Bài tập lớn môn nhíp xe tài nặng

BÀI TẬP LỚN VẬT LIỆU KIM LOẠI
NỘI DUNG:
Nhíp ô tô tải nặng ,là hệ thống giảm sóc , chịu tải trọng
xe , chịu va dập mạnh , lực đổi đấu(ít chịu va đập).
 I. ĐƯA BẢN VẼ CHI TIẾT ,ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT
TRÊN ,YÊU CẦU VỀ CƠ TÍNH ĐỂ ĐÁP ỨNG YÊU CẦU LÀM VIỆC
CỦA CHI TIẾT.
1)Bản vẽ chi tiết:
Hình1. Chốt nhíp ôtô tải nặng
2)Điều kiện làm việc và yêu cầu cơ tính :
Nhíp ô tô làm việc trong điều kiện: chịu tải trọng tĩnh của xe và chịu
va đập mạnh nhưng không cho phép biến dạng dẻo.Khi xe chuyển động
còn xuất hiện lực đổi dấu.Vi vậy thép cần phải đạt được các yêu cầu như
sau:
- Giới hạn đàn hồi cao,tức khả năng chống biến dạng dẻo cao(ở đây giới
hạn bền là không có ý nghĩa vì không cho phép biến dạng dẻo),do vậy ta
cần quan tâm chủ yếu tới tỉ lệ
σ
dh/
σ
b càng gần tới 1 càng tốt , thường
đạt trong giới hạn 0,85
÷
0,95.
- Độ cứng khá cao trong khoảng HRC:35
÷
45 là thích hợp ; độ dẻo , độ
dai thấp dể không xảy ra biến dạng dư trong quá trình làm việc,nhưng
nếu quá thấp thì chi tiết dễ bị phá hỏng do quá giòn.
- Giới hạn mỏi phải cao để thích ứng với điều kiện làm việc có tải trọng
thay đổi theo chu kỳ.

 II.MÁC THÉP ĐIỂN HÌNH ĐỂ CHẾ TẠO CHI TIẾT TRÊN LÀ:
60Si2Ni2A
1) Thành phần hoá học và cơ sở dể chọn mác thép với thành phần như
trên .
- Chi tiết chúng ta cần gia công la nhíp ô tô thuộc loại vật liệu đàn hồi
do vậy hàm lượng C= (0,55
÷
0,65)% .Ta cần phải chọn ở khoảng này bởi
nếu:
Hàm lượng các bon mà có %C<0,55 thì nêú ta có gia công và nhiệt
luyện thì cũng không cho ra được độ cứng , giới hạn đàn hồi đạt yêu cầu
.Lúc này độ cứng sẽ thấp, độ dẻo dai lớn do vậy không phù hợp với yêu
cầu làm việc của tiết máy.
Hàm lượng các bon mà cao tức %C>0,7 thì sau khi tôi va ram cững
không cho giới hạn dàn hồi là lớn mà sẽ cứng ,giòn ,tính đàn hồi không
cao nên cũng không phù hợp.
- Chi tiết cần gia công, chế tạo phải có độ đàn hồi, độ cứng cao với yêu
cầu này nên chọn Mn ,Si .Hai nguyên tố này làm tăng rất mạnh độ cứng
(độ bền) song cũng làm giảm mạnh độ dai(độ dẻo) chúng ta cũng không
được chọn hàm lượng chúng quá lớn vì nếu quá lớn sẽ gây ra cho chi tiết
quá cứng và giòn. Hàm lượng Si và Mn trong thép đàn hồi chỉ nên dùng
1%Mn,2%Si, với mác thép ở trên thì hàm lượng 2 nguyên tố trên sau sẽ
như sau:Mn=( 0,4
÷
0,7);Si=(1,4
÷
1,8)
Nhưng nếu hàm lượng của Si quá thấp thì chi tiết sẽ có độ dẻo dai cao
→
dễ bị biến dạng dẻo.

