CHỈÅNG 3 : KÃÚT TINH V KHÚCH TẠN
TRONG VÁÛT LIÃÛU
3.1.QUẠ TRÇNH KÃÚT TINH TỈÌ TRẢNG THẠI LNG :
Pháưn låïn cạc kim loải âỉåüc luûn bàòng phỉång phạp náúu chy lng sau âọ âem âục
thnh hçnh sn pháøm hay bạn thnh pháøm. Cháút lỉåüng ca váût âục phủ thüc pháưn låïn vo
quạ trçnh chuøn tỉì trảng thại lng sang trảng thại ràõn, âọ l quạ trçnh kãút tinh .
Âënh nghéa :
kãút tinh l quạ trçnh hçnh thnh mảng tinh thãø tỉì trảng thại lng v thỉåìng gi
l kãút tinh láưn thỉï nháút .
3.1.1.Âiãưu kiãûn nàng lỉåüng ca quạ trçnh kãút tinh :
Trong tỉû nhiãn mi quạ trçnh tỉû
phạt âãưu xy ra theo chiãưu gim
nàng lỉåüng, tỉïc l theo chiãưu åí trảng
thại måïi cọ nàng lỉåüng dỉû trỉỵ nh
hån.Vê du û: mäüt hn bi âàût tải vë trê
A ln cọ xu hỉåïng làn xúng vi trê
B äøn âënh hån . Trong trỉåìng håüp
ny nàng lỉåüng dỉû trỉỵ chênh l thãú
nàng ca hn bi.
3
1
2
H
çnh 3.1- Så âäư biãøu thë vë trê äøn âënh
(1), khäng äøn âënh(2) v gi äøn âënh (3)
Trong hãû thäúng váût cháút gäưm chuøn âäüng ca cạc cháút âiãøm (ngun tỉí, phán tỉí) thç
nàng lỉåüng dỉû trỉỵ âỉåüc âàûc trỉng bàòng nàng lỉåüng tỉû do F.
F = U - TS
Trong âọ : -U l näüi nàng ca hãû thäúng
-S l enträpi
-T l nhiãût âäü tuût âäúi

s
ta cọ F
r
< F
l
, do âọ
kim loải täưn tải åí trảng thại ràõn.
Nhỉ váûy khi lm ngüi kim loải lng xúng dỉåïi nhiãût âäü Ts s cọ quạ trçnh kãút
tinh xy ra . Tải nhiãût âäü T
s
ta cọ F
r
= F
l
, nàng lỉåüng tỉû do ca hai trảng thại bàòng nhau,
quạ trçnh kãút tinh chỉa xy ra,nghéa l giỉỵa kim loải ràõn v kim loải lng cọ cán bàòng âäüng
. Âiãưu âọ cọ nghi l : nãúu cọ mäüt lỉåüng kim loải lng kãút tinh thç cng cọ mäüt lỉåüng nhỉ
váûy kim loải ràõn nọng chy . Chè åí nhiãût âäü T < T
s
, F
r
< F
l
r rãût sỉû kãút tinh måïi xạy ra . T
s
âỉåüc gi l nhiãût âäü kãt tinh l thuút.
37
Nhổ vỏỷy nhióỷt õọỹ kóỳt tinh thổỷc tóỳ luọn thỏỳp hồn T
s
hióỷn tổồỹng naỡy goỹi laỡ sổỷ quaù

loớng coù kờch thổồùc lồùn hồn mọỹt giaù trở xaùc õởnh ổùng vồùi mọựi nhióỷt õọỹ seợ cọỳ õởnh laỷi,khọng
tan õi nổợa vaỡ coù õióửu kióỷn phaùt trióứn lón thaỡnh haỷt tinh thóứ.
Ta xeùt õióửu kióỷn nng lổồỹng cuớa sổỷ taỷo mỏửm naỡy.Giaớ sổớ rũng taỷi nhióỷt õọỹ naỡo õoù
nhoớ hồn Ts trong kim loaỷi loớng xuỏỳt hióỷn n nhoùm nguyón tổớ sừp xóỳp trỏỷt tổỷ coù thóứ tờch v.
Taỷ
i nhióỷt õọỹ naỡy ta coù F
r
< F
l
.Goỹi 'F
v
= F
r
- F
l
,laỡ hióỷu sọỳ nng lổồỹng tổỷ do giổợa kim loaỷi
loớng vaỡ kim loaỷi rừn tờnh cho mọỹt õồn vở thóứ tờch kim loaỷi loớng thỗ 'F
v
< 0 khi T < Ts. Khi
taỷo ra n nhoùm nguyón tổớ trỏỷt tổỷ noùi trón thỗ nng lổồỹng cuớa hóỷ thọỳng giaớm õi mọỹt lổồỹng laỡ
nv 'F
v
.Nhổng do taỷo nón bóử mỷt tióỳp xuùc giổợa rừn vaỡ loớng nón nng lổồỹng tổỷ do seợ tng
thóm mọỹt lổồỹng laỡ nsV. Trong õoù : s laỡ dióỷn tờch tióỳp xuùc giổợa nhoùm nguyón tổớ vồùi kim loaỷi
loớng,coỡn V laỡ sổùc cng bóử mỷt trón mọỹt õồn vở dióỷn tờch. Khi taỷo ra n nhoùm nguyón tổớ sừp
xóỳp coù trỏỷt tổỷ trón thỗ nng lổồỹng caớ hóỷ thọỳng bióỳn õọứi mọỹt lổồỹng laỡ:
'F = - nv'F
v
+ nsV
Coi caùc nhoùm nguyón tổớ trỏỷt tổỷ coù daỷng hỗnh cỏửu baùn kờnh r, ta coù:

