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

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

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:14

Thêm vào BST
Báo xấu
9
lượt xem 3
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Vật liệu học" Chương 5: Vật liệu kỹ thuật, cung cấp cho người học những kiến thức như giới thiệu về thép - gang; thép kết cấu; thép dụng cụ; thép đặc biệt; hợp kim phi sắt; Vật liệu polyme. 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 - TS. Hoàng Văn Vương

  1. 29/09/2021 Chương 5. Vật liệu kỹ thuật Chương 5. Vật liệu kỹ thuật HUST – MSE HUST – MSE 5.1. Giới thiệu về thép - gang 5.2. Thép kết cấu 5.3. Thép dụng cụ 5.4. Thép đặc biệt 5.5. Hợp kim phi sắt 5.6. Vật liệu polyme Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 1 2 5.1. Giới thiệu về thép - gang 5.1. Giới thiệu về thép - gang HUST – MSE HUST – MSE A Thép cacbon 15390C J 14990C H B a) Thành phần hóa học L - Hợp kim của Fe-C: C (< 2,14%), N 13920C γ+L Mn (< 0,8%), Si (< 0,4%) tạp chất có lợi; D P, S (< 0,05%) tạp chất có hại E C L+XeI F b) Ảnh hưởng của nguyên tố C γ - Ảnh hưởng đến tổ chức: Le(+Fe3C) + %C < 0,02%: thuần F G 9110C + 0,02% < %C < 0,8%: F + P S + %C = 0,8%: 100% P +XeII +XeII+Le(+Fe3C) XeI+Le(+Fe3C) P K + %C > 0,8%: P + XeII 0,8 Le(P+Fe3C) - Ảnh hưởng đến cơ tính: P[+Fe3C] +P P+XeII P+XeII+Le(P+Fe3C) XeI+Le(P+Fe3C) + Tăng %C, độ cứng tăng Q giảm độ dẻo, độ dai va đập + Tăng độ bền, Fe Thép Gang Fe3C đạt cực đại %C = 0,8-1,0% Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 3 4 5.1. Giới thiệu về thép - gang 5.1. Giới thiệu về thép - gang HUST – MSE HUST – MSE Thép cacbon Thép cacbon c) Ảnh hưởng của nguyên tố tạp chất b) Ảnh hưởng của nguyên tố C - Mn (0,5-0,8%): khử oxy, hòa tan vào F hóa bền pha F: - Công dụng của thép theo %C: Mn + FeO  Fe + MnO + Thép C thấp (%C < 0,25%): độ dẻo, độ dai cao; độ bền, độ cứng thấp - Si (0,2-0,4%): khử oxy triệt để và nâng cao độ bền của F: Kết cấu xây dựng, tấm dập sâu Si + FeO  Fe + SiO2 + Thép C trung bình (0,3-0,5%C): cơ tính - P (< 0,05%): kết hợp với Fe tạo Fe3P cứng giòn, gây bở nguôi tổng hợp cao, làm chi tiết máy chịu tải trọng - S (0,05%): kết hợp với Fe tạo hỗn hợp cùng tinh (Fe2S + Fe) có nhiệt độ nóng tĩnh và va đập cao chảy thấp, bở nóng + Thép C khá cao (0,55-0,65%C): giới hạn - Phân loại theo độ sạch của tạp chất: đàn hồi cao nhất, chi tiết đàn hồi + Chất lượng thường: %(P,S) < 0,05% + Thép C cao (%C > 0,7%): độ cứng cao, + Chất lượng tốt: %(P,S) < 0,04% chịu mài mòn tốt; làm dụng cụ cắt, khuôn + Chất lượng cao: %(P,S) < 0,03% dập, dụng cụ đo + Chất lượng rất cao: %(P,S) < 0,02% Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 5 6 1
  2. 29/09/2021 5.1. Giới thiệu về thép - gang 5.1. Giới thiệu về thép - gang HUST – MSE HUST – MSE Thép cacbon Thép cacbon c) Ảnh hưởng của nguyên tố tạp chất e) Tiêu chuẩn thép (TCVN) - Phân loại theo phương pháp khử oxy: - Thép kết cấu chất lượng thường để làm kết cấu xây dựng %P (0,04-0,07%), + Thép sôi (khử oxy không triệt để), sử dụng FeMn %S (0,05-0,06%): + 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 + Phân nhóm A: CTxx + Thép dụng cụ: dùng chế tạo các công cụ chuyên dùng + 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) Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 7 8 5.1. Giới thiệu về thép - gang 5.1. Giới thiệu về thép - gang HUST – MSE HUST – MSE Thép cacbon Thép hợp kim f) Ưu, nhược điểm của thép C: a) K/n: Thép có chất lượng tốt trở lên (%P, S < 0,04%) và một số nguyên tố khác (Cr, - Ưu điểm: Ni, W, Mo, Ti…) với hàm lượng đủ lớn + Rẻ, dễ kiếm do không dùng nguyên tố hợp kim đắt tiền làm thay đổi tổ chức, cải thiện tính chất của thép + Có cơ tính phù hợp với điều kiện thông dụng b) Quy định hàm lượng của các nguyên tố + Có tính công nghệ tốt: dễ đúc, cán, rèn, cắt hơn thép hợp kim hợp kim - Nhược điểm: Mn  0,8-1,0% Si  0,5-0,8% Cr  0,5-0,8% + Độ thấm tối thấm nên hiệu quả hóa bền không cao Ni  0,5-0,8% W  0,1-0,5% Mo  0,05-0,2% + Tính chịu nhiệt độ cao kém Ti  0,01% Cu  0,3% B  0,002% + Không có tính chất hóa lý đặc biệt: tính cứng nóng, chống ăn mòn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 9 10 5.1. Giới thiệu về thép - gang 5.1. Giới thiệu về thép - gang HUST – MSE HUST – MSE Thép hợp kim Thép hợp kim c)Đặc tính của thép hợp kim d) Ảnh hưởng của nguyên tố hợp kim đến tổ chức - Cơ tính và tính công nghệ: của thép + Độ bền cao hơn hẳn thép C tương đương sau nhiệt luyện - Hòa tan vào vào Fe tạo dung dịch rắn: Mn, Si, Cr, Ni, + Trạng thái không nhiệt luyện, độ bền khác không nhiều so với thép C Co + Độ thấm tôi lớn, tốc độ tôi tới hạn nhỏ + Với hàm lượng nhỏ: + Tăng %hợp kim: tăng hiệu quả hóa bền, giảm dẻo dai + Với hàm lượng lớn (> 10%): Cr mở rộng vùng ; Mn, + Tính công nghệ kém hơn thép C Ni mở rộng  - 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 Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 11 12 2
