intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Bài giảng Vật liệu học: Chương 5 - ThS. Hoàng Văn Vương

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:17

Thêm vào BST
Báo xấu
12
lượt xem 2
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Vật liệu học: Chương 5 Thép và gang, được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Khái niệm về thép C và thép hợp kim; Thép xây dựng; Thép chế tạo máy; Thép dụng cụ; Thép và hợp kim đặc biệt; Gang. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Vật liệu học: Chương 5 - ThS. Hoàng Văn Vương

  1. Chương 5. Thép và gang 20-June-12 Chương 5. Thép và gang 5.1 Khái niệm về thép C và thép hợp kim 5.2 Thép xây dựng 5.3 Thép chế tạo máy 5.4 Thép dụng cụ 5.5 Thép và hợp kim đặc biệt 5.6 Gang 20-June-12 5.1 Khái niệm về thép C và thép hợp kim 5.1.1 Thép cacbon a) Thành phần hóa học - Hợp kim của Fe-C: C (< 2,14%), Mn (< 0,8%), Si (< 0,4%) tạp chất có lợi; P, S (< 0,05%) tạp chất có hại b) Ảnh hưởng của nguyên tố C - Ảnh hưởng đến tổ chức: + %C < 0,02%: thuần F + 0,02% < %C < 0,8%: F + P + %C = 0,8%: 100% P + %C > 0,8%: P + XeII - Ảnh hưởng đến cơ tính: + Tăng %C, độ cứng tăng giảm độ dẻo, độ dai va đập + Tăng độ bền, đạt cực đại %C = 0,8-1,0% 20-June-12 1
  2. 5.1 Khái niệm về thép C và thép hợp kim 5.1.1 Thép cacbon b) Ảnh hưởng của nguyên tố C - Công dụng của thép theo %C: + Thép C thấp (%C < 0,25%): độ dẻo, độ dai cao; độ bền, độ cứng thấp Kết cấu xây dựng, tấm dập sâu + Thép C trung bình (0,3-0,5%C): cơ tính tổng hợp cao, làm chi tiết máy chịu tải trọng tĩnh và va đập cao + Thép C khá cao (0,55-0,65%C): giới hạn đàn hồi cao nhất, chi tiết đàn hồi + Thép C cao (%C > 0,7%): độ cứng cao, chịu mài mòn tốt; làm dụng cụ cắt, khuôn dập, dụng cụ đo 20-June-12 5.1 Khái niệm về thép C và thép hợp kim 5.1.1 Thép cacbon c) Ảnh hưởng của nguyên tố tạp chất - Mn (0,5-0,8%): khử oxy, hòa tan vào F hóa bền pha F: Mn + FeO  Fe + MnO - Si (0,2-0,4%): khử oxy triệt để và nâng cao độ bền của F: Si + FeO  Fe + SiO2 - P (< 0,05%): kết hợp với Fe tạo Fe3P cứng giòn, gây bở nguôi - S (0,05%): kết hợp với Fe tạo hỗn hợp cùng tinh (Fe2S + Fe) có nhiệt độ nóng chảy thấp, bở nóng - Phân loại theo độ sạch của tạp chất: + Chất lượng thường: %(P,S) < 0,05% + Chất lượng tốt: %(P,S) < 0,04% + Chất lượng cao: %(P,S) < 0,03% + Chất lượng rất cao: %(P,S) < 0,02% 20-June-12 5.1 Khái niệm về thép C và thép hợp kim 5.1.1 Thép cacbon c) Ảnh hưởng của nguyên tố tạp chất - Phân loại theo phương pháp khử oxy: + Thép sôi (khử oxy không triệt để), sử dụng FeMn + Thép lặng (khử oxy triệt để), sử dụng cả FeMn, FeSi, Al + Thép nửa lặng khử bằng FeMn và Al - Theo công dụng: + Thép kết cấu: gồm thép xây dựng và thép chế tạo máy + Thép dụng cụ: dùng chế tạo các công cụ chuyên dùng 20-June-12 2
  3. 5.1 Khái niệm về thép C và thép hợp kim 5.1.1 Thép cacbon e) Tiêu chuẩn thép (TCVN) - Thép kết cấu chất lượng thường để làm kết cấu xây dựng %P (0,04- 0,07%), %S (0,05-0,06%): + Phân nhóm A: CTxx + Phân nhóm B: BCTxx, quy định thành phần hóa học + Phân nhóm C: CCTxx, quy định cả thành phần và cơ tính - Thép kết cấu chất lượng tốt để chế tạo chi tiết máy P, S < 0,04% Cxx (A): xx = C trung bình phần vạn, A - chất lượng tốt - Thép dụng cụ: CDxx (A): xx = C trung bình phần vạn - Các tiêu chuẩn khác: Nga (OCT), Mỹ (ASTM, AISI, SAE), Nhật (JIS) 20-June-12 5.1 Khái niệm về thép C và thép hợp kim 5.1.1 Thép cacbon f) Ưu, nhược điểm của thép C: - Ưu điểm: + Rẻ, dễ kiếm do không dùng nguyên tố hợp kim đắt tiền + Có cơ tính phù hợp với điều kiện thông dụng + Có tính công nghệ tốt: dễ đúc, cán, rèn, cắt hơn thép hợp kim - Nhược điểm: + Độ thấm tối thấm nên hiệu quả hóa bền không cao + Tính chịu nhiệt độ cao kém + Không có tính chất hóa lý đặc biệt: tính cứng nóng, chống ăn mòn 20-June-12 5.1 Khái niệm về thép C và thép hợp kim 5.1.2 Thép hợp kim a) K/n: Thép có chất lượng tốt trở lên (%P, S < 0,04%) và một số nguyên tố khác (Cr, Ni, W, Mo, Ti…) với hàm lượng đủ lớn làm thay đổi tổ chức, cải thiện tính chất của thép b) Quy định hàm lượng của các nguyên tố hợp kim Mn  0,8-1,0% Si  0,5-0,8% Cr  0,5-0,8% Ni  0,5-0,8% W  0,1-0,5% Mo  0,05-0,2% Ti  0,01% Cu  0,3% B  0,002% 20-June-12 3
  4. 5.1 Khái niệm về thép C và thép hợp kim 5.1.2 Thép hợp kim c)Đặc tính của thép hợp kim - Cơ tính và tính công nghệ: + Độ bền cao hơn hẳn thép C tương đương sau nhiệt luyện + Trạng thái không nhiệt, độ bền khác không nhiều so với thép C + Độ thấm tôi lớn, tốc độ tôi tới hạn nhỏ + Tăng %hợp kim: tăng hiệu quả hóa bền, giảm dẻo dai + Tính công nghệ kém hơn thép C - Tính chịu nhiệt độ cao: + Cacbit của nhiều nguyên tố hợp kim có tác dụng ngăn chặn sự phân hóa M, kết tụ cacbit giữ được độ bền, độ cứng ở nhiệt độ cao + Có lớp oxyt đặc biệt, sít chặt chống oxy hóa ở nhiệt độ cao - Tính chất đặc biệt: + Bền ăn mòn trong nhiều môi trường + Từ tính đặc biệt, tính giãn nở nhiệt đặc biệt 20-June-12 5.1 Khái niệm về thép C và thép hợp kim 5.1.2 Thép hợp kim d) Ảnh hưởng của nguyên tố hợp kim đến tổ chức của thép - Hòa tan vào vào Fe tạo dung dịch rắn: Mn, Si, Cr, Ni, Co + Với hàm lượng nhỏ: + Với hàm lượng lớn (> 10%): Cr mở rộng vùng ; Mn, Ni mở rộng  20-June-12 5.1 Khái niệm về thép C và thép hợp kim 5.1.2 Thép hợp kim d) Ảnh hưởng của nguyên tố hợp kim đến tổ chức của thép - Tạo thành cacbit: kết hợp với C tạo thành cacbit: Mn, Cr, Mo, W, Ti ... (khả năng tạo cacbit của nguyên tố HK tăng) Fe(3d5), Mn(3d5), Cr(3d5), Mo(5d5), W(5d5), V(3d3), Ti(3d2), Zr(4d2), Nb(4d4) Tạo cacbit TB Tạo cacbit khá mạnh Tạo cacbit Tạo cacbit rất mạnh mạnh + Phân loại cacbit: Xemantit HK: Mn, Cr, Mo, W (1-2%): (Fe,Me)3C ổn định hơn, ↑ Ttôi Cacbit phức tạp: Cr, Mn > 10%: Cr7C3, Cr23C6, Mn3C, Ttôi > 1000 0C Cacbit kiểu Me6C: Cr, W, Mo, khó hòa tan vào , Ttôi ~ 1200-1300 0C Cacbit kiểu mạng đơn giản MeC (Me2C): V, Ti, Zr, Nb (0,1%) rất cứng, ít giòn, không hòa tan giữ nhỏ hạt, tăng mạnh tính chống mài mòn Cr7C3 TiC 20-June-12 4
  5. 5.1 Khái niệm về thép C và thép hợp kim 5.1.2 Thép hợp kim e) Ảnh hưởng của nguyên tố hợp kim đến quá trình nhiệt luyện - Chuyển biến nung nóng khi tôi + Cacbit HK khó hòa tan vào austenit hơn Xe: ↑ Ttôi và gn Thép C 1,00%C: Fe3C, Ttôi = 7800C Thép HK thấp 1,00%C + 1,5%Cr: (Fe, Cr)3C, Ttôi = 8300C Thép HK cao 1,00%C + 12%Cr: Cr23C6, Ttôi > 10000C + Giữ nhỏ hạt: TiC, ZrC, NbC, VC tác dụng mạnh; WC, MoC: trung bình; Cr, Si, Al: trung tính. Riêng Mn làm to hạt 20-June-12 5.1 Khái niệm về thép C và thép hợp kim 5.1.2 Thép hợp kim e) Ảnh hưởng của nguyên tố hợp kim đến quá trình nhiệt luyện - Tăng tính ổn định của austenit quá nguội và tăng độ thấm tôi + Các nguyên tố HK (trừ Co) tăng ổn định  quá nguội, ↓ Vth, ↑ độ thấm tôi, ↑ hiệu quả hóa bền, ↓ cong vênh - Tăng lượng austenit dư: Các nguyên tố HK (trừ Co, Al, Si) giảm MS, ↑  dư  Thép HK cao phải gia công lạnh, ram nhiều lần 20-June-12 5.1 Khái niệm về thép C và thép hợp kim 5.1.2 Thép hợp kim e) Ảnh hưởng của nguyên tố hợp kim đến quá trình nhiệt luyện - Chuyến biến khi ram thép + Nguyên tố HK, đặc biệt W, Mo, Cr giữ C không tiết ra khỏi M, duy trì độ cứng ở nhiệt độ cao Nhiệt độ tiết ra cacbit ra khỏi M Xêmentít Fe3C ~ 2000C Xêmentít HK (Fe, Me)3C ~ 250-3000C Cacbít crôm Cr7C3, Cr23C6 ~ 400-4500C Cacbít Fe3W3C ~ 550-6000C VC, TiC, ZrC, NbC Không hòa tan  Cacbit không hòa tan: Nâng cao tính chịu nhiệt độ cao, tính bền nóng, cứng nóng Tăng cứng, tính chống mài mòn (hóa cứng phân tán) Ram nhiệt độ cao hơn (khử bỏ ứng suất, độ dai tốt) 20-June-12 5
  6. 5.1 Khái niệm về thép C và thép hợp kim 5.1.2 Thép hợp kim f) Các khuyết tật của thép HK - Thiên tích: thép HK cao sau khi kết tinh có tổ chức không đồng nhất, khi cán tạo tổ chức thớ có cơ tính không đồng đều - Đốm trắng: vết nứt nhỏ dạng đốm trắng trên bề mặt do H2 hòa tan vào thép lỏng, khi nguội nhanh xuống 2000C H2 thoát ra mạnh, gây nứt - Giòn ram loại I (280-3500C): do M phân hủy không đồng nhất, tiết ra cacbit  dạng tấm làm thép bị giòn (tránh ram nhiệt độ này) - Giòn loại II (500-6000C): Thép HK Cr, Mn, Cr-Ni, Cr-Mn khi ram ở nhiệt 500-6000C và nguội chậm thúc đẩy tiết ra các pha giòn ở biên giới hạt  Nguội nhanh, hoặc thêm 0,2- 0,5%Mo hay 0,5-1%W. 20-June-12 5.1 Khái niệm về thép C và thép hợp kim 5.1.2 Thép hợp kim g) Phân loại thép HK - Theo tổ chức cân bằng: - Theo tổng lượng ntHK: - Theo công dụng: + Thép trước cùng tích + HK thấp: HK < 2,5% + Thép HK kết cấu + Thép cùng tích + HK TB: 2,5% < HK < 10% + Thép HK dụng cụ + Thép sau cùng tích + HK cao: HK > 10% + Thép HK đặc biệt + Thép Ledeburit - Theo ntHK chính: + Thép Ferit + Thép Cr, Mn, Si + Thép austenit + Thép Cr-Ni, Cr-Ni-Mo - Theo tổ chức khi thường hóa: + Thép Peclit + Austenit + Mactenxit 20-June-12 5.1 Khái niệm về thép C và thép hợp kim 5.1.2 Thép hợp kim h) Tiêu chuẩn thép HK - Tiêu chuẩn VN (TCVN 1759-75): - Tiêu chuẩn Nga (OCT): giống kí hiệu VN, sử dụng kí hiệu riêng cho các nguyên tố HK, < 1% không hiển thị Cr Ni W Mo Ti Si Mn V X H B M T C Γ Φ 40Cr 35CrMnTi 90CrSi 14CrMnSi 40X 35XΓT 90XC 14XΓC 20-June-12 6
  7. 5.1 Khái niệm về thép C và thép hợp kim 5.1.2 Thép hợp kim h) Tiêu chuẩn thép HK - Tiêu chuẩn Hoa Kỳ: AISI, SAE (Society of Automotive Engineers + Thép kết cấu: AISI/SAE Một số loại thép HK quy ước theo con số: 10xx – thép C 40xx, 44xx – thép Mo 15xx – thép C có Mn cao 92xx – thép Si-Mn 61xx – thép Cr-V 50xx, 51xx – thép Cr 72xx – thép W-Cr 3xxx – thép Ni-Cr + Thép dụng cụ AISI (American Iron and Steel Institute) W - tôi nước (water) M - thép gió Mo-W (molydenium) O - tôi dầu (oil) H - thép DC biến dạng nóng (hot) S - thép DC chịu va đập (shock) D - thép DC biến dạng nguội (cold) T - thép gió W (tungsten) A - thép DC biến dạng nguội, tôi trong không khí (air) 20-June-12 5.1 Khái niệm về thép C và thép hợp kim 5.1.2 Thép hợp kim h) Tiêu chuẩn thép HK - Tiêu chuẩn Nhật JIS (Japan Industrial Standards) SCr - thép kết cấu Cr SNC - thép kết cấu Ni-Cr SMn - thép Mn SCM - thép kết cấu Cr-Mo SACM - thép Al-Cr-Mo SNCM - thép kết cấu Ni-Cr-Mo SUJ - thép ổ lăn SUM - thép dễ căt SUP - thép đàn hồi SUS - thép không gỉ SUH - thép bền nóng SK - thép dụng cacbon SKH - thép gió SKS, SKD, SKT – thép dụng cụ HK 20-June-12 5.2 Thép xây dựng 5.2.1 Đặc điểm chung – phân loại Đặc điểm chung - Đủ độ bền, độ dẻo cao ( ~ 15-30%), độ dai tốt (a k ~ 500kJ/m2) - Dễ uốn, dễ cắt (%C < 0,22%), tính hàn tốt (Cđl < 0,55%) Phân loại - Theo thành phần hóa học hay độ bền: thép cacbon thông dụng, thép HK thấp độ bền cao - Theo công dụng: thép công dụng chung và thép công dụng riêng 5.2.2 Thép thông dụng - Độ bền không cao (0,2 < 300-320MPa), rẻ, đa dạng bán thành phẩm cán nóng (thanh, ống, góc, hình, lá, tấm, sơi, dây…) - Theo TCVN 1765-75 chia thép XD thành ba nhóm: ACT(CT), BCT, CCT. CT quy định cơ tính, BCT quy định thành phần, CCT cả hai 20-June-12 7
  8. 5.2 Thép xây dựng 5.2.3 Thép HK thấp độ bền cao (HSLA) - Hợp kim (HK < 2,0-2,5%): ít làm hại tính hàn như: Mn, Si, Cr, Cu (Ni, B, N), V, Nb làm nhỏ hạt; 0,2-0,3%Cu bền ăn mòn khí quyển. Cu+Ni+V+Mo ~ 1,00% (Mn lên tới 1,00%) - Độ bền cao hơn (0,2 > 300-320MPa) - Hiệu quả kinh tế cao - Nhược điểm: tính hàn kém, dễ bị phá hủy giòn ở nhiệt độ âm - Một số mác thép: 14Mn, 60Mn, 15CrSiNiCu (TCVN) 14 Γ, 15XCHД (OCT) 20-June-12 5.3 Thép chế tạo máy 5.3.1 Yêu cầu chung - Cơ tính: độ bền cao (giới hạn chảy), độ dai va đập lớn, giới hạn mỏi cao, chịu mài mòn - Tính công nghệ: dễ biến dạng nóng, dễ gia công cơ, có thể nhiệt luyện cải thiện cơ tính, tăng độ bền - Tính kinh tế - Thành phần hóa học: + C và các nguyên tố HK chính: Cr, Mn, Si, Ni; + Các nguyên tố HK phụ: Ti, Zr, Nb, V, Mo + Hợp kim hóa phúc tạp nhiều nguyên tố có hiệu quả hơn hợp kim hóa đơn giản 20-June-12 5.3 Thép chế tạo máy 5.3.2 Thép thấm C Đặc điểm: - %C thấp (0,10-0,25%) (0,3%), chi tiết chịu tải trọng tĩnh va đập cao; bề mặt thấm C + tôi va ram thấp chịu mài mòn mạnh - Thép C: C10, C15, C20, C25 cho chi tiết đơn giản d < (10-20), chịu mài mòn thấp, nhiệt độ thấm thấp (900-9200C), không tôi trực tiếp (sau thấm thường hóa + tôi và ram thấp) - Thép HK: d > (30-50) hình dạng phức tạp, chịu mài mòn cao; HK hóa bằng Cr hoặc kết hợp với Ni, Mn, Ti; không HK riêng Si hay Mn 20-June-12 8
  9. 5.3 Thép chế tạo máy 5.3.2 Thép thấm C Các mác thép điển hình: - Thép Cr: 15Cr, 15CrV, 20Cr, 20CrV. Chi tiết nhỏ d = (20-40)mm, nhiệt độ thấm 900-9200C, do tạo cacbit Cr nên dễ bão hòa C - Thép Cr-Ni, Cr-Ni-Mo: độ thấm tôi tốt hơn, độ bền và độ dai cao + Thép Cr-Ni thường: 20CrNi, chi tiết phức tạp (d = 50-75mm) chịu tải trọng va đập cao + Thép Cr-Ni cao: %Ni ~ 2-4%, Cr = 1%; 20CrNi3A, 20Cr2Ni4A, chi tiết quan trọng d > 100mm, chịu tải trọng nặng, chịu; mài mòn mạnh; đắt tiền, khó gia công cơ, nhiệt luyện phức tạp + Thép Cr-Ni-Mo: thêm 0,1-0,4%Mo tăng độ thấm tôi, 20CrNi2Mo, 18Cr2Ni4MoA thép thấm C tốt nhất, dùng cho chi tiết quan trọng có tiết diện lớn 20-June-12 5.3 Thép chế tạo máy 5.3.2 Thép thấm C Các mác thép điển hình: - Thép Cr-Mn-Ti: 18CrMnTi, 25CrMnTi, 30CrMnTi, 25CrMnMo, chi tiết bánh răng ô tô tải trọng nhẹ, cơ tính tương đương thép Cr-Ni dễ cắt gọt, rẻ tiền hơn, có Mn nên bề mặt thép không bị quá bão hòa C, Ti giữ cho nhỏ hạt nên nhiệt độ thấm 930-9500C, sau thấm tôi trực tiếp nên ít biến dạng 