giáo trình vật liệu cơ khí, chương 5

Chia sẻ: Nguyen Van Dau | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Thêm vào BST

Báo xấu

268
lượt xem 128
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Khi thay đổi các C trong thép cơ tính của thép thay đổi rất nhiều, lượng C tăng thì xemantit trong thép tăng cảng trở sự trược của ferit do đó độ bền và độ cứng thép tăng lên nhưng độ dẻo dai lại giảm. *ảnh hưởng của Mn: -Mn hòa tan vào ferit làm tăng độ bền và độ cứng của pha này, làm tăng cơ tính của thép. -Mn cho vào thép để khử FeO,FeS

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: giáo trình vật liệu cơ khí, chương 5

CHUÔNG 5: THEÙP BAØI 1: KHAÙI NIEÄM CHUNG VEÀ THEÙP I. ÑÒNH NGHÓA: Theùp laø hôïp kim Fe-C coù thaønh phaàn C
-Tuy nhieân laïi coù lôïi khi ta duøng noù ñeå taêng ñoä gioøn ñeå deã gia coâng caét. *Aûnh höôûng cuûa S: Laøm cho theùp gioøn noùng, khoù caùn, khoù daäp, coù lôïi khi taêng ñoä gioøn ñeå deã gia coâng caét gioït. *AÛnh höôûng cuûa chaát khí (O2, N2): O2, N2 laøm theùp cöùng rieâng N2 coù taùc duïng toát laøm nhoû haït. BAØI 2: THEÙP CACBON I.KHAÙI NIEÄM CHUNG VEÀ THEÙP CACBON 1.Ñònh nghóa: Laø loaïi theùp thoâng thöôøng ngoaøi Fe vaø C coøn chöùa caùc taïp chaát nhö Mn, Si, P, S. 2.thaønh phaàn: C
+Nhoùm II: Quy ñònh veà thaønh phaàn hoùa hoïc. Kyù hieäu: Theo TCVN: BCT31; BCT33; BCT34; BCT38; BCT42; BCT51; BCT61. Theo TCLX: БCT0; БCT1; БCT2; БCT3; БCT4; Б CT5; БCT6. Theùp naøy duøng ñeå cheá taïo saûn phaåm vaø chi tieát va gia coâng noùng (haøn, reøn, nhieät luyeän). +Nhoùm III: Quy ñònh veà tính laãn thaønh phaàn hoùa hoïc. Kyù hieäu naøy gioáng nhoùm I ñaèng tröôùc theâm chöõ B ñoái vôùi Lieân xoâ, C ñoái vôùi Vieät Nam Theo TCVN: CCT31; CCT33; CCT34; CCT38; CCT42; CCT51; CCT61. Theo TCLX: BCT0; BCT1; BCT2; BCT3; BCT4; BCT5; BCT6. Phaân nhoùm naøy duøng roäng raõi trong keát caáu haøn. *Theùp cacbon keát caáu chaát löôïng toát: Nhoùm theùp naøy coù chaát löôïng cao hôn so vôùi theùp chaát löôïng thöôøng theå hieän ôû löôïng chöùa caùc taïp chaát nhoû hôn. S  0,04%, P  0,035% ñöôïc cung caáp ôû daïng vaät caùn vaø baùn thaønh phaåm qui ñònh caû thaønh phaàn hoùa hoïc laãn cô tính. Kí hieäu: Theo TCLX: 08; 10; 15; 20; 25; 30; 35; 40; 45; 50; 55; 60; 65; 70… Theo TCVN: C08; C10; C15; C20; C25; C30; C35; C40; C45; C50; C55; 6C0; C65; C70… Neáu theùp loaïi toát kyù hieäu theâm chöõ A ôû ñaèng sau. Ví duï: CD80A 80: Chæ haøm löôïng cacbon laø 0,8%.
A: Chæ theùp loaïi toát. Theùp C10; C15; C20 deã haøn, reøn, daäp laøm puloâng, ñai oác, caùc baïc, oáng… Theùp C40; C45 duøng roäng raõi thöôøng qua toâi ram duøng laøm truïc khuyû, thanh truyeàn, caàn gaïc… Theùp chöùa 0,550,70%C cheá taïo caùc truïc caùn loø xo. 2. Theùp cacbon duïng cuï: (C>0,65%) Loaïi theùp saûn xuaát rieâng ñeå cheá taïo duïng cuï caét goït kim loaïi, duïng cuï ño, caùc khuoâân daäp… -Khi caét goït muõi dao phaûi chòu nhieät ñoä cao do ñoù phaûi coù ñoä cöùng ngay caû ôû ñieàu kieän nhieät ñoä cao. -Ñoái vôùi duïng cuï ño ñeàu quan troïng laø ñoä cöùng ñoä deûo dai, ít bieán daïng khi nhieät luyeän vaø giöõ nguyeân ñöôïc kích thöôùc ban ñaàu. -Khuoâân daäp nguoäi phaûi coù ñoä cöùng cao. -Khuoân ñuùc: Vaät lieäu bieán daïng nhoû khi nhieät luyeän. -Khuoân reøn: Vaät lieäu coù ñoä cöùng vaø ñoä deûo dai. Kyù hieäu: Theo TCLX: Y7; Y8; Y9; Y10; Y11; Y12; Y13. Chöõ Y bieåu thò theùp cacbon duïng cuï. Chöõ soá bieåu thò phaàn nghìn cuûa thaønh phaàn cacbon. Theo TCVN: CD70; CD80; CD90; CD100; CD110; CD120; CD130. Chöõ CD bieåu thò theùp cacbon duïng cuï. Chöõ soá bieåu thò phaàn vaïn cuûa thaønh phaàn cacbon. Theùp cacbon coù nhieät luyeân vaø ram coù ñoä cöùng 6063HRC nhöng ñoä cöùng giaûm ñi ôû nhieät ñoä 2002500C BAØI 3: THEÙP HÔÏP KIM I. KHAÙI NIEÄM CHUNG VEÀ THEÙP HÔÏP KIM:
1.Ñònh nghóa: Theùp hôïp kim laø loaïi theùp ngoaøi saét, cacbon vaø caùc taïp chaát, ngöôøi ta coá yù ñöa vaøo caùc nguyeân toá ñaët bieät vôùi moät löôïng nhaát ñònh ñeå laøm thay ñoåi toå chöùc vaø tính chaát cuûa theùp. Caùc nguyeân toá ñaët bieät ñoù goïi laø caùc nguyeân toá hôïp kim, caùc nguyeân toá thöôøng duøng ñoù laø:Cr; Ni; Mn; Si; W; V; Co; Mo; Ti… 2.Giôùi haïn phaân chia taïp chaát vaø nguyeân toá hôïp kim: Mn(0.8-1)%; Si(0.5-0.8)%; Cr(0.2-0.8)%; Ni(0.2-0.6)%; W(0.1-0.5)%; Mo(0.05-0.2)%; Ti  0.1%; Cu  0.1%; B  0.002% Ví duï: theùp 0.7%Mn laø theùp cacbon, laø theùp hôïp kim khi Mn>1%. Löôïng taïp chaát coù haïi P, S, khí N2 , O2, H2 , raát thaáp so vôùi theùp cacbon. 3.Tính chaát theùp hôïp kim: Caùc theùp hôïp kim coù tính vöôït troäi hôn theùp cacbon. +Veà cô tính: Theùp hôïp kim noùi chung coù giôùi haïn beàn,giôùi haïn chaûy cao hôn haún so vôùi theùp cacbon, ñieàu naøy theå hieän roõ sau khi nhieät luyeän toâi ram. -ÔÛ traïng thaùi khoâng nhieät luyeän toâi ram, ñoä beàn theùp hôïp kim khoâng cao hôn theùp cacbon bao nhieâu. -Theùp hôïp kim ñaït ñoä beàn raát cao nhöng ñoä beàn taêng ñoä deûo dai laïi giaûm ñi. -Taêng möùc ñoä hôïp kim hoùa, tính coâng ngheä cuûa theùp seõ xaáu ñi. +Veà tính chòu nhieät ñoä cao. Theùp hôïp kim giöõ ñöôïc cô tính cao cuûa traïng thaùi toâi ôû nhieät ñoä >2000C. +Veà caùc tính chaát vaät lí vaø hoùa hoïc ñaëc bieät theùp cacbon khoâng gæ choáng aên moøn trong caùc moâi tröôøng axit, bagô, khoâng coù tính chaát ñaëc bieät nhö giaõn nôû nhieät ñaëc bieät. Muoán vaäy phaûi duøng theùp hôïp kim rieâng bieät vôùi thaønh phaàn hoùa hoïc chaët cheõ.