  3. 29/09/2021 5.1. Giới thiệu về thép - gang 5.1. Giới thiệu về thép - gang HUST – MSE HUST – MSE Thép hợp kim 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 ... e) Ảnh hưởng của nguyên tố hợp kim đến quá trình nhiệt luyện Khả năng tạo cacbit của nguyên tố HK tăng - Chuyển biến nung nóng khi tôi Fe(3d5), Mn(3d5), Cr(3d5), Mo(5d5), W(5d5), V(3d3), Ti(3d2), Zr(4d2), Nb(4d4) + Cacbit HK khó hòa tan vào austenit hơn Xe: ↑ Ttôi và gn Yếu Trung bình Khá mạnh Mạnh Rất mạnh Thép C 1,00%C: Fe3C, Ttôi = 7800C + Phân loại cacbit: Cr m rông F,Mn m rng A Xementit HK: Mn, Cr, Mo, W (1-2%): (Fe,Me)3C ổn định hơn, ↑ Ttôi Thép HK thấp 1,00%C + 1,5%Cr: (Fe, Cr)3C, Ttôi = 8300C Cacbit phức tạp: Cr, Mn > 10%: Cr7C3, Cr23C6, Mn3C, Ttôi > 10000C Thép HK cao 1,00%C + 12%Cr: Cr23C6, Ttôi > 10000C Cacbit kiểu Me6C: Cr, W, Mo, khó hòa tan vào , Ttôi ~ 1200-13000C Cacbit kiểu mạng đơn giản MeC (Me2C): V, Ti, Zr, Nb (0,1%) rất cứng, ít giòn, không hòa tan giữ + Giữ nhỏ hạt: TiC, ZrC, NbC, VC tác dụng mạnh; WC, MoC: nhỏ hạt, tăng mạnh tính chống mài mòn trung bình; Cr, Si, Al: trung tính. Riêng Mn làm to hạt TiC không hòa tan vào Au => gi nh nht Cr7C3 TiC Mn hào tan vào Au => kích thích quá trình phát trin ht Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 13 14 5.1. Giới thiệu về thép - gang 5.1. Giới thiệu về thép - gang HUST – MSE HUST – MSE Thép hợp kim Thép hợp kim e) Ảnh hưởng của nguyên tố hợp kim đến quá trình nhiệt luyện 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 - Chuyến biến khi ram thép + Các nguyên tố HK (trừ Co) tăng ổn định  quá nguội, ↓ Vth, ↑ độ thấm tôi, ↑ + Nguyên tố HK, đặc biệt W, Mo, Cr giữ C không tiết ra khỏi M, duy trì độ hiệu quả hóa bền, ↓ cong vênh cứng ở nhiệt độ cao Nhiệt độ tiết ra cacbit ra khỏi M - Tăng lượng austenit dư: Các nguyên tố HK (trừ Co, Al, Si) giảm MS, ↑  dư Xêmentít Fe3C ~ 2000C  Thép HK cao phải gia công lạnh, ram nhiều lần Xêmentít HK (Fe, Me)3C ~ 250-3000C Cacbít crôm Cr7C3, Cr23C6 ~ 400-4500C Cacbít Fe3W 3C ~ 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) Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 15 16 5.1. Giới thiệu về thép - gang 5.1. Giới thiệu về thép - gang HUST – MSE HUST – MSE Thép hợp kim Thép hợp kim g) Phân loại thép HK - Theo công dụng: f) Các khuyết tật của thép HK - Theo tổng lượng ntHK: - Theo tổ chức cân bằng: + HK thấp: HK < 2,5% + Thép HK kết cấu - Thiên tích: thép HK cao sau khi kết tinh có tổ chức không đồng nhất, khi cán + Thép trước cùng tích + HK TB: 2,5% < HK < 10% + Thép HK dụng cụ tạo tổ chức thớ có cơ tính không đồng đều + Thép cùng tích + HK cao: HK > 10% + Thép HK đặc biệt - 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 + Thép sau cùng tích - Giòn ram loại I (280-3500C): do M phân + Thép Ledeburit - Theo ntHK chính: hủy không đồng nhất, tiết ra cacbit  + Thép Ferit + Thép Cr, Mn, Si dạng tấm làm thép bị giòn (tránh ram + Thép austenit + Thép Cr-Ni, Cr-Ni-Mo nhiệt độ này) - Theo tổ chức khi thường hóa: - Giòn loại II (500-6000C): Thép HK Cr, + Thép Peclit Mn, Cr-Ni, Cr-Mn khi ram ở nhiệt 500- + Austenit 6000C và nguội chậm thúc đẩy tiết ra + Mactenxit các pha giòn ở biên giới hạt  Nguội nhanh, hoặc thêm 0,2-0,5%Mo hay 0,5-1%W. Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 17 18 3
  4. 29/09/2021 5.1. Giới thiệu về thép - gang 5.1. Giới thiệu về thép - gang HUST – MSE HUST – MSE Thép hợp kim Thép hợp kim h) Tiêu chuẩn thép HK h) Tiêu chuẩn thép HK - Tiêu chuẩn Hoa Kỳ: AISI, SAE (Society of Automotive Engineers - Tiêu chuẩn VN (TCVN 1759-75): + 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 - Tiêu chuẩn Nga (OCT): giống kí hiệu VN, sử dụng kí hiệu riêng cho các 72xx – thép W-Cr 3xxx – thép Ni-Cr nguyên tố HK, < 1% không hiển thị + Thép dụng cụ AISI (American Iron and Steel Institute) Cr Ni W Mo Ti Si Mn V W - tôi nước (water) M - thép gió Mo-W (molydenium) X H B M T C Γ Φ 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) 40Cr 35CrMnTi 90CrSi 14CrMnSi T - thép gió W (tungsten) A - thép DC biến dạng nguội, 40X 35XΓT 90XC 14XΓC tôi trong không khí (air) Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 19 20 5.1. Giới thiệu về thép - gang 5.2. Thép kết cấu HUST – MSE HUST – MSE Thép hợp kim Đặc điểm chung – phân loại h) Tiêu chuẩn thép HK Đặc điểm chung - Đủ độ bền, độ dẻo cao ( ~ 15-30%), độ dai tốt (ak ~ 500kJ/m2) - Tiêu chuẩn Nhật JIS (Japan Industrial Standards) - 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 Thép thông dụng SCr - thép kết cấu Cr SNC - thép kết cấu Ni-Cr - Độ bền không cao (0,2 < 300-320MPa), rẻ, đa dạng bán thành phẩm cán nóng (thanh, ống, góc, hình, SMn - thép Mn SCM - thép kết cấu Cr-Mo lá, tấm, sơi, dây…) - Theo TCVN 1765-75 chia thép XD thành ba nhóm: ACT(CT), BCT, CCT. CT quy định cơ tính, BCT SACM - thép Al-Cr-Mo SNCM - thép kết cấu Ni-Cr-Mo quy định thành phần, CCT cả hai SUJ - thép ổ lăn SUM - thép dễ căt SUP - thép đàn hồi SUS - thép không gỉ SUH - thép bền nóngSK - thép dụng cacbon SKH - thép gió SKS, SKD, SKT – thép dụng cụ HK Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 21 22 5.2. Thép kết cấu 5.2. Thép kết cấu HUST – MSE HUST – MSE Thép HK thấp độ bền cao (HSLA) Thép chế tạo máy - Hợp kim (HK < 2,0-2,5%): ít làm hại tính hàn như: Mn, Si, Cr, Cu (Ni, B, N), - Cơ tính: độ bền cao (giới hạn chảy), độ dai va đập lớn, giới hạn mỏi cao, chịu V, Nb làm nhỏ hạt; 0,2-0,3%Cu bền ăn mòn khí quyển. Cu+Ni+V+Mo ~ mài mòn 1,00% (Mn lên tới 1,00%) - Tính công nghệ: dễ biến dạng nóng, dễ gia công cơ, có thể nhiệt luyện cải - Độ bền cao hơn (0,2 > 300-320MPa) thiện cơ tính, tăng độ bền - Hiệu quả kinh tế cao - Tính kinh tế - Nhược điểm: tính hàn kém, dễ bị phá hủy giòn ở nhiệt độ âm - Thành phần hóa học: - Một số mác thép: 14Mn, 60Mn, 15CrSiNiCu (TCVN) + C và các nguyên tố HK chính: Cr, Mn, Si, Ni; 14 Γ, 15XCHД (OCT) + 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 Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 23 24 4
  5. 29/09/2021 5.2. Thép kết cấu 5.2. Thép kết cấu HUST – MSE HUST – MSE Thép chế tạo máy- thép thấm cacbon Thép chế tạo máy- thép thấm cacbon Các mác thép điển hình: Đặc điểm: - 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 - %C thấp (0,10-0,25%) (0,3%), chi tiết chịu tải trọng tĩnh va đập cao; bề - Thép Cr-Ni, Cr-Ni-Mo: độ thấm tôi tốt hơn, độ bền và độ dai cao mặt thấm C + tôi va ram thấp chịu mài mòn mạnh + Thép Cr-Ni thường: 20CrNi, chi tiết phức tạp (d = 50-75mm) chịu tải trọng va đập cao - Thép C: C10, C15, C20, C25 cho chi tiết đơn giản d + Thép Cr-Ni cao: %Ni ~ 2-4%, Cr = 1%; 20CrNi3A, 20Cr2Ni4A, chi tiết quan trọng < (10-20), chịu mài mòn thấp, nhiệt độ thấm thấp d > 100mm, chịu tải trọng nặng, chịu; mài mòn mạnh; đắt tiền, khó gia công cơ, (900-9200C), không tôi trực tiếp (sau thấm thường nhiệt luyện phức tạp hóa + tôi và ram thấp) + Thép Cr-Ni-Mo: thêm 0,1-0,4%Mo tăng độ thấm tôi, 20CrNi2Mo, 18Cr2Ni4MoA - Thép HK: d > (30-50) hình dạng phức tạp, chịu mài thép thấm C tốt nhất, dùng cho chi tiết quan trọng có tiết diện lớn mòn cao; HK hóa bằng Cr hoặc kết hợp với Ni, Mn, Ti; không HK riêng Si hay Mn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 25 26 5.2. Thép kết cấu 5.2. Thép kết cấu HUST – MSE HUST – MSE Thép chế tạo máy- thép thấm cacbon Thép chế tạo máy- thép hóa tốt Tôi + Ram cao Thép trc cùng tích Các mác thép điển hình: Đặc điểm: - Thép Cr-Mn-Ti: 18CrMnTi, 25CrMnTi, 30CrMnTi, 25CrMnMo, chi tiết bánh - %C trung bình (0,3-0,5%), chi tiết chịu tải trọng tĩnh tương răng ô tô tải trọng nhẹ, cơ tính tương đương thép Cr-Ni dễ cắt gọt, rẻ tiền hơn, đối cao, bề mặt có thể bị mài mòn mạnh có Mn nên bề mặt thép không bị quá bão hòa C, Ti giữ cho nhỏ hạt nên nhiệt - Cơ tính tổng hợp cao nhất sau khi nhiệt luyện hóa tốt (tôi và độ thấm 930-9500C, sau thấm tôi trực tiếp nên ít biến dạng 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: hoàn toàn => gia công ct gt tt, t/c b mt có chính xác, gim thiu khuyt tt + 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 X ram => dô dai cao + 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 Tôi b mt ram thp c Mram => cng b mt Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 27 28 Có th thm N (480 - 650oC)=> kich thuoc tang len 1 chut(rat tot) , sau thm không ram 5.2. Thép kết cấu 5.2. Thép kết cấu HUST – MSE HUST – MSE Thép chế tạo máy- thép hóa tốt Thép chế tạo máy- thép hóa tốt Các mác thép: Cr (1->1,5%) => dai tt - Thép C: C30, C35, C40, C45, C50, chi tiết nhỏ d < (20-30mm) Các mác thép: hình dạng đơn giản, độ bền tương đối thấp b = 750-850MPa - Thép Cr-Ni, Cr-Ni-Mo: độ thấm tôi cao, độ dẻo dai tốt ch Thép Cr: %Crtránh giòn ram40CrVA, cải thiện tính tôi (tôi - có Cr mun = (0,5-1%) 40Cr, loi 2 thì cn ngui nhanh + Thép Cr-Ni thấp: %Cr, Ni ~ 1%, 40CrNi, chi tiết phức tạp d trong dầu, tăng độ thấm tôi), chi tiết nhỏ tương đối phức tạp = (50-60) bị giòn ram loại II, gia công cắt kém, ít dùng - Thép Cr-Mo: thêm 0,25%Mo chống giòn ram loại II, tăng độ + Thép Cr-Ni cao: 1-2%Cr, 3-4%Ni, (Ni/Cr = 3-4), 30CrNi3A thấm tôi, 38CrMoA, chi tiết trung bình d > 50mm tương đối chi tiết quan trọng, d > 100mm (tôi thấu chi tiết bất kỳ), cơ phức tạp tính tổng hợp cao, dễ giòn ram II, tính gia công cắt kém - Thép Cr-Mn, Cr-Mn-Si: Cr, Mn, Si ~ 1,00%, 40CrMn, + Thép Cr-Ni cao có thêm 0,15-0,4%Mo, tăng độ thấm tôi, 40CrMnSi, chi tiết trung bình d = (50-60); cứng giòn, ít phổ biến 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 Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 29 30 5