giaù trở tồùi haỷn naỡo õoù mồùi trồớ thaỡnh mỏửm thỏtỷ sổỷ,coỡn nhổợng nhoùm khaùc tan õi.
Ta coù thóứ tờnh baùn kờnh tồùi haỷn nhổ sau : tỗm giaù trở cổỷc õaỷi cuớa bióứu thổùc (1) vaỡ tờnh
õổồỹc r
th
=
Fv'
V
2
ỷ(2) , giaù trở r = 0 khọng coù yù nghộa. Khi nhióỷt õọỹ kóỳt tinh caỡng thỏỳp ('F
v
lồùn) thỗ r
th
caỡng nhoớ vaỡ caỡng coù nhióửu nhoùm nguyón tổớ trỏỷt tổỷ coù kờch thổồùc lồùn hồn r
th
õóứ
trồớ thaỡnh mỏửm. Do õoù sổỷ kóỳt tinh xaớy ra dóự daỡng hồn. Taỷi T = T
s
ta coù r
th
= , quaù trỗnh
sinh mỏửm khọng xaớy ra .
f
'F
r
2
r
th
r
1
r

V
JD
T
r
V
EE
D
T
E
V
DE
E
a
)
b
)
H
inh 3.4- Máưm k
y
ï sinh dản
g
chm cáưu
(
a
)
v dản
g
tháúu kênh
(
b

Tỉì âọ ta tháúy ràòng : ngun l chung âãø tảo hảt nh l tàng täúc âäü sinh máưm v
hản chãú täúc âäü phạt triãøn máưm.
b-Cạc phỉång phạp lm nh hảt :
Trong thỉûc tãú ngỉåìi ta thỉåìng sỉí dủng cạc phỉång phạp lm nh hảt sau âáy :
- Tàng âäü quạ ngüi khi kãút tinh : Âäü quạ ngüi phủ thüc vo täúc âäü ngüi, täúc
âäü ngüi cng låïn thç âäü quạ ngüi cng tàng. Âãø tàng täúc âäü ngüi ngỉåìi ta dng khn
40
kim loải cọ tênh dáùn nhiãût cao thay cho khn cạt. Våïi cạc váût âục låïn ta cn dng nỉåïc
lảnh lm ngüi ngoi thnh khn kim loải.
- Phỉång phạp biãún tênh :
* Tàng säú lỉåüng tám máưm khäng tỉû sinh : ngỉåìi ta cäú cho vo kim loải
lng cạc cháút âàûc biãût âãø giụp cho sỉû tảo máưm khäng tỉû sinh. Vê dủ trỉåïc khi rọt thẹp ngỉåìi
ta cho mäüt lỉåüng nh nhäm vo thng thẹp lng (20g/táún thẹp lng). Nhäm s kãút håüp våïi
ä xy, ni tå ha tan trong thẹp tảo ra cạc pháưn tỉí Al
2
O
3
, AlN ráút nh mën, lå lỉíng phán tạn
âãưu trong thẹp lng. Âáy l nhỉỵng máưm khäng tỉû sinh lm cho hảt thẹp nh hån.
*Hản chãú täúc âäü phạt triãøn máưm : ngỉåìi ta cho vo kim lai lng mäüt
cháút âàûc biãût, nọ ha tan v háúp phủ vo bãư màût máưm hản chãú sỉû phạt triãøn di ca máưm.
Vê dủ : khi âục håüp kim nhäm -si lic ngỉåìi ta cho vo mäüt häùn håüp múi natri (NaCl,
NaF), chụng ha tan vo v hản chãú sỉû phạt triãøn ca tinh thãø si lic. Do váûy lm cho hảt
nh.
* Ngoi ra cn cháút biãún tênh cọ tạc dủng lm thay âäøi hçnh dạng hảt (tảo
graphêt cáưu trong gang) ci thiãûn ráút mảnh cå tênh ca váût liãûu.
Cá
ưn chụ l phi tiãún hnh biãún tênh âụng lục, cháút biãún tênh chè cho vo kim loải
lng vi phụt trỉåïc khi rọt khn. Nãúu quạ såïm thç kim loải chỉa këp kãút tinh s näøi lãn v
âi vo xè. Nãúu quạ mün thç khäng këp phn ỉïng.

