Bài giảng Cơ khí đại cương - Chương 3: Xử lý nhiệt vật liệu và bề mặt sản phẩm - Trường Đại học Bách Khoa

iểm, phân loại và ứng dụng II. Các phương pháp nhiệt luyện III. Các phương pháp hoá nhiệt luyện IV. Phun phủ kim loại bằng nhiệt V. Các phương pháp phủ khác St ud en t V ers ion CuuDuongThanCong.co https://fb.com/tailieudientucntt © Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại - ĐHBKHN, Email: bmhan-fme@mail.hut.edu.vn, ĐT: 04.3869 2204, Fax: 04.3868 4543 3/23 DWE I. Thực chất, đặc điểm, phân loại và ứng dụng I.1. Thực chất, đặc điểm và ứng dụng CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - ME2030 CHƯƠNG 3- XỬ LÝ NHIỆT VẬT LIỆU VÀ BỀ MẶT SẢN PHẨM
Là những quá trình công nghệ bao gồm: nung nóng, giữ nhiệt và làm nguội  thay đổi tổ chức (cấu trúc) và tính chất của vật phẩm kim loại. Thay đổi cấu tạo mạng tinh thể Cơ tính Khả năng chịu mài mòn Tuổi thọ Khử ứng suất dư V.V - Một số kim loại hầu như không thay đổi tính chất, một số thay đổi ít, một số khác lại thay đổi nhiều hơn: Thép ít C (< 0,3% C) : ít thay đổi khi nhiệt luyện Thép C trung bình: Thay đổi tính chất khá rõ rệt. Thép dụng cụ: Thay đổi rõ rệt hẳn Giữ nhiệt St ud en t V ers ion CuuDuongThanCong.co https://fb.com/tailieudientucntt © Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại - ĐHBKHN, Email: bmhan-fme@mail.hut.edu.vn, ĐT: 04.3869 2204, Fax: 04.3868 4543 4/23 DWE I. Thực chất, đặc điểm, phân loại và ứng dụng I.1. Thực chất, đặc điểm và ứng dụng CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - ME2030 CHƯƠNG 3- XỬ LÝ NHIỆT VẬT LIỆU VÀ BỀ MẶT SẢN PHẨM
Là những quá trình công nghệ bao gồm: nung nóng, giữ nhiệt và làm nguội  thay đổi tổ chức (cấu trúc) và tính chất của vật phẩm kim loại. Ứng dụng cho:  Các vật đúc,  Bán thành phẩm,  Liên kết hàn,  Chi tiết máy,  Dụng cụ, I.2. Phân loại các phương pháp nhiệt luyện kim loại CÁC PHƯƠNG PHÁP NHIỆT LUYỆN KIM LOẠI Ủ THƯỜNG HOÁ TÔI RAM St ud en t V ers ion CuuDuongThanCong.co https://fb.com/tailieudientucntt © Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại - ĐHBKHN, Email: bmhan-fme@mail.hut.edu.vn, ĐT: 04.3869 2204, Fax: 04.3868 4543 5/23 DWECƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - ME2030CHƯƠNG 3- XỬ LÝ NHIỆT VẬT LIỆU VÀ BỀ MẶT SẢN PHẨM I. Thực chất, đặc điểm, phân loại và ứng dụng II. Các phương pháp nhiệt luyện III. Các phương pháp hoá nhiệt luyện IV. Phun phủ kim loại bằng nhiệt V. Các phương pháp phủ khác St ud en t V ers ion CuuDuongThanCong.co https://fb.com/tailieudientucntt © Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại - ĐHBKHN, Email: bmhan-fme@mail.hut.edu.vn, ĐT: 04.3869 2204, Fax: 04.3868 4543 6/23 DWE II. Các phương pháp nhiệt luyện II.1. Ủ CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - ME2030 CHƯƠNG 3- XỬ LÝ NHIỆT VẬT LIỆU VÀ BỀ MẶT SẢN PHẨM