  6. 29/09/2021 5.2. Thép kết cấu 5.2. Thép kết cấu HUST – MSE HUST – MSE Thép chế tạo máy- thép hóa tốt thép àn hi Thép chế tạo máy- thép đàn hồi Đặc điểm làm việc và yêu cầu cơ tính: Các mác thép và đặc điểm: - Chịu tải trọng chu kỳ, chịu va đập cao, không cho phép biến dạng dẻo - Thép C & thép Mn: C65, C70, 65Mn, đh < 800Mpa, độ thấm tôi thấp - Giới hạn đàn hồi cao: đh/b = 0,85-0,95 ( < 15mm), cung cấp ở trạng thái tôi chì và biến dạng nguội  > - Giới hạn mỏi cao 70%, quấn nguội làm lò xo, ủ 200-3000C để khử bỏ ứng suất - 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 - 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 Đặc điểm thành phần hóa học và nhiệt luyện: C, 50CrMn, 60Si2CrVA, 60Si2Ni2A - %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 Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 31 32 5.2. Thép kết cấu 5.3. Thép dụng cụ HUST – MSE HUST – MSE Thép kết cấu có công dụng riêng Yêu cầu chung Thép lá dập sâu: không cho Si kh O2 Cơ tính: - 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 cao (> độ cứng phoi) để chống mài mòn, độ dai va đập cao tránh - Độ cứng 150 - 200 HB, không quá dẻo gẫy vỡ - Thành phần hóa học %C = (0,10-0,40%), %P = (0,08-0,15%), %S = (0,15-0,35%), %Mn = (0,8-1,0%): - Có thể rèn và cắt gọt được 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… Thành phần hóa học: Thép ổ lăn: chịu mài mòn điểm - cơ tính đồng nhất không có điểm mềm, độ cứng rất cao  64HRC, độ bền - %C = 0,7-1,0% ( 1,0%), có thể lên tới 2%; dụng cụ biến dạng nóng (0,3- 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 0,5)%C. lượng cao): OL100Cr1,5 - Nguyên tố HK: tăng tính thấm tôi Cr; W, Mo tăng tính cứng nóng - Ủ cầu hóa đạt tổ chức P hạt nhỏ mịn, tôi + ram thấp (150-1800C), gia công lạnh khử dư (HRC  65) 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… Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 33 34 5.3. Thép dụng cụ 5.3. Thép dụng cụ HUST – MSE HUST – MSE Thép dụng cụ cắt Thép dụng cụ cắt Điều kiện làm việc và yêu cầu cơ tính: Thép làm dao cắt tốc độ cao (35-80m/s)-thép gió: - Bề mặt chịu áp lực lớn, bị mài mòn và nung nóng; chịu uốn, chịu xoắn và chịu va đập - Đặc điểm: tốc độ cắt cao, tính cứng nóng cao (6000C), tính chống mạnh mài mòn và tuổi bền cao, tôi thấu với chi tiết bất kỳ - Độ cứng cao (HRC  60), tính chống mài mòn cao - Thành phần hóa học: - Chịu nhiệt độ cao (200-3000C), tính cứng nóng + %C = 0,7-1,5%, tăng độ cứng và tạo cacbit Thép làm dao cắt tốc độ thấp (5-10m/s) + Cr = 4% tăng mạnh độ thấm tôi + W = 6-18% tạo tính cứng nóng cao (2%W - Thép C: CD70, CD80,…, CD130 có chất lượng tốt: = 1%Mo) + Tôi + ram thấp:  60HRC, + V (đến 5%), tăng mạnh tính chống mài + Dễ biến dạng nóng và gia công cắt mòn và giữ nhỏ hạt + Độ thấm tôi thấp, tính cứng nóng thấp (200-2500C) + Co > 5%, tăng tính cứng nóng - Thép HK: - Nhiệt luyện: Tôi + ram 3 lần, 64-65HRC + %C > 1%; Cr, Si ~ 1%, 90CrSi (9XC) tăng độ thấm tôi và tính cứng nóng (3000C); Tt - Mác thép: 80W18Cr4V, 85W6Mo5Cr4V (năng suất = 840-8600C, TR = 150-2000C, 62-64HRC thường) + %C cao (> 1,3%), 0,4%Cr, 4,0-5,0%W, 140CrW5 (XB5), tính chống mài mòn mạnh 85W18Co5Cr4V, 155W12Co5V5Cr4 (năng suất cao) Tt = 800-8200C, TR = 2500C, 66-68HRC Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 35 36 6
  7. 29/09/2021 5.3. Thép dụng cụ 5.3. Thép dụng cụ HUST – MSE HUST – MSE Thép dụng cụ đo Thép dụng cụ biến dạng nguội Điều kiện làm việc và yêu cầu cơ tính: 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 cứng đủ cao: 58-62HRC (thấp hơn dao cắt), phụ thuộc vào kích thước - Độ nhẵn bóng bề mặt cao khi mài và ít bị biến dạng khi nhiệt luyện khuôn, độ cứng của thép đem dập; Thép dụng cụ đo cấp chính xác cao: HK hóa Cr-Mn - Tính chống mài mòn cao; - Cr, Mn khoảng 1%, làm tăng độ thấm tôi, Mn còn làm tăng dư (ổn định kích thước sau tôi) - Độ bền và độ dai cao: chịu được tải trọng lớn và va đập; - 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; - Khuôn dập lớn cần có độ thấm tôi cao và ít thay đổi thể tích khi tôi; - Mác thép thường dùng: 100Cr, 100CrWMn Thành phần hóa học và nhiệt luyện: Thép dụng cụ đo cấp chính xác cao: HK hóa Cr-Mn - %C ~ 1%, đảm bảo độ cứng, tính chịu mài mòn; chịu va đập cao: 0,4-0,6%C; - Dùng thép C15, C20 thấm C, tôi + ram thấp chịu mài mòn cao: 1,5-2%C; - Thép C45, C50, C55 tôi bề mặt + ram thấp; thép CD80, CD120, tôi + ram thấp - 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; Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 37 38 5.3. Thép dụng cụ 5.3. Thép dụng cụ HUST – MSE HUST – MSE Thép dụng cụ biến dạng nguội Thép dụng cụ biến dạng nguội Thép làm khuôn bé Thép