Tài liệu Giáo trình kim loại vật liệu

  • Số trang: 141 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 220 |
  • Lượt tải: 0
tranvantruong

Đã đăng 3224 tài liệu

Mô tả:

giáo trình kim loại vật liệu
§¹i häc ®μ n½ng - Tr−êng §¹i häc kü thuËt TS. §inh Minh DiÖm Gi¸o tr×nh Kim lo¹i thiÕt bÞ nhiÖt §μ n½ng, 2003 §¹i häc ®μ n½ng - Tr−êng §¹i häc kü thuËt TS. §inh Minh DiÖm Tãm t¾t bμi gi¶ng PhÇn 2 §óc kim lo¹i §μ n½ng, 2003 §¹i häc ®μ n½ng - Tr−êng §¹i häc kü thuËt TS. §inh Minh DiÖm Tãm t¾t bμi gi¶ng Ch−¬ng 4 Gia c«ng c¾t gät kim lo¹i §μ n½ng, 2003 §¹i häc ®μ n½ng - Tr−êng §¹i häc kü thuËt TS. §inh Minh DiÖm Tãm t¾t bμi gi¶ng Kü thuËt c¬ khÝ §μ n½ng, 2003 Ch−¬ng 1: vËt liÖu kim lo¹i 1.1. TÝnh chÊt cña kim lo¹i 1.1.1 TÝnh chÊt ho¸ häc • Kim lo¹i lµ c¸c nguyªn tè ho¸ häc ë phÝa tr¸i b¶ng tuÇn hoµn Men®eleÐp. • Kim lo¹i tham gia c¸c ph¶n øng víi ¸ kim; • CÊu t¹o nguyªn tö: líp ®iÖn tö ngoµi cïng dÔ t¸ch khái h¹t nh©n trë thµnh ®iÖn tö tù do vµ nguyªn tö trë thµnh ion d−¬ng. • Ngoµi ra trong thùc tÕ chÕ t¹o c¸c chi tiÕt m¸y ta cÇn kÓ ®Õn tÝnh chÞu ¨n mßn, tÝnh chÞu nhiÖt , tÝnh chÞu a xÝt, . . . cña kim lo¹i vµ hîp kim cña chóng. 1.1. 2 TÝnh chÊt vËt lý • Kim lo¹i lµ vËt liÖu cã ¸nh kim; • HÖ sè gi·n në nhiÖt kh¸c nhau; • Cã tÝnh dÉn ®iÖn, dÉn nhiÖt tèt; • Khèi l−îng riªng (γ) vµ nhiÖt ®é nãng ch¶y ( Tonc ) kh¸c nhau; • Kim lo¹i cã cÊu tróc m¹ng tinh thÓ ; 1.1. 3 TÝnh c«ng nghÖ Kim lo¹i cã ®é bÒn, ®é dÎo cao, cã kh¶ n¨ng gia c«ng nãng hoÆc gia c«ng nguéi,... §Æc tr−ng cho tÝnh c«ng nghÖ cña vËt liÖu lµ : tÝnh ®óc, tÝnh rÌn, tÝnh hµn vµ tÝnh gia c«ng c¾t gät vµ nhiÖt luyÖn (gia c«ng xö lý nhiÖt). a. TÝnh ®óc • TÝnh ch¶y lo·ng cao (nªn kh¶ n¨ng ®iÒn ®Çy lßng khu«n tèt); • Cã tÝnh co ngãt khi kÕt tinh (®«ng ®Æc). • TÝnh thiªn tÝch: Sù kh«ng ®ång nhÊt vÒ thµnh phÇn ho¸ häc cña kim lo¹i trong vËt ®óc. • TÝnh hoµ tan khÝ b. TÝnh rÌn Kh¶ n¨ng biÕn d¹ng vÜnh cöu cña kim lo¹i khi chÞu t¸c dông cña ngo¹i lùc ®Ó t¹o nªn h×nh d¸ng nhÊt ®Þnh mµ kh«ng bÞ ph¸ huû. c. TÝnh hµn Kh¶ n¨ng t¹o nªn mèi liªn kÕt kh«ng thÓ th¸o rêi ®−îc gäi lµ mèi hµn. d. TÝnh c¾t gät Kh¶ n¨ng cho phÐp gia c«ng trªn c¸c m¸y c¾t gät nh−: tiÖn, phay, bµo, khoan, mµi ... TÝnh c¾t gät phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè . VÝ dô : ThÐp Ýt c¸c bon dÔ c¾t gät h¬n thÐp c¸c bon cao; Gang x¸m dÔ gia c«ng c¾t gät h¬n gang tr¾ng). e. TÝnh NhiÖt luyÖn : Kh¶ n¨ng cho phÐp thay ®æi c¬ tÝnh vµ mét sè tÝnh chÊt cña vËt liÖu nhê qu¸ tr×nh xö lý nhiÖt. 1. 2 Ph©n lo¹i vËt liÖu kim lo¹i (®¬n chÊt) Theo mµu s¾c Kim lo¹i ®en Kim lo¹i mµu : Fe; theo [12] cßn cã Co, Ni, Mn,... ( mµu ®en x¸m) : Al, Cu, Pt, Au, .... 1 Theo nhiÖt ®é nãng ch¶y Kim lo¹i khã ch¶y T nc Kim lo¹i dÔ ch¶y Kim lo¹i nhÑ Kim lo¹i quý Kim lo¹i phãng x¹ Kim lo¹i hiÕm Cu Ni Fe Ti Pt Zr Cr V Nb Mo Ta W Zn Sn Bi Pb NhiÖt ®é Khèi l−îng riªng nãng ch¶y oC g/cm3 : 1083 8,93 : 1450 8,90 : 1539 7,87 : 1668 4,51 : 1769 21,45 : 1855 6,51 : 1875 7,19 : 1950 6,02 : 2468 8,57 : 2620 10,2 : 2996 16,65 : 3395 19,35 : 419 7,11 : 232 7,29 : 271,3 9,80 : 327 11,34 Be : 1284 1,85 Mg : 650 1,74 Al : 660 2,72 Au : 1063 19,32 Ag : 960 10,5 Pt : 1769 21,45 U : 1133 19,0 Ra (radi), Th (th«ry) Pu (plutoni), Co,... La, Cs (Xªzi), Nd (Nª«dim), Pr (Prasc«®im) ... 