Tài liệu Giáo trình kim loại thiết bị nhiệt pptx

Đại học đ nẵng -
Trờng Đại học kỹ thuật

TS. Đinh Minh Diệm









Kim loại thiết bị nhiệt









Đ nẵng, 2003

Giáo trình

Đại học đ nẵng -
Trờng Đại học kỹ thuật

TS. Đinh Minh Diệm

Tóm tắt bi giảng




Phần 2
Đúc kim loại

Đ nẵng, 2003

Đại học đ nẵng -
Trờng Đại học kỹ thuật

TS. Đinh Minh Diệm









Tóm tắt bi giảng





Chơng 4
Gia công cắt gọt kim loại

Đ nẵng, 2003


Đại học đ nẵng -
Trờng Đại học kỹ thuật

TS. Đinh Minh Diệm






Tóm tắt bi giảng
Kỹ thuật cơ khí





Đ nẵng, 2003

1
Chơng 1: vật liệu kim loại
1.1. Tính chất c
ủ
a kim loại
1.1.1 Tính chất hoá học
Kim loại là các nguyên tố hoá học ở phía trái bảng tuần hoàn Menđeleép.
Kim loại tham gia các phản ứng với á kim;
Cấu tạo nguyên tử: lớp điện tử ngoài cùng dễ tách khỏi hạt nhân trở thành điện
tử tự do và nguyên tử trở thành ion dơng.
Ngoài ra trong thực tế chế tạo các chi tiết máy ta cần kể đến tính chịu ăn mòn,
tính chịu nhiệt , tính chịu a xít, . . . của kim loại và hợp kim của chúng.
1.1. 2 Tính chất vật lý
Kim loại là vật liệu có ánh kim;
Hệ số giãn nở nhiệt khác nhau;
Có tính dẫn điện, dẫn nhiệt tốt;
Khối lợng riêng () và nhiệt độ nóng chảy ( T
o
nc
) khác nhau;
Kim loại có cấu trúc mạng tinh thể ;
1.1. 3 Tính công nghệ
Kim loại có độ bền, độ dẻo cao, có khả năng gia công nóng hoặc gia công
nguội,... Đặc trng cho tính công nghệ của vật liệu là : tính đúc, tính rèn, tính hàn
và tính gia công cắt gọt và nhiệt luyện (gia công xử lý nhiệt).
a. Tính đúc
Tính chảy loãng cao (nên khả năng điền đầy lòng khuôn tốt);
Có tính co ngót khi kết tinh (đông đặc).

Tính thiên tích: Sự không đồng nhất về thành phần hoá học của kim loại
trong vật đúc.
Tính hoà tan khí
b. Tính rèn
Khả năng biến dạng vĩnh cửu của kim loại khi chịu tác dụng của ngoại lực
để tạo nên hình dáng nhất định mà không bị phá huỷ.
c. Tính hàn
Khả năng tạo nên mối liên kết không thể tháo rời đợc gọi là mối hàn.
d. Tính cắt gọt
Khả năng cho phép gia công trên các máy cắt gọt nh: tiện, phay, bào,
khoan, mài ... Tính cắt gọt phụ thuộc vào nhiều yếu tố .
Ví dụ : Thép ít các bon dễ cắt gọt hơn thép các bon cao;
Gang xám dễ gia công cắt gọt hơn gang trắng).
e. Tính Nhiệt luyện : Khả năng cho phép thay đổi cơ tính và một số tính chất của
vật liệu nhờ quá trình xử lý nhiệt.

1. 2 Phân loại vật liệu kim loại (đơn chất)

Theo màu sắc
Kim loại đen : Fe; theo [12] còn có Co, Ni, Mn,... ( màu đen xám)
Kim loại màu : Al, Cu, Pt, Au, ....



2
Theo nhiệt độ nóng chảy
Nhiệt độ Khối lợng riêng
nóng chảy
o
C g/cm

3

Cu : 1083 8,93
Ni : 1450 8,90
Kim loại khó chảy T
nc

Fe : 1539 7,87
Ti : 1668 4,51
Pt : 1769 21,45
Zr : 1855 6,51
Cr : 1875 7,19
V : 1950 6,02
Nb : 2468 8,57
Mo : 2620 10,2
Ta : 2996 16,65
W : 3395 19,35
Kim loại dễ chảy Zn : 419 7,11
Sn : 232 7,29
Bi : 271,3 9,80
Pb : 327 11,34

Kim loại nhẹ Be : 1284 1,85
Mg : 650 1,74
Al : 660 2,72
Kim loại quý Au : 1063 19,32
Ag : 960 10,5
Pt : 1769 21,45
Kim loại phóng xạ U : 1133 19,0
Ra (radi), Th (thôry) Pu (plutoni), Co,...

Kim loại hiếm La, Cs (Xêzi), Nd (Nêôdim), Pr (Prascôđim) ...