20-June-12 5.3 Thép chế tạo máy 5.3.3 Thép hóa tốt Đặc điểm: - %C trung bình (0,3-0,5%), chi tiết chịu tải trọng tĩnh tương đối cao, bề mặt có thể bị mài mòn mạnh - Cơ tính tổng hợp cao nhất sau khi nhiệt luyện hóa tốt (tôi và ram cao) - Nguyên tố HK chính: Cr, Mn (1-2%), Ni (1-4%), Si < 1% - Nguyên tố HK phụ: Mo, W tránh giòn ram loại II - Nhiệt luyện: + Ủ hoàn toàn cải thiện tính cắt gọt (180-220HB) + Tôi + ram cao đạt tổ chức X ram, cơ tính tổng hợp cao, độ cứng 25-30HRC; gia công tinh đạt kích thước và độ bóng bề mặt + Tôi bề mặt + ram thấp đạt tổ chức M ram độ cứng (52- 58HRC) ở lớp bề mặt, lõi vẫn giữ tổ chức X ram có độ dẻo dai cao 20-June-12 9
  10. 5.3 Thép chế tạo máy 5.3.3 Thép hóa tốt Các mác thép: - Thép C: C30, C35, C40, C45, C50, chi tiết nhỏ d < (20-30mm) hình dạng đơn giản, độ bền tương đối thấp b = 750-850MPa - Thép Cr: %Cr = (0,5-1%) 40Cr, 40CrVA, cải thiện tính tôi (tôi trong dầu, tăng độ thấm tôi), chi tiết nhỏ tương đối phức tạp - Thép Cr-Mo: thêm 0,25%Mo chống giòn ram loại II, tăng độ thấm tôi, 38CrMoA, chi tiết trung bình d > 50mm tương đối phức tạp - Thép Cr-Mn, Cr-Mn-Si: Cr, Mn, Si ~ 1,00%, 40CrMn, 40CrMnSi, chi tiết trung bình d = (50-60); cứng giòn, ít phổ biến 20-June-12 5.3 Thép chế tạo máy 5.3.3 Thép hóa tốt Các mác thép: - Thép Cr-Ni, Cr-Ni-Mo: độ thấm tôi cao, độ dẻo dai tốt + Thép Cr-Ni thấp: %Cr, Ni ~ 1%, 40CrNi, chi tiết phức tạp d = (50-60) bị giòn ram loại II, gia công cắt kém, ít dùng + Thép Cr-Ni cao: 1-2%Cr, 3-4%Ni, (Ni/Cr = 3-4), 30CrNi3A chi tiết quan trọng, d > 100mm (tôi thấu chi tiết bất kỳ), cơ tính tổng hợp cao, dễ giòn ram II, tính gia công cắt kém + Thép Cr-Ni cao có thêm 0,15-0,4%Mo, tăng độ thấm tôi, tránh giòn ram II: 38Cr1Ni3MoA, 38Cr2Ni2MoA, thép chế tạo máy tốt nhất, cơ tính tổng hợp cao nhất - Thép chuyên dùng thấm N: 1,6%Cr, 0,3%Mo, 1%Al, 38CrMoAlA; nhiệt luyện hóa tốt đạt cơ tính tổng hợp cao, thấm N tạo nitrit phân tán độ cứng cao 63- 72HRC 20-June-12 5.3 Thép chế tạo máy 5.3.4 Thép đàn hồi Đặc điểm làm việc và yêu cầu cơ tính: - Chịu tải trọng chu kỳ, chịu va đập cao, không cho phép biến dạng dẻo - Giới hạn đàn hồi cao: đh/b = 0,85-0,95 - Giới hạn mỏi cao - Độ cứng khá cao: 35-45HRC, độ dẻo dai thấp vừa phải Thép Cr-Ni, Cr-Ni-Mo: độ thấm tôi cao, độ dẻo dai tốt Đặc điểm thành phần hóa học và nhiệt luyện: - %C = 0,5-0,7%, khi tăng %HK lượng C có thể giảm chút ít 0,55-0,65% - Nguyên tố HK: Mn, Si ↑đh và độ cứng, Cr, Ni ↑độ thấm tôi; thường dùng: 1%Mn, 2%Si, 2%(Cr+Ni) - Nhiệt luyện: tôi + ram trung bình đạt tổ chức T ram có đh cao nhất - Cần chống thoát C khi nhiệt luyện, tăng giới hạn bền mỏi bằng phun bi, cán, ép, kéo nguội sau nhiệt luyện nhằm nâng cao độ nhẵn bóng bề mặt 20-June-12 10
  11. 5.3 Thép chế tạo máy 5.3.4 Thép đàn hồi Các mác thép và đặc điểm: - Thép C & thép Mn: C65, C70, 65Mn, đh < 800Mpa, độ thấm tôi thấp ( < 15mm), cung cấp ở trạng thái tôi chì và biến dạng nguội  > 70%, quấn nguội làm lò xo, ủ 200-3000C để khử bỏ ứng suất - Thép Si & thép HK khác: 60Si2: đh cao hơn, thấm tôi tốt hơn (20- 30mm), dễ thoát C khi nung tôi: thêm Cr, Mn, Ni, V để tăng độ thấm tôi, giảm thoát C, 50CrMn, 60Si2CrVA, 60Si2Ni2A 20-June-12 5.3 Thép chế tạo máy 5.3.5 Thép kết cấu có công dụng riêng Thép lá dập sâu: - Tính dẻo cao: %C < 0,2%, %Si rất ít ( 0,05-0,07%) (thép sôi), hạt nhỏ và đều: C5s, C8s, C10s, C15s Thép dễ cắt: thép để cắt tự động, phoi dễ gãy vụn: - Độ cứng 150 - 200 HB, không quá dẻo - Thành phần hóa học %C = (0,10-0,40%), %P = (0,08-0,15%), %S = (0,15-0,35%), %Mn = (0,8-1,0%): MnS, P làm giòn F, dễ tạo phoi, bề mặt nhẵn bóng, dễ tạo ren nhỏ, thêm Pb (0,15-0,3%) dễ cắt hơn: 12s, 20s, 30s… Thép ổ lăn: chịu mài mòn điểm - cơ tính đồng nhất không có điểm mềm, độ cứng rất cao  64HRC, độ bền mỏi do tiếp xúc cao - Thành phần hóa học: %C ~ 1%, tôi + ram thấp, Cr ~ (0,5-1,5%) để tôi thấu; tạp chất P, S, khí rất thấp (chất lượng cao): OL100Cr1,5 - Ủ cầu hóa đạt tổ chức P hạt nhỏ mịn, tôi + ram thấp (150-180 0C), gia công lạnh khử dư (HRC  65) 20-June-12 5.4 Thép dụng cụ 5.4.1 Yêu cầu chung Cơ tính: - Độ cứng cao (> độ cứng phoi) để chống mài mòn, độ dai va đập cao tránh gẫy vỡ - Có thể rèn và cắt gọt được Thành phần hóa học: - %C = 0,7-1,0% ( 1,0%), có thể lên tới 2%; dụng cụ biến dạng nóng (0,3-0,5)%C. - Nguyên tố HK: tăng tính thấm tôi Cr; W, Mo tăng tính cứng nóng Thành phần hóa học: - Dụng cụ dao cắt: tạo hình có sinh phoi như dao tiện, phay, bào, tuốt… - Dụng cụ biến dạng: tạo hình không sinh phoi như: trục cán, khuôn dập, khuôn ép chảy - Dụng cụ đo: palme, thước cặp… 20-June-12 11
  12. 5.4 Thép dụng cụ 5.4.2 Thép dụng cắt Điều kiện làm việc và yêu cầu cơ tính: - Bề mặt chịu áp lực lớn, bị mài mòn và nung nóng; chịu uốn, chịu xoắn và chịu va đập mạnh - Độ cứng cao (HRC  60), tính chống mài mòn cao - Chịu nhiệt độ cao (200-3000C), tính cứng nóng Thép làm dao cắt tốc độ thấp (5-10m/s) - Thép C: CD70, CD80,…, CD130 có chất lượng tốt: + Tôi + ram thấp:  60HRC, + Dễ biến dạng nóng và gia công cắt + Độ thấm tôi thấp, tính cứng nóng thấp (200-2500C) - Thép HK: + %C > 1%; Cr, Si ~ 1%, 90CrSi (9XC) tăng độ thấm tôi và tính cứng nóng (3000C); Tt = 840-8600C, TR = 150-2000C, 62-64HRC + %C cao (> 1,3%), 0,4%Cr, 4,0-5,0%W, 140CrW5 (XB5), tính chống mài mòn mạnh Tt = 800-8200C, TR = 2500C, 66-68HRC 20-June-12 5.4 Thép dụng cụ 5.4.2 Thép dụng cắt Thép làm dao cắt tốc độ cao (35-80m/s)-thép gió: - Đặc điểm: tốc độ cắt cao, tính cứng nóng cao (6000C), tính chống mài mòn và tuổi bền cao, tôi thấu với chi tiết bất kỳ - Thành phần hóa học: + %C = 0,7-1,5%, tăng độ cứng và tạo cacbit + Cr = 4% tăng mạnh độ thấm tôi + W = 6-18% tạo tính cứng nóng cao (2%W = 1%Mo) + V (đến 5%), tăng mạnh tính chống mài mòn và giữ nhỏ hạt + Co > 5%, tăng tính cứng nóng - Nhiệt luyện: Tôi + ram 3 lần, 64-65HRC - Mác thép: 80W18Cr4V, 85W6Mo5Cr4V (năng suất thường) 85W18Co5Cr4V, 155W12Co5V5Cr4 (năng suất cao) 20-June-12 5.4 Thép dụng cụ 5.4.3 Thép dụng đo Điều kiện làm việc và yêu cầu cơ tính: - Độ cứng và tính chống mài mòn cao (63-65HRC) - Ổn định kích thước, hệ số giãn nở nhiệt bé, tổ chức ổn định - Độ nhẵn bóng bề mặt cao khi mài và ít bị biến dạng khi nhiệt luyện Thép dụng cụ đo cấp chính xác cao: HK hóa Cr-Mn - Cr, Mn khoảng 1%, làm tăng độ thấm tôi, Mn còn làm tăng dư (ổn định kích thước sau tôi) - Hóa già ổn định kích thước (120-1400C, 1-2 ngày): tổ chức M tôi ổn định, có độ cứng cao, chịu mài mòn tốt, hệ số giãn nở nhiệt nhỏ; - Mác thép thường dùng: 100Cr, 100CrWMn Thép dụng cụ đo cấp chính xác cao: HK hóa Cr-Mn - Dùng thép C15, C20 thấm C, tôi + ram thấp - Thép C45, C50, C55 tôi bề mặt + ram thấp; thép CD80, CD120, tôi + ram thấp 20-June-12 12