4. Aûnh höôûng cuûa caùc nguyeân toá ñeán tính chaát cuûa theùp hôïp kim. *AÛnh höôûng cuûa Cr: Coù taùc duïng laøm taêng ñoä cöùng vaø ñoä beàn cuûa theùp, phaàn naøo laøm giaûm ñoä deûo cuûa theùp, Cr coù taùc duïng choáng aên moøn cao, theùp chöùa nhieàu Cr coù theå laøm theùp khoâng gæ vaø coù töø tính oån ñònh. *AÛnh höôûng cuûa Ni: Taêng ñoä chòu aên moøn, taêng ñoä beàn, ñoä deûo vaø taêng khaû naêng chiu va ñaäp cuûa theùp. Ni coù khaû naêng aûnh höôûng ñeán ñoä giaõn daøi cuûa theùp. *AÛnh höôûng W(voânfram): W taïo neân cacbit voânfram raát cöùng trong theùp, laøm cho theùp raát cöùng vaø laøm vieäc ôû nhieät ñoä cao, theùp W raát maéc. *AÛnh höôûng cuûa V (vanadi): Laøm nhoû haït, laøm taêng ñoä cöùng, ñoä beàn cuûa theùp. *AÛnh höôûng cuûa Si: Laøm theùp coù ñoä beàn taêng, ñoä dai giaûm, taêng ñieän trôû vaø ñoä thaám töø cuûa theùp, taêng ñoä ñaøn hoài vaø tính choáng oxy hoùa cuûa theùp. *AÛnh höôûng cuûa Mn: Laøm taêng ñoä cöùng, ñoä chòu maøi moøn, söùc va chaïm nhöng khoâng laøm giaûm ñoä deûo cuûa theùp. *AÛnh höôûng cuûa Co(coâban): Laøm taêng tính chòu nhieät, töø tính vaø söùc chòu va chaïm cuûa theùp. *AÛnh höôûng cuûa Mo(Moâlipden) Laøm taêng tính chòu nhieät, ñaøn hoài, giôùi haïn beàn keùo, tính choáng aên moøn vaø tính choáng oxy hoùa cuûa theùp ôû nhieät ñoä cao. II. CAÙC LOAÏI THEÙP HÔÏP KIM: 1. Theùp hôïp kim keát caáu:
Laø theùp duøng ñeå cheá taïo caùc chi tieát maùy vaø caùc keát caáu kim loaïi. Theùp naøy chòu ñöôïc taûi troïng lôùn do ñoù caàn coù ñoä beàn cao, tính deûo, dai toát. Theùp naøy thöôøng coù cacbon thaáp vaø trung bình laø loaïi theùp hôïp kim thaáp. *Theùp Cr: + Kí hieäu: Theo TCLX: 15X; 20X Theo TCVN: 15Cr; 20Cr Chöõ X laø chöõ caùi ñaàu tieân cuûa teân nguyeân toá hoùa hoïc trong tieáng nga. Chöõ soá15 chæ %C tính theo phaàn vaïn. Neáu %C>1% khoâng ghi soá kyù hieäu. Neáu %C
20CrNiA; 12Cr2Ni4A; 15CrNi3A A chæ theùp chöùa ít P vaø S theùp toát. Ví duï: 20XHA (20CrNiA) coù 0,2%C, 1%Ni, 1%Cr vaø laø theùp loaïi toát. Loaïi theùp duøng ñeå cheá taïo choát Pittoâng, truïc cam, baùnh raêng… chi tieát laøm vieäc taûi troïng lôùn vaän toác cao. *Theùp Ni: Theùp coù ñoä beàn cao, coù tính ñaøn hoài vaø tính deûo cao, theùp Ni deã reøn, deã haøn vaø thích hôïp cho caùc gia coâng khaùc. -Theùp naøy neáu thaønh phaàn cacbon < 0,15%, theùp Ni phaûi thaám than tröôùc khi toâi (Ví duï 