- l hàòng säú, cm
2
/s
Q - hoảt nàng khúch tạn kcal/mol
T - nhiãût âäü khúch tạn,
o
K
41
R - hũng sọỳ khờ, R = 1,98 cal/mol
Tổỡ nhổợng trở sọỳ D
o
vaỡ Q coù thóứ xaùc õởnh hóỷ sọỳ khuóỳch taùn D ồớ nhióỷt õọỹ bỏỳt kyỡ vaỡ
õỷc õióứm cuớa quaù trỗnh khuóỳch taùn (cồ chóỳ khuóỳch taùn)
2-ởnh luỏỷt Fick 2 :
Nóỳu nọửng õọỹ C khọng nhổợng laỡ haỡm cuớa x maỡ coỡn phuỷ thuọỹc vaỡo thồỡi gian t thỗ õóứ
thuỏỷn tióỷn ngổồỡi ta sổớ duỷng õởnh luỏỷt Fick 2. Trong trổồỡng hồỹp hóỷ sọỳ khuóỳch taùn khọng phuỷ
thuọỹc nọửng õọỹ, bióứu thổùc cuớa õởnh luỏỷt Fick 2 nhổ sau :
C
t
w
w
=D
2
2
C
x
w
w
= D.c (3.3)
Nghióỷm cuớa phổồng trỗnh (3.3) trong trổồỡng hồỹp khuóỳch taùn mọỹt chỏỳt coù nọửng õọỹ

1-Trong dung dởch rừn thay thóỳ :
Trong vỏỷt lióỷu naỡy, caùc nguyón tổớ khuóỳch taùn theo cồ chóỳ nuùt trọỳng, tổùc laỡ nguyón
tổớ dởch chuyóứn õóỳn nuùt trọỳng bón caỷnh. óứ thổỷc hióỷn õổồỹc bổồùc dởch chuyóứn nhổ vỏỷy, cỏửn
phaới coù hai õióửu kióỷn :
-Nguyón tổớ coù hoaỷt nng G
v
m
õuớ õóứ phaù vồợ lión kóỳt vồùi nhổợng nguyón tổớ bón caỷnh,
nồùi rọỹng khoaớng caùch hai nguyón tổớ ồớ giổợa nuùt trọỳng vaỡ nguyón tổớ dởch chuyóứn (nguyón tổớ
1 vaỡ 2 hỗnh 3.2a.). Sọỳ lổồỹng nhổợng nguyón tổớ coù hoaỷt nng nhổ vỏỷy tyớ lóỷ vồùi exp(-
' G
v
m
/kT).
-Coù nuùt trọỳng nũm caỷnh nguyón tổớ : nọửng õọỹ nuùt trọỳng tyớ lóỷ vồùi exp(- G
'
v
f
/kT),
trong õoù G
'
v
f
laỡ nng lổồỹng taỷo nuùt trọỳng, coù nghộa laỡ nng lổồỹng cỏửn õóứ taùch nguyón tổớ
khoới nuùt maỷng trong maỷng hoaỡn chốnh, nng lổồỹng naỡy tyớ lóỷ vồùi nhióỷt hoaù hồi.
Nhổ vỏỷy khaớ nng khuóỳch taùn phuỷ thuọỹc vaỡo xaùc suỏỳt cuớa hai quaù trỗnh trón vaỡ hóỷ
sọỳ khuóỳch taùn coù thóứ vióỳt dổồùi daỷng :
D = const.exp (-
' G
v

