Đang tải... (xem toàn văn)
PhầnB: TIỂU LUẬN DỰA TRÊN CÁC ĐỊNH LUẬT KHUẾCH TÁN, XÁC ĐỊNH QUAN HỆ GIỮA THỜI GIAN THẤM C, NHIỆT ĐỘ THẤM , VÀ CHIỀU DÀY LỚP THẤM C CHO CHI TIẾT........................................................................5 I. Các định luật khuếch tán.............................................................................................5 1. Khái Niệm khuếch tán5 2. Định Luật Fick1 (khuếch tán dừng)5 3. Định Luật Fick 2(khuếch tán không dừng5 4 .Các Cơ Chế Khuếch Tán5 II. Thấm Cacbon:............................................................................................................6 III.Thấm cacbon được tiến hành theo 4 phương pháp.............................................. 6 1.Thấm cacbon thể rắn 6 2.Thấm cacbon thể khí7 3.Thấm cacbon thể lỏng7 4.Thấm cacbon thể bột nhão7 IV. Mối quan hệ giữa thời gian thấm C, nhiệt độ thấm và chiều dày lớp thấm C cho chi tiết..................................................................................... 7 1.Chiều dày lớp thấm……………………………………………………....7 2. Nhiệt độ………………………………………………………………..…8 3. Thời gian………………………………………………………………....9
1 MỤC LỤC Trang PhầnB: TIỂU LUẬN - DỰA TRÊN CÁC ĐỊNH LUẬT KHUẾCH TÁN, XÁC ĐỊNH QUAN HỆ GIỮA THỜI GIAN THẤM C, NHIỆT ĐỘ THẤM , VÀ CHIỀU DÀY LỚP THẤM C CHO CHI TIẾT I Các định luật khuếch tán Khái Niệm khuếch tán5 Định Luật Fick1 (khuếch tán dừng)5 Định Luật Fick 2(khuếch tán không dừng5 Các Cơ Chế Khuếch Tán5 II Thấm Cacbon: III.Thấm cacbon tiến hành theo phương pháp 1.Thấm cacbon thể rắn 2.Thấm cacbon thể khí7 3.Thấm cacbon thể lỏng7 4.Thấm cacbon thể bột nhão7 IV Mối quan hệ thời gian thấm C, nhiệt độ thấm chiều dày lớp thấm C cho chi tiết 1.Chiều dày lớp thấm…………………………………………………… Nhiệt độ……………………………………………………………… …8 Thời gian……………………………………………………………… PhầnB: TIỂU LUẬN - DỰA TRÊN CÁC ĐỊNH LUẬT KHUẾCH TÁN, XÁC ĐỊNH QUAN HỆ GIỮA THỜI GIAN THẤM C, NHIỆT ĐỘ THẤM , VÀ CHIỀU DÀY LỚP THẤM C CHO CHI TIẾT 1 I Các định luật khuếch tán: Khái Niệm khuếch tán: _ Khuếch tán chuyển chỗ ngẫu nhiên nguyên tử ( ion, phân tử) dao động nhiệt _ Khuếch tán nguyên tử A loại nguyên tử (A) gọi tự khuyếch tán _ Khuếch tán nguyên tử khác loại B với nồng độ nhỏ A gọi khuếch tán khác loại Điều kiện để có khuếch tán khác loại B phải hoà tan A Định Luật Fick1 (khuếch tán dừng): _ Định luật FickI nêu lên quan hệ dòng nguyên tử khuếch tán J qua đơn vị bề mặt vuông góc với phương khuếch tán Gradient nồng độ δc/δx: J = -D dc = -Dgradc(1.1) dx Trong đó: _ Dấu trừ dòng khuếch tán theo chiều giảm nồng độ _ D: hệ số khuếch tán ( cm2/s) Định Luật Fick 2(khuếch tán không dừng): _ Nếu nồng độ c hàm x mà phụ thuộc vào thời gian t để thuận tiện người ta sử dụng định luật FickII _ Định luật FickII trường hợp hệ số khuếch tán không phụ thuộc nồng độ sau: dC = D d C = D C dt dx Các Cơ Chế Khuếch Tán: a Trong chế nút trống nguyên tử khuếch tán bên cạnh nhảy sang chiếm nút trống Năng lượng hoạt động trình đổi chỗ nhỏ nên dễ xảy b Trong chế nút mạng , nguyên tử khuếch tán vị trí xen nút mạng chuyển sang vị trí xen nút mạng khác Cơ chế thường thấy dung dịch rắn xen kẽ thấm cacbon , nito ( nguyên tử có đường kính nhỏ ) vào thép c Cơ chế nút mạng cách đuổi xảy nguyên tử khuếch tán có đường kính xấp xỉ nguyên tử sở nguyên tử khuếch tán đuổi nguyên tử cạnh chiếm lấy nút mạng làm nguyên tử dịch chuyển vào nút mạng d Trong chế đổi chỗ , nguyên tử khuếch tán nguyên tử sở đổi vị trí cho chúng đứng cạnh e Trong chế vòng , nguyên tử khuếch tán nguyên tử kim loại sở đổi chỗ nối đuôi theo vòng tròn II/ Thấm Cacbon: _ Thấm cacbon trình bão hoà bề mặt chi tiết nguyên tố cacbon để sau thấm nhiệt luyện thu bề mặt chi tiết có độ cứng cao, độ chống mài mòn cao, độ chống sâm thực Các tính chất đạt nguyên phần lõi _ Thấm cacbon áp dụng cho thép có hàm lượng cacbon thấp (0,1- 0,25%C) Sau thấm tiến hành ram thấp bề mặt thép có độ cứng lớn 60HRC Bề mặt thép lúc có hàm lượng cacbon cao khoảng (0,8- 1,2%C) Nhưng lõi thép giữ nguyên tính dẻo, dai ban đầu đem thấm _ Mục đích: từ đặc điểm chi tiết máy phải chịu lực phức tạp bị mài mòn mạnh làm việc Nhờ tác dụng làm tăng lượng cacbon lớp bề mặt qua ram, chi tiết có kết hợp tốt độ cứng, tính chống mài mòn cao mặt với độ bền cao tính dẻo dai cao Khả chịu tải trọng va đập, chịu uốn lõi Khả sử dụng loại thép có thành phần cacbon thấp (thép cacbon thép thợp kim) chế tạo chi tiết máy thay cho loại vật liệu đắt tiền III.Thấm cacbon tiến hành theo phương pháp: 1.Thấm cacbon thể rắn : Được áp dụng rộng rãi sở sản xuất khí nước ta Phương pháp thấm đơn giản, vạn năng, áp dụng để thấm cho chi tiết có hình dạng kích thước khác nhau, không đòi hỏi thiết bị chuyên dùng Thành phần hỗn hợp để thấm cacbon bao gồm: BaC0 (bari cacbonat), N^CC^ (Natri Cacbonat), than củi, dầu mazut Các chất xẽ tạo chất khí: 2; C02; CO; CH4; Các phản ứng sẩy ra: CO2 + C = 2CO Cacbon nguyên tử hấp thụ vào bề mặt kim loại khuếch tán sâu vào lõi 2.Thấm cacbon thể khí : Thấm cacbon thể khí có ưu điểm thấm cacbon thể rắn, thể lỏng bột nhão giảm thời gia thấm nung hộp thấm, giảm chi phí lao động chuẩn bị hỗn hợp thấm, giảm vật tư, có khả điều chỉnh trình thấm rễ hơn, giảm biến dạng chi tiết, cải thiện điều kiện làm việc vệ sinh công nghiệp giới hoá, tự động hoá trình sản xuất, nhiên thấm cabon thể khí đòi hỏi thiết bị phức tạp, công nhân có trình độ tay nghề cao Việc vận hành thiết bị: làm kín nồi thấm, đảm bảo tuần hoàn khí, kỹ thuật an toàn đòi hỏi phức tạp giá thành cao Thấm cacbon thể khí áp dụng cho sở sản xuất loạt lớn, vừa nhỏ trình sửa chữa 3.Thấm cacbon thể lỏng Thấm cacbon thể lỏng tiến hành môi trường muối nóng chẩy Thấm cacbon thể lỏng áp dụng cho chi tiết nhỏ cần chiều sâu lớp thấm mỏng từ 0,1-K),5mm như: trục, bulông, bánh chi tiết dạng đĩa cho chất lượng tốt Thấm cacbon thể lỏng xẩy nhanh hơn, thu lớp thấm theo yêu cầu Có thể trực tiếp sau thấm bề mặt chi tiết giá thành thấp thấm thể rắn thể khí Tuy nhiên thấm cacbon thể lỏng không dùng để thấm chi tiết vừa lớn, nồi thấm chóng bị ăn mòn, cần có biện pháp an toàn tốt, thành phần cacbon chất thấm chóng giảm cần bổ sung Thấm cacbon thể lỏng thường áp dụng để thấm chi tiết chế tạo xe đạp, xe gắn máy, dụng cụ dao kéo hàng tiêu dùng khác 4.Thấm cacbon thể bột nhão Được áp dụng cho sản xuất đơn chiếc, sửa chữa điện So với thấm cacbon thể rắn thấm cacbon thể bột nhão có ưu điểm: rút