1.3 kim loại mu :
Kim loại màu và hợp kim màu là kim loại mà hầu nh không có chứa sắt. Kim
loại màu thờng có các tính chất đặc biệt và u việt hơn kim loại đen : tính dẻo cao, cơ
tính khá cao, có khả năng chống ăn mòn, chống mài mòn, có tính dẫn điện, dẫn nhiệt
tốt. Các kim loại màu thông dụng là nhôm, đồng, titan, manhê, thiếc, vàng bạc và các
hợp kim của chúng.
Kim loại màu có thể phân loại theo một số đặc điểm sau :

1.3.1 Kim loại nặng (có khối lợng riêng >= 5 g/ cm
3
)
Ví dụ :
W
= 19,35 g/ cm
3


cu
= 8,94 g/ cm
3


Ni
= 8,92 g/ cm
3


Sn

= 7,30 g/ cm
3

Zn
= 7,14 g/ cm
3
1.3.2 Nhóm kim loại nhẹ <= 5 g/ cm
3
)
Ví dụ :
Ti

= 4,51 g/ cm
3

3

Al
= 2,70 g/ cm
3


Be
= 1,85 g/ cm
3

Mg
= 1,74 g/ cm
3
1.3.3 Nhóm kim loại quý : Au, Ag, Pt và kim loại thuộc nhóm platin

1.3.4 Kim loại hiếm : Titan (Ti), Ga, W, Li, Mo,
1.3.5 Kim loại bán dẫn : Se len (Se), As, Si, Ge , ...

1.3.6 Nhôm v hợp kim nhôm
Nhôm thuộc nhóm kim loại nhẹ (kim loại bay) có khối lợng riêng nhỏ (2,7
g/cm
3
), có tính dẫn điện dẫn nhiệt tốt, có khả năng chống ăn mòn cao và có tỷ bền cao
và tính dẻo cao.
Nhôm nguyên chất : TCVN 1859-75 ký hiệu :
TCVN TC Liên xô
Al 99,60 (99,60%Al) A999 (99,999%Al)
. . .
Al 99,00 (99%Al) A0 (99,00%Al)
Hợp kim của nhôm :
Al - Mg
Al - Cu, Al - Cu - Mg (Đua - ra dùng làm vành xe đạp,...)
Al - Cu - Li; Al - Mg - Li (Rất nhẹ dùng trong ngành hàng không)
Hợp kim nhôm có 2 loại : nhôm biến dạng và nhôm đúc.

1.3.7 Đồng v hợp kim của đồng
Đồng nguyên chất : TCVN 1659-75 ký hiệu :
VN Liên xô
Cu99,99 ( 99,99%Cu) M00 (99,99%Cu)
Cu99,90 (99,90%Cu) M1 (99,90%Cu)
Hợp kim của đồng có :
Brông (đồng thanh là hợp kim của Cu với Sn hoặc các nguyên tố khác trừ kẽm (Zn) :
TCVN TCLX
BCuSn5P0,5

pA5 5%Al
Latông (đồng thau là hợp kim của Cu + Zn)
LCuZn30 (Zn=30%)

70 70%Cu còn lại là Zn
Trên đây là bảng phân loại có tính tơng đối. Ví dụ Li có thể là kim loại nhẹ
nhng cũng có thể là kim loại bán dẫn. Nói chung các kim loại bán dẫn là kim loại
hiếm.

Giá cả so sánh tơng đối : Fe = 1 W = 75 lần
Au = 11.000 lần Ni = 17 lần
Pt = 27.000 lần Ag = 290 lần
Rh = 45.000 lần ( Rô đi)
1 . 4 Cơ tính của kim loại
1. 4.1 Độ bền

4
Là khả năng của vật liệu chịu tác dụng của ngoại lực mà không bị phá huỷ.
Đó là tập hợp các đặc trng cơ học phản ánh sức chịu đựng tải trọng cơ học tĩnh
của vật liệu. Chúng đợc xác định bằng ứng suất của tải trọng gây ra.
ứng suất đợc ký hiệu là ; Giới hạn bền là ứng suất cao nhất mà mẫu chịu
đựng đợc trớc khi phá huỷ và đợc ký hiệu
B
. Tuỳ theo dạng lực tác dụng mà ta
có
Có các khái niệm : độ bền kéo (
k
) ; độ bền uốn (
u
) ; độ bền nén (

n
) ...
Giới hạn bền kéo đợc tính theo công thức :

B
= P
max
/ F
o
;
Tơng tự ta có thể tính giới hạn bền uốn, giới hạn bền nén.
Đơn vị tính là : N/mm
2
; KN/m
2
; MN/m
2
.
1 KG/mm
2
= 9,8 . 10
6
Pa
Biến dạng đàn hồi là biến dạng mà khi khử bỏ lực tác dụng nó vẫn trở về
trạng thái ban đầu với hình dạng, kích thớc không bị thay đổi (tức là cha xảy ra
biến dạng dẻo hay lợng biến dạng không đáng kể khoảng 0,001 - 0,005 % ).
Giới hạn chảy quy ớc là
0,2
- là ứng suất tại thời điểm mà mẫu bị biến dạng
d là 0,2 % so với chiều dài ban đầu.

1. 4. 2 Đặc trng cho tính dẻo của vật liệu :
Độ giản dài tơng đối = [(l
1
- l
o
) / l
o
] . 100 %
Độ co thắt mẩu
k
= [(F
o
- F
1
) / F
o
] . 100 %
Trong đó :
l
o
, l
1
- độ dài của mẫu thử trớc và sau khi kéo (mm)
F
o
, F
1
- Diện tích tiết diện của mẫu trớc và sau khi kéo (mm
2
)

1. 4. 3 Độ dai va đập
Là công tiêu phí để phá huỷ một đơn vị diện tích tiết diện ngang khi có lực
tác dụng đột ngột với gia tốc lớn.
a
k
= A / F ; KG.m/cm
2
hay KJ/m
2
.
F - Diện tích tiết diện ngang tại vị trí cắt rãnh;
A - Công sinh ra để phá huỷ mẩu thử; ( KG.m)
Sơ đồ thử mẩu va đập nh hình 1-1