+ >(' S
v
f
+ ' S
v
m
)/k coù thóứ dổỷ õoaùn sổỷ coù mỷt
cuớa cồ chóỳ nuùt trọỳng trong vỏỷt lióỷu cuỷ thóứ. Trong nhióửu kim loaỷiH
'
v
m
+ H'
v
f
= 1-
3eV/nguyón tổớ vaỡ (S
'
v
f
+ ' S
v
m
)/k = 2, do õoù D
o
= 0,1-10cm
2
/s.
Hoaỷt nng khuóỳch taùn Q lión quan õóỳn nng lổồỹng taùch vaỡ dởch chuyóứn nguyón tổớ
khoới nuùt maỷng, do õoù ta coù :
Qa L

i
m
(3.10)
D
o
= const.exp (' S
i
m
/k) (3.11)
Q v D
o
nọi chung cọ giạ trë nh hån so våïi cå chãú nụt träúng. Q phủ thüc ch úu
vo kêch thỉåïc ngun tỉí xen k ( ngun tỉí cng nh thç D cng låïn) v máût âäü xãúp chàût
ca kim loải nãưn.
3-Trong cạc tinh thãø liãn kãút ion v liãn kãút âäưng hoạ trë :
trong tinh thãø ca håüp cháút ion (vê dủ NaCl) nãúu khuút táût Schottky (nụt träúng) l âạng kãø
thç khúch tạn theo cå chãú nụt träúng. Trong âọ cation Na
+
khúch tạn nhanh hån anion (Cl
-
)
vç cation cọ kêch thỉåïc nh hån. Nãúu näưng âäü nụt träúng â låïn thç cạc nụt träúng s tảo càûp
(nụt träúng kẹp) âãø gim nàng lỉåüng ca hãû, khi âọ entanpi dëch chuøn cọ giạ trë nh dáùn
âãún D låïn v khäng cọ sỉû khạc nhau âạng kãø giỉỵa D ca cation v anion. Tỉång tỉû nhỉ
biãøu thỉïc (3.8) ta cọ mäúi quan hãû hoảt nàng khúch tạn trong tinh thãø ion nhỉ sau :
(Q
cation
+ Q
anion
) a L

khäúi lỉåüng
ngun cng nh thç hãû säú khúch tạn D cng låïn.
-Mäüt säú ngun tỉí Au, Pt, Pb v cạc håüp phỉïc ca chụng khúch tạn theo cå chãú
giỉỵa nụt mảng trong nhỉỵng läù häøng låïn (khong 0,7 âỉåìng kênh ngun tỉí), Q phủ thüc
vo nàng lỉåüng liãn kãút ca nhỉỵng håüp phỉïc âọ v cọ trë säú 1-3 eV/ngun tỉí.
43
5-Trong váût liãûu polyme :
Trong polyme åí trảng thại ràõn háưìu nhỉ khäng cọ khúch tạn vç phi giỉỵ cäú âënh
gọc âënh vë êt ra våïi hai polyme bãn cảnh. Tuy nhiãn mäüt mảch polyme cọ thãø chuøn âäüng
cng våïi nhỉỵng mảch cáúu trục bãn cảnh. Hiãûn tỉåüng ny gi l khúch tạn liãn kãút, chè xy
ra åí gáưn nhiãût âäü chy.
Nhỉỵng phán tỉí nh nhỉ H
2
, O
2
, H
2
O cọ thãø chuøn dëch trong polyme åí trảng
thại ràõn. Nhỉỵng phán tỉí nh ny chiãúm vë trê giỉỵa cạc phán tỉí. Nãúu mảch phán tỉí cọ vi
chuøn âäüng ngáùu nhiãn (thay âäøi hçnh dạng phán tỉí) thç nhỉỵng phán tỉí nh phêa ngoi cọ
thãø âäøi chäù våïi nhỉỵng nhạnh polyme âọ.
3.2.3.Cạc ỉïng dủng ca khúch tạn :
1-Trong k thût âục :
Trong quạ trçnh âục ngỉåìi ta thay âäøi täúc âäü ngüi âãø âiãưu chènh quạ trçnh kãút tinh
ca váût liãûu. Tu tỉìng trỉåìng håüp củ thãø ta cọ thãø gim täúc âäü ngüi âãø tàng quạ trçnh
khúch tạn hay tàng täúc âäü ngüi âãø gim quạ trçnh khúch tạn âãø tảo ra täø chỉïc v tênh
cháú
t theo u cáưu. Vê dủ :
-Khi náúu chy kim loải : âãø cọ thnh pháưn âäưng âãưu, khỉí âỉåüc tảp cháút cọ hải nàòm lå
lỉíng trong kim loải lng, cáưn thục âáøy quạ trçnh khúch tạn bàòng cạch khúy träün, tàng

