TR
ƯỜ
NG ĐH M -Đ A CH T HÀ N I Ộ
Ấ
Ỏ Ị KHOA D U KHÍ Ầ B MÔN L C HÓA D U Ọ
Ộ
Ầ
NG
Đ TÀI TI U LU N Ậ Ể Ề V T LI U H C Đ I C Ạ ƯƠ Ệ
Ọ
Ậ
ứ ụ ọ ơ
ấ ầ ng pháp nâng cao c tính c a gang xám, gang ph ươ
NG
Ự
ƯƠ
Ệ
Ễ
I TH C HI N: LÊ TU N ANH, 0921010220 Ấ NGUY N VĂN HOÀN HOÀNG VĂN VĨNH
HÀ N I, THÁNG 3 NĂM 2011
Ộ
“Thành ph n hóa h c, c tính, c u trúc, ng d ng và các ủ ơ c u, gang d o.” ầ ẻ
M C L C
Ụ
ệ
ệ
ị ự
ạ
ơ ả
ỏ ắ
ơ ả
ủ
ặ
ạ
ị
ầ
ọ
ố
Ụ i thi u……………..................................................................1 A. Gi ớ B. N i dung…………………………………………………………......4 ộ 1.Các khái ni m chung……………………………………………….4 1.1. Đ nh nghĩa………………………………………………………4 1.2. S hình thành graphit trong gang…………………………….5 1.2.1. Các d ng c b n……………………………………….…..5 1.2.2.Quá trình graphit hóa tr ng thái l ng……………………...6 ạ 1.2.3. Quá trình graphit hóa tr ng thái r n………………………7 ạ 1.3. Các đ c tính c b n c a gang………………………………...8 1.4. Phân lo i…………………………………………………………9 2.Gang xám…………………………………..………………………10 2.1. Đ nh nghĩa……………………………………………..………10 2.2.Thành ph n hóa h c…………………………………………….11 + Cacbon…………………………………………………………11 +Silic………………………………………………………………11 + Mangan………………………………………………………....12 + Ph t pho………………………………………………………..12 + L u huỳnh……………………………………………………...12 2.3. Đ c tính………………………………………………………….13 2.4. ng d ng…………………………………………..…………...14
ư ặ Ứ
ụ
2.5. C tính, các y u t
nh h
ng và nhung bi n pháp nâng cao c tính c a
ế ố ả
ơ
ưở
ủ
ệ
ơ
nh h
ơ
ế
ưở
ơ
ế ố ả ệ
ợ
ầ
ị
ọ
ầ
ể ụ
ủ
ệ
ầ
ặ Ứ ơ ơ
ơ
ệ ẻ
ị
ầ
Ứ
ụ
gang xám………………………………………………………………….15 a. C tính…………………………………………………………………….15 ơ b. Các y u t ng đ n c tính…………………………………….16 c. Các bi n pháp nâng cao c tính………………………………………..17 H p kim hóa……………………………………………………………….18 3.Gang c u……………………………………………………………………19 3.1 Đ nh nghĩa………………………………………………………………..19 3.2.Thành ph n hóa h c…………………………………………………….20 3.3 Đ c đi m………………………………………………………………….21 3.4. ng d ng………………………………………………………………..23 3.5 C tính và bi n pháp nâng cao c tính c a gang c u………………24 ơ a.C tính…………………………………………..………………………..24 b.Các bi n pháp nâng cao c tính…………...………………..…………24 4.Gang d o…………………………………………………………………..25 4.1 Đ nh nghĩa……………………………………………………………….25 4.2 Thành ph n……………………………………………………………...26 4.3 ng d ng……………………….……………………………………….27 Danh sách các tài li u tham kh o………………………………………..28
ệ
ả
ị
1.Các khái ni m chung ệ 1.1. Đ nh nghĩa -Gang là h p kim c a s t v i Cacbon có thành ph n ầ ắ ớ ủ
ợ Cacbon l n h n 2,14%. ớ
ơ -Ngoài ra còn có các nguyên t ng g p nh Mn, th ố ườ ư ặ
Si, S, P.
