Đang tải... (xem toàn văn)
Phần 1. Lý thuyết Câu 1: Khái niệm về khuyếch tán? Các định luật khuếch tán cơ bản? Ứng dụng của khuếch tán trong các quá trình công nghệ chế tạo vật liệu ? Trả lời : Khuếch tán : Là sự chuyển chỗ ngẫu nhiên của các ng.tử (ion, p.tử) do dao động nhiệt. Các định luật khuếch tán cơ bản : Định luật Fick I và hệ số khuếch tán: Trong đó: J Dòng khuếch tán, kgm2s (ntửm2s) Dấu trừ, chỉ dòng khuếch tán theo chiều giảm nồng độ D – hệ số khuếch tán, cm2s C – Nồng độ x – Khoảng dịch chuyển + Trong nhiều trường hợp, D phụ thuộc vào nhiệt độ theo quy luật: D = D0 . exp(QRT) D0 – hằng số, cm2s; Q – hoạt năng khuếch tán, kcalmol; T – nhiệt độ, K; R – hằng số khí (R = 1,98 calmol.K). Định luật Fick II Nghiệm của phương trình (1.4) là cx ứng với chiều sâu x, trong trường hợp khuếch tán một chất có nồng độ cs trên bề mặt vào bên trong mẫu (với nồng độ ban đầu c0) Ứng dụng của khuếch tán trong các quá trình công nghệ chế tạo vật liệu : + Tăng hoặc giảm quá trình khuếch tán để tạo ra tổ chức và cơ tính của vật đúc theo yêu cầu. + Ủ đồng đều các thành phần + Tạo lớp thấm bề mặt + Thiêu kết + Oxy hóa kim loại. + Pha tạp bán dẫn và thủy tinh. Câu 2: Trình bày đặc điểm chuyển biến pha ở trạng thái rắn của hợp kim FeC trong các trường hợp sau: Chuyển biến xảy ra khi nung nóng thép ? Chuyển biến xảy ra khi giữ nhiệt ? Chuyển biến của austenit khi làm nguội chậm ? Chuyển biến austenit khi làm nguội nhanh (chuyển biến Mactenxit) ? Chuyển biến khi nung nóng thép đã tôi (khi ram) ? Trả lời : Đặc điểm chuyển biến pha ở trạng thái rắn của hợp kim FeC trong trường hợp Chuyển biến xảy ra khi nung nóng thép : Cơ sở xác định chuyển biến khi nung nóng thép là giảng đồ trạng thái FeC Trong mỗi loại thép ở nhiệt độ thường có tổ chức Fe + Xe (Peclit) Các thép trước và sau cùng tích có tổ chức phức tạp hơn, có thêm Fe và XeII + Khi nung nóng đến Ac1, sẽ có quá trình chuyển biến: Fea + Fe3C0,8 Ú Feg(C)0,8 Þ Vậy khi nung nóng quá Ac1 thì sự chuyển biến: + Từ Ac1 ® Ac3, có quá trình hoà tan của F vào g. Khi nhiệt độ lớn hơn Ac3, tổ chức nhận được hoàn toàn là g. + Từ Ac1 ® Accm, có quá trình hoà tan của XeII vào g. Khi nhiệt độ lớn hơn Accm, tổ chức nhận được hoàn toàn là g. Trong các chuyển biến đó, chuyển biến cơ bản là tạo thành Austenit từ Peclit; Chuyển biến xảy ra khi giữ nhiệt : + Giai đoạn giữ nhiệt là rất cần thiết để: + Làm đồng đều nhiệt độ giữa bề mặt và lõi, để lõi cũng có chuyển biến như bề mặt; + Đủ thời gian cần thiết sẽ tạo điều kiện để các chuyển biến xảy ra hoàn toàn; + Làm đồng đều thành phần hoá học của Austenit. Do g được tạo ra từ F và Xe có thành phần Cacbon rất khác nhau. Þ Thời gian giữ nhiệt chỉ nên lấy vừa đủ, không nên quá dài vì làm cho hạt g quá lớn, thép bị giòn. Chuyển biến của austenit khi làm nguội chậm : Các sản phẩm phân hoá đẳng nhiệt của Austenit quá nguội Khi g phân hoá ở 7000C ® Peclit F + Xe (Xe có dạng tấm với kích thước thô to), có độ cứng 10 ¸15 HRC; Khi g phân hoá ở 600 ¸ 7000C ® Xoocbit F + Xe (Xe có dạng tấm với kích thước 101 ¸ 104 mm), có độ cứng khoảng 20 ¸ 35 HRC, ký hiệu là X; Khi g phân hoá ở 500 ¸ 6000C ® Trustit F + Xe (Xe dạng tấm rất nhỏ mịn với kích thước,105mm), ký hiệu T. Độ cứng của nó khoảng 40 HRC; Þ P, X, T đều là hỗn hợp cơ học của F và Xe trong đó Xe ở dạng tấm nhưng với mức độ nhỏ mịn khác nhau. Khi làm nguội nhanh Austenit với tốc độ thích hợp: V ³ Vth (Vth Tốc độ làm nguội tới hạn) xuất hiện chuyển biến: Feg (C) ® Fea (C) Austenit Mactenxit Đây là sự chuyển biến thù hình (chuyển kiểu mạng tinh thể) Mactenxit là dung dịch rắn xen kẽ quá bão hoà của Cacbon trong Fea với nồng độ của Cacbon như của Austenit, có kiểu mạng chính phương tâm khối và có độ cứng cao. + Một số đặc tính của Mactenxit: Là quá trình chuyển mạng của Feg (tâm mặt) sang Fea(tâm khối); Là tổ chức Fea quá bão hoà (0,8%); Nguyên tử Cacbon hoà tan trong Fea kiểu xen kẽ làm thay đổi kiểu mạng; Có mạng chính phương thể tâm, nên độ cứng cao. Các đặc điểm của chuyển biến Mactenxit + Chuyển biến Mactenxit chỉ xảy ra khi làm nguội nhanh và liên tục với vận tốc độ: V ³ Vth; + Là chuyển biến không khuyếch tán: Cacbon hầu như vẫn giữ nguyên vị trí, còn
CU HI ễN TP MễN CễNG NGH X Lí VT LIU (H i hc) Phn Lý thuyt Cõu 1: Khỏi nim v khuych tỏn? Cỏc nh lut khuch tỏn c bn? ng dng ca khuch tỏn cỏc quỏ trỡnh cụng ngh ch to vt liu ? Tr li : * Khuch tỏn : L s chuyn ch ngu nhiờn ca cỏc ng.t (ion, p.t) dao ng nhit * Cỏc nh lut khuch tỏn c bn : - nh lut Fick I v h s khuch tỏn: - Chuyn bin nung núng thộp ó tụi (khi ram) ? Tr li : - c im chuyn bin pha trng thỏi rn ca hp kim Fe-C trng hp * Chuyn bin xy nung núng thộp : - C s xỏc nh chuyn bin nung núng thộp l ging trng thỏi Fe-C - Trong mi loi thộp nhit thng cú t chc Fe + Xe (Peclit) - Cỏc thộp trc v sau cựng tớch cú t chc phc hn, cú thờm Fe v XeII + Khi nung núng n Ac1, s cú quỏ trỡnh chuyn bin: [Fe + Fe3C]0,8 Fe(C)0,8 Trong ú: J - Dũng khuch tỏn, kg/m2s (nt/m2s) Du tr, ch dũng khuch tỏn theo chiu gim nng D h s khuch tỏn, cm2/s C Nng x Khong dch chuyn + Trong nhiu trng hp, D ph thuc vo nhit theo quy lut: D = D0 exp(-Q/RT) D0 hng s, cm2/s; Q hot nng khuch tỏn, kcal/mol; T nhit , K; R hng s khớ (R = 1,98 cal/mol.K) nh lut Fick II - Nghim ca phng trỡnh (1.4) l cx ng vi chiu sõu x, trng hp khuch tỏn mt cht cú nng cs trờn b mt vo bờn mu (vi nng ban u c0) * ng dng ca khuch tỏn cỏc quỏ trỡnh cụng ngh ch to vt liu : + Tng hoc gim quỏ trỡnh khuch tỏn to t chc v c tớnh ca vt ỳc theo yờu cu + ng u cỏc thnh phn + To lp thm b mt + Thiờu kt + Oxy húa kim loi + Pha bỏn dn v thy tinh Cõu 2: Trỡnh by c im chuyn bin pha trng thỏi rn ca hp kim Fe-C cỏc trng hp sau: - Chuyn bin xy nung núng thộp ? - Chuyn bin xy gi nhit ? - Chuyn bin ca austenit lm ngui chm ? - Chuyn bin austenit lm ngui nhanh (chuyn bin Mactenxit) ? Vy nung núng quỏ Ac1 thỡ s chuyn bin: + T Ac1 Ac3, cú quỏ trỡnh ho tan ca F vo Khi nhit ln hn Ac3, t chc nhn c hon ton l + T Ac1 Accm, cú quỏ trỡnh ho tan ca XeII vo Khi nhit ln hn Accm, t chc nhn c hon ton l Trong cỏc chuyn bin ú, chuyn bin c bn l to thnh Austenit t Peclit; * Chuyn bin xy gi nhit : + Giai on gi nhit l rt cn thit : + Lm ng u nhit gia b mt v lừi, lừi cng cú chuyn bin nh b mt; + thi gian cn thit s to iu kin cỏc chuyn bin xy hon ton; + Lm ng u thnh phn hoỏ hc ca Austenit Do c to t F v Xe cú thnh phn Cacbon rt khỏc Thi gian gi nhit ch nờn ly va , khụng nờn quỏ di vỡ lm cho ht quỏ ln, thộp b giũn * Chuyn bin ca austenit lm ngui chm : -L phng phỏp lm ngui nhanh Austenit xung di Ar1 gi nhit nhit ny ri xỏc nh thi gian bt u v kt thỳc s chuyn bin t P * Gin T-T-T + nhit cao hn 7270C: hon ton n nh; + Bờn trỏi ch C th nht: quỏ ngui; + Gia hai ch C: chuyn bin ( , P, Xe); + Bờn phi ch C: cỏc sn phm phõn hoỏ ng nhit ca ; + Di ng MS: Mactenxit + d Cỏc sn phm phõn hoỏ ng nhit ca Austenit quỏ ngui - Khi phõn hoỏ 7000C Peclit [F + Xe] (Xe cú dng tm vi kớch thc thụ to), cú cng 10 ữ15 HRC; - Khi phõn hoỏ 600 ữ 7000C Xoocbit [F + Xe] (Xe cú dng tm vi kớch thc 10-1 ữ 10-4 mm), cú cng khong 20 ữ 35 HRC, ký hiu l X; - Khi