làm khuôn lớn - Khuôn nhỏ, hình dạng đơn giản, chịu tải nhỏ; - Kích thước (200-300mm), chịu tải trọng nặng, mài mòn mạnh; - CD100, CD120… - 210Cr12, 160Cr12Mo, 130Cr12V; Thép làm khuôn trung bình - Tính chịu mài mòn rất cao: 30% cacbit Cr - Kích thước (75-100mm), khuôn bé nhưng có hình dạng phức tạp, chịu tải cao; - Độ thấm tôi lớn: tôi thấu d = 150-200mm trong dầu, đảm bảo độ cứng; - 110Cr, 100CrWMn, 100CrWSiMn - Có nhiều chế độ tôi + ram: + Tôi nhiệt độ thấp: 1050-10750C, ít dư, 64-65HRC, ram 150-2000C - Tôi phân cấp (khuôn nhỏ), tôi trong hai môi trường; + Tôi nhiệt độ cao: 1125-11500C (60% dư), tính cứng nóng tăng, 54-56HRC, ram 500-5300C - Dễ bị thiên tích cacbit, cacbit lớn cần qua rèn phôi thép; (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, 40CrW2Si, 50CrW2Si, 60CrW2Si 60CrWMn, sau tôi ram ở nhiệt độ cao hơn (tránh nhiệt độ giòn ram loại I 240-2700C) Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 39 40 5.3. Thép dụng cụ 5.3. Thép dụng cụ HUST – MSE HUST – MSE Thép dụng cụ biến dạng nóng Thép dụng cụ biến dạng nóng Điều kiện làm việc & yêu cầu cơ tính Thép làm khuôn rèn (thép Cr-Ni, Cr-Mn) - Dụng cụ bị nung nóng (500-7000C), không liên tục - 0,5%Mo, hoặc W: 50CrNiMo, 50CrNiW, 50CrNiSiW, 50CrMnMo - Phôi thép ở nhiệt độ cao mềm, do đó độ cứng không cần cao như khuôn dập - Tính thấm tôi cao (d = 300mm), có thể phân cấp, hay tôi đẳng nhiệt nguội - Tôi + ram (500-6000C), khuôn lớn cần độ dai cao: ↑nhiệt độ ram - Dụng cụ biến dạng nóng có kích thước lớn, chịu tải trọng lớn - Khi nhiệt luyện do thời gian nung dài nên tránh oxy hóa  Yêu cầu cơ tính: Thép làm khuôn ép chảy - Độ bền và độ dai cao, độ cứng vừa phải (35-45HRC) - Kích thước nhỏ hơn khuôn rèn, chịu nhiệt độ và áp suất cao hơn; tải trọng ổn - Tính chịu nhiệt độ cao (tính cứng nóng), chống mỏi nhiệt gây nứt vỡ định không có va đập - Tính chống mài mòn cao - Hợp kim hóa cao: Cr+W (10%) – tính cứng nóng cao, C (0,3-0,4%), V(1%) - Thành phần hóa học chống mài mòn và giữ hạt nhỏ, Mo (1%) tăng độ thấm tôi - %C trung bình (0,3-0,5%) - 30Cr2W8V, 40Cr5W2VSi: tôi (11000C), ram: T ram (600-6500C) - 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 Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 41 42 7
  8. 29/09/2021 5.4. Thép đặc biệt 5.4. Thép đặc biệt HUST – MSE HUST – MSE Đặc điểm chung và phân loại Thép không gỉ to Cr2O3 sít cht => o2 ko tác dng c vi Fe => ko có hin tng oxi hóa - %C thấp (0,1-0,15%) hoặc rất cao (> 1%) Nguyên lý chống ăn mòn nâng in th in cc ca F lên => không b n mòn - Hợp kim hóa cao (> 10%) hoặc rất cao (> 20%), thường hợp kim - Tạo lớp thụ động hóa học trên bề mặt thép hóa đơn giản Cr m rng Ferit, Ni,Mg m rng Au - Anod: F (-0,44V), cathod Cathod Xe (+0,20V): tăng điện thế điện - Tổ chức: đơn pha A, F, M ở trạng thái cung cấp cực của F; thêm 12,5%Cr: EFe = +0,20V - 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 Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 43 44 5.4. Thép đặc biệt 5.4. Thép đặc biệt HUST – MSE HUST – MSE Thép không gỉ hai pha F+ Cacbit Thép không gỉ một pha ferit %C 16-18%, %Ni  6-8% - Thép Hadfield (thế kỷ 19): 110Mn13Đ (0,9-1,3%C, 11,4-14,5%) là thép đúc - Tổ chức  ở nhiệt độ thường còn gọi họ 18-8 với tổ chức austenit + lượng lớn Mn3C hay (Fe, Mn)3C tập trung biên hạt: giảm - Độ dẻo cao ( = 50%), độ bền kém thép ferit, không thể độ bền, độ dai Do cao => da công khó hóa bền bằng nhiệt luyện, khả năng hóa bền biến dạng - Nung ở 1050-11000C, giữ nhiệt lâu, nguội trong nước: độ dẻo cao mạnh: khó biến dạng nguội - Chỉ có tính chịu mài mòn cao khi làm việc trong điều kiện chịu va đập - Bền ăn mòn trong HNO3, H2SO4 và HCl loãng ở nhiệt - Tính gi công kém, đúc tạo hình độ thường Cr ch yu chng n mòn - Mác thông dụng 12Cr18Ni9, 08Cr18Ni11, 08Cr18Ni10Ti, 12Cr18Ni9Ti pha Au hình thành do Ni, thép này không có F Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 47 48 8
  9. 29/09/2021 5.5. Gang Gang ch to máy khác Gang trng trong Gianr pha 5.5. Gang HUST – MSE HUST – MSE Gang xám Giới thiệu chung Si cao Graphit hóa - (C+Si) = (4,2-6,2)% - 0,2%C > 2%, Si (0,5-4%), Mn (0,2-1,5%), P < - Độ bền, độ dai thấp: N > K 0,7%, S < 0,15% - Dễ gia công cắt, chịu mài mòn cao hơn thép - Gang: dùng trong CTM có tổ chức gồm nền thép - Giảm chấn tốt: làm thân máy, bệ máy và cacbon tồn tại ở dạng graphit, không có Xe tự - Gang xám: F, F+P, P do: mềm, dễ cắt gọt - Kí hiệu GX xx-xx - Tổ chức của gang xác định bởi C+Si và tốc độ Gang cầu nguội - (C+Si) = (4,8-7)% - Gang xám: G dạng tấm - Độ bền cao như thép, cao hơn GX - Gang dẻo: G dạng cụm - Chế tạo: trục khủy, trục cán - Gang cầu: G dạng cầu - Gang cầu: F, F+P, P - Kí hiệu GC xx-xx - Nâng cao độ bền: + giảm lượng G (%C) Gang dẻo + Tạo G nhỏ mịn - (C+Si) = (3-4,2)% - Độ bền cao GX