-Mn và Si có tác d ng đi u ch nh su t o thành ạ ỉ
ụ ủ ạ
ề graphit và c tính c a gang, còn P và S có h i nên ơ cáng ít càng t t.ố
ự
1.2. S hình thành graphit trong gang 1.2.1Các d ng c b n ơ ả ạ -Graphit t m: ph bi n nh t, có hình phi n đ nh nh n, năm phân
ổ ế
ế
ấ
ấ
ọ
ỉ
cách nhau. ầ
ầ
ằ
ữ
ử ụ
ấ c s d ng nhi u tuy có đ b n th p h n thép t, ch u mài ị
ộ ề ị
ề ả
ấ
-Graphit c u: có c tính cao g n b ng thép ơ -Graphit giun: trung gian gi a graphit t m và graphit c u ầ Than graphit đ ơ ấ nh ng r , d s n xuát, tinh gi m ch n và ch u nhi ệ ư mòn t
ượ ẻ ễ ả t; tính đúc cao.
ố
ạ ỏ
ể ộ ố ệ
ư ạ
ệ ố ả ủ ư
ng graphit đó; nh h 1.2.2.Quá trình graphit hóa tr ng thái l ng Đ thúc đ y quá trình graphit hóa , có m t s bi n pháp ẩ graphit hóa: Al, Si, Cu, Co… - Đ a vào các nguyên t ố và h n ch các nguyen t ngăn c n(Mn, Mo, S, Cr, ố ế V…). N u l y h s graphit hóa c a Si là +1, m c đ ộ ế ấ ả ưở
ế ạ ỏ
ấ
Si Al Ti Ni Cu Mn Mo S Cr V +1 +0.5 +0.4 +0.35 +0.25 -0.25 -0.35 -1.0 -1.0 -2.0 - Bi n tính gang l ng b ng cách t o măm graphit ằ - Không nên quá nhi ầ ệ ỏ ặ ề ặ ổ ỏ
t l ng quá cao lam m t m m k t ế tinh do chúng n i lên trên b m t gang l ng ho c hóa tan vào gang l ng. ỏ
ắ
1.2.3. Quá trình graphit hóa tr ng thái r n Đây là quá trình chuy n t tr ng thái cân b ng không n ạ ể ừ ạ ằ ổ
ị ơ ế ế đ nh(xementit) sang tr ng thái n đing(graphit) ạ ạ
ị
ắ ị ế ắ
ổ C ch g m 4 giai đo n k ti p: ế ồ -Cacbit phân h yủ -Nguyên t cacbon hòa tan vào dung d ch r n ử cacbon khu ch tán vào dung d ch r n -Nguyên t ử cacbon k t tinh nên m m graphit -Nguyên t ử ế ầ
ặ t đ nóng ch y th p, d nóng ch y h n thép; ễ ệ ộ ơ ả ả ả ơ ủ ấ
ừ ắ
1.3. Các đ c tính c b n c a gang - Nhi - D n u, luy n; ễ ấ ệ t;ố - Tính đúc t - D gia công( tr gang tr ng); ễ t - Ch u nén t ố ị
1.4. Phân lo iạ - Ng ườ i ta phân gang làm 2 lo i chính, đo là gang tr ng ạ ắ
ch c t ủ ổ
vi c a gang hoàn toàn phù ứ ợ ợ ỗ ớ
và gang graphit. + Gang tr ng: có t ắ ứ ế h p v i gi n đ tr ng thái Fe-C và luôn ch a h n h p ồ ạ ả cùng tinh ledeburit;
+ Gang grafit: là lo i gang mà trong đó toàn b Cacbon ạ ộ
n m d i d ng graphit; ằ ướ ạ
i chia làm 3 lo i: ủ ạ ạ ạ
ẻ
_ Tùy theo hình d ng c a graphit l ầ ; gang xám, gang d o, gang c u ứ ủ ổ
_ Trong t ch c t t ứ ế ch c c a gang này không có ledeburit nên vi không phù h p v i gi n đ tr ng thái Fe-C; ả ồ ạ ổ ợ ơ
