Bài giảng Vật liệu học: Chương 5 - Vật liệu kỹ thuật

Chia sẻ: Trinh _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:90

Thêm vào BST

Báo xấu

45
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Vật liệu học: Chương 5 – Vật liệu kỹ thuật giới thiệu nội dung thép C, thép hợp kim, thép xây dựng, thép chế tạo máy, thép dụng cụ, thép đặc biệt, gang, hợp kim phi sắt, vật liệu polymer. Mời các bạn tham khảo.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Vật liệu học: Chương 5 - Vật liệu kỹ thuật

om .c ng co an th o ng du u cu 1 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Chương 5: VẬT LIỆU KỸ THUẬT 5.1 Giới thiệu về thép 5.1.1 Thép C om 5.1.2 Thép hợp kim .c 5.1.3 Kí hiệu theo các tiêu chuẩn thông dụng ng 5.2. Thép xây dựng co 5.3.Thép chế tạo máy an th 5.4. Thép dụng cụ ng 5.5. Thép đặc biệt o du 5.6. Gang u 5.7. Hợp kim phi sắt cu 5.8. Vật liệu polyme 2 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
5.1. Giới thiệu về thép 5.1.1 Thép C  Thành phần hóa học om  Hàm lượng C  2,14 .c  Tạp chất: Mn (< 0,8%), Si (< 0,4%) + P, S (< 0,05%) ng co Tạp chất có lợi Tạp chất có hại an (từ quặng sắt, fero (từ quặng sắt, th khử oxy) ng than coke) Hóa bền ferit - S: bở nóng o du - P: bở nguội u cu  Tạp chất khác: H, O, N, (Cr, Ni, Cu 0,3%), (W, Mo, Ti 0,05%) 3 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
5.1.1 Thép C  Ảnh hưởng của C đến tổ chức tế vi  C  0,05%: thuần Ferit om  0,05 % < C < 0,8%: Ferit + Peclit (thép trước ct) .c  %C  %Peclit  ng  C = 0,8%: Peclit (thép cùng tích) co  0,8 % < C < 2,14%: Peclit + XeII (thép sau ct) an  %C  %XeII  th o ng du u cu 4 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
5.1.1 Thép C  Ảnh hưởng của C đến cơ tính MPa σb  %C  HB om %  %C  % và %  .c ng (do lượng Xe tăng lên) co  %C  b tăng δ% an đến b max rồi lại giảm (do th HB lượng XeII tăng lên) ng %Xementit o du %Ferit %Peclit u cu %C 5 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
5.1.1 Thép C  Phân loại thép C Phân loại theo độ sạch tạp chất có hại (P, S): om - Chất lượng thường: %P,S < 0,05% .c - Chất lượng tốt: %P, S < 0,04% ng - Chất lượng cao: %P, S < 0,03% co - Chất lượng rất cao: %P, S < 0,02% an Phân loại theo phương pháp khử Oxy: FeO + C  Fe + CO↑ th - Thép sôi (khử Oxy chưa triệt để): sử dụng FeMn; ng - Thép lặng (khử Oxy triệt để): sử dụng FeMn, FeSi và Al; o du - Thép nửa lặng: khử bằng Al, FeMn. u cu Phân loại theo công dụng: - Thép xây dựng: dung trong xây dựng - Thép chế tạo máy: dùng trong chế tạo máy - Thép dụng cụ: dùng để chế tạo dụng cụ 6 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
5.1.1 Thép C Ưu điểm: - Rẻ tiền; om - Có cơ tính phù hợp với điều kiện .c thông dụng; ng - Có tính công nghệ tốt: dễ đúc, cán, co rèn, cắt hơn thép hợp kim; an th Nhược điểm: ng Cơ tinh thép 0,45%C phụ thuộc nhiệt độ - Độ thấm tôi thấp hiệu quả hoá bền nhiệt o du luyện không cao; u - Tính chịu nhiệt độ cao kém (giảm độ cu bền, bị oxy hóa mạnh); - Không có các tính chất lý, hoá đặc biêt: chống ăn mòn, tính cứng nóng… 7 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
