TIỂU LUẬN CÔNG NGHỆ HỢP KIM BỘT MÔN VẬT LIỆU

CÔNG NGHỆ HỢP KIM BỘT
Môn: Vật liệu kỹ thuật
GVHD:


I. Khái niệm chung
III. Công nghệ chế tạo
IV.Các vật liệu bột điển hình
1. Vật liệu bột mài và dụng cụ cắt
3. Vật liệu mài
5. Thép gió bột
III. Vật liệu kết cấu
IV. Hợp kim xốp và thấm
 


I.

Khái niệm
• Vật
  liệu bột được chế tạo từ

bột kim loại và hợp kim.
• Hiệu suất sử dụng nguyên
liệu rất cao (
• Thành phần, tổ chức và tính
chất dễ dàng khống chế kiểm
soát.
• Nhược điểm: vốn đầu tư cao,
tính dẻo của vật liệu kém.

II.

Công nghệ chế tạo
Nghiền (cho
vật liêu giòn)
PVD
Tạo bột
kim loại
hay hợp
kim
CVD
Điện
phân

Phun loại
lỏng vào môi
trường nguội
nhanh kim
loại.

Hoàn
nguyên từ
ôxit


• Tạo hình: lấy các loại bột theo tỉ lệ xác định và
trộn lẫn thật đều rồi đưa vào khuôn ép nén dưới
áp lực 100- 1000 MPa.
• Thiêu kết : Làm cho các hạt bột liên kết bền

vững lại với nhau.
Nhiệt độ thiêu kết : Ttk = (2/3 ÷ 3/4) TC (TC là
T chảy của cấu tử chính, K), ( 0,75oTnc)
Thời gian thiêu kết: 0,5-6 giờ, dài quá làm hạt
thô, cơ tính xấu.
Môi trường thiêu kết: chân không hoặc khí bảo
vệ: H2, N2, Ar, He,…


• Hoàn thiện chi tiết hoặc sản phẩm cần thêm
một số khâu sau:
- Có thể gia công cơ để đạt hình dáng và kích
thước mong muốn.
- Ép hiệu chuẩn trong khuôn ép để đến hình
dạng và kích thước chi tiết. Sau khi ép hiệu
chuẩn cơ tính của vật liệu cao hơn sau khi thiêu
kết.
- Tiến hành công nghê ngậm dầu.
- Với các chi tiết cần mật độ cao (~100%), có thể
ép nóng hoặc gia công nóng.


III. Các vật liệu bột điển hình

1. Vật liệu bột mài và dụng cụ cắt
1.1. Vật liệu bột mài
a. Thành phần hóa học:
.Nhóm một cacbit: gồm các hạt cacbit dính
kết với nhau bởi coban.
.Nhóm hai cacbit: gồm WC + TiC + Co.

.Nhóm ba cacbit: gồm WC + TiC + TaC +
Co.
Hàm lượng Co dao động từ 2 ÷ 20%, Co càng
nhiều độ dai hợp kim càng cao, độ cứng giảm.


• Nhóm I cacbit: WC + Co (cacbit vonframe,
chất dính kết Co).
Kí hiệu: BK ( Liên Xô) gồm các mác sau: BK2,
BK3, BK4, BK6, BK8, BK10, BK25.
Nội dung kí hiệu: B (Vonframe); K (chất dính
kết Co).
• Nhóm II cacbit: WC + TiC + Co ( Cacbit W,
cacbit Ti, chất dính kết Co).
Kí hiệu: TK ( Liên Xô) T là cacbit Ti, cacbit W
không ghi, K là chất dính kết Co.


Cacmac loại này: T5K10, T15K6, T30K4…
Thành phần: T15K6 có 15% cacbit Ti, 6%
chất dính kết Co, còn lại 79% WC.
• Nhóm III cacbit: WC + TiC + TaC + Co
( Cacbit vonframe, cacbit Ti, cacbit Tantan,
chất dính kết Co).
Kí hiệu: TTK ( Liên Xô), một số mác
TT7K12, TT10K8…
Thành phần trong kí hiệu: TT7K12- 7% là
(TiC + TaC), 12% là chất dính kết Co, còn lại
81% WC.

Bảng 10.1. Thành phần hóa học (%) và cơ tính của một số hợp kim cứng theo GOST 3882-74
Thành phần hóa học
Cơ tính
Mác
TCVN
Công dụng
u (MPa) HRA
ؓ
WC
TiC
TaC
Co
BK2
BK3
BK4
BK6
BK8

98
97
96
94
92

BK10
BK15
BK20
BK25

90
85
80
75

T30K4
T15K6
T14K8
T5K10
T5K10
T5K12

66
79
78
85
85
83

TT7K12 81
TT10K8 82
TT20K9 71

-

 
 
 
 
 

 
 
 
 

-

Loại một cacbit
 
2
1000
 
3
1100
 
4
1400
 
6
4500
 
8
1600

90,0
89,5
89,5
88,5
87,57

WC Co2
WC Co3
WC Co4
WC Co6
WC Co8

Dụng cụ cắt: 
gang, hợp kim 
màu, sứ, gồm

 
 
 
 

87
86
84
82

WC Co10
WC Co15
WC Co20
WC Co25

Khuôn kéo sợi, 
mũi khoan đá
Khuôn dập, chi 
tiết mài mòn

30
15
14
5
5
5

--

10
1650
15
1800
20
1950
25
2000
Loại hai cacbit
 
4
950
 
6
1150
 
8
1250
  
10
1400

10
1400

-

 

4
3

3
7

8

12

12
1650
Loại ba cacbit
12
1650
8
1450
9

1300

 

  

92
90
89,5
88,5
88,5
87,0

WCTiC30Co4
WCTiC15Co6
WCTiC14Co8
WCTiC5Co10
WCTiC5Co10
WCTiC5Co12

87
89

WCTiC4TaC3Co12 Cắt phôi đúc, 
WCTiC3TaC7Co8 rèn, cần chống 
WCTiC8TaC12Co9
mẻ tốt

89

Dụng cụ cắt tốc 
độ cao, cắt thép 
không gỉ
 

 


b. Tổ chức và tính chất
• Tổ chức: bao gồm các hạt
cacbit sắc cạnh gắn với
nhau bởi coban. Ngoài ra
còn tồn tại các lỗ xốp
( khống chế < 2%), không
cho phép có muội than.
• Tính chất: có độ cứng cao
82÷90 HRA ( 70 ÷75
HRC), chống mài mòn,
tính cứng nóng cao nhưng
giòn.


c. Công dụng

• Nhóm 1 cacbit:
- Các mác BK2÷BK8 dùng
để cắt phôi có phôi vụn
như gang, gốm sứ, hợp
kim màu.
- Các mác BK10÷BK15
làm khuôn kéo sợi, mũi
khoan địa chất.
- Các mác BK20÷BK25
làm khuôn rập, chi tiết
chống mài mòn.

• Nhóm 2
cacbit: dùng
làm dụng cụ
gia công tinh
thép, kể cả
thép đặc biệt.


• Nhóm 3
cacbit: dùng
làm các dụng
cụ gia công
thô thỏi đúc,
cán, rèn. Do
có sự có mặt
của TaC nên
có độ bền
chống rung,
chống mẻ.


T30K4

Gia công tinh thép Cacbon, thép không
gỉ.

T15K6

Gia công tinh và bán tinh thép Cácbon
và thép không gỉ.

T14K8

Gia công thô và bán tinh thép Cacbon
và thép không gỉ.

T5K10, Gia công thô thép Cacbon và thép
TT10K8 không gỉ.
Gia công thô thép Cacbon và thép đúc
TT7K12,
với chiều sâu cắt và lượng chạy dao
T5K12
lớn.


BK10OM
BK3,
BK3M

Gia công thô và tinh thép đúc từ thép
Ostenit không gỉ.
Gia công tinh gang, kim loại màu và
hợp kim, vật liệu không kim loại.
Gia công tinh gang hợp kim, gang
BK6M
biến trắng, thép tôi, hợp kim chịu lửa.
Gia công Volfram và Molipden, thép
BK6-OM

tôi, hợp kim nhôm.
BK6,
Gia công thô gang, hợp kim chịu lửa,
BK8
đồng, đồng thau, hợp kim màu.
BK15OM

Hợp kim Titan, Hợp kim Niken, hợp
kim Volfram và hợp kim Molipden.


