Đánh gia và lựa chọn vật liệu cho công nghiệpTiểu luận Vật Liệu Học

MỤC LỤC
Trang
Lời mở đầu.........................................................................................
02
I. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ
GANG..............................................03
1.1-Khái
niệm.................................................................................................03
1.2-Tổ chức tế
vi............................................................................................03

II. GANG
XÁM.................................................................................03








 Khái
niệm...............................................................................................03.
Thành phần hóa
học................................................................................04
Đặc tính của gang
xám............................................................................04
Tổ chức tế vi của gang
xám....................................................................05
Cơ tính, các yếu tố ảnh hưởng và biện pháp nâng cao cơ tính của
gang

xám.....................................................................................................
......05
Kí hiệu và công
dụng..............................................................................08
Gang xám biến
trắng...............................................................................08

III. VẬT LIỆU LÀM BULÔNG, ĐAI ỐC, ỐC
VÍT.....................................09
3.1 Khái niệm, chức năng của bulông, đai ốc, ốc
vít..................................09
3.1.1 Bulông và ốc
1


vít...............................................................................09
3.1.2 Đai
ốc...............................................................................................10
3.2 Những yêu cầu về đặc tính của vật liệu chọn làm bulông, đai ốc,
ốc
vít............................................................................................................
.....11
3.3 Chọn nhóm và đặc tính của vật liệu làm bulông, đai ốc, ốc
vít............................................................................................................
.....11
3.3.1
Thép..............................................................................................11
3.3.2 Hợp kim màu: Đồng thanh
Al.....................................................16
3.3.3 Vật liệu hữu cơ :

PA....................................................................16

TÀI LIỆU THAM
KHẢO.................................................................17

LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay vật liệu kim loại vẫn còn chiếm địa vị chủ chốt và quan trọng
trong các ngành sản xuất. Trong moị công việc của kĩ sư cơ khí, từ việc
quyết định phương án thiết kế, tính toán kết cấu cho đến gia công, chế tạo,
lắp ráp, vận hành máy, thiết bị, tất cả đều có liên quan mật thiết đến lựa
chọn và sử dụng vật liệu.
Trong thực tế sử dụng vật liệu, đặc biệt là vật liệu kim loại, không thể lựa
chọn một cách chung chung mà phải thật cụ thể theo các quy định nghiêm
ngặt về các điều kiện kĩ thuật do các tiêu chuẩn tương ứng quy định.
2


Trong ngành Vật Liêu thì có rất nhiều loại vật liêu và được phân theo nhóm:
 Thép và Gang
 Hợp kim màu và bột
 Vật liệu ceramic
 Vật liệu polyme
 Vật liệu compozit
Trong phạm vi bài tiểu luận này, tôi đã trình bày khái quát nội dung của :
 ‘Gang Xám’_Để mọi người có thể biết một cách sơ bộ về đặc điểm,
tính chất và phạm vi ứng dụng của loại vật liệu này
 Giới thiệu sơ bộ về Bulông, đai ốc, ốc vít_ Đặc điểm, cách chọn các
vật liệu phù hợp để làm ra nó.
Sách được biên soạn dựa trên cơ sở tham khảo tài liệu Vật liệu học cơ sở

của Nghiêm Hùng, các tài liệu trên mạng Internet và hiểu biết thực tế của
bản thân.
Do kinh nghiệm của người viết có hạn và cũng là lần đầu tiên trình bày tiểu
luận nên rất khó tránh khỏi những hạn chế
Rất mong bạn đọc thông cảm và mong sự đóng góp ý kiến của bạn đọc để
cho tôi được hoàn thiện kiến thức và kỹ năng của mình hơn.
Chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 19/05/2013
Người thực hiện

Trần Đình
Linh

3


 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ GANG
1.1-Khái niệm
Gang là một hợp kim của Fe và cácbon với hàm lượng cácbon lớn hơn
2,14%. Trong thực tế gang luôn có một ít các nguyên tố như Mn, Si, P, S.
Các loại gang thông dụng thường chứa : 2÷1,5%C; 0,4÷3,5%Si;
0,2÷1,5%Mn; 0,04÷0,65%P; 0,02÷ 0,15%S
1.2-Tổ chức tế vi:
a-Gang trắng : là loại gang có tổ chức tế vi tương ứng với giản đồ pha FeC, toàn bộ cácbon của nó nằm dưới dạng liên kết với Fe trong tổ chức
xêmentít. Mặt gãy của nó có màu trắng đó là màu của xêmentít. Gang
trắng hầu như không sử dụng trong sản xuất cơ khí,chủ yếu dùng để luyện
thép.
b-Các loại gang xám có graphit: là loại gang mà phần lớn hay toàn bộ
cácbon của chúng nằm dưới dạng tự do graphit nên mặt gãy của nó có

màu xám (màu của graphit ). Tùy thuộc hình dáng của graphit của graphit
người ta chia ra làm các loại gang: gang xám, gang dẻo, gang cầu.Tổ chức
graphit phân bố trên nền kim loại pherit, pherit-peclit, peclit. Các loại
gang có graphit được sử dụng rộng rãi trong cơ khí.

 GANG XÁM
 Khái niệm
- Gang xám là loại gang mà phần lớn hay toàn bộ cácbon tồn tại dưới dạng tựdo
graphit. Graphit của nó tồn tại ở dạng tấm, phiến, chuỗi...Mặt gãy của nó có màu
xám đó là màu của graphit tự do và ferit. Đây là loại gang phổ biến nhất và được sử
dụng rộng rãi trong kỹ thuật, thông thường khi nói về gang người ta hiểu rằng đó là
gang xám.
- Trong quá trình đông đặc, do tốc độ tản nhiệt chậm trong khuôn đúc
bằng cát, dân đến lượng graphít hòa tan trong sắt lỏng có đủ thời gian để
giải phóng thành các phiến nhỏ, có hình thù tự do (thường là dạng tấm).

4


a)

b)
Hình1: a. Vật liệu làm từ gang xám
b. Dạng graphit trong gang xám

 Thành phần hóa học
+ Cacbon
- Lượng cabon càng nhiều thì khả năng graphit hóa càng mạnh, nhiệt
độ nóng chảy thấp nên dễ đúc, cơ tính kém
-Xu hướng hiện nay là người ta sử dụng cácbon thấp để có độ bền cao

và lượng cacbon được khống chế vào khoảng 2.8 ÷ 3.5%
+Silic
- Silic là nguyên tố hợp kim quan trọng nhất trong gang xám, nó thúc
đẩy sự tạo thành graphit trong gang.Silíc càng nhiều thì việc tạo thành
graphit càng dễ dàng.
- Hàm lượng khống chế vào khoảng 1.5 ÷ 3%.
+ Mangan
- Là nguyên tố cản trở sự tạo thành graphit
- Nhưng có tác dụng nâng cao cơ tính của gang: tăng độ cứng, độ bền
của gang (Nếu trong gang xám lượng Mn mà tăng lên thì Si cũng phải
tăng lên tương ứng).
- Hàm lượng khống chế vào 0.5 ÷ 1.0%
+ Phốt pho
- Không ảnh hưởng gì tới việc tạo thành graphit
- Làm tăng độ chảy loãng
- Làm tăng tính chống mài mòn (tạo ra cùng tinh Fe + Fe3P và Fe +
Fe3P + Fe3C).
- Hàm lượng không chế 0.1 ÷ 0.2%, khi cần tính chống mài mòn cao
có thể đên 0.5%.Không sử dụng tỷ lệ cao hơn vì sẽ làm gang bị giòn.
+ Lưu huỳnh
- Làm cản trở sự tạo thành graphit
- Làm xấu tính đúc, giảm độ chảy loãng
- Là nguyên tố có hại, vì thế khống chế 0.08 ÷ 0.12%.
5


2.3. Đặc tính của gang xám
- Mặt gãy của gang có màu xám
- Dẫn nhiệt, dẫn điện kém hơn so với thép.
-Gang xám có một giá thành rẻ và khá dễ nấu luyện, có nhiệt độ nóng

chảy thấp (1350°C) và không đòi hỏi khắt khe về tạp chất. Gang xám
có tính đúc tốt và khả năng tắt âm cao, do tổ chức xốp nên cũng là ưu
điểm cho các vật liệu cần bôi trơn có chứa dầu nhớt.
-Tuy vậy, gang xám khá giòn, khả năng chống uốn kém, không thể rèn
được. Khi làm nguội nhanh trong khuôn, gang bị biến trắng rất khó gia
công cơ khí.