  13. 5.4 Thép dụng cụ 5.4.3 Thép dụng cụ biến dạng nguội Điều kiện làm việc và yêu cầu cơ tính: - Độ cứng đủ cao: 58-62HRC (thấp hơn dao cắt), phụ thuộc vào kích thước khuôn, độ cứng của thép đem dập; - Tính chống mài mòn cao; - Độ bền và độ dai cao: chịu được tải trọng lớn và va đập; - Khuôn dập lớn cần có độ thấm tôi cao và ít thay đổi thể tích khi tôi; Thành phần hóa học và nhiệt luyện: - %C ~ 1%, đảm bảo độ cứng, tính chịu mài mòn; chịu va đập cao: 0,4- 0,6%C; chịu mài mòn cao: 1,5-2%C; - Cr, Mn, Si, W với lượng ít (~ 1%) tăng độ thấm tôi; - Cr đến 12%, %C  1,5-2,0%, tăng tính chịu mài mòn; - Tôi + ram thấp đảm bảo độ cứng cao; 20-June-12 5.4 Thép dụng cụ 5.4.3 Thép dụng cụ biến dạng nguội Thép làm khuôn bé - Khuôn nhỏ, hình dạng đơn giản, chịu tải nhỏ; - CD100, CD120… Thép làm khuôn trung bình - Kích thước (75-100mm), khuôn bé nhưng có hình dạng phức tạp, chịu tải cao; - 110Cr, 100CrWMn, 100CrWSiMn - Tôi phân cấp (khuôn nhỏ), tôi trong hai môi trường; - Dễ bị thiên tích cacbit, cacbit lớn cần qua rèn phôi thép; 20-June-12 5.4 Thép dụng cụ 5.4.3 Thép dụng cụ biến dạng nguội Thép làm khuôn lớn - Kích thước (200-300mm), chịu tải trọng nặng, mài mòn mạnh; - 210Cr12, 160Cr12Mo, 130Cr12V; - Tính chịu mài mòn rất cao: 30% cacbit Cr - Độ thấm tôi lớn: tôi thấu d = 150-200mm trong dầu, đảm bảo độ cứng; - Có nhiều chế độ tôi + ram: + Tôi nhiệt độ thấp: 1050-10750C, ít dư, 64-65HRC, ram 150-2000C + Tôi nhiệt độ cao: 1125-11500C (60% dư), tính cứng nóng tăng, 54- 56HRC, ram 500-5300C (nhiều lần 58-60HRC) + Tôi nhiệt độ trung bình: 1100-11250C (40% dư), ram 150-2000C + Tránh nhiệt độ giòn ram loại I (300-3750C) Thép làm khuôn chịu tải trọng va đập - 40CrSi, 60CrSi, 40CrW 2Si, 50CrW2Si, 60CrW2Si 60CrWMn, sau tôi ram ở nhiệt độ cao hơn (tránh nhiệt độ giòn ram loại I 240-2700C) 20-June-12 13
  14. 5.4 Thép dụng cụ 5.4.3 Thép dụng cụ biến dạng nóng Điều kiện làm việc & yêu cầu cơ tính - Dụng cụ bị nung nóng (500-7000C), không liên tục - Phôi thép ở nhiệt độ cao mềm, do đó độ cứng không cần cao như khuôn dập nguội - Dụng cụ biến dạng nóng có kích thước lớn, chịu tải trọng lớn  Yêu cầu cơ tính: - Độ bền và độ dai cao, độ cứng vừa phải (35-45HRC) - Tính chịu nhiệt độ cao (tính cứng nóng), chống mỏi nhiệt gây nứt vỡ - Tính chống mài mòn cao Thành phần hóa học - %C trung bình (0,3-0,5%) - Hợp kim hóa: Cr, Ni – đảm bảo độ thấm tôi và độ dai, W (8-10%) – cứng nóng - Nhiệt luyện: tôi + ram trung bình, đạt tổ chức T ram, tránh giòn ram loại II 20-June-12 5.4 Thép dụng cụ 5.4.3 Thép dụng cụ biến dạng nóng Thép làm khuôn rèn (thép Cr-Ni, Cr-Mn) - 0,5%Mo, hoặc W: 50CrNiMo, 50CrNiW, 50CrNiSiW, 50CrMnMo - Tính thấm tôi cao (d = 300mm), có thể phân cấp, hay tôi đẳng nhiệt - Tôi + ram (500-6000C), khuôn lớn cần độ dai cao: ↑nhiệt độ ram - Khi nhiệt luyện do thời gian nung dài nên tránh oxy hóa Thép làm khuôn ép chảy - Kích thước nhỏ hơn khuôn rèn, chịu nhiệt độ và áp suất cao hơn; tải trọng ổn định không có va đập - Hợp kim hóa cao: Cr+W (10%) – tính cứng nóng cao, C (0,3-0,4%), V(1%) - chống mài mòn và giữ hạt nhỏ, Mo (1%) tăng độ thấm tôi - 30Cr2W8V, 40Cr5W2VSi: tôi (11000C), ram: T ram (600-6500C) 20-June-12 5.5 Thép và hợp kim đặc biệt 5.5.1 Đặc điểm chung và phân loại - %C thấp (0,1-0,15%) hoặc rất cao (> 1%) - Hợp kim hóa cao (> 10%) hoặc rất cao (> 20%), thường hợp kim hóa đơn giản - Tổ chức: đơn pha A, F, M ở trạng thái cung cấp - Tính chất: tính chống mài mòn, bền ăn mòn cao; tính chất điện, từ đặc biệt; tính chịu nhiệt độ cao, tính giãn nở nhiệt, đàn hồi đặc biệt  Phân loại: - Thép không gỉ, - Thép bền nóng, - Thép có tính chống mài mòn đặc biệt 20-June-12 14