om .c ng co an th o ng du u cu 8 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
5.1.2. Thép hợp kim Thép HK = Thép C + NTHK (Mn, Si, Cr, Ni, W, Mo, Ti, V, Nb, Zr, B, Cu, Al) I II III IV om Mức độ thông dụng giảm dần .c ng  Thành phần hoá học co an Mn  0,8÷1,0% W  0,1÷0,5% Ti, V, Nb, Zr  0,1% th ng Si  0,5÷0,8% Mo  0,05÷0,2% Cu  0,3% o du Cr  0,5÷0,8% B  0,0005% u Ni  0,5÷0,8% cu 9 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
5.1.2. Thép hợp kim  Ảnh hưởng của NTHK đến tổ chức của thép  Hoà tan vào Fe tạo dung dịch rắn om - Với lượng nhỏ: không làm thay đổi dạng GÐP Fe-C .c ng HB ak (kJ/m2) co Mn Si 3000 an 220 Ni 2500 th ng Cr Ni o Mn du Cr u 100 500 cu Si 2 4 6% 2 4 6% 10 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
5.1.2. Thép hợp kim  Ảnh hưởng của NTHK đến tổ chức của thép  Hoà tan vào Fe tạo dung dịch rắn om Với hàm lượng lớn (> 10 %): Cr, Mn, Ni làm thay đổi GĐP Fe-C .c Cr – thu hẹp vùng γ ( Cr >20% → α tồn tại đến nhiệt độ chảy lỏng; ng Mn, Ni mở rộng vùng γ, >10-20% → γ tồn tại ở nhiệt độ thường co an th o ng du u cu 11 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
5.1.2. Khái niệm, phân loại và tiêu chuẩn thép hợp kim  Ảnh hưởng của NTHK đến tổ chức của thép Với hàm lượng lớn (> 10 %): Cr, Mn, Ni làm thay đổi GĐP Fe-C om .c ng co FCC_A1: Austenit; BCC_A2: Ferit; Cacbit: an M7C3, M23C6 th o ng du u cu 12 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
5.1.2. Thép hợp kim  Ảnh hưởng của NTHK đến tổ chức của thép  Tạo thành Cacbit: om - Si, Ni, Al, Cu, Co: không tạo thành được cacbit trong thép (chỉ có .c thể hòa tan vào Fe) ng - Mn, Cr, Mo, W, V, Ti, Zr, Nb: vừa có thể tạo cacbit, vừa hòa tan co an Khả năng tạo cácbit của các nguyên tố HK th o ng Fe Mn Cr Mo W V Ti Nb Zr du Tạo cácbit TB Tạo cácbit khá mạnh Tạo cácbit rất mạnh u cu Tạo cácbit mạnh Tùy thuộc vào nguyên tố hợp kim trong thép mà sẽ ưu tiên tạo cacbit mạnh trước 13 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
 Tạo thành Cácbit (Fe,M)3C M3C; M23C7; M7C3 M6C MC; M2C om .c ng Mn, Cr, Mo, W (1-2%) Cr, Mn >10% Cr, W, Mo V, Ti, Zr, Nb (0,1%) co (Fe, Me)3C  Cr7C3, Cr23C6, Mn3C Mo6C, W6C VC, TiC, ZrC, NdC an ổn định hơn cứng hơn Xe, Totôi  cứng, ít giòn hơn Xe, 12001300oC Tonc  3000oC th Fe3C, Totôi Totôi > 1000oC ng Độ cứng tăng → Tăng khả năng chống mài mòn o du  Vai trò của cacbit hợp kim: u cu - Tăng độ cứng, tính chống mài mòn: - Nâng cao nhiệt độ tôi, giữ cho hạt nhỏ: - Có tính cứng nóng, bền nóng: 14 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