Là quá trình nung nóng vật phẩm  nhiệt độ phù hợp (tuỳ từng loại thép), giữ ở nhiệt độ đó một thời gian  làm nguội rất chậm (vài tiếng đồng hồ). Kết quả: Nhiệt độ nung phụ thuộc vào: - Thành phần của hợp kim, - Phương pháp ủ. Tốc độ làm nguội: Nhỏ (30 ~ 200oC/giờ) Làm nguội được tiến hành thường ở trong lò St ud en t V ers ion CuuDuongThanCong.co https://fb.com/tailieudientucntt © Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại - ĐHBKHN, Email: bmhan-fme@mail.hut.edu.vn, ĐT: 04.3869 2204, Fax: 04.3868 4543 7/23 DWECƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - ME2030CHƯƠNG 3- XỬ LÝ NHIỆT VẬT LIỆU VÀ BỀ MẶT SẢN PHẨM
Là quá trình nung nóng vật phẩm  nhiệt độ phù hợp (tuỳ từng loại thép), giữ ở nhiệt độ đó một thời gian  làm nguội tự nhiên (để nguội ngoài trời). Kết quả: Tương tự như Ủ Thời gian để nguội nhanh hơn so với khi Ủ St ud en t V ers ion CuuDuongThanCong.co https://fb.com/tailieudientucntt © Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại - ĐHBKHN, Email: bmhan-fme@mail.hut.edu.vn, ĐT: 04.3869 2204, Fax: 04.3868 4543 8/23 DWECƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - ME2030CHƯƠNG 3- XỬ LÝ NHIỆT VẬT LIỆU VÀ BỀ MẶT SẢN PHẨM
Là quá trình nung nóng vật phẩm  nhiệt độ Nhất định (tuỳ từng loại thép), giữ ở nhiệt độ đó một thời gian (để ổn định cấu trúc)  làm nguội đột ngột (trong môi trường tương ứng với từng loại thép). Kết quả: Phụ thuộc vào thành phần hoá học của thép Trong môi trường: Nước, Dầu hoặc Dung dịch muối. Thời gian giữ nhiệt: Tuỳ theo chiều dày vật Tôi. II. Các phương pháp nhiệt luyện II.3. Tôi St ud en t V ers ion CuuDuongThanCong.co https://fb.com/tailieudientucntt © Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại - ĐHBKHN, Email: bmhan-fme@mail.hut.edu.vn, ĐT: 04.3869 2204, Fax: 04.3868 4543 9/23 DWECƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - ME2030CHƯƠNG 3- XỬ LÝ NHIỆT VẬT LIỆU VÀ BỀ MẶT SẢN PHẨM II. Các phương pháp nhiệt luyện II.3. Tôi St ud en t V ers ion CuuDuongThanCong.co https://fb.com/tailieudientucntt © Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại - ĐHBKHN, Email: bmhan-fme@mail.hut.edu.vn, ĐT: 04.3869 2204, Fax: 04.3868 4543 10/23 DWECƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - ME2030CHƯƠNG 3- XỬ LÝ NHIỆT VẬT LIỆU VÀ BỀ MẶT SẢN PHẨM
Là quá trình được thực hiện sau khi Tôi: Nung lại tới nhiệt độ thấp hơn, giữ nhiệt và để nguội. Ram ở nhiệt độ Thấp (150~300oC) Kết quả Ram ở nhiệt độ Trung bình (300~450oC) Ram ở nhiệt độ Cao (450~680oC) Kết quả Kết quả II. Các phương pháp nhiệt luyện II.1. Ram St ud en t V ers ion CuuDuongThanCong.co https://fb.com/tailieudientucntt © Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại - ĐHBKHN, Email: bmhan-fme@mail.hut.edu.vn, ĐT: 04.3869 2204, Fax: 04.3868 4543 11/23 DWECƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - ME2030CHƯƠNG 3- XỬ LÝ NHIỆT VẬT LIỆU VÀ BỀ MẶT SẢN PHẨM I. Thực chất, đặc điểm, phân loại và ứng dụng II. Các phương pháp nhiệt luyện III. Các phương pháp hoá nhiệt luyện IV. Phun