Âãø âảt âỉåüc cng mäüt kiãûu qu , thåìi gian cng gim, nãúu D cng låïn (nghéa l
nhiãût âäü cng cao) v khong cạch giỉỵa cạc nhạnh cáy cng nh
3-Tảo låïp tháúm bãư màût :
Âãø tảo låïp tháúm cho bãư màût chi tiãút ta tiãún hnh giỉỵ nhiãût láu trong mäi trỉåìng
chỉïa cạc ngun tỉí ca ngun täú cáưn âỉa vo (C, N, Si, Al, Cr ), do âọ lm thay âäøi
thnh pháưn hoạ hc ca låïp bãư màût. Trong ba quạ trçnh näúi tiãúp nhau xy ra khi tháúm (tảo
ngun tỉí hoảt, háúp phủ trãn bãư màût chi tiãút v khúch tạn vo bãn trong) thç quạ trçnh
khúch tạ
n l cháûm nháút. Do váûy khúch tạn khäúng chãú âäüng hc tảo låïp tháúm bãư màût.
Täø chỉïc ca låïp tháúm phủ thüc vo gin âäư pha ca ngun täú nãưn (A) v
ngun täú cáưn tháúm (B). Vê dủ khi tháúm cạcc bon vo thẹp theo gin âäư pha Fe - C ta nháûn
44
âỉåüc täø chỉïc austenit våïi mỉïc âäü bo ho cạc bon khạc nhau tu theo nhiãût âäü tháúm. Sau
khi lm ngüi ta nháû âỉåüc cạc täø chỉïc cọ lỉåüng xãmentit khạc nhau.
4-Trong quạ trçnh thiãu kãút :
Trong cäng nghãû luûn kim bäüt, sn pháøm sau khi tảo hnh xong âỉåüc nung âãún
nhiãût âäü cao âãø tảo liãn kãút giỉỵa cạc pháưn tỉí váût liãûu. Quạ trçnh khúch tạn xy ra ngay bãn
trong hảt, trãn bãư màût hảt hay giỉỵa cạc hảt. Khäúng chãú âỉåüc läù xäúp (säú lỉåüng, hçnh dạng thãø
têch ) ta s nháûn âỉåüc cạc tênh cháút theo mún. Âäü co ngọt tỉång âäúi ca chi tiãút (
l'
/l
o
)
l mäüt trong cạc chè tiãu quan trng, cọ thãø ỉåïc tênh theo biãøu thỉïc sau :
2/5
3
0
lDt
const
lrT

n xy ra khi nung nọng l gin âäư pha Fe - C. Ty
theo thnh pháưn cạc bon v nhiãût âäü nung nọng, trong thẹp s xy ra cạc chuøn biãún khạc
nhau. Trong táút c cạc loải thẹp åí nhiãût âäü thỉåìng âãưu cọ täø chỉïc pẹc lêt. Thẹp trỉåï v sau
cng têch thç ngoi pẹc lit ra cn cọ phe rit v xãmentit thỉï hai.
a-Thẹp cng têch :
-Khi nung nọng tháúp hån Ac
1
(< 727
o
C) trong thẹp chỉa cọ chøn biãưn gç.
-Khi nhiãût âäü nung nọng âảt âãún Ac
1
(> 727
o
C) s cọ chuøn biãún ca täø chỉïc pẹc
lit thnh austenit theo phn ỉïng sau :
[Fe
D
+ Fe
3
C]
0,80%C
o Fe
J
(C)
0,80%C
Khi nung nọng cao hån Ac
1
mäüt it ta âỉåüc täø chỉïc austenit âäưng nháút.
b-Thẹp trỉåïc cng têch :

Trãn gin âäư pha Fe - C nhiãût âäü chuøn biãún pẹc lit thnh austenit l 727
o
C, âiãưu
ny chè âụng khi nung nọng vä cng cháûm. Trong thỉûc tãú khi nhiãût luûn täúc âäü nung nọng
tỉång âäúi låïn, do âọ nhiãût âäü chuøn biãún s ln cao hån 727
o
C. Täúc âäü nung cng cao thç
nhiãût âäü chuøn biãún s cng cao.
Kho sạt gin âäư chuøn biãún âàóng nhiãût pẹc lit thnh austenit ca thẹp cng têch
ta tháúy khi nhiãût âäü nung cng cao thåìi gian ca chuøn biãún cng ngàõn.
Trong thỉûc tãú nhiãût luûn thẹp ta thỉåìng dng cạch nung nọng liãn tủc, khi nung
våïi täúc âäü V
1
nhiãût âäü bàõt âáưu chuøn biãún l a
1
v kãút thục chuøn biãún l b
1
. Nãúu nung
nọng våïi täúc âäü V
2
> V
1
thç nhiãût âäüc bàõt âáưu v kãút thục chøn biãún s l a
2
v b
2
, cạc
nhiãût âäü ny cao hån a
1
, b