ộ ạ ề ạ
i ta ấ
ủ ườ m t gãy c a gang ở ặ ạ
ủ
-Trong quá trình đông đ c, do t c đ t n nhi ặ ố
do (th 2.Gang xám 2.1. Đ nh nghĩa ị - Gang xám là m t tr ng thái trong nhi u tr ng thái c a gang mà d a vào vi c u trúc c a chúng đ ng ự ủ ể phân lo i. B m t c a gang xám ủ ề ặ ủ có màu xám, là đ c tr ng c a ferit và graphit t do. ự ư ặ t ch m ậ ệ ng graphít hòa i phóng thành ng là d ng t m). ạ ộ ả trong khuôn đúc b ng cát, dân đ n l ế ượ ằ tan trong s t l ng có đ th i gian đ gi ắ ỏ ể ả ủ ờ các phi n nh , có hình thù t ườ ỏ ự ế ấ
ầ ọ
2.2.Thành ph n hóa h c + Cacbon - L ả ượ
ộ ả ễ ấ
- L c kh ng ch vào kho n 2.8 đ n ng cacbon đ ượ ế ế ả ố
ng cabon càng nhieuf thì kh năng graphit hóa càng m nh, nhietf đ nong ch y th p nên d đúc, c ơ ạ tính kém ượ 3.5% +Silic - Silic là nguyên t thúc đ y s t o thành grahit trong ự ạ ẩ ố
gang - Hàm l ng kh ng ch vào kho ng 1.5 đ n 3%. ượ ế ế ả ố
c n tr s t o thành graphit
ủ
ng kh ng ch vào 0.5 đ n 1.0% ế ố ả ộ ứ ố ở ự ạ ọ ề ế
ả
ố
ng không ch 0.1 đ n 0.5% ế ượ
ả ấ ả ộ
+ Mangan - Là nguyên t - Làm tăng đ c ng, đ b n c a gang - Hàm l ượ + Ph t pho ố - Làm tăng đ ch y loãng ộ - Làm tăng tính ch ng mài mòn - Hàm l ế + L u huỳnh ư - Làm c n tr s t o thành graphit ở ự ạ - Làm x u tính đúc, gi m đ ch y loãng - Là nguyên t ố ả co h i, kh ng ch 0.06 đén 0.12%. ế ạ ố
ễ ấ
ấ ộ ả ệ ộ
ấ ố
2.3. Đ c tính ặ -Gang xám có m t giá thành r và khá d n u luy n, có ẻ t đ nóng ch y th p (1350°C) và không đòi h i kh t ắ ề ạ t âmắ ể ổ ố
ch c x p nên cũng là u đi m ầ cao, do t ầ ậ ệ ứ ơ ứ ớ
ệ nhi ỏ khe v t p ch t. Gàng xám có tính đúc t t và kh ả năng t ư cho các v t li u c n bôi tr n có ch a d u nh t. -Tuy v y, gang xám dòn, kh năng ch ng u n kém, ậ ả ố
ượ ộ
ố c. Khi làm ngu i nhanh trong khuôn, ơ ể ị ế ấ
không th rèn đ gang b bi n tr ng r t khó gia công c khí.gang là đ ể ắ làm ki m;ế
Ứ
2.4. ng d ng -Do nh ng đ c tính trên, ng ặ ụ ữ ườ ử ụ
ề ế ạ
ộ ầ
ứ ạ ầ ế ố ữ
ị ự c s d ng đ n >70% t ng tr ng ử ụ ượ ổ
ng. i ta s d ng chúng r t ấ nhi u trong ngành ch t o máy, đúc các băng máy l n, ớ t không c n ch u đ u n có đ ph c t p cao, các chi ti ị ộ ố t b , v t t. Có nh ng thi l n, nh ng c n ch u l c nén t ế ị ậ ư ớ li u gang xám đ ọ ế ệ l ượ
-Các băng máy công c (ti n, phay, bào,...), thân máy ụ ệ
c s n xu t t gang ộ ơ ố ượ ấ ừ ả
c a đ ng c đ t trong... cũng đ ủ xám.
