Bài giảng Vật liệu học: Chương 4 - Nguyễn Thanh Điểu

Chia sẻ: Gió Biển | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:56

Thêm vào BST

Báo xấu

234
lượt xem 35
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Vật liệu học - Chương 4: Thép" do Nguyễn Thanh Điểu biên soạn cung cấp cho người học các kiến thức: Sản xuất thép, khái niệm về thép cacbon và thép hợp kim, thép xây dựng, thép chế tạo, thép dụng cụ. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Vật liệu học: Chương 4 - Nguyễn Thanh Điểu

Chương 4: Thép 4.1.Sản xuất thép 4.2.Khái niệm về thép cacbon & thép hợp kim 4.3.Thép xây dựng 4.4.Thép chế tạo 4.5.Thép dụng cụ 1
4.1.Sản xuất thép Gang lỏng Khử cacbon Khử oxy Hợp kim hóa Thép 2
•Nguyên liệu chính Gang Thép vụn 3
Chất khử ôxy Fe-Si Fe-Mn Al 4
• Lò nấu thép Lò thổi oxy Lò điện hồ quang • Phản ứng nấu thép  Khử cacbon: Fe + 1/2 O2 = FeO C + FeO = CO + Fe  Khử ôxy : Mn + FeO = Fe + MnO Si + 2FeO = 2Fe + SiO2  Hợp kim hóa 5
• Đúc hoặc cán sản phẩm Thép thỏi Thép tròn : trơn - gân (thép vằn) Thép ống Thép hình Thép dây Thép lá 6
4.2.Khái niệm về thép cacbon & thép hợp kim 4.2.1. Định nghĩa các loại thép 1.1. Thép Cacbon: là hợp kim của Fe-C với lượng C ≤ 2,14%. Ngoài ra còn có một số tạp chất Mn ≤ 0,8%; Si ≤ 0,4%; P ≤ 0,05%; S ≤ 0,05%. 1.2. Thép hợp kim: Thực chất từ thép C, người ta thêm vào một số nguyên tố như: Mn,Si,W, Cr, Ni, Mo, Ti....để làm tăng cơ tính của thép. 7
4.2.Khái niệm về thép cacbon & thép hợp kim 4.2.2. Tính chất chung của thép 2.1 Cơ tính: Thép có cơ tính tốt hơn gang cả về độ bền, độ dẻo, độ chịu đàn hồi và độ chịu va đập… 2.2 Tính công nghệ ( so với gang) - Tính gia công biến dạng tốt. - Tính cắt gọt cao hơn. - Dễ hóa bền bằng nhiệt luyện. - Tính hàn tốt hơn. - Tính đúc kém hơn gang. 8
4.2.Khái niệm về thép cacbon & thép hợp kim 4.2.3. Ảnh hưởng của cacbon Cacbon: là nguyên tố quan trọng nhất, quyết định chủ yếu đến tổ chức và cơ tính của thép. + Tổ chức tế vi - C < 0,8% tổ chức Ferit + Peclit – thép trước cùng tích; - C = 0,8% tổ chức Peclit – thép cùng tích; - C > 0,8% tổ chức Peclit + XeII – thép sau cùng tích. + Về cơ tính : Thép có %C khác nhau sẽ có cơ tính khác nhau - Thép Cacbon thấp: C ≤ 0,25%, có độ dẻo, độ dai rất cao, nhưng độ bền, độ cứng rất thấp nên hiệu quả tôi và ram không cao. -Dùng làm kết cấu xây dựng, làm thép lá, tấm để dập nguội,... 9
4.2.3 Ảnh hưởng của cacbon - Thép Cacbon trung bình: C =(0,3  0,5)%, có độ bền, độ cứng, độ dẻo, độ dai đều cao( có cơ tính tổng hợp cao). +Dùng làm chi tiết máy chịu tải trọng tĩnh và va đập như: trục, bánh răng,... - Thép Cacbon tương đối cao: C = (0,5  0,7)%, có độ cứng, độ bền cao, độ dẻo, độ dai không quá thấp, có giới hạn đàn hồi cao nhất so với các thép khác;(không cho phép có biến dạng dẻo) + Dùng làm các chi tiết cần tính đàn hồi cao như: lò xo, nhíp,... - Thép Cacbon cao: C  0,7%, có độ cứng và tính chống mài mòn cao nhất. + Dùng làm dụng cụ như dao cắt, dụng cụ đo, khuôn dập nguội.. Khi thành phần C tăng lên,độ bền,độ cứng cũng tăng lên, còn độ dẻo,dai giảm đi. Tuy nhiên riêng độ bền chỉ tăng theo C đến giới hạn 0,8  1%C, vượt quá giới hạn này độ bền lại giảm đi. 10
4.2.3 Ảnh hưởng của cacbon Ảnh hưởng của Cacbon đến cơ tính của thép. 11
4.2.4. Ảnh hưởng của Mn,Si,P,S a, Mangan: Mn được cho vào thép dưới dạng fero-Mn(FeMn) để khử ôxy và lưu huỳnh ở trạng thái lỏng theo các phản ứng sau: FeO +Mn  Fe + MnO và FeS +Mn  Fe + MnS ( MnO nổi lên, đi vào xỉ và được cào ra khỏi lò) - Mn hòa tan vào nền Ferit, làm tăng độ bền, độ cứng và giảm độ giãn dài của thép. ảnh hưởng tốt cơ tính, khử oxy hạn chế tác hại của lưu huỳnh - Hàm lượng: 0,5  0,8%Mn. b, Silic: Si được cho vào thép dưới dạng fero-Si(FeSi) để khử ôxy triệt để ở trạng thái lỏng: Si + FeO  Fe + SiO2 (SiO2 nổi lên, đi vào xỉ và được cào ra khỏi lò) - Si hòa tan vào nền Ferit, làm tăng độ bền, cứng; - Hàm lượng: 0,2  0,4%Si. - Tuy nhiên, lượng Mn,Si có ít trong thép nên ảnh hưởng của chúng không lớn. 12