phõn hoỏ 500 ữ 6000C Trustit [F + Xe] (Xe dng tm rt nh mn vi kớch thc,10-5mm), ký hiu T cng ca nú khong 40 HRC; P, X, T u l hn hp c hc ca F v Xe ú Xe dng tm nhng vi mc nh mn khỏc * Khi lm ngui nhanh Austenit vi tc thớch hp: V Vth (Vth - Tc lm ngui ti hn) xut hin chuyn bin: Fe (C) Fe (C) Austenit Mactenxit - õy l s chuyn bin thự hỡnh (chuyn kiu mng tinh th) - Mactenxit l dung dch rn xen k quỏ bóo ho ca Cacbon Fe vi nng ca Cacbon nh ca Austenit, cú kiu mng chớnh phng tõm v cú cng cao + Mt s c tớnh ca Mactenxit: - L quỏ trỡnh chuyn mng ca Fe (tõm mt) sang Fe (tõm khi); - L t chc Fe quỏ bóo ho (0,8%); - Nguyờn t Cacbon ho tan Fe kiu xen k lm thay i kiu mng; - Cú mng chớnh phng th tõm, nờn cng cao * Cỏc c im ca chuyn bin Mactenxit + Chuyn bin Mactenxit ch xy lm ngui nhanh v liờn tc vi tc : V Vth; + L chuyn bin khụng khuych tỏn: Cacbon hu nh gi nguyờn v trớ, cũn Fe chuyn di v trớ to kiu mng mi l mng lp phng tõm khi; + L quỏ trỡnh to khụng ngng cỏc tinh th mi vi tc phỏt trin rt ln khong 1000 ữ 7000 m/s Tinh th Mactenxit cú dng hỡnh kim (hai u nhn); + Ch xy khong gia hai nhit (im) Ms v Mf; + L chuyn bin xy khụng hon ton (cũn cú d) *CHUYN BIN KHI NUNG NểNG THẫP TễI RAM: - Cỏc chuyn bin xy Ram: * Giai on I (< 2000C) - d cha chuyn bin; - Mactenxit chuyn bin nh sau: Fe (C)0,8 [Fe (C)0,25 ữ 0,4 + Fe2 ữ 2,4C] Mactenxit Mactenxi Cacbit t Mactenxit ram + T chc ca giai on ny l: Mactenxit ram + d + T s c gim a * Giai on II (200 ữ 2600C) - Mactenxit tip tc tit Cacbon; - chuyn bin thnh Mactenxit ram: Fe (C)0,8 [Fe (C)0,15 ữ 0,2 + Fe2 ữ 2,4C] Austenit d Mactenxit Cacbit Mactenxit ram + T chc ca giai on ny l: Mactenxit ram; + Gim c ng sut d, cú bn gn nh Mactenxit tụi; + T s c gim a mnh * Giai on III (260 ữ 4000C) - Mactenxit nghốo Cacbon chuyn bin thnh Ferit; - Cacbit chuyn bin Xementit dng Troxtit ram ht; Fe (C)0,15 ữ 0,2 Fe + Fe3Cht Fe2 ữ 2,4C Fe3Cht + T s c a =1 * Giai on IV (> 4000C) - Ch cú thay i v hỡnh dỏng v kớch thc ht ca F v Xe; - Ht Xe cú dng hỡnh cu, ht F cú dng hỡnh dng a cnh; - 500 ữ 6500C c hn hp F v Xe c gi l Xoobit ram cú c tớnh t hp tt nht, c bit l dai va p cao.; - 7000C c hn hp F v Xe, Xe kt t li thnh ht khỏ to c gi l Peclit ram; - cng gim (Xe), thộp ch nờn mm; - Quỏ trỡnh ngui ca thộp sau ram khụng cú chuyn bin gỡ na Cõu Th no l nhit luyn? Cho bit cỏc thụng s cụng ngh c trng quỏ trỡnh nhit luyn ? Tr li : * Nhit luyn: l phng phỏp cụng ngh nung núng kim loi v hp kim n nhit xỏc nh, gi nhit mt thi gian cn thit ri lm ngui vi tc thớch hp lm thay i cỏc t chc bờn v lm thay i tớnh cht ca chỳng theo ý mun * c im + Kim loi v hp kim luụn luụn trng thỏi rn, hỡnh dng v kớch thc ca chi tit khụng thay i; + Nhit luyn ch lm thay i t chc bờn ca kim loi v hp kim *Cỏc thụng s cụng ngh c trng quỏ trỡnh nhit luyn : - Nhit nung núng T0n: l nhit cao nht m quỏ trỡnh nhit luyn cn phi t ti; - Thi gian gi nhit tgn: thi gian trỡ nhit nung núng; - Tc ngui Vngui: l gim ca nhit theo thi gian, thng tớnh theo 0C/h, C /phỳt, 0C/s Cõu V gin trng thỏi hp kim Fe-C? Cho bit c im v c tớnh v t chc ca: Austenit, ferit, peclit, xementit, trustit, xoocbit, bainit v mactenxit quỏ trỡnh nhit luyn? Tr li : Gin trng thỏi Fe-C: + T chc ca giai on ny l: Troxtit ram; + cng gim i rừ rt; + ng sut c kh b ht, tớnh n hi tng lờn mnh; Xe (Fe3C), Xe I Xe II Xe III * c im v c tớnh v t chc ca: + Austenit (): - Là dung dịch rắn xen kẽ C Fe ( mạng K12), khả hòa tan Cacbon Fe lớn Trong hợp kim Fe - C, thông thờng As hòa tan nguyên tố kim loại khác nh Cr, Ni, Mn, W cách thay As dẻo, dai; nguyên