2.5. C tính, các y u t ng và nhung bi n ơ ưở ệ
ế ố ả pháp nâng cao c tính c a gang xám nh h ủ ơ
ấ ế ụ
ế ấ
ấ
a,C tính ơ -Đ b n th p: 150 đ n 400MPa(=0.5 thép thông d ng) ộ ề -Đ c ng th p: 150 đ n 250 HB ộ ứ -Đ d o, đ dai đ u th p ề ộ ộ ẻ t -Ch ng mài mòn t ố ố -Graphit có kh năng làm t t dao đ ng ắ ả ộ
nh h
ng t
i c tính
ế ố ả
ưở
ớ ơ
ng, đ l n, hình d ng va s phân
ộ ớ
ự
ạ
b.Các y u t +Graphit -S l ố ượ ố ủ ề
ề
b c a graphit +N n kim lo i ạ -N n kim lo i có s tính cao thì gang xám ơ ạ cũng có c tính cao ơ
ơ
ng cacbon c a gang(2.2 đ n
ệ ượ
ủ
ế
c. Các bi n pháp nâng cao c tính -Gi m l ả 2.5%)
-Làm nh m n graphit băng ph
ng pháp
ỏ ị
ươ
bi n tính
chú gi
i)ả
ế -H p kim hóa( ợ -Nhi
t luy n
ệ
ệ
ợ
H p kim hóa -H p kim hóa c h c (HKHCH) là quá trình nghi n bi ề
ng c h c ơ ọ ợ ộ ướ ộ ượ ơ ọ
ợ trong đó h n h p b t d ỗ t ừ ạ i tác đ ng năng l ề
-Quá trình th va ch m c a bi-bi, bi-tang nghi n. ượ ườ ự
ng khí ấ ả ệ ế
tr . HKHCH là k thu t thay th cho quá trình s n xu t b t kim lo i và g m ạ ơ ộ ắ
-Có 2 quá trình quan tr ng nh t trong quá trình HKHCH là ủ c th c hi n trong môi tr ng đ ườ ỹ ậ tr ng thái r n. ố ở ạ ấ ọ
ặ ạ ủ
ể ả ế
ằ ạ
ướ ng đ i thô. ố ươ
đã ề ố
i c a hàn và phá h y h t b t. Quá trình quá trình l p l ủ ạ ộ h p kim hóa ch có th x y ra n u có s cân b ng gi a ữ ự ỉ ợ t c đ hàn và t c đ phá h y, và kích th c h t trung ủ ộ ố ộ ố tr ng thái t cduy trì bình đ ở ạ ượ -Các h p kim v i s k t h p khác nhau v nguyên t ớ ự ế ợ ợ ượ ổ ờ
c t ng h p thành công nh tính duy nh t c a quá ấ ủ đáy c a gi n đ ồ ả ủ ợ ể ổ ậ ệ ớ ừ ợ
đ trình có th t ng h p v t li u m i t pha.
ch c kim lo i và graphit. ạ ổ
ứ ạ c g i là gang b n cao có than chì ề ở
Mg, Ce và 3.Gang c uầ 3.1 Đ nh nghĩa ị -Gang c u là m t lo i gang có t ộ ầ -Gang c u còn đ ầ ầ ạ ằ ố
ọ d ng c u nh bi n tính b ng các nguyên t các nguyên t ế ầ ượ ờ ế đ t hi m. ố ấ ạ ấ
-Gang c u là lo i gang có đ b n cao nh t trong các lo i ạ ộ ề ầ d ng c u tròn, b ngoài cũng có ề ở ạ
i nh gang xám. Nên khi nhìn b ngoài ố ề
t hai lo i gang này. gang do than chì màu xám t ư không th phân bi ể ệ ạ
3.2.Thành ph n hóa h c ọ ầ
-G m có: 3-3,6% C, 2-3% Si, 0,2-1% Mn, 0,04- ồ
ơ
ơ t sau khi nhi ầ t luy n thích ặ ệ ệ ệ ộ ẻ
-L ả ả ả
ể ả i 5%-6%. Không có ho c ng cacbon và silic ph i cao đ đ m b o kh năng ạ ớ ặ
ư ặ
ng nh các ch t bi n tính Mg (0,04-0,08%) ỏ
ế nâng cao c tính ố ơ
0,08% Mg, ít h n 0,015% P, ít h n 0,03% S. Gang c u có đ d o dai cao, đ c bi h pợ . ượ than chì hóa (%C + %Si) đ t t không đáng k (<0,1 – 0,01%) các nguyên t c n tr ố ả ở ể t là S. Có c u hóa nh Ti, Al, Sn, Pb, Zn, Bi và đ c bi ệ ầ m t l ấ ộ ượ ho c Ce. Có các nguyên t ặ nh Ni (2%) Mn (<1%). ư
ể
ế ầ ờ 3.3 Đ c đi m ặ -Sau khi bi n tính c u hóa than chì nh các nguyên
