1

CH NG 7: CÁC PH NG PHÁP HOÁ B N B M TƯƠ ƯƠ Ề Ề Ặ

7.1. BI N C NG B M TẾ Ứ Ề Ặ

7.1.1. Nguyên lý

- Là ph ng pháp bi n d ng l p b m t c a thép đ n m t ươ ế ạ ớ ề ặ ủ ế ộchi u sâu nh t đ nh làm cho m ng tinh th c a l p này b xô l ch ề ấ ị ạ ể ủ ớ ị ệ⇒ b bi n c ng, đ b n đ c ng tăng lên. Chi ti t có đ c ng b ị ế ứ ộ ề ộ ứ ế ộ ứ ềm t cao còn trong lõi v n gi đ c đ d o.ặ ẫ ữ ượ ộ ẻ

a, Đ nh nghĩaị

b, Đ c đi mặ ể

- D i tác d ng c a ng su t khi bi n d ng ướ ụ ủ ứ ấ ế ạ γ d ư → M ⇒ làm

tăng đ c ng và tính ch ng mài mòn cu b m t;ộ ứ ố ả ề ặ- L p b m t có ng su t nén d do v y tăng gi i g n b n m i;ớ ề ặ ứ ấ ư ậ ớ ạ ề ỏ

- Làm m t đi khá nhi u các t t h ng b m t nh v t khía, r ấ ề ậ ỏ ở ề ặ ư ế ỗlàm gi m ngu n g c sinh ra các v t n t m i.ả ồ ố ế ứ ỏ

2

7.1. BI N C NG B M TẾ Ứ Ề Ặ

a, Phun bi

- Phun nh ng h t làm b ng thép lò xo đã qua tôi hay gang ữ ạ ằ

tr ng v i kích th c 0,5 ắ ớ ướ ÷ 1,5mm lên b m t chi ti t v i t c đ ề ặ ế ớ ố ộ

đ t đ n 50 ạ ế ÷ 100m/s, chi u sâu c a l p hoá b n đ t đ n 0,7mm.ề ủ ớ ề ạ ế

- Áp d ng phun bi cho các chi ti t làm b ng thép c ng b ng ụ ế ằ ứ ằ

h p kim nhôm: lò xo treo, nhíp ô tô, bánh răng h p t c đ và c u ợ ộ ố ộ ầ

sau c a ô tô, các lo i tr c thanh truy n. .v.v..ủ ạ ụ ề

7.1.2. Các ph ng pháp bi n c ng b m tươ ế ứ ề ặ

3

7.1.2. Các ph ng pháp bi n c ng b m tươ ế ứ ề ặ

c, D pậ

- Là hình th c bi n d ng b m t kim lo i b ng va đ p đ c ứ ế ạ ề ặ ạ ằ ậ ượ

gá l p trên máy ho c th c hi n b ng tay.ắ ặ ự ệ ằ

- L p bi n c ng có th sâu t i 35mm, đ c áp d ng trong ớ ế ứ ể ớ ượ ụ

ch t o máy đ hoá b n các chi ti t l n c a thi t b rèn ép, máy ế ạ ể ề ế ớ ủ ế ị

nén thu l c.ỷ ự

b, Lăn ép

- Lăn ép đ c th c hi n trên máy cán có gá l p m t hay ượ ự ệ ở ắ ộ

nhi u bi ho c con lăn ép l c lên chúng là nh lò xo hay h th ng ề ặ ự ờ ệ ố

thu l cỷ ự .

- Chi u sâu c a l p bi n c ng b m t t i 15mm, th ng áp ề ủ ớ ế ứ ề ặ ớ ườ

d ng cho các chi ti t l n.ụ ế ớ

4

CH NG 7: CÁC PH NG PHÁP HOÁ B N B M TƯƠ ƯƠ Ề Ề Ặ

7.2. TÔI B M T THÉPỀ Ặ

7.2.1. Nguyên lý chung

- Là ph ng pháp nung nóng th t nhanh b m t v i chi u ươ ậ ề ặ ớ ề

sâu nh t đ nh lên nhi t đ tôi, khi đó ph n l n ti t di n (lõi) ấ ị ệ ộ ầ ớ ế ệ

không đ c nung nóng. Khi làm ngu i nhanh ch có b m t ượ ộ ỉ ề ặ

đ c tôi c ng còn lõi v n m m.ượ ứ ẫ ề

- Áp d ng đ i v i thép Cacbon trung bình 0,35 ụ ố ớ ÷ 0,55%C

G m các ph ng pháp sauồ ươ :

