§HBKHN Lª V¨n M¹nh - CTM8 -
K51
N i dung và yêu c uộ ầ : Bánh răng h p s trong xe t i nhộ ố ả ẹ
1. Phân tích đi u ki n làm vi c :ề ệ ệ
•Bánh răng h p s làm vi c trong môi tr ng ch u t i tr ng tĩnh và va đ p m nhộ ố ệ ườ ị ả ọ ậ ạ
.
•B m t b mài mòn khi làm vi c b ma sát hay c sát , ch u ng su t l n , lõiề ặ ị ệ ị ọ ị ứ ấ ớ
ch u ng su t u n . ị ứ ấ ố
•Vùng chân răng d b phá hu .ễ ị ỷ
•Chi ti t máy làm vi c d i t i tr ng thay đ i theo chu kỳ .ế ệ ướ ả ọ ổ
Do đi u ki n làm vi c nh trên nên ta đ t ra các yêu c u v v t li u nh sau : ề ệ ệ ư ặ ầ ề ậ ệ ư
•B m t răng ph i có đ b n ti p xúc cao ,ề ặ ả ộ ề ế
•Răng có đ b n m i cao , k t h p v i các ch tiêu đ b n , đ d o và đ dai vaộ ề ỏ ế ợ ớ ỉ ộ ề ộ ẻ ộ
đ p ( c tính t ng h p ) .ậ ơ ổ ợ
2 . Ch n mác thép đ ch t o bánh răng h p s :ọ ể ế ạ ộ ố
Đ i v i yêu c u làm vi c c u chi ti t nh trên ta ch n ố ớ ầ ệ ầ ế ư ọ thép th m cácbon -20CrMo.ấ
Bánh răng h p s trong xe t i tr ng nh đ c làm b ng thép th m cácbon . u đi mộ ố ả ọ ẹ ượ ằ ấ Ư ể
c a cách ch t o này là:ủ ế ạ
•Đ m b o bánh răng ch u t i tr ng tĩnh và va đ p t ng đ i cao , b m t cóả ả ị ả ọ ậ ươ ố ề ặ
th b mài mòn .ể ị
•Sau khi th m cacbon trong lò liên t c ( dùng khí thiên nhiên , khí thu nhi t vàấ ụ ệ
amoniac ) nhi t đ 880 – 980 º C , bánh răng đ c tôi tr c ti p trong d uở ệ ộ ượ ự ế ầ
nóng , b mu i nhi t đ 160 – 250 ºC . ể ố ở ệ ộ
•Cách ch t o nh v y có th rút ng n đ c th i gian và nhi t đ th m , nângế ạ ư ậ ể ắ ượ ờ ệ ộ ấ
cao tính ch ng mài mòn và gi m đ bi n d ng . ố ả ộ ế ạ
Ta th y thép th m cacbon hoàn toàn phù h p đ ch t o chi ti t bánh răng h p s . ấ ấ ợ ể ế ạ ế ộ ố
1
§HBKHN Lª V¨n M¹nh - CTM8 -
K51
2.1 Thành ph n hoá h c c a mác thép trên là : ầ ọ ủ
Mác thép trên bao g m nh ng thành ph n sau : ồ ữ ầ
%C = 0,17 – 0,23
% Si ≤ 0,40
%Mn = 0,70 – 1,00
%P ≤ 0,035
%S ≤ 0,035
%Cr = 0,3 – 0,6
%Mo = 0,15 – 0,2
2.2 C s đ ch n mác thép v i thành ph n nh trên : ơ ở ể ọ ớ ầ ư
B m t bánh răng ch u ng su t l n , ch u mài mòn khi ma sát hay c sát , ti pề ặ ị ứ ấ ớ ị ọ ế
xúc v i môi tr ng và có th b ăn mòn khi làm vi c . ớ ườ ể ị ệ
Đòi h i b m t có đ c ng và tính ch ng mài mòn trong khi lõi v n đ m b oỏ ề ặ ộ ứ ố ẫ ả ả
đ b n và d o dai ch u va đ p t t. Mu n v y ta ph i bi n đ i t ch c c a l pộ ề ẻ ị ậ ố ố ậ ẩ ế ổ ổ ứ ủ ớ
b m t . ề ặ
Ta th ng dùng thép có hàm l ng Cr 0,5% hay 1,00 % ch y u đ c i thi n tính tôi (ườ ượ ủ ế ể ả ệ
tôi đ c trong d u ) và nâng cao đ c m t ph n đ th m tôi . N u ch dùng thép Cr thì chượ ầ ượ ộ ầ ộ ấ ế ỉ ỉ
làm đ c các chi ti t máy nh (đ ng kính 20 – 40 ) và hình d ng t ng đ i ph c t p nhượ ế ỏ ườ ạ ươ ố ứ ạ ư
bánh răng . Chúng có th đ t đ c yêu c u cao h n sau khi hoá t t ể ạ ượ ầ ơ ố
=
b
σ
800 – 950 MPa .