thấp hơn GC + Tạo nền P (C+Si = 4,2-5%) - Chế tạo chi tiết: hình dạng phức tạp, thành + Hợp kim hóa cho nền mỏng, chịu va đập + Nhiệt luyện: tôi + ram - Gang dẻo: F, F+P, P - Kí hiệu GZ xx-xx Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 49 50 5.6. Hợp kim phi sắt khác hp kim h st, ko có nto st 5.6. Hợp kim phi sắt HUST – MSE HUST – MSE Hợp kim nhôm - Nhôm nguyên chất & phân loại Hợp kim nhôm - Nhôm nguyên chất & phân loại Đặc điểm Hệ thống kí hiệu HK nhôm - Nhẹ, bền ăn mòn khí quyển, tính dẻo cao (A1), - TCVN 1659-75: Bắt đầu bằng chữ Al, tiếp theo là kí hiệu của nguyên tố HK dẫn điện và nhiệt tốt cùng chỉ số %: AlCu5Mg, Al99, Al99,5 - Chịu nhiệt kém (6600C), độ bền và độ cứng thấ - Tiêu chuẩn Hoa kỳ (AA) (Aluminum Association) xxxx và xxx.x p (b = 60MPa, HB = 25) Hợp kim nhôm và phân loại HK Al biến dạng HK Al đúc - Nguyên tố HK: Cu,Zn, Mg, Si, Mn, Ti, Fe… 1xxx - Al sạch ( 99,0%) 1xx.x - Al sạch thương phẩm - Phân loại dựa vào giới hạn hòa tan CF 2xxx - Al - Cu, Al - Cu - Mg 2xx.x - Al – Cu 3xxx - Al - Mn 3xx.x - Al - Si - Mg, Al - Si - Cu 4xxx - Al - Si 4xx.x - Al - Si 5xxx - Al - Mg 5xx.x - Al - Mg 6xxx - Al - Mg - Si 6xx.x - không có 7xxx - Al - Zn - Mg, Al - Zn - Mg – Cu 7xx.x - Al – Zn 8xxx - Al - các nguyên tố khác 8xx.x - Al - Sn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 51 52 5.6. Hợp kim phi sắt 5.6. Hợp kim phi sắt HUST – MSE HUST – MSE Hợp kim nhôm - Nhôm nguyên chất & phân loại Hợp kim nhôm Hợp kim nhôm biến dạng không hóa bền bằng nhiệt luyện Hợp kim nhôm biến dạng không hóa bền bằng nhiệt luyện Nhôm sạch - Al thương phẩm  99,0%Al, có tính chống ăn mòn, độ bền thấp, mềm, Hợp kim Al-Mg dẻo, dễ biến dạng nguội: tăng độ bền, độ cứng - Thường dùng < 4% Mg (giới hạn hòa tan 15% ở 4150C) - VN: A0, A5, A6…; A85, A95, A995… - Nhẹ nhất, độ bền khá, hóa bền biến dạng tốt, biến dạng nóng, biến dạng ng - Hoa kỳ: AA1060 (làm thùng chứa) và AA1350 (cáp điện) uội và hàn tốt, bền ăn mòn tốt nhất sau anod hóa Hợp kim Al-Mn - AA5050, AA5052, AA5454 - Giới hạn hòa tan Mn (1,8% ở 6590C), tạp chất Fe, Si làm giảm mạnh g iới hạn hòa tan Mn: chỉ hóa bền bằng biến dạng - Chống ăn mòn tốt, dễ hàn: thay cho Al sạch khi cần cơ tính cao hơn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 53 54 9
  10. 29/09/2021 5.6. Hợp kim phi sắt 5.6. Hợp kim phi sắt HUST – MSE HUST – MSE Hợp kim nhôm Hợp kim nhôm Hợp kim nhôm biến dạng hóa bền bằng nhiệt luyện Hợp kim nhôm biến dạng hóa bền bằng nhiệt luyện - HK Al quan trọng nhất, cơ tính cao nhất, không thua kém thép C Hợp kim Al-Mg-Si và Al-Zn-Mg Hợp kim Al-Cu và Al-Cu-Mg - Al-Mg-Si: họ AAx6xxx, AA 6061 và AA 6070: độ bền kém đura, dẻo và tính hàn tốt, sau ép chảy, anod - Hòa tan cực đại (5,65% ở 5480C) hóa; pha hóa bền Mg2Si - Hòa tan cực tiểu (0,5% ở nhiệt độ phòng) - Al-Zn-Mg: họ AA 7xxx: Zn = 4-8%, Mg = 1 – 3%, Cu = 2%có độ bền cao nhất (b > 550MPa); nhiệt độ tôi 350-5000C, pha hóa bền MgZn2 và Al2Mg3Zn3, nguội trong KK hoặc nước nóng - Đặc điểm tổ chức tế vi: + Sau ủ: 0,5% +(CuAl2) - b = 200MPa + Sau tôi:  (quá bão hòa 4%Cu) - b = 250- 300MPa - Cơ chế hóa bền tôi + hóa già: + (Al(Cu)4%)  GP  ’’  ’   (CuAl2) + Hóa già tự nhiên: 5-7 ngày + Hóa già nhân tạo: 100-2000C - Họ AA 2xxx (đura): 4%Cu, 0,5-1,5%Mg, pha hóa bền CuAl2, CuMg5Al5, CuMgAl2: AA 2014 và AA 2024: kết cấu máy bay, dầm khung chịu lực xe tải Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 55 56 Hóa già kéo dài vài ngày quá trình tit ra 1 cách y trong khi ram vài phút vì quá trình tit mactenxit rt nhanh Ram vs hóa già khác nhau: Ram tit ra cacbit Hóa già => dung dch rn quá bão hòa: pha liên kim 5.6. Hợp kim phi sắt 5.6. Hợp kim phi sắt HUST – MSE HUST – MSE Hợp kim nhôm Hợp kim đồng Hợp kim nhôm đúc Đồng nguyên chất và phân loại HK đồng - Thành phần gần tổ chức cùng tinh Các đặc tính của đồng đỏ - Dễ chảy, dễ đúc có thể biến tính, nguội nhanh để tăng cơ tính - Dẫn nhiệt, dẫn điện tốt, rất dẻo, dễ kéo sợi, tính hàn, chống ăn mòn - Hợp kim chủ yếu Si (Mg, Cu) - Khối lượng riêng lớn ( = 8,94g/cm3) , tính gia công cắt và tính đúc kém Hợp kim Al-Si (silumin đơn giản) Phân loại HK đồng - Si = 10-13% - Phân loại theo nguyên tắc giống HK nhôm - Biến tính: 0,05-0,08% (2/3NaF+1/3NaCl): tăng cơ tính (từ - Phân loại theo truyền thống: Latông (Cu-Zn) và Brông (Cu-các nguyên tố HK khác), b = 130MPa,  = 3% lên b = 180MPa,  = 8%) Cu-Sn Hợp kim Al-Si-Mg (silumin phức tạp) Hệ thống kí hiệu HK Cu - Ngoài Al, Si còn có < 1%Mg, 3-5%Cu cải thiện tính đúc - Tiêu chuẩn Hoa Kỳ - CDA (Copper Development Association): CDAxxx và cơ tính; phải qua nhiệt luyện hóa bền, pha hóa bền 1xx - đồng đỏ và HK Cu-Be 2xx - latông đơn giản 6xx - brông Al, Si Mg2Si có tính đúc tốt: đúc piston (AA 390.0) 4xx - latông phức tạp 5xx - brông thiếc 7xx - brông