- Nung nóng b ng dòng đi n c m ng có t n s cao; ằ ệ ả ứ ầ ố

- Nung nóng b ng b ng ng n l a h n h p khí ằ ằ ọ ử ỗ ợ Axetylen – Oxy;

- Nung nóng trong ch t đi n phân; ấ ệ

- Nung nóng trong mu i ho c kim lo i nóng ch y.ố ặ ạ ả

5

7.2. TÔI B M T THÉPỀ Ặ

7.2.2. Tôi b ng dòng đi n c m ng có t n s caoằ ệ ả ứ ầ ố

- D a trên hi n t ng c m ng đi n tự ệ ượ ả ứ ệ ừ

a, Nguyên lý nung nóng b m tề ặ

Hình 4.21

- Chi u sâu c a l p b m t có dòng ề ủ ớ ề ặ

đi n ch y qua ệ ạ ∆ t l ngh ch v i t n s f ỉ ệ ị ớ ầ ố

c a nó theo công th c: ủ ứ

∆ : chi u sâu l p b m t có m t đ dòng đi n c m ng cao, cm;ề ớ ề ặ ậ ộ ệ ả ứρ: đi n tr su t c a kim lo i nung, ệ ở ấ ủ ạ Ω.cm;

µ: đ t th m c a kim lo i nung m/A;ộ ừ ẩ ủ ạ f: t n s c a dòng đi n Hz.ầ ố ủ ệ

f.5030

µρ=∆

6

7.2.2. Tôi b ng dòng đi n c m ng có t n s caoằ ệ ả ứ ầ ố

b, Ch n t n s và thi t bọ ầ ố ế ị

- T n s dòng đi n quy t đ nh chi u dày l p nung nóng do ầ ố ệ ế ị ề ớ

đó quy t đ nh chi u sâu l p tôi c ng;ế ị ề ớ ứ

- Th ng ch n di n tích l p tôi c ng b ng 20% ti t di n;ườ ọ ệ ớ ứ ằ ế ệ

- Chi u dày l p tôi t ng ng v i thi t b có t n s và ề ớ ươ ứ ớ ế ị ầ ố

công su t nh sau:ấ ư

∆ = 4 ÷ 5mm c n ầ f = 2500 ÷ 8000Hz, P ≥ 100kW;

∆ = 1 ÷ 2mm c n ầ f = 66000 ÷ 250000Hz, P = 50

÷ 100kW.

7

7.2.2. Tôi b ng dòng đi n c m ng có t n s caoằ ệ ả ứ ầ ố

c, Các ph ng pháp tôiươ

- Nung nóng r i làm ngu i toàn b m t, áp d ng cho các ồ ộ ề ặ ụ

b m t tôi nh ;ề ặ ỏ

- Nung nóng r i làm ngu i tu n t t ng ph n riêng bi t, áp ồ ộ ầ ự ừ ầ ệ

d ng khi tôi bánh răng, tr c kh u;ụ ụ ử

- Nung nóng r i làm ngu i liên t c liên ti p, áp d ng đ i ồ ộ ụ ế ụ ố

v i các chi ti t dài.ớ ế

8

7.2.2. Tôi b ng dòng đi n c m ng có t n s caoằ ệ ả ứ ầ ố

d, T ch c và tính ch t c a thép sau khi tôi c m ngổ ứ ấ ủ ả ứ

* T ch cổ ứ

- Nhi t đ chuy n bi n pha Acệ ộ ể ế 1, Ac3 nâng cao lên do v y ậ

đ tôi ph i l y cao h n so v i tôi th tích thông th ng là 100 ộ ả ấ ơ ớ ể ườ

÷ 2000C;

- Đ quá nhi t cao nên t c đ chuy n bi n pha khi nung ộ ệ ố ộ ể ế

r t nhanh, th i gian chuy n ng n h t ấ ờ ể ắ ạ γ nh m n nên sau khi ỏ ị

tôi đ c ượ M r t nh m n;ấ ỏ ị

- Đ đ m b o h t nh sau khi tôi c m ng tr c đó thép ể ả ả ạ ỏ ả ứ ướ

ph i đ c nhi t luy n tôi + ram cao thành ả ượ ệ ệ X ram t ch c sau ổ ứ

khi tôi c m ng là b m t M hình kim nh m n lõi ả ứ ề ặ ỏ ị X ram.

9

7.2.2. Tôi b ng dòng đi n c m ng có t n s caoằ ệ ả ứ ầ ố

* C tínhơ

- Sau khi tôi c m ng thép có c tính là:ả ứ ơ

+ B m t đ c ng đ t 55 ề ặ ộ ứ ạ ÷ 62HRC;

+ Lõi d o dai kho ng 20 ẻ ả ÷ 30HRC;

+ L p b m t ch u ng su t nén d có th t i 800N/mmớ ề ặ ị ứ ấ ư ể ớ 2.

⇒ Do đó chi ti t sau tôi có nh ng đ c đi m dau:ế ữ ặ ể

+ V a ch u đ c ma sát, mài mòn v a ch u t i tr ng tĩnh ừ ị ượ ừ ị ả ọ

và va d p cao, r t thích h p v i bánh răng tr c truy n, ch t ậ ấ ợ ớ ụ ề ố

tr c khu u,…ụ ỷ

+ Ch u m i cao;ị ỏ

+ Ch u u n, xo n t t.ị ố ắ ố

10

7.2.2. Tôi b ng dòng đi n c m ng có t n s caoằ ệ ả ứ ầ ố

e, u, nh c đi mƯ ượ ể* u đi mƯ ể

- Năng su tấ cao do th i gian nóng ng n;ờ ắ- Ch t l ng t tấ ượ ố : tránh đ c các khuy t t t nh Ôxy hoá, ượ ế ậ ư

thoát cacbon, đ bi n d ng th p;ộ ế ạ ấ- D c khí hoá, t đ ng hoá.ễ ơ ự ộ

⇒ Tôi c m ng đ c đáp ng r ng rãi trong s n xu t hàng ả ứ ượ ứ ộ ả ấlo t l n cho các chi ti t mà b m t không quá ph c t p.ạ ớ ế ề ặ ứ ạ

* Nh c đi mượ ể - Khó áp d ng cho các chi ti t có hình dáng ph c t p, ti t ụ ế ứ ạ ế

di n thay đ i đ t ng t; ệ ổ ộ ộ- Khi s n xu t đ n chi c hàng lo t nh , tính kinh t th p.ả ấ ơ ế ạ ỏ ế ấ

7.2.3. Tôi b ng ng n l aằ ọ ử- Tham kh oả

11

CH NG 7: CÁC PH NG PHÁP HOÁ B N B M TƯƠ ƯƠ Ề Ề Ặ

7.3. HOÁ NHI T LU NỆ Ệ

7.3.1. Nguyên lý chung

- Hoá nhi t luy n là ph ng pháp nhi t luy n nh th m, bão ệ ệ ươ ệ ệ ư ấ

hoà nguyên t hoá h c vào b m t c a thép b ng cách khu ch ố ọ ề ặ ủ ằ ế

tán tr ng thái nguyên t t môi tr ng bên ngoài vào và ở ạ ử ừ ườ ở

nhi t đ cao, đ làm thay đ i thành ph n hoá h c do đó làm ệ ộ ể ổ ầ ọ

bi n đ i t ch c và tính ch t c a l p b m t theo m c đích đã ế ổ ổ ứ ấ ủ ớ ề ặ ụ

đ nh. ị

a, Đ nh nghĩa và m c đíchị ụ

12

7.3.1. Nguyên lý chung

M c đích:ụ

+ Nâng cao đ c ng, tính tr ng mài mòn và đ b n m i c a ộ ứ ố ộ ề ỏ ủchi ti t v i hi u qu cao so v i tôi b m t nh th m Cacbon, ế ớ ệ ả ớ ề ặ ư ấNi-t , Cacbon – Nit ;ơ ơ

+ Nâng cao tính ch ng ăn mòn đi n hoá và hoá h c nh ố ệ ọ ưth m Crôm, Al, Si.ấ

b, Các giai đo n hoá nhi t luy nạ ệ ệ

Khi ti n hành hoá nhi t luy n ng i ta đ t chi ti t thép vào ế ệ ệ ườ ặ ế

môi tr ng (r n, l ng, ho c khí) có kh năng phân hoá ra ườ ắ ỏ ặ ả

nguyên t ho c nguyên t c n th m (khuy ch tán) r i nung ử ặ ố ầ ấ ế ồ

nóng đ n nhi t đ thích h p. Các giai đo n n i ti p nhau x y ế ệ ộ ợ ạ ố ế ả

ra nh sau:ư

13

7.3.1. Nguyên lý chung

+ Phân hoá:

- Là quá trình phân tích phân t , t o nên nguyên t ho t ử ạ ử ạ

c a nguyên t c n đ nh th mủ ố ầ ị ấ .

