Nghiên cứu công nghệ nấu luyện đúc phôi sơmi tại nhà máy Diezen Sông Công
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (891.12 KB, 46 trang )
Đồ án môn công nghệ vật liệu Lớp chuyển hệ K3
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
NHIỆM VỤ
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên : Nguyễn Gia Anh và Trần Anh Tuấn
Khoá: 2009 - 2012
Viện: Khoa học và kỹ thuật vật liệu
Ngành: Luyện kim đen
1. Tên đề tài:
2. Các số liệu ban đầu
Nguyên liệu ban đầu: Gang thỏi Cao bằng, thép vụn CT3, Kim tiêm, hồi liệu
gang sơmi, các loại fero như FeMn, FeSi, FeP, đồng đỏ, điện cực than, vôi , ….
Thiết bị nấu luyện và kiểm tra chất lượng sản phẩm như lò điện trung tần
500 kg, máy phân tích nhanh, kinh hiển vi quang học… có trong nhà máy Diezen
Sông Công
Các tài liệu tham khảo trong thư viện , nha máy
3. Nội dung thuyết minh và tính toán:
Phần I: Tổng quan
Phần II: Cơ sở lí thuyết
Phần III: Thực nghiệm sản xuất
Phần IV: Kết quả và thảo luận
Phần IV: Kết luận và kiến nghị
4. Các bản vẽ và đồ thị:
- Các đồ thị bản vẽ về sản lượng, thành phần sản phẩm của lò cao số 2 và số 3
- Các giản đồ
GVHD: T.S Ngô Quốc Long SVTH: Nguyễn Gia Anh
1
Đồ án môn công nghệ vật liệu Lớp chuyển hệ K3
5. Cán bộ hướng dẫn:
Phần toàn bộ: Tiến sĩ Ngô Quốc Long
6. Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: 12/ 02/ 2011
7. Ngày hoàn thành: 31/ 08/2012
Ngày tháng năm 2012
Trưởng bộ môn !"#$%
&'()*+,- &'()*+,-
Ngô Quốc Long
Kết quả đánh giá
- Quá trình thiết kế:
- Điểm duyệt:
- Bản vẽ thiết kế:
)./
(và toàn bộ thiết kế cho khoa)
(Ngày tháng năm 2012
&'0)*+,-
Ngày tháng năm 2012
Chủ tịch hội đồng
&'0)*+,-
GVHD: T.S Ngô Quốc Long SVTH: Nguyễn Gia Anh
2
Đồ án môn công nghệ vật liệu Lớp chuyển hệ K3
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
****
NHẬN XÉT THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Gia Anh và Trần Anh Tuấn
Ngành: Luyện kim đen
Giáo viên hướng dẫn: 12345/
Giáo viên duyệt thiết kế:…………………………………………………
1. Nội dung thiết kế tốt nghiệp
2. Nhận xét của giáo viên hướng dẫn:
……………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
Ngày tháng năm 2012
Giáo viên hướng dẫn ký tên
GVHD: T.S Ngô Quốc Long SVTH: Nguyễn Gia Anh
3
Đồ án môn công nghệ vật liệu Lớp chuyển hệ K3
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
****
NHẬN XÉT THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Gia Anh và Trần Anh Tuấn
Ngành: Luyện kim
Giáo viên hướng dẫn: 12345/
Giáo viên duyệt thiết kế:…………………………………………………
1. Nội dung thiết kế tốt nghiệp
2. Nhận xét của giáo viên duyệt thiết kế:
……………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………….
Ngày tháng năm 2012
Giáo viên duyệt ký tên
GVHD: T.S Ngô Quốc Long SVTH: Nguyễn Gia Anh
4
ỏn mụn cụng ngh vt liu Lp chuyn h K3
MC LC
LI NểI U
PHN I: TNG QUAN
1/ Tỡnh hỡnh phỏt trin gang thộp trờn th gii.
2. Tỡnh hỡnh phỏt trin gang thộp ti Vit Nam.
3. Gang Sơmi và ứng dụng của sơ mi
4. Lựa chọn hớng nghiên cứu
PHN II: L THUYT
1. Điều kiện làm việc và yêu cầu vật liệu chế tạo sơmi
1.2.Điều kiện làm việc của sơmi
1.2.2.Yêu cầu vật liệu gang sơmi.
1.2.3.Yêu cầu vật liệu gang secmăng
2.Thành phần, tổ chức và tính chất của gang sơmi
2.1.Thành phần của gang sơmi
2.2.Tổ chức của gang sơmi
2.3.Tính chất của gang sơmi
3.Thit b nu luyn gang
3.1.Cu to lũ
3.2. Trng in t
PHN III: THC NGHIM SN XUT
1. Phạm vi áp dụng
2.Công nghệ chuẩn bị hỗn hợp
3. Chế tạo mẫu .
4. Chuẩn bị xơng thao, và các trang bị công nghệ khác ..
5. Công nghệ làm khuôn, Làm thao
6. Công nghệ nấu luyện gang sơ mi
7- Dỡ khuôn và làm sạch
8- Kiểm tra phôi đúc
9. Công nghệ nhiệt luyện .
PHN IV: KT QU V THO LUN
1: Kt qu
2. Tho lun
GVHD: T.S Ngụ Quc Long SVTH: Nguyn Gia Anh
5
Đồ án môn công nghệ vật liệu Lớp chuyển hệ K3
PHẦN V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1: Kết luận …………………… ……………… …
2: Kiến nghị. …………………………………………………………………………………
TÀI LIỆU THAM KHẢO
LỜI NÓI ĐẦU
GVHD: T.S Ngô Quốc Long SVTH: Nguyễn Gia Anh
6
ỏn mụn cụng ngh vt liu Lp chuyn h K3
Trong chin lc phỏt trin ca t nc ta hin nay nn kinh t Vit Nam
ang tng trng vi nhp cao bt kp vi nn kinh t trờn ton th gii
ng v Nh nc ta ó ch rừ mc tiờu a nc ta thnh mt nc cụng
nghip cú c s vt cht k thut hin i, quan h sn xut tin b phự hp vi
trỡnh phỏt trin ca lc lng sn xut, i sng vt cht v tinh thn nõng cao,
an ninh quc phũng vng chc, dõn giu nc mnh, xó hi cụng bng, dõn ch,
vn minh. T nay n nm 2020 ra sc phn u a nc ta v c bn tr thnh
mt nc cụng nghip. Xut phỏt t lý do thc tin ú, sau khi thc tp ti công ty
DIESEL Sông Công c tip xỳc vi thc t sn xut v nhu cu th trng hin
nay, chỳng tụi ã bt tay vo lm ỏn tt nghip.
Qua ỏn tt nghip nhúm chỳng em cú mt c mun nh nhoi l gúp
phn mỡnh vo nghiờn cu sn xut nhng loi vt liu cú nhiu u im v mt
cụng ngh v c ng dng rng rói trong cỏc ngnh cụng nghip c m y
ca chỳng em c toi nguyn khi c khoa Đào tạo liên tục trờng Đại học Bách
khoa Hà Nội giao cho ti tt nghip:
Trong mt thi gian di vi s giỳp tn tỡnh ca TS Ngụ Quc Long
cựng i ng cỏn b phũng K thut v Cỏn b cụng nhõn viờn phõn xng ỳc I
côngty DIESEL Sông Công chỳng em ó sn xut v rỳt ra c nhiu kinh
nghim quý bỏu v nghiờn cu, thc nghim quy trỡnh sn xut gang hp kim thấp
độ bền cao nh quỏ trỡnh nu luyn, ỳc rút, nhit luyn sn phm sơmi.
Do ln u tiờn lm quen vi cụng tỏc nghiờn cu, ng thi kh nng cụng
ngh ca Nh mỏy cng hn ch nờn trong quỏ trỡnh nghiờn cu chỳng em gp
khụng ớt khú khn. Trong thi gian lm ỏn, chỳng em ó c gng ht sc mỡnh,
nhng do thi gian ngn, trỡnh hiu bit cú hn, li quờ xa trng nờn bn
ỏn ny khụng trỏnh khi nhng hn ch v thiu sút.
Chỳng em rt mong nhn c s úng gúp ý kin ca cỏc thy cụ giỏo
cựng cỏc ng nghip bn ỏn ny c hon thin hn. Chỳng em xin chõn
thnh cm n!
Phần I : TổNG quan
1.1. Tỡnh hỡnh sn xut thộp trờn th gii
GVHD: T.S Ngụ Quc Long SVTH: Nguyn Gia Anh
7
Đồ án môn công nghệ vật liệu Lớp chuyển hệ K3
62626217789):;*<#=>?
Trong vài năm trở lại đây, mức độ tăng giảm sản lượng thép của các nước có
khác nhau nhưng tổng thể sản lượng thép thế giới tăng mạnh. Từ sau ảnh hưởng
của suy thoái của nền kinh tế toàn cầu vào năm 2008, sản lượng thép thế giới đã có
xu hướng bình ổn và tăng trở lại.
Nhiều ý kiến đánh giá gần đây đều dự đoán ngành thép vẫn tồn tại tình trạng
cung vượt quá cầu. Tuy nhiên, theo hiệp hội thép thế giới (world steel) thì tổng sản
lượng thép trên thế giới vào năm 2012 sẽ tăng không đáng kể, giữ mức tương
đương năm 2011.
Hiệp hội thống kê thép thế giới (IISI) đã thống kê sản lượng thép trên thế
giới từ 2009 đến 2011 và dự đoán năm 2012, mô tả trong bảng I.1.
@8626A8"B;*/*<#=CDDEFCD6C&1*-
Năm 2009 2010 2011 2012 (dự đoán)
Sản lượng 1291 1411 1527 1544
Theo báo cáo công bố, Hiệp hội thép thế giới (World Steel) cho biết tổng
sản lượng phôi thép trong tháng 1 của 59 nước được hiệp hội theo dõi đạt 117 triệu
tấn, giảm 7,8% so với tháng 1/2011.
Tháng 1/2012, sản lượng phôi thép tại Trung Quốc (nước sản xuất và tiêu
thụ thép lớn nhất thế giới) chỉ đạt 52,1 triệu tấn, giảm 13% so với tháng 1/2011.
Hình 1.1. Sản lượng phôi thép thế giới từ tháng 8/2010 - 1/2012 (Nguồn: World Steel)
GVHD: T.S Ngô Quốc Long SVTH: Nguyễn Gia Anh
8
Đồ án môn công nghệ vật liệu Lớp chuyển hệ K3
Hình 1.2. Năng suất tiêu thụ phôi thép của thế giới từ tháng 8/2010 - 1/2012
(Nguồn: World Steel)
62C2C217789;G!4H4I)J)K
Theo báo cáo công bố của Hiệp hội Thép thế giới (World Steel), tổng sản
lượng phôi thép trong năm 2011 của 64 nước được hiệp hội theo dõi đạt 1,527 tỷ
tấn, tăng 6,8% so với năm 2010 và là mức cao nhất trong lịch sử.
Sản lượng thép ở tất cả các nước đều tăng trong năm qua, ngoại trừ Nhật
Bản và Tây Ban Nha. Sản lượng tăng mạnh nhất tại Thổ Nhĩ Kỳ, Hàn Quốc và
Italia. Tại châu Á, sản lượng thép thô năm qua đạt 988,2 triệu tấn, tăng 7,9% so
với năm 2010. Tỷ trọng thép châu Á so với thế giới tăng lên 64,7% từ mức 64%
của năm trước đó.
Hình 1.3. Sản lượng thép thô hàng năm (ĐV: Triệu tấn - Nguồn: WSA)
GVHD: T.S Ngô Quốc Long SVTH: Nguyễn Gia Anh
9
Đồ án môn công nghệ vật liệu Lớp chuyển hệ K3
Sản lượng thép của riêng Trung Quốc đạt 695,5 triệu tấn, tăng 8,9% và
chiếm 45,5% tổng sản lượng thép toàn cầu. Thị phần của nước này năm 2010 chỉ
là 44,7%. Đây cũng là nước sản xuất thép lớn nhất thế giới năm 2011.
Tại châu Âu, sản lượng thép thô tăng 2,8% lên mức 77,4 triệu tấn. Tại khu vực Bắc
Mỹ, sản lượng thép tăng 6,8% lên 118,9 triệu tấn. Tại khu vực CIS, sản lượng thép
năm 2011 tăng 4% lên 112,6 triệu tấn. Sản lượng thép thô khu vực Nam Mỹ năm
qua là 48,4 triệu tấn, tăng 10,2%
Hình 1.4. Tăng trưởng sản lượng thép thô hàng năm (ĐV: % - Nguồn: WSA)
Trung tâm thống kê thương mại điện tử (VTIC) đã đưa ra sản lượng thép của
10 nước đứng đầu thế giới trong hai năm 2010 và 2011, trình bày ở bảng 1.2.
Nhìn chung, thị trường thép thế giới trong hai năm gần đây đã có sự bình ổn
và phát triển trở lại. Quốc gia đứng số 1 về tổng sản lượng thép vẫn là Trung Quốc,
chiếm tới 44,7% sản lượng thép thế giới vào năm 2010 (tăng 5,3%) so với năm
2009) và chiếm 45,5% tổng sản lượng vào năm 2011 (tăng 7,9%) so với năm
2010). Tuy nhiên, các chuyên gia cũng cảnh báo các nước sản xuất thép không nên
chủ quan vì tình trạng cung vượt quá cầu vẫn tồn tại ở mức tương đối cao, nguyên
nhân là do Châu Âu phải đối mặt với tình trạng nợ công còn Trung Quốc gặp khó
khăn do chính sách thắt chặt hoạt động bất động sản
GVHD: T.S Ngô Quốc Long SVTH: Nguyễn Gia Anh
10
Đồ án môn công nghệ vật liệu Lớp chuyển hệ K3
@862CAL"M"#89;><#
N 34I 8"BCD6D
&*)
8"BCD66
&*)
+/-(%)
1 Trung quốc 644,2 695,5 7,9
2 Nhật bản 218,7 220,2 1
3 Mỹ 110,5 118,2 6,8
4 Nga 98,5 102,4 - 4,3
5 Ấn độ 55,1 53,1 3,7
6 Hàn quốc 53,5 51,5 3,8
7 Đức 45,8 48,6 - 5,6
8 Ukaraina 37,1 42,8 - 13,4
9 Braxin 33,7 33,8 - 0,2
10 Italia 30,5 35,1 - 3,4
1.3. Tình hình xuất nhập khẩu và tiêu thụ thép trong nước
Từ những năm đầu thập kỷ 60 của thế kỷ XX khu liên hợp gang thép Thái
Nguyên do Trung Quốc giúp đỡ xây dựng đánh dấu sự hình thành và phát triển của
ngành thép Việt Nam .