tố khác hòa tan, làm chuyển biến tính mà làm thay đổi động học chuyển biến làm nguội, có ảnh hởng tới nhiệt luyện + Peclit ( P F + Xe ): - Là hỗn hợp học tích F Xe tạo thành 7270C từ dung dịch rắn Auxtenit chứa 0,8%C; P có dạng hạt, có độ cứng độ bền cao, tính dẻo dai thấp - Pherit ( F ): Là dung dịch rắn xen kẽ C Fe ( mạng K8 ) khả hòa tan Cacbon Fe nhỏ nên coi Pherit sắt nguyên chất hợp kim tinh khiết ( đờng GSK ) Pherit dẻo, dai nhng hòa tan với nguyên tố khác ( đặc biệt Mn, Si) độ cứng tăng, độ dẻo dai giảm + Ledeburit ( Le P + Xe + Xe): - Là hỗn hợp học tinh, kết tinh từ pha lỏng có 4,3%C nhiệt độ 11470C, ban đầu gồm + Xe làm nguội qua 7270C tạo thành Peclit Vậy Le hợp kim học P Xe Xementit chiếm tỷ lệ gần 2/3 nên Ledeburit dòn cứng (khoảng 600 HB) * Các tổ chức pha: + Xementit (Xe Fe3C): Nằm biên bên phải (đờng DFKL) + Xementit I (Xe I): Là loại kết tinh từ hợp kim lỏng, tạo thành hợp kim chứa nhiều 4,3%C (đờng CD) Kết tinh khoảng từ 16000C xuống 11470C Có tổ chức hạt to + Xementit II (Xe II): Là loại đợc kết tinh từ dung dịch rắn Auxtenit, có hợp kim chứa khoảng 0,8 đến 4,3% C Trong khoảng từ 11470C xuống 7270C Có tổ chức hạt nhỏ Xe I, thờng ỏ dạng lới bao quanh hạt Auxtenit ( đờng ES) + Xementit III (Xe III): ợc tạo thành từ dung dịch rắn Pherit (F) lợng Cacbon giảm từ 0,02%C xuống 0,006%C, nhiệt độ dới 7270C XeIII có kích thớc hạt nhỏcạnh Pherit (đờng QP) Cõu Th no l nhit ti hn ? Cỏch xỏc nh - c im ca ng ngui ng nhit (ng cong hỡnh ch C) i vi thộp cacbon v thộp hp kim? - í ngha thc t ca ng cong ch C cụng ngh nhit luyn? Tr li : * Cõu Khi nung chi tit, cn da trờn c s no nh phng phỏp nung v tc nung? Cõu l gỡ? Mc ớch ca ? Tr li : * l gỡ ? Nung núng + gi nhit + ngui chm cựng lũ nhn t chc cõn bng P cng thp + cao * Vỡ cn ? - Lm gim cng d dng gia cụng c khớ(ct, bo, tin ) - Lm tng thờm d gia cụng bin dng ngui(dp, cỏn, kộo.) - Kh b ng sut bờn sinh quỏ trỡnh GC c khớ nh: ỳc, hn, ct, bin dng - Lm ng u thnh phn húa hc ton b chi tit trờn vt ỳc b thiờn tớch ( khuch tỏn) - Lm nh ht 7.1 Th no l hon ton? - Mc ớch ca phng phỏp hon ton? - Gin cụng ngh hon ton? - Phm vi ng dng ca phng phỏp? Tr li : a hon ton (thộp tct): L phng phỏp ỏp dng cho thộp trc cựng tớch vi lng C khong 0,3 0,65% vi c im nung núng thộp ti trng thỏi hon ton l Austenit(cao hn Ac3) Nhn c t chc [Fe + P (tm)] T = Ac3 + (20 - 300C) Mc ớch: - lm nh ht - Gim cng, tng vi cng ht t c l HB = 160 200 * ng dng: p dng cho thộp trc cựng tớch vi lng C khong (0,3 0,65%) 7.2 Th no l ng nhit? - V biu mụ t ch ? - Mc ớch ca phng phỏp v phm vi ng dng? Tr li : * ng nhit: p dng cho thộp hp kim rỳt ngn thi gian Chi tit sau c gi nhit c lm ngui mụi trng cú t0 c nh, gi nhit ny thi gian di hon thnh chuyn bin sau ú lm ngui ngoi k0 Mc ớch: nhn c P cng thp (T ~ A1- 500C) 7.3 Th no l cu húa, khuych tỏn? - V biu mụ t ch ? - Mc ớch ca phng phỏp v phm vi ng dng? Tr li : cu húa: mc ớch to thnh P ht 7.4 Th no l nhit thp, kt tinh li? - Gin cụng ngh hon ton? - Mc ớch ca phng phỏp v phm vi ng dng? Tr li : * thp : - Tin hnh (200 6000C) lm gim hay kh b ng sut bờn vt ỳc hoc sn phm ó qua gia cụng c(Ct gt hoc dp ngui) - T = 200 3000C thỡ ch kh b c phn S - T = 450 6000C s kh b c hon ton S bờn * ng dng : Dựng cho cỏc chi tit mỏy quan trng ch ũi hi lm gim hay kh b S bờn kt tinh li : - Tin hnh t0 (600 7000C) lm gim cng v lm thay i kớch thc ht nờn phng2 ny thng ko c ỏp dng cho thộp vỡ phn b bin dng ti hn sau kt tinh li s cú ht ln lm cho thộp b giũn ng dng: - Dựng cho thộp ó qua bin dng ngui, b bin cng cn khụi phc