá trình nguội được ngắt làm hai giai đoạn, chênh lệch giữa lõi và bề mặt ít, chuyển biến mactenxits xảy ra với tốc độ chậm Có thể tiến hành nắn, sửa cong vênh trong các đồ gá đặc biệt Nhược điểm của phương pháp tôi phân cấp Khó dùng cho các chi tiết lớn bởi vì môi trường có nhiệt độ cao (300 – 5000C) khả năng làm nguội chậm nên với các chi tiết có tiết diện lớn khó đạt được tốc độ nguội tới hạn. d. Tôi đẳng nhiệt Tôi đẳng nhiệt là phương pháp tôi mà chi tiết sau khi được nung nóng và giữ nhiệt sẽ được làm nguội trong môi trường có nhiệt độ nhất định với thời gian đủ lâu để austenits phân hóa hoàn toàn thành hỗn hợp X + Fe với độ dai tốt. Người ta thường giữ nhiệt ở 250 – 4000Cđể được bainit và ở nhiệt độ cao hơn 5000C để được trustit. Tôi đẳng nhiệt áp dụng cho các thép hợp kim cứng có tính ổn định của austenits và có tiết diện nhỏ. e. Tôi tự ram Tôi tự ram là phương pháp tôi mà toàn bộ chi tiết được nung nóng đến nhiệt độ tôi sau khi giữ nhiệt người ta chỉ nhúng một phần vào môi trường làm nguội trong thời gian ngắn nhất định đủ để chuyển biến thành mactenxits trong khi đó lõi và phần còn lại vẫn còn nóng vì vậy khi dừng làm nguội nhiệt độ của phần lõi sẽ nung nóng phần đã được tôi cứng do đó ram được ngay. Ưu điểm của phương pháp này là giảm được nứt do tôi vì quá trình ram đã xảy ra kịp thời, không tốn lò, nhiệt năng và rút ngắn được quá trình chế tạo, không mất thời gian ram tiếp theo. f. Tôi bộ phận Có hai cách tôi bộ phận là                                 Nung nóng bộ phậnNung nóng bộ phận là phương pháp tôi chỉ nung nóng phần cứng lên đến nhiệt độ tôi sau đó được làm nguội bình thường trong mọt môi trường tôi thích hợp, phần bị nung nóng sẽ được tôi cứng và phần còn lại thì vẫn mềm.                             Nung nóng toàn bộ làm nguội bộ phận Đây là phương pháp tôi mà khi tôi ta nung nóng toàn bộ chi tiết nhưng khi làm nguội thì chỉ có một bộ phận của chi tiết được làm nguội bằng môi trường thích hợp để đạt được cơ tính theo ý muốn của chúng ta. g. Gia công lạnh Mục đích của gia công lạnh là làm tăng độ cứng của thép dụng cụ, hợp kim sau khi tôi để tăng tính chống mài mòn và thương được áp dụng cho thép dụng cụ cắt, chi tiết thấm các bon, vòng bi… Có một điều cần chú ý đó là gia công lạnh phải được tiến hành ngay sau khi tôi vì để lâu ở nhiệt độ thường sẽ làm ổn định hóa austenits hiệu quả gia công lạnh sẽ kém đi. h. Tôi bề mặt Tôi bề mặt thực chất là phương pháp tôi bộ phận khi đó chỉ có lớp bề mặt chi tiết được tôi cứng còn lõi thì không được tôi. Như vậy thì sau khi tôi chỉ có bề mặt là có tổ chức mactenxits còn những lớp bên trong có tổ chưc xoocbit – peclit. Chiều sâu của lớp được tôi phụ thuộc vào sự phân bố nhiệt nung. Chiều sâu của lớp này có thể đạt được bằng cách sử dụng: Tôi bề mặt bằng ngọn lửa đèn oxy – axetylen. Tôi bề mặt khi nung trong chất điện phân Tôi bề mặt ngoài khi nung nóng bằng phương pháp tiếp xúc Tôi cao tần 2.4 Ram 1, Khái niệm Ram là phương pháp nhiệt luyện bao gồm nung nóng chi tiết đã tôi đến nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ tới hạn Ac1 sau đó giữ nhiệt một thời gian cần thiết để mactenxits và austenits dư phân hóa thành các tổ chức thích hợp rồi làm nguội. 2,Mục đích của ram Giảm ứng suất bên trong của thép đến mức không làm nó quá giòn. Khử bỏ hoàn toàn ứng suất bên trong Điều chỉnh cơ tính cho phù hợp với điều kiện làm việc cụ thể của chi tiết máy và dụng cụ. 3, Phân loại ram Có ba phương pháp ram là: -Ram thấp -Ram trung bình -Ram cao a. Ram thấp Ram thấp là phương pháp nhiệt luyện gồm nung nóng thép đã tôi trong khoảng 150 – 2500C tổ chức đạt được là mactenxits ram. Khi ram thấp độ cứng hầu như không thay đổi hoặc có giảm thì cũng giảm rất ít (1 – 3 HRC), ứng suất bên trong giảm đi chút ít. Các sản phẩm cần áp dụng ram thấp sau khi tôi là các dụng cụ cắt gọt, chi tiết cần có độ cứng cao và khả năng chống mài mòn tốt. b. Ram trung bình Ram trung bình là phương pháp nung nóng thép đã tôi trong khoảng 300 – 4000C tổ chức nhận được là trustit ram. Khi ram trung bình độ cứng của thép tuy có giảm nhưng vẫn còn khá cao khoảng 40 – 50HRC ứng suất bên trong giảm mạnh giới hạn đàn hồi đạt mức cao nhất, độ dẻo, độ dai tăng lên. Ram trung bình dùng cho các chi tiết yêu cầu giới hạn đàn hồi cao như lò xo nhíp hay độ dẻo, độ dai cao như khuôn dập nóng, khuôn rèn.. c.Ram cao Ram cao là phương pháp nhiệt luyện bao gồm nung nóng thép đã tôi lên khoảng 500 – 6000C, tổ chức đạt được là xoocbit ram. Khi ram cao độ cứng của thép tôi giảm mạnh, ứng suất trong bị khử bỏ, độ bền giảm nhưng độ dẻo, độ dai tăng lên Ram cao dùng cho các chi tiết có yêu cầu cơ tính tổng hợp cao, sau khi ram độ cứng đạt 180 – 250HB tổ chức là xoocbit ram hay peclit thường dùng cho các chi tiết máy như: tay biên, bu lông, trục trước ô tô… V.3 Hóa nhiệt luyện 3.1 Khái niệm và các đặc điểm Hóa nhiệt luyện là một trong các phương pháp hóa bền bề mặt, khác với nhiệt luyện đơn giản là ngoài việc làm thay đổi cấu trúc bên trong nó còn làm thay đổi thành phần hóa học của sản phẩm.     - Ba đặc điểm cơ bản của hóa nhiệt luyện là: Có thể áp dụng cho tất cả các loại chi tiết, kể cả các chi tiết có hình dạng phức tạp khi không dùng được các phương pháp hóa bền bề mặt khác được. Tính chất của lớp bề mặt và trong lõi chi tiết là khác nhau do thành phần hóa học của chúng là khác nhau sau khi thấm. Không sợ quá nhiệt vì sau khi hóa nhiệt luyện người ta còn sử dụng phương pháp nhiệt luyện đơn giản như đã nói ở trên.        -Mục đích của phương pháp hóa nhiệt luyện Tăng độ cứng, độ bền và tính chống mài mòn cũng như độ bền mỏi của chi tiết. Nâng cao tính chống ăn mòn điện hóa và hóa học, chống oxy hóa ở nhiệt độ cao, tăng khả năng chịu axit của lớp bề mặt chi tiết     3.2 Những quá trình xẩy ra khi hoá nhiệt luyệnThông 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. 1,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 + ChtCH4 2H2 + Cht Khi thấm Nitơ:2NH3 3H2 + 2Nht 2,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. 3, 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. 4,Ảnh hưởng của nhiệt độChiều 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 tánA: Hằng số phụ thuộc mang tinh thể Q: Năng lượng hoạt khuếch tánT: Nhiệt độ thấm (K)R: Hằng số khíVới 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. 5,Ảnh hưởng của thời gianỞ 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 tánK: Hệ số tỷ lệ phụ thuộc vào Dt: 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. 3.3 Các phương pháp hóa nhiệt luyện 1, Thấm các bon Thấm các bon là phương pháp hóa nhiệt luyện làm bão hòa các bon vào bề mặt của thép các bon thấp để sau đó là tôi và ram thấp làm bề mặt có độ cứng và độ bền cao còn lõi vẫn dẻo và dai. Mục đích của phương pháp thấm các bon là làm cho bề mặt của thép có độ cứng cao ( trên 60HRC). Có tính chống mài mòn cao chịu mỏi tốt còn lõi vẫn giữ được tính dẻo dai của thép ban đầu đem thấm. Do vậy chi tiết đem thấm các bon là các chi tiết chịu tải trọng va đập hoặc là bề mặt chịu ma sát. Những yêu cầu đối với lớp thấm các bon và lõi sau khi thấm các bon là: Hàm lượng các bon phải đạt tới 0,8 – 1,2% Độ cứng của lớp bề mặt sau khi thấm và nhiệt luyện phải đạt được 58 – 60HRC Tổ chức tế vi của lớp bề mặt và lõi sau khi thấm, tôi và ram thấp phải đạt được bề mặt là mactenxits và các phần tử các bít nhỏ mịn, phân bố đều, lõi là macstenxits và không có ferit hoặc các tổ chức trung gian khác Hạt nhỏ cấp 5 – 6 2,Một số phương pháp thấm các bon như sau:   Thâm các bon ở thể rắn Thấm các bon ở thể rắn là quá trình làm bão hòa vào lớp bề mặt chi tiết bằng vật liệu thép các bon thấp (<0,3%) để làm tăng hàm lượng các bon của lớp bề mặt trong môi trườn chất thấm ở thể rắn. Nhiệt độ thấm các bon ở thể rắn thường chọn vào khoảng 930 – 9500C thời gian thấm phụ thuộc vào chiều dày lớp thấm. Nhiệt độ thấm càng cao quá trình thấm càng nhanh nhưng việc tăng nhiệt độ thấm bị giới hạn vì khi nhiệt độ thấm cao hạt austenits trở nên thô do đó cơ tính của lớp thấm là thấp. Ưu nhược điểm của phương pháp này là: Thiết bị đơn giản, chất thấm dễ tìm, thao tác dễ thích hợp cho mọi cơ sở sản xuất, áp dụng cho sản xuất đơn chiếc hay sản xuất loạt nhỏ Chất lượng thấm không đều thao tác nặng nhọc tốn nhiều nhiệt, thời gian dài nên năng suất thấp khó cơ khí tự động hóa. 3,Thấm các bon ở thể khí Thấm các bon thể khí được tiến hành ở nhiệt độ 905 – 9300C thời gian giữ nhiệt ở nhiệt độ thấm phụ thuộc vào chiều sâu lớp thấm nhưng quá trình thấm xảy ra nhanh hơn so với thấm các bon ở thể rắn Thấm các bon ở thể khí có một số ưu điểm so với thấm các bon ở thể rắn là: Thiết bị cho phép tăng nhanh quá trình sản xuất, tăng năng suất lao động Rút ngắn đáng kể thời gian thấm Điều kiện lao động tốt hơn, dễ cơ khí hóa và tự động hóa sản xuất Chất lượng tốt do đảm bảo khống chế được nồng độ các bon ở lớp bề mặt theo yêu cầu. 4,Thấm các bon ở thể lỏng Phương pháp này chủ yếu dùng cho chi tiết nhỏ. Đặc điểm của việc thấm các bon ở thể lỏng là quá trình xảy ra nhanh nung nóng đều và có thể tôi trực tiếp sau khi thấm. Ưu điểm của thấm các bon ở thể lỏng là bề mặt chi tiết sau khi thấm và tôi trực tiếp rất sạch không cần làm sạch cơ học tiếp theo. → Công dụng của việc thấm các bon Thấm các bon cũng cho cơ tính và công dụng như tôi bề mặt: bề mặt cứng, lõi dẻo dai song ở mức độ cao hơn do nó đảm bảo tính chống mài mòn và chịu tải trọng tốt hơn Thấm các