13H5A). -Theùp Ni coù thaønh phaàn cacbon > 0,2% theùp raát toát duøng ñeå cheá taïo chi tieát maùy laøm vieäc chòu taûi troïng ñoäng (Ví duï 30H3A). Theùp Ni ít söû duïng roäng raõi vì Ni laø kim loaïi ñaét tieàn hôn nöõa Ni chi toát khi coù keøm theo caùc kim loaïi khaùc. *Theùp Cr-Mn: Söû duïng thay cho theùp Cr-Ni vì Ni ñaét tieàn. Ví duï: 20XГ; 20XГP; 40XГP; 30XГC 20CrMn; 20CrMnB; 40CrMnB; 30CrMnSi Loaïi theùp 18XГT (18CrMnTi) duøng trong cheá taïo oâtoâ: *Theùp Cr-Si: Theùp coù ñoä cöùng cao, tính ñaøn hoài cao sau khi nhieät luyeän duøng cheá taïo lo xo, nhíp . *Theùp Cr-V (Croâm-vanadi): Theùp coù toå chöùc haït nhoû mòn, ñoä beàn, ñaøn hoài, deûo dai cao. Theùp 50XФA (50CrVA) duøng laøm loø xo supap ñoäng cô ñoát trong. *Ngoaøi theùp hôïp kim keát caáu treân coøn coù theùp hôïp kim keát caáu coù thaønh phaàn hôïp kim thaáp goïi laø theùp keát caáu hôïp kim thaáp.
Söû duïng loaïi theùp naøy trong cô khí laøm giaûm nheï troïng löôïng caùc chi tieát, deã haøn choáng aên moøn toát, coù ñoä deûo cao ngay ôû nhieät ñoä thöôøng. 2. Theùp hôïp kim duïng cuï: Theùp duøng ñeå cheá taïo duïng cuï bao goàm dao caét, khuoân daäp, duïng cuï ño yeâu caàu nhoùm theùp naøy coù ñoä cöùng vaø choáng maøi moøn cao. Theùp naøy toác ñoä nguoäi khi toâi traùnh ñöôïc söï nöùc, cong veânh, ñoàng thôøi coù ñoä thaám toâi saâu, bieán daïng nhoû hôn theùp khaùc. *Theùp hôïp kim duïng cuï Cr: Laø loaïi theùp hôïp kim duïng cuï phoå bieán nhaát, ñaëc ñieåm ít bieán daïng khi toâi, ñoä cöùng cao, deûo dai cuõng cao, duøng laøm duïng cuï caét vaø khuoân daäp. Ví duï: -X12 (Cr12) duøng laøm khuoân daäp nguoäi. %C>1 neân khoâng ghi kyù hieäu ñaèng tröôùc. -9X (90Cr) duøng laøm truïc caùn. Theùp cacbon duïng cuï kyù hieäu LX %C tính theo phaàn nghìn coøn kyù hieäu VN tính theo phaàn vaïn neân 0,9%C; 1%Cr. *Theùp hôïp kim duïng cuï Cr-Si: Theùp ñöôïc duøng nhieàu vì coù ñoä cöùng cao, ñoä beàn, ñaøn hoài toát, chòu va chaïm. Ví duï: 9XC (90CrSi) duøng laøm muõi khoan. 4XC (40CrSi) duøng laøm khuoân daäp noùng. 3. Theùp gioù: Theùp gioù cuõng laø theùp hôïp kim duïng cuï nhöng theùp gioù coù theå laøm vieäc ôû nhieät ñoä cao 6000C maø ñoä cöùng khoâng thay ñoåi do ñoù duøng laøm dao caét goït kim loaïi ôû toác ñoä cao. Kí hieäu LX:
P bieåu thò theùp gioù Soá tieáp theo chæ %W. Neáu coù chöùa Mo, Co, V, ñaèng sau coù ghi chöõ M ,K,Ф öùng vôùi chæ soá % Ví duï: P18; P19: P18Ф2. Kí hieäu VN: Soá ñaàu tieân chæ %C tính theo phaàn vaïn. Soá tieáp theo chæ thaønh nguyeân toá töông öùng. Ví duï: 90W9V2; 75W18V; 140W9V5. 4. Theùp hôïp kim ñaëc bieät: Laø theùp coù tính chaát vaät lyù, hoùa hoïc ñaëc bieät, ví duï tính choáng aên moøn cao khoâng gæ. a. Theùp khoâng gæ: *Söï aên moøn cuûa theùp: + AÊn moøn hoùa hoïc: laø söï phaù huûy beà maët theùp döôùi taùc duïng moâi tröôøng coù xaûy ra caùc phaûn öùng hoùa hoïc. Ví duï: Cu + HCl CuCl2+ H2 -Khaéc phuïc: caùch ly beà maët vaät lieäu vôùi moâi tröôøng aên moøn. -Bieän phaùp: Sôn, phuû, traùng, xi maï, boâi daàu môõ. -Möùc ñoä khoâng khoác lieät. +AÊn moøn ñieän hoùa: laø quaù thình phaù huûy beà maët chi tieát trong dung dòch ñieän ly, khi cöôøng ñoä doøng ñieän ly khaùc khoâng. -Möùc ñoä raát maïnh. *Theùp khoâng ræ 2 pha: laø hôïp kim Cr. -Caùc loaïi theùp 30Cr13 duøng laøm bu loâng ñai oác chi tieát maùy. 40Cr13 duøng laøm duïng cuï dao caét -Ñaëc ñieåm: Laøm vieäc oån ñònh trong moâi tröôøng khoâng khí nöôùc ngoït. Coù tính chaát saét töø. Ñoä deûo töông ñoái cao. *Theùp khoâng gæ 1 pha:
-Theùp khoâng gæ 1 pha 100%ferit Hôïp kim hoùa  17%Cr. Ví duï: 07Cr18; 12Cr20; 17Cr25. Laøm vieäc ñöôïc trong moâi tröôøng H2SO4, HNO3. Coù tínhchaát saét töø, deûo khaù cao. -Theùp khoâng gæ 1 pha 100% Auxtenit. 18%Cr + (8-11)%Ni Ví duï: 17Cr18Ni11; 12Cr18Ni9; 04Cr18Ni8: Coù khaû naêng laøm vieäc trong moâi tröôøng HCl oaõng ôû nhieät ñoä thöôøng. Khoâng coù tính saét töø, deûo khaù cao beàn khaù cao, giaù thaønh maéc. b. Theùp chòu nhieät: -Theùp coù khaû naêng chòu nhieät cao cuûa caùc khí coù tính aên moøn kim loaïi. -Thaønh phaàn chuû yeáu taïo neân tính chòu nhieät laø Cr, ngoaøi ra coøn Al, Si. -ÔÛ maët ngoaøi cuûa theùp chòu nhieät hình thaønh lôùp oxit Cr vaø oxit Fe ngaên khoâng cho oxi hoaëc caùc khí noùng saâm nhaäp vaøo theùp. -Theùp chòu nhieät duøng ñeå cheá taïo caùc chi tieát laøm vieäc ôû nhieät ñoä cao nhö supap buoàn chaùy ñoäng cô ñoát trong nhö 90Cr9Si. Ngoaøi theùp chòu nhieät treân coøn coù theùp beàn nhieät, theùp laøm vieäc ôû nhieät ñoä cao maø cô tính khoâng thay giaûm vì noù caùc nguyeân toá hôïp kim noùng chaûy ôû nhieät ñoä cao nhö W, Mo… Caùc chi tieát laøm vieäc laâu ôû nhieät ñoä cao treân 700oc phaûi söû duïng caùc kim loaïi quyù nhö Ni, Co,… c.Theùp coù ñieän trôû lôùn: Theùp söû duïng trong caùc loø ñieän vaø caùc thieát bò saáy noùng. Theùp naøy coù ñieän trôû cao vaø coøn coù tính chòu oxy hoùa cao nhö Cr13Al14. d. Theùp coù töø tính:
+ Theùp töø tính cöùng: cheá taïo nam chaâm vónh cöûu, theùp goàm Cr, W, Co,…theùp naøy chöùa löôïng cacbon cao. Kí hieäu: EX, EX3, EX5K5. E: chæ hôïp kim töø tính cöùng Heä thoáng chöõ + soá bieåu thò % nguyeân toá hôïp kim + Theùp coù töø tính meàm: cheá taïo loõi ñoäng cô ñieän, bieán aùp vaø caùc chi tieát laøm vieäc trong töø tröôøng thay ñoåi. Theùp naøy thöôøng coùñoä töø thaåm lôùn vaø löïc khöû töø nhoû. Kí hieäu: Э11; Э21; Э32; Э: theùp duøng trong kyõ thuaät ñieän. Soá thöù nhaát chæ (1-4 ) chæ löôïng Si Soá thöù hai chæ (1-8 ) chæ tính chaát töø. + Theùp khoâng coù töø tính: Ñeå theùp khoâng coù töø tính phaûi coù toå chöùc Auxtenit ôû nhieät ñoä thöôøng, muoán theá ngöôøi ta ñöa vaøo theùp löôïng Ni, Mn nhaát ñònh. Ví duï: H9Г9 (Ni9Mn9); g.Theùp coù tính giaûn nôû nhieät ñaëc bieät. -Trong caùc duïng cuï ño, maùy ño chính xaùc ñoøi hoûi caùc chi tieát coù kích thöôùc haàu nhö khoâng thay ñoåi theo nhieät ñoä. Ñeå ñaùp öùng nhu caàu naøy ngöôøi ta saûn xuaát hôïp kim INVA coù heä soá giaõn nôû nhieät raát nhoû (ví duï: H36 coù 36%Ni vaø hôïp kim saét). -Trong caùc ñoàng hoà so, caùc daây toùc vaø loø xo cuûa ñoàng hoà. Theùp ngoaøi nhu caàu giaõn nôû coøn phaûi coù söï ñaøn hoài thay ñoåi. Ñeå ñaùp öùng nhu caàu naøy ngöôøi ta duøng hôïp kim ELINVA (X8H30). -Ñeå coù hôïp kim coù heä soá giaõn nôû nhieät gaàn baèng heä soá giaûn nôû nhieät cuûa thuûy tinh ta sôû duïng hôïp kim PATINIT (H42) duøng ñeå gaén haøn vôùi thuûy tinh. g.Theùp choáng maøi moøn: Caùc theùp hôïp kim coù tính choáng maøi moøn trong kyû thuaät coù ba daïng:
-Theùp coù ñoä cöùng cao vaø khoâng coù ñieåm meàm sau khi toâi (theùp oå bi). Ngoaøi ra duøng caùc theùp khaùc naâng cao ñoä cöùng baèng caùch toâi beà maët. -Theùp coù ñoä cöùng khoâng cao nhöng töï bieán cöùng khi laøm vieäc neân coù tính choáng maøi moøn raát cao, theùp Hatfind (Mn13Cu). Auxtenit laøm vieäc Mactenxit (raát cöùng). -Theùp coù ñoä cöùng raát thaáp nhöng coù khaû naêng töï boâi trôn, theùp Graphit hoùa. Ñeå ñöôïc theùp Graphit hoùa duøng phoâi theùp cacbon (1.5-2)% vaø löông Si (1-2)% ñeå tieán haønh uû Graphit hoùa theo cô cheá nhieät ñoä nhö gang deûo. Duøng cheá taïo baïc, oå truïc, caùc chi tieát laøm vieäc trong ñieàu kieän ma saùt.