tớnh do, cng mc nh trc b bin dng - Dựng cho cỏc KL v HK ko cú chuyn bin thự hỡnh nh Cu, Al - Cỏch chn thng húa hay nh th no ci thin tớnh ct gt ca thộp? - Chn phng phỏp kh b li xementit cho thộp sau cựng tớch? Cho bit khong nhit nung? Cõu Th no l tụi? Ti phi tụi thộp ?Phm vi nhit tụi thớch hp ca thộp cacbon? Tr li : Tụi: Nung núng chi tit n t0 cao hn t0 ti hn AC1 hay AC3 tựy vo tng loi thộp lm xut hin t chc Austenit, gi nhit thi gian nht nh ri lm ngui nhanh t c t chc Mactenxit hay cỏc t chc ko n nh khỏc cú cng v bn cao Mc ớch: - - Nõng cao cng v tớnh chng mi mũn cho chi tit mỏy Nõng cao bn v kh nng chu ti cho chi tit Kt hp vi Ram quyt nh c tớnh ca thộp tng iu kin lm vic, t ú quyt nh tui th cho chi tit mỏy * Cỏch chn nhit tụi: Thộp trc cựng tớch v cựng tớch: Ttụi = AC3 + (30-500C) Thộp hp sau cựng tớch: Ttụi = AC1 + (30-500C) Thộp hp kim: %HK thp da theo thộp C %HK cao tra s tay NL Cõu 10 Th no l tớnh thm tụi ca thộp? Nú cú ý ngha gỡ thc tin sn xut? Cõu 11 c im ca cỏc mụi trng lm ngui tụi ? Cỏch nhỳng chi tit vo mụi trng tụi nh th no cho tt? Cõu 12 Th no l tụi cc b? Cỏc phng phỏp tụi cc b v c im ca phng phỏp? Cõu 13 Th no l ram ? Khi ram cn chỳ ý nhng gỡ? Nhit ram v phm vi ỏp dng cho tng phng phỏp ram ? Tr li : * Ram : Nung núng thộp sau tụi n nhit xỏc nh (< AC1) + gi nhit thi gian Mactenxit v Austenit d chuyn húa thnh cỏc t chc thớch hp lm ngui L nguyờn cụng bt buc sau tụi Lu ý ram : - B mt sn phm cú vt nt ko cn ram Cõu Gin quy trỡnh cụng ngh thng húa? - Tựy theo cng v dai lm vic ca chi tit chn phng phỏp Ram phự hp Nhit ram v phm vi ỏp dng cho tng phng phỏp ram : + Ram thp (150-2500C): - T chc sau ram: M ram - cng gim bt (1-3HRC) so vi M tụi (vi thộp HK cao cng cú th tng As d chuyn bin ), s gim i chỳt ớt - cng hu nh ko thay i so vi sau ram nhng kh c S d ng dng: - Cỏc dng c ct gt, Ktra cú th Ram (150 2000C) t cng 60HRC - Bỏnh rng oto, mỏy kộo, mỏy cụng c Ram (200 2200C) t c cng >58 HRC + Ram trung bỡnh (300 - 4500C): - p dng vi thộp cú 0,55-0,65%C - T chc sau ram: Trustit ram - cng gim rừ rt (40-45HRC) so vi M tụi, n hi t giỏ tr ln nht (h= max) - Kh b hon ton c ng sut bờn - ng dng: - Cỏc chi tit lm vic cn cng tng i cao v n hi cao: lũ xo, nhớp, khuụn rốn, dp núng + Ram cao (500 - 6500C): - T chc sau ram: Xoocbit ram - cng gim mnh (15-25HRC) , dai tng mnh - ng dng: - Cỏc CTM chu va p: trc, bỏnh rng, tay biờn Cõu 14.Cỏc phng phỏp tụi b mt ? Mc ớch ca tụi b mt v phm vi ng dng ? Tr li : * Tụi b mt (0,35 0,55%C) : L phng phỏp tụi b phn ú ch cú lp b mt chi tit c tụi cng cũn lừi ko c tụi nờn sau tụi ch cú lp b mt cú t chc Mactenxit cũn lp bờn cú t chc Xoocbit Peclit - Tụi bng ngn la Oxy Axetylen : Thit b nung bao gm b phn sinh khớ v m t Khi tụi di chuyn m t dc theo chi tit cn nung vi tc xỏc nh v nung núng lp KL b mt n t0 cao hn im ti hn i sau m t l vũi lm ngui vi mt khong cỏch nht nh lm cho nhit truyn vo n chiu sõu nht nh + Tụi ng thi : Dựng cho nhng chi tit nh, ú ton b b mt chi tit c nung núng cựng lỳc Tụi ng thi c chia lm giai on riờng bit l nung núng v lm ngui + Tụi liờn tc : Dựng cho nhng b mt cn tụi ln m cụng sut mỏy ko th nung núng ton b b mt cựng lỳc ng dng : - Thit b n gin, cú th tụi c nhng chi tit ln hay nh - Nng sut thp nờn ch thớch hp vi SX n chic hoc lot nh - Dựng cho cỏc chi tit lm bng thộp C nh trc oto, mỏy cụng c , ớt dựng vi gang v HK mu - Tụi b mt nung cht in phõn: Khi cho dũng in chiu chy qua dung dch cht in phõn, Catot(chi tit) to thnh cỏc ion H+, Anot to thnh cỏc ion Oxy Khi in ỏp ln(200 300V) thỡ dũng iờn i qua lp mng hidro s ta nhit lng nung núng chi tit n t0 tụi da theo hiu ng Catot tc l nhng iu kin xỏc nh in phõn Catot cú th b nung núng rt mnh * ng dng : Nung u mỳt, nung b phn, nung b mt v nung liờn tip Khụng nung cỏc chi tit cú hỡnh dng phc vỡ cng dũng in nhng ch cnh sc v nhng ch nhụ lờn s rt cao cú th gõy chy lng Phng phỏp ny ko khng ch c t0 lp b mt v t0 thng rt cao d xy quỏ nhit nờn ớt c s dng - Tụi b mt nung núng bng phng phỏp tip xỳc: Dn dũng in qua mỏy bin ỏp n b mt tip xỳc cn nung ch tip xỳc gia in cc v chi tit cn nung cú mt dũng in rt ln(lờn ti hng trm Ampe/mm2) lm cho chi tit nhanh chúng c nung n t0 tụi Nhit lng sinh c tớnh theo cụng thc : Q = 0,24Rtx I2 t * ng dng : Nng sut thp, cú th to vt trờn b mt chi tit sau nung hoc to thnh h quang gõy quỏ nhit cc b in cc tỏch b mt chi tit - Tụi cao tn : Khi vt dn cú dũng in xoay chiu chy qua xung quanh nú xut hin t trng bin thiờn t chi tit cn tụi t trng ny s sinh sc in ng cm ng, chi tit kim loi s cú dũng in cựng tn s Dũng cao tn cú mt ln nht lp b mt v gim mnh v phớa lừi vt dn nờn cú kh nng nung núng nhanh b mt chi tit n t0 tụi * c im - ng dng : + Cht lng sn phm cao, tc nung nhanh t0 nung cao nờn ht Austenit to thnh rt nh vỡ vy t chc Mactenxit sau tụi cng rt nh lm tng cng, bn v dai cao hn sau tụi bỡnh thng + t bin dng, hu nh ko b Oxy húa v thoỏt C vỡ thi gian nung ngn v ko cú thi gian gi nhit + Nng sut lao ng cao, ỏp dng sn xut hng lot ln, hng + D c khớ húa v t ng húa Nhc im : - Thit b t tin, ko tụi c cỏc chi tit phc tp, khú o v KT t0 nung Cõu 15 Th no l húa nhit luyn ? Ti phi tin hnh húa nhit luyn ? Quỏ trỡnh húa nhit luyn din bin sao? Nhng yu t no nh hng ti nú ? Tr li : * Húa nhit luyn : L phng phỏp húa bn b mt, khỏc vi nhit luyn l ngoi vic lm thay i cu trỳc bờn cũn lm thay i thnh phn húa hc lp b mt nh thm, bóo ho nguyờn t hoỏ hc vo b mt ca thộp bng cỏch khuch tỏn trng thỏi nguyờn t t mụi trng bờn ngoi vo nhit cao, lm thay i thnh phn hoỏ hc ú lm bin i t chc v tớnh cht ca lp b mt theo mc ớch ó nh * Mc ớch: + Nõng cao cng, tớnh trng mi mũn v bn mi ca chi tit vi hiu qu cao so vi tụi b mt nh thm Cacbon, Ni-t, Cacbon Nit; + Nõng cao tớnh chng n mũn in hoỏ v hoỏ hc nh thm Crụm, Al, Si Cỏc giai on hoỏ nhit luyn: - Khi tin hnh hoỏ nhit luyn ngi ta t chi tit thộp vo mụi trng (rn, lng, hoc khớ) cú kh nng phõn hoỏ nguyờn t hoc nguyờn t cn thm (khuych tỏn) ri nung núng n nhit thớch hp Cỏc giai on ni tip xy nh sau: + Phõn hoỏ: - L quỏ trỡnh phõn tớch phõn t, to nờn nguyờn t hot ca nguyờn t cn nh thm + Hp th: - L giai on nguyờn t hot c hp th vo b mt thộp vi nng cao, to chờnh lch nng gia b mt v lừi + Khuych tỏn: - L giai on nguyờn t hot lp hp th s i sõu vo bờn theo c ch khuych + Hàn điện cực than + Hàn khí bảo vệ (điện cực nóng chảy điện cực không nóng chảy)(b) + Hàn dới lớp thuốc (c) tỏn, to nờn lp thm vi chiu sõu nht nh * nh hng ca nhit v thi gian: + Nhit - Nhit cng cao, chuyn ng nhit ca nguyờn t cng mnh, tc khuych tỏn cng ln, lp thm cng chúng t chiu sõu quy nh + Thi gian - nhit c nh, kộo di thi gian cng giỳp nõng cao chiu sõu lp thm; - Chiu sõu lp thm ph thuc vo thi gian theo quan h: b ) a ) c ) Hàn đắp plasma: + Hàn plasma bột chất phủ (a) + Hàn plasma dây chất phủ (b) - Hàn đắp xỉ điện - Hàn đắp dòng cảm ứng - Hàn đắp tia laser - Hàn đắp tia điện tử - Hàn dắp dòng tiếp xúc Cõu 16 Chi tit mỏy sau thm cacbon ti cũn phi tin hnh nhit luyn ? Nhit luyn ? Cõu 17 Cụng ngh hn p hp kim chng mi mũn ? Tr li : hàn đắp: Cõu 18 Cỏc phng phỏp húa bn bng bin cng c hc v c nhit luyn? Cõu 19 c im cụng ngh v