1.3 kim lo¹i mμu : Kim lo¹i mµu vµ hîp kim mµu lµ kim lo¹i mµ hÇu nh− kh«ng cã chøa s¾t. Kim lo¹i mµu th−êng cã c¸c tÝnh chÊt ®Æc biÖt vµ −u viÖt h¬n kim lo¹i ®en : tÝnh dÎo cao, c¬ tÝnh kh¸ cao, cã kh¶ n¨ng chèng ¨n mßn, chèng mµi mßn, cã tÝnh dÉn ®iÖn, dÉn nhiÖt tèt. C¸c kim lo¹i mµu th«ng dông lµ nh«m, ®ång, titan, manhª, thiÕc, vµng b¹c vµ c¸c hîp kim cña chóng. Kim lo¹i mµu cã thÓ ph©n lo¹i theo mét sè ®Æc ®iÓm sau : 1.3.1 Kim lo¹i nÆng (cã khèi l−îng riªng γ >= 5 g/ cm3) g/ cm3 VÝ dô : γ W = 19,35 γ cu = 8,94 g/ cm3 γ Ni = 8,92 g/ cm3 γ Sn = 7,30 g/ cm3 γ Zn = 7,14 g/ cm3 1.3.2 Nhãm kim lo¹i nhÑ γ <= 5 g/ cm3) VÝ dô : γ Ti = 4,51 g/ cm3 2 1.3.3 1.3.4 1.3.5 g/ cm3 γ Al = 2,70 γ Be = 1,85 g/ cm3 γ Mg = 1,74 g/ cm3 Nhãm kim lo¹i quý : Au, Ag, Pt vµ kim lo¹i thuéc nhãm platin Kim lo¹i hiÕm : Titan (Ti), Ga, W, Li, Mo, Kim lo¹i b¸n dÉn : Se len (Se), As, Si, Ge , ... 1.3.6 Nh«m vμ hîp kim nh«m Nh«m thuéc nhãm kim lo¹i nhÑ (kim lo¹i bay) cã khèi l−îng riªng nhá (2,7 g/cm ), cã tÝnh dÉn ®iÖn dÉn nhiÖt tèt, cã kh¶ n¨ng chèng ¨n mßn cao vµ cã tû bÒn cao vµ tÝnh dÎo cao. Nh«m nguyªn chÊt : TCVN 1859-75 ký hiÖu : TCVN TC Liªn x« Al 99,60 (99,60%Al) A999 (99,999%Al) ... Al 99,00 (99%Al) A0 (99,00%Al) Hîp kim cña nh«m : Al - Mg Al - Cu, Al - Cu - Mg (§ua - ra dïng lµm vµnh xe ®¹p,...) Al - Cu - Li; Al - Mg - Li (RÊt nhÑ dïng trong ngµnh hµng kh«ng) Hîp kim nh«m cã 2 lo¹i : nh«m biÕn d¹ng vµ nh«m ®óc. 3 1.3.7 §ång vμ hîp kim cña ®ång §ång nguyªn chÊt : TCVN 1659-75 ký hiÖu : VN Liªn x« Cu99,99 ( 99,99%Cu) M00 (99,99%Cu) Cu99,90 (99,90%Cu) M1 (99,90%Cu) Hîp kim cña ®ång cã : Br«ng (®ång thanh lµ hîp kim cña Cu víi Sn hoÆc c¸c nguyªn tè kh¸c trõ kÏm (Zn) : TCVN TCLX BCuSn5P0,5 БpA5 5%Al Lat«ng (®ång thau lµ hîp kim cña Cu + Zn) LCuZn30 (Zn=30%) л70 70%Cu cßn l¹i lµ Zn Trªn ®©y lµ b¶ng ph©n lo¹i cã tÝnh t−¬ng ®èi. VÝ dô Li cã thÓ lµ kim lo¹i nhÑ nh−ng còng cã thÓ lµ kim lo¹i b¸n dÉn. Nãi chung c¸c kim lo¹i b¸n dÉn lµ kim lo¹i hiÕm. Gi¸ c¶ so s¸nh t−¬ng ®èi : Fe Au Pt Rh =1 W = 75 lÇn = 11.000 lÇn Ni = 17 lÇn = 27.000 lÇn Ag = 290 lÇn = 45.000 lÇn ( R« ®i) 1 . 4 C¬ tÝnh cña kim lo¹i 1. 4.1 §é bÒn 3 Lµ kh¶ n¨ng cña vËt liÖu chÞu t¸c dông cña ngo¹i lùc mµ kh«ng bÞ ph¸ huû. §ã lµ tËp hîp c¸c ®Æc tr−ng c¬ häc ph¶n ¸nh søc chÞu ®ùng t¶i träng c¬ häc tÜnh cña vËt liÖu. Chóng ®−îc x¸c ®Þnh b»ng øng suÊt cña t¶i träng g©y ra. øng suÊt ®−îc ký hiÖu lµ σ; Giíi h¹n bÒn lµ øng suÊt cao nhÊt mµ mÉu chÞu ®ùng ®−îc tr−íc khi ph¸ huû vµ ®−îc ký hiÖu σB . Tuú theo d¹ng lùc t¸c dông mµ ta cã Cã c¸c kh¸i niÖm : ®é bÒn kÐo (σk) ; ®é bÒn uèn (σu) ; ®é bÒn nÐn (σn) ... Giíi h¹n bÒn kÐo ®−îc tÝnh theo c«ng thøc : σB = Pmax/ Fo; T−¬ng tù ta cã thÓ tÝnh giíi h¹n bÒn uèn, giíi h¹n bÒn nÐn. §¬n vÞ tÝnh lµ : N/mm2; KN/m2; MN/m2. 1 KG/mm2 = 9,8 . 106 Pa BiÕn d¹ng ®µn håi lµ biÕn d¹ng mµ khi khö bá lùc t¸c dông nã vÉn trë vÒ tr¹ng th¸i ban ®Çu víi h×nh d¹ng, kÝch th−íc kh«ng bÞ thay ®æi (tøc lµ ch−a x¶y ra biÕn d¹ng dÎo hay l−îng biÕn d¹ng kh«ng ®¸ng kÓ kho¶ng 0,001 - 0,005 % ). Giíi h¹n ch¶y quy −íc lµ σ0,2 - lµ øng suÊt t¹i thêi ®iÓm mµ mÉu bÞ biÕn d¹ng d− lµ 0,2 % so víi chiÒu dµi ban ®Çu. 1. 4. 2 §Æc tr−ng cho tÝnh dÎo cña vËt liÖu : • §é gi¶n dµi t−¬ng ®èi δ = [(l1 - lo) / lo] . 100 % • §é co th¾t mÈu ψk = [(Fo - F1) / Fo] . 100 % Trong ®ã : lo, l1 - ®é dµi cña mÉu thö tr−íc vµ sau khi kÐo (mm) Fo, F1 - DiÖn tÝch tiÕt diÖn cña mÉu tr−íc vµ sau khi kÐo (mm2) 1. 4. 3 §é dai va ®Ëp Lµ c«ng tiªu phÝ ®Ó ph¸ huû mét ®¬n vÞ diÖn tÝch tiÕt diÖn ngang khi cã lùc t¸c dông ®ét ngét víi gia tèc lín. ak = A / F ; KG.m/cm2 hay KJ/m2. F - DiÖn tÝch tiÕt diÖn ngang t¹i vÞ trÝ c¾t r·nh; A - C«ng sinh ra ®Ó ph¸ huû mÈu thö; ( KG.m) S¬ ®å thö mÈu va ®Ëp nh− h×nh 1-1 L1 Lo ho h1 H×nh 1-1 S¬ ®å x¸c ®Þnh ®é dai va ®Ëp A2 = m h1 A1 = m ho Ak = A1 - A2 = m (ho - h1) ho = lo - l1 l1 = lo.Cosβ m - Khèi l−îng con l¾c kg 1. 4. 4 §é cøng : 4 Lµ kh¶ n¨ng chèng l¹i biÕn d¹ng dÎo côc bé cña kim lo¹i vµ hîp kim d−íi t¸c dông cña t¶i träng ngoµi. §é cøng ®Æc tr−ng cho tÝnh chÞu mµi mßn, kh¶ n¨ng gia c«ng c¾t, kh¶ n¨ng mµi bãng cña vËt liÖu. a. §é cøng Brinen ( HB) §Çu ®o lµ mét viªn bi thÐp ®· nhiÖt luyÖn. DiÖn tÝch vÕt lâm cña bÒ mÆt viªn bi t¸c dông lªn bÒ mÆt vËt liÖu ®Æc tr−ng cho ®é cøng cña vËt liÖu. DiÖn tÝch nµy cµng nhá th× vËt liÖu cµng cøng vµ ng−îc l¹i. HB ∼ P/S;(KG/mm2) S - DiÖn tÝch bÒ mÆt chám cÇu (mm2) cã ®−êng kÝnh d (mm); P D d H×nh 1-2 H×nh d¸ng mòi ®©m khi ®o ®é cøng Brinel P - Lùc t¸c dông lªn viªn bi KG; D - §−êng kÝnh viªn bi (mm) ; d ®−êng kÝnh vÕt lâm (mm) §−êng kÝnh viªn bi cã thÓ lµ: D = 10mm; 5mm; 2,5 mm; 2 mm vµ 1 mm §é cøng Brinel ®−îc tÝnh theo c«ng thøc : HB = P/F F - diÖn tÝch mÆt chám cÇu cña vÕt lâm viªn bi khi ®o (mm2) πD 2 πD 2 2 F= 2 − 2 D −d §é bÒn cña vËt liÖu cã thÓ tÝnh gÇn ®óng theo c«ng thøc [12] §èi víi σB = a . HB thÐp : a = 0,33 - 0,36;( HB ≈ 3σB ) ®ång : a = 0,48 - 0,53; ®ua ra : a = 0,37; HB = P P = π D S .( D − D 2 − d 2 ) 2 §èi víi thÐp vµ gang th× th−êng dïng : P = 3000 KG, D = 10mm §¬n vÞ tÝnh : KG/mm2. b . §é cøng Rokwell (Rèc ven) ( HRA, HRB, HRC) H×nh nãn H×nh 1-3 H×nh d¸ng mòi ®©m khi ®o ®é cøng Roocwell Mòi ®©m ®−îc lµm b»ng kim c−¬ng cã d¹ng h×nh nãn, gãc ë ®Ønh lµ 120o, Khi ®o HRA, HRC b¸n kÝnh r = 0,2 mm, Khi ®o HRB b¸n kÝnh r ≈ 1,588 mm. §é cøng tû lÖ víi chiÒu s©u lón cña mòi ®©m ( 1/h ); Tuú thuéc vµo lùc t¸c dông P ta cã 3 thang ®o ®é cøng øng víi c¸c t¶i träng P nh− sau : 5 HRA: khi P = 60 HRB: khi P = 100 HRC: khi P = 150 KG KG KG c . §é cøng VÝc - Ker (HV) Mòi ®o b»ng kim c−¬ng d¹ng h×nh th¸p cã gãc ë gi÷a 2 mÆt ®èi xøng lµ 136o, ®¸y vu«ng, ®é cøng ®−îc ký hiÖu lµ HV Trong ®ã = P/F = (2 P.Sin α/2)/d2 ≈ 1,8544 (P/d2) P - Lùc t¸c dông lªn mòi ®o (KG) ; d - ChiÒu dµi ®−êng chÐo vÕt lâm (mm) H×nh th¸p H×nh ®o ®é cøng Viker Ghi chó: §é cøng 1-4 HRC HB vµ HRB HV H×nh d¸ng mòi ®©m khi - Th−êng dïng ®Ó ®o vËt cøng - Th−êng dïng ®Ó ®o vËt mÒm - Th−êng dïng ®Ó ®o vËt máng d. §é cøng KNOOP (®o vËt liÖu dßn nh− gèm sø) [2] T606) HK = P P = 14,2. 2 F L B L H×nh 1-4 H×nh d¸ng mòi ®©m khi ®o ®é cøng Knoop 1 . 5 gang vμ c¸c øng dông cña nã 6 S¶n phÈm chñ yÕu cña luyÖn kim ®en lµ gang vµ thÐp . ThÐp chiÕm kho¶ng 90% vµ gang kho¶ng 10%. Trong c¸c lo¹i thÐp cã kho¶ng 90 % thÐp c¸c bon vµ 10 % thÐp hîp kim . Gang Lµ hîp kim cña s¾t víi c¸c bon vµ 1 sè nguyªn tè kh¸c trong ®ã thµnh phÇn c¸c bon : 2,14% < C < 6,67 %. Thùc tÕ trong gang th−êng cã c¸c nguyªn tè kh¸c nh− : Si, Mn, ... P, S lµ c¸c t¹p chÊt . 1.5.1 §Æc ®iÓm chung cña gang • Gang cã tÝnh ®óc tèt ( tÝnh ch¶y lo·ng cao, kh¶ n¨ng ®iÒn ®Çy khu«n tèt); • Gang cã kh¶ n¨ng gi¶m chÊn tèt, chÞu xung nhiÖt tèt, chÞu mµi mßn trong ®iÒu kiÖn kh«ng b«i tr¬n ®Çy ®ñ. • Gi¸ thµnh rÎ h¬n thÐp; v× thÕ gang ®−îc sö dông nhiÒu trong viÖc chÕ t¹o m¸y vµ trong c«ng nghiÖp nãi chung. • Gang cã tÝnh dßn nªn hÇu nh− kh«ng cã kh¶ n¨ng biÕn d¹ng, tÝnh bÒn thÊp . 1.5.2 Ph©n lo¹i gang Dùa vµo tr¹ng th¸i c¸c bon ë trong gang ng−êi ta chia ra: a- Gang tr¾ng C¸c bon ë tr¹ng th¸i liªn kÕt ë d¹ng Fe3C, mÆt g·y cã mµu s¸ng tr¾ng lµ mÇu cña Fe3C. Gang tr¾ng th−êng chøa Ýt Si. Gang tr¾ng cã ®é cøng lín (450 - 650 HB). §Ó t¨ng tÝnh chÞu mµi mßn cã va ®Ëp, tÝnh chÞu nhiÖt, gang tr¾ng ®−îc cho thªm c¸c nguyªn tè hîp kim : Cr, Mo, Ni V× gang tr¾ng khã gia c«ng c¾t gät nªn nã Ýt ®−îc sö dông ®Ó chÕ t¹o c¸c chi tiÕt m¸y, mµ phÇn lín dïng ®Ó luyÖn thÐp, hoÆc dïng nã ®Ó ñ ra gang dÏo dïng trong ®óc c¸c chi tiÕt chÞu mµi mßn nh− bi nghiÒn xi m¨ng, ... b- Gang x¸m PhÇn lín hoÆc toµn bé c¸cbon ë tr¹ng th¸i tù do (grafit d¹ng tÊm); mÆt gÉy cã mµu x¸m (mµu cña grafit). Gang x¸m cã ®é bÒn thÊp, tÝnh dÎo kÐm, nh−ng cã ®é bÒn nÐn tèt, cã kh¶ n¨ng tù b«i tr¬n khi lµm viÖc trong ®iÒu kiÖn chÞu mµi mßn kh«, cã tÝnh chÞu xung nhiÖt vµ tÝnh gi¶m chÊn tèt, gi¸ thµnh rÎ nªn ®−îc sö dông rÊt réng r·i trong viÖc chÕ t¹o th©n m¸y, bÖ m¸y, c¸c chi tiÕt chÞu lùc kh«ng lín, c¸c chi tiÕt cã tÝnh nghÖ thuËt,... Gang x¸m ®−îc ký hiÖu lµ GX xx - yy víi 2 chØ sè gåm : xx Gi¸ trÞ tèi thiÓu cña ®é bÒn kÐo yy ®é bÒn uèn tèi thiÓu cña gang ( KG / mm2 ). VÝ dô : GX 12-28, GX15-32, GX 18-36, GX 21-40, GX 24-44, GX 28-48, GX 32-52, GX 36-56,... ) Trong thùc tÕ ta hay dïng c¸c ký hiÖu theo tiªu chuÈn cña Liªn x« (ΓOCT : Cч) vµ theo TCVN ®−îc ký hiÖu lµ : GX Trong thùc tÕ do c¸c ®iÒu kiÖn nÊu luyÖn kh¸c nhau cã thÓ cã d¹ng gang x¸m biÕn tr¾ng. Lo¹i gang nµy cã tæ chøc thay ®æi tõ ngoµi vµo trong: líp ngoµi cïng lµ gang tr¾ng, líp trung gian lµ gang hoa r©m ( chøa ledeburÝt vµ grafÝt tù do) vµ líp trong cïng lµ gang x¸m. Gang x¸m biÕn tr¾ng th−êng ®−îc dïng ®Ó ®óc trôc c¸n, b¸nh xe gßng, c¸c chi tiÕt cam, m¸ nghiÒn, ®Çu phun c¸t, ®Çu phun bi, ... 7 σ kÐo Theo TCVN KG/mm2 GX 12 - 28 GX 15 - 32 GX 18 - 36 GX 21 - 40 GX 24 - 44 GX 28 - 48 GX 32 - 52 GX 35 - 56 GX 38 - 60 σ uèn KG/mm2 12 (120 Mpa)28 15 32 18 36 21 40 24 44 28 48 32 52 35 56 38 60 δ % HB [12] trang 217 143 - 229 163 - 229 170 - 229 170 - 241 170 - 241 170 - 241 187 - 255 197 - 269 207 - 269 c . Gang bÒn cao (hay cßn gäi lµ gang cÇu) PhÇn lín hoÆc toµn bé c¸c - bon ë tr¹ng th¸i tù do grafit cã d¹ng h×nh cÇu; hîp kim lµm biÕn tÝnh gang lµ Mg hoÆc Ce (xezy) vµ c¸c nguyªn tè ®Êt hiÕm. Ký hiÖu theo Liªn x« : Bч Ký hiÖu theo ViÖt nam :GC vµ 2 chØ sè giíi h¹n bÒn kÐo vµ ®é d·n dµi t−¬ng ®èi cña gang δ5 (%) . VÝ dô GC 40-10 : cã σK ≥ 400 MPa , δ5 ≥ 10 % σK σ Ch δ HB 2 2 KG/mm % KG/mm GC 45 - 0 45 36 187 - 225 GC 50 - 1,5 50 38 1,5 187 - 255 GC 60 - 2 60 42 2,0 197 - 269 GC 45 - 5 45 33 5,0 170 - 207 GC 40 -10 40 30 10,0 156 - 197 d. Gang dÎo (cßn gäi lµ gang rÌn) §−îc chÕ t¹o tõ gang tr¾ng ( b»ng c¸ch ®em ñ gang tr¾ng, lóc ®ã c¸cbon trong gang tr¾ng sÏ chuyÔn sang d¹ng b«ng ) cã ®é bÒn cao vµ cã tÝnh chÞu mµi mßn tèt, cã tÝnh dÎo t−¬ng ®èi tèt nªn cã thÓ gia c«ng b»ng ¸p lùc. Ký hiÖu theo Liªn x« : Kч Ký hiÖu ViÖt nam: GZ + chØ sè giíi h¹n bÒn tèi thiÓu + ®é d·n dµi t−¬ng ®èi ( %) Do gi¸ thµnh ®¾t nªn gang dÏo th−êng ®−îc dïng ®Ó chÕ t¹o c¸c chi tiÕt nhá, thµnh máng, chÞu va ®Ëp trong c«ng nghiÖp ( guèc h·m xe löa, «t«, m¸y kÐo, m¸y dÖt, m¸y n«ng nghiÖp, ... Thµnh phÇn gang rÌn : C 2,4 - 2,8 Mn ≤ 1 % S ≤ 0,2 % Si 0,8 - 1,4 P ≤ 0,2% C¬ tÝnh cña gang rÌn : σ kÐo KG/mm2 GZ 30 - 6 30 GZ 38 - 8 38 GZ 35 - 10 35 GZ 37 - 12 37 GZ 45 - 6 45 δ % 6.0 8.0 10.0 12.0 6 HB 163 149 241 8 GZ 50 - 4 GZ 60 - 3 GZ 60 - 2 50 4 241 60 3 269 60 2 e. Gang biÕn tÝnh §−îc chÕ t¹o tõ gang x¸m b»ng c¸ch cho c¸c chÊt biÕn tÝnh vµo nh−: Si, Al, Ca, Fe-Si, Ca-Si,... øng dông gang biÕn tÝnh: ®óc c¸c chi tiÕt cã thµnh máng vµ phøc t¹p. f. Gang giun Lµ gang cã grafÝt d¹ng giun,. §©y lµ d¹ng trung gian gi÷a grafÝt d¹ng tÊm vµ d¹ng cÇu. Lo¹i gang nµy ®−îc chÕ t¹o b»ng c¸ch biÕn tÝnh gang láng b»ng phèi hîp c¸c nguyªn tè cÇu ho¸ grafÝt nh− Mg, Ce vµ c¸c nguyªn tè ®Êt hiÕm víi c¸c nguyªn tè khö cÇu nh− Ti, Al. §Ó chèng khuynh h−íng t¹o xªmentÝt tù do khi kÕt tinh, gang láng ®−îc biÕn tÝnh lÇn 2 b»ng c¸c chÊt grafÝt ho¸ nh− FeSi, CaSi, ... TÝnh chÊt cña gang giun n»m gi÷a gang x¸m vµ gang cÇu, nh−ng c¬ tÝnh gÇn gièng gang cÇu, cßn lý tÝnh vµ tÝnh ®óc th× gÇn gièng gang x¸m. g . C¸c lo¹i gang ®Æc biÖt kh¸c Gang chÞu ¨n mßn Lµ mét lo¹i gang hîp kim cao. C¸c nguyªn tè hîp kim cã thÓ lµ : Si, Cr, Ni . Chóng cã c¸c lo¹i gang sau : Gang silic cao ( Si = 12 - 17 % cã thÓ chÞu ®−îc m«i tr−êng HNO3, H2SO4, H3PO4 . Khi cho thªm Si ≈ 17 %, Mo ≈ 3,5 - 4 % th× gang cã thÓ lµm viÖc ®−îc trong HCl víi mäi nång ®é. Gang Cr«m cao (1,0 - 2,2 % C; 0,5 - 2,5 % Si, 0,3 - 1,0 % Mn, 20 - 26 % Cr ) Cã c¬ tÝnh kh¸ cao, ®é cøng cao nªn khã gia c«ng c¬; lµm viÖc tèt trong HNO3, H3PO4, trong dung dÞch muèi vµ trong chÊt h÷u c¬ kh«ng hoµn nguyªn. Gang ni ken cao (1,8 - 3,0)%C; (1,0 - 2,75)%Si; (0,4 - 1,5)% Mn; 14 - 30% Ni) Cã c¬ tÝnh kh¸, dÔ gia c«ng c¾t gät. Chóng lµm viÖc tèt trong H2SO4, HCl, trong a xÝt cã tÝnh « xy ho¸ yÕu, vµ kiÒm ë ®iÒu kiÖn chÞu ¨n mßn, mµi mßn vµ chÞu nãng. Gang chÞu nhiÖt Trong thµnh phÇn gang cã c¸c nguyªn tè hîp kim : Si, Cr, Al víi mét hµm l−îng x¸c ®Þnh , ®ñ ®Ó t¹o ra trªn bÒ mÆt gang mét líp «xÝd bÒn sÝt chÆt , lµm cho gang kh«ng bÞ « xy ho¸. C¸c lo¹i gang chÞu nhiÖt sau : * Gang hîp kim silic Thµnh phÇn :1,6 - 2,5%C, 4-6% Si, 0,4 - 0,8% Mn ) Cã thÓ lµm viÖc ë nhiÖt ®é 600 oC nÕu lµ gang x¸m; Cã thÓ lµm viÖc ë nhiÖt ®é 950 - 1000 oC nÕu lµ gang cÇu; * Gang Cr«m cao ( 2,4-3,6% C, 12-18% Cr). Lµm viÖc ë ®iÒu kiÖn chÞu mµi mßn vµ chÞu nhiÖt. Gang chøa: (2,5-2,9)%C, (25-29)% Cr lµm viÖc ®−îc ë nhiÖt ®é 900 oC. * Gang c¸c bon thÊp (1-2%C, 25-29%Cr) Lµm viÖc trong ®iÒu kiÖn ¨n mßn vµ mµi mßn ®Õn nhiÖt ®é 1100 oC. 9 * Gang nh«m cao chøa l−îng nh«m kho¶ng > 7 %Al ( 1,3 -1,7 %C, 1,3-1,6 %Si, 0,4-1,0 %Mn, 18-25 %Al) . Lµm viÖc ®Õn nhiÖt ®é 900 oC. 1.6 ThÐp vμ c¸c øng dông cña nã ThÐp lµ hîp kim cña s¾t víi c¸c bon vµ 1 sè nguyªn tè kh¸c trong ®ã thµnh phÇn c¸c bon : C < 2,14%. Ngoµi ra cßn cã mét sè nguyªn tè kh¸c : Mn, Si,... c¸c t¹p chÊt: S, P, O2, N2, H2 1.6.1 ThÐp c¸c bon th«ng dông (hay cßn cã tªn gäi lµ thÐp c¸c bon chÊt l−îng th−êng). Chóng ®−îc chia thµnh 3 nhãm ( theo TCVN vµ tiªu chuÈn cña Liªn x« ) Nhãm A - §¶m b¶o vÒ c¬ tÝnh cña thÐp; Nhãm B - §¶m b¶o vÒ thµnh phÇn ho¸ häc (cho phÐp hµn) Nhãm C - §¶m b¶o c¬ tÝnh & thµnh phÇn ho¸ häc, dïng cho c¸c kÕt cÊu yªu cÇu vÒ chÊt l−îng cao nh− kÕt cÊu hµn;... Ký hiÖu theo TCVN 1765 - 75 ThÐp c¸c bon : ( ý nghÜa cña ký hiÖu : CT - C c¸c bon, T- thÐp ) 3 nhãm A, B, C Ký hiÖu theo %C %Mn TCVN 1675-75 Nhãm A CT31 CT33 CT34 CT38 CT42 CT51 CT61 T¹p chÊt S <0,23 0,06-0,12 0,09-0,15 0,14-0,22 0,18-0,27 0,28-0,37 0,38-49 22 24 26 28 31 P TCLX <0,07 <0,06 <0,045 <0,55 <0,45 <0,55 -/-/-/-/-/-/-/-/- CT0 CT1 CT2 CT3 CT4 CT5 CT6 C¬ tÝnh cña thÐp nhãm A: Ký hiÖu theo TCVN 1675-75 CT31 CT33 CT34 CT38 CT42 CT51 CT61 σb KG/mm2 32 32 - 40 34 - 42 38 - 47 42 - 52 50 - 62 60 - 72 σ ch KG/mm2 22 24 26 28 31 δ5 Ký hiÖu theo TCLX % 22 CT0 33 CT1 31 CT2 21 - 27 CT3 25 CT4 15 - 21 CT5 11 - 16 CT6 10 Nhãm B Cã thªm c¸c ch÷ c¸i B ®Ó chØ nhãm thÐp vµ c¸c ch÷ c¸i sau ®Ó chØ ph−¬ng ph¸p s¶n xuÊt ra lo¹i thÐp ®ã : M: S¶n xuÊt thÐp b»ng lß M¸c-Tanh VÝ dô : MCT0, MCT1, K: Lß chuyÓn , Б: Lß Besme VÝ dô : MCT33, MCT38, KCT34, KCT38 KΠ - ThÐp s«i ( thÐp kh«ng ®−îc khö « xy triÖt ®Ó) ký hiÖu ViÖt nam ( s) ΠC - ThÐp nöa l¾ng, ký hiÖu ViÖt nam (n) «xy ch−a ®−îc khö mét c¸ch triÖt ®Ó. C - ThÐp l¾ng ( l ) «xy ®−îc khö mét c¸ch triÖt ®Ó. ThÐp nhãm C th× cã ch÷ C tr−íc : CCT31, CCT38,... ThÐp c¸c bon cßn ®−îc ph©n lo¹i theo thµnh phÇn c¸c bon : • C¸c bon thÊp %C < 0,25; • C¸c bon trung b×nh %C = 0,26-0,45 % • C¸c bon cao %C > (0,46-0,75%). 1.6.2 ThÐp c¸c bon kÕt cÊu Dïng ®Ó chÕ t¹o c¸c chi tiÕt m¸y. C¸c lo¹i thÐp nµy cã ®é bÒn cao h¬n. Ký hiÖu t−¬ng tù Liªn x«, chØ thªm phÝa tr−íc ch÷ “ C ” ®Ó ph©n biÖt lµ thÐp c¸c bon : C10, C20... C80, C85 M¸c thÐp VN C10 C20 C40 C45 C Mn Ký hiÖu theo Liªn x« 10 0,07 - 0,13 20 0,17 - 0,24 40 0,37 - 0,44 45 0,20 - 0,49 C¬ tÝnh cña mét sè thÐp trªn nh− sau : M¸c thÐp σ KG/mm2 10 40 15 43 20 47 40 58 45 61 Si 0,35-0,65 0,35-0,65 0,50-0,80 0,50-0,80 δ (% ) 35 32 30 19 16 0,17-0,37 0,17-0,37 0,17-0,37 0,17-0,37 αo (Gãc uèn) 70 65 60 1.6.3 ThÐp x©y dùng ( ΓOCT 380-71 ) Dïng ®Ó chÕ t¹o c¸c kÕt cÊu x©y dùng, cÇu, èng dÉn dÇu, dÇm , nåi h¬i, c¸c kÕt cÊu nµy th−êng chÕ t¹o b»ng ph−¬ng ph¸p hµn. Thµnh phÇn : C < 0,22 - 0,25 nguyªn tè hîp kim gåm cã: Mn, Si ... VÝ dô: C¸c lo¹i thÐp th−êng sö dông [12] (trang 401) CT38 C 0,2 Si 0,2 Mn 0,5 σb 45 σch 25 δ% 30 11 CT38 c CT38 s 17MnSi 0,2 0,2 0,2 0,1 0,05 0,5 0,5 0,5 1,2 45 45 55 25 25 35 30 30 25 ThÐp x©y dùng dïng trong bª t«ng cèt thÐp: thÐp tr¬n, thÐp cã khÝa ( hay thÐp r»n). TCVN 5709 - 93 ThÐp kÕt cÊu trong x©y dùng : XCT34, XCT38, XCT52, ... C¸c ch÷ sè kÌm theo lµ giíi h¹n bÒn kÐo tèi thiÓu ( KG/mm2 ). CT38, CT42 Dïng cho kÕt cÊu kh«ng yªu cÇu cao vÒ lùc; CT51,CT61, Dïng cho kÕt cÊu cã yªu cÇu cao vÒ lùc; cïng víi c¸c thÐp: 25Γ2C (25Mn2Si), 35ΓC (35MnSi), 45 C(45Si), ... [12](trang 403) 1.6.4 ThÐp c¸c bon dông cô Yªu cÇu s¾c, chÞu mµi mßn cã ®é cøng > 60 HRC. øng dông ®Ó chÕ t¹o dông cô c¾t gät, dông cô ®o, khu«n dËp vµ c¸c ®å nghÒ kh¸c ... Thµnh phÇn ho¸ häc : Ký hiÖu theo TCVN vµ ΓOCT Liªn x« Theo VN LX C Mn Cr CD70 Y7 0,65-0,74 0,2 - 0,4 <0,15 CD80 Y8 0,75-0,84 0,15- 0,4 -/CD90 Y9 0,85-0,94 0,15- 0,35 -/CD100 Y10 0,95-1,04 -/-/CD110 Y11 1,05-1,14 -/-/CD120 Y12 1,15-1,24 -/-/CD130 Y13 1,25 - 1,35 -/Dông cô lÊy dÊu : CD100 - CD120 Cã ®é cøng 60 - 62 HRC Dông cô c¾t : CD100 - CD120 §ôc s¾t : CD70 56 - 58 Bµn ren : CD10 59 - 61 Khu«n dËp nguéi: : CD80-CD100 60 - 62 1.6.5 ThÐp c¸c bon lß xo: Yªu cÇu ph¶i cã tÝnh ®µn håi Thµnh phÇn thÐp vµ ký hiÖu theo TCVN vµ LX VN LX C Mn Si ThÐp C65 65 0,62 - 0,70 0,5 - 0,8 0,17 - 0,37 C70 70 0,67 - 0,75 0,5 - 0,8 0,17 - 0,37 C75 75 0,72 - 0,80 0,5 - 0,8 0,17 - 0,37 65Mn 65Γ 0,62 - 0,80 0,9 - 1,2 (ThÐp lß xo hîp kim) ¶nh h−ëng cña t¹p chÊt ®Õn thÐp Hµm l−îng c¸c nguyªn tè kho¶ng : Mn - 0,80 % , P - 0,05 %, Si - 0,50 %, S - 0,05 % 12 Mn Cã t¸c dông khö «xy, khö FeO ( FeO lµ chÊt cã h¹i) Mn + FeO ----> MnO + Fe Mn t¨ng ®é bÒn cña thÐp Si Cã t¸c dông khö «xy Si + FeO ---> SiO2 + Fe NÕu SiO2 kh«ng tho¸t kÞp vµo xû th× thÐp sÏ ngËm xû lµm ¶nh h−ëng xÊu ®Õn c¬ tÝnh cña thÐp . P: Hµm l−îng P trong lß Besme : %P 0,07 - 0,12 ≈ %P trong gang. Trong lß M¸cTanh : %P 0,02 - 0,04 trong lß baz¬ Trong lß ®iÖn : %P 0,02 % NÕu hµm l−îng P t¨ng sÏ t¨ng sù dßn nguéi cho thÐp; S: Hµm l−îng l−u huúnh S trong lß Besme %S <= 0,06 % Trong lß bad¬ M¸c-Tanh, hoÆc thÐp chÊt l−îng cao th× l−îng l−u huúnh cho phÐp lµ : S <= 0,02 - 0,03 % Trong thÐp th−êng chøa : S = 0,03 - 0,04 % - L−u huúnh kh«ng tan trong thÐp mµ nã cã thÓ kÕt hîp víi s¾t ®Ó t¹o nªn : FeS (theo ph¶n øng S + Fe ==> FeS) ; cïng tinh [Fe - FeS] n»m ë biªn giíi h¹t cã nhiÖt ®é nãng ch¶y 988 oC nªn sinh dßn nãng. 1.7 ThÐp hîp kim ThÐp hîp kim lµ lo¹i thÐp cã chøa trong ®ã mét l−îng thµnh phÇn c¸c nguyªn tè hîp kim thÝch hîp. C¸c nguyªn tè hîp kim cã thÓ lµ : Mn, Si, Cr. Ni, Ti, Mo,... Hµm l−îng cña chóng ph¶i ®ñ ®Õn møc cã thÓ lµm thay ®æi c¬ tÝnh hoÆc mét sè tÝnh chÊt kh¸c. D−íi c¸c møc yªu cÇu ®ã ng−êi ta chØ coi chóng nh− nh÷ng t¹p chÊt cã trong thÐp. ThÐp hîp kim cã c¬ tÝnh tèt, cã kh¶ n¨ng nhiÖt luyÖn tèt h¬n; cã thÓ cã c¸c ®Æc tÝnh ®Æc biÖt nh− chÞu ¨n mßn, chÞu mµi mßn, bÒn nhiÖt,... 1.7.1 Ký hiÖu c¸c nguyªn tè trong thÐp (theo tiªu chuÈn Liªn x«) a. Ký hiÖu Tªn nguyªn tè Ký hiÖu theo LX« VN theo LX« VN H Ni Γ Mn ц Ziconi T Ti X Cr д Cu Б Nb C Si B W P Bor ю Al M Mo K Co A N2 Φ V П P Ký hiÖu trong hîp kim mµu : Ký hiÖu Tªn nguyªn tè Ký hiÖu theo LX« VN theo LX« A Al ц Mг Mg Б C Sb (¨ngtimoan) O VN Zn Be Sn 13 H C Mц Ж Φ K X Ni Pb Mn Fe P Si Cr ¶nh h−ëng cña mét sè nguyªn tè hîp kim . 1. Cr«m : Cã t¸c dông t¨ng ®é cøng vµ t¨ng ®é bÒn cho thÐp; Cr cã lµm t¨ng tÝnh dÎo chót Ýt nh−ng cã kh¶ n¨ng chèng ¨n mßn cao. 2. Niken t¨ng ®é chÞu ¨n mßn, t¨ng ®é bÒn, ®é dÎo vµ ®é dai va ®Ëp. 3. V«nfram (W) t¹o nªn c¸c bÝt cøng , lµm viÖc ë nhiÖt ®é cao. 4. M¨ng gan (Mn) t¨ng ®é cøng, ®é chÞu mµi mßn. 5. Silic (>1-1,5% ) sÏ lµm t¨ng ®é bÒn nh−ng tÝnh dÎo gi¶m,... 6. Molip®en (Mo) t¨ng tÝnh chÞu nhiÖt, bÒn nhiÖt, tÝnh ®µn håi 7. Coban t¨ng tÝnh chÞu nhiÖt, tõ tÝnh vµ ®é dai va ®Ëp. §å thÞ biÓu diÔn c¸c ¶nh h−ëng hµm l−îng cña c¸c nguyªn tè hîp kim ®Õn ®é dai va ®Ëp ®−îc thÓ hiÖn trªn h×nh H 1-6 §é dai va ®Ëp Ni 25 Cr 20 Mn 15 10 Mo 5 W Si 0 1 2 3 4 5 6 Thµnh phÇn nguyªn tè hîp kim H×nh 1-6 ¶nh h−ëng cña nguyªn tè hîp kim ®Õn ®é cøng cña hîp kim ferrit [12] trang 350 14 §é dai va ®Ëp Ni 25 Cr 20 Mn 15 10 Mo 5 W Si 0 1 2 3 4 5 6 Thµnh phÇn nguyªn tè hîp kim H×nh 1-7 ¶nh h−ëng cña nguyªn tè hîp kim ®Õn ®é dai va ®Ëp cña ferrit [12] trang 350 1.7.2 Ph©n lo¹i thÐp hîp kim Ph©n lo¹i theo thµnh phÇn hîp kim : • ThÐp hîp kim thÊp cã tæng hµm l−îng c¸c nguyªn tè <2,5% • ThÐp hîp kim trung b×nh cã tæng hµm l−îng c¸c nguyªn tè : (2,5 - 10 )% • ThÐp hîp kim cao cã tæng hµm l−îng c¸c nguyªn tè > 10%% Ph©n lo¹i theo thµnh phÇn ho¸ häc: ThÐp mangan, thÐp Ni ken, thÐp cr«m, ; thÐp Ni - Cr;.. Ph©n lo¹i theo c«ng dông: a . ThÐp vßng bi (thÐp æ l¨n) : Yªu cÇu ph¶i cøng vµ chÞu mµi mßn. C Mn Si Cr IIIX6 (LX) 1,05 - 1,15 0,2 - 0,4 0,17 - 0,37 0,4 - 0,7 (TCVN -OL100Cr0,6) IIIX9 1,05 - 1,10 0,2 - 0,4 0,90 - 1,2 0,95 - 1,05 -/- -/- (TCVN -OL100Cr0,9) IIIX15 1,3 - 1,65 (TCVN -OL100Cr1,5) IIIX15CΓ 0,95 - 1,05 0,9 - 1,2 0,4 - 0,65 1,3 - 1,65 (TCVN -OL100Cr2SiMn) b. ThÐp hîp kim dông cô Cã c¸c lo¹i thÐp lµm dao c¾t, thÐp lµm khu«n dËp, thÐp æ l¨n,... Trong ®ã ng−êi ta cßn chia ra dùa vµo tÝnh t«i cña chóng. ThÐp dông cô cã tÝnh t«i thÊp: Dïng lµm ®ôc s¾t, bµn ren, khu«n ,... X05 1,25 - 1,4 0,2 - 0,4 0,4 - 0,6 15 X06 1,05 - 1,14 0,4 - 0,7 65XΦ 0,6 - 0,7 0,3 - 0,6 85XΦ 0,8 - 0,9 0,3 - 0,6 ThÐp dông cô cã tÝnh t«i cao: Nhãm 0,4 - 0,6 0,45 - 0,7 0,45 - 0,7 1 2 3 X 62HRC 9XC 62HRC XΓCBΦ XΓ XBΓ B1 62HRC XB5 ThÐp giã : Dïng ®Ó chÕ t¹o dao trong gia c«ng c¾t gät. P9 C Cr W V Mo 0,85- 0,95 3,5 - 4,4 8,5 - 10 2,0 - 2,6 1,0 12,0 - 13 1,5 - 1,9 0,5 17,0 - 18,5 1,0 - 1,4 1,0 Theo TCVN : 90W9Cr3V2 P12 0,80- 0,90 3,4 - 3,6 Theo TCVN : 85W12Cr3V2Mo P18 0,7 - 0,8 3,8 - 4,4 Theo TCVN : 80W18Cr4VMo 1.8 hîp kim cøng C¸c hîp kim cã thÓ ®−îc chÕ t¹o tõ bét kim lo¹i b»ng ph−¬ng ph¸p nÊu ch¶y th«ng th−êng hoÆc kÕt hîp Ðp bét kim lo¹i víi thµnh phÇn c¸c nguyªn tè kh¸c : C, Al2O3, C¸c bÝt kim lo¹i, Ni trit, borit, ... Hîp kim cøng ®−îc chÕ t¹o b»ng ph−¬ng ph¸p Ðp vµ thiªu kÕt víi ¸p lùc vµ nhiÖt ®é thÝch hîp. Hîp kim cøng cã hai lo¹i : ®Æc vµ xèp ( cã læ rçng). Chóng th−êng ®−îc øng dông ®Ó chÕ t¹o dông cô c¾t gät, vËt liÖu mò ®Ëy, vá bäc, ... NhiÖt ®é lµm viÖc cã thÓ ®¹t 1000 - 2000 oC trong lóc thÐp c¸c bon dông cô, thÐp giã, ... chØ cã thÓ lµm viÖc ®Õn nhiÖt ®é : 700 oC ... Hîp kim cøng cã nhiÒu lo¹i : ) • Hîp kim cøng mét c¸c bÝt WC • Hîp kim cøng 2 c¸c bÝt WC + TiC + Co • Hîp kim cøng 3 c¸c bÝt WC + TiC + TaC + Co B¶ng 1-1 [2,12,16] M¸c hîp kim Ký hiÖu theo LX vµ theo TCVN Thµnh phÇn % K¸c bÝt W C¸c bÝt Tantan C¸cbÝt Titan Co Coban σ KG/mm2 γ ( g/cm3) HRA >= 3 110 15-15,3 91,0 Nhãm WC BK3M (WCCo3) 97 16
- Xem thêm -