-Nâng cao độ thấm tôi để đảm bảo giới hạn đàn hồi cao và đồng nhất trên
toàn tiết diện Cr- Ni là tốt nhất ,nhưng Si và Mn cũng có tác dụng
này,Cr- Ni cũng có giới hạn (hàm lượng <4%),với chi tiết trên ta chọn
hàm lượng Ni=(1.4
÷
1.7)%
2) Bảng các ký hiệu và thành phần của mác thép tương đương với thép
trên theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN), Mỹ (ASTM) , Nga (
Γ
OCT) ,
Nhật (JIS) ,Trung Quốc(GB).

Bảng các ký hiệu và thành phần của mác thép:
Tiêu
chuẩn
Mác thép C Si Mn P
≤
S
≤
Cr Ni
≤
chất
khác
Việt
Nam
(TCVN)
60Si2Ni2A 0,56
÷
0,64
1,5

÷
2,0
0,7
÷
1,0
0.03 0,03 0,3 1,4
÷
1,8
Nga
(
Γ
OCT)
60C2H2A 0,56
÷
0,64
1,4
÷
1,7
0,4
÷
0,7
0,02
5
0.02
5
≤
0.3
1,4
÷
1,7

Cu
≤
0,2
Mỹ
(ASTM)
A877 0,51
÷
0,59
1,2
÷
1,6
0,6
÷
0,8
Nhật
(JIS)
SUP6 0.56
÷
0,64
1,5
÷
1,8
0,7
÷
1,0
0,03
5
0,03
5
Đức

(DIN)
60SiCr7 0,57
÷
0,65
1,5
÷
1,8
0,7
÷
1,0
0,03
5
0,03
5
0,2
÷
0,4
Mo=
0,12
Trung
Quốc
(GB)
60Si2CrVA 0,56
÷
0,64
1,4
÷
1,8
0,4
÷

0,7
0,03 0,03 0,9
÷
1,2
≤
0,3
5
V=
0,1
÷
0,2
Anh 251H60 0,56
÷
0,64
1,6
÷
2,2
0,7
÷
1,0
0,03
5
0,03
5
≤
0,4
Nhận xét về sự khác nhau về thành phần của các mác thép của các
nước:
Sự khác nhau giữa thành phần của các mác thép là do nguyên tố hợp kim
được sử dụng ở các nước là khác nhau . Như ở Mỹ thì không sử dụng

nguyên tố hợp kim Ni mà sử dụng thay vào đó là nguyên tố Mo , ở một
số nước cũng như vậy.
 III.VAI TRÒ CỦA CÁC NGUYÊN TỐ HỢP KIM CHÍNH TRONG
THÉP TRÊN ĐỐI VỚI CƠ TÍNH VÀ VỚI CÔNG NGHỆ NHIỆT
LUYỆN
1) Vai trò của nguyên tố trong thép trên đối với Cơ Tính :
 Tác dụng của nguyên tố C :
Hàm lượng các bon là rất quan trọng bởi nó quyết định tới độ cứng , độ
bền , độ dẻo dai , giới hạn đàn hồi của chi tiết . Với chi tiết như trên thì
hàm lượng các bon C=(0,56
÷
0,64)% có tác dụng chủ yếu là đạt được độ
cứng vào khoảng HRC=35
÷
45,và ở hàm lượng các bon này nếu chọn
phương pháp nhiệt luyện thích hợp sẽ cho giới hạn đàn hồi là lớn nhất .
 Với các nguyên tố hợp kim:
Các nguyên tố hợp kim có thể làm thay đổi được các đặc tính của vật
liệu .Tuỳ theo nguyên tố hợp kim ảnh hưởng dến các tổ chức chính:
dung dịch ferit , austenit , hợp chất xêmentit …và chúng hoà tan vào sắt
thành dung dịch rắn hay kết hợp với các bon thành các bít .
-Nguyên tốMn, Si: hoà tan vào ferit ở nhiệt độ thấp và vào austenit ở
nhiệt độ cao.Khi hoà tan vào ferit (ở dạng thay thế ) làm xô lệch mạng do
đó làm tăng rất mạnh độ cứng( độ bền) song làm giảm mạnh độ dai(độ
dẻo) .
-Nguyên tố Cr,Ni:hoà tan ở dạng thay thế làm tăng độ cứng , mà lại có
thể cho độ thấm tôi cao hơn so với Si và Mn . Mặc dù giá thành cao
nhưng ở nước ta và một số nước vẫn sử dụng Ni với những chi tiết đòi
hỏi độ tin cậy cao .
- Nguyên tố P : Là nguyên tố có khả năng hoà tan vào ferit và làm xô