2.4. Tổ chức tế vi của gang xám
Tổ chức tế vi của gang xám được phân ra làm hai phần: nền kim loại (cơ
bản) và graphit. Tùy theo mức độ graphit hóa gang xám có ba loại:
 Gang xám pherit : Tổ chức của nó gồm nền kim loại là sắt nguyên chất
kỹ thuật (pherit) và graphit. Loại này có độ bền thấp nhất.
 Gang xám pherit-peclit : Gồm có nền kim loại là thép trước cùng tích
và graphit, lượng cacbon trong nền kim loại < 0.8%.
 Gang xám peclit : Gồm có nền kim loại là thép trước cùng tích và
graphit, lượng cacbon trong nền kim loại là ≈ 0.8%, loại gang này có độ
bền cao nhất.

Hình 2: Tô chức tế vi của gang xám
6


a)Gang xám pherit
b)Gang xám pherit- peclit
c)Gang xám peclit
2.5. Cơ tính, các yếu tố ảnh hưởng và những biện pháp nâng cao cơ
tính của gang xám
a,Cơ tính
-Do có graphit dạng tấm nên làm giảm mạnh độ bền kéo của gang, chỉ
bằng khoảng 1/3÷1/5 so với thép tương ứng.Do graphit tấm, bề mặt lớn

chia cắt mạnh nền kim loại và có hai đầu nhọn là nơi tập trung ứng suất.
Giới hạn bền kéo khoảng từ 150÷350MN/m2.
-Độ cứng thấp: 150 ÷250 HB, phoi dễ gãy, cắt gọt tốt.
-Độ dẻo ( δ=0,5%), coi như không biến dạng dẻo được.
-Độ dai thấp ak < 100kJ/m2.
-Graphit có tính bôi trơn tốt, làm giảm ma sát, tăng tính chống mài mòn,
có tác dụng làm tắt rung dao động và dao động cộng hưởng.
b.Các yếu tố ảnh hưởng tới cơ tính
+Graphit
-Số lượng, độ lớn, hình dạng và sự phân bố của graphit trên tổ chức
nền. Sự phân bố graphít phụ thuộc vào thành phần hoá học của các
nguyên tố, chủ yếu là cácbon và silíc, phụ thuộc vào quy trình công nghệ
chế tạo : phương pháp nấu luyện, biến tính gang và tốc độ nguội của vật
đúc.
+Nền kim loại
-Là yếu tố quyết định nhất đến cơ tính của gang xám, nếu nền kim loại
càng bền thì gang xám có cơ tính cao.
c. Các biện pháp nâng cao cơ tính
Cải thiện tổ chức sẽ dẫn đến nâng cao cơ tính chủ yếu là giới hạn bền kéo.
- Làm giảm lượng grafit tức giảm số lượng vết nứt, rỗng. Muốn vậy trước
hết phải làm giảm lượng cacbon (tổng) của gang (vì Ctổng = Ctự do +
Clk). Để nấu chảy gang cacbon thấp (< 3%) do nhiệt độ chảy tăng phải
dùng lò điện (thay cho lò đứng chạy than) hay pha thép vào gang.
- Làm nhỏ mịn (làm ngắn) grafit, tức giảm kích thước vết nứt rỗng. Muốn
vậy phải biến tính gang lỏng bằng ferô mangan, ferô silic, ferô nhôm.
Grafit trong gang được chia thành tám cấp (theo ASTM) từ 1 đến 8, trong
đó chiều dài trung bình của cấp 8 là < 0,015mm, cấp 1 là > 1mm.
- Tạo nền kim loại có độ bền cao hơn. Có thể coi cơ tính của gang là sự
kết hợp giữa cơ tính của nền kim loại và grafit, do đó nền có độ bền cao
giúp gang có độ bền cao hơn và ngược lại.

Như thấy ở bảng 1, lượng cacbon liên kết có ảnh hưởng tốt đến độ bền,
7


độ cứng.
Bảng 1: Cơ tính của các loại gang xám sau khi tạo nền:

Hình 3: Sự phân bố graphít trong gang xám đúc
 Graphít loại A : nghĩa là sự phân bố ngẫu nhiên của các tấm graphít
cùng kích cỡ giống nhau. Để đạt được cấu trúc graphít loại A thì mật độ
mầm kết tinh trong gang lỏng phải nhiều, khi đó, quá trình nguội, các
mầm này sẽ thúc đẩy sự phát triển graphít tương ứng với graphít tại điểm
cùng tinh.
 Hình dạng Graphít loại B : giống hoa hồng. Tại trung tâm hoa hồng
tập trung các tấm graphít khá mảnh, được hình thành do quá trình làm
nguội nhanh.
 Cấu trúc loại C : chỉ tồn tại sau cùng tinh. Graphít phát triển dưới dạng
là những bọt xốp graphít, làm giảm cơ tính của gang và là nguyên nhân
xuất hiện các vết rỗ trên bề mặt trong quá trình làm việc.
 Loại D và loại E : cơ tính tốt hơn. Cấu trúc graphít như trên hình là do
quá trình nguội nhanh, mầm garphít hình thành không đủ. Mặc dù, những
8


