Giáo trình cơ khí đại cương phần 3
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (997.48 KB, 20 trang )
B n quy n c a ThS. V
ỡnh To i
13.08.2009
IV. Hợp kim Sắt - Các bon (Fe-C):
1. Giản đồ trạng thái của hợp kim Fe-C:
1500
B
A
Lỏng (L)
L + Ostenit (L+)
L + Xêmentit (L+Xê)
911
Ostenit ()
A3
P
+
P
+ Xê
S
A1 727oC
C
2,14%C
ỡnh To i - B mụn Hn & CNKL -
F
Xê + Lê
K
+ Xê + Lê
P + Xê
Q
0,8%C
0,02%C
â ThS. KSHQT. V
1147oC
+ Xê + Lê
Am
G
+
727
E
Lêđêbuarit (Lê)
1147
Peclit
C
KH
IC
NG: H p kim Fe C
toC
Xê + Lê
4,43%C
HBK HN, , Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543
6,67%C
1 / 39
1.1. Các tổ chức của hợp kim Fe-C:
1.1.1. Các tổ chức 1 pha:
1.1.1.1. Tổ chức xêmentit (Xê) là hợp chất hoá học của Fe và C (C% = 6,67%) ồ Fe3C
>> Tổ chức này đợc kết tinh qua ba giai đoạn và nằm trong hầu hết các khu vực
>> Đây là một tổ chức có độ cứng cao, tính công nghệ kém, độ giòn lớn nhng chịu mài mòn tốt
>> Trên từng khu vực độ giàu xêmentit (Xê) giảm dần từ Xê1 đên Xê3
C
KH
IC
NG: H p kim Fe C
- ACB l ng l ng phõn bi t pha l ng hon ton v i pha l ng ó cú tinh th r n
- AECF l ng c ng v i i m b t u núng ch y ho c hoỏ r n hon ton
- GS (A3); SE (Am); GP v PQ t ng ng v i gi i h n chuy n bi n pha trong
tr ng thỏi hoỏ r n
- PSK (A1) l ng chuy n bi n cựng tớch khi ngu i n ú s b t u s
chuy n bi n cựng tớch h n h p c h c
â ThS. KSHQT. V
ỡnh To i - B mụn Hn & CNKL -
HBK HN, , Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543
2 / 39
1
B n quy n c a ThS. V
ỡnh To i
13.08.2009
1.1.1.2. Tổ chức ôstennit (, Os) là dung dịch đặc xen kẽ của cacbon trong Fe (Fe)
>> Lợng hoà tan C trong Fe tối đa là 2,14%ở 11470C. Tại 7270C lợng hoà tan C là 0,8%
>> Khu vực AESG chỉ tồn tại một pha ôstenit riêng biệt
>> Vì nó tồn tại riêng biệt chỉ ở nhiệt độ trên 7270C nên không quyết định tính chất cơ học khi kim
loại chịu tải mà chỉ có ý nghĩa khi gia công áp lực nóng và nhiệt luyện
C
KH
IC
NG: H p kim Fe C
>> ôstenit là pha dẻo và dai, rất dễ biến dạng
â ThS. KSHQT. V
ỡnh To i - B mụn Hn & CNKL -
HBK HN, , Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543
3 / 39
1.1.1.3. Ferit (, F) là dung dịch đặc xen kẽ của C trong Fe (Fe)
>> ở 7270C hoà tan 0,02%C
>> Nhiệt độ càng giảm lợng hoà tan càng giảm nên có thể coi ferit là sắt nguyên chất
IC
NG: H p kim Fe C
>> Ferit rất dẻo, mềm và có độ bền thấp
1.1.2. Các tổ chức 2 pha:
1.1.2.1. Peclit (P) là hỗn hợp cơ học của ferit và xêmentit (Xê2)
>> Cơ tính của Peclit phụ thuộc vào lợng F và Xê và phụ thuộc vào hình dạng của Xê (tấm hay hạt)
C
KH
>> Khi hạ to xuống 7270C, cả ferit và xêmentit cùng kết tinh ở thể rắn tạo nên cùng tích peclit (điểm S
â ThS. KSHQT. V
ỡnh To i - B mụn Hn & CNKL -
HBK HN, , Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543
4 / 39
2
B n quy n c a ThS. V
ỡnh To i
13.08.2009
1.1.2.2. Lêđêbuarit (Lê) là hỗn hợp cơ học cùng tinh của và Xê (Xê1)
>> Tại 1147oC và 4,43%C cùng tinh Lê hình thành tại điểm C
>> Lợng Xê trong Lê khá lớn nên Lê có độ cứng cao, dòn
C
KH
IC
NG: H p kim Fe C
>> Xuống dới 727oC, một phần chuyển thành P
1.1.2.3. Graphit (Gr) là cacbon ở trạng thái tự do
>> Gr kém bền, dòn, nở thể tích khi kết tinh
â ThS. KSHQT. V
ỡnh To i - B mụn Hn & CNKL -
HBK HN, , Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543
5 / 39
1.2. Phân loại hệ hợp kim Fe-C (Fe-Fe3C):
Thép cacbon C < 2,14%
Thép
trớc
cùng tích
Thép
cùng tích
C = 0,8%
C < 0,8%
Gang C > 2,14%
Thép
sau
cùng tích
Gang
trớc
cùng tinh
C > 0,8%
C < 4,43%
Gang
cùng tinh
C =4,43%
Gang
sau
cùng tinh
C > 4,43%
C
KH
IC
NG: H p kim Fe C
Hệ hợp kim Fe-C
â ThS. KSHQT. V
ỡnh To i - B mụn Hn & CNKL -
HBK HN, , Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543
6 / 39
3
B n quy n c a ThS. V
ỡnh To i
13.08.2009
2. Thép cacbon:
2.1. Khái niệm về Thép cacbon:
Thép cacbon là hợp kim của Fe-C với hàm lợng cacbon nhỏ hơn 2,14%. Ngoài ra
trong thép cacbon còn chứa một lợng tạp chất nh Si, Mn, S, P,
C
KH
IC
NG: H p kim Fe C
ồ Nguyên tố ảnh hởng lớn nhất trong thép là cacbon. Chỉ cần thay đổi một lợng
rất nhỏ C, đ làm thay đổi nhiều tính chất lý, hoá của thép
- C tăng ồ độ cứng và độ bền của thép tăng lên còn độ dẻo và độ dai lại giảm xuống
- Thay đổi hàm lợng cacbon ồ làm thay đổi cả tính công nghệ, tính đúc, tính hàn và
tính rèn dập
* Các tạp chất có lợi trong thép cacbon: Si và Mn
- Khi hàm lợng của chúng thích hợp (Mn 0,75% và Si 0,35%) có khả năng khử
ôxy khỏi các ôxyt sắt, làm tăng độ bền, độ cứng của thép
- Tuy nhiên không nên cho nhiều tạp chất loại này vì nó sẽ phơng hại đến một số
tính công nghệ nh gia công cắt gọt nhiệt luyện v.v
* Các tạp chất có hại cho thép cacbon: P và S
- Nguyên tố S sẽ làm cho thép bị dòn nóng (bở nóng)
- Nguyên tố P lại làm thép bị phá huỷ ở trạng thái nguội dòn nguội
H Vì thế cần hạn chế S và P dới mức 0,03%
â ThS. KSHQT. V
ỡnh To i - B mụn Hn & CNKL -
HBK HN, , Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543
7 / 39
2.2. Phân loại Thép cacbon:
2.1.1. Phân loại theo tổ chức tế vi và hàm lợng C trên giản đồ trạng thái
2.1.2. Phân loại theo hàm lợng C thờng dùng
- Thép cacbon thấp:
C < 0,25%
- Thép cacbon trung bình: C = 0,25% ... 0,5%
- Thép cacbon cao:
C > 0,5%
2.1.3. Phân loại theo phơng pháp luyện kim
- Thép lò chuyển: chất lợng không cao, hàm lợng kém chính xác
- Thép lò mác tanh (Martin): chất lợng cao hơn trong lò chuyển một ít
- Thép lò điện: chất lợng cao hơn nhiều, khử hết tạp chất tới mức thấp nhất
C
KH
IC
NG: H p kim Fe C
- Thép trớc cùng tích với tổ chức Ferit + Peclit (C < 0,8%)
- Thép cùng tích: thép có tổ chức Peclit (C = 0,8%)
- Thép sau cùng tích trong đó có Peclit + Xêmentit (C > 0,8%)
2.1.4. Phân loại theo phơng pháp khử Ôxy
- Thép sôi: chứa nhiều rỗ khí nên kém dẻo và dai
- Thép nửa sôi: chất lợng cao hơn thép sôi vì còn ít rỗ khí hơn
- Thép lắng: độ bền cao hơn thép sôi và thép nửa sôi
â ThS. KSHQT. V
ỡnh To i - B mụn Hn & CNKL -
HBK HN, , Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543
8 / 39
4
B n quy n c a ThS. V
ỡnh To i
13.08.2009
2.1.5. Phâ
Phân loạ
loại theo công dụng
1 - Thép cacbon thô
thông dụng (thép th
thờng):
ờng): cơ tính khô
không cao,
cao, chỉ
chỉ dùng để chế tạo
các chi tiết máy, cá
các kết cấu chịu tải nhỏ
nhỏ. Th
Thờng dùng trong ngà
ngành xây dựng,
ng, giao
thô
thông
Nhóm A: chỉ
chỉ đánh
đánh giá
giá bằng các chỉ
chỉ tiê
tiêu cơ tính (độ bền,
bền, độ dẻo, độ cứng,
ng, v.v
v.v)
Nhóm B: đánh
đánh giá
giá bằng thà
thành phầ
phần hoá
hoá học
Nhóm C: đánh
đánh giá
giá bằng cả hai chỉ
chỉ tiê
tiêu cơ tính và thà
thành phầ
phần hoá
hoá học
Liê
Liên Xô (GOST 380 - 71)
C
KH
IC
NG: H p kim Fe C
ồ Thép cacbon thô
thông dụng đợc
đợc ký hiệ
hiệu bằng hai chữ
chữ CT và
và chia ba nhóm A, B và
và C
Liê
Liên bang Nga (GOST2772(GOST277288)
Việ
Việt Nam (TCVN1765(TCVN1765-75)
CT0
CT31
CT1
CT33
CT2
CT34
CT3
CT245*
CT38
CT4
CT275
CT42
CT5
CT285
CT51
CT6
CT345
CT375
CT61
* Biể
Biểu thị độ bền 02=
245MPa
â ThS. KSHQT. V
ỡnh To i - B mụn Hn & CNKL -
HBK HN, , Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543
9 / 39
H TCVN 1756 -75 quy định ký hiệ
hiệu thép thô
thông dụng:
dụng: sau CT ghi chỉ
chỉ số giớ
giới hạn bền b
[kG/mm2] thấp nhất ứng với mỗi ký hiệ
hiệu
Ví dụ:
dụ: TC38 có giớ
giới hạn bền b = 38 ữ 49kG/mm2 (380 ữ 490N/mm2)
H Các nhóm B và
và C cũng có ký hiệ
hiệu trê
trên cơ sở nhóm A nh
nhng thê
thêm vào phía trớ
trớcc chữ
chữ
Ví dụ:
dụ: CT31 BCT31 CCT31
>> Thép sôi: thê
thêm ký tự S vào phầ
phần cuố
cuối, ví dụ CT31S
>> Thép nửa sôi: thê
thêm ký tự n vào phầ
phần cuố
cuối, ví dụ:
dụ: CT31n
>> Thép khô
không có ký hiệ
hiệu thê
thêm là thép lắng
2- Thép cacbon kết cấu:
cấu: là loạ
loại thép có hàm lợng
ợng tạp chất S, P rất nhỏ
nhỏ, tính năng lý
hoá
hoá tốt, hàm lợng
ợng cacbon chính xác và chỉ
chỉ tiê
tiêu cơ tính rõ ràng
Ký hiệ
hiệu: tơng
ơng tự nh
nh ký hiệ
hiệu của Liê
Liên Xô chỉ
chỉ khá
khác ở chỗ
chỗ có thê
thêm chữ
chữ cái C phía
trớ
trớcc để phâ
phân biệ
biệt là thép cacbon
C
KH
IC
NG: H p kim Fe C
cái B hay C để phâ
phân biệ
biệt
Ví dụ:
dụ:
Liê
08; 10; 15; 20;...; 85
Liên Xô:
Việ
Việt Nam: C08; C10; C 15; C20; ...; C85
Ký hiệ
hiệu thép C
â ThS. KSHQT. V
ỡnh To i - B mụn Hn & CNKL -
Chỉ
Chỉ hàm lợng
ợng C tính theo %
HBK HN, , Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543
10 / 39
5
B n quy n c a ThS. V
ỡnh To i
13.08.2009
3- Thép cacbon dụng cụ:
cụ: là loạ
loại thép có hàm lợng
ợng cacbon cao (0,7 ữ1,3%C), có hàm
lợng
ợng tạp chất S và
và P thấp (<0,025%)
NG: H p kim Fe C
Ký hiệ
hiệu thép cacbon dụng cụ
Liê
Liên Xô: Y7,
Y8,
Y8A,
Y9, , Y13
TCVN: CD70, CD80, CD80A,
CD80A, CD90, , CD130
Chỉ
Chỉ thép tốt
hàm lợng
ợng cacbon là 0,7%
C
KH
IC
thép dụng cụ cacbon
â ThS. KSHQT. V
ỡnh To i - B mụn Hn & CNKL -
HBK HN, , Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543
11 / 39
3. Gang:
3.1. Khá
Khái niệ
niệm về Gang:
C
KH
IC
NG: H p kim Fe C
Gang là
ng lớ
là hợp kim FeFe- C, hà
hàm lợ
lợng
lớn hơ
hơn 2,14% và
và cao nhất cũng < 6,67%C.
Cũng nh
nh thép, trong gang chứ
chứa cá
các tạ
tạp chất Si, Mn, S, P và
và các nguyê
nguyên tố
tố khá
khác
Do hà
ng cacbon cao hơ
hàm lợ
lợng
hơn nê
nên tổ
tổ chứ
chức củ
của gang ở nhiệ
nhiệt độ th
thờng cũng nh
nh ở
nhiệ
ng xementit cao. Đặc tính chung củ
nhiệt độ cao tồ
tồn tạ
tại lợ
lợng
của gang là
là cứng và
và dòn, có
nhiệ
nhiệt độ nóng chả
chảy thấp và
và dễ dú
dúc
H Thà
ng khá
Thành phầ
phần tạ
tạp chất trong gang gâ
gây ảnh hở
hởng
khác so vớ
với thép cacbon
- Cùng vớ
với C, nguyê
nguyên tố
tố Si thú
thúc đẩy
đẩy sự
sự graphit hoá
hoá, nghĩ
nghĩa là
là phâ
phân huỷ
huỷ Fe3C thà
thành Fe
và cacbon tự
tự do khi kết tinh
- Ngợ
Ngợcc lạ
lại Mn lạ
lại cả
cản trở
trở sự graphit hoá
hoá nhằ
nhằm tạ
tạo ra Fe3C củ
của gang trắ
trắng
H Lợng
ng ứng vớ
ợng Si thay đổi
đổi trong gang ở giớ
giới hạ
hạn từ 1,5 ữ 3,0 cò
còn Mn thay đổi
đổi tơ
tơng
với
Si ở giớ
giới hạ
hạn 0,5 ữ 1,0%
- Tạp chất S và
và P làm hại đến cơ tính của gang. Nh
Nhng nguyê
nguyên tố P phầ
phần nào làm tăng
tính chả
chảy lo
long,
ng, tăng tính chố
chống mài mòn do đó có thể
thể hàm lợng
ợng đến 0,1 ữ 0,2%P
- Cacbon càng nhiều thì
thì khả
khả năng graphit hoá
hoá càng mạnh, nhiệ
nhiệt độ chả
chảy càng giả
giảm
làm tính đúc càng tốt. Nh
Nhng tăng hàm lợng
ợng cacbon sẽ làm giả
giảm độ bền,
bền, tăng dòn.
Vì vậy trong gang xám chẳ
chẳng hạ
hạn, hàm lợng
ợng cacbon giớ
giới hạn từ 2,8 ữ 3,5%
â ThS. KSHQT. V
ỡnh To i - B mụn Hn & CNKL -
HBK HN, , Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543
12 / 39
6
B n quy n c a ThS. V
ỡnh To i
13.08.2009
3.2. Phâ
Phân loạ
loại Gang:
3.1.2. Phâ
Phân loạ
loại theo tổ chứ
chức và cấu tạo
1- Gang trắ
trắng là loạ
loại gang mà hầu hết cacbon ở dạng liê
liên kết Fe3C
H Gang trắ
ắ
ng
chỉ
ỉ
h
ì
nh
thà
à
nh
khi
có
h
à
m
l
ợng
ng
C,
Mn
tr
ch
th
ợ
Mn thích hợp và với điều
kiệ
kiện nguộ
nguội nhanh ở các vật đúc thà
thành mỏng,
ng, nhỏ
nhỏ
H Gang trắ
trắng khô
không có ký hiệ
hiệu riê
riêng
* Tổ chứ
chức xementit có nhiều trong gang trắ
trắng làm mặt gy của nó có màu sáng
trắ
trắng!
2- Gang xá
xám là loạ
loại gang mà hầu hết cacbon ở dạng graphit.
graphit. Nhờ có vậy grathit
nên mặt gy có màu xám
C
KH
IC
NG: H p kim Fe C
3.1.1. Phâ
Phân loạ
loại theo tổ chứ
chức tế vi và
và hàm lợng
ợng C trê
trên giả
giản đồ trạ
trạng thá
thái
- Gang trớ
trớcc cùng tinh có tổ chứ
chức Peclit + Lêđêbuarit
êđêbuarit (C < 4,43%)
- Gang cùng tinh:
tinh: có tổ chứ
chức Lêđêbuarit
êđêbuarit (C = 4,43%)
- Gang sau cùng tinh có tổ chứ
chức Lêđêbuarit
êđêbuarit + Xêmentit (C > 4,43%)
GX Ferit
â ThS. KSHQT. V
ỡnh To i - B mụn Hn & CNKL -
GX FeritFerit-Peclit
HBK HN, , Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543
13 / 39
H Tổ chức tế vi của gang xám gồm: nền cơ sở và các garaphit dạng tấm
H Nền của gang xám có thể là: ferit, pherit - peclit , peclit
Cơ tính của gang xám phụ thuộc vào hai yếu tố:
* Số lợng, hình dạng và phân bố graphit
H Gang xám có độ bền nén cao nhng bền kéo kém, chịu mài mòn tốt, đặc biệt có tính
đúc tốt
Ký hiệu Gang xám: GX xx-yy (Liên xô: C xx-yy)
xx = hai con số chỉ độ bền kéo
yy = hai con số chỉ độ bền uốn
3- Gang cầu là loại gang có thể có tổ chức nh gang xám, nhng graphit có dạng thu
nhỏ thành hình cầu
C
KH
IC
NG: H p kim Fe C
* Tổ chức của nền: độ bền của nền tăng lên từ nền pherit đến peclit
â ThS. KSHQT. V
ỡnh To i - B mụn Hn & CNKL -
HBK HN, , Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543
14 / 39
7
B n quy n c a ThS. V
ỡnh To i
13.08.2009
H Gang cầu có độ bền cao hơn gang xá
xám nhiều,
nhiều, đặc biệ
biệt có độ dẻo bảo đảm. Có thể
thể so
sánh cơ tính gang cầu xấp xỉ bằng thép mác thấp
H Để có tổ chứ
chức gang cầu, phả
phải nấu chả
chảy gang xá
xám và dùng ph
phơng phá
pháp biến tính đặc
Ký hiệ
hiệu Gang cầu: GC xxxx-yy (Liê
Liên xô: B xxxx-yy)
yy)
xx = hai con số chỉ
chỉ độ bền kéo
yy = hai con số chỉ
chỉ độ dn dài tơng
ơng đối %
4- Gang dẻo là loạ
loại gang chế tạo từ gang trắ
trắng bằng ph
phơng phá
pháp nhiệ
nhiệt luyệ
luyện (ủ)
t u
Fe 3 C
Peclit + C cum
0
C
KH
IC
NG: H p kim Fe C
biệ
biệt gọi là cầu hoá
hoá để tạo ra graphit hình cầu. Kết quả
quả là cũng trê
trên cá
các nền tơng
ơng tự nh
nh
gang xá
xám với grathit cầu ta có độ dẻo = 5 ữ 15%; độ bền kéo k = 400 - 1000N/mm2
Ký hiệ
hiệu Gang dẻo: GZ xxxx-yy (Liê
Liên xô: K xxxx-yy)
yy)
xx = hai con số chỉ
chỉ độ bền kéo
yy = hai con số chỉ
chỉ độ dn dài tơng
ơng đối %
â ThS. KSHQT. V
ỡnh To i - B mụn Hn & CNKL -
HBK HN, , Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543
15 / 39
4. Thép hợp kim:
kim:
4.1. Khá
Khái niệ
niệm về Thép hợp kim:
kim:
- Thép HK là
là loạ
loại thép có chứ
chứa trong nó một hàm lợng
ợng các nguyê
nguyên tố HK thích hợp
C
KH
IC
NG: H p kim Fe C
- Hàm lợng
ợng của chú
chúng phả
phải đủ đến mức có thể
thể làm thay đổi cơ tính thì
thì mới đợc
đợc coi là
chất cho thê
thêm, nếu dới
ới mức đó thì
thì chỉ
chỉ là tạp chất.
chất.
Các đặc tính cơ bản của Thép hợp kim:
kim:
- Cải thiệ
thiện cơ tính:
tính: thép hợp có tính nhiệ
nhiệt luyệ
luyện tốt hơn thép cacbon.
cacbon. Trớ
Trớcc nhiệ
nhiệt
luyệ
luyện hai loạ
loại thép cacbon và hợp kim có cơ tính tơng
ơng tự, nh
nhng nếu nhiệ
nhiệt luyệ
luyện và
ram hợp lý thép hợp kim sẽ tăng cơ tính rõ rệt
- Thép hợp kim giữ
giữ đợc
đợc độ bền cao hơn thép cacbon ở nhiệ
nhiệt độ cao nhờ sự tơng
ơng tác
của nguyê
nguyên tố hợp kim trong các tổ chứ
chức của thép cacbon
- Tạo ra nhữ
những tính chất lý hoá
hoá đặc biệ
biệt, nh
nh: chố
chống ăn mòn trong các môi tr
trờng ăn
mòn; có thể
thể tạo ra thép từ tính cao hay khô
không có từ tính;
tính; độ gi
gin nở vì nhiệ
nhiệt rất nhỏ
nhỏ.
Các sự biến đổi khi Hợp kim hoá
hoá:
+ Các dung dịch đặc trong thép cacbon hoà
hoà tan thê
thêm nguyê
nguyên tố hợp kim tạo nên sự
thay đổi có lợi các toạ
toạ độ trê
trên giả
giản đồ trạ
trạng thá
thái hoặ
hoặc tạo ra các pherit hợp kim bền
hơn.
+ Trừ một số nguyê
nguyên tố nh
nh Ni, Si, Al
Al đa số các nguyê
nguyên tố khá
khác nh
nh Cr, W, Ti
Ti
đều kết hợp với cacbon tạo nên cacbit hợp kim
â ThS. KSHQT. V
ỡnh To i - B mụn Hn & CNKL -
HBK HN, , Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543
16 / 39
8
B n quy n c a ThS. V
ỡnh To i
13.08.2009
+ Đa số các nguyê
nguyên tố làm cho độ quá
quá nguộ
nguội tăng lên, nên đờng
đờng cong chữ
chữ "C' dịch về
bên phả
phải. Điều đó sẽ tạo điều kiệ
kiện để nhiệ
nhiệt luyệ
luyện dễ dàng hơn.
+ Một số nguyê
nguyên tố kết hợp với thép cacbon và môi tr
trờng ngoà
ngoài tạo nên lớp vỏ ôxyt rất
bền để bảo vệ.
C
KH
IC
NG: H p kim Fe C
4.2. Phâ
Phân loạ
loại Thép hợp kim:
kim:
4.2.1. Phâ
Phân loạ
loại theo thà
thành phầ
phần hợp kim trong thép:
thép:
- Thép hợp kim thấp:
thấp: có tổng lợng
ợng các nguyê
nguyên tố hợp kim đa
đa vào < 2,5%.
- Thép hợp kim trung bình:
nh: có tổng lợng
ợng các nguyê
nguyên tố hợp kim từ 2,5 ữ 10%.
- Thép hợp kim cao:
cao: có tổng lợng
ợng > 10%
4.2.2. Phâ
Phân loạ
loại theo tên gọi các nguyê
nguyên tố HK chủ
chủ yếu:
yếu:
- Thép Mn,
Mn, thép Si, thép Cr, thép Ni, thép CrCr-Ni, ...
4.2.3. Phâ
Phân loạ
loại theo công dụng:
dụng:
1- Thép hợp kim kết cấu:
cấu: là loạ
loại thép trê
trên cơ sở thép cacbon kết cấu cho thê
thêm các
nguyê
nguyên tố hợp kim (0,1 ữ 0,85% C và
và lợng
ợng phầ
phần tră
trăm nguyê
nguyên tố hợp kim thấp )
> Thép HK kết cấu phả
phải qua thấm cacbon rồi mới nhiệ
nhiệt luyệ
luyện thì
thì cơ tính cao.
cao.
> Loạ
Loại thép này đợc
đợc dùng để chế tạo các chi tiết chịu tải trọ
trọng cao,
cao, cần độ cứng,
ng, độ
chịu mài mòn, hoặ
hoặc cần tính đàn
đàn hồi cao v.v
v.v
Ký hiệ
hiệu: 15Cr, 20Cr, 20CrNi , 12CrNi 3A, 12Cr2Ni4A, 40CrMn, 35CrMnSi
â ThS. KSHQT. V
ỡnh To i - B mụn Hn & CNKL -
HBK HN, , Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543
17 / 39
> Thép HK dụng cụ có tính nhiệ
nhiệt luyệ
luyện tốt.. Sau nhiệ
nhiệt luyệ
luyện có độ cứng đạt
đạt 60 - 62
HRC.
Ký hiệ
hiệu:
90CrSi, 100CrWMn, 100Cr12 và
và OL100Cr1,5
H Riê
Riêng loạ
loại thép làm ổ lăn th
thờng chứ
chứa hàm lợngCr
ợngCr cao hơn và ký hiệ
hiệu
theo tên riê
riêng của nó.
nó. OLCr0,6; OLCr1; OLCr1,5
3- Thép gió:
gió: là một dạng thép HK đặc biệ
biệt để làm dụng cụ cắt và
và các chi tiết máy có yêu
cầu cao
C
KH
IC
NG: H p kim Fe C
2- Thép hợp kim dụng cụ:
cụ: là loạ
loại thép cần có độ cứng cao sau khi nhiệ
nhiệt luyệ
luyện, độ chịu
nhiệ
nhiệt và chịu mài mòn cao.
cao. Hàm lợng
ợng cacbon trong thép HK dụng cụ từ 0,7 ữ 1,4%;
các nguyê
nguyên tố hợp kim cho vào là Cr, W, Si và
và Mn.
Mn.
> Trong tổ chứ
chức của thép gió gồm các nguyê
nguyên tố cacbon,
cacbon, crô
crôm, vonfram,
vonfram, côban,
ban, vanadi
và sắt
> Thép gió có độ cứng cao,
cao, bền,
bền, chịu mài mòn và chịu nhiệ
nhiệt đến 6500C
> Hàm lợng
ợng các nguyê
nguyên tố trong thép gió:
gió:
8,5 ữ 19% W; 0,7 ữ 1,4%C; 3,8 ữ4,4%Cr; 1 ữ 2,6V và
và một lợng
ợng nhỏ
nhỏ Mo hay Co
Ký hiệ
hiệu: 90W9V2; 75W18V; 140W9V5; 90W18V2
90W18V2
â ThS. KSHQT. V
ỡnh To i - B mụn Hn & CNKL -
HBK HN, , Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543
18 / 39
9
B n quy n c a ThS. V
ỡnh To i
13.08.2009
4- Thép HK đặc biệ
biệt:
> Trong thép th
thờng có nhiều pha,
pha, mỗi pha có điện thế điện cực khá
khác nhau
> Trong thép khô
không gỉ, hàm lợng
ợng crô
crôm khá
khá cao (>12%)
> Có hai loạ
loại thép khô
không gỉ: loạ
loại hai pha pherit + cacbit;
cacbit; loạ
loại một pha ostennit
Ký hiệ
hiệu: 12Cr13, 20Cr13, 30Cr13, 12Cr19Ni9, 12Cr18Ni9Ti,
12Cr18Ni9Ti,
+ Thép bền nóng là loạ
loại thép HK làm việ
việc ở nhiệ
nhiệt độ cao mà độ bền khô
khôn giả
giảm,
khô
không bị ôxy hoá
hoá bề mặt
Ký hiệ
hiệu: 12CrMo, 10Cr18Ni12N6, 04Cr14Ni14W2Mo,
04Cr14Ni14W2Mo,
+ Thép từ tính là loạ
loại thép có khả
khả năng khử
khử từ cao
KH
IC
NG: H p kim Fe C
+ Thép khô
không gỉ là loạ
loại thép có khả
khả năng chố
chống lại môi tr
trờng ăn mòn (ăn mòn hoá
hoá
học và ăn mòn điện hoá
hoá)
C
> Có thể
thể dùng thép dụng cụ cacbon đợc
đợc hợp kim hoá
hoá một lợng
ợng 2 ữ 3% Cr
> Cũng có thể
thể dùng hệ hợp kim FeFe- Al -Ni hoặ
hoặc Al - Si - Fe
Ký hiệ
hiệu: AlNi1, AlNi2, 50Ni - 50%Ni; 38NiSi - 38%Ni và
và 38%Si
38%Si
Các ký hiệ
hiệu vật liệ
liệu của một số nớc
ớc: tự đọc SGK
â ThS. KSHQT. V
ỡnh To i - B mụn Hn & CNKL -
HBK HN, , Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543
19 / 39
5. Hợp kim cứng:
ng:
C
KH
IC
NG: H p kim Fe C
Hợp kim cứng là loạ
loại vật liệ
liệu điển hình với độ cứng nóng rất cao (800 ữ 1000oC). Nó
đợc
đợc dùng phổ
phổ biến làm các dụng cụ cắt gọt kim loạ
loại và
và cắt gọt vật liệ
liệu phi kim có độ
cứng cao.
cao. Hợp kim cứng khô
không cần nhiệ
nhiệt luyệ
luyện vẫn đạt
đạt độ cứng 85 ữ92 HRC.