bon thường được áp dụng cho các chi tiết làm việc trong điều kiện nặng và cũng có thể áp dụng cho các chi tiết phức tạp. 5, Thấm Ni tơ Thấm ni tơ là phương pháp hóa nhiệt luyện làm bão hòa ni tơ vào bề mặt của thép nhằm mục đích là nâng cao độ cứng và tính chống mài mòn. Cũng như thấm các bon thấm ni tơ tạo nên lớp ứng suất nén dư ở bề mặt do đó làm tăng giới hạn mỏi Ngoài ra thấm ni tơ có bề mặt mờ chống ăn mòn tốt trong môi trường khí quyển và có thể dùng làm đồ trang sức. Đặc điểm của phương pháp thấm ni tơ: Do phải tiến hành ở nhiệt độ thấp sự khuếch tán khó khăn nên thời gian dài mà lớp thấm vẫn mỏng Sau khi thấm không tiến hành tôi và mài Thép dùng để thấm là thép hợp kim chuyên dùng lớp thấm cứng và độ cứng rất cao này giữ được ngay cả khi làm việc ở nhiệt độ trên 5000C → Công dụng của việc thấm ni tơ Thấm ni tơ chủ yếu được dùng cho những chi tiết cần độ cứng và tính chống mài mòn rất cao làm việc ở nhiệt độ 5000C song chịu tải trọng không lớn như: một số trục bánh răng, sơ mi trong máy bay, dụng cụ cắt, dụng cụ đo. 6, Thấm Xianua Thấm xianua là phương pháp thấm làm bão hòa đồng thời các bon và ni tơ vào bề mặt thép để nâng cao độ cứng và tính chống mài mòn của thép. Độ cứng cũng như tính chông mài mòn của lớp thấm các bon – ni tơ cao hơn so với thấm các bon nhưng lại thấp hơn so với thấm ni tơ Đặc điểm của phương pháp thấm xianua Lớp thấm các bon – ni tơ có thể gần với lớp thấm các bon hơn hoặc là gần với lớp thấm ni tơ hơn là tùy vào tỷ lệ các bon và ni tơ Nếu quá trình xảy ra ở nhiệt độ cao (>8500C) các bon sẽ khuếch tán mạnh và lớp thấm sẽ gần với thấm các bon hơn Nếu quá trình xảy ra ở nhiệt độ thấp ni tơ sẽ khuếch tán mạnh và lớp thấm sẽ gần với thấm ni tơ hơn Thấm xianua tương tự như thấm các bon có thể tiến hành ở thể rắn, lỏng, khí phụ thuộc vào nhiệt độ và mục đích của quá trình Các phương pháp thấm xianua + Thấm xianua ở nhiệt độ thấp Thấm xianua ở nhiệt độ thấp tiến hành ở nhiệt độ 540 – 5600C thường được dùng cho thép hợp kim cao, lớp thấm mỏng và cứng, làm tăng mạnh tuổi thọ của dụng cụ cắt Thấm xianua ở nhiệt độ thấp trong thể khí cũng có thể được dùng cho các chi tiets máy làm việc trong điều kiện tải trọng không lớn như xupap động cơ ô tô, ống lót, bánh răng kích thước nhỏ. + Thấm xianua ở nhiệt độ cao Thấm xianua ở nhiệt độ cao giống như thấm các bon được tiến hành ở nhiệt độ 750 – 9000C và dùng cho các chi tiết máy với yêu cầu chiều dày lớp hóa bền khong nhỏ hơn 0,3 – 0,5mm. Do quá trình tiến hành ở nhiệt độ cao nen lượng ni tơ trong lớp thấm không nhiều nhưng nó lại có tác dụng làm nhanh quá trình khuếch tán của các bon do đó rút ngắn được thời gian của quá trình thấm Phương pháp thấm xianua ở nhiệt độ cao ở thể lỏng được dùng thay thế cho thấm các bon vì nó có một số ưu điểm sau Rút ngắn được thời gian thấm Chi tiết ít bị biến dạn và cong vênh nhất là những chi tiết phức tạp Khả năng chống mài mòn và chống gỉ của lớp thấm là cao Nhược điểm của phương pháp thấm xianua Giá thành cao Độc nên phải có những biện pháp bảo vệ cần thiết 7, Thấm kim loại Thấm kim loại là quá trình làm bão hòa bề mặt chi tiết bằng một hay một số