tấm graphít loại này có làm tăng cơ tính của gang, nhưng sự phân bố
graphít dạng này cũng không được mong đợi bởi vì chúng ngăn sự hình
thành của tổ chức péclít.
Như vậy sau khi đúc, gang xám tốt nhất là loại có grafit nhỏ mịn và nền
kim loại peclit.
Để làm tăng hơn nữa độ bền, độ cứng, gang xám được hợp kim hóa và

tiến hành tôi + ram :
- Hợp kim hóa cơ học có tác dụng chủ yếu là hóa bền nền kim loại (tạo
peclit phân tán nhỏ mịn dạng xoocbit), nâng cao độ cứng, tính chống mài
mòn, tính chịu nhiệt và hiệu quả đối với nhiệt luyện.
+Phương pháp hợp kim hóa cơ học (HKHCH):
 Hợp kim hóa cơ học là quá trình nghiền bi trong đó hỗn hợp bột dưới
tác động năng lượng cơ học từ va chạm của bi-bi, bi-tang nghiền.
 Quá trình thường được thực hiện trong môi trường khí trơ. HKHCH là
kỹ thuật thay thế cho quá trình sản xuất bột kim loại và gốm ở trạng thái
rắn.
 Có 2 quá trình quan trọng nhất trong quá trình HKHCH là quá trình
lặp lại của hàn và phá hủy hạt bột. Quá trình hợp kim hóa chỉ có thể xảy
ra nếu có sự cân bằng giữa tốc độ hàn và tốc độ phá hủy, và kích thước
hạt trung bình đượcduy trìở trạng thái tương đối thô.
 Các hợp kim với sự kết hợp khác nhau về nguyên tố đã được tổng hợp
thành công nhờ tính duy nhất của quá trình có thể tổng hợp vật liệu mới
từ đáy của giản đồ pha.
- Tôi + ram: Khi tôi + ram, grafit là pha ổn định nên không có biến đổi gì
về tỷ lệ, hình dạng, kích thước và sự phân bố. Khi nung nóng (ở cao hơn
850oC) để tôi, nền kim loại chuyển biến như thép đứng riêng rẽ: ferit
thành Feγ, ferit – peclit thành austenit ít cacbon, peclit thành austenit với
0,6 - 0,8%C, khi làm nguội nhanh austenit chuyển biến thành mactenxit
(với độ cứng cao khác nhau) + grafit tấm và tùy thuộc vào nhiệt độ ram
có mactenxit ram hay trôxtit ram hay xoocbit ram + grafit tấm.
2.6. Kí hiệu và công dụng
a. Kí hiệu
Các nước đều đánh số các mác gang theo giới hạn bền kéo tối thiểu theo
kG/mm2 (xx) hoặc MPa (xxx), riêng Mỹ theo ksi (xxx). TCVN 1659-75
quy định ký hiệu các mác gang là GX xx-xx, trong đó hai nhóm số lần
lượt chỉ giới hạn bền kéo và giới hạn bền uốn tối thiểu tính theo kG/mm2