gắn thời gian nung, tăng số chi tiết hộp, giảm lao động, tiết kiệm lượng giảm phát triển hạt Nhược điểm kết thấm nồng độ thấm không ổn định lớp thấm không giữ nhiệt độ cao 200 °C IV Mối quan hệ thời gian thấm C, nhiệt độ thấm chiều dày lớp thấm C cho chi tiết: 1.Chiều dày lớp thấm: _ Để tạo lớp thấm, chi tiết đặt môi trường thấm ( trạng thái rắn, lỏng, khí ) môi trường có khả phân hóa thành nguyên tử hoạt tính nguyên tố cần thấm nhiệt độ thích hợp Sự hình thành pha tổ chức tế vi lớp thấm phụ thuộc vào giản đồ pha, khả khuếch tán nguyên tố thấm, tương tác chúng với kim loại Ngoài thấm nguyên tố lên bề mặt hợp kim, tương tác lẫn nguyên tố có sẵn thép nguyên tố thấm nên có sư phân bố lại nồng độ nguyên tố thấm mẫu _ Các nguyên tử hoạt tính hấp thụ, vào lớp bề mặt thép với nồng độ cao khuếch tán vào tạo thành lớp thấm với chiều sâu định Nhờ khuếch tán lớp thấm hình thành sở hoá - nhiệt luyện Chiều dày lớp khuếch tán (lớp thấm ) phụ thuộc vào nhiệt độ, thời gian nồng độ chất khuếch tán lớp bề mặt Trên hình biểu diễn thay đổi thành phần cacbon lớp bề mặt trình thấm cho ta thấy nhiệt độ dùng để thấm thép cacbon AC Đối với loại thép hợp kim nguyên tố làm hạt nhỏ, thấm nhiệt độ 930- 950°C Đối với loại thép di chuyền hạt lớn, tiến hành thấm nhiệt độ 900- 920°C _ Ở nhiệt độ thấm trình khuếch tán cacbon vào mạng tinh thể austennit Khi đạt giá trị bão hoà bề mặt xuất xêmentit thành phần cacbon lớp thấm vượt giá trị bão hoà >3% Do cần ngăn cản việc tạo thành xêmentit lớp bề mặt giảm độ bão hoà Nhiệt độ: Ảnh hưởng nhiệt độ đến trình khuếch tán nguyên tử thấm ý đặc biệt Chiều dày lớp thấm phụ thuộc vào tốc độ khuếch tán nhiệt độ cao, chuyển động nguyên tử mạnh, tốc độ khuếch tán nhanh, hệ số khuếch tán D tăng lên theo nhiệt độ theo biểu thức: D = Ae~Q,RtT Trong đó, D: hệ số khuếch tán A: hệ số phụ thuộc mạng tinh thể Q: lượng hoạt, lượng cần thiết để bứt nguyên tử khỏi vị trí mạng e: số logarit tự nhiên R: số khí T: nhiệt độ thấm, tính theo độ kenvin Với hệ thống họp kim định, hệ số A, Q cố định thuộc vào nhiệt độ Nhiệt độ cao, D tăng nhanh theo Fe hệ số khuếch tán D cacbon tăng lên lần tăng từ 925°c lên 1100°c, crôm tăng lên 50 lần nhiệt 1150°c lên 1300°c D phụ Ví dụ nhiệt độ tăng từ Thời gian: Ở nhiệt độ cố định, thời gian khuếch tán dài, chiều sâu lớp thấm dầy; quan hệ chúng tuân theo quy luật parabôn theo công thức: Trong đó: chiều dày lớp thấm thời gian thấm K hệ số tỷ lệ phụ thuộc hệ số khuếch tán D Như thời gian thấm dài, mức tăng chiều sâu thấm chậm Biện pháp hiệu để tăng chiều sâu lớp thấm nhiệt độ tăng thời gian ... II/ Thấm Cacbon: _ Thấm cacbon trình bão hoà bề mặt chi tiết nguyên tố cacbon để sau thấm nhiệt luyện thu bề mặt chi tiết c độ c ng cao, độ chống mài mòn cao, độ chống sâm th c C c tính chất... nóng chẩy Thấm cacbon thể lỏng áp dụng cho chi tiết nhỏ c n chi u sâu lớp thấm mỏng từ 0,1 -K ),5 mm như: tr c, bulông, bánh chi tiết dạng đĩa cho chất lượng tốt Thấm cacbon thể lỏng xẩy nhanh hơn,... lao động, tiết kiệm lượng giảm phát triển hạt Như c điểm kết thấm nồng độ thấm không ổn định lớp thấm không giữ nhiệt độ cao 200 C IV Mối quan hệ thời gian thấm C, nhiệt độ thấm chi u dày lớp thấm