Trong những năm sau đó, đặc biệt là từ năm 1989 đến năm 1995 thực hiện
chủ trương đổi mới, mở cửa của Đảng và Nhà nước, ngành thép bắt đầu có sự tăng
trưởng. Sản lượng thép trong nước đã đạt được trên 100.000 tấn/năm. Sản lượng
thép cán năm 1995 đã tăng gấp 4 lần năm 1990 và đạt 450.000 tấn/năm.
Từ năm 1996 đến năm 2000, ngành thép vẫn giữ được tốc độ tăng trưởng khá
cao, tiếp tục đầu tư đổi mới và đầu tư có chiều sâu. Sản lượng thép cán cả nước năm
2000 đã đạt 1,57 triệu tấn, gấp hơn 3 lần năm 1995. Do có chính sách mở cửa, phát
triển nền kinh tế thị trường nên đầu tư nước ngoài tăng lên nhanh chóng, nhiều nhà
máy mới, khu công nghiệp, khu đô thị…đã và đang được xây dựng.
Đảng và Nhà nước đã đặt mục tiêu công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước,
phát triển các ngành công nghiệp mũi nhọn như xây dựng, đóng tàu, điện và điện
tử, cơ khí chế tạo…trong đó nhu cầu thép sẽ không ngừng tăng lên.
Bên cạnh lượng thép trong nước sản xuất thì Việt Nam còn phải nhập khẩu
một lượng thép rất lớn. Nếu chỉ tính riêng sản xuất thép trong nước năm 2006 và
năm 2007 chỉ đáp ứng được khoảng 40% nhu cầu (930.000 tấn).
Ngành sản xuất thép của Việt Nam hiện nay đang có sự mất cân đối giữa
cung và cầu. Do đó, đòi hỏi chúng ta phải đẩy mạnh sản xuất và nghiên cứu, giảm
bớt sự phụ thuộc nhập khẩu, dần xóa bỏ sự mất cân đối của ngành thép nói riêng
và
của nền kinh tế nói chung.
GVHD: T.S Ngô Quốc Long SVTH: Nguyễn Gia Anh
11
Đồ án môn công nghệ vật liệu Lớp chuyển hệ K3
Theo quyết định số 145/2007/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ đã phê
duyệt Quy hoạch phát triển ngành thép Việt Nam giai đoạn 2007- 2015 dự báo nhu
cầu thép thành phẩm của Việt Nam năm 2015 là 15 - 16 triệu tấn, năm 2025
khoảng 24 - 25 triệu tấn. Mục tiêu cụ thể đối với sản xuất gang thép được thể hiện ở
bảng I.3 dưới đây.
@862O2L:89I;I/CD6DPCDCQ
Năm Gang (triệu
tấn )
Phôi thép
( triệu tấn )
Thép thành phẩm
(triệu tấn)
Xuất khẩu gang thép
(triệu tấn)
2010 1.5 - 1.9 3.5 - 4.5 6.3 - 6.5 0.5 - 0.7
2015 5.0 - 5.8 6 - 8 11 - 12 -
2025 10 - 12 12 - 15 19 - 22 1.2 - 1.5
Mục tiêu phát triển của ngành thép Việt Nam là nhanh chóng trở thành một
ngành phát triển hoàn chỉnh theo công nghệ truyền thống và ứng dụng các công
nghệ hiện đại, sử dụng tối đa nguồn quặng có sẵn trong nước. Trên cơ sở xây dựng
khu liên hợp luyện kim công suất 4 - 5 triệu tấn thép/năm nhằm sử dụng tối đa và
có hiệu quả nguồn nguyên liệu khoáng sản trong nước, áp dụng các công nghệ mới
hiện đại đang được sử dụng trên thế giới để thay thế nhập khẩu tiến tới xuất khẩu
sản phẩm thép. Phấn đấu đến năm 2020 Việt Nam sẽ có một ngành thép phát triển
bền vững với tốc độ tăng trưởng cao, bảo đảm tốt về chất lượng, đầy đủ về số
lượng và chủng loại sản phẩm thép, đáp ứng cho nhu cầu phát triển kinh tế xã hội
của đất nước. Mục tiêu cụ thể của ngành thép trong năm 2020 là cần đạt sản lượng
20 triệu tấn thép, trong đó sản xuất trong nước đạt 70% .
Ngành sản xuất thép tiếp tục duy trì được mức tăng trưởng ổn định, bền
vững dựa trên cơ sở đảm bảo tính hiệu quả trong sản xuất nhằm đáp ứng yêu cầu
của sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, từng bước phát triển thành
một trong những ngành công nghiệp trụ cột của nền kinh tế nước nhà. Kết hợp chặt
chẽ, phát huy nội lực và tranh thủ tận dụng có hiệu quả nguồn ngoại lực (vốn, công
nghệ ), chú ý tới xu hướng hội nhập, không bỏ qua các cơ hội có được nhờ xu thế
hợp tác và phân công lao động quốc tế để đẩy nhanh tốc độ phát triển ngành. Phát
triển cân đối giữa luyện thép và cán kéo gia công, giảm dần tỷ lệ nhập phôi, tiến tới
đáp ứng cơ bản nguồn phôi cho ngành sản xuất thép cán kéo trong nước. Kết hợp
giữa đa dạng hóa chủng loại, quy cách sản phẩm để phục vụ nhu cầu thị trường và
phát triển có chọn lựa một số nhóm sản phẩm chủ yếu. Kết hợp chặt chẽ, hài hòa
giữa việc khai thác và sử dụng hợp lý, hiệu quả, tiết kiệm nguồn tài nguyên trong
nước (trước hết là nguồn quặng sắt).