9


giống như ΓOCT 1412-70 là CЧxx-xx. Nhưng theo ΓOCT 1412-85 các
mác gang xám gồm có: CЧ10, CЧ15, CЧ20, CЧ25, CЧ30 và CЧ35 (chỉ
ký hiệu giới hạn bền).
- Ở Hoa Kỳ thường dùng hai tiêu chuẩn SAE và ASTM. Tiêu chuẩn SAE
J431 có các mác: G1800, G2500, G3000, G3500, G4000, trong đó số chỉ
giới hạn bền tối thiểu tính theo đơn vị 10psi, ví dụ G3000 có σb ≥
30000psi hay 30ksi. Tiêu chuẩn ASTM có các class: 20, 25, 30, 35, 40,
45, 50, 55, 60 chỉ giới hạn bền theo đơn vị ksi.
- JIS có các mác gang xám sau: FC100, FC150, FC200, FC250, FC300,
FC350, trong đó số chỉ giới hạn bền tối thiểu tinh theo đơn vị MPa.
b. Công dụng của gang xám
- Các mác gang có độ bền thấp, σb ≤ 150MPa, với nền ferit + grafit tấm
thô như: CЧ10, CЧ15 được dùng làm các vỏ, nắp không chịu lực (chỉ để
che chắn).
- Các mác gang có độ bền trung bình, σb = 150 - 200MPa, với nền ferit peclit tấm tương đối thô như CЧ 20, CЧ25 được dùng làm các chi tiết
chịu tải trọng nhẹ, ít chịu mài mòn như vỏ hộp giảm tốc, thân máy, bích,
cacte, ống nước.
- Các mác gang có độ bền tương đối cao, σb = 200 - 300MPa, với nền
peclit + grafit tấm nhỏ mịn qua biến tính như CЧ25, CЧ30 được dùng làm
các chi tiết chịu tải trọng tương đối cao như bánh răng (bị động, tốc độ
chậm), bánh đà, sơmi, xecmăng, thân máy quan trọng.
- Các mác gang có độ bền cao, σb ≥ 300MPa, với nền peclit nhỏ mịn và
grafit tấm rất nhỏ mịn qua biến tính cẩn thận như CЧ30, CЧ35 được dùng
làm các chi tiết chịu tải cao, chịu mài mòn như bánh răng chữ V, trục
chính, vỏ bơm thủy lực.
2.7. Gang xám biến trắng.
- Trong sản xuất cơ khí hầu như không dùng gang trắng do quá cứng,

không thể gia công cắt được, và giòn, song có sử dụng gang xám biến
trắng (ở bề mặt) có tính chống mài mòn cao (với bề mặt có HB 400 600), như để làm bi, trục nghiền, trục xay sát. Muốn vậy khi đúc gang
xám thay cho làm nguội thong thường người ta làm nguội nhanh những
phần, bề mặt cần cứng (như đúc trong khuôn kim loại hay bằng cách đặt
kim loại dẫn nhiệt nhanh trong phần khuôn cát tiếp giáp để tạo ra gang
trắng).
- Đôi khi dù không mong muốn, khi đúc vẫn nhận được gang xám biến
10


trắng (do đúc trong khuôn kim loại, ly tâm, áp lực, ở các thành mỏng...).
Để dễ gia công cắt phải đem ủ ở 700 – 750oC, xêmentit bị phân hóa thành
ferit và grafit nhờ đó độ cứng giảm đi. Nếu ủ ở 600 – 650oC chỉ có khả
năng làm mất ứng suất bên trong do làm nguội không đều khi đúc gây ra.

 VẬT LIỆU LÀM BU- LÔNG, ĐAI ỐC, ỐC VÍT.
3.1.Khái niệm, chức năng của bulông, đai ốc, vít.

Bulông, đai ốc và ốc vít là vật liêu: “Gắn Kết Mọi Thứ”
3.1.1. Bulông và Ốc vít
 Bulong là thanh trụ tròn, một đầu có mũ, thường có 6 cạnh, đầu kia có
vít ren vặn với Đai ốc.
 Bulong thô được chế tạo từ thép tròn, đầu được dập nguội, dập nóng,
rèn, cán.
 Bulong nửa tinh gia công như bulong thô, ngoài ra còn thêm gia công
mặt tựa của đầu Bulong và các mặt mút của Bulong.
 Bulong tinh được chế tạo từ thép 6 cạnh, tất cả các phần đều được
gia công cơ khí.
 Bulong là một mối ghép bằng ren.
+ Ưu điểm của bulông, vít ốc

- Mối lắp ghép bằng bu lông có thể chịu được tải trọng kéo cũng
như uốn rất tốt, nó lại có độ bền, độ ổn định lâu dài.
- Cấu tạo đơn giản;
- Có thể cố định chi tiết máy ở bất kỳ vị trí nào nhờ
khả năng tự hãm của ren.
- Dễ tháo lắp, giá thành hạ (vì ren được tiêu chuẩn hoá và chế
tạo bằng các phương pháp đạt năng suất cao).
Do có nhiều ưu điểm nên bu lông được sử dụng rộng rãi trong các
máy móc, thiết bị công nghiệp, các công trình xây dựng, công trình
giao thông, cầu cống... ở khắp mọi nơi trên thế giới.
+ Nhược điểm: Có sự tập trung ứng suất ở chân ren do dó làm giảm sức
bền mỏi của mối ghép.
11


Hình 4: Hình ảnh mặt cắt ngang của bulông.
 Ốc vít hoặc bu lông là một loại dụng cụ gắn kết nhờ sự ma sát tạo bởi
các vòng xoắn. Thực tế, người ta ít phân biệt đinh ốc với bu lông.
Chiều xoắn của ốc có thể xác định qua quy tắc bàn tay phải, ngược lại
quy tắc cái đinh ốc cũng tương đương với quy tắc bàn tay phải trong
việc xác định chiều của cảm ứng từ cũng như chiều dòng điện.
3.1.2. Đai ốc
- Đai ốc hay ê-cu (tiếng Pháp: écrou) là một chi tiết liên kết cơ
khí có lỗ đã được tạo ren. Đai ốc luôn được dùng cùng bu lông để
kẹp chặt hai hoặc nhiều chi tiết với nhau. Hai bộ phận kết hợp với
nhau bởi ma sát ren, sức căng vừa của bu lông, và sức nén của chi
tiết.
- Trong môi trường rung động hoặc xoay tròn có thể sử dụng đai
ốc chống xoay, dùng các chất dính, chốt an toàn hay các biện pháp
khác để giữ chặt mối ghép.

- Đai ốc thông dụng nhất là đai ốc 6 cạnh với các góc nhọn đã
được làm tròn. Các dạng đai ốc khác được dùng trong các trường
hợp nhất định như đai ốc tai hồng (đai ốc cánh) được dùng khi
điều chỉnh bằng ngón tay hay các đai ốc liên kết ở những nơi
không có rãnh vặn đai ốc.

12


Hình 5: Một số bulông, đai ốc, ốc vít trên thị trường
3.2. Những yêu cầu về đặc tính của vật liệu chọn làm bulông, đai ốc, ốc
vít
- Bulông, ốc vít được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau. Nhưng thực
sự thể hiện giá trị của chúng trong các môi trường mà tính ăn mòn được
quan tâm hàng đầu. Thuộc tính kháng cự (chống oxy hóa), chúng có thể
chịu đựng được điều kiện khắc nghiệt trong nhiều năm
 Bulông được dung để ghép các chi tiết máy, chiều dày không lớn lắm,
làm bang vật liệu có độ bền thấp.
 Độ dai va đập rất quan trọng đối với chi tiết chịu tải trọng va đập vì
phải tăng tải một cách đột ngột nó đảm bảo khỏi phá hủy giòn....
 Chịu ứng suất kéo ngang.
 Xảy ra hiện tượng mòn và Oxy hóa chân răng.
 Hiện tượng cong vênh khi rung động.
 Biện pháp: chọn vật liệu, chọn điều kiện nhiệt luyện thích hợp.
3.3. Chọn nhóm và đặc tính của vật liệu để làm bulông, đai ốc, ốc vít
3.3.1 Thép
a. Thép Cacbon.
 Có hàm lượng Các bon thấp và trung bình (C =<
13

0,65%)
 Nguyên tố hợp kim được dùng với lượng ít (1-3%)
 Nhiệt độ bắt đầu cán (1170- 12200C) kết thúc (9009500C)
 Giới hạn đàn hồi và giới hạn chảy thấp(<300MPa)
độ dẻo cao(15-30%)
 Kết thúc cán ở nhiệt độ càng thấp => hạt nhỏ, cơ
tính tốt, tính năng kỹ thuật cao.
b. Thép Dụng Cụ
 Chế tạo: Dụng cụ cắt, thép làm khuôn dập nguội,
làm khuôn dập nóng, thép làm dụng cụ đo.
 Hàm lượng Các bon cao( C>0,7%)
 Có hàm lượng nguyên tố hợp kim cao.
 Độ cung cao(>60HRC) , tính chống mài mòn cao,
tinh cứng nóng(600- 6500C)
 Thời gian nung phôi dài, nhiệt độ nung cao lượng
Các bon thoát ra nhiều.
 Nhiệt độ cán bắt đầu( 1050- 11000C) kết thúc ( 8008500C)
c. Thép hợp kim
Có hai loại: 1. Nhóm hợp kim vi lượng
2.Nhóm hợp kim thấp
 Hàm lượng Các bon Thấp và trung bình.
14