Nh ng nh c đi m là b giòn ram lo i II khi ram cao nên sau khi ram th ng làmư ượ ể ị ạ ườ
ngu i trong d u ( thay vì không khí ) . Tuy nhiên khi thêm kho ng 0,25 % Mo s làm c i thi nộ ầ ả ẽ ả ệ
đ th m tôi và ch ng đ c giòn ram lo i II , có th dùng làm cho các chi ti t trung bình ( ộ ấ ố ượ ạ ể ế
φ
>
50 mm ), và hình d ng t ng đ i ph c t p .ạ ươ ố ứ ạ
2
§HBKHN Lª V¨n M¹nh - CTM8 -
K51
2.3 L p b ng các ký hi u và thành ph n c a thép theo tiêu chu n các n c :ậ ả ệ ầ ủ ẩ ướ
Tiêu chu nẩ Mác thép C Si Mn Pmax Smax Cr Ni Mo
TCVN-
Vi t Namệ
20CrMo 0.17-
0.23
≤ 0.40 0.7-
1.00
≤ 0.035 ≤0.035 0.30-
0.60
0.05-
0.2
Γ
OCT –
Nga
20XM 0.15-
0.25
0.17-
0.37
0.40-
0.70
0.035 0.035 0.80-
1.10
≤0.30 0.15-
0.25
JIS - Nh t ậSCM420 0.18-
0.23
0.15-
0.35
0.60-
0.85
0.03 0.03 0.90-
1.20
≤0.25 0.15-
0.3
AISI - M ỹ4120 0.18-
0.23
0.15-
0.35
0.90-
1.20
0.035 0.04 0.40-
0.60
0.13-
0.20
Trung
Qu c ố
20CrMo 0.17-
0.24
0.17-
0.37
0.40-
0.70
0.8-
1.10
≤0.30 0.15-
0.25
Nh n xétậ :
- Ta nh n th y r ng thành ph n các mác thép c a các n c có s khác nhau nh ngậ ấ ằ ầ ủ ướ ự ư
không nhi u mà v n đ m b o đ c c tính c a v t li u .ề ẫ ả ả ượ ơ ủ ậ ệ
- L ng các bon c a Nh t và M khá l n so v i các n c khác ượ ủ ậ ỹ ớ ớ ướ
- L ng các bon c a Nga th p ượ ủ ấ
- L ng S c a M cũng khá l n = 0,04 % , trong đó l ng S c a Nh t th p ượ ủ ỹ ớ ượ ủ ậ ấ
0,03 % .
3. Vai trò c a các nguyên t h p kim chính trong thép đ i v i c tính và nhi t luy n : ủ ố ợ ố ớ ơ ệ ệ
Khác v i thép các bon , thép h p kim là lo i thép mà ng i ta đ a vào các nguyên t cóớ ợ ạ ườ ư ố
l i v i l ng đ l n đ làm thay đ i t ch c và c i thi n tính ch t ( c , lý , hoá ) . Nh v yợ ớ ượ ủ ớ ể ổ ổ ứ ả ệ ấ ơ ư ậ
đ i v i các thành ph n chính C , Cr , Mo s nh h ng đ n c tính và công ngh nhi t luy nố ớ ầ ẽ ả ưở ế ơ ệ ệ ệ
nh sau:ư
3
§HBKHN Lª V¨n M¹nh - CTM8 -
K51
3.1 Đ i v i c tính :ố ớ ơ
Cacbon :
•L ng các bon s đ m b o s k t h p t t nh t c a các ch tiêu c tính : đ b n ,ượ ẽ ả ả ự ế ợ ố ấ ủ ỉ ơ ộ ề
đ d o , đ dai va đ p ( c tính t ng h p ) .ộ ẻ ộ ậ ơ ổ ợ
•L ng các bon cho phép đ c qui đ nh tong thép là kho ng 0,1 – 0,25 % đ đ mượ ượ ị ả ể ả
b o đ d o và đ dai c a lõi tr ng thái tôi + ram th p đ đ t đ b n cao nh t.ả ộ ẻ ộ ủ ở ạ ấ ể ạ ộ ề ấ
• Dùng gi i h n d i khi c n đ dai cao h n , dùng gi i h n trên khi c n đ b nớ ạ ướ ầ ộ ơ ớ ạ ầ ộ ề
cao h n .ơ
•N u c n đ b n cao h n n a thì có th dùng t i 0,3 % C.ế ầ ộ ề ơ ữ ể ớ
•N u dùng cao h n n a đ dai c a lõi s th p khi tôi và ram th p , không ch uế ơ ữ ộ ủ ẽ ấ ấ ị
đ c các t i tr ng va đ p . ượ ả ọ ậ
•Do ph i nung lâu nhi t đ cao khi th m C , các thép th m C ph i là lo i khả ở ệ ộ ấ ấ ả ạ ử
Oxy tri t đ , t t nh t là lo i h t nh đ khi th m xong h t không b to làm thépệ ể ố ấ ạ ạ ỏ ể ấ ạ ị
giòn.