+ H p th : ấ ụ

- Là giai đo n nguyên t ho t đ c h p th vào b m t ạ ử ạ ượ ấ ụ ề ặ

thép v i n ng đ cao, t o ra đ chênh l ch n ng đ gi a b ớ ồ ộ ạ ộ ệ ồ ộ ữ ề

m t và lõiặ .

+ Khuy ch tán:ế

- Là giai đo nạ nguyên t ho t l p h p th s đi sâu vào ử ạ ở ớ ấ ụ ẽ

bên trong theo c ch khuy ch tán, t o nên l p th m v i chi u ơ ế ế ạ ớ ấ ớ ề

sâu nh t đ nh. ấ ị

14

7.3.1. Nguyên lý chung

c, nh h ng c a nhi t đ và th i gianẢ ưở ủ ệ ộ ờ+ Nhi t đệ ộ

- Nhi t đ càng cao, chuy n đ ng nhi t c a nguyên t ệ ộ ể ộ ệ ủ ửcàng m nh, t c đ khuy ch tán càng l n, l p th m càng ạ ố ộ ế ớ ớ ấchóng đ t chi u sâu quy đ nh.ạ ề ị

+ Th i gianờ

- nhi t đ c đ nh, kéo dài th i gian cũng giúp nâng cao Ở ệ ộ ố ị ờchi u sâu l p th m;ề ớ ấ

- Chi u sâu l p th m ph thu c vào th i gian theo quan ề ớ ấ ụ ộ ờh :ệ

15

7.3. HOÁ NHI T LU NỆ Ệ

7.3.2. Th m Cacbonấ

+ Đ nh nghĩaị- Là ph ng pháp hoá nhi t luy n làm bão hoà (th m, ươ ệ ệ ấ

khuy ch tán) Cacbon vào b m t c a thép Cacbon th p (0,1 ế ề ặ ủ ấ ÷

0,25%C) làm b m t có thành ph n Cacbon cao t i 1,2%Cề ặ ầ ớ .

a, Đ nh nghĩa và m c đích – Yêu c u đ i v i l p th mị ụ ầ ố ớ ớ ấ

+ M c đíchụ- Làm cho b m t đ t đ c ng t i HRC 60 ề ặ ạ ộ ứ ớ ÷ 64 v i tính ớ

ch ng mài mòn cao, ch u m i t t, còn lõi v n d o và daiố ị ỏ ố ẫ ẻ v i đ ớ ộc ng HRC 30 ứ ÷ 40.+ Yêu c u đ i v i l p th mầ ố ớ ớ ấ

- Đ i v i b m t: L ng Cacbon đ t đ c t 0,8 ố ớ ề ặ ượ ạ ượ ừ ÷ 1,0%;

- Đ i v i lõi có t ch c h t nh , không có ố ớ ổ ứ ạ ỏ F t do, HRC 30 ự ÷ 40.

16

7.3.2. Th m Cacbonấ

b, Nhi t đ và th i gian th m Cacbonệ ộ ờ ấ

* Nhi t đ th mệ ộ ấ

Thông th ng l y nhi t đ th m Cacbon là 900 ườ ấ ệ ộ ấ ÷ 9500C:

+ Đ i v i thép b n ch t h t nh Tố ớ ả ấ ạ ỏ 0t = 930 ÷ 9500C;

+ Đ i v i thép b n ch t h t to Tố ớ ả ấ ạ 0t = 900 ÷ 9200C.