Hình 1-1 Sơ đồ xác định độ dai va đập
A
1
= m h
o
A
2
= m h
1

A
k
= A
1
- A

2
= m (h
o
- h
1
) h
o
= l
o
- l
1
l
1
= l
o
.Cos
m - Khối lợng con lắc kg

1. 4. 4 Độ cứng :
L
1
h
o
L
o
h
1

5
Là khả năng chống lại biến dạng dẻo cục bộ của kim loại và hợp kim dới

tác dụng của tải trọng ngoài. Độ cứng đặc trng cho tính chịu mài mòn, khả năng
gia công cắt, khả năng mài bóng của vật liệu.
a. Độ cứng Brinen ( HB)
Đầu đo là một viên bi thép đã nhiệt luyện. Diện tích vết lõm của bề mặt viên
bi tác dụng lên bề mặt vật liệu đặc trng cho độ cứng của vật liệu. Diện tích này
càng nhỏ thì vật liệu càng cứng và ngợc lại.
HB

P/S;(KG/mm
2
)
S - Diện tích bề mặt chỏm cầu (mm
2
) có đờng kính d (mm);






Hình 1-2 Hình dáng mũi đâm khi đo độ cứng Brinel
P - Lực tác dụng lên viên bi KG;
D - Đờng kính viên bi (mm) ; d đờng kính vết lõm (mm)
Đờng kính viên bi có thể là: D = 10mm; 5mm; 2,5 mm; 2 mm và 1 mm
Độ cứng Brinel đợc tính theo công thức : HB = P/F
F - diện tích mặt chỏm cầu của vết lõm viên bi khi đo (mm
2
)

22

2
22
dD
DD
F =


Độ bền của vật liệu có thể tính gần đúng theo công thức [12]


B
= a . HB
Đối với thép : a = 0,33 - 0,36;( HB 3
B
)
đồng : a = 0,48 - 0,53;
đua ra : a = 0,37;

).(
2
22
dDD
D
P
S
P
HB

==

Đối với thép và gang thì thờng dùng : P = 3000 KG, D = 10mm
Đơn vị tính : KG/mm
2
.
b . Độ cứng Rokwell (Rốc ven) ( HRA, HRB, HRC)




Hình 1-3 Hình dáng mũi đâm khi đo độ cứng Roocwell
Mũi đâm đợc làm bằng kim cơng có dạng hình nón, góc ở đỉnh là 120
o
,
Khi đo HRA, HRC bán kính r = 0,2 mm,
Khi đo HRB bán kính r 1,588 mm.
Độ cứng tỷ lệ với chiều sâu lún của mũi đâm ( 1/h );
Tuỳ thuộc vào lực tác dụng P ta có 3 thang đo độ cứng ứng với các tải trọng P nh
sau :
P
d
D
Hình nón

6
HRA: khi P = 60 KG
HRB: khi P = 100 KG
HRC: khi P = 150 KG

c . Độ cứng Víc - Ker (HV)

Mũi đo bằng kim cơng dạng hình tháp có góc ở giữa 2 mặt đối xứng là
136
o
, đáy vuông, độ cứng đợc ký hiệu là

HV = P/F = (2 P.Sin /2)/d
2
1,8544 (P/d
2
)

Trong đó P - Lực tác dụng lên mũi đo (KG) ;
d - Chiều dài đờng chéo vết lõm (mm)





Hình 1-4 Hình dáng mũi đâm khi
đo độ cứng Viker

Ghi chú: Độ cứng HRC - Thờng dùng để đo vật cứng
HB và HRB - Thờng dùng để đo vật mềm
HV - Thờng dùng để đo vật mỏng

d. Độ cứng KNOOP (đo vật liệu dòn nh gốm sứ)

[2]
T606)

HK
P
F
P
L
==14 2
2
,.










Hình 1-4 Hình dáng mũi đâm khi đo độ cứng Knoop





1 . 5 gang v các ứng dụng của nó

Hình tháp
L
B

7
Sản phẩm chủ yếu của luyện kim đen là gang và thép . Thép chiếm khoảng
90% và gang khoảng 10%. Trong các loại thép có khoảng 90 % thép các bon và 10
% thép hợp kim .
Gang Là hợp kim của sắt với các bon và 1 số nguyên tố khác trong đó thành phần
các bon : 2,14% < C < 6,67 %. Thực tế trong gang thờng có các nguyên tố khác
nh : Si, Mn, ... P, S là các tạp chất .
1.5.1 Đặc điểm chung của gang
Gang có tính đúc tốt ( tính chảy loãng cao, khả năng điền đầy khuôn
tốt);
Gang có khả năng giảm chấn tốt, chịu xung nhiệt tốt, chịu mài mòn
trong điều kiện không bôi trơn đầy đủ.
Giá thành rẻ hơn thép; vì thế gang đợc sử dụng nhiều trong việc chế tạo
máy và trong công nghiệp nói chung.
Gang có tính dòn nên hầu nh không có khả năng biến dạng, tính bền
thấp .

1.5.2 Phân loại gang
Dựa vào trạng thái các bon ở trong gang ngời ta chia ra:
a- Gang trắng
Các bon ở trạng thái liên kết ở dạng Fe
3
C, mặt gãy có màu sáng trắng là mầu
của Fe
3
C. Gang trắng thờng chứa ít Si.
Gang trắng có độ cứng lớn (450 - 650 HB). Để tăng tính chịu mài mòn có va
đập, tính chịu nhiệt, gang trắng đợc cho thêm các nguyên tố hợp kim : Cr, Mo, Ni
Vì gang trắng khó gia công cắt gọt nên nó ít đợc sử dụng để chế tạo các chi
tiết máy, mà phần lớn dùng để luyện thép, hoặc dùng nó để ủ ra gang dẽo dùng