1.2. Vật liệu làm đĩa cắt
• Đĩa cắt bằng kim
cương nhân tạo hoặc
nitrit Bo (BN) lập
phương được dùng
rộng rãi trong cắt kim
loại, cắt đá.
• Là vật liệu siêu cứng
có độ cứng từ 8.000 ÷
10.000 HV.


Một số ứng dụng của hợp kim cứng


1.3. Vật liệu mài
- Vật liệu: cát trắng(SiO2),
êmêri (hỗn hợp tự nhiên
của Al2O3), Al2O3, SiO,

BN lập phương, kim
cương.
- Vật liệu mài ở dạng tự do
(dạng bột), bột mài
nghiền, mài rà hoặc ở trên
giấy vải ( giấy nhám)
hoặc ở dạng khối ( đá
mài, thanh mài…)


1.4. Thép gió bột
Loại thép gió với lượng
cacbon và hợp kim cao (>
2%C, >6%V, > 10%Co) rất
khó luyện, bị thiên tích
mạnh và khó rèn. Xuất phát
từ nguyên liệu bột (Fe, C,
W, Cr, Mo, V, Co) qua ép
nóng dưới áp suất 100MPa
ở 1100oC trong khí bảo vệ
acgông (Ar), tạo nên các
bán thành phẩm thỏi lớn.


2. Vật liệu kết cấu

•  
Bột Al: ép (P=100 ÷ 350MPa) và thiêu kết sẽ được các bán thành phẩm hệ Al- Al2O3, trong
a. Trên cơ sở Al và hợp kim Al

đó Al2O3 (5 ÷ 20%) là pha cứng làm tăng độ bền của vật liệu (sau khi nhiệt luyện đạt tới 300450MPa).
Bột Al thiêu kết: Hoa kỳ: SAP (Sintered Aluminum Powder), Nga là CAЛ
Bột hợp kim Al thiêu kết: Hoa kỳ: SAAP (Sintered Aluminum Alloy Powder), Nga là CAC


b. Trên cơ sở đồng và hợp kim đồng

-Vât liệu từ bột đồng nguyên
chất: sử dụng trong kỹ thuật
điện
- Brong thiếc thiêu kết: thường
dùng là loại 10% Sn dùng để chế
tạo một số loại bạc trượt bôi
trơn.
- Brong thiếc – niken thiêu kết:
cho thêm 5% Ni
- Latong thiêu kết: vật liệu này
khó chế tạo vì khi thiêu kết dễ


c. Trên cơ sở sắt và thép
- Sắt và thép được dùng để sản
xuất chi tiết máy như bánh
răng các loại.
- Khối lượng riêng càng lớn,
thép bột càng cao thì độ cứng,
độ bền, độ dẻo càng cao.
- Thành phần và tính chất của
sắt thép có ảnh hưởng quan
trọng đến cơ tính vật liệu bột

trên cơ sở sắt thép bột.


Khối lượng riêng càng cao các đặc tính
cứng, bền, dẻo của hợp kim càng cao. Nếu γ
chỉ đạt 6,2 - 7,0g/cm3(độ xít tương đối 80 90%) cơ tính chỉ đạt 50 - 70% so với sắt,
thép nấu chảy tương ứng. Muốn γ
>7,0g/cm3phải áp dụng các phương pháp
tốn kém hơn: ép và thiêu kết nhiều lần, ép
nóng.

•  


Trong sắt thép bột thường đưa thêm Cu với các
lý do sau:
+ Với 3 - 10%Cu nâng cao cơ tính ở cả trạng
thái ủ lẫn trạng thái hóa già (do tiết pha phân
tán, lượng Cu hòa tan trong Fe giảm từ 1,4% ở
850oC còn 0,3% ở 20oC).
+ Tác dụng tốt với thiêu kết do bị chảy lỏng
trong quá trình nên tạo điều kiện làm tăng độ
xít chặt.