đ t hi m, gang l ng còn ỏ ế ố ấ
than chì hóa ầ ế ố
ể c bi n tính l n hai b ng các nguyên t ố ế
ắ ỏ ế ở
t Mg, Ce và các nguyên t ố đ ượ ằ nh FeSi, CaSi đ ch ng bi n tr ng cho gang. ư ạ ờ ộ ấ ư ư ấ ố
ộ
ướ ẳ
-Nh các ch t bi n tính mà gang l ng tr nên s ch các t p ch t nh l u huỳnh và khí, làm tăng t c đ hóa ạ ngu i cho gang và làm cho các tinh th than chì phát ể ng th ng góc v i b m t c s tri n ch y u theo h ể ớ ề ặ ơ ở ủ ế c a nó. Do đó than chì k t tinh thành hình c u. ủ ế ầ
-Gang c u theo TCVN đ ầ ằ
ệ i thi u c a gi ỉ c ký hi u b ng hai ch GC v i ớ ữ i h n b n kéo ề ớ ạ ủ ể ị ố
ượ hai c p ch s ch giá tr t ữ ố và đ d o c a gang. ủ ặ ộ ẻ
ầ
ầ
ớ ạ ượ t ch u l c l n và ch u t ị ả ọ ấ
-Gang c u ferit mác GC40-10 có gi MPA và đ d o 10%. Gang c u đ ộ ẻ xu t các chi ti ế mài mòn nh tr c khu u, cam, bánh răng…. Do r gang ư ụ ị ự ớ ỷ
c u đ ầ ượ ế ề ể i h n b n kéo > 400 ề c s d ng đ s n ể ả ử ụ i tr ng va đ p, ậ ẻ ẻ . c dùng nhi u đ thay th thép và gang d o
3.4. ng d ng -Vi c s d ng gang c u vào công nghi p r t có hi u qu , ví d giá 1
ầ
ệ
ả
ệ ấ ằ
ậ
ế
ầ
ế
ầ
ạ
ụ Ứ ử ụ ụ ệ 30- t n v t đúc lo i gang này r h n v t đúc b ng thép cacbon t ạ ậ ừ ấ ẻ ơ 35% r h n lo i v t đúc b ng h p kim màu 3 đ n 4 l n và r h n ạ ậ ẻ ơ ợ ẻ ơ ằ 2 đ n 3 l n. lo i phôi thép rèn t ử ầ
ộ ề ầ
ụ
ỷ
ủ ế t luy n-Bainit ệ
ộ ề ầ
ệ
+ Gang c u Feclit _B438-17;B442-12(GC38-17;GC42-12) _Có đ b n th p, ít dùng ấ + Gang c u Peclit _B450-2; B460-2 (GC50-2; GC60-2) _Có đ b n ch y u dùng làm truc khu u, tr c cán + Gang c u nhi _B470-3, B4100-4 (GC38-17; GC42-12) _Có đ b n cao, dùng làm các chi ti
t quan tr ng
ộ ề
ế
ọ
3.5 C tính và bi n pháp nâng cao c tính c a gang ệ ơ ủ
ơ ơ
ặ
ơ
ơ c u.ầ a.C tính ơ -Gang c u có c tính cao h n gang xám nhi u; ề ầ +Đ b n: 400-1000MPa; ho c 250-600MPa ộ ề +Đ d o, dai: 5-10%, a= 300-600 KJ/m.m ộ ẻ b.Các bi n pháp nâng cao c tính ệ -Dùng Niken đ hóa b n Ferit ể ề -Tôi đ ng nhi t đ bi n thành Bainit ệ ể ế ẳ
4.Gang d oẻ 4.1 Đ nh nghĩa ị -Gang d o là lo i gang tr ng đ c ượ ủ
nhi trong th i gian dài ờ 850 – 1050 C đ t o thành ể ạ
ế ộ
ạ ẻ (đ n vài ngày) ở m t lo i gang có tính d o cao. ạ -Đây là v t li u có đ b n cao l ạ ế ừ
ậ ệ ấ ố ố
i k th a đ c nh ng ữ ượ t v n có c a gang, th m chí có th thay th ế ể ậ ạ ụ ấ
ắ t đ t ệ ộ ừ ẻ ộ ề tính ch t t ủ cho thép trong r t nhi u ng d ng mà các lo i gang ề ứ khác không có kh năng. ả
4.2 Thành ph nầ -L
ng cacbon trong gang d o kho ng
ượ
ẻ
ả 2.2-2.8%, ít graphit hóa tính d o cao ẻ 0.8- 1.4%
ng Silic có th l y t
-L
ể ấ ừ
ượ
Ứ ụ
c ch t o các chi ti t đòi h i đ ng th i các 4.3 ng d ng Gang d o đ ế ỏ ồ ờ ế ạ
ứ ạ ỏ
t trong các ô tô, máy kéo, ế
ẻ ượ tính ch t sau: ấ -Hình d ng ph c t p; ạ -Thi t k thành m ng; ế ế -Ch u va đ p; ị ậ S d ng nhi u làm các chi ti ề ử ụ máy di t. ệ
