GIAO TRINH THIET KE CO KHI VA THIET BI HOA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC

THIẾT KẾ CƠ KHÍ THIẾT BỊ HÓA
MSMH: 605069
GVHD: TS. Nguyễn Hữu Hiếu
SINH VIÊN NHÓM 2:

•
•
•
•
•
•

Nguyễn Thị Giang

61100911

Trần Đình Long

61101924

Lê Thị Thương

61103546

Đặng Duy Toàn

61103676

Đỗ Thị Thu Trang

61103723

Nguyễn Đỗ Tố Uyên

61104156


ĐỀ TÀI:

CÁC

LOẠI VẬT LIỆU CƠ BẢN

TRONG CHẾ TẠO

THIẾT BỊ HÓA

2/41


NỘI DUNG

3/41


1. Gang
1.1 Khái niệm

• Gang là hợp kim của sắt cacbon với hàm lượng cacbon lớn hơn
2,14%

• Trong thực tế, gang thường có một ít các nguyên tố Mn, Si, P, S.
• Các loại gang thông dụng thường chứa 2-4%C; 0,4-3,5%Si,
0,20-1,5%Mn; 0,04-0,65%P; 0,02-0,15%S

1.2 Phân loại

• Gang xám (GX)
• Gang dẻo (GZ)
• Gang cầu (GC)
• Gang hợp kim

4/41


1. Gang

 Gang xám (GX)
• Tính
Là hợp
kim
chất
vậtnhiều
lý: cấu tử của Fe với C (3,0-3,6%)
3
và các
nguyên
khác như

Si (1,6-2,4%),
Mn (0,5Khối
lượngtốriêng:
7 - 7,4kg/m
0
1,0%Mn),
P (0,8%P),
S (0,12%0.
Nhiệt độ
nóng chảy:
1250 - 1280 C

• Khi
chodung
thêmriêng:
vào một
số chất
phụ gia, trợ dung,
Nhiệt
543,4
J/kg.độ
hay nguyên
tố khác
nhiều
loạiW/m.độ
gang xàm khác
Hệ số dẫn
nhiệt:cho
25,5
– 32,5

nhau: gang chịu kiềm (GK), gang biến tính, …

5/41


1. Gang
1.3 Hệ thống tiêu chuẩn chất lượng – ký hiệu

 Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN)
• TCVN 1659 – 75: ký hiệu gang bằng hai chữ, tiếp theo là các nhóm chỉ số chỉ giới hạn bền kéo và giới hạn
bền uốn tối thiểu tính theo đơn vị KG/mm

2

2
Ví dụ: GX 15 – 32 có nghĩa là gang xám có giới hạn bền kéo là 15 KG/mm và giới hạn bền uốn là 32
KG/mm

2

6/41


1. Gang

ΓOCT

GB

BS

JIS

(Nga)

(TQ)

(Anh)

(Nhật Bản)

GXxx-yy

CЧxx

HTxx

xxx

GCxx-yy

BЧxx

KTxx

Bxx-xx (B

TCVN

Gang

AFNOR

DIN

FCxxx-zz

FGLxxx

GGxx

FCMxxx-zz

MBxxx-zz

GTxx-zz

FCDxxx-zz

FGSxxx-zz

GGGxx

xám

Gang
dẻo

Gang

lõi đen)

GZxx-yy

KЧxx

QTxx

xxx/xx

cầu

Chú thích: giới hạn bền kéo kG/mm2 (xx) hoặc MPa (xxx)
giới hạn bền uốn kG/mm2 (yy)
độ giãn dài % (zz)

7/41


1. Gang
1.4 Kích thước gang có trên thị trường

8/41


2. Thép

2.1 Tính chất của thép

•

Là vật liệu kim loại nên có tính ánh

kim,dẫn điện, dẫn nhiệt mạnh. Ở nhiệt độ
0
500- 600 C thép trở nên dẻo, cường độ
giảm.

• Ở nhiệt độ -100C tính dẻo giảm
• Khối lượng riêng từ 7,8- 7,85 g/cm3
• Bền, dai, chịu được tải trọng động, có
khả năng đúc, rèn, cán, dập, hàn, dễ cắt
gọt.....

9/41


%C ≤ 0,25%  thép các bon thấp
Thép là hợp kim của Fe-C ( %C < 2%)

0,25% < %C<0,6%  thép C trung bình

Mn, Cr, Zn,....
0,6%≤%C<0,2%  thép C cao

∑% KL khác ≤ 2,5%  Thép hợp kim thấp

∑% KL khác 2,5%- 10%  Thép hợp kim trung bình

∑% KL khác > 10%  Thép hợp kim cao

10/41


2. Thép
2.2 Phân loại thép đang có trên thị trường
2.2.1 Thép cacbon
+ Chất lượng thường , P, S được khử đến mức 0,05%
+ Chất lượng tốt, P, S được khử đến mức 0,04%
+ Chất lượng cao, P,S được khử đến mức 0,03%
+ Chất lượng rất cao, P, S được khử đến 0,02%

11/41


2. Thép
2.2.2 Thép hợp kim( theo tổ chức thường hóa)
+ Thép họ peclit
+ Thép họ mactenxit
+ Thép họ austenit

2.2.3 Thép hợp kim đặc biệt
+ Thép bền nóng
+ Thép có tính chống mài mòn đặc biệt cao dưới tải trọng
và va đập
+ Thép không gỉ
+ Thép và hợp kim có từ tính
12/41


Tên nguyên tố

Ký hiệu

2. Thép

Crom

X

Niken

H

Volfram

2.3 Các hệ thống ký hiệu về thép

B

Molipden

M

Titan

T

2.3.1 Tiêu chuẩn của Nga (ГOCT)
2.3.2 Tiêu chuẩn Trung Quốc (GB)
Ví dụ: 15XM, X14H14B,…

Coban
Silic

K

Dùng chính ký hiệu hóa học để biểu thị cho từng nguyên tố: Cr - Crom, Cacbon – C, Niken – Ni,….
C

Bo

P

Ví dụ: 12CrNi3A là thép có khoảng 0.12%C, 1%Cr, khoảng 3%Ni
Nito

A

Vanadi

Ф

Nhôm

Ю

Đồng

Д

Niobi

Б

Đất hiếm

Ч

Riêng chữ A sau cùng chỉ thép chất lượng cao ít S, P.

13/41


2. Thép

2.3.3 Tiêu chuẩn Hoa Kỳ

• ASTM được dùng cho thép xây dựng.
• AISI và SAE dùng cho các thép chế tạo máy và dụng cụ. Đối với thép C và hợp kim kết cấu cho chế tạo
máy thường dung hệ thống AISI/SAE với bốn số trong đó 2 số đầu chỉ loại thép, 2 số cuối cùng chỉ phần
vạn cacbon.

Ví dụ: thép 1038 có 0,35-0,42%C; 0,60-0,90%Mn

14/41


2. Thép

2.3.3 Tiêu chuẩn Hoa Kỳ

• Một số ký hiệu khác theo hệ thống AISI:
W - thép tôi nước ( Water), O - thép tôi dầu (Oil), S - thép dụng cụ chịu va đập (Shock ), T cho thép gió
vonfram ( Tungsten)....
Thép không gỉ và bền móng kí hiệu là xxx. Trong đó 2xx và 3xx là thép austenit, 4xx là thép ferit, 4xx
và 5xx là thép mactenxit

15/41


2. Thép

2.3.4 Tiêu chuẩn Nhật Bản( JIS)

• Tất cả các thép đều được bắt đầu bằng chữ S.
Thép cán: SS – thép cán thường SM – thép cán làm kết cấu hàn, SB – thép tấm làm nồi hơi.

Ví dụ: SS400, S45C,…

16/41


2. Thép
2.3.5 Tiêu chuẩn Việt Nam ( TCVN)

 Thép
cacbon 1659:
(CT) 1975, được ký hiệu bằng hệ thống kí
Theo TCVN
•hiệuTheo

thép
được
chia thành
hóaTCVN
học, số1765:75
tỉ lệ phần
vạncacbon
cacbonthường
và % các
nguyên
tố. 3 loại:
Ví dụ:
hạnCbền
tối tiểu
Ví
dụ: CT38
9Mn2làlàthép
thépcó
cógiới
0,09%
và 2%
Mn là 380 N/mm

2

Thép hợp kim thấp KG2
Bình lọc áp lực thép CT3

 TCVN 1766-75 quy định thép kết cấu cacbon chất lượng tốt, các mác được ký hiệu bằng chữ C và số phần
vạn cacbon trung bình - Cxx.

Ví dụ: C40 là mác có khoảng 0,40%C (0,38 - 0,45% )
17/41


2. Thép
2.4 Kích thước tiêu chuẩn một số loại thép trên thị trường


 Thép
Thép
chống
tấmThép
cán nóng
tấm từ
(tấm
3x2.000x6.000)
3 đến
30lytrượt, thép tấm gân
Độ
3KhổST3PS
Tiêudày(mm):
chuẩn SS400/
1500x6000 hoặc 2000x6000
Mác
SS400,
Q235,
.. theo tiêu chuẩn của JIS
Kíchthép:
thước(mm):
Mác

3x1250x6000
thép:CT3,
SS400
Kích
2.000x6.000
Khối thước(mm):
lượng( kg/ tấm):
191,1
Trọng lượng(kg/ tấm): 282.6

18/41


2. Thép
2.5 Ứng dụng của thép trong chế tạo thiết bị hóa học

19/41


3. Kim loại màu
3.1 Nhôm (Al)

-Nhôm là kim loại nhẹ có những đặc tính nổi bật: có tính dẫn điện và dẫn nhiệt cao,
chống ăn mòn tốt

- Nhôm nguyên chất sau khi
TC vật lý Al

nhiệt luyện có màu sáng trắng

3

và được chia ra làm 3 nhóm :

Khối lượng riêng ρ

2,7 kg/dm

o   Nhóm nhôm tinh khiết có

Nhiệt độ nóng chảy tc

o
657 C

Nhiệt dung riêng c

911,3 J/kg.độ

Hệ số dẫn nhiệt λ

219 W/m.độ

ký hiệu A995(99,995%Al);

Hệ số nở dài α

-5
2,4 .10

A99(99,99%Al);A97; A95..

Nhiệt độ đúc

o
700 C

Điện trở riêng

2
0,026 Ω.mm /m

99,999% Al – ký hiệu A999.
o   Nhóm nhôm có độ sạch cao

o   Nhóm nhôm kỹ thuật –

ký hiệu A85( 99,85%Al ) ; A8(99,8%Al) ; A7; A0
20/41


3. Kim loại màu
HỢP KIM NHÔM
Mã hợp kim: A1050, A1070
Thành phần hóa học (%):
- A1050: Si: 0.25 max, Fe: 0.40 max, Cu: 0.05 max, Mn: 0.05 max, Mg: 0.05 max, Zn: 0.05 max,
Ti: 0.03 max, Al: 99.50 min.

 A1070: Si: 0.20 max, Fe: 0.25 max, Cu: 0.04 max, Mn: 0.03 max, Mg: 0.03 max, Zn: 0.04
max, Ti: 0.03 max, Al: 99.70 min

21/41


3. Kim loại màu
3.2 Đồng (Cu)
- Mác Đồng
+ M0: Chứa 99,95% Cu, 0.05% tạp chất, lượng oxy không
vượt quá 0,02%
+ M1: Chứa 99,90% Cu, 0,1% tạp chất, lượng oxy không
vượt quá 0,08%
+ M2: Chứa 99,7% Cu; 0,03% tạp chất,lượng oxy không
vượt quá 0,07%
+ M3: Chứa 99,5% Cu, 0,05% tạp chất, lượng oxy không

TC vật lý Cu
3

Khối lượng riêng ρ

8900 kg/dm

Nhiệt độ nóng chảy tc

o
1083 C

Nhiệt dung riêng c

388 J/kg.độ

Hệ số dẫn nhiệt λ

38,75 W/m.độ

Hệ số nở dài α

-5
1,65.10

Nhiệt độ đúc

o
1150 C

Điện trở riêng

2
0,017 Ω.mm /m

vượt quá 0,08%

22/41


- Do đồng nguyên chất kém bền và tính công nghệ kém nên người ta thường sử
dụng hợp kim của Cu và có hai loại sau :
- Đồng
thau
 là hợp kim của đồng và kẽm.

thau
 Đồng

  Đồng thanh
• Đồng thau nhị nguyên (Cu + Zn)
Đối với thiết bị làm việc có áp suất người ta dùng đồng

thau đã ủ kí hiệu д68 và д62

( chứa 68% và 62% Cu, còn lại là kẽm

•Đồng thau đa nguyên (Cu + Zn + các nguyên tố khác như: Ni, Fe...
- Đồng
silic, nhôm, mangan.
Ví dụ: thanh
дH65-5 :( Là hợp kim đồng có pha thêm thiếc,
65% Cu, 5% Niken, còn lại là kẽm)
+ Đồng  thanh  thiếc:  Là  loại  dùng  để  đúc  trong  chế  tạo  máy.Sử  
dụng  loại  đồng thanh  thiếc <10%Zn, nếu vượt quá sẽ giòn.
Dùng làm chi tiết chịu ma sát, mài mòn làm hợp kim đỡ ma sát,làm
 các chi tiết của máy kéo
+ Đồng thanh nhôm: Giống như đồng thanh thiếc có thêm Al, Fe, Mn, 
Ni nếu chứa nhiều nhôm rất giòn nên cho Fe, Mn, Ni cho đồng thanh
nhôm bớt giòn và tăng độ bền.

23/41


3. Kim loại màu
3.3 Chì (Pb)

3.4 Niken
Hợp kim nổi tiếng của Niken gồm
có 65-70% Ni; 28% Cu; 2,5% Fe;
1,5%Mn

24/41


3. Kim loại màu
3.5 Titan và Tantan
 - Titan kim loại và hợp chất của nó được dùng nhiều vào hàng thứ 4 trong công nghiệp. Hợp kim
titan có độ bền nhiệt, độ bền va đập, độ bền chống ăn mòn và mài mòn tốt

0
- Tantan có độ bền cao và khó nóng chảy(Tnc 3000 C)
Tantan rất đắt nên chỉ dùng trong những trường hợp cần thiết.

25/41