Ni, Ag 8xx và 9xx - HK đồng đúc Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 57 58 5.6. Hợp kim phi sắt 5.6. Hợp kim phi sắt HUST – MSE HUST – MSE Hợp kim đồng – Latông Hợp kim đồng – Brông Latông đơn giản - Là HK của Cu với các nguyên tố khác Zn: Sn, Al, Be…(brông thiếc, brông Al, brông berili…(riêng Cu - Thường dùng < 45%Zn, tổ chức một pha  (< 35%Zn) hoặc hai pha  + -Ni gọi là cuni) - Tăng Zn, độ dẻo tăng, max với 30%Zn Brông thiếc Cu-Sn Latông một pha () - Loại biến dạng: < (8-10)%Sn, cơ tính cao, chống ăn mòn trong nước biển tốt hơn latông, thêm Pb để c - < 35%Zn, dẻo cao ải thiện tính gia công cắt gọt, dùng Zn thay cho thiếc: BCuSn4Zn4Pb4 - Latông - 20%Zn (LCuZn20, CDA 240): màu như Au - Latông - 30%Zn (LCuZn30, CDA 260): dẻo và độ bền lớn nhất, làm vỏ đạn - Loại đúc: > 10%Sn tổng lượng HK > 12%, BCuSn5Zn5Pb5, BCuSn10Sn2, chống ăn mòn tốt, tính đúc Latông hai pha ( + ) cao: đúc tác phẩm nghệ thuật, trang trí, chuông, phu điêu… - Với 40%Zn (LCuZn40, CDA 280) dễ căt, bền và cứng hơn, có thể biến dạng nóng Latông phức tạp - Có thêm Pb (< 4%) dễ đúc, cắt gọt, Sn (1%), Al (2-3%) chống ăn mòn trong nước biển ; Si – tăng bền, cải thiện tính hàn và đúc, Ni (10-20%) – tăng bền, tạo tính không gỉ - LCuZn40Pb: dễ cắt, LCuZn29Sn: đồng thau Hải quân Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 59 60 10
  11. 29/09/2021 5.6. Hợp kim phi sắt 5.6. Hợp kim phi sắt HUST – MSE HUST – MSE Hợp kim đồng – Brông Hợp kim đồng – Brông Brông Al: Cu-Al, thêm Ni (5%), Fe (4%): tăng bền, chịu ăn mòn và mài mòn; Si (2%): tăng độ b Brông berili ền và khả năng biến dạng nóng - (0,25-2%)Be, sau tôi (750-790)0C trong nước, hóa già ở 3200C, có tính đàn hồi cao, không - Brông Al một pha: (5-9)%Al, chịu ăn mòn tốt trong môi trường khí công nghiệp và nước biển: phát ra tia lửa điện, chịu ăn mòn ở nhiệt độ cao: chế tạo chi tiết đàn hồi và thiết bị chế tạo bộ ngưng tụ hơi, chi tiết bơm…: CDA 614 (đồ dùng lính thủy), CDA 608 (đúc tiền xu) Hợp kim Cu-Ni và Cu-Zn-Ni - Brông Al hai pha: > 9,4%Al, tổ chức gồm  +  (Cu3Al mạng A2), sau tôi và ram cao (5000C) - Cu và Ni hòa tan vô hạn, tăng mạnh độ bền, độ cứng, tính chống ăn mòn trong nước biển có cơ tính cao - (10-30)%Ni dùng làm bộ ngưng tụ của tàu biển, ống dẫn nước biển, trong công nghiệp hóa - Brông đúc: > 10%, thành phần có thể giống loại 2pha học - (17-27)%Zn và (8-18)%Ni được dùng làm dây biến trở, có điện trở rất cao Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 61 62 5.6. Hợp kim phi sắt 5.6. Hợp kim phi sắt HUST – MSE HUST – MSE HK ổ trượt – nhiệt độ chảy thấp: Pb, Sn HK ổ trượt – Hợp kim nhôm - Rất mền, ít làm mòn cổ trục - Hệ số ma sát nhỏ, giữ dầu tốt - Ma sát nhỏ, nhẹ, tính dẫn nhiệt cao, chống ăn mòn cao trong dầu - Không chịu được áp suất và nhiệt độ , cơ tính cao hơn, tính công nghệ hơi kém Babit thiếc - Hệ Al-Sn (3-20)%Sn, có thêm Cu, Ni, Si: AlSn3Cu1, AlSn9Cu2 - 83%Sn + 11%Sb + 6%Cu: PbSnSb11Cu6 (OCTƂ83); 88%Sn + 8%Sb – đúc, AlSn20Cu1 – trạng thái biến dạng (bimental), chịu được á + 3%Cu + 1%(Ni+Cd): SnSb8CuNi p lực cao (200-300kG/mm2), tốc độ vòng lớn (15-20)m/s - Tổ chức: -Sn(Sb) + ’-SnSb + Cu3Sn Babit chì - (6-16)%Sn + (6-16)%Sb + 1%Cu: PbSn6Sb6Cu1 (Ƃ6), PbSn16Sb16Cu 2 (Ƃ16) - Tổ chức: (Pb+Sb) + SbSn + Cu3Sn: nhiều hạt cứng và giòn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 63 64 5.6. Hợp kim phi sắt 5.6. Hợp kim phi sắt HUST – MSE HUST – MSE HK ổ trượt khác Hợp kim bột – Khái niệm chung VL ban đầu  bột  phối liệu  ép  thiêu kết  sản phẩm Hợp kim đồng Công nghệ bột: nghiền, hoàn nguyên từ oxyt, điện phân CVD, PVD… - Brông Sn: BCuSnZn4Pb4 (biến dạng), BCuSn5Zn5Pb5 (đúc) Ép: 100-1000MPa - Brông Pb: BCuPb30, BCuSn8Pb12, BCuSn10Pb10; Thiêu kết: - T = (2/3-3/4)Tc Gang xám, gang cầu, gang dẻo - Thiêu kết dưới áp lực: VL kết cấu - Thiêu kết dưới áp lực và phóng điện: dụng cụ cắt Ưu điểm: - Hiệu quả kinh tế cao - Ít tổn hao vl - Đồng đều tổ chức và tính chất - Chế tạo VL cứng, siêu cứng Nhược điểm: - Cấu trúc không sít chặt - Cơ tính không cao - Đầu tư ban đầu lớn - Hao phí khi tạo bột  Đắt, chi tiết phức tạp khó đều áp lực Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 65 66 11