phủ kim loại bằng nhiệt V. Các phương pháp phủ khác St ud en t V ers ion CuuDuongThanCong.co https://fb.com/tailieudientucntt © Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại - ĐHBKHN, Email: bmhan-fme@mail.hut.edu.vn, ĐT: 04.3869 2204, Fax: 04.3868 4543 12/23 DWECƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - ME2030CHƯƠNG 3- XỬ LÝ NHIỆT VẬT LIỆU VÀ BỀ MẶT SẢN PHẨM III. Các phương pháp hoá nhiệt luyện III.1. Khái niệm chung K/n: Hoá nhiệt luyện là phương pháp gia công nhiệt có thể làm thay đổi không chỉ cấu tạo của kim loại mà còn cả thành phần hoá học của lớp bề mặt kim loại. Ứng dụng: • Răng của bánh răng trong quá trình làm việc bị ma sát nhiều nên yêu cầu phải cứng, chịu mài mòn tốt. • Ngược lại, phần thân của bánh răng lại không yêu cầu độ cứng cao mà yêu cầu phải có độ dai cao để không bị vỡ khi va chạm.
Bánh răng phải cứng ở ngoài, dai ở trong!!! St ud en t V ers ion CuuDuongThanCong.co https://fb.com/tailieudientucntt © Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại - ĐHBKHN, Email: bmhan-fme@mail.hut.edu.vn, ĐT: 04.3869 2204, Fax: 04.3868 4543 13/23 DWECƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - ME2030CHƯƠNG 3- XỬ LÝ NHIỆT VẬT LIỆU VÀ BỀ MẶT SẢN PHẨM III. Các phương pháp hoá nhiệt luyện III.2. Các phương pháp hóa nhiệt luyện III.2.1. Thấm cacbon. K/n: Thấm cacbon là quá trình tăng cường thêm cacbon vào lớp bề mặt của sản phẩm bằng thép. Ứng dụng: • Dùng cho những sản phẩm hay bị va đập và ma sát nhiều trong quá trình làm việc. Những sản phẩm đó cần có bề mặt cứng để chống mài mòn và lõi dai để chống va đập.
Thép dùng để thấm cacbon là loại thép cacbon thấp (0,12 - 0,25% C) → lớp bề mặt sẽ trở thành thép cacbon cao (0,9 - 1,0% C) có đủ độ cứng cần thiết, trong khi đó bên trong sản phẩm vẫn là thép cacbon thấp, mềm và dai.
Chiều sâu cacbon khuyếch tán vào kim loại thường 0,5 - 2mm St ud en t V ers ion CuuDuongThanCong.co https://fb.com/tailieudientucntt © Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại - ĐHBKHN, Email: bmhan-fme@mail.hut.edu.vn, ĐT: 04.3869 2204, Fax: 04.3868 4543 14/23 DWECƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - ME2030CHƯƠNG 3- XỬ LÝ NHIỆT VẬT LIỆU VÀ BỀ MẶT SẢN PHẨM III. Các phương pháp hoá nhiệt luyện III.2. Các phương pháp hóa nhiệt luyện III.2.2. Thấm nitơ. K/n: Thấm nitơ quá trình tăng cường thêm nitơ vào lớp bề mặt của sản phẩm bằng thép để lớp bề mặt đó có độ cứng cao và tính chống ăn mòn ở một chiều sâu không lớn (0,1 - 0,5 mm) Ứng dụng: • Được dùng cho các chi tiết bằng thép hợp kim (chứa nhôm, crôm, môlipđen) hay bị va đập và ma sát nhiều trong quá trình làm việc. • Được dùng cho các chi tiết bằng thép cacbon không cần độ cứng bề mặt cao nhưng lại cần tính chống ăn mòn bề mặt cao. St ud en t V ers ion CuuDuongThanCong.co https://fb.com/tailieudientucntt © Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại - ĐHBKHN, Email: bmhan-fme@mail.hut.edu.vn, ĐT: 04.3869 2204, Fax: 04.3868 4543 15/23 DWECƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - ME2030CHƯƠNG 3- XỬ LÝ NHIỆT VẬT LIỆU VÀ BỀ MẶT SẢN PHẨM III. Các phương pháp hoá nhiệt luyện III.2. Các phương pháp hóa nhiệt luyện III.2.3. Thấm cacbon và nitơ (xyanua). K/n: Thấm cacbon và nitơ (xyanua) là quá trình tăng cường cả cacbon và nitơ vào lớp bề mặt của sản phẩm bằng thép để nâng cao độ cứng; tính chống mòn và giới hạn mỏi của lớp bề mặt. Chiều sâu thấm xyanua không lớn (0,1 - 0,2mm) Ứng dụng: • Được dùng có hiệu quả nhất đối với những chi tiết cỡ nhỏ và cỡ trung bình. St ud en t V ers ion CuuDuongThanCong.co https://fb.com/tailieudientucntt © Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại - ĐHBKHN, Email: bmhan-fme@mail.hut.edu.vn, ĐT: 04.3869 2204, Fax: 04.3868 4543 16/23 DWECƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - ME2030CHƯƠNG 3- XỬ LÝ NHIỆT VẬT LIỆU VÀ BỀ MẶT SẢN PHẨM III. Các phương pháp hoá nhiệt luyện III.2. Các phương pháp hóa nhiệt luyện III.2.4. Thấm kim loại. K/n: Thấm kim loại là quá trình tăng cường các nguyên tố nhôm, crôm, silic, bo, berili ... vào lớp bề măt của sản phẩm bằng thép để làm cho thép có thêm những tính năng quý như chịu nhiệt, chống gỉ, chống mài mòn, v.v.. - Thấm kim loại được tiến hành bằng cách nung nóng sản phẩm thép đến nhiệt độ nhất định và giữ sản phẩm ở vị trí tiếp xúc với một trong các nguyên tố nêu trên, các nguyên tố này có thể ở dạng rắn, lỏng hoặc khí. Nhờ vậy các nguyên tố kim loại sẽ khuyếch tán vào bề mặt sản phẩm. Ứng dụng: • Trong một số trường hợp có thể dùng thép thấm kim loại để thay thế cho những thép hợp kim cao cấp, hiếm . St ud en t V ers ion CuuDuongThanCong.co https://fb.com/tailieudientucntt © Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại - ĐHBKHN, Email: bmhan-fme@mail.hut.edu.vn, ĐT: 04.3869 2204, Fax: 04.3868 4543 17/23 DWECƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - ME2030CHƯƠNG 3- XỬ LÝ NHIỆT VẬT LIỆU VÀ BỀ MẶT SẢN PHẨM I. Thực chất, đặc điểm, phân loại và ứng dụng II. Các phương pháp nhiệt luyện III. Các phương pháp hoá nhiệt luyện IV. Phun phủ kim loại bằng nhiệt V. Các phương pháp phủ khác St ud en t V ers ion CuuDuongThanCong.co https://fb.com/tailieudientucntt © Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại - ĐHBKHN, Email: bmhan-fme@mail.hut.edu.vn, ĐT: 04.3869 2204, Fax: 04.3868 4543 18/23 DWECƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - ME2030CHƯƠNG 3- XỬ LÝ NHIỆT VẬT LIỆU VÀ BỀ MẶT SẢN PHẨM IV. Phun phủ kim loại bằng nhiệt Là quá trình phun các kim loại hoặc hợp kim cứng lên bề mặt của chi tiết máy, sau khi phun ta nhận được chi tiết với lớp bề mặt có các đặc tính đặc biệt IV.1. Phun phủ bằng ngọn lửa khí cháy IV.2. Phun phủ bằng hồ quang IV.3. Phun phủ bằng plasma IV.4. Phun cao tốc St ud en t V ers ion CuuDuongThanCong.co https://fb.com/tailieudientucntt © Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại - ĐHBKHN, Email: bmhan-fme@mail.hut.edu.vn, ĐT: 04.3869 2204, Fax: 04.3868 4543 19/23 DWECƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - ME2030CHƯƠNG 3- XỬ LÝ NHIỆT VẬT LIỆU VÀ BỀ MẶT SẢN PHẨM IV. Phun phủ kim loại bằng nhiệt Là quá trình phun các kim loại hoặc hợp kim cứng lên bề mặt của chi tiết máy, sau khi phun ta nhận được chi tiết với lớp bề mặt có các đặc tính đặc biệt Phun phủ bằng ngọn lửa khí cháy Phun phủ bằng hồ quang St ud en t V ers ion CuuDuongThanCong.co https://fb.com/tailieudientucntt © Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại - ĐHBKHN, Email: bmhan-fme@mail.hut.edu.vn, ĐT: 04.3869 2204, Fax: 04.3868 4543 20/23 DWECƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - ME2030CHƯƠNG 3- XỬ LÝ NHIỆT VẬT LIỆU VÀ BỀ MẶT SẢN PHẨM IV. Phun phủ kim loại bằng nhiệt Là quá trình phun các kim loại hoặc hợp kim cứng lên bề mặt của chi tiết máy, sau khi phun ta nhận được chi tiết với lớp bề mặt có các đặc tính đặc biệt Phun cao tốc- Phun nổ - HVOF Phun phủ bằng plasma St ud en t V ers ion CuuDuongThanCong.co https://fb.com/tailieudientucntt © Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại - ĐHBKHN, Email: bmhan-fme@mail.hut.edu.vn, ĐT: 04.3869 2204, Fax: 04.3868 4543 21/23 DWECƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - ME2030CHƯƠNG 3- XỬ LÝ NHIỆT VẬT LIỆU VÀ BỀ MẶT SẢN PHẨM I. Thực chất, đặc điểm, phân loại và ứng dụng II. Các phương pháp nhiệt luyện III. Các phương pháp hoá nhiệt luyện IV. Phun phủ kim loại bằng nhiệt V. Các phương pháp phủ khác St ud en t V ers ion CuuDuongThanCong.co https://fb.com/tailieudientucntt © Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại - ĐHBKHN, Email: bmhan-fme@mail.hut.edu.vn, ĐT: 04.3869 2204, Fax: 04.3868 4543 22/23 DWECƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - ME2030CHƯƠNG 3- XỬ LÝ NHIỆT VẬT LIỆU VÀ BỀ MẶT SẢN PHẨM V. Các phương pháp phủ khác V.1. Công nghệ CVD (Phương pháp bốc hơi hóa học) Công nghệ CVD (Chemical Vapour Deposition) còn gọi là công nghệ bốc bay trong chân không để tạo lớp phủ kim loại và cêramic lên các bề mặt bằng các vật liệu khác nhau, đặc biệt để tạo lớp phủ chịu mài mòn như TiC; TiN, Al2O3 các lớp phủ chống ăn mòn như Cr, Al, Si V.2. Công nghệ PVD (Phương pháp bốc hơi chân không) Công nghệ PVD (Physical Vapour Deposition) là công nghệ áp dụng tác động vật lý để tạo lớp phủ . Sự hình thành lớp phủ bao gồm: hóa hơi vật liệu phủ; bốc bay chất phủ đến bề mặt; ngưng tụ, khuếch tán tạo lớp phủ. St ud en t V ers ion CuuDuongThanCong.co https://fb.com/tailieudientucntt © Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại - ĐHBKHN, Email: bmhan-fme@mail.hut.edu.vn, ĐT: 04.3869 2204, Fax: 04.3868 4543 23/23 DWECƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - ME2030CHƯƠNG 3- XỬ LÝ NHIỆT VẬT LIỆU VÀ BỀ MẶT SẢN PHẨM St ud en t V ers ion CuuDuongThanCong.co https://fb.com/tailieudientucntt