phm vi ng dng ca cỏc phng phỏp x lý b mt CVD, PVD ? Tr li : 1.Nguyên lý: Nguyên lý: - Hàn đắp phơng pháp xử lý bề mặt nhờ nguồn nhiệt làm nóng chảy vật liệu phủ nóng chảy cục bề mặt sảm phẩm - Một số thông số dặc trng mối hàn: + Hệ số khuấy Công nghệ PVD công nghệ xử lý bề mặt = Ae /(Ae + Aa) + Hệ số hình dáng bên mối hàn nhờ tác động vật lý nh: Tia điện tử,ion, hồ quang, plasma vào trình tạo lớp phủ nh: trình hoá chất phủ, trình chuyển chất phủ đến bề mặt sản phẩm, trình ngng tụ tạo thành lớp phủ = b/t + Hệ số hình dáng bên = b/h b Cụ thể: Aa Ae h t Đặc điểm: - Tạo đợc lớp phủ có độ dày lớn ( < 5mm) - Môi trờng không khí khí bảo vệ - Không hạn chế kích thớc sản phẩm xử lý cục - Thiết bị đơn giản - Có thể kết hợp với phơng pháp xử lý khác - Lớp phủ có khả chịu mài mòn ăn mòn Một số phơng pháp thờng gặp - Hàn đắp lả khí đốt - Hàn đắp hồ quang: + Hàn đắp hồ quang tay ( que bọc thuốc hàn) + Hàn que thuốc bột (a) Lớp phủ Cac bon Lớp phủ TiN t - Quá trình hoá chất phủ: Điện trở, hồ quang, tia điện tử, tia laser, hồ quang - Quá trình chuyển chất phủ đến bề mặt sản phẩm: Plasma, từ trờng, điện trờng - Quá trình ngng tụ tạo thành lớp phủ: Bề mặt sản phẩm đợc xử lý (làm sạch, nung nóng ) - áp suất buồng làm việc: 10-4 - Pa - Các sản phẩm đợc phân cực catốt => PVD da dạng tiếp tục phát triển Thành phần cấu trúc lớp phủ: a) Thành phần: Các lớp phủ PVD da dạng: - Kim loại hợp kim: Al, Ti, Cu, Cr, Ni có chiều dày 0,5 -30 àm, có độ dính bám tốt - Các bit Nitrid: TiC, TiN, ZrC, ZrN, WC, WN ( HRC cao, Tnc cao, chụi mài mòn ) - Ô xyt: Al2O3, SiO, PbO (HRC cao, Tnc cao, chụi mài mòn ) - Các chất khác: Grafit, MoS2, WS2 ( bôi trơn tốt ); PTFE (chất dẻo) b) Cấu trúc: II phân loại công nghệ PVD: Theo phơng pháp hoá vận chuyển: - Hoá ngng tụ chân không - Hoá phủ ion - Hoá bụi catốt phủ ion Theo điện phân cực sản phẩm: - Điện phân cực thấp khoảng 20 V: Hoá chân không - Điện phân cực khoảng 200 V: BARE (Bias Activated Reactiv Evaporation) - Điện phân cực khoảng 1KV: Phủ IP (ionplatting) Theo phơng pháp hoá chất phủ: - Hoá chất phủ nóng chảy: + Hoá chân không + Hoá trơ + Hoá khí hoạt tính không kich thích (RIP-Reactiv Ion Platting) + Hoá khí hoạt tính có kích thích (BARE) - Hoá bụi chất phủ thể rắn: + Hoá bụi hồ quang + Hoá bụi catốt (Sputtering): Bắn phá catốt (chất phủ ) tia Ion Công nghệ CVD ( Chemical Vapour Deposition ) Định nghĩa: CVD công nghệ tạo lớp phủ bề mặt chi tiết máy nung nóng từ hợp chất chứa kim loại (dễ bay hơi) phản ứng hoá nhiệt - Các hợp chất chứa kim loại dễ bay đợc tao thành từ: + kim nhóm halogen ( F, Cl, Br, I) + Kim loại chuyển tiếp nhóm IV (Ti, Zr); nhóm V(V, Nb, Ta); nhóm VI (Cr,Mo, W) Ví dụ: TiCl4, WF6 - Nhiệt độ: 200 -10000C (không dùng tia kích hoạt) Nguyên lý làm việc: Khuyếc sản Khuyếc tán sảntánphảm phảm phản ứng phản ứng Hấp phụ Khuyêch tán hợp chất chứa kim loại Phản ứng Khử háp phụ Khử háp phụ Sản phẩm Sản phẩm Phản ứng Sơ đồ nguyên lý làm việc CVD 3.Các phản ứng xẩy bề mặt: Gồm nhóm phản ứng: - Phản ứng tạo nguyên tử hoạt (W, Ti, C, N ) - Phản ứng tạo lớp phủ ( WC, TiN ) Gồm loại phản ứng: - Phản ứng khử (hoàn nguyên): WF6 + 3H2 => W + 6HF - Phản ứng phân huỷ: Ni(CO)4 => Ni + 4CO - Phản ứng trao đổi: CrCl3 + Fe => Cr + FeCl3 TiCl4 + CH4 => TiC + 4HCl Các yếu tố ảnh hởng đến lớp phủ: a) Các yếu tố ảnh hởng đến giại đoạn bản: - Cơ chế tơng tác phản ứng hoá học chất với bề mặt thép - Cơ chế khuyếch tán pha khí - Cơ chế khuyếch tán pha rắn b) Các yéu tổ ảnh hởng cụ thể: - Thành phần, tổ chức, trạng thái bề mặt sản phẩm - Hoạt tính bề mặt sản phẩm (mức độ làm sạch) - Mật độ xếp cac sản phẩm thiết bị CVD - Nhiệt độ, áp suất buồng phản ứng - Thời gian xử lý CVD - Thành phần,lu lợng phân bố khí tham gia trình xử lý - Các chất xúc tác cờng hóa trình phủ II Phân loại CVD 1.Theo đặc điểm môi trờng: - CVD môi trờng tĩnh - CVD môi trờng động Dựa vào yếu tố kích thích: - CVD không kích thích - CVD có kích thích Dựa vào nhiệt độ làm việc - CVD nhiệt độ cao 850 -1100oC (HT) - CVD nhiệt độ trung bình 600 850oC (MT) - CVD nhiệt đô thấp < 600oC (LT) Dựa vào áp suất: - CVD áp suất cao (HP) - CVD áp suất thấp (LP) Dựa vào tác nhân kích thích: - CVD kích thích Plasma (PACVD) - CVD kích thích Laser (LACVD) Dựa vào chất hợp chất chứa kim loại: - Sử dụng hoạt tính hợp chất Halogenkim loại (CVD thông dụng) - Sử dụng hoạt tính hợp chất hữu kim loại (MOCVD) III Thành phần cấu trúc lớp phủ 1.Thành phần: CVD tạo đợc lớp phủ đa dạng a) Kim loại: Cu, Al, Ti, Ge, Pb, Mo, W, Pt, Ni, Co b) Grafit cácbit: C, SiC, WC, TiC, ZrC c) Nitrid: TiN, BN, ZrN, TaN d) Silic hợp chất: Si, Si-(Ti, Mo, Nb ) e) Ô xyt: Al2O3, SiO2, TiO2 Cấu trúc lớp phủ: - Cấu trúc lớp phủ phụ thuộc vào nhiều yéu tố: Nhiệt độ, áp suất, thành phần, thời gian, vật liệu - Thành phần lớp phủ lệch với công thức: TiC => TiCx ( X=/= 1) - Chiều dày lớp phủ từ vài nm (trong kt điện tử) => mm (trong khí) - Chiều dày tăng: 2-5 àm/h - Độ dính bám CVD đảm bảo ( số trờng hợp có lớp phủ trung gian) - Có thể phủ đồng thời nhiều chất nhiều lớp IV Một số công nghệ CVD thông dụng CVD môi trờng tĩnh: - CVD môi trờng tĩnh = Xử lý hoá nhiệt thể rắn Ví dụ=> thấm Al thể rắn - Hỗn hợp thấm: Al 20-40% + CrF2 0,5 -5% + Al2O3 (chất độn) - T= 800 -9500C - Phản ứng xẩy xử lý: Al + CrF2 => Cr + AlF (bay hơi) AlF => AlF3 + Alht => Bề mặt sản phẩm - Chế tạo vi mạch điện tử, lớp phủ chống mài mòn ,ăn mòn Phn Bi Cõu tng cng, tng tớnh chu mi mũn lp b mt cho chi tit bỏnh rng lm bng thộp C25, ngi ta t chi tit ú vo bung cha khớ CH4 950 0C Khi cỏc nguyờn t cacbon hot tớnh c a n b mt chi tit v trỡ nng 1,2%, hi sau bao nhiờu thi gian thỡ lp b mt ng vi chiu dy 0,5 mm s t c 0,8%C Bit h s khuch tỏn ca cacbon thộp ti nhit ú l 1.6 x 10 -11 m2/s v cỏc giỏ tr ca hm Sai ca i lng z cho bng di õy : Cõu Sn phm ỳc l thộp cacbon b thiờn tớch, iu kin nht nh, ngi ta em ti nhit 1100 0C vi mc ớch t ng u v thnh phn húa hc Hóy tớnh h s khuych tỏn ca C Fe ti iu kin ú Bit D0 = 2,3 x 10-5 m2/s v hot nng khuch tỏn Qd = 148 kJ/mol Cõu Chi tit lũ xo ng kớnh dõy mm, c lm t phụi cỏn, vt liu 50CrV Hóy: - Lp quy trỡnh ch to lũ xo kt thỳc nhit luyn cng t 40-45 HRC? - Xỏc nh nhit nung cỏc quỏ trỡnh nhit luyn ? Bit : 1/ Thnh phn húa hc Hỗn hợp thấm Sản phẩm CVD môi trờng động: a) CVD truyền thống: - áp suất khí - Các chất hoạt tính, xúc tác, phụ gia cấp liên tục - Lớp phủ đa dạng: Si, SiC, SiO2, TiN - Thiết bị đơn giản, suất cao, không đồng b CVD áp suất thấp (Low Pressure CVD) ( LPCVD): - áp suất ... Một số thông số dặc trng mối hàn: + Hệ số khuấy Công nghệ PVD công nghệ xử lý bề mặt = Ae /(Ae + Aa) + Hệ số hình dáng bên mối hàn nhờ tác động vật lý nh: Tia điện tử,ion, hồ quang, plasma vào... phng phỏp x lý b mt CVD, PVD ? Tr li : 1.Nguyên lý: Nguyên lý: - Hàn đắp phơng pháp xử lý bề mặt nhờ nguồn nhiệt làm nóng chảy vật liệu phủ nóng chảy cục bề mặt sảm phẩm - Một số thông số dặc... có độ dày lớn ( < 5mm) - Môi trờng không khí khí bảo vệ - Không hạn chế kích thớc sản phẩm xử lý cục - Thiết bị đơn giản - Có thể kết hợp với phơng pháp xử lý khác - Lớp phủ có khả chịu mài mòn