GVHD: T.S Ngô Quốc Long SVTH: Nguyễn Gia Anh
12
Đồ án môn công nghệ vật liệu Lớp chuyển hệ K3
Để phát triển ngành thép trong tương lai cần kết hợp đầu tư có chiều sâu, đổi
mới công nghệ, nâng cao công suất của các cơ sở hiện có cùng với xây dựng mới
các nhà máy hiện đại, qui mô thích hợp, đạt trình độ công nghệ quốc tế. Đồng thời
kết hợp sử dụng các loại công nghệ sản xuất khác nhau như: sản xuất bằng lò điện,
các công nghệ luyện kim phi kok trên cơ sở sử dụng nguyên liệu trong nước, công
nghệ lò cao hiện đại, lò chuyển khép kín Cần tăng dần tỷ trọng thép chất lượng cao
trong các nhà máy hiện có nhằm cải thiện chất lượng sản phẩm qua đó tăng giá trị
sản xuất, bên cạnh những cơ sở phân phối nhỏ lẻ cần hình thành những khu vực sản
xuất thép hợp kim chất lượng cao ở Việt Nam. Tích cực tìm nguồn vốn để đầu tư
một số nhà máy thép tấm cán nóng, cán nguội nhằm đáp ứng nhu cầu và chiếm lĩnh
thị trường trong nước, chuẩn bị đầu tư xây dựng nhà máy thép liên hợp khép kín
theo nhiều giai đoạn (1,5 triệu tấn, 3 triệu tấn, và 4,5 triệu tấn/năm) trên cơ sở nguồn
quặng sắt trong nước và nhập khẩu. Kết hợp huy động từ nhiều nguồn vốn, cố gắng
tranh thủ các nguồn vốn vay nước ngoài có sự bảo lãnh của Nhà nước kết hợp các
nguồn vốn hiện có của tư nhân. Đồng thời chú trọng công tác đào tạo nhân lực,phát
triển khoa học kỹ thuật phục vụ phát triển ngành luyện kim trong tương lai.
17789):;
Theo ước tính của Hiệp hội thép Việt Nam, trong năm 2012, công suất sản xuất
thép của toàn ngành có thể đạt 9,8 triệu tấn, tăng 4% so với năm 2011.Hiện nay,
lượng thép tồn kho lên đến 365.000 tấn và giá thép cuộn bán ra tại nhà máy ở khu
vực phía Bắc phổ biến ở mức 16,7 – 16,95 triệu đồng/tấn, khu vực phía Nam
khoảng 17,32 – 18,4 triệu đồng/tấn (chưa gồm chiết khấu và thuế VAT) còn giá
thép bán lẻ trên thị trường dao động từ 18 – 18,7 triệu đồng/tấn. Trong năm 2011,
lượng thép sản xuất của cả nước đạt khoảng 9 triệu tấn với sức tiêu thụ là 5,6 triệu
tấn, giảm gần 10% so với năm trước. Do đó, theo kế hoạch sản xuất trong năm
2012, toàn ngành thép chỉ có thể đạt 9,8 triệu tấn và sức tiêu thụ chỉ tăng khoảng
4% so với năm 2011.
177RJS;
Tính đến hết năm 2011, tổng lượng nhập khẩu sắt thép các loại của Việt Nam là
7,39 triệu tấn, giảm 18,7% so với năm 2010, kim ngạch nhập khẩu là 6,43 tỷ USD,
tăng 4,5% so với cùng kì năm 2010. Trong đó, lượng phôi thép nhập khẩu là 878
nghìn tấn, trị giá đạt 576 triệu USD, giảm 55,8% về lượng và giảm 46,4% về trị giá
so với năm 2010.
GVHD: T.S Ngô Quốc Long SVTH: Nguyễn Gia Anh
13
ỏn mụn cụng ngh vt liu Lp chuyn h K3
Hỡnh 1.5. Lng st thộp cỏc loi nhp khu nm 2005- 2011
Trong nm 2011, Vit Nam nhp khu st thộp trong nm 2011 ch yu cú
xut x t: Nht Bn vi 1,93 triu tn, tng 10,6% so vi nm 2010; Hn Quc
vi gn 1,7 triu tn, tng 2,9%; Trung Quc vi 1,67 triu tn, gim 23,7%; i
Loan vi 810 nghỡn tn, tng 1,4%
Những năm gần đây, sản lợng gang đúc đạt xấp xỉ 500.000 tấn, năm 2010
ngành luyện kim sản xuất trên 1 triệu tấn gang. Sản phẩm đúc rất đa dạng, đợc chế
tạo từ các loại thép, gang và hợp kim màu. Song nhiều nhất là gang, bình quân số l-
ợng vật đúc gang là 40.000 T/năm. Năm 2010 sản xuất trong nớc sẽ đạt từ 80.000T
đến 100.000 T/năm cha đáp ứng đợc nhu cầu cần thiết trong nớc là 120.000T đến
160.000T/năm.Trong đó có tới 80% vật đúc đợc chế tạo từ gang xám rót trong
khuôn cát- đất sét.
Bng I.1. D bỏo nhu cu cỏc sn phm gang thộp trong giai on sau.
Giai on
1996 - 2000 2001 - 2005 2006 - 2010 2011 - 2015 2015 - 2020
Tng trng GDP,% 6.94 7.5 7.5 7.0 6.5
Tng trng cụng nghip,% 13.58 14.08 10.38 8-9 7-8
Tng trng sn xut thộp,% 27 14 10 9-9.5 8-8.5
Tng tiờu th thộp ,% 9 10-11 10.6 9-9.5 8-8.5
3. Gang Sơmi và ứng dụng của sơmi.
GVHD: T.S Ngụ Quc Long SVTH: Nguyn Gia Anh
14
ỏn mụn cụng ngh vt liu Lp chuyn h K3
Sơ mi là một chi tiết làm việc trong bộ máy nổ động lực. Sơmi chi tiết nằm
trong nhóm thân máy cùng với Sécmăng và pittông, tạo thành một không gian kín
khi nhiên liệu cháy sẽ chuyển thành động lực cho máy.
Bề mặt sơmi và sécmăng phải luôn tiếp xúc với nhau. Độ cứng và tính chống
mài mòn của sơmi, tính đàn hồi đóng vai trò quyết định đến thời gian làm việc thực
tế của động cơ. Sơmi có độ cứng và tính chống mài mòn cao hơn Sécmăng, khi
hỏng chỉ phải thay thế sécmăng.
Trong một động cơ, sơmi chiếm một tỉ trọng nhỏ nhng lại là chi tiết quyết
định hai chỉ tiêu lớn: Công suất động cơ và tiêu hao nhiên liệu, tuổi thọ của bộ nổ.
Hiện nay, hầu hết các hãng sản xuất trên thế giới đều sử dụng gang xám để
chế tạo cặp sơmi. Việt Nam ngời ta dùng gang xám hợp kim thấp để chế tạo cỏc
sơmi.
ể chế tạo sơmi. ngời ta có thể dùng các vật liệu bằng thép, bằng gang có
hoặc không có mạ Crôm.Việc sử dụng các loại vật liệu khác nhau để chế tạo sơmi
đợc thực hiện ở nhiều nớc có nền công nghiệp phát triển: Mĩ, Anh, Nhậtnhằm
hoàn thiện về mặt vật liệu để nâng cao cơ tính đàn hồi, độ cứng và tính chống mài
mòn sao cho đảm bảo cho động cơ đạt hiệu suất cao nhất, ổn định lâu dài và lợng
tiêu hao nhiên liệu tiết kiệm nhất. Tuy nhiờn việc sử dụng gang để chế tạo sơmi
vẫn chiếm u thế tuyệt đối vì đây là loại vật liệu rẻ nhất, dễ thay thế đảm bảo sự hoạt
động liên tục của bộ nổ trong thời gian dài, mặc dù gang cha thoả mãn đợc đầy đủ
các yêu cầu đề ra đối với sơmi.