Th
Thờng dùng hai nhóm hợp kim cứng sau:
sau:
- Nhóm một cacbit:
cacbit: WC + Co ồ Ký hiệ
hiệu theo Liê
Liên xô là BK,
VD: BK2, BK3, BK8, BK10 : Con số chỉ
chỉ % Co, còn lại là
là WC
>> Nhóm này có độ dẻo thích hợp với gia công vật liệ
liệu dòn, làm các khuô
khuôn kéo,
kéo, ép
ép
- Nhóm hai cacbit:
cacbit: WC + TiC + Co ồ Ký hiệ
hiệu theo Liê
Liên xô là TK,
VD: T30K4; T15K6; T14K8; T5K10 : Con số chỉ
chỉ % TiC và % Co, còn lại là
là WC
>> Nhóm này có độ dẻo thấp hơn so với nhóm BK.
>> Riê
Riêng nhóm ba cacbit WC + TIC + TaC + Co ít dùng ở nớc
ớc ta vì khó chế tạo
H Phơ
ng phá
Phơng
pháp chế tạo HK cứng:
ng: chế tạo bột ồ ép định hình ồ thiê
thiêu kết
â ThS. KSHQT. V
ỡnh To i - B mụn Hn & CNKL -
HBK HN, , Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543
20 / 39
10
B n quy n c a ThS. V
ỡnh To i
13.08.2009
6. Kim loạ
loại và
và Hợp kim màu:
NG: H p kim Fe C
H Ng
ng phá
Ngời ta còn dùng cách ôxy hoá
hoá bề mặt nhô
nhôm bằng các phơ
phơng
pháp điện hoá
hoá
C
KH
- Nhô
Nhôm là kim loạ
loại nhẹ
nhẹ
- Khố
Khối lợng
ợng riê
riêng nhẹ
nhẹ: khoả
khoảng 2,7g/cm3
- Có tính dẫn điện, dẫn nhiệ
nhiệt cao
- Chố
Chống ăn mòn tốt
- Nhiệ
Nhiệt độ nóng chả
chảy: 6600C
- Độ bền thấp:
thấp: = 60N/mm2
- Độ cứng thấp:
thấp: (HB = 25 ồ mềm),
mềm), nh
nhng dẻo cao
- Trê
Trên bề mặt của nhô
nhôm có một lớp ôxyt bảo vệ chố
chống ăn mòn trong môi tr
trờng
khô
không khí ở nhiệ
nhiệt độ bình th
thờng.
ờng. Lớp ôxyt nhô
nhôm này luô
luôn luô
luôn tự hình thà
thành
trê
trên bề mặt nhô
nhôm do tác dụng với khô
không khí.
khí.
IC
6.1. Nhô
Nhôm và hợp kim Nhô
Nhôm:
hoặ
hoặc hoá
hoá học, để tạo nên lớp ôxyt bảo vệ vững chắ
chắc trong môi tr
trờng khô
không khí và
một số môi tr
trờng khá
khác
+ 3 nhóm nhô
nhôm: A999: 99,999% Al ồ loạ
loại tinh khiết
A995, A99, A97 và
và A95: 99,995 ữ 99,95% Al ồ loạ
loại có độ sạch cao
A85, A8, A7, ... A0: 99,85 ữ 99% Al ồ nhô
nhôm kỹ thuậ
thuật
+ 2 loạ
loại HK Nhô
Nhôm: HK nhô
nhôm đúc & HK nhô
nhôm biến dạng
â ThS. KSHQT. V
ỡnh To i - B mụn Hn & CNKL -
HBK HN, , Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543
21 / 39
Khố
Khối lợng
ợng riê
riêng ở 200C: 8,94 g/cm3
Nhiệ
Nhiệt độ nóng chả
chảy: 1083 oC
Hệ số dẫn nhiệ
nhiệt ở 200C: 0.923 calo/cm.s.0C
Hệ số gi
gin dài (0 - 1000C): 16,5.10-6
Điện trở
trở suất ở 200C (.mm2/m): 0,01784
Độ dẫn điện ở 200C: 57 m/.mm2
Độ bền thấp b = 160 N/mm2
H Đồng có tính dẫn điện và dẫn điện tốt, tính chố
chống ăn mòn cao dễ gia công bằng
áp lực ở trạ
trạng thá
thái nóng và nguộ
nguội, có thể
thể dát mỏng thà
thành tấm có chiều dày 0,05mm
Hai loạ
loại hợp kim đồng th
thờng dùng:
ng:
- Đồng thau là hợp kim đồng và kẽm, hàm lợng
ợng Zn trong đồng thau 45%
H Đồng thau đúc & đồng thau biến dạng
- Đồng thanh là hợp kim đồng và: Sn,
Sn, Al, Cr, ...
Các loạ
loại đồng thanh th
thờng dùng:
ng:
+ Đồng đen:
+ Babit:
Babit:
C
KH
IC
NG: H p kim Fe C
6.2. Đồng & HK đồng:
ng:
6.3. Ni, Zn, Pb,
Pb, Mg, ...: H tự đọc SGK
â ThS. KSHQT. V
ỡnh To i - B mụn Hn & CNKL -
HBK HN, , Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543
22 / 39
11
B n quy n c a ThS. V
ỡnh To i
13.08.2009
Chơ
ng III: Vật liệ
Chơng
liệu phi kim
I. Gỗ: Độ bền cao
C
KH
IC
NG: H p kim Fe C
Khố
Khối lợng
ợng riê
riêng nhỏ
nhỏ: (từ
(từ 0,35 đến 0,75g/cm3) và
và giá
giá rẻ
Độ cứng kém hơn và dễ gia công (c
(ca, bào, cắ
cắt, đục)
ục) hơn so với KL
Độ bền của gỗ khô
không đồng đều,
ều, độ bền dọc thớ
thớ cao hơn độ bền ngang thớ
thớ
II. Chất dẻo, nhựa:
Chất dẻo là nhữ
những chất do các chất hữu cơ cao phâ
phân tử tạo thà
thành.
nh. Vật phẩ
phẩm làm
làm bằng chất dẻo có thể
ng phá
thể đợc
đợc chế tạo bằng phơ
phơng
pháp khá
khác nhau nh
nh ép,
ép, đúc,
gia công cắt gọt, v.v
v.v
>> Đa số các loạ
loại chất dẻo: nhẹ
nhẹ, độ cách điện, hệ số ma sát lớn khi khô
không có dầu mỡ,
có hình dạng bên ngoà
ngoài đẹp
>> Chất dẻo th
thờng có chất độn nh
nh vải, giấy,
giấy, gỗ, bột gỗ, sợi thuỷ
thuỷ tinh,
tinh, sợi amiă
amiăng,
ng,
sợi dệt và chất kết dính (nhự
nhựa).
III. Composit - Vật liệu tổ hợp: đợc
đợc chế tạo từ nhiều loạ
loại vật liệ
liệu kết hợp lại
Gồm: - vật liệ
liệu cốt (th
thờng dới
ới dạng sợi) nh
nh sợi thuỷ
thuỷ tinh;
tinh; sợi graphit;
graphit; sợi cacbon;
cacbon; sợi
thép,
thép,
- vật liệ
liệu cơ bản (nền)
nền) th
thờng là các chất dẻo hoặ
hoặc kim loạ
loại có độ dẻo cao (nh
nh Al ,Cu)
Ưu điểm: Bền,
Bền, nhẹ
nhẹ, chịu nhiệ
nhiệt tốt, có tính chố
chống mài mòn và chố
chống ăn mòn cao
cao
Hiệ
Hiện nay nó đợc
đợc dùng nhiều trong các ngà
ngành công nghiệ
nghiệp nh
nh: hàng khô
không,
ng, xây
dựng,
ng, chế tạo máy
â ThS. KSHQT. V
ỡnh To i - B mụn Hn & CNKL -
HBK HN, , Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543
23 / 39
- Có tính dẻo cao (độ gi
gin dài khi kéo đạt
đạt tới 700 - 800%)
- Khả
Khả năng giả
giảm chấn động tốt và độ cách âm cao
ồ Cao su đợc
đợc dùng làm săm lốp, ống dẫn, các phầ
phần tử đàn
đàn hồi của khớ
khớp trục,
trục, đai
truyền,
truyền, vòng đệm, sản phẩ
phẩm cách điện v.v
v.v
ồ Khi lợng
ợng lu huỳ
huỳnh trong cao su cao tới (45%) ta có đợc
đợc êbônit là một loạ
loại vật
liệ
liệu có tính cách điện rất cao và bền trớ
trớcc nhữ
những tác dụng hoá
hoá học
V. Gốm, sứ: - Có độ cứng cao
- Độ chịu nhiệ
nhiệt cao
- Chố
Chống mài mòn tốt
ồ Dùng để lót trong các lò nhiệ
nhiệt luyệ
luyện, làm hạt mài trong đá mài, làm dao
cắt, chi tiết cách điện, cách nhiệ
nhiệt, ...
C
KH
IC
NG: H p kim Fe C
IV. Cao su:
VI. Da, vải, vật liệu xốp cách nhiệt,...
â ThS. KSHQT. V
ỡnh To i - B mụn Hn & CNKL -
HBK HN, , Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543
24 / 39
12
B n quy n c a ThS. V
ỡnh To i
13.08.2009
Chơ
ng IV: Xử lý nhiệ
Chơng
nhiệt Kim loạ
loại
Nhiệ
Nhiệt luyệ
luyện kim loạ
loại là
là quá
quá trì
trình thay đổi tính chất của kim loạ
loại bằng cách nung
nóng nó tới một nhiệ
nhiệt độ nhất định,
ịnh, giữ
giữ ở nhiệ
nhiệt độ đó một thời gian và sau đó làm
nguộ
nguội theo một chế độ nhất định,
ịnh, nhờ đó mà
mà thay đổi đợc
đợc tính chất của kim loạ
loại
theo ý muố
muốn
II. Đặc điểm:
Gia công nhiệ
nhiệt làm thay đổi cấu tạo mạ
mạng tinh thể
thể bên trong của kim loạ
loại khiến
cho nhữ
những tính chất của nó nh
nh độ cứng,
ng, độ bền,
bền, tính dẻo, tính dai cũng thay đổi
- Loạ
Loại thép ít cacbon (chứ
chứa dới
ới 0,3% cabon)
cabon) ít thay đổi khi nhiệ
nhiệt luyệ
luyện
- Loạ
Loại thép cacbon trung bình thay đổi tính chất khá
khá rõ rệt
- Loạ
Loại thép cacbon dụng cụ thì
thì thay đổi rõ rệt hẳn tính chất khi nhiệ
nhiệt
III. Phâ
Phân loạ
loại:
C
KH
IC
NG: H p kim Fe C
I. Thự
Thực chất:
chất:
1. Nhiệ
Nhiệt luyệ
luyện
2. Hoá
Hoá nhiệ
nhiệt luyệ
luyện
3. Phun phủ
phủ bề mặt
4. Các phơ
ng phá
phơng
pháp xử lý đặc biệ
biệt
â ThS. KSHQT. V
ỡnh To i - B mụn Hn & CNKL -
HBK HN, , Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543
25 / 39
IV. Các phơ
ng phá
phơng
pháp nhiệ
nhiệt luyệ
luyện:
4.1. ủ:
NG: H p kim Fe C
4.2. Thờng hoá
hoá:
chỉ
chỉ khá
khác ủ ở chỗ
chỗ vật phẩ
phẩm thép sau khi đợc
đợc nung nóng thì
thì đợc
đợc làm nguộ
nguội tự nhiê
nhiên
(để nguộ
nguội ở ngoà
ngoài trời),
trời), thời gian để nguộ
nguội nhanh hơn so với khi ủ, Nhiệ
Nhiệt độ đốt nóng
vật phẩ
phẩm cũng giố
giống nh
nh nhiệ
nhiệt độ nung nóng khi ủ
HSau khi th
thờng hoá
hoá, thép cũng có cấu trú
trúc đồng nhất và nhỏ
nhỏ hạt nh
nh sau khi ủ.
Nh
Nhng độ bền,
bền, độ dai có phầ
phần cao hơn thép ủ
C
KH
HSau khi ủ có thể
thể khử
khử đợc
đợc nhữ
những ứng lực d ở bên trong của kim loạ
loại do việ
việc làm
nguồ
nguồi khô
không đều trớ
trớcc đó gây ra,
ra, làm giả
giảm độ cứng của kim loạ
loại và
và tăng tính dẻo, tính
dai của kim loạ
loại
IC
là quá
quá trì
trình nung nóng vật phẩ
phẩm thép lên tới nhiệ
nhiệt độ nhất định phù
phù hợp với từng
loạ
loại thép,
thép, giữ
giữ ở nhiệ
nhiệt độ đó một thời gian,
gian, sau đó làm nguộ
nguội rất chậ
chậm trong vòng vài
tiếng đồng hồ, làm nguộ
nguội th
thờng tiến hành ở trong lò
H ủ là một phơ
ng phá
phơng
pháp nhiệ
nhiệt luyệ
luyện quan trọ
trọng và cần thiết vì trong các quá
quá trì
trình đúc,
cán và rèn,
rèn, việ
việc làm nguộ
nguội các vật phả
phảm bằng thép th
thờng khô
không đợc
đợc đều ở các lớp
chiều dày của kim loạ
loại nên bề mặt của các vật phẩ
phẩm đó th
thờng cứng hơn và làm khó
khă
khăn cho việ
việc gia công bằng cắt gọt
H Một số loạ
loại thép hợp kim sau khi gi công áp lực (cán, rèn,
rèn, dập) cũng đợc
đợc th
thờng
hoá
hoá để cải thiệ
thiện cấu trú
trúc (ổn định các hạt và
và khử
khử ứng lực có hại trong kim loạ
loại)
â ThS. KSHQT. V
ỡnh To i - B mụn Hn & CNKL -
HBK HN, , Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543
26 / 39
13
B n quy n c a ThS. V
ỡnh To i
13.08.2009
4.3. Tôi:
HSau khi tôi thép rất cứng và bền nh
nhng độ dai của nó bị giả
giảm xuố
xuống.
ng. ứng lực d bên
trong của thép tăng lên và thép trở
trở nên dòn.
H Muố
Muốn khử
khử ứng lực d bên trong và giả
giảm tính dòn của thép sau khi tôi phả
phải tiến hành
ram
' Nhiệ
Nhiệt độ nung của thép phụ thuộ
thuộc vào thà
thành phẩ
phẩm hoá
hoá học của thép
C
KH
IC
NG: H p kim Fe C
là quá
quá trì
trình nung nóng vật phẩ
phẩm thép lên tới nhiệ
nhiệt độ nhất định tơng
ơng ứng với từng
loạ
loại thép,
thép, giữ
giữ ở nhiệ
nhiệt độ đó một thời gian để ổn định cấu trú
trúc của kim loạ
loại và
và làm
nguộ
nguội đột ngộ
ngột trong môi tr
trờng tơng
ơng ứng với từng loạ
loại thép
â ThS. KSHQT. V
ỡnh To i - B mụn Hn & CNKL -
HBK HN, , Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543
27 / 39
Peclit
Xoocbit
Trích giả
giản đồ FeFe-C
Trustit
Bainit
C
KH
IC
NG: H p kim Fe C
- Sự biến đổi tổ chứ
chức kim loạ
loại khi tôi:
Mactensit
Đờng cong chữ
chữ C
â ThS. KSHQT. V
ỡnh To i - B mụn Hn & CNKL -
HBK HN, , Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543
28 / 39
14
ỡnh To i
13.08.2009
C
KH
IC
NG: H p kim Fe C
B n quy n c a ThS. V
â ThS. KSHQT. V
ỡnh To i - B mụn Hn & CNKL -
HBK HN, , Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543
29 / 39
-Vật cần tôi đợc
đợc nung nóng trong lò điện,
lò than hay lò muố
muối.
- Thời gian giữ
giữ vật cần tôi ở nhiệ
nhiệt độ nung
nóng có thể
thể từ vài phú
phút với nửa giờ tuỳ
tuỳ theo
chiều dày của vật đợc
đợc tôi
-Tiếp đó vật cần tôi đợc
đợc nhú
nhúng vào môi tr
trờng làm nguộ
nguội.
KH
- Môi tr
trờng đó có thể
thể là nớc
ớc, dầu hoặ
hoặc dung dịch muố
muối.
- Tốc độ làm nguộ
nguội có một ý nghĩ
nghĩa quyết định trong quá
quá trì
trình tôi.
C
IC
NG: H p kim Fe C
-Lò điện có u điểm là quá
trình đốt nóng
quá trì
trong lò đợc
đợc đều,
ều, nhiệ
nhiệt độ đốt nóng dễ điều
chỉ
chỉnh,
nh, vật cần tôi khô
không phả
phải tiếp xúc với
luồ
luồng khí đợc
đợc tạ
tạo thà
thành khi nhiê
nhiên liệ
liệu
chá
cháy
- Vật càng cần có độ cứng cao bao nhiê
nhiêu thì
thì càng cần làm nguộ
nguội nhanh bấy nhiê
nhiêu.
- Chất có khả
khả năng làm nguộ
nguội nhanh nhất là dung dịch muố
muối 10% trong nớc
ớc, khả
khả năng
làm nguộ
nguội vừa là nớc
ớc ở nhiệ
nhiệt độ bình th
thờng và làm nguộ
nguội chậ
chậm hơn là dầu
â ThS. KSHQT. V
ỡnh To i - B mụn Hn & CNKL -
HBK HN, , Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543
30 / 39
15
B n quy n c a ThS. V
ỡnh To i
13.08.2009
H Nếu theo yêu cầu, vật chỉ
chỉ cần có bề mặt cứng,
ng, nếu bên trong mềm (răng bánh răng,
ng,
ngõng trục khuỷ
ng phá
khuỷu v.v
v.v) thì
thì dùng phơ
phơng
pháp tôi bề mặt
Phơ
ng phá
Phơng
pháp gia nhiệ
nhiệt:
NG: H p kim Fe C
4.4. Ram:
IC
H Sau khi tôi, vật lại đợc
đợc nung nóng lần nữa tới nhiệ
nhiệt độ thấp hơn nhiệ
nhiệt độ nung (150 -
KH
- Ngọ
Ngọn lửa Oxy + Gas hoặ
hoặc Acetylen
- Dòng điện cao tần
- Tia Laser hoặ
hoặc dòng Plasma
Các phơ
ng phá
phơng
pháp ram:
' Sau khi tôi, ứng lực d bên trong của thép tăng lên làm cho thép bị dòn. Để cải thiệ
thiện
tính chất của thép và nâng cao tuổ
tuổi thọ
thọ của thép,
thép, cần phả
phải khử
khử hoặ
hoặc giả
giảm nhữ
những ứng
lực d bên trong đó
6800C), giữ
giữ nhiệ
nhiệt độ đó một thời gian và để nguộ
nguội
C
- Ram ở nhiệ
nhiệt độ thấp (150 - 3000C)
- Ram ở nhiệ
nhiệt độ trung bình (350 - 4500C)
- Ram ở nhiệ
nhiệt độ cao (500 - 6800C)
â ThS. KSHQT. V
ỡnh To i - B mụn Hn & CNKL -
HBK HN, , Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543
31 / 39
H Ram ở nhiệ
nhiệt độ trung bình làm giả
giảm độ cứng và độ bền của kim loạ
loại xuố
xuống nh
nhng lại
nâng cao độ dai,
dai, dộ gi
gin dài lên và giả
giảm ứng lực d bên trong của vật tôi nhiều hơn so
với ram ở nhiệ
ng phá
nhiệt độ thấp.
thấp. Phơ
Phơng
pháp ram này th
thờng đợc
đợc dùng để nhiệ
nhiệt luyệ
luyện lò xo.
H Ram ở nhiệ
nhiệt độ cao khử
khử đợc
đợc gần hết ứng lực d bên trong và nâng cao độ bền,
bền, độ
dai của kim loạ
loại. Hầu hết nh
nh tất cả các chi tiết máy quan trọ
trọng đều đợc
đợc ram theo
phơ
ng phá
phơng
pháp này
C
KH
IC
NG: H p kim Fe C
H Ram ở nhiệ
nhiệt độ thấp giả
giảm bớt đợc
đợc ứng lực d trê
trên trong của vật cần nhiệ
nhiệt luyệ
luyện,
nâng cao độ dai đồng thời hầu nh
nh khô
không làm giả
giảm độ cứng của kim loạ
loại, do đó th
thờng
đợc
đợc dùng cho các loạ
loại dụng cụ cắt gọt kim loạ
loại (khoan
(khoan,, phay,
phay, chà
chày, cối,)
â ThS. KSHQT. V
ỡnh To i - B mụn Hn & CNKL -
HBK HN, , Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543
32 / 39
16
B n quy n c a ThS. V
ỡnh To i
13.08.2009
V. Hoá
Hoá nhiệ
nhiệt luyệ
luyện:
5.1. Khá
Khái niệ
niệm:
C
KH
IC
NG: H p kim Fe C
Hoá
ng phá
Hoá nhiệ
nhiệt luyệ
luyện là phơ
phơng
pháp gia công nhiệ
nhiệt có thể
thể làm thay đổi khô
không chỉ
chỉ cấu tạo
của kim loạ
loại mà
mà còn cả thà
thành phầ
phần hoá
hoá học của lớp bề mặt kim loạ
loại nữa
Muố
Muốn thay đổi thà
thành phầ
phần hoá
hoá học của lớp bề mặt, cần phả
phải tăng cờng cho nó nhữ
những
nguyê
nguyên tố cần thiết bằng cách cho bề mặt đó tiếp xúc với môi tr
trờng có chứ
chứa nhiều
lợng
ợng nguyê
nguyên tố cần bổ sung. Sau một thời gian tiếp xúc lâu, dới
ới nhiệ
nhiệt độ cao,
cao, các
nguyê
nguyên tố sẽ khuếch tán vào bề mặt của sản phẩ
phẩm ở một chiều sâu nhất định
5.2. Các PP Hoá
Hoá nhiệ
nhiệt luyệ
luyện KL:
5.2.1. Thấm cacbon:
cacbon:
là quá
quá trì
trình tăng cờng thê
thêm cacbon vào lớp bề mặt của sản phẩ
phẩm bằng thép
- Thép dùng đẻ thấm cacbon là loạ
loại thép ít cacbon (chứ
chứa 0,12 - 0,25% cacbon)
cacbon)
- Sau khi thấm cacbon xong lớp bề mặt sẽ trở
trở thà
thành thép nhiều cacbon (hàm lợng
ợng
cacbon tăng tới 0,9 - 1,0%) có đủ độ cứng cần thiết,
thiết, trong khi đó bên trong sản phẩ
phẩm
vẫn là thép ít cacbon,
cacbon, mềm và dai.
dai.
- Khi thấm cacbon,
cacbon, sản phẩ
phẩm đợc
đợc nung nóng tới nhiệ
nhiệt độ 850 - 9500C và
và giữ
giữ một thời
gian lâu trong môi tr
trờng có chứ
chứa nhiều cacbon (ở thể
thể rắn, thể
thể lỏng hoặ
hoặc thể
thể khí)
khí) để
cacbon khuyếch tán vào mặt kim loạ
loại.
- Chiều sâu cacbon khuyếch tán vào kim loạ
loại th
thờng 0,5 - 2mm
â ThS. KSHQT. V
ỡnh To i - B mụn Hn & CNKL -
HBK HN, , Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543
33 / 39
5.2.3. Thấm Cacbon và Nitơ
Nitơ: thấm xyanua
là quá
quá trì
trình tăng cờng cả cacbon và nitơ
nitơ vào lớp bề mặt của sản phẩ
phẩm bằng thép để
nâng cao độ cứng;
ng; tính chố
chống mòn và giớ
giới hạn mỏi của lớp bề mặt
C
IC
là quá
quá trì
trình tăng cờng thê
thêm nitơ
nitơ vào lớp bề mặt của sản phẩ
phẩm bằng thép để lớp bề
mặt đó có độ cứng cao và tính chố
chống ăn mòn ở một chiều sâu khô
không lớn lắm (0,1 0,5 mm)
-Thấm nitơ
nitơ đợc
đợc dùng cho các chi tiết bằng thép hợp kim (chứ
chứa nhô
nhôm, crô
crôm, môlipđ
lipđen
) hay bị va đập và ma sát nhiều trong quá
quá trì
trình làm việ
việc
- Dùng cho các chi tiết bằng thép cacbon khô
không cần độ cứng bề mặt cao nh
nhng lại cần
tính chố
chống ăn mòn bề mặt cao
- Khi thấm nitơ
nitơ, sản phẩ
phẩm đợc
đợc nung nóng tới nhiệ
nhiệt độ 500 - 6000C trong lò kín có khí
amô
ô
niac
(NH
)
đ
i
qua.
am
3
>> Dới
ới nhiệ
nhiệt độ đó, NH3 phâ
phân huỷ
huỷ thà
thành nitơ
nitơ và hyđ
hyđrô.
>> Nitơ
Nitơ khuyếch tán vào kim loạ
loại còn hyđ
hyđrô thì
thì theo với khí NH3 ch
cha phâ
phân huỷ
huỷ đi ra
ngoà
ngoài
KH
NG: H p kim Fe C
5.2.2. Thấm Nitơ
Nitơ:
- Chiều sâu thấm cacbon và nitơ
nitơ khô
không lớn (0,1 - 0,2mm).
- Thấm cacbon và nitơ
nitơ có hiệ
hiệu quả
quả nhất đối với nhữ
những chi tiết cỡ nhỏ
nhỏ và trung bình
- Thấm cacbon và nitơ
nitơ có thể
thể tiến hành trong môi tr
trờng rắn dới
ới nhiệ
nhiệt độ 540 - 5600C,
trong môi tr
trờng lỏng với nhiệ
nhiệt độ khá
khác nhau (thấp:
thấp: 550 - 6000C, trung bình:
nh: 800
8500C, cao:
cao: 900 - 9500C) và trong môi tr
trờng khí dới
ới nhiệ
nhiệt độ khoả
khoảng 850 - 9300C
â ThS. KSHQT. V
ỡnh To i - B mụn Hn & CNKL -
HBK HN, , Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543
34 / 39
17
B n quy n c a ThS. V
ỡnh To i
13.08.2009
5.2.4. Thấm Kim loạ
loại: Hợp kim hoá
hoá lớp bề mặt
- Thấm kim loạ
loại đợ
đợc tiến hành bằng cách nung nóng sản phẩ
phẩm thép đến nhiệ
nhiệt độ nhất
định và giữ
giữ sản phẩ
phẩm ở vị trí tiếp xúc với một trong các nguyê
nguyên tố cần thấm,
thấm, cá
các nguyê
nguyên
tố này có thể
thể ở dạng rắn, lỏng hoặ
hoặc khí.
khí. Nhờ vậy các nguyê
nguyên tố kim loạ
loại sẽ khuyếch tán
vào bề mặt sản phẩ
phẩm
VI. Phun phủ
phủ:
là quá
quá trì
trình phun các kim loạ
loại hoặ
hoặc hợp kim cứng lên bề mặt của chi tiết máy, sau khi
phun ta nhậ
nhận đợc
đợc chi tiết với lớp bề mặt có các đặc tính đặc biệ
biệt
Các PP phun:
phun:
C
KH
IC
NG: H p kim Fe C
là quá
ôm, crô
quá trì
trình tăng cờng các nguyê
nguyên tố KL (nh
(nhô
crôm, silic,
silic, bo,
bo, beri,
beri, v.v
v.v) vào lớp bề
măt của sản phẩ
phẩm bằng thép để làm cho thép có thê
thêm nhữ
những tính năng quý nh
nh chịu
nhiệ
nhiệt, chố
chống gỉ, chố
chống mài mòn, v.v..
v.v..
-> Trong một số tr
trờng hợp có thể
thể dùng thép thấm kim loạ
loại để thay thế cho nhữ
những thép
hợp kim cao cấp,
cấp, hiếm
â ThS. KSHQT. V
- Phun bằng ngọ
ngọn lửa khí chá
cháy
- Phun bằng Hồ quang điện
- Phun bằng Plasma
- Phun Cao tốc phun nổ
ỡnh To i - B mụn Hn & CNKL -
HBK HN, , Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543
35 / 39
HBK HN, , Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543
36 / 39
Phun Plasma
C
KH
IC
NG: H p kim Fe C
Phun Ngọ
Ngọn lửa
â ThS. KSHQT. V
ỡnh To i - B mụn Hn & CNKL -
18
B n quy n c a ThS. V
ỡnh To i
13.08.2009
Phun Cao tốc - phun nổ: HVOF
C
KH
IC
NG: H p kim Fe C
Phun Hồ quang điện
â ThS. KSHQT. V
ỡnh To i - B mụn Hn & CNKL -
HBK HN, , Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543
37 / 39
VII. Các PP xử lý khá
khác:
7.1. Xử lý nhiệ
nhiệt khuếch tán:
- Nhú
Nhúng kẽm, nhú
nhúng thiếc,
thiếc, nhú
nhúng chì
chì: bảo vệ khỏ
khỏi tác động của môi tr
trờng
7.2. Công nghệ
nghệ bốc bay trong châ
chân khô
không:
ng: PVD Physic Vapor Deposit
để tạo lớp phủ
phủ KL và
và Ceramic (g
(gốm) lên bề mặt chi tiết
>> Tạ
Tạo lớp phủ
phủ chịu mài mòn: TiC,
TiC, TiN,
TiN, Al2O3, ...
>> Tạ
Tạo lớp phủ
phủ chố
chống ăn mòn: Cr, Al, Si, ...
7.3. Công nghệ
nghệ bốc bay hoá
hoá học CVD Chemical Vapor Deposit: H đọc sách
C
KH
IC
NG: H p kim Fe C
là một tr
trờng hợp của hoá
hoá nhiệ
nhiệt luyệ
luyện. Sự tạo thà
thành lớp phủ
phủ là do tác động nhiệ
nhiệt làm
nóng chả
chảy (có thể
thể chỉ
chỉ chả
chảy một phầ
phần) vật liệ
liệu phủ
phủ vào bề mặt chi tiết cần phủ
phủ, tạ
tạo điều
kiệ
kiện cho sự khuếch tán và hình thà
thành lớp phủ
phủ.
â ThS. KSHQT. V
ỡnh To i - B mụn Hn & CNKL -
HBK HN, , Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543
38 / 39
19
B n quy n c a ThS. V
ình To i
13.08.2009
Ch−¬
ng V: LuyÖ
Ch−¬ng
LuyÖn kim
C
KHÍ
IC
NG: H p kim Fe – C
Tù ®äc SGK
© ThS. KSHQT. V
ình To i - B môn Hàn & CNKL -
HBK HN, , Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543
39 / 39
20