Các thành ph n khác : ầ
Ng c l i , đ đ m b o các yêu c u trên các nguyên t h p kim dùng trong thép th mượ ạ ể ả ả ầ ố ợ ấ
cacbon ph i đ m b o c hai tác d ng : v a làm tăng tính th m tôi đ nâng cao đ b n , v aả ả ả ả ụ ừ ấ ể ộ ề ừ
thúc đ y quá trình th m cacbon ( ho c ít ra cũng không c n tr ) . Nguyên t h p kim c b nẩ ấ ặ ả ở ố ợ ơ ả
có m t trong m i lo i thép h p kim là Cr , có th dùng riêng hay k t h p v i Ni , Mn . ặ ọ ạ ợ ể ế ợ ớ
Cr ( 0,30%-0,6 % )
Nh ta đã bi t Cr là nguyên t t ng đ i r , nó không nh ng nâng cao đ th m tôiư ế ố ươ ố ẻ ữ ộ ấ
còn xúc ti n quá trình th m Cacbon . B m t bánh răng là ph n ch u ng su t tác d ng l n ,ế ấ ề ặ ầ ị ứ ấ ụ ớ
ch u mài mòn ma sát khi làm vi c ti p xúc v i môi tr ng . Yêu c u b m t có đ c ng , tínhị ệ ế ớ ườ ầ ề ặ ộ ứ
ch ng mài mòn cao trong khi lõi v n b n và d o dai , mu n v y ta ph i hoá b n b m t .ố ẫ ề ẻ ố ậ ả ề ề ặ
Thành ph n Cr s giúp c i thi n tính tôi . ầ ẽ ả ệ
4
§HBKHN Lª V¨n M¹nh - CTM8 -
K51
Mo ( 0,05 – 0,2% )
Mo có th tránh đ c giòn ram lo i II , th ng đ c đ a vào thép Cr – Ni v i để ượ ạ ườ ượ ư ớ ộ
th m tôi cao có l ng cac bon kho ng 0,2 – 0,4 % . Ngoài ra nó còn có tác d ng nâng cao đấ ượ ả ụ ộ
th m tôi . ấ
3.2 Đ i v i nhi t luy n ố ớ ệ ệ
C¸c nguyªn tè hîp kim cã ¶nh hëng lín ®Õn qu¸ tr×nh nhiÖt luyÖn, ®Æc biÖt lµ t«i
vµ ram.
- ChuyÓn biÕn khi nung nãng ®Ó t«i:
C¸c thÐp hîp kim th«ng thêng vÉn cã tá chøc peclit, nªn khi nung nãng ®Ó t«i vÉn
cã c¸c chuyÓn biÕn pha: peclit -> austenit, c¸cbit hoµ tan vµo austenit, h¹t austenit
ph¹t triÓn song cã c¸c ®iÓm ®Æc trng sau:
+ sù hoµ tan cacbit hîp kim khã h¬n, ®ßi hái nhiÖt ®é cao h¬n thái gian gi÷ nhiÖt
l©u h¬n so víi xªmetit trong thÐp c¸cbon.
+ Cacbit hîp kim do khã hoµ tan vµo austenit, n»m ë biªn giíi h¹t, nh hµng rµo gi÷
cho h¹t nhá. T¸c dông nµy rËt m¹nh víi Ti, Zr, Nb, m¹nh víi V, tîng ®èi m¹nh víi W,
Mo. Riªng thÐp cã Mn l¹i cã khuynh híng lµm to h¹t austenit. C¸c nguyªn tè hîp kim
cßn l¹i Cr, Ni, Si, Al ®îc coi lµ trung tÝnh. ChÝnh v× vËy thÐp hîp kim thêng gi÷ ®îc
h¹t nhØ h¬n thÐp c¸cbon khi c¶ hai cïng bÞ nung nãng ë cïng nhiÖt ®é.
- Sù phËn ho¸ ®¼ng nhiÖt cña austenit qu¸ nguéi: Khi toµ tan vµo austenit, tÊt
v¶ c¸c nguyªn tè hîp kim( trõ Co) víi c¸c møc ®é kh¸c nhau ®Óu lµ chËm tèc ®é
ph©n ho¸ ®¼ng nhiÖt cña austenit qu¸ nguéi tøc lµ lµm ®êng cong ch÷ “C”
dÞch sang ph¶i do ®ã lµm gi¶m tèc ®é t«i tíi h¹n Vth.
- §é thÈm t«i: Do lµm gi¶m Vth, c¸c nguyªn tè hîp kim( trõ Co) khi hoµ tan vµo
austenit ®Ó lµm t¾m t«i.
5