trong đúc các chi tiết chịu mài mòn nh bi nghiền xi măng, ...
b- Gang xám
Phần lớn hoặc toàn bộ cácbon ở trạng thái tự do (grafit dạng tấm); mặt gẫy
có màu xám (màu của grafit). Gang xám có độ bền thấp, tính dẻo kém, nhng có
độ bền nén tốt, có khả năng tự bôi trơn khi làm việc trong điều kiện chịu mài mòn
khô, có tính chịu xung nhiệt và tính giảm chấn tốt, giá thành rẻ nên đợc sử dụng
rất rộng rãi trong việc chế tạo thân máy, bệ máy, các chi tiết chịu lực không lớn,
các chi tiết có tính nghệ thuật,...
Gang xám đợc ký hiệu là GX xx - yy
với 2 chỉ số gồm : xx Giá trị tối thiểu của độ bền kéo
yy độ bền uốn tối thiểu của gang ( KG / mm
2
).
Ví dụ : GX 12-28, GX15-32, GX 18-36, GX 21-40, GX 24-44,
GX 28-48, GX 32-52, GX 36-56,... )
Trong thực tế ta hay dùng các ký hiệu theo tiêu chuẩn của Liên xô (OCT :
C

) và
theo TCVN đợc ký hiệu là :
GX

Trong thực tế do các điều kiện nấu luyện khác nhau có thể có dạng gang
xám biến trắng. Loại gang này có tổ chức thay đổi từ ngoài vào trong: lớp ngoài
cùng là gang trắng, lớp trung gian là gang hoa râm ( chứa ledeburít và grafít tự do)
và lớp trong cùng là gang xám.
Gang xám biến trắng thờng đợc dùng để đúc trục cán, bánh xe gòng, các
chi tiết cam, má nghiền, đầu phun cát, đầu phun bi, ...

8

kéo

uốn
HB [12] trang 217
Theo TCVN KG/mm
2
KG/mm
2
%

GX 12 - 28 12 (120 Mpa)28 143 - 229
GX 15 - 32 15 32 163 - 229
GX 18 - 36 18 36 170 - 229
GX 21 - 40 21 40 170 - 241
GX 24 - 44 24 44 170 - 241
GX 28 - 48 28 48 170 - 241
GX 32 - 52 32 52 187 - 255
GX 35 - 56 35 56 197 - 269
GX 38 - 60 38 60 207 - 269

c . Gang bền cao (hay còn gọi là gang cầu)
Phần lớn hoặc toàn bộ các - bon ở trạng thái tự do grafit có dạng hình cầu;
hợp kim làm biến tính gang là Mg hoặc Ce (xezy) và các nguyên tố đất hiếm.
Ký hiệu theo Liên xô :
B


Ký hiệu theo Việt nam :GC và 2 chỉ số giới hạn bền kéo và độ dãn dài tơng

đối của gang
5
(%) .
Ví dụ GC 40-10 : có
K
400 MPa ,
5
10 %

K

Ch
HB
KG/mm
2
KG/mm
2
%

GC
45 - 0 45 36 187 - 225

GC
50 - 1,5 50 38 1,5 187 - 255

GC
60 - 2 60 42 2,0 197 - 269

GC
45 - 5 45 33 5,0 170 - 207

GC
40 -10 40 30 10,0 156 - 197
d. Gang dẻo (còn gọi là gang rèn)
Đợc chế tạo từ gang trắng ( bằng cách đem ủ gang trắng, lúc đó cácbon
trong gang trắng sẽ chuyễn sang dạng bông ) có độ bền cao và có tính chịu mài
mòn tốt, có tính dẻo tơng đối tốt nên có thể gia công bằng áp lực.
Ký hiệu theo Liên xô :
K


Ký hiệu Việt nam: GZ + chỉ số giới hạn bền tối thiểu + độ dãn dài tơng đối ( %)
Do giá thành đắt nên gang dẽo thờng đợc dùng để chế tạo các chi tiết
nhỏ, thành mỏng, chịu va đập trong công nghiệp ( guốc hãm xe lửa, ôtô, máy kéo,
máy dệt, máy nông nghiệp, ...
Thành phần gang rèn :
C 2,4 - 2,8 Mn 1 % S 0,2 % Si 0,8 - 1,4 P 0,2%

Cơ tính của gang rèn :

kéo
KG/mm
2
% HB

GZ
30 - 6 30 6.0 163

GZ
38 - 8 38 8.0 149

GZ
35 - 10 35 10.0

GZ
37 - 12 37 12.0

GZ
45 - 6 45 6 241

9

GZ
50 - 4 50 4 241

GZ
60 - 3 60 3 269

GZ
60 - 2 60 2
e. Gang biến tính
Đợc chế tạo từ gang xám bằng cách cho các chất biến tính vào nh: Si, Al,
Ca, Fe-Si, Ca-Si,...
ứng dụng gang biến tính: đúc các chi tiết có thành mỏng và phức tạp.
f. Gang giun
Là gang có grafít dạng giun,. Đây là dạng trung gian giữa grafít dạng tấm và
dạng cầu. Loại gang này đợc chế tạo bằng cách biến tính gang lỏng bằng phối hợp
các nguyên tố cầu hoá grafít nh Mg, Ce và các nguyên tố đất hiếm với các nguyên
tố khử cầu nh Ti, Al. Để chống khuynh hớng tạo xêmentít tự do khi kết tinh,
gang lỏng đợc biến tính lần 2 bằng các chất grafít hoá nh FeSi, CaSi, ...

Tính chất của gang giun nằm giữa gang xám và gang cầu, nhng cơ tính gần
giống gang cầu, còn lý tính và tính đúc thì gần giống gang xám.
g . Các loại gang đặc biệt khác
Gang chịu ăn mòn
Là một loại gang hợp kim cao. Các nguyên tố hợp kim có thể là : Si, Cr, Ni .
Chúng có các loại gang sau :
Gang silic cao
( Si = 12 - 17 % có thể chịu đợc môi trờng HNO
3
, H
2
SO
4
, H
3
PO
4
.
Khi cho thêm Si 17 %, Mo 3,5 - 4 % thì gang có thể làm việc đợc
trong HCl với mọi nồng độ.
Gang Crôm cao
(1,0 - 2,2 % C; 0,5 - 2,5 % Si, 0,3 - 1,0 % Mn, 20 - 26 % Cr )
Có cơ tính khá cao, độ cứng cao nên khó gia công cơ; làm việc tốt trong
HNO
3
, H
3
PO
4
, trong dung dịch muối và trong chất hữu cơ không hoàn nguyên.

Gang ni ken cao
(1,8 - 3,0)%C; (1,0 - 2,75)%Si; (0,4 - 1,5)% Mn; 14 - 30% Ni)
Có cơ tính khá, dễ gia công cắt gọt. Chúng làm việc tốt trong H
2
SO
4
, HCl, trong a
xít có tính ô xy hoá yếu, và kiềm ở điều kiện chịu ăn mòn, mài mòn và chịu nóng.
Gang chịu nhiệt Trong thành phần gang có các nguyên tố hợp kim : Si, Cr, Al với
một hàm lợng xác định , đủ để tạo ra trên bề mặt gang một lớp ôxíd bền sít chặt ,
làm cho gang không bị ô xy hoá.
Các loại gang chịu nhiệt sau :
* Gang hợp kim silic Thành phần :1,6 - 2,5%C, 4-6% Si, 0,4 - 0,8%
Mn ) Có thể làm việc ở nhiệt độ 600
o
C nếu là gang xám; Có thể làm việc ở nhiệt
độ 950 - 1000
o
C nếu là gang cầu;

* Gang Crôm cao
( 2,4-3,6% C, 12-18% Cr).
Làm việc ở điều kiện chịu mài mòn và chịu nhiệt.
Gang chứa: (2,5-2,9)%C, (25-29)% Cr làm việc đợc ở nhiệt độ 900
o
C.
* Gang các bon thấp
(1-2%C, 25-29%Cr)
Làm việc trong điều kiện ăn mòn và mài mòn đến nhiệt độ 1100
o

C.

10
* Gang nhôm cao
chứa lợng nhôm khoảng > 7 %Al
( 1,3 -1,7 %C, 1,3-1,6 %Si, 0,4-1,0 %Mn, 18-25 %Al) .
Làm việc đến nhiệt độ 900
o
C.

1.6 Thép v các ứng dụng của nó
Thép là hợp kim của sắt với các bon và 1 số nguyên tố khác trong đó thành
phần các bon : C < 2,14%. Ngoài ra còn có một số nguyên tố khác : Mn, Si,... các
tạp chất: S, P, O
2
, N
2
, H
2


1.6.1 Thép các bon thông dụng

(hay còn có tên gọi là thép các bon chất lợng thờng). Chúng đợc chia thành 3
nhóm ( theo TCVN và tiêu chuẩn của Liên xô )
Nhóm A - Đảm bảo về cơ tính của thép;
Nhóm B - Đảm bảo về thành phần hoá học
(cho phép hàn)

Nhóm C - Đảm bảo cơ tính & thành phần hoá học, dùng cho các kết cấu

yêu cầu về chất lợng cao nh kết cấu hàn;...
Ký hiệu theo TCVN 1765 - 75
Thép các bon : ( ý nghĩa của ký hiệu : CT - C các bon, T- thép )
3 nhóm A, B, C

Ký hiệu theo %C %Mn Tạp chất

TCVN 1675-75 S P TCLX

Nhóm A CT31 <0,23 <0,07 <0,06 CT0
CT33 0,06-0,12 <0,045 <0,55 CT1
CT34 0,09-0,15 22 <0,45 <0,55 CT2
CT38 0,14-0,22 24 -/- -/- CT3
CT42 0,18-0,27 26 -/- -/- CT4
CT51 0,28-0,37 28 -/- -/- CT5
CT61 0,38-49 31 -/- -/- CT6

Cơ tính của thép nhóm A:


Ký hiệu theo
b

ch

5
Ký hiệu theo TCLX
TCVN 1675-75 KG/mm
2
KG/mm

2
%
CT31 32 22 CT0
CT33 32 - 40 33 CT1
CT34 34 - 42 22 31 CT2
CT38 38 - 47 24 21 - 27 CT3
CT42 42 - 52 26 25 CT4
CT51 50 - 62 28 15 - 21 CT5
CT61 60 - 72 31 11 - 16 CT6

11
Nhóm B Có thêm các chữ cái B để chỉ nhóm thép và các chữ cái sau để chỉ
phơng pháp sản xuất ra loại thép đó :
M: Sản xuất thép bằng lò Mác-Tanh Ví dụ : MCT0, MCT1,
K: Lò chuyển , : Lò Besme

Ví dụ : MCT33, MCT38, KCT34, KCT38
K

- Thép sôi ( thép không đợc khử ô xy triệt để) ký hiệu Việt nam ( s)

C - Thép nửa lắng, ký hiệu Việt nam (n) ôxy cha đợc khử một cách triệt để.
C - Thép lắng ( l ) ôxy đợc khử một cách triệt để.

Thép nhóm C thì có chữ C trớc : CCT31, CCT38,...
Thép các bon còn đợc phân loại theo thành phần các bon :
Các bon thấp %C < 0,25;
Các bon trung bình %C = 0,26-0,45 %
Các bon cao %C > (0,46-0,75%).
1.6.2 Thép các bon kết cấu

Dùng để chế tạo các chi tiết máy. Các loại thép này có độ bền cao hơn.
Ký hiệu tơng tự Liên xô, chỉ thêm phía trớc chữ C để phân biệt là thép
các bon : C10, C20... C80, C85

Mác thép C Mn Si
VN Ký hiệu theo Liên xô
C10 10 0,07 - 0,13 0,35-0,65 0,17-0,37
C20 20 0,17 - 0,24 0,35-0,65 0,17-0,37
C40 40 0,37 - 0,44 0,50-0,80 0,17-0,37
C45 45 0,20 - 0,49 0,50-0,80 0,17-0,37

Cơ tính của một số thép trên nh sau :
Mác thép KG/mm
2
(% )
o
(Góc uốn)
10 40 35 70
15 43 32 65
20 47 30 60
40 58 19
45 61 16


1.6.3 Thép xây dựng ( OCT 380-71 )
Dùng để chế tạo các kết cấu xây dựng, cầu, ống dẫn dầu, dầm , nồi hơi, các
kết cấu này thờng chế tạo bằng phơng pháp hàn.
Thành phần : C < 0,22 - 0,25
nguyên tố hợp kim gồm có: Mn, Si ...

Ví dụ: Các loại thép thờng sử dụng
[12]
(trang 401)


C Si Mn
b

ch
%
CT38 0,2 0,2 0,5 45 25 30

12
CT38 c 0,2 0,1 0,5 45 25 30
CT38
s
0,2 0,05 0,5 45 25 30
17MnSi 0,2 0,5 1,2 55 35 25

Thép xây dựng dùng trong bê tông cốt thép: thép trơn, thép có khía ( hay thép rằn).

TCVN 5709 - 93 Thép kết cấu trong xây dựng : XCT34, XCT38, XCT52, ...
Các chữ số kèm theo là giới hạn bền kéo tối thiểu ( KG/mm
2
).

CT38, CT42 Dùng cho kết cấu không yêu cầu cao về lực;
CT51,CT61, Dùng cho kết cấu có yêu cầu cao về lực; cùng với các thép: 25

2C

(25Mn2Si), 35

C (35MnSi), 45 C(45Si), ... [12]
(trang 403)

1.6.4 Thép các bon dụng cụ
Yêu cầu sắc, chịu mài mòn có độ cứng > 60 HRC. ứng dụng để chế tạo
dụng cụ cắt gọt, dụng cụ đo, khuôn dập và các đồ nghề khác ...

Thành phần hoá học : Ký hiệu theo TCVN và OCT Liên xô

Theo VN LX
C Mn Cr
CD70 Y7 0,65-0,74 0,2 - 0,4 <0,15
CD80 Y8 0,75-0,84 0,15- 0,4 -/-
CD90 Y9 0,85-0,94 0,15- 0,35 -/-
CD100 Y10 0,95-1,04 -/- -/-
CD110 Y11 1,05-1,14 -/- -/-
CD120 Y12 1,15-1,24 -/- -/-
CD130 Y13 1,25 - 1,35 -/-
Dụng cụ lấy dấu : CD100 - CD120 Có độ cứng 60 - 62 HRC
Dụng cụ cắt : CD100 - CD120
Đục sắt : CD70 56 - 58
Bàn ren : CD10 59 - 61
Khuôn dập nguội: : CD80-CD100 60 - 62
1.6.5 Thép các bon lò xo: Yêu cầu phải có tính đàn hồi
Thành phần thép và ký hiệu theo TCVN và LX
VN LX C Mn Si
Thép C65 65 0,62 - 0,70 0,5 - 0,8 0,17 - 0,37
C70 70 0,67 - 0,75 0,5 - 0,8 0,17 - 0,37

C75 75 0,72 - 0,80 0,5 - 0,8 0,17 - 0,37
65Mn 65 0,62 - 0,80 0,9 - 1,2 (Thép lò xo hợp kim)

ảnh hởng của tạp chất đến thép

Hàm lợng các nguyên tố khoảng :
Mn - 0,80 % , P - 0,05 %,
Si - 0,50 %, S - 0,05 %

13

Mn Có tác dụng khử ôxy, khử FeO ( FeO là chất có hại)
Mn + FeO ----> MnO + Fe
Mn tăng độ bền của thép
Si Có tác dụng khử ôxy Si + FeO ---> SiO
2
+ Fe
Nếu SiO
2
không thoát kịp vào xỷ thì thép sẽ ngậm xỷ làm ảnh hởng xấu
đến cơ tính của thép .
P: Hàm lợng P trong lò Besme : %P 0,07 - 0,12 %P trong gang.
Trong lò MácTanh : %P 0,02 - 0,04 trong lò bazơ
Trong lò điện : %P 0,02 %
Nếu hàm lợng P tăng sẽ tăng sự dòn nguội cho thép;
S: Hàm lợng lu huỳnh S trong lò Besme %S <= 0,06 %
Trong lò badơ Mác-Tanh, hoặc thép chất lợng cao thì lợng lu huỳnh cho
phép là : S <= 0,02 - 0,03 % Trong thép thờng chứa : S = 0,03 - 0,04 %
- Lu huỳnh không tan trong thép mà nó có thể kết hợp với sắt để tạo nên :
FeS (theo phản ứng S + Fe ==> FeS) ; cùng tinh [Fe - FeS] nằm ở biên giới hạt

có nhiệt độ nóng chảy 988
o
C nên sinh dòn nóng.

1.7 Thép hợp kim

Thép hợp kim là loại thép có chứa trong đó một lợng thành phần các
nguyên tố hợp kim thích hợp. Các nguyên tố hợp kim có thể là : Mn, Si, Cr. Ni, Ti,
Mo,... Hàm lợng của chúng phải đủ đến mức có thể làm thay đổi cơ tính hoặc một
số tính chất khác. Dới các mức yêu cầu đó ngời ta chỉ coi chúng nh những tạp
chất có trong thép.
Thép hợp kim có cơ tính tốt, có khả năng nhiệt luyện tốt hơn; có thể có các
đặc tính đặc biệt nh chịu ăn mòn, chịu mài mòn, bền nhiệt,...

1.7.1 Ký hiệu các nguyên tố trong thép
(theo tiêu chuẩn Liên xô)

a. Ký hiệu Tên nguyên tố Ký hiệu
theo LXô VN theo LXô VN
H Ni Mn
Ziconi T Ti
X Cr Cu
Nb C Si
B W P Bor


Al M Mo
K Co A N
2

V P

Ký hiệu trong hợp kim màu :
Ký hiệu Tên nguyên tố Ký hiệu
theo LXô VN theo LXô VN
A Al Zn
M Mg Be
C Sb (ăngtimoan) O Sn

14
H Ni P
C Pb K Si
M

Mn X Cr
Fe

ảnh hởng của một số nguyên tố hợp kim .

1. Crôm : Có tác dụng tăng độ cứng và tăng độ bền cho thép; Cr có làm
tăng tính dẻo chút ít nhng có khả năng chống ăn mòn cao.
2. Niken tăng độ chịu ăn mòn, tăng độ bền, độ dẻo và độ dai va đập.
3. Vônfram (W) tạo nên các bít cứng , làm việc ở nhiệt độ cao.
4. Măng gan (Mn) tăng độ cứng, độ chịu mài mòn.
5. Silic (>1-1,5% ) sẽ làm tăng độ bền nhng tính dẻo giảm,...
6. Molipđen (Mo) tăng tính chịu nhiệt, bền nhiệt, tính đàn hồi
7. Coban tăng tính chịu nhiệt, từ tính và độ dai va đập.

Đồ thị biểu diễn các ảnh hởng hàm lợng của các nguyên tố hợp kim đến
độ dai va đập đợc thể hiện trên hình H 1-6

Hình 1-6 ảnh hởng của nguyên tố hợp kim đến độ cứng
của hợp kim ferrit [12]
trang 350


0 1 2 3 4 5 6 Thành phần
nguyên tố hợp kim
5
10
15
20
25
Độ dai
va đập
Ni
Cr
Mn
Mo
W
Si

15

Hình 1-7 ảnh hởng của nguyên tố hợp kim đến độ dai va đập
của ferrit [12]
trang 350


1.7.2 Phân loại thép hợp kim
Phân loại theo thành phần hợp kim :

Thép hợp kim thấp có tổng hàm lợng các nguyên tố <2,5%
Thép hợp kim trung bình có tổng hàm lợng các nguyên tố : (2,5 - 10 )%
Thép hợp kim cao có tổng hàm lợng các nguyên tố > 10%%

Phân loại theo thành phần hoá học:
Thép mangan, thép Ni ken, thép crôm, ; thép Ni - Cr;..
Phân loại theo công dụng:
a . Thép vòng bi (thép ổ lăn) :
Yêu cầu phải cứng và chịu mài mòn.
C Mn Si Cr
IIIX6
(LX)
1,05 - 1,15 0,2 - 0,4 0,17 - 0,37 0,4 - 0,7
(TCVN -OL100Cr0,6)
IIIX9 1,05 - 1,10 0,2 - 0,4 0,90 - 1,2
(TCVN -OL100Cr0,9)
IIIX15 0,95 - 1,05 -/- -/- 1,3 - 1,65
(TCVN -OL100Cr1,5)
IIIX15C 0,95 - 1,05 0,9 - 1,2 0,4 - 0,65 1,3 - 1,65
(TCVN -OL100Cr2SiMn)
b. Thép hợp kim dụng cụ
Có các loại thép làm dao cắt, thép làm khuôn dập, thép ổ lăn,... Trong đó
ngời ta còn chia ra dựa vào tính tôi của chúng.
Thép dụng cụ có tính tôi thấp: Dùng làm đục sắt, bàn ren, khuôn ,...

X05 1,25 - 1,4 0,2 - 0,4 0,4 - 0,6
0 1 2 3 4 5 6 Thành phần
nguyên tố hợp kim
5
10

15
20
25
Độ dai
va đập
Ni
Cr
Mn
Mo
W
Si

16
X06 1,05 - 1,14 0,4 - 0,7 0,4 - 0,6
65X 0,6 - 0,7 0,3 - 0,6 0,45 - 0,7
85X 0,8 - 0,9 0,3 - 0,6 0,45 - 0,7
Thép dụng cụ có tính tôi cao:

Nhóm 1 2 3

X 62HRC X B1 62HRC
9XC 62HRC XB XB5
XCB

Thép gió : Dùng để chế tạo dao trong gia công cắt gọt.

C Cr W V Mo

P9 0,85- 0,95 3,5 - 4,4 8,5 - 10 2,0 - 2,6 1,0
Theo TCVN : 90W9Cr3V2

P12 0,80- 0,90 3,4 - 3,6 12,0 - 13 1,5 - 1,9 0,5
Theo TCVN : 85W12Cr3V2Mo

P18 0,7 - 0,8 3,8 - 4,4 17,0 - 18,5 1,0 - 1,4 1,0
Theo TCVN : 80W18Cr4VMo

1.8 hợp kim cứng
Các hợp kim có thể đợc chế tạo từ bột kim loại bằng phơng pháp nấu chảy
thông thờng hoặc kết hợp ép bột kim loại với thành phần các nguyên tố khác : C,
Al
2
O
3
, Các bít kim loại, Ni trit, borit, ...
Hợp kim cứng đợc chế tạo bằng phơng pháp ép và thiêu kết với áp lực và
nhiệt độ thích hợp.
Hợp kim cứng có hai loại : đặc và xốp ( có lổ rỗng). Chúng thờng đợc
ứng dụng để chế tạo dụng cụ cắt gọt, vật liệu mũ đậy, vỏ bọc, ... Nhiệt độ làm việc
có thể đạt 1000 - 2000
o
C trong lúc thép các bon dụng cụ, thép gió, ... chỉ có thể
làm việc đến nhiệt độ : 700
o
C ...
Hợp kim cứng có nhiều loại :
)
Hợp kim cứng một các bít WC
Hợp kim cứng 2 các bít WC + TiC + Co
Hợp kim cứng 3 các bít WC + TiC + TaC + Co

Bảng 1-1 [2,12,16]

Mác hợp kim Thành phần %
Ký hiệu theo LX và
theo TCVN
Kác
bít W
Các bít
Tantan
Cácbít
Titan
Co
Coban

KG/mm
2

( g/cm
3
)
HRA
>=
Nhóm WC

BK3M (WCCo3)
97 3 110 15-15,3 91,0

17
BK4 (WCCo4)

96 4 130 14,9-15,1 89,5
BK60M
91,9 6 120 >=14,75 91,5
BK6M (WCCo6)
94 6 130 14,8-15,1 90
BK8 (WCCo8)
92 8 140 14,4-15,8 87,5
BK100M
90 10 140 >=14,3 -
BL10M (WCCo10)
90 10 140 >=14,3 88,5
BK15M (WCCo15)
85 15 155 >=13,8 87,0
BK150M (WCCo15)
82,9 15 150 >=13,8 -
BK25 (WCCo25)
75 25 220 12,9-13,2 82
Nhóm TiC-WC

T15K6
(WCTi15Co6)
79 15 6 110 11-11,7 90
T5K10 (WCTiCo10)
85 6 9 130 12,3-13,2 88,5
Nhóm
TiC-TaC-WC

TT7K12
(WCTTC7Co12)
81 3 4 12 170 13-13,3 87

TT10K8
(WCTTC10Co8)
82 7 3 8 140 13,5-13,8 89
TT20K9
(WCTTC20Co9)
71 12 8 9 150 12-13 89

Ngoài ra còn có một số nhóm vật liệu cứng nh sau :
Nhóm vật liệu Cácbon - Nitrit - titan [16]
(trang 208 )

Khối lợng riêng 5,6 - 6,2 g/cm
3

Độ cứng 88 - 93 HRC
Giới hạn bền uốn 120 - 180 KG/mm
2
.
Nhóm vật liệu Cácbít - crôm + hợp kim cứng [16]
(trang 208 )

Khối lợng riêng 6,6 - 7,0 g/cm
3

Độ cứng 80 - 90 HRC
Giới hạn bền uốn 40 - 70 KG/mm
2
.
Nhóm vật liệu không có vônfram [16]
(trang 208 )

TIC% TiN% 4Ni1Mo Khối lợng riêng HRA Giới hạn bền uốn
THM-20 79% - 21% 5,5 g/cm
3
. 91 115 KG/mm
2
.
THM-25 74 26 5,7 90 130
THM30 70 30 5,9 89 140
KTHM30A 26 42 32 5,8 88 150
Vật liệu bột mài và dụng cụ cắt
Tức là sử dụng vật liệu có độ cứng hơn để gia công vật liệu mềm hơn.
Bảng 1-2
Loại vật liệu Độ cứng
Knoop
Giới hạn bền
Mpa = N/mm
2

T nc
o
C
HRA
Kim cơng 8000 7000 3500
Nitrit Bo ( BN) 5000 7000 1540
TiC 3100 2800 3100 93
SiC 3000 1000 2400
WC 2700 5000 2780 82 - 90
Al
2

O
3
2100 3000 2050
SiO
2
1000 1200
Thép đã tôi để so sánh
800 1200

18

Vật liệu siêu cứng.[2]
(trang 469)

Bảng 1-3
Vật liệu KL riêng
g/cm
3

Độ cứng
HV
Giới hạn bền
MPa
Nhiệt độ giới
hạn của độ bền
Kim cơng tự nhiên 3,01-3,56 10.000 1900-2100 600-850
Kim cơng nhân tạo
Loại đơn tinh thể

Loại đa tinh thể

3,48-3,54

3,30-4,00

8.600 -10.000

8.000 -10.000

2000

200-800

850

700
Nitri Bo (BN)
Loại đơn tinh thể
Loại đa tinh thể

3,44-3,49
3,30-3,40

9.000-9500
7.000-8.000

500
2000-3000

1200

1400

Vật liệu kim cơng tuy có độ cứng cao nhng bị giới hạn bởi độ bền nhiệt (Có
nhiệt độ giới hạn của độ bền thấp )
Vật liệu nitrit bo ( BN ) có độ cứng cao và có tính bền nhiệt cao nên thích hợp
với gia công cơ nh khoan tiện, phay, phay, ...




1.9 Các loại thép khác
1.9.1 Thép làm việc ở nhiệt độ thấp
[12, 16] trang 498)

Chức năng để chứa và vận chuyển các loại khí lỏng, hay vận hành trong các điều
kiện có nhiệt độ thấp :
ôxy lỏng : - 183
o
C Ni tơ lỏng : - 196
o
C
Neon lỏng : - 247
o
C Hydrô lỏng : - 253
o
C Hely : - 269
o
C
Các chất khí các bua hydrô hoá hơi :
Metyl ( - 80

o
C) Butan (-180
o
C)
Nói chung khi nhiệt độ càng thấp thì độ bền càng tăng nhng tính dẻo và độ
nhớt giảm.