tênh gin cao.
Thẹp bn cháút hảt nh cọ hảt austenit lục ban âáưu phạt triãøn cháûm, chè khi vỉåüt
quạ 930 - 950
o
C s phạt triãøn nhanh chọng v cọ thãø låïn hån c thẹp bn cháút hảt låïn. Do
váûy trong cạc dảng nhiãût luûn thäng dủng ( nhiãût âäü < 930-950
o
C) våïi thẹp bn cháút hảt
nh khäng såü hảt låïn khi nung nọng. Thẹp bn cháút hảt nh âỉåüc khỉí ä xy triãût âãø bàòng
H
çnh 3.
6
. -Quạ trçnh tảo máưm v phạt triãøn máưm austenit tỉì pẹclit táúm
nhäm v håüp kim họa bàòng cạc ngun täú tảo cạc bêt mảnh : Ti, V, Zr, Nb, W s tảo ra
Al
2
O
3
, AlN, cạc cạcbêt håüp kim khọ tan, nh mën, chung s nàòm åí biãn giåïi hảt cn tråí sỉû
sạt nháûp ca hảt austenit våïi nhau thnh hảt låïn hån.
3.3.2.Chuøn biãún xy ra khi giỉỵ nhiãût :
Khi giỉỵ nhiãût khäng cọ chuøn biãún no khạc våïi khi nung nọng. Tiãún hnh giỉỵ
nhiãût nhàòm cạc mủc âêch sau :
-Lm âäưng âãưu nhiãût âäü trãn ton tiãút diãûn, âãø cho li cng cọ chuøn biãún nhỉ åí
bãư màût.
47
Hçnh 3.7-Gin âäư pha Fe-C (a) v så âäư phạt triãøn hảt ca thẹp cng têch (b)
1)Thẹp bn cháút hảt nh; 2)Thẹp bn cháút hảt låïn; 3)Hảt bn cháút
4)Hảt khi nung nọng; 5)Hảt pecïli ban âáưu; 6)Hảt austenit ban âáưu
-Cọ thåìi gian âãø hon thnh cạc chuøn biãún khi nung nọng.

T
-
T
-T cuớa theùp cuỡng
t
ờch
b-Caùc saớn phỏứm cuớa sổỷ phỏn hoùa õúng nhióỷt cuớa austenit quùa nguọỹi :
Tổỡ giaớn õọử chổợ "C" ta thỏỳy rũng austenit khi bở laỡm nguọỹi xuọỳng dổồùi 727
o
C noù
chổa chuyóứn bióỳn ngay maỡ coỡn tọửn taỷi mọỹt thồỡi gian nhỏỳt õởnh trổồùc khi chuyóứn bióỳn, phỏn
hoùa vaỡ õổồỹc goỹi laỡ austenit quaù nguọỹi. Austenit quaù nguọỹi khọng ọứn õởnh, rỏỳ deợ daỡng bở
phỏn hoùa. Trón giaớn õọử chổợ "C" phỏn chia ra caùc khu vổỷc sau :
- trón 727
o
C laỡ khu vổỷc tọửn taỷi cuớa austenit ọứn õởnh.
-Bón traùi õổồỡng cong chổợ "C" thổù nhỏỳt laỡ austenit quaù nguọỹi.
-Khoaớng giổợa hai õổồỡng chổợ "C" laỡ austenit chuyóứn bióỳn.
-Bón phaới õổồỡng cong chổợ "C" thổù hai laỡ caùc saớn phỏứm phỏn hoùa õúng nhióỷt cuớa
austenit quaù nguọỹi (họựn hồỹp phe rit vaỡ xómentit vồùi õọỹ nhoớ mởn khaùc nhau).
-Dổồùi õổồỡng M
õ
laỡ maùctenxờt vaỡ austenit dổ.
Caùc saớn phỏứm phỏn hoùa õúng nhióỷt :
*Khi cho phỏn hoùa ồớ saùt A
1
(trón dổoùi 700
o
C), vồùi õọỹ quaù nguọỹi nhoớ Tkhoaớng 25'
o

o
C), họựn hồỹp phe rit - xómentit tỏỳm nhỏỷn õổồỹc rỏt
nhoớ mởn, coù õọỹ cổùng cao cồợ 50 - 55HRC goỹi laỡ bainit. Tuy nhión tọứ chổùc bainit coù khaùc vồùi
ba tọứ chổùc trón :
-Lổồỹng caùc bon lồùn hồn giồùi haỷn baợo hoỡa mọỹt ờt khoaớng 0,10%C.
-Caùc bit sừt ồớ õỏy khọng coù cọng thổùc chờnh xaùc laỡ Fe
3
C maỡ laỡ Fe
2,4 - 3
C
-Ngoaỡi hai pha trón coỡn mọỹt ờt austenit dổ vaỡ coù ổùng suỏỳt bón trong.
50
Sau khi laỡm nguọỹi õúng nhióỷt tọứ chổùc nhỏỷn õổồỹc õọửng nhỏỳt trón toaỡn bọỹ tióỳt dióỷn. Nhổ
vỏỷy caùc tọứ chổùc pcec lit tỏỳm, xooùcbit, trọxtit (caớ bai nit nổợa) laỡ họựn hồỹp cồ hoỹc cuớa phe rit
vaỡ xómentờt tỏỳm vồùi kờch thổồùc tỏỳm caỡng ngaỡy caỡng nhoớ mởn hồn vaỡ õọỹcổùng caỡng cao hồn.
a) b)
H
ỡnh 3.11- Tọứ chổùc tóỳ vi bainit trón (a) vaỡ bai nit dổồùi (b)
2-Sổỷ phỏn hoùa cuớa austenit khi laỡm nguọỹi lión tuỷc :
Trong thổỷc tóỳ khi nhióỷt luyóỷn theùp thổồỡng duỡng phổồng phaùp laỡm nguọỹi lión tuỷc,
caùc saớn phỏứm nhỏỷn õổồỹc cuợng tổồng tổỷ trổồỡng hồỹp õúng nhióỷt nhổng coù nhổợng õỷc õióứm
khaùc hồn.
a-Vồùi caùc tọỳc õọỹ nguọỹi khaùc nhau, austenit seợ bở quaù nguọỹi õóỳn caùc nhióỷt õọ khaùc nhau vaỡ
phỏn hoùa thaỡnh caùc saớn phỏứm tổồng ổùng vồùi caùc nhióỷt õọỹ õoù.
-Laỡm nguọỹi chỏỷm cuỡng loỡ (V
1
), vec tồ nguọỹi cừt õổồỡng cong chổợ "C" ồớ saùt A
1
saớn
phỏứm phỏn hoùa laỡ peclit tỏỳm vồùi õọỹ cổùng thỏỳp nhỏỳt.

1
sau âọ
måïi phán họa thnh häùn håüp phe rit - xãmentit.
b-Thẹp sau cng têch :
Cọ thãm nhạnh phủ tiãút ra xãmentit hai trỉåïc trong khong tỉì Ar
cm
âãún Ar
1
, sau âọ
måïi phán họa thnh häùn håüp phe rit - xãmentit.
Tuy nhiãn våïi cạc thẹp ny nãúu lm ngüi âàóng nhiãût våïi âäü quạ ngüi låïn hay täúc
âäü ngüi nhanh thç austenit quạ ngüica chụng s phán họa ngay thnh peclit, xoocbit
träxtit v bainit nhỉng lỉåüng cạc bon khäng âụng l 0,80%C. Cạc sn pháøm âọ gi l cng
têch gi.
3.3.4.Chuøn biãún austenit khi lm ngüi nhanh (chuøn biãún mactenxit) :
Khi lm ngüi nhanh austenit sao cho vẹc tå biãøu diãùn täüc âäü ngüi ca nọ khäng
càõt âỉåìng cong chỉỵ "C" chè cọ chuøn biãún âa hçnh tỉì Fe
J
sang Fe
D
m khäng cọ sỉû
khúch tạn ca cạc bon. Âọ l chuøn biãún austenit thnh mạctenxit. Chuøn biãún ny xy
ra åí nhiãût âäü tháúp, khong tỉì 250
o
C tråí xúng. Täúc âäü ngüi nh nháút âãø chuøn biãún ny
52
Hçnh 3.13-Dảng täøng quạt ca gin âäư T-T-T ca thẹp khạc cng têch
H
çnh 3.14 -Sỉû tiãút ra pherit hay xãmentit
I

-T vaỡ tọỳc õọỹ tọi tồùi haỷn(V
th
)
b-Cỏỳu truùc cuớa mactenxit :
-Maùctenxit coù kióứu maỷng chờnh phổồng tỏm khọỳi vồùi hai thọng sọỳ maỷng laỡ a vaỡ c. Tyớ
sọỳ c/a goỹi laỡ õọỹ chờnh phổồng. Thọng thổồỡng tyớ sọỳ c/a = 1,001 - 1,06.
-Maùctenxit coù daỷng hỗnh kim, mọỹt õỏửu nhoỹn, caùc kim naỡy taỷo vồùi nhau goùc 120
o
hay
60
o
.
-Caùc nguyón tổớ caùc bon chui vaỡo caùc lọự họứng trong maỷng cuớa Fe
D
c-Tờnh chỏỳt maùctenxit :
-Do haỡm lổồỹng caùc bon quaù baợo hoỡa nón gỏy ra xọ lóỷch maỷng lồùn, do vỏỷy coù õọỹ cổùng
cao vaỡ tờnh chọỳng maỡi moỡn lồùn. Haỡm lổồỹng caùc bon caỡng lồùn õọỹ cổùng caỡng cao.
-Mactenxit coù tờnh gioỡn cao phuỷ thuọỹc vaỡo kờch thổồùc haỷt cuớa noù vaỡ ổùng suỏỳt bón
trong. Haỷt caỡng nhoớ, ổùng suỏỳt caỡng thỏỳp tờnh gioỡn caỡng thỏỳp.
54
H
çnh 3.1
6
-Cáúu
t
rục mactenxi
t
a) Mä hçnh khäúi cå såí ( - C)
b) nh täø chỉïc tãú vi
2-Âàûc âiãøm ca chuøn biãún mactenxit :

H
ỗnh 3.17 -ổồỡng cong õọỹng hoỹc cuớa chuyóứn bióỳn mactenxit
-Vở trờ cuớa õióứm M
õ
vaỡ M
k
: õióứm M
k
caỡng thỏỳp hồn 20
o
C thỗ lổồỹng austenit dổ
caỡng tng. ỏy laỡ yóỳu tọỳ quan troỹng nhỏỳt.
-Lổồỹng caùc bon trong maùctanxit caỡng nhióửu thóứ tờch rióng cuớa noù caỡng lồùn, do vỏỷy
lổồỹng austenit dổ caỡng tng.
Hỡnh 3.18 -Tọứ chổùc tóỳ vi cuớa mactenxit vaỡ austenit dổ
3.3.5.Chuyóứn bióỳn khi nung noùng theùp õaợ tọi (khi ram) :
1-Tờnh khọng ọứn õởnh cuớa maùctenxit vaỡ austenit :
Sau khi tọi ta nhỏỷn õổồỹc maùctenxit vaỡ mọỹt lổồỹng austenit dổ nhỏỳt õởnh, theùp coù õọỹ
cổùng cao nhổng tờnh doỡn lồùn vaỡ tọửn taỷi ổùng suỏỳt dổ bón trong, nng lổồỹng tổỷ do lồùn. Traỷng
56
thại ny khäng äøn âënh v chi tiãút khäng thãø lm viãûc âỉåüc. Do âọ phi cáưn mäüt ngun
cäng tiãúp theo âãø âiãưu chènh lải cho ph håüp âọ l ram.
Theo gin âäư pha Fe-C tỉì nhiãût âäü 727
o
C âãún nhiãût âäü thỉåìng täø chỉïc äøn âënhca
thẹp l häùn håüp phe rit v xãmentit (peclit). Vç váûy mạctanxit v austenit dỉ l cạc pha
khäng äøn âënh, chụng ln cọ xu hỉåïng phán hoạ thnh häùn håüp trãn.
Mạctenxit khäng äøn âënh do quạ bo ho cạc bon, do váûy s tiãút båït ra dỉåïi dảng
xãmentit v pháưn cn lải s máút hãút ạcc bon tråí thnh pherit :
Fe

o
C chỉa cọ gç xy ra, täù chỉïc váùn l mactenxit v austenit
dỉ.
-Tỉì 80-200
o
C : austenit dỉ chỉa chuøn biãún. Lục ny trong mạctenxit cọ sỉû táûp
trung cạc bon lải v tiãút ra dỉåïi dảng cạc bêt
H
cọ cäng thỉïc Fe
x
C (x tỉì 2,0 y 2,4) åí dảng
táúm mng v ráút phán tạn. Lỉåüng cạc bon trong mactenxit gim tỉì 0,80% xúng cn 0,25%
0,40% v t säú c/a gim âi. Cạc bêt
y
H
chỉa cọ kiãøu mảng riãng, nọ phi täưn tải trong kiãøu
mảng ca mactenxit. Häùn håüp gäưm cạc bêt
H
v mạtanxit ngho cạc bon gi l mactenxit
ram.
Fe
D
(C)
0,80
o>Fe
D
(C)
0,25-0,40
+ Fe
2

o
C)
Trong giai âoản ny c hai pha ca mạctanxit ram âãưu chuøn biãún :
-Táút c cạc bon quạ bo ho âỉåüc tiãút ra khi mactenxit âäü chênh phỉång
c/a = 1 v mạctanxit ngho cạc bon tråí thnh pherit.
57
H
ỡnh 3.19 -Tọứ chổùc tóỳ vi cuớa mactenxit vaỡ austenit dổ
-Caùc bờt
H
ồớ daỷng tỏỳm moớng bióỳn thaỡnh xómentit ồớ daỷng haỷt. Sồ õọử cuớa hai quaù
trỗnh naỡy nhổ sau :
Fe
D
(C)
0,15
y
20
o Fe
D
+Fe
3
C haỷt
Fe
2
y
2,4
C
o
Fe