kim loại khác nhau như crom, nhôm, silic… Thấm kim loại được dùng để tăng tính chịu nóng, tính bền vững và sự chống ăn mòn, độ cứng và tính chống mài mòn của các chi tiết bằng thép. Quá trình thấm được thực hiện ở nhiệt độ cao 1000 – 11000C và thời gian giữ nhiệt dài để đảm bảo chiều sâu lớp thấm cần thiết. Cho dụng cụ gia công, chế biến vật liệu chính trên. V.4. thép gió: Thép gió còn được gọi là thép cao tốc. Đó là loại thép hợp kim có hàm lượng hợp kim cao, nhất là vomfram (khoảng 6 19%) và crôm (khoảng 3 4,6%). Sau khi nhiệt luyện, độ cứng đạt HRC62 65. Thép gió có độ thấm tôi lớn, độ bền mòn và độ bền cơ học cao. Độ bền nhiệt khoảng 600oC. Vì vậy dao thép gió có thể cắt với tốc độ lớn gấp 3 4 lần dao thép cácbon dụng cụ. Tốc độ cắt lớn nhất của dao thép gió Vmax = 50m/ph. Thép gió được chia làm hai loại: Thép gió có năng suất thường, gồm các mác: P18, P12, P9, P6M5. Thép gió có năng suất cao, gồm các mác: P18 2, P9 5, P14 4, P9K5, P9K10,P18K5 2, P10K5 5. Chữ P - ký hiệu của thép gió; - Vanađi (V) ; K - côban (Co) ; M - môlíp đen (Mo). Các chỉ số đứng sau chữ P, , K, M biểu thị hàm lượng tính theo phần trăm của vonfram, vanađi, côban, môlíp đen. Thép gió P18 và P9 được sử dụng phổ biến. Chúng có độ bền nhiệt và tính năng cắt như nhau. Do đó tuổi bền khi cắt ở vùng tốc độ cao là như nhau. Còn khi cắt ở vùng tốc độ thấp (dao chuốt), dao thép gió P18 có tuổi bền cao hơn dao thép gió P9 vì độ chịu mòn ở trạng thái nguội của thép gió P18 cao hơn P9.Thép gió P9 có hàm lượng vanađi cao hơn nên cứng hơn, khó mài hơn. Khi mài sắc dễ sinh hiện tượng cháy bề mặt làm độ cứng giảm. Thép gió P9 có hàm lượng vonfram ít hơn nên rẻ hơn. Mặt khác do ít vonfram nên lượng cacbít dư ít và có sự phân bố cacbít đồng đều hơn nên có tính gia công tốt ở trạng thái nóng, dễ rèn, dễ cán. Điều đó quan trọng đối với dụng cụ cắt có phôi được tạo nên bằng phương pháp biến dạng dẻo (mũi khoan xoắn). Nhược điểm lớn nhất của thép gió là sự phân bố không đồng nhất của cacbit sinh ra trong quá trình biến cứng của thép đúc. Do dó làm giảm chất lượng và cơ tính của thép gió dẫn đến lưỡi cắt dễ bị mẻ gẫy, làm giảm tuổi bền của dao. Vì vậy khi gia công cơ, phôi thép gió cần được rèn đi rèn lại nhiều lần để phân bố lại cacbít cho đồng đều. Đối với dụng cụ cắt có hình dáng đơn giản (dao tiện, dao phay, mũi khoét...) làm việc ở vùng tốc độ cao nên làm bằng thép gió P9. Còn đối với các loại dao định hình phức tạp (dao cắt ren, cắt răng... cũng như đối với các dụng cụ cắt làm việc ở vùng tốc độ thấp (dao chuốt, mũi doa, mũi khoét nhỏ...) nên chế tạo bằng thép gió P18. Thép gió có năng suất cao được chế tạo theo hai hướng: + Thêm côban: Như thép gió P9K5, P9K10, P10K5 5, P18K5 2. Côban làm tăng độ chịu nhiệt, độ cứng do đó làm tăng tính cắt của thép gió. Nhưng nếu tăng côban quá nhiều sẽ làm tăng dộ giòn, giảm độ bền. Mặt khác côban đắt tiền nên loại thép gió này chỉ dùng để gia công những vật liệu khó cắt như thép chịu nhiệt, thép không gỉ... + Thêm vanađi: Như thép gió P9 9, P14 4, P18 2, P10K5 5, P18K5 2. Thép gió vanađi có độ bền nhiệt và nhất là độ cứng, độ chịu mòn cao hơn thép gió