* Th i gian th mờ ấ

Th i gian th m ph thu c vào hai y u t sau:ờ ấ ụ ộ ế ố

+ Chi u sâu th m;ề ấ

- Các m c th m: 0,5 ứ ấ ÷ 0,8; 0,9 ÷ 1,4; 1,5 ÷ 1,8;

- Đ i v i bánh răng chi u sâu l p th m đ c tính nh sau:ố ớ ề ớ ấ ượ ư

3,02,0 ÷=m

xm- mô đunc a răngủ

17

7.3.2. Th m Cacbonấ

+ T c đ th m;ố ộ ấ

- Ph thu c vào môi tr ng th m và nhi t đ th mụ ộ ườ ấ ệ ộ ấ

Nhi t đ th m ệ ộ ấCacbon

0C

Th i gian gi nhi t (gi ) theo chi u d y l p th mờ ữ ệ ờ ề ầ ớ ấ

0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4

870900930950980

3,53,02,752,01,5

76543

108

6,554

1310865

16129,576

1914118,57

- Theo kinh nghi m, n u th m 900ệ ế ấ ở 0C thì th i gian th m ờ ấ(g m c th i gian nâng và gi nhi t) đ c tính theo m c 1 gi ồ ả ờ ữ ệ ượ ứ ờcho 0,1 mm chi u sâu l p th m.ề ớ ấ

18

7.3.2. Th m Cacbonấ

c, Ch t th m và quá trình x y ra ấ ấ ả

* Ch t th m th r nấ ấ ở ể ắ

- Ch t th m ch y u là than g .ấ ấ ủ ế ỗ

2C +O2 → 2CO

2CO → CO2 + Cng.tử

C nguyên t đ c h p th và khuy ch tán vào b m t thép đ ử ượ ấ ụ ế ề ặ ể

t o thành l p th mạ ớ ấ .

Cng.t ử+ Feγ (C) → Feγ (C)0,1→0,8→(1,2÷ 1,3)

Đ c đi m:ặ ể

+ Th i gian dài, khó c khí hoá;ờ ơ

+ Ch t l ng th p, h t l n, giòn, d tróc.ấ ượ ấ ạ ớ ễ

19

7.3.2. Th m Cacbonấ

* Ch t th m th khíấ ấ ở ể- Ch t th m ch y u là CO và CHấ ấ ủ ế 4, C2H6 ho c d u ho ,...ặ ầ ả

CH4 → 2H4+ Cng.tử

C nguyên t đ c h p th và khuy ch tán vào b m t thép đ ử ượ ấ ụ ế ề ặ ể

t o thành l p th mạ ớ ấ .Đ c đi m:ặ ể

+ C khí hoá và t đ ng hoá cao;ơ ự ộ

+ Ch t l ng t t, năng su t cao.ấ ượ ố ấ

* Ch t th m th l ngấ ấ ở ể ỏ

- Ch t th m ch y u là các mu i Naấ ấ ủ ế ố 2CO3, NaCl, SiC.

Hi n nay ph ng pháp này ít dùng vì SiC đ c, khó thao tác, ệ ươ ộnăng su t th p.ấ ấ

20

7.3.2. Th m Cacbonấ

d, Nhi t luy n sau th mệ ệ ấ

- Chi ti t sau khi th m Cacbon có thành ph n Cacbon b ế ấ ầ ở ềm t cao nh ng đ c ng và tính ch ng mài mòn ch a cao h t l n, ặ ư ộ ứ ố ư ạ ớthép giòn.

- Sau khi th m Cacbon c n ph i qua các d ng nhi t luy n ấ ầ ả ạ ệ ệsau:

+ Tôi hai l n và ram m t th p; ầ ộ ấ

+ Tôi m t l n và ram th p;ộ ầ ấ

+ Th ng hoá r i tôi m t. ườ ồ ộ

21

7.3.2. Th m Cacbonấ

e, Công d ngụ

- Chi ti t th m qua Cacbon có s khác nhau l n v c tính ế ấ ự ớ ề ơ

gi a b m t và lõi nên ch áp d ng cho các chi ti t quan tr ng;ữ ề ặ ỉ ụ ế ọ

- Th m Cacbon làm thay đ i v thành ph n l p b m t;ấ ổ ề ầ ở ớ ề ặ

- Áp d ng cho các chi ti t có hinh dáng b t kỳ và l p th m nói ụ ế ấ ớ ấ

chung đ u;ề

- T o ra ng su t nén d b m t nên nâng cao gi i h n m i. ạ ứ ấ ư ở ề ặ ớ ạ ỏ

7.3.3. Các ph ng pháp th m khácươ ấ

- Th m Nitấ ơ

- Th m Nit - Cacbonấ ơ

- Th m khác: Th m Bo, Cr, Al, Si.ấ ấ