  12. 29/09/2021 5.6. Hợp kim phi sắt 5.6. Hợp kim phi sắt HUST – MSE HUST – MSE Hợp kim bột – Vật liệu cắt và mài Hợp kim bột – Vật liệu cắt và mài Hợp kim cứng Hợp kim cứng - Tính cứng nóng cao (800-1000)0C - Tốc độ cắt cao hàng trăm m/min - Thành phần hóa học và chế tạo: + WC chiếm tỷ lệ cao nhất, TiC, TaC rất cứng, nhiệt độ nóng chảy cao; Co làm chất kết dính (không qua nhiệt luyện + Tạo bột cacbit bằng hoàn nguyên WO3 bằng H2 (700-800)0C + Trộn bột cacbit với Co và ép + Nung sơ bộ: 9000C + Nung thiêu kết (1450-1500)0C Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 67 68 5.6. Hợp kim phi sắt 5.6. Hợp kim phi sắt HUST – MSE HUST – MSE Hợp kim bột – Vật liệu cắt và mài Hợp kim bột – Vật liệu kết cấu Vật liệu đĩa cắt Hợp kim Al bột - Vật liệu bột siêu cứng (HV 8000-10000) - Al-Al2O3: (5-20)%Al2O3 - Bột kim cương nhân tạo + (1-2)% BN + B, Be, Si (chất kết dính) - b = (300-450)Mpa (300-350)0C Vật liệu mài Hợp kim Fe-bột - Bột mài: SiO2, Al2O3, SiC, BN, kim cương Thép gió bột Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 69 70 5.6. Hợp kim phi sắt 5.7. Vật liệu polyme HUST – MSE HUST – MSE  Là hợp chất gồm các phân tử được hình thành do sự lặp lại nhiều lần của một hay nhiều loại Hợp kim bôt – Hợp kim xốp và thấm nguyên tử hay một nhóm nguyên tử liên kết với nhau  tính chất không đổi nếu thêm hay bớt một v Bạc tự bôi trơn vài đơn vị………………………… - Cu-10%Sn, hợp kim Al, xốp 25% Cấu trúc phân tử Polyme - Tẩm dầu trong chân không – 750C Phân tử hydrocacbon: các liên kết là loại liên Màng lọc kết đồng hoá trị - Bột đồng đều đẳng trục - Liên kết đơn: C-C, C-H, C-O…. - Độ xốp cao phân bố đều (30-50)% - Liên kết đôi: C = C, C = O - Liên kết ba: C  C Phân tử Polyme: là sự lặp lại nhiều lần của một đơn vị (me) Cấu trúc mạch Polyme - Polyme mạch thẳng - Polyme mạch nhánh - Polyme lưới - Polyme mạch không gian Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 71 72 12
  13. 29/09/2021 5.7. Vật liệu polyme 5.7. Vật liệu polyme HUST – MSE HUST – MSE Cấu trúc tinh thể của Polyme Biến dạng trong polyme: 4 giai đoạn Cấu trúc của polyme gồm 2 phần: cấu trúc vô định hình - trên vùng vô định hình, các mạch nối được duỗi căng + cấu trúc tinh thể - có sự trượt nhất định song song với trục mạch theo phương dãn ra của ..vùng vô định Cấu trúc tinh thể: hình - trật tự sắp xếp là các mạch phân tử  tạo cho - phân chia các tấm tinh thể dưới tác dụng của ứng suất tiếp các nguyên tử ở vị trí xác định - các nhóm nhỏ tấm tinh thể + các mạch vô định hình tách rời nhau - tinh thể polyme thường có cấu trúc dạng tấm mỏng (đôi khi có dạng tiểu cầu, dạng trực thoi) Nóng chảy và thuỷ tinh hoá Lỏng Tính chất của Polyme A thể tích riêng • với polyme giòn: thử kéo sẽ bị đứt ngay khi còn biến dạng đàn hồi A - vô định hình B • với polyme dẻo: thử kéo sẽ qua 3 giai đoạn giống thép • với polyme có độ đàn hồi cao: sẽ bị biến dạng hoàn toàn sau khi bỏ tại trọng B - bán tinh thể C - tinh thể C Nhận xét: so với thép, polyme có độ bền thấp, độ dãn dài cao (1000%). Cơ tính của polyme rất nhạy cảm với nhiệt độ (tăng t0C  giảm E, b và tăng ) Tg Ts  nhiệt độ Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 73 74 5.7. Vật liệu polyme 5.7. Vật liệu polyme HUST – MSE HUST – MSE Các yếu tố ảnh hưởng đến Tg và Ts Phá huỷ vật liệu polyme - mạch nhánh làm giảm hiệu quả sắp xếp của mạch  giảm liên kết  giảm nhiệt độ nóng chảy Ts Với polyme nhiệt rắn: tạo các vết nứt tế vi tại vùng tập trung ứng suất - khối lượng phân tử tăng  tăng nhiệt độ nóng chảy Với polyme nhiệt dẻo: có cả 2 dạng phá huỷ dòn (như trên) và phá huỷ dẻo (xem lại cơ chế biến dạng) - mạch càng cứng  càng khó quay  làm tăng Tg - liên kết Van der Waals giữa các mạch tăng  tăng Tg Phân loại polyme Trạng thái đàn hồi nhớt Sơ đồ ứng suất tác dung * Theo nguồn gốc hình thành: - polyme thiên nhiên: cao su, xenlulô Trạng thái hoàn toàn đàn hồi ( - polyme tổng hợp: PVC, PE… Biến dạng Tải trọng T
  14. 29/09/2021 5.7. Vật liệu polyme HUST – MSE Ký hiệu nhựa và khuyến cáo 1. Số 1 – PET hay còn gọi là PETE (polyethylene terephthalate). Đóng chai dùng 1 lần, mức độ tái chế thấp. Dễ hòa tan hóa chất độc hại khi dùng lâu 2. Số 2 – HDP hay HDPE (high density polyethylene, nhựa nhiệt dẻo mật độ cao), không thải độc: bình đựng sữa, dầu ăn, đồ chơi… 3. Số 3 – PVC hay 3V, nhựa có tính dẻo, dùng chứa đựng đồ thực phẩm dưới dưới 81 độ C. 4. Số 4- LDPE, nhiệt dẻo mật độ thấp khá phổ biến trong các hộp mì, hộp đồ đông lạnh, túi đựng hàng và vỏ bánh. Giải phóng hóa chất độc hại ở nhiệt độ cao (tránh dùng vi sóng)  Loại nhựa an toàn để đựng 5. Số 5- PP (polypropylene). là loại nhựa màu trắng dùng để làm cốc thực phẩm có ký hiệu 2, 4 và 5. đựng sữa chua, si-rô, hoặc cốc cà phê. Chịu được ở nhiệt độ 167 độ C  Loại số 1 chỉ dùng 1 lần, nên có thể tái sử dụng, quay trong lò vi sóng. 6. Số 6- PS (polystyrene) là loại nhựa nhẹ, khả năng chịu nhiệt và  Hạn chế tối đa dùng nhựa mang ký hiệu 3,6,7 vì có thể lạnh đáng kể, giải phóng chất độc hại ở nhiệt độ cao như lò vi sóng . gây ung thư. Không được dùng đựng đồ có chất acid mạnh, chất kiềm mạnh. Không được phép dùng để đựng đồ ăn thức uống lâu dài. 7. Số 7 – PC hoặc không có kí hiệu. Là loại nhựa nguy hiểm nhất, dễ dàng sinh ra chất gây ung thư, vô sinh Bisphenol A (BPA). Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 79 14
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