P18. Nhưng nhược điểm của chúng là khó rèn, khó mài sắc. Do đó chỉ dùng để chế tạo các loại dao gia công tinh và dao có lưỡi cắt mỏng (dao chuốt, mũi doa, dao cà răng...). Thép gió thường có hàm lượng molip đen khoảng 0,3'%. Để giảm lượng vonfram, có thể tăng môlíp đen theo định mức: 1% môlíp đen thay thế cho 2% vonfram và nhận được loại thép gió môlíp đen. Khi đó mác thép được ghi thêm chữ M. Ví dụ: P18M và P9M. Hàm lượng môlíp đen trong thép gió P18M cho phép đến 1%, trong thép gió P9M cho phép đến 0,6%. Nói chung tính năng cắt của hai nhóm thép gió vonfram và thép gió môlíp đen tương đương nhau. Thép gió môlip đen có độ không đồng nhất cacbít nhỏ hơn thép gió vonfram. Song nhược điểm cơ bản của thép gió môlip đen là làm giảm nhiệt độ tôi và tăng sự thoát cacbon bề mặt khi tăng hàm môlip đen. Vì vậy để tránh làm hỏng lớp bề mặt của dao cần tiến hành tôi trong lò có môi trưòng bảo vệ. Ngoài ra, chất lượng thép gió phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt luyện. Vì vậy khi nhiệt luyện thép gió cần chú ý một số điểm chủ yếu sau : - Không nung nóng thép gió đột ngột đến nhiệt độ cao ( nhiệt độ tôi bằng 13000c) mà phải tăng nhiệt độ dần dần từ 6500C, vì thép gió có độ dẫn nhiệt kémThông thường thép gió được nung nóng qua 3 lò với nhiệt độ lần lượt 6500C, 8500C và 13000C - Phải ram sau khi tôi nhiều lần (3 lần) mỗi lần trong 1 giờ. Sau mỗi lần ram phảiđể nguội đến nhiệt độ thường. VI,Các phương pháp kiểm tra đánh giá sản phẩm (vật liệu). Phải có độ cứng và tính chống mài mòn cao vì chi tiết làm việc trong môi trường có tính mài mòn rất lớn. Phải đảm bảo giới hạn bền uốn giới hạn bền kéo theo đúng yêu cầu thiết kế. Có thể kiểm tra độ cứng bằng:Máy Rockwell,Máy Brinell… Kiểm tra độ nhám bằng máy :kiểm tra độ nhám. Những chi tiết không đạt yêu cầu cần phải loại bỏ .Đem đi tái chế sản xuất lại. VII.Chống ăn mòn và bảo vệ vật liệu; bảo hành sản phẩm. Độ bền mòn của vật liệu dụng cụ cắt được đặc trưng bởi khả năng giữ vững hình dáng và thông số hình học phần cắt trong quá trình gia công. Trong quá trình cắt, mặt trước dụng cụ tiếp xúc với phoi, mặt sau tiếp xúc với mặt đang gia công chi tiết với tốc độ trượt lớn, nên vật liệu dụng cụ phải có tính chịu mòn cao. Phần cắt của dụng cụ, khi đủ sức bền cơ học, thì dạng hỏng chủ yếu là dụng cụ bị mài mòn. Thực tế chỉ rõ rằng khi độ cứng càng cao thì tính chịu mòn vật liệu càng cao. Tính chịu mòn vật liệu tỷ lệ thuận với độ cứng. Một trong những nguyên nhân chủ yếu gây ra mòn dao là hiện tượng dính chảy của vật liệu làm dao. Tính chảy dính của vật liệu làm dao được đặc trưng bởi nhiệt độ chảy dính giữa hai vật liệu tiếp xúc với nhau… Vật liệu làm dao tốt là loại vật liệu có nhiệt độ chảy dính cao. Qua nghiên cứu thực nghiệm, nhiệt độ chảy dính của các loại kỹ thuật hợp kim cứng có cacbit vonfram ( WC), cacbit titan (TiC) với thép (10000C ) cao hơn các hợp kim coban với thép (6750C) -Ta có thể bảo vệ mũi khoan bằng cách sơn một lớp sơn. -Bôi dầu cho mũi khoan. Sau mỗi lần sử dụng. -Thêm một ít chất chống ăn mòm trong quá trình sản xuất thép. -Lâu sạch sau mõi làn xử dụng. -Lựa chọn mũi thích hợp khi