  15. 5.5 Thép và hợp kim đặc biệt 5.5.2 Thép không gỉ Nguyên lý chống ăn mòn - Tạo lớp thụ động hóa học trên bề mặt thép - Anod: F (-0,44V), cathod Cathod Xe (+0,20V): tăng điện thế điện cực của F; thêm 12,5%Cr: EFe = +0,20V 20-June-12 5.5 Thép và hợp kim đặc biệt 5.5.2 Thép không gỉ Thép không gỉ hai pha - 0,10-0,40%C và 13%Cr: 12Cr13, 20Cr13, 30Cr13 và 40Cr13; có tổ chức hai pha F (hòa tan Cr cao) và cacbit Cr; - Điểm cùng tích (0,3%C), nguội KK cũng nhận được tổ chức M; - Ổn định trong khí quyển, nước ngọt, thụ động hóa trong dd HNO3; - 30Cr13, 40Cr13 sau tôi + ram (150-2000C) – độ cứng 40-55HRC; 20-June-12 5.5 Thép và hợp kim đặc biệt 5.5.2 Thép không gỉ Thép không gỉ một pha ferit - %Cr tăng, %C giảm: 08Cr13, 12Cr17, 15Cr25Ti - Không thể hóa bền bằng nhiệt luyện, hóa bền biến dạng thấp - Thép 08Cr13 dùng cho kết cấu hàn, 15Cr25Ti dùng làm thép chịu nhiệt 20-June-12 15
  16. 5.5 Thép và hợp kim đặc biệt 5.5.2 Thép không gỉ Thép không gỉ một pha austenit - %Cr > 16-18%, %Ni  6-8% - Tổ chức  ở nhiệt độ thường còn gọi họ 18-8 - Độ dẻo cao ( = 50%), độ bền kém thép ferit, không thể hóa bền bằng nhiệt luyện, khả năng hóa bền biến dạng mạnh: khó biến dạng nguội - Bền ăn mòn trong HNO3, H2SO4 và HCl loãng ở nhiệt độ thường - Mác thông dụng 12Cr18Ni9, 08Cr18Ni11, 08Cr18Ni10Ti, 12Cr18Ni9Ti 20-June-12 5.5 Thép và hợp kim đặc biệt 5.5.3 Thép có tính chống mài mòn đặc biệt (Hadfield) - Thép Hadfield (thế kỷ 19): 110Mn13Đ (0,9-1,3%C, 11,4-14,5%) là thép đúc với tổ chức austenit + lượng lớn Mn3C hay (Fe, Mn)3C tập trung biên hạt: giảm độ bền, độ dai - Nung ở 1050-11000C, giữ nhiệt lâu, nguội trong nước: độ dẻo cao - Chỉ có tính chịu mài mòn cao khi làm việc trong điều kiện chịu va đập - Tính gi công kém, đúc tạo hình 20-June-12 5.6 Gang 5.6.1 Giới thiệu chung - 0,2%C > 2%, Si (0,5-4%), Mn (0,2-1,5%), P < 0,7%, S < 0,15% - Gang: dùng trong CTM có tổ chức gồm nền thép và cacbon tồn tại ở dạng graphit, không có Xe tự do: mềm, dễ cắt gọt - Tổ chức của gang xác định bởi C+Si và tốc độ nguội - Gang xám: G dạng tấm - Gang dẻo: G dạng cụm - Gang cầu: G dạng cầu - Nâng cao độ bền: + giảm lượng G (%C) + Tạo G nhỏ mịn + Tạo nền P (C+Si = 4,2-5%) + Hợp kim hóa cho nền + Nhiệt luyện: tôi + ram 20-June-12 16
  17. 5.6 Gang 5.6.2 Gang xám - (C+Si) = (4,2-6,2)% - Độ bền, độ dai thấp: N > K - Dễ gia công cắt, chịu mài mòn cao hơn thép - Giảm chấn tốt: làm thân máy, bệ máy - Gang xám: F, F+P, P - Kí hiệu GX xx-xx 5.6.3 Gang cầu - (C+Si) = (4,8-7)% - Độ bền cao như thép, cao hơn GX - Chế tạo: trục khủy, trục cán - Gang cầu: F, F+P, P - Kí hiệu GC xx-xx 5.6.3 Gang dẻo - (C+Si) = (3-4,2)% - Độ bền cao GX thấp hơn GC - Chế tạo chi tiết: hình dạng phức tạp, thành mỏng, chịu va đập - Gang dẻo: F, F+P, P - Kí20-June-12 hiệu GZ xx-xx 17
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2431 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2