1
CHƯƠNG 7: CÁC PHƯƠNG PHÁP HOÁ BỀN BỀ MẶT
7.1. BIẾN CỨNG BỀ MẶT
7.1.1. Nguyên lý
- Là phương pháp biến dạng lớp bề mặt của thép đến một
chiều sâu nhất định làm cho mạng tinh thể của lớp này bị xô lệch
⇒
bị biến cứng, độ bền độ cứng tăng lên. Chi tiết có độ cứng bề
mặt cao còn trong lõi vẫn giữ được độ dẻo.
a, Định nghĩa
b, Đặc điểm
- Dưới tác dụng của ứng suất khi biến dạng γ dư → M ⇒ làm
tăng độ cứng và tính chống mài mòn cuả bề mặt;
- Lớp bề mặt có ứng suất nén dư do vậy tăng giới gạn bền mỏi;
- Làm mất đi khá nhiều các tật hỏng ở bề mặt như vết khía, rỗ
làm giảm nguồn gốc sinh ra các vết nứt mỏi.
2
7.1. BIẾN CỨNG BỀ MẶT
a, Phun bi
- Phun những hạt làm bằng thép lò xo đã qua tôi hay gang
trắng với kích thước 0,5
÷
1,5mm lên bề mặt chi tiết với tốc độ đạt
đến 50
÷
100m/s, chiều sâu của lớp hoá bền đạt đến 0,7mm.
- Áp dụng phun bi cho các chi tiết làm bằng thép cứng bằng
hợp kim nhôm: lò xo treo, nhíp ô tô, bánh răng hộp tốc độ và cầu
sau của ô tô, các loại trục thanh truyền. .v.v
7.1.2. Các phương pháp biến cứng bề mặt
3

- Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ
a, Nguyên lý nung nóng bề mặt
Hình 4.21
- Chiều sâu của lớp bề mặt có dòng
điện chạy qua ∆ tỉ lệ nghịch với tần số f
của nó theo công thức:
∆: chiều sâu lớp bề mặt có mật độ dòng điện cảm ứng cao, cm;
ρ: điện trở suất của kim loại nung, Ω.cm;
µ: độ từ thẩm của kim loại nung m/A;
f: tần số của dòng điện Hz.
f.
5030
µ
ρ
=∆
6
7.2.2. Tôi bằng dòng điện cảm ứng có tần số cao
b, Chọn tần số và thiết bị
- Tần số dòng điện quyết định chiều dày lớp nung nóng do
đó quyết định chiều sâu lớp tôi cứng;
- Thường chọn diện tích lớp tôi cứng bằng 20% tiết diện;
- Chiều dày lớp tôi tương ứng với thiết bị có tần số và công
suất như sau:
∆ = 4 ÷ 5mm cần f = 2500 ÷ 8000Hz, P ≥ 100kW;
∆ = 1 ÷ 2mm cần f = 66000 ÷ 250000Hz, P = 50 ÷100kW.
7
7.2.2. Tôi bằng dòng điện cảm ứng có tần số cao
c, Các phương pháp tôi
- Nung nóng rồi làm nguội toàn bề mặt, áp dụng cho các
bề mặt tôi nhỏ;

2
.
⇒ Do đó chi tiết sau tôi có những đặc điểm dau:
+ Vừa chịu được ma sát, mài mòn vừa chịu tải trọng tĩnh
và va dập cao, rất thích hợp với bánh răng trục truyền, chốt
trục khuỷu,…
+ Chịu mỏi cao;
+ Chịu uốn, xoắn tốt.
10
7.2.2. Tôi bằng dòng điện cảm ứng có tần số cao
e, Ưu, nhược điểm
* Ưu điểm
- Năng suất cao do thời gian nóng ngắn;
- Chất lượng tốt: tránh được các khuyết tật như Ôxy hoá,
thoát cacbon, độ biến dạng thấp;
- Dễ cơ khí hoá, tự động hoá.
⇒ Tôi cảm ứng được đáp ứng rộng rãi trong sản xuất hàng
loạt lớn cho các chi tiết mà bề mặt không quá phức tạp.
* Nhược điểm
- Khó áp dụng cho các chi tiết có hình dáng phức tạp, tiết
diện thay đổi đột ngột;
- Khi sản xuất đơn chiếc hàng loạt nhỏ, tính kinh tế thấp.
7.2.3. Tôi bằng ngọn lửa
- Tham khảo
11
CHƯƠNG 7: CÁC PHƯƠNG PHÁP HOÁ BỀN BỀ MẶT
7.3. HOÁ NHIỆT LUỆN
7.3.1. Nguyên lý chung
- Hoá nhiệt luyện là phương pháp nhiệt luyện như thấm, bão
hoà nguyên tố hoá học vào bề mặt của thép bằng cách khuếch

bên trong theo cơ chế khuyếch tán, tạo nên lớp thấm với chiều
sâu nhất định.
14
7.3.1. Nguyên lý chung
c, Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian
+ Nhiệt độ
- Nhiệt độ càng cao, chuyển động nhiệt của nguyên tử càng
mạnh, tốc độ khuyếch tán càng lớn, lớp thấm càng chóng đạt
chiều sâu quy định.
+ Thời gian
- Ở nhiệt độ cố định, kéo dài thời gian cũng giúp nâng cao
chiều sâu lớp thấm;
- Chiều sâu lớp thấm phụ thuộc vào thời gian theo quan hệ:

15
7.3. HOÁ NHIỆT LUỆN
7.3.2. Thấm Cacbon
+ Định nghĩa
- Là phương pháp hoá nhiệt luyện làm bão hoà (thấm,
khuyếch tán) Cacbon vào bề mặt của thép Cacbon thấp (0,1 ÷
0,25%C) làm bề mặt có thành phần Cacbon cao tới 1,2%C.
a, Định nghĩa và mục đích – Yêu cầu đối với lớp thấm
+ Mục đích
- Làm cho bề mặt đạt độ cứng tới HRC 60 ÷ 64 với tính chống
mài mòn cao, chịu mỏi tốt, còn lõi vẫn dẻo và dai với độ cứng
HRC 30 ÷ 40.
+ Yêu cầu đối với lớp thấm
- Đối với bề mặt: Lượng Cacbon đạt được từ 0,8 ÷ 1,0%;
- Đối với lõi có tổ chức hạt nhỏ, không có F tự do, HRC 30 ÷ 40.
16

- Phụ thuộc vào môi trường thấm và nhiệt độ thấm
Nhiệt độ thấm
Cacbon
0
C
Thời gian giữ nhiệt (giờ) theo chiều dầy lớp thấm
0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4
870
900
930
950
980
3,5
3,0
2,75
2,0
1,5
7
6
5
4
3
10
8
6,5
5
4
13
10
8

tạo thành lớp thấm.
C
ng.tử
+ Feγ(C) → Feγ(C)
0,1→0,8→(1,2÷1,3)
Đặc điểm:
+ Thời gian dài, khó cơ khí hoá;
+ Chất lượng thấp, hạt lớn, giòn, dễ tróc.
19
7.3.2. Thấm Cacbon
* Chất thấm ở thể khí
- Chất thấm chủ yếu là CO và CH
4
, C2H
6
hoặc dầu hoả,
CH
4
→ 2H
4
+ C
ng.tử
C nguyên tử được hấp thụ và khuyếch tán vào bề mặt thép để
tạo thành lớp thấm.
Đặc điểm:
+ Cơ khí hoá và tự động hoá cao;
+ Chất lượng tốt, năng suất cao.
* Chất thấm ở thể lỏng
- Chất thấm chủ yếu là các muối Na
2