 Nguyên tố hợp kim cao

Bảng 2: Quy định thành phần thép hợp kim
STT

Tên nguyên tố

1

Mn

0,8 – 1%

2

Si

0,5 – 0,8%

3

Cr

0,2 – 0,8%

4

Ni

0,2 – 0,6%

5

W

0,2 – 0,6%

6

Mo

0,05 – 0,2%

7

Ti, V, Nb, Zr, Cu

0,1%

8

B

s0.002%

9

Thành phần

Cu

0.2-0.55%

 Đặc Điểm Chung Của Thép Hợp Kim
 Nhiệt độ bắt đầu cán (1100- 11600C) kết thúc ( 870

– 9500C)
 Chưa Tôi – Ram cơ tính không cao hơn thép Các
bon
 Sau khi Tôi – Ram độ bền rất cao, sự tăng bền, độ
dẻo- độ dai lại giảm đi
 Khi làm việc ở nhiệt độ cao hơn 2000C, nguyên tố
15


hợp kim sẽ cản trở khả năng khuếch tán của C, làm
mactenxit phân hóa và cacbit kết tụ,
 Tính chống dão 6000C
 Tính chống Oxy hóa tới 800 – 10000C
 Tính chất vật lý: tạo thép không gỉ, tính giãn nở và
đàn hồi, thép có từ tính hoặc không có từ tính.
 Các nguyên tố có trong thép hợp kim và tác dụng cải thiện cơ tính
để ứng dụng vào làm bulông, đai ốc, ốc vít:
 Cacbon
 Là nguyên tố phổ biến trong tất cả các loại thép
 Làm tăng độ cứng, chống ăn mòn, tôi thấm chi tiết
 Có cơ tinh tổng hợp , phù hợp với nhu câu sử dụng.
 Crom
 Nguyên tố cacbit mạnh, hòa tan vào Austenit
(9000C)
 Nâng cao nhiệt độ tới hạn Ac1 và hạ thấp Ac3 ngăn
cản sự lớn lên của Tinh thể.
 Cải thiện tính chống ram, độ bền ở nhiệt độ cao, do
đó tạo ra cacbit nhỏ mịn khi ram, hóa bền tiết pha,
mềm của mactenxit ở nhiệt độ này
 Tăng độ chống mài mòn và Oxy hóa của chi tiết

 Cu
16


 Cải thiện khả năng chống mòn cho thép trong khí
quyển( độ bền chống ăn mòn tăng 4 lần)
 Nó tạo ra lớp oxyt bảo vệ( oxyt sắt và oxyt đồng

oC
1200
1000

10% Cr
15% C r

800
600

0% C r

0.4

0 .8

1 .2 %C

 Dùng làm các chi tiết D<= 30 mm
 Độ cứng 60-62HRC
 Độ bền 700-800MPa

 Làm nguội trong Dầu sau đó Ram Thấp.
 Trong ngành sản xuất Bulông, ốc vít thì một số mác thép
sau đây hay được sử dụng:
 SUS201: Là loại thép có hàm lượng Niken thấp, sau khi gia
công nguội có từ tính, có thể dùng thay thế cho SUS301.
Bulông, ốc vít loại này có thể sử dụng trong các điều kiện bình
17

















thường như mưa và khói xe, môi trường có độ ăn mòn thấp, tuy
nhiên loại này ít có khả năng chịu được dung môi hay các hóa
chất. Loại này có giá thành thấp nhất so với các mác thép
không rỉ khác
(2) SUS202: Loại này có độ cứng cao, chống ăn mòn. Thích
hợp làm các linh kiện trong máy ảnh, máy tính & máy văn