 Ảnh hưởng của NTHK đến chế độ nhiệt luyện  Chuyển biến nung nóng khi tôi: om • NTHK làm thay đổi GĐP → nhiệt độ tới hạn bị thay đổi → .c Thay đổi Ttôi, Tram ng • Cacbit hợp kim khó hòa tan vào γ hơn Fe3C → ↑ Ttôi và τgn. co an + thép cacbon 1,00%C: Fe3C → Ttôi ~ 780oC; th + thép HK thấp 1,00%C + 1,50%Cr: (Fe,Cr)3C, → Ttôi ~ 830oC; ng + thép HK cao 1,00%C + 12,0%Cr: Cr23C6, → Ttôi >1000oC. o • Giữ hạt nhỏ: TiC, ZrC, NbC, VC… (???) du u cu 15 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
 Chuyển biến Mactenxit: • Nguyên tố HK giảm nhiệt độ Ms và Mf → sau tôi còn nhiều γdư (Trừ Co, Al, Si) om  Ưu: giảm biến dạng .c  Nhược: Không đạt độ cứng nếu Austenit dư nhiều ng → thép HK cao phải gia công lạnh, ram nhiều lần. co an th • Giảm tốc độ nguội tới hạn →Tăng độ thấm tôi o ng du NTHK hòa tan vào γ → tăng độ ổn định của γquá nguội (? Đường u cong chữ C): cu → ↓Vth, ↑ độ thấm tôi → ↑hiệu quả hóa bền, ↓ cong vênh. 16 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
 Chuyển biến khi ram: • Đa số các NTHK có xu hướng cản trở sự tiết C ra khỏi Mactenxit → Giữ độ cứng cho thép HK ở nhiệt độ cao om • Cacbit HK tiết ra ở nhiệt độ cao, kích thước nhỏ, phân bố .c đều, khó kết tụ → hóa cứng phân tán ng co an Cacbit Nhiệt độ tiết ra khỏi M th Fe3C ng ~200 oC Xementit HK (Fe,Me)3C ~250 – 300 oC o du Cacbit Cr: Cr7C3, Cr23C6 ~400 – 500 oC u ~550 – 600 oC cu Cacbit Fe3W3C, Mo6C, W6C 17 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
 Các đặc tính của thép hợp kim: • Cơ tính và tính công nghệ: - Độ bền cao hơn hẳn thép C tương đương sau khi nhiệt luyện; om - Trạng thái không nhiệt luyện, độ bền khác không nhiều so với thép C; .c - Tốc độ nguội tới hạn nhỏ, Độ thấm tôi lớn; - Tăng % hợp kim → tăng hiệu quả hóa bền, giảm độ dẻo, dai. ng co - Tính công nghệ kém hơn thép C; an • Tính chịu nhiệt độ cao: th -Nhiều nguyên tố HK có tác dụng ngăn cản sự khuếch tán của C ng -> sự phân hoá M, kết tụ cácbit xảy ra ở nhiệt độ cao→ giữ độ o bền, cứng ở nhiệt độ cao; du - Có lớp oxyt đặc biệt, xít chặt chống oxy hóa ở nhiệt độ cao; u cu • Tính chất đặc biệt: - Bền ăn mòn trong nhiều môi trường; - Có từ tính đặc biệt, tính chống mài mòn đặc biệt… 18 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
 Các khuyết tật của thép HK: - Thiên tích về thành phần và tổ chức - Đốm trắng (H2 hòa tan vào thép lỏng om → rỗ khí trong thép đúc → cán gây ra .c nứt. ng ak - Giòn ram: Nguội nhanh co an Giòn ram loại I (280-3500C) Nguội chậm th M phân hủy, cacbit  dạng tấm tiết ra ng khỏi M làm thép bị giòn → tránh ram ở o khoảng nhiệt độ trên. du u cu Giòn ram loại II (500-6000C) : Thép HK bằng Cr, Mn, Cr-Ni, Cr-Mn nguội chậm sau ram → tiết ra các pha giòn ở biên giới hạt → Nguội nhanh, hoặc thêm 0,2  0,5%Mo hay 0,50  1%W. 19 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
4.1.2. Khái niệm, phân loại và tiêu chuẩn thép hợp kim  Các khuyết tật của thép HK: om Thiên tích về thành phần và tổ chức trong thép SKD11 .c ng co an th o ng du u cu Sau đúc Sau rèn + thường hóa 20 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt