Để tăng chiều sâu lớp thấm, biện pháp hiệu quả nhất là gì?

Nội năng (U) là tổng động năng và thế năng của tất cả các hạt cấu thành hệ. Do đó, nội năng đặc trưng cho năng lượng dự trữ của hệ gồm nhiều chất điểm chuyển động (nguyên tử, ion). Entanpy (H) là một hàm trạng thái nhiệt động, biểu thị tổng năng lượng của một hệ nhiệt động cộng với tích của áp suất và thể tích của nó (H = U + pV). Năng lượng tự do (F), còn gọi là năng lượng tự do Helmholtz, là một hàm trạng thái nhiệt động đo công hữu ích tối đa có thể thu được từ một hệ nhiệt động ở nhiệt độ và thể tích không đổi. Entropy (S) là một đại lượng đo mức độ hỗn loạn hoặc ngẫu nhiên của một hệ.

Câu hỏi đề cập đến mác thép C20 và khả năng chế tạo chi tiết kích thước lớn. Thép C20 là thép carbon thấp. * **Độ thấm tôi** là khả năng đạt được độ cứng cao sau khi tôi ở chiều sâu của vật liệu. Thép có độ thấm tôi thấp sẽ chỉ cứng ở bề mặt sau khi tôi, trong khi phần bên trong vẫn mềm. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các chi tiết lớn, vì cần đảm bảo độ cứng đồng đều trên toàn bộ tiết diện. Thép C20 có hàm lượng carbon thấp, dẫn đến độ thấm tôi thấp. Do đó, khi chế tạo các chi tiết lớn bằng thép C20 và thực hiện quá trình nhiệt luyện (tôi), chỉ có lớp bề mặt đạt được độ cứng mong muốn, còn lõi bên trong vẫn mềm, làm giảm khả năng chịu tải và độ bền của chi tiết. Các lựa chọn khác không giải thích đầy đủ lý do tại sao C20 không phù hợp cho các chi tiết lớn: * **Độ cứng thấp (do ít các bon)**: Đúng là C20 có độ cứng thấp hơn so với thép có hàm lượng carbon cao hơn, nhưng độ cứng không phải là yếu tố duy nhất quyết định khả năng sử dụng cho chi tiết lớn. Độ thấm tôi quan trọng hơn trong trường hợp này. * **Độ bền thấp**: C20 có độ bền nhất định, nhưng độ thấm tôi thấp mới là vấn đề chính khi chế tạo chi tiết lớn. * **Không có nguyên tố hợp kim**: Thép hợp kim có độ thấm tôi tốt hơn, nhưng việc thiếu nguyên tố hợp kim không phải là nguyên nhân trực tiếp khiến C20 không thể dùng cho chi tiết lớn. Nguyên nhân chính vẫn là do hàm lượng carbon thấp dẫn đến độ thấm tôi kém. Do đó, đáp án chính xác nhất là **D. Độ thấm tôi thấp**.

Tôi cao tần là phương pháp nhiệt luyện bề mặt, sử dụng dòng điện cao tần để nung nóng nhanh chóng lớp bề mặt của chi tiết đến nhiệt độ закалки rồi làm nguội nhanh để đạt độ cứng cao, tăng độ bền mỏi và tính chống mài mòn. Vật liệu dùng để tôi cao tần cần có hàm lượng carbon đủ để đạt độ cứng sau khi tôi. * **40Cr:** Thép hợp kim có chứa khoảng 0.4% carbon và Cr, thích hợp cho tôi cải thiện và tôi bề mặt (tôi cao tần). * **CD80:** Thép dụng cụ có hàm lượng carbon cao (khoảng 0.8%), thường dùng làm dao cắt, khuôn dập, không thích hợp cho tôi cao tần các chi tiết chịu tải trọng lớn. * **20Cr:** Thép hợp kim thấp, hàm lượng carbon thấp (khoảng 0.2%), không đủ để đạt độ cứng cao khi tôi cao tần. * **C60:** Thép carbon có hàm lượng carbon khoảng 0.6%, có thể dùng cho tôi cao tần. Trong các lựa chọn trên, 40Cr và C60 đều có thể sử dụng để tôi cao tần, tuy nhiên 40Cr có độ thấm tôi tốt hơn so với C60, cho lớp tôi dày và đồng đều hơn. Đề bài không đưa ra các yếu tố khác để đánh giá nên ta chọn đáp án có mặt trong danh sách đáp án. Vì vậy, đáp án A (40Cr) phù hợp nhất để tôi cao tần.