phòng.
(3) SUS304: Loại thép không rỉ có hàm lượng carbon thấp và
Crôm cao, so với 302 thì tính năng chống ăn mòn tốt hơn, thép
không rỉ 304 thường dùng để sản xuất Bulông lục giác và gia
công theo phương thức dập nguội cũng như phương thức gia
công dập nóng để làm những loại Bulông có đường kính to và
dài. Chịu được hóa chất tốt hơn 201 những không cứng như
201, được sử dụng trong các nhà máy hóa chất và các ngành
công nghiệp khác nơi ăn mòn là mối quan tâm thường trực
(4) SUS304L: Có lượng carbon thấp hơn loai 304 và do đó tính
chịu lực thấp hơn một chút. Hàm lượng carbon thấp cũng làm
tăng tính chống ăn mòn và khả năng hàn ở 304L
(5) SUS304HC: thích hợp dùng trong các sản phẩm gia công
nguội, có tính chống ăn mòn cao. Thường được dùng để sản
xuất các loại Vít.
(6) SUS309&310: Có thành phần Niken và Crôm cao hơn so
với những loai thép có mác thấp hơn và được khuyến cáo sử
dụng trong các môi trường có nhiệt độ cao. 310 còn có khả
năng chống ăn mòn của muối và môi trường bất lợi khác.
(7) SUS316&317: có khả năng chống ăn mòn trong môi trường
nước biển và hoá chất vượt trội. Chúng chứa hàm lượng Môlip-đen tạo nên loại thép có tính chịu đựng bề mặt rỗ tốt hơn.
Những loại thép này có độ bền kéo giãn cao hơn và có tính bền
ở môi trường nhiệt độ cao hơn so với các hợp kim SUS304
khác.
(8) SUS316L: Có lượng carbon thấp hơn loai SUS316 nên tính
chống ăn mòn tốt hơn.
(9) SUS410: Có độ cứng nhất định cao hơn các loại khác, ở
nhiệt độ cao nó có khả năng chịu được môi trường muối và axít
hữu cơ có nồng độ thấp. Loại này thường sử dụng để sản xuất
các loại Vít tự khoan và Vít bắn tôn Inox

18


 (10) Thép 40Cr:
 Hàm lượng C = 0,4%.
 Nguyên tố hợp kim Cr = 1%.
 Cu=0.2-0.55%
 (11)Loại Inox 304L: là loại inox có hàm lượng Carbon thấp
(Chữ L ký hiệu cho chữ Low, trong tiếng Anh nghĩa là thấp).
304L được dùng để tránh sự ăn mòn ở những mối hàn quan
trọng. Còn loại Inox 304H là loại có hàm lượng Carbon cao
hơn 304L, được dùng ở những nơi đòi hỏi độ bền cao hơn. Cả
Inox 304L và 304H đều tồn tại ở dạng tấm và ống, nhưng 304H
thì ít được sản xuất hơn.
- Tính chống ăn mòn:
Inox 304 đã thể hiện được khả năng chống ăn mòn tuyệt vời của
mình
được tiếp xúc với nhiều loại hóa chất
khác nhau. Inox 304 có khả năng chống gỉ trong hầu hết ứng
dụng của ngành kiến trúc, trong hầu hết các môi trường của quá
trình chế biến thực phẩm và rất dễ vệ sinh. Ngoài ra, Inox 304
còn thể hiện khả năng chống ăn mòn của mình trong ngành dệt
nhuộm và trong hầu hết các Acid vô cơ.
-Khả năng chịu nhiệt:
Inox 304 thể hiện được khả năng oxi hóa tốt ở nhiệt độ 870 độ
C, và tiếp tục thể hiện được lên đến nhiệt độ 925 độ C Trong
những trường hợp yêu cầu độ bền nhiệt cao, thì người ta yêu cầu
vật liệu có hàm lượng carbon cao hơn. Ví dụ: Theo tiêu chuẩn
AS1210 Pressure Vessels Code giới hạn khả năng chịu nhiệt

của 304L là 425 độ C, và cấm sử dụng những inox 304 với hàm
lượng carbon 0.04% hoặc cao hơn trên nhiệt độ 550 độ C.
Inox 304 thể hiện khả năng dẻo dai tuyệt vời khi được hạ đến
nhiệt độ của khí hóa lỏng và người ta đã tìm thấy những ứng
dụng tại những nhiệt độ này

19


Bảng 3: Bảng tra thành phần hóa học của các mác
thép
3.3.2 Hợp kim màu: Đồng thanh Al
 Đặc điểm:
- % Al = 5 ÷ 10%.
-Có hệ số ma sát nhỏ, có khả năng chống ăn mòn va tính dẫn nhiệt
tốt
3.3.3 Vật liêu hữu cơ: PA
 Đặc trưng:
-Có độ bền cơ học cao, có hệ số ma sát thấp, có khả năng cách điện
tốt và không tan trong nước hoặc các dung môi hữu cơ, nhưng kém
bền với kiềm

20


--------------------------------------- HẾT
------------------------------------------

21

-------------------TÀI LIỆU THAM
KHẢO------------------

 Giáo trình Vật liệu Học.....Nghiêm Hùng, Nxb Đại Học Bách Khoa
HN
 Giáo án điện tử Vật liệu Học ..Nghiêm Hùng và Nguyễn Văn Tư,
Nxb ĐH Bách Khoa HN
 Giáo trình vật liệu cơ khí....Trường ĐH Mỏ - Địa Chất HN
 /> /> /> />
22