09/2010
1
Chương 5. Thép và gang
Chương 5. Thép và gang
5.1 Khái niệm vềthép C và thép hợp kim
5.2 Thép xây dựng
5.3 Thép chếtạo máy
5.4 Thép dụng cụ
5.5 Thép và hợp kim đặc biệt
5.6 Gang
09/2010
2
5.1 Khái niệm vềthép 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 tốC
-Ảnh hưởng đến tổchức:
+%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%
5.1 Khái niệm vềthép C và thép hợp kim
5.1.1 Thép cacbon
b) Ảnh hưởng của nguyên tốC
- 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 cụcắt,
khuôn dập, dụng cụ đo
09/2010
3
5.1 Khái niệm vềthép C và thép hợp kim
5.1.1 Thép cacbon
c) Ảnh hưởng của nguyên tốtạp chất
- Mn (0,5-0,8%): khửoxy, hòa tan vào F hóa bền pha F:
Mn + FeO →Fe + MnO
- Si (0,2-0,4%): khửoxy 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 bởnguôi
- S (0,05%): kết hợp với Fe tạo hỗn hợp cùng tinh (Fe2S + Fe) có nhiệt
độ nóng chảy thấp, bởnóng
d) Ảnh hưởng của nguyên tốtạp chất
- 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%
5.1 Khái niệm vềthép C và thép hợp kim
5.1.1 Thép cacbon
d) Ảnh hưởng của nguyên tốtạp chất
- Phân loại theo phương pháp khửoxy:
+ Thép sôi (khửoxy không triệt để), sửdụng FeMn
+ Thép lặng (khửoxy triệt để), sửdụng cảFeMn, FeSi, Al
+ Thép nửa lặng khửbằng FeMn và Al
- Theo công dụng:
+ Thép kết cấu: gồm thép xây dựng và thép chếtạo máy
+ Thép dụng cụ: dùng chếtạo các công cụchuyên dùng
09/2010
4
5.1 Khái niệm vềthép 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 cảthành phần và cơ tính
- Thép kết cấu chất lượng tốt để chếtạo 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 (ΓOCT), Mỹ(ASTM, AISI, SAE), Nhật (JIS)
5.1 Khái niệm vềthép C và thép hợp kim
5.1.1 Thép cacbon
e) Ưu, nhược điểm của thép C:
-Ưu điểm:
+Rẻ, dễkiếm do không dùng nguyên tốhợp kim đắt tiền
+Có cơ tính phù hợp với điều kiện thông dụng
+ Có tính công nghệtốt: dễ đúc, cán, rèn, cắt hơn thép
hợp kim
-Nhược điểm:
+Độ thấm tối thấm nên hiệu quảhóa bền không cao
+ Tính chịu nhiệt độ cao kém
+ Không có tính chất hóa lý đặc biệt: tính cứng nóng,
chống ăn mòn
09/2010
5
5.1 Khái niệm vềthép C và thép hợp kim
5.1.2 Thép hợp kim
a) K/n: Thép có chất lượng tốt trởlên
(%P, S < 0,04%) và một sốnguyên
tốkhác (Cr, Ni, W, Mo, Ti…) với hàm
lượng đủ lớn làm thay đổi tổchức,
cải thiện tính chất của thép
b) Quy định hàm lượng của các
nguyên tốhợp kim
B ≥0,002%Cu ≥0,3%Ti ≥0,01%
Mo ≥0,05-0,2%W ≥0,1-0,5%Ni ≥0,5-0,8%
Cr ≥0,5-0,8%Si ≥0,5-0,8%Mn ≥0,8-1,0%
5.1 Khái niệm vềthép 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 quảhóa bền, giảm dẻo dai
+ Tính công nghệkém hơn thép C
- Tính chịu nhiệt độ cao:
+ Cacbit của nhiều nguyên tốhợp kim có tác dụng ngăn chặn sựphân
hóa M, kết tụcacbit giữ được độ bền, độ cứng ởnhiệt độ cao
+Cólớp oxyt đặc biệt, sít chặt chống oxy hóa ởnhiệt độ cao
- Tính chất đặc biệt:
+Bền ăn mòn trong nhiều môi trường
+Từtính đặc biệt, tính giãn nởnhiệt đặc biệt