sử dụng. VIII..Giải quyết rác thải sau khi sử dụng. -Chi tiết mũi khoan được chế tạo từ thép dụng cụ nên việc rác thải sau khi sử dung không phải là vấn đề đáng ngại.Những rác thải,phế liệu sau khi sử dụng có thể đem tái chế sản xuất lại,có thể làm nguyên liệu để sản xuất những chi tiết khác.Có thể bán cho nhà máy luyện kim để đúc thép mới. -Vấn đề đáng quan tâm là vệ sinh môi trường và an toàn lao động trong quá trình sản xuất.cần phải công nghiệp hóa quá trình sản xuất cả về máy móc lẫn con người.Khi đó quá trình sản xuất mới an toàn và đạt hiệu quả kinh tế cao. -Sau khi chế tạo sản phẩm,những phần rác thải thừa ta thu dọn sạch sẻ để tái chế lại,giúp tăng lợi nhuận và giử vệ sinh moi trường. IX.Đề xuất. 1.Những chú ý khi lựa chọn mũi khoan: -Loại mũi khoan phụ thuộc vào đặc tính gia công,vị trí của lỗ gia công,vật liệu chi tiết và dạng sản xuất. -Khích thước của mũi khoan phụ thuộc vào đường kính,chiều sâu của lỗ gia công,vật liệu của chi tiết và đọ chính xác gia công.lỗ có đường kính lớn hơn 30mm nên được khoan bằng hai mũi khoan: mũi thứ nhất có đường kính 15mm và mũi yêu cầu đường kính 30mm. Chiều dài của lỗ gia công có ảnh hưởng đến việc lựa chọn chiều dài mũi khoan.,Chiều dài của lỗ gia công được xác định bằng tổng chiều dài của dao và cán dao,tuy nhiên cần phải tính đến chiếu dài kẹp mũi khoan. -Yêu cầu của độ chính xác của lỗ gia công cũng ảnh hưởng đến việc chọn mũi cho thích hợp. 2.Một số đề xuất: -Nhu cầu thực tế hiện nay về việc sử dụng mũi khoan là rất lớn,nhưng chất lượng,tính năng của nó vẫn chưa đáp ứng được.chúng ta phải lựa chọn vật liệu chế tạo mũi khoan cho phù hợp với yêu cầu sử dụng,phải nâng cao được chất lượng của sản phẩm như tăng độ cứng,độ bền. -Dụng cụ cắt thường có hình dáng hình học phức tạp, đòi hỏi những yêu cầu kỹ thuật khá cao về độ chính xác hình dáng kích thước, độ nhẵn bề mặt. Vì vậy, vật liệu dụng cụ cắt cần phải có tính công nghệ tốt. Tính công nghệ tốt là khả năng của vật liệu cho phép gia công hợp lý, dễ dàng bằng các phương pháp gia công khác nhau như hàn, gia công bằng áp lực, bằng cắt, bằng nhiệt luyện, bằng hóa nhiệt... Tính công nghệ của vật liệu phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thành phần hóa học, cấu trúc tế vi, kích thước hạt, độ cứng, độ bền cơ học, độ dẫn nhiệt... - Khi chọn vật liệu dụng cụ cắt, ngoài việc chú ý đến tính năng cắt, tính công nghệ, còn cần phải chú ý đến giá thành của chúng nữa. Vật liệu dụng cụ cắt thường đắt tiền. Chi phí vật liệu thường chiếm một tỷ lệ cao trong giá thành chế tạo dụng cụ cắt. Do đó cần phải chọn vật liệu dụng cụ phù hợp với yêu cầu kỹ thuật của mũi, của chi tiết gia công, nhằm giảm chi phí chế tạo dao cho một đơn vị chi tiết gia công. Sản phẩm phải có giá thành hợp lý với người sử dụng,ta phải chọn quy trình sản xuất,chế tạo cũng như lựa chọn vật liệu cho phù hợp để giá thành hợp lý nhất. TÀI LIỆU THAM KHẢO: -Sách VẬT LIỆU KỸ THUẬT ,tác giả th.s LÊ VĂN BÌNH. -Sách SỔ TAY DỤNG CỤ CẮT VÀ DỤNG CỤ PHỤ,tác giả Ts.TRẦN VĂN ĐỊCH. -Trang web http//Luyenkim.net. -Trang web http//sieuthinhanh.com -Trang web http//www.lrc-tnu.edu.vn -Trang web http//