4. Lựa chọn hớng nghiên cứu.
Qua kết quả khảo sát và nghiên cứu sơmi động cơ ô tô dùng phổ biến trên thị
trờng Việt Nam do ta tự sản xuất hoặc nhập từ một số nớc nh: Nhật, Đài loan,
Trung quốc, Tây âu cho thấy chất lợng các loại sơmi do Việt Nam sản xuất còn
thấp. Chính vì vậy, vic nghiên cứu, sn xut sơmi động cơ ô tô cần phải có nhằm
cải thiện vật liệu để đạt chất lợng khu vực và quốc tế.
Với mong muốn góp phần nghiên cứu hoàn thiện công nghệ nâng cao chất l-
ợng sản xuất sơmi, chúng em đã chọn đề tài Công nghệ nấu luyện đúc phôi sơmi
tại nh máy DIESEL Sông Công để sản xuất sơmi ứng dụng trong bộ nổ của tầu
thuỷ, và các loại động cơ khác.ế
Trong quá trình làm đề tài, chúng em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận
tình của nhà máy DIESEL Sông Công, các thầy cô giáo trong bộ môn, đặc biệt là
thầy Ngô Quốc Long.
GVHD: T.S Ngụ Quc Long SVTH: Nguyn Gia Anh
15
ỏn mụn cụng ngh vt liu Lp chuyn h K3
PHầN II: C S Lí THUYT
1. Điều kiện làm việc và yêu cầu vật liệu chế tạo sơmi
1.1.Điều kiện làm việc của sơmi
Sơmi là chi tiết làm việc trong điều kiện khắc nghiệt yêu cầu độ cứng và tính
chống mài mòn tốt do:
*) Sơmi thông thờng làm việc ở nhiệt độ khoảng 200 - 300
o
C, thậm chí có
thể lên tới 450
o
C. Sự tản nhiệt của secmăng rất hạn chế nhiệt chủ yếu đợc truyền
vào thành trong của xilanh có nhiệt độ cao thấp hơn (100 -120
o
C). Vì vậy khi làm
việc ở nhiệt độ cao dễ dẫn tới hiện tợng quá nhiệt của pittông, gây chảy dính cục bộ
trên bề mặt tiếp xúc, cào xớc sơmi và cuối cùng làm bó máy.
*) Sơmi làm việc trong điều kiện nửa khô. Công ma sát chiếm khoảng 50-
60% toàn bộ tổn thất công của động cơ. Do tốc độ trợt lớn ở nhiệt độ cao, áp suất
tiếp xúc giữa secmăng và thành sơmi lớn nếu điều kiện bôi trơn kém sẽ làm tăng độ
mài mòn của secmăng. Sự tồn tại trên bề mặt ma sát giữa sơmi-secmăng những vết
xớc và xây sát nhỏ. Đặc trng tổn thơng lớp bề mặt sơmi thay đổi phụ thuộc vào tốc
độ trợt tơng đối của secmăng. Thờng ở vị trí đảo chiều chuyển động của sécmăng
cờng độ mòn lớp phủ bề mặt phụ thuộc vào khả năng dầu chui vào khe hở của rãnh
pittông sécmăng và sự khít kín của sécmăng.
GVHD: T.S Ngụ Quc Long SVTH: Nguyn Gia Anh
16
ỏn mụn cụng ngh vt liu Lp chuyn h K3
*) Trong điều kiện làm việc của sơmi chất lợng vật liệu sécmăng có thể ảnh
hởng đáng kể đến trạng thái bề mặt ma sát. Sự xuất hiện những dải trắng trên bề
mặt sécmăng là kết quả của sự chuyển biến cấu trúc dới tác động của nhiệt độ ma
sát cao và quá trình khuếch tán khi biến dạng dẻo xảy ra nhanh. Khi hàm luợng lu
huỳnh(S) trong dầu lớn hơn 1% thì sẽ gây ra hiện tợng bó sécmăng. Lợng S càng
lớn thì cờng độ bó càng mạnh.
*) Điều kiện làm việc của sơmi còn phụ thuộc vào môi tròng làm việc của
động cơ: khí hậu, môi trờng khí quyển, đờng xá
1.2.Yêu cầu vật liệu gang sơmi.
Do chế độ làm việc của sơmi nh trên nên vật liệu chế tạo sơmi cần:
* Giữ đợc tính ổn định trong điều kiện làm việc ở nhiệt độ cao ( 450
o
C).
* Vật liệu có độ cứng cao, đảm bảo tính chống mài mòn hơn hẳn secmăng,
hệ số ma sát sơmi, có khả năng chịu tải trọng riêng ở nhiệt độ cao.
* Có độ bền kéo tốt.
* Có khả năng chế tạo đơn giản và rẻ tiền.
* Có tính gia công tốt, dễ cắt gọt, dễ tạo đợc bề mặt làm việc có độ nhẵn cao,
chống ma sát tốt.
2.Thành phần, tổ chức và tính chất của gang sơmi.
2.1. Cacbon ng lng
Trong th nh ph n ca gang, ngo i s t v cacbon còn có m t s nguyên t
khác i kèm nh: Mn, Si, P, S, Các nguyên t n y c ng nh hng rt mnh n
t chc ca gang. c trng cho nh hng n y ng i ta dựng khái nim phn
trm cacbon quy c gi l h m l ng cacbon ng lng. Thông thng, ta
xét nh hng ca Si v P l hai nguyên t l m thay i h m l ng cacbon
ng lng ln nht v nh hng n mc cùng tinh ca gang (nh hng
ti c tính úc). H m l ng cacbon ng lng c tính nh sau:
( )
dl
1
C C% %Si %P
3
= + +
Trong ó: C
dl
l h m l ng cacbon ng lng.
Trong hệ Fe-C sch, th nh ph n cùng tinh C = 4,23%. Nu giỏ tr C
dl
bng
4,23%, gang s ho n to n l th nh ph n cùng tinh. Khi C
dl
thp hn 4,23%, s có
dng hình cây i xng, nu C
dl
ln hn 4,23% s có mm graphit trong t chc.
Khi có thêm các nguyên tố khác (c bit l Si v P) thì tính ch t kt tinh s c
ánh giá theo mc cùng tinh S
C
:
( )
4,23 0,3 S
C
C
S
i P
=
+
GVHD: T.S Ngụ Quc Long SVTH: Nguyn Gia Anh
17
ỏn mụn cụng ngh vt liu Lp chuyn h K3
Gang có S
C
> 1 gi l gang sau cùng tinh; S
C
= 1 gi l gang cùng tinh v
gang có S
C
< 1 gi l gang tr c cựng tinh.
2.1.Thành phần của gang sơmi.
Tuỳ theo chủng loại sơmi mà chọn thành phần gang cho phù hợp để đảm bảo
cặp sơmi-secmăng làm việc ăn khớp với nhau. Gang sơmi lằm bằng gang xám đúc
thông thờng có thành phần đợc mô tả trong bảng II.3.
Bảng II.1 Thành phần gang sơmi (đúc gang):
Nguyên tố C Si Mn Cr S Ni P Cu
Thành phần
2,7ữ3,3 1,9ữ 2,2 0,7ữ 1,0 0,3 ữ 0,5
< 0,08
0,2ữ 0,3
< 0.3
0,15
0,3
Theo kết quả khảo sát một số mác gang trên thế giới ta tổng hợp thành phần
các mác gang trong bảng II.4 nh sau:
Bảng II.2: Một số mác gang cơ bản theo tiêu chuẩn DIN
Kí
hiệu
Mức độ
cùng tinh
C Si Mn P S
GG-10
1,05ữ1,12 3,50ữ3,80 2,60ữ2,00 0,40ữ0,60
< 0,6 < 0,12
GG-15
1,03ữ1,10 3,40ữ3,70 2,60ữ2,00 0,45ữ0,60
< 0,6 < 0,12
GG-20
0,961,02
3,30ữ3,60 2,20ữ1,60 0,50ữ0,75
< 0,45 < 0,10
GG-25
0,89ữ0,95 3,15ữ3,40 2,00ữ1,40 0,55ữ0,80
< 0,35 < 0,10
GG-30
0,83ữ0,88 3,00ữ3,20 1,90ữ1,30 0,60ữ0,90
< 0,25 < 0,08
GG-35
0,78ữ0,82 2,90ữ3,10 1,80ữ1,20 0,60ữ0,10
< 0,20 < 0,08
Gang xám graphít tấm của ta dùng để đúc sơmi thuộc loại GG-25 (theo tiêu
chuẩn DIN).
2.2.Tổ chức của gang sơmi.
2.2.1.Tổ chức của gang.
Gang xám graphít tấm là loại gang có u điểm đạt đợc tổ chức yêu cầu ngay sau
khi đúc:
Graphít tấm dạng A(>80%), còn lại là các dạng graphít khác phân bố đều trên
tiết diện. Nhng do graphit tấm có ứng suất lớn tập trung ở đỉnh ngay cả khi tác
dụng một lực nhỏ thì cũng làm cho gang biến dạng nên gang xám graphít tấm có
tính đàn hồi dẻo, môđun đàn hồi của gang khi chế tạo secmăng lấy theo tiêu chuẩn.
Nền Peclít là chủ yếu, nền Ferít chiếm <5%, phôtphít cùng tinh dạng lới rách
phân bố đều. Gang xám graphít tấm khó hình thành ferít và lêđêburít hơn là gang
giun. Đây là đặc tính rất cần khi sản xuất sơmi-secmăng bởi nếu nhiều ferít sẽ làm
cho tổ chức nền của gang mềm đi, còn nếu có nhiều lêđêburít thì gang sẽ biến trắng
độ cứng quá cao. Điều này không phù hợp yêu cầu độ cứng và tính chống mài mòn
của sơmi-secmăng.
GVHD: T.S Ngụ Quc Long SVTH: Nguyn Gia Anh
18
ỏn mụn cụng ngh vt liu Lp chuyn h K3
Hàm lợng tới hạn phụ thuộc điều kiện nguội khi đông đặc. Khi kết tinh theo hệ
ổn định thì thay thế Fe
3
C là graphít ở dạng cùng tinh vì graphít sẽ kết tinh lên pha
graphít cùng tinh.
Việc tăng tốc độ nguội không những làm nhỏ nền kim loại mà còn thay đổi
cả tổ chức của nền vì tốc độ nguội ảnh hởng trực tiếp đến sự graphít hoá. Tốc độ
nguội càng lớn thì gang sẽ chuyển biến theo hệ ổn định giả.
Trên hình II.1 biểu diễn tổ chức của gang tuỳ theo tốc độ nguội của vật đúc.
Tốc độ nguội nhiều thì độ quá nguội lớn gang kết tinh thành leđeburít. Nguội
chậm độ quá nguội nhỏ gang sẽ xám graphít tấm (đờng số 3).
Tốc độ nguội không những ảnh hỏng đến mức độ graphít hoá, đến đặc tính của
nền mà còn ảnh hởng tới sự thay đổi hình dạng của graphít.
HìnhII. 1:Tổ chức của gang tuỳ theo tốc độ nguội của vật đúc
I,II : Hệ ổn định III,IV : Hệ giả ổn định
* Tổ chức của gang sơmi.
Ngoài những yêu cầu trên thì tổ chức của gang dùng để chế tạo sơmi cần có
thêm yêu cầu cụ thể sau:
Tổ chức của sơmi là gang có graphit dạng tấm không định hớng, cũng có tác
dụng làm cho sơmi làm việc ở nhiệt độ hơi cao và thay đổi. Graphít có dạng xoắn
trung bình hoặc dạng giun là tốt nhất, không đựơc ở dạng bụi, điểm hoặc thiên tích
GVHD: T.S Ngụ Quc Long SVTH: Nguyn Gia Anh
19
ỏn mụn cụng ngh vt liu Lp chuyn h K3
nhánh cây. Độ dài tốt nhất là trong phạm vi từ 90 ữ 100
à
m. Số lợng cho phép trên
nền cơ bản 8ữ10%.
Nền kim loại qua khảo sát cho thấy đều thể hiện nền Peclít hoặc Peclít-Xocbit,
Ferít không tồn tại hoặc cho phép đến 5% trên nền nhng đảm bảo độ bền và độ
cứng cao hơn secmăng khi gặp secmăng thì chi tiết bị thay thế phải là secmăng chứ
không phải là sơmi.
Trên nền của sơmi phải có cùng tinh Phôtphít ở dạng lới rách phân bố đều.
Mảng Phôtphít tập trung có thể có diện tích chiếm chỗ S < 2000
à
m
2.
. Sự thiên tích
P là nguyên nhân tạo ra tổ chức cùng tinh Phốtphít và là một phần tổ chức điển
hình gang xám graphít tấm, gọi là Steadit.
Pha cùng tinh chính là
, Fe
3
P, Fe
3
C. Cùng tinh này với thành phần 6,89%P
và 2,4%C sẽ đông đặc ở 952
o
C. Mặc dù, vậy sự hoà tan 1,1%P vào
đã đựơc thực
hiện nếu hợp kim chứa 0,1%P.
2.2.2. ảnh hởng của thành phần, nguyên tố hợp kim đến tổ chức của gang.
* ảnh hởng cuả Cacbon (C): Các bon là nguyên tố ảnh hởng nhiều nhất đến sự
hình thành tổ chức của gang sơmi. Tăng hàm lợng các bon (C) ở trong gang sẽ làm
tăng mức độ C tiết ra ở dạng Graphít. Tác dụng của C trong gang là làm tăng số l-
ợng mầm Graphít kết tinh làm tổ chức của gang càng nhỏ mịn. Nếu hàm lợng C
thấp quá thì gang khó đúc, khó trở thành gang xám không đạt yêu cầu với một chi
tiết cần độ cứng cao và chịu mài mòn. Khi tăng C thì khả năng bền vững sơmi sẽ
giảm.
* ảnh hởng của Silic: Si là nguyên tố graphit hoá mạnh làm cho C tiết ra ở dạng
graphít tự do. Si là nguyên tố khống chế tổ chức của gang. Nếu Si ít thì gang sẽ bị
trắng và Si đạt nồng độ 1,7 ữ 1,9% thì gang bắt đầu hoa râm và sẽ xám.
Nhng nói chung nên giảm lợng chứa C và Si trong gang để cho tính chất của
vật đúc đồng đều.
* ảnh hởng của Lu huỳnh: S là tạp chất có hại vì giảm độ chảy loãng, gây rỗ và
giảm độ bền khi ở dạng FeS. S làm cho graphít tấm dài ra và dày lên trong gang
xám. S là nguyên tố cản trở sự graphít hoá.
*ảnh hởng của Man gan: Trái với Si, Mn là nguyên tố cacbít hoá làm cản trở sự
graphít hoá. Mn có tác dụng peclít hoá song dùng lợng không quá 1,5% vì dễ tạo
Xe làm gang trắng. Mn sẽ trung hoà tác hại của S. Lợng Mn ở đây gấp 5 lần lợng S
nên phần lớn S ở dạng MnS ít độc hại.
Mn + FeS = MnS + Fe
Ngoài những thành phần hoá học cơ bản thì trong gang còn có những nguyên
tố hợp kim ảnh hởng đến sự hình thành tổ chức của gang nh sau.
GVHD: T.S Ngụ Quc Long SVTH: Nguyn Gia Anh
20
ỏn mụn cụng ngh vt liu Lp chuyn h K3
Ni và Cu là những nguyên tố có tác dụng làm đồng đều tổ chức và tính chất
của gang theo tiết diện. Lợng chứa Si trong gang ít thì tác dụng tăng bền và rắn của
Ni và Cu càng rõ.
*ảnh hởng của Đồng:Đồng có ảnh hởng đặc biệt tốt với tổ chức và tính chất của
gang: Khi gang đông đặc Cu giúp cho sự graphít hoá (giống nh Si tuy có yếu hơn)
nhng khi chuyển biến cùng tích Cu lại cản trở sự phân hoá của Péclít (ngợc lại với
Si). Chỉ có hai nguyên tố Cu và Ni có đợc đặc tính tốt này (vừa là chất graphít hoá
vừa péclít hoá).
*ảnh hởng của Niken: Niken có tác dụng péclít hoá nhng không tạo cácbít, làm
tăng số lợng cacbon liên kết. Cho thêm Ni vào gang thì gang sẽ bền hơn, tính chất gia
công cũng tốt hơn.
*ảnh hởng của Crôm: Cr là chất cácbít hoá mạnh làm tăng lợng C
LK
.Thờng ít
khi dùng riêng Cr để hợp kim hoá gang mà dùng với những nguyên tố khác, mà
dùng cùng với các nguyên tố khác: Ni,Cu.
Hợp kim hoá gang bằng Cr và Ni cần chú ý tỉ lệ giữa Ni và Cr :
Bảng II.5: Tỉ lệ giữa Ni và Cr.
Ni Cr
- Mở rộng vùng
.
- Không tạo cácbít.
- Giúp graphít hoá khi đông đặc.
- Thu hẹp vùng
.
- Cácbít hoá mạnh.
Tỉ lệ Ni/Cr =1/1 thì Ni sẽ trung hoà tác hại của Cr (Cr tạo Xe). Trong gang xám
graphít tấm dùng để đúc sơmi này tỉ lệ Ni/Cr = 1,42/1,66 tạo đợc tổ chức Péclít
mịn, ngăn trở sự tạo thành Ferít ở chỗ dày của vật đúc. (Tỉ lệ Ni/Cr có thể lấy bằng
3/1).
Tỉ lệ Cu/Cr = 1,42/1,66 cũng có tác dụng tạo tổ chức Péclít mịn.
Do đó ta có thể so sánh hệ số graphít hoá của các nguyên tố nh sau:
Bảng II.6: Bảng hệ số graphít hoá.
Nguyên tô Si Ni Cu Mn S Cr
Hệ số graphít hoá 1 0,35 0,25 -0,25 -1 -1
*Những nguyên tố graphit hoá là: Si,Ni,Cu.
*Những nguyên tố cácbít hoá là: Mn,Cr.
*Những nguyên tố cản trở sự graphit hoá khi đông đặc nhng lại giúp cho
graphít hoá khi ủ là: S.
2.3.Tính chất của gang sơmi.
Gang xám graphit tấm dùng để đúc sơmi có những tính chất cơ bản sau:
Tính chống mài mòn tốt.
GVHD: T.S Ngụ Quc Long SVTH: Nguyn Gia Anh
21
ỏn mụn cụng ngh vt liu Lp chuyn h K3
Độ cứng cao 97 ữ 102HRB (215 ữ 250 HB).
Môđun đàn hồi nhỏ.
Độ bền thấp, độ dẻo, độ dai thấp.
So với sécmăng là chi tiết làm việc cùng thì gang xám graphít tấm dùng để
đúc sơmi có độ cứng và tính chống mài mòn cao hơn hẳn .
2.3.1.Cơ tính.
Tính chất cơ học của gang đợc xác định chủ yếu bằng cấu trúc của nền kim
loại và của grafit. Tính chất cơ học còn đợc đánh giá bằng sự cùng tinh. Sự cùng
tinh càng nhỏ thì độ bền càng cao.
Độ cứng có ý nghĩa quan trọng trong việc đánh giá khả năng chịu mài mòn
của gang.
Theo quy luật khi gang xám có độ cứng cao > 200 HB thì chi tiết đúc có tính
chịu mài mòn tốt. Thực tế sự chênh lệch của hai vật đúc khi chuyển động tơng đối
vơí nhau chênh nhau 50ữ150 HB. Độ cứng vật đúc càng cao thì tính vững mài mòn
càng tốt. Vật đúc gang sơ mi của ta có độ cứng 215-250 HB độ mài mòn rất thấp
chỉ khoảng 0,03 - 0,05.
Hình II.3: ảnh hởng của độ
cứng đến độ mài mòn.
Độ cứng chủ yếu phụ thuộc tổ chức của nền kim loại mà tổ chức này quan hệ
đến tốc độ nguội khi chuyển biến cùng tích. Tốc độ nguội lớn khi chuyển biến
->
Péclit làm cho tổ chức Péclit trở nên nhỏ mịn và tăng độ cứng.
GVHD: T.S Ngụ Quc Long SVTH: Nguyn Gia Anh
22
ỏn mụn cụng ngh vt liu Lp chuyn h K3
Hình II.4: Giản đồ quan hệ giữa độ cứng của gang và nền kim loại (hình 26/62)
Gang xám đúc sơmi thuộc loại gang xám peclít có độ cứng vừa phải phù hợp
với yêu cầu đúc sơmi-secmăng.
Ta có thể so sánh độ cứng của của các loại gang nh sau trong bảng II.7:
Bảng II.7: Độ cứng của các loại gang.
Gang Gang xám Ferít Gang xám Peclít Gang xám Máctenxít
Độ cứng 110_160 HB 160_300 HB 350_450 HB
Độ cứng của gang còn phụ thuộc hàm lợng C
lk.
. Nếu hàm lợng C
lk
(<0,5%)thì
nền Ferít và peclít độ cứng của gang cũng không cao, gang sẽ mềm. Nếu hàm lợng
C
lk
(>80%) thì gang trắng cũng không tốt. Hàm lợng C
lk
của gang dùng để đúc sơmi
này = 0,6 ữ 0,8% tạo tổ chức nền Peclít nhỏ mịn nên độ cứng khá cao: Do việc xúât
hiện tổ chức khác nhau khi chuyển biến cùng tích các nguyên tố hợp kim làm tăng
độ cứng bởi hai lí- do: làm cho chuyển biến
trở nên giả ổn định và tăng péclít
trong tổ chức nền kim loại, làm nhỏ tổ chức peclít. Vật đúc gang xám peclít tấm
thành dày 13 mm (đờng kính
25 mm) sau khi đúc và hợp kim hoá xong độ cứng
đạt đợc là 215ữ250HB
Bảng II.8:Vùng độ cứng với thành dày khác nhau.
Loại vật liệu Số hiệu Thànhdày(mm)
Trên Tới hạn
Độ cứng HB 30
Min Max
GG_150 HB 0,6012 2,5 5 - 210
5 10 - 185
10 20 - 170
20 40 - 160
40 80 - 150
GG_170 HB 0,6017 2,5 5 170 250
5 10 240 225
10 20 125 202
GVHD: T.S Ngụ Quc Long SVTH: Nguyn Gia Anh
23
ỏn mụn cụng ngh vt liu Lp chuyn h K3
20 40 110 185
40 80 100 170
GG_190 HB 0,6022 4 5 190 275
5 10 170 260
10 20 150 230
20 40 135 210
40 80 120 190
GG_220 HB 0,6027 5 10 200 275
10 20 180 250
20 40 166 235
40 80 145 220
GG_260 HB 0,6037 20 40 200 275
40 80 185 260
Nhìn bảng trên ta thấy vật đúc thành càng dày thì độ cứng càng giảm. Vật đúc
của ta độ cứng cao phù hợp cho chi tiết chịu mài mòn là sơmi (thuộc loại GG-220
HB, thành dày trong giới hạn 10 ữ 20 mm,độ cứng min = 180, độ cứng max =250).
Mài mòn: Mài mòn là hiện tợng vật lý có tác dụng phá huỷ và làm mài mòn
bề mặt của những vật thể xung quanh vừa tiếp xúc vừa có tính chuyển động tơng
đối mà ở đây là secmăng làm việc cùng sơmi.
Có rất nhiều loại mài mòn khác nhau :
*Mài mòn do ma sát trợt.
*Mài mòn do hạt mài.
Tính vững mài mòn phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố : Sự bôi trơn, áp suất ở bề
mặt tiếp xúc, Nhiệt độ ở bề mặt, Độ bóng ở bề mặt, Tốc độ chuyển động tơng đối
của vật đúc.
*Môi trờng mài mòn.
Sự mài mòn còn phụ thuộc rất mạnh vào điều kiện tác dụng và tính chất của
hai bộ phận chịu mài mòn (sơmi và secmăng ).
Với gang xám graphit tấm thì khi chuyển động cọ sát tơng đôí có một tính
chịu mài mòn tơng đối tốt (mài mòn do ma sát trợt) nguyên nhân là do có graphít
coi nh bôi trơn. Còn muốn gang xám vững mài mòn trong điều kiện có hạt mài thì
gang xám phải qua tôi để tăng độ rắn ở bề mặt .
P là nguyên tố làm cho gang có tính mài mòn rất tốt. Nhờ sự hình thành
phôtphít cùng tinh rất cứng mà trong điều kiện tốc độ nguội phù hợp thì nó sẽ tạo
ra dạng mạng mịn, mảnh liên kết với nhau (dạng lới rách phân bố đều trên diện tích
mẫu ) sẽ tăng tính chịu mài mòn của gang.
Ngoài ra còn phải kể đến môđun đàn hồi và độ bền của gang cũng có ảnh h-
ởng đến khả năng làm việc của sơmi. Mà graphít làm cho độ bền bị cong nhng E
phụ thuộc vào lợng graphít có trong gang
E có dạng cong. Nếu Graphít = 2,0 %
GVHD: T.S Ngụ Quc Long SVTH: Nguyn Gia Anh
24
ỏn mụn cụng ngh vt liu Lp chuyn h K3
ữ 3,2 %
E đàn hồi giảm mạnh. Với gang xám graphít tấm cỡ hạt càng nhỏ thì
mô đun đàn hồi càng nhỏ.
*Độ bền: Độ bền là tập hợp các đặc trng cơ học phản ánh sức chịu đựng tải
trọng cơ học tĩnh của vật liệu, chúng đợc xác định bằng ứng suất qui ớc của tải
trọng gây ra các đột biến về hình học cho mẫu đo. Tuỳ theo dạng của tải trọng tác
dụng ngời ta phân biệt độ bền kéo, nén, uốn, xoắn
Hình II.5: Giản đồ độ bền.
Nhìn vào đồ thị ta thấy độ bền của gang dùng để đúc sơmi rất thấp nhỏ hơn
gang cầu và thép rất nhiều.
Trong gang xám chỉ xét đến độ bền kéo (
k
) và độ bền uốn (
u
). Khi tăng
chiều dày của thành vật đúc độ bền của gang xám graphít tấm sẽ giảm vì giảm cả
môđun đàn hồi và độ rắn.
Gang xám graphít tấm độ bền ít thay đổi theo chiều dày thành vật đúc. Vì
vậy, với thành dày vật đúc là 13 (mm) thì độ bền ít thay đổi theo chiều dày.
Bảng II.9. Độ bền gang xám graphít tấm :
Loại gang Số hiệu Thành dày(mm)
Trên Tới
Độ bền
Giá trị độ bền mong muốn
trong vật đúc
R
m
HB
Min Max
GG-10 0,6025 5 40
2,5 5
5 10
10 20
100
-
-
-
- -
180 270
155 245
130 225
GG-15 0,6015 20 40
40 80
80 150
150 300
2,5 5
5 10
10 20
150-250
120
110
100
90
-
-
110 205
95 -
80 -
- -
230 285
205 270
180 250
GG-20 0,6020 20 40
40 80
80 150
150 300
5 10
10 20
200-300
170
150
140
130
-
155 235
130 -
115 -
- -
250 285
225 265
GG-25 0,6025 20 40
40 80
80 150
150 300
10 20
20 40
250-350
210
190
170
160
-
250
195 250
170 -
155 -
- -
270 285
240 265
GG-30 0,6030 40 80 300-400 210 -
GVHD: T.S Ngụ Quc Long SVTH: Nguyn Gia Anh
25
1 - Gang xám 21-40
2 - Gang cầu GC 50 - 1.5
3 - Thép 45
%