lệch mạng rất mạnh mạng tinh thể của pha này làm tăng mạnh tính giòn ;
khi lượng phôtpho vượt quá giới hạn hoà tan nó sẽ tạo nên Fe3P cứng và
giòn .Do đó P là nguyên tố gây giòn nguội hay bở nguội (ở nhiệt độ
thường ) .Chỉ cần 0,1 % P hoà tan ,ferit trở nên giòn . Phôtpho là nguyên
tố thiên tích rất mạnh nên đẻ tránh giòn thì phôtpho phải nhỏ hơn 0,05% .
- Nguyên tố S :Lưu huỳnh không hoà tan trong Fe mà tạo nên hợp chất
FeS , cùng tinh (Fe + FeS ) tạo thành ở nhiệt độ thấp (988° C) , kết tinh
sau cùng do đó nằm ở biên giới hạt , khi nung thép nên để cán ,kéo
( thường ở nhiệt độ 1100
÷
1200° C ) biên giới hạt bị chảy ra làm thép dễ
bị
đứt ,gãy như là rất giòn .Người ta gọi đây là hiện tượng giòn nóng hay
bở nóng .
Khi có Mn vào , do ái lực với S mạnh hơn Fe nên thay vì tạo nên FeS thì
tạo nên MnS pha này kết tinh ở 1620° C dưới dạng các hạt nhỏ rời rạc và
ở nhiệt độ cao có độ dẻo nhất định nên không bị chảy hoặc đứt ,gãy .
Như vậy nguyên tố P và S gây giòn nguội và giòn nóng cho thép do
vậy hàm lượng của chúng phải rất nhỏ .Với những mác thép chất lượng
cao ( hàm lượng P , S
≤
0,03% ) ở cuối có kí hiệu chữ A như mác thép
của ta “60Si2Ni2A” .
Bảng cơ tính các vật liệu :
Tiêu chuẩn Mác thép Độ
cứng
σ
b
Mpa
σ

s
Mpa
δ
s
(%)
ψ
(%)
ak
τ
b
/Mpa
Việt Nam
(TCVN)
60Si2Ni2A 42
÷
48
HRC
≥
166
0
≥
150
0
Nga
(Γ OCT)
60C2H2A 147
1
132
4
8 30 24,

5
1225
Mỹ
(ASTM)
A877 48
÷
55
HRC
162
0
÷
207
0
Nhật
(JIS)
SUP6 363
÷
429
HB
123
0
108
0
9 20
Trung Quốc
(GB)
60Si2CrVA 186
0
166
5

6 20
Đức
(DIN)
60SiCr7 132
0
÷
157
0
113
0
6 30 21
2) Vai trò của các nguyên tố trong Nhiệt Luyện:
Các nguyên tố hợp kim có ảnh hưởng rất lớn tới quá trình nhiệt luyện ,
đặc biệt là :Tôi +Ram ,do vậy ảnh hưởng tới cơ tính và đây là đặc tính
nổi bật của thép hợp kim.
Trừ các thép hợp kim đặc biệt , các thép hợp kim thông thường vẫn có
tổ chức pecnit , các bít hoà tan vào autenit ,hạt austenit phát triển (giống
như thép các bon với các bít là xêmantit ) song có các đặc điểm sau:
-Sự hoà tan cacbit hợp kim khó hơn , đòi hỏi nhiệt độ tôi cao và thời gian
giữ nhiệt dài hơn so với xêmantit trong thép cacbon
-Cacbit hợp kim do khó hoà tan vào autenit, nằm ở biên giới hạt,như
hàng rào giữ cho hạt nhỏ . Tác dụng này rất mạnh với Ti, Zr, Nb , mạnh
V , và tương đối mạnh W, Mo. Riêng thép có Mn lại có khuynh hướng
làm to hạt austenit . Các nguyên tố Cr, Ni, Si, Al được coi là trung tính
chính vì vậy mà thép hợp kim thường giữ được hạt nhỏ hơn thép cacbon
khi cả hai cùng nung nóng ở mọt nhiệt độ .