4.2.3. Ảnh hưởng của Mn,Si,P,S d, Phốtpho - P có khả năng hòa tan vào Fe tạo nên Fe3P cứng và dòn; - P là tạp chất có hại, làm cho thép dòn ở nhiệt độ thường gọi là dòn nguội (bở nguội). - Hàm lượng: ≤ 0,05%. e, Lưu huỳnh : - S kết hợp với Fe tạo thành hợp chất FeS có nhiệt độ nóng chảy thấp (9880C) nằm ở biên giới hạt. Khi nung thép để cán,rèn,kéo (1100 - 12000C) biên giới hạt bị mềm và chảy ra làm thép bị đứt, gãy, hiện tượng này gọi là dòn nóng( bở nóng). - Hàm lượng: ≤ 0,05%. Tuy nhiên P,S làm tăng tính gia công cắt gọt, nâng cao sản lượng chế tạo và hạ giá thành. 13
4.2.4. Phân loại thép cacbon a, Theo độ sạch của tạp chất có hại P,S b, Theo phương pháp khử Oxy c, Theo công dụng a, Theo độ sạch của tạp chất có hại P,S - Chất lượng thường: P, S ≤ 0,05%; Thép Cacbon - Chất lượng tốt: P, S ≤ 0,04%; - Chất lượng cao: P, S ≤ 0,03%; Thép hợp kim - Chất lượng rất cao: P, S ≤ 0,02%. 14
4.2.4. Phân loại thép cacbon b, Theo phương pháp khử Oxy: phân chia ra thep sôi, thép lặng, thép nửa lặng: - Thép sôi: là loại thép được khử oxy bằng chất khử yếu: Fe-Mn nên Oxy không được khử triệt để, trong thép lỏng vẫn còn FeO khi rót khuôn có thể tác dụng với cacbon để thành khí CO  phản ứng: FeO + C  Fe +CO - Khí CO bay lên làm bề mặt thép chuyển động giống như hiện tượng sôi. - Vật đúc thép sôi chứa nhiều rỗ khí. Quá trình cán nóng tiếp theo các rỗ khí được hàn lại không ảnh hưởng đến cơ tính. - Thép này có độ dẻo cao và rất mềm, dập nguội tôt.. Ký hiệu: có thêm chữ “s” theo TCVN : CT31s; CT33s 15
4.1.3. Phân loại thép cacbon - Thép lặng: Oxy được khử triệt để bằng cả fero-Mn lẫn fero-Si. Nên không còn FeO nữa, do vậy bề mặt thép lỏng phẳng lặng. - Thép lặng là loại thép tốt, có độ cứng khá cao, phần lớn để làm chi tiết máy. - Ký hiệu: cuối mác thép không ghi là thép lặng : CT51; CT61 - Thép nửa lặng: Trung gian giữa hai loại trên - Ký hiệu: có thêm chữ “n” theo TCVN : CT51n; CT61n 16
4.1.3. Phân loại thép cacbon c, Theo công dụng : gồm 4 nhóm chính - Thép cán nóng thông dụng(thép xây dựng): loại này chủ yếu dùng trong xây dựng(cầu, nhà khung,tháp..). Loại thép này không cần qua nhiệt luyện. - Thép kết cấu( thép chế tạo máy): loại này thường dùng để làm chi tiết máy, thường phải qua nhiệt luyện. - Thép dụng cụ: chủ yếu để làm các dụng cụ cắt gọt, đo lường. Loại này bắt buộc phải qua nhiệt luyện. - Thép có công dụng riêng( thép có tính chất đặc biệt). Thép dễ cắt, thép ổ lăn, thép đường ray, dây thép các loại... Thép không gỉ, thép làm việc ở nhiệt độ cao, thép có hệ số giãn nở nhiệt đặc biệt, thép chống mài mòn cao... 17
4.1.4. Ký hiệu thép cacbon 1. Nhóm thép cacbon chất lượng thường( thép xây dựng ) - Phân nhóm A - Phân nhóm B - Phân nhóm C 2. Nhóm thép kết cấu – thép Cacbon chất lượng tốt 3. Nhóm thép dụng cụ – thép Cacbon chất lượng cao 18
4.1.4. Ký hiệu thép cacbon 1. Nhóm thép cacbon chất lượng thường( thép xây dựng ) Theo TCVN 1765-75 ký hiệu bằng chữ CT (C-cacbon, T thép chất lượng thường). Chia làm ba nhóm. + Phân nhóm A: quy định về cơ tính.Giới hạn bền kéo tối thiểu tính theo đơn vị b = Kg/mm2 =10N/mm2 = 10Mpa - Ký hiệu CTxxy (xx- b, y – cách khử oxy); Ví dụ: CT31; CT33; CT38; CT42; CT51; CT61 CT31s; CT33s; CT51n; CT61n 19
4.1.4. Ký hiệu thép cacbon + Phân nhóm B: quy định về thành phần hóa học( tra theo bảng) - Ký hiệu BCTxxy (xx- thành phần hoá học, y – cách khử oxy); Mác thép Cacbon, % Mangan, % Sili,% S, max % P, max % BCT31 0,23 - - 0,06 0,07 BCT33s 0,060,12 0,250,5 0,05 0,05 0,04 BCT33n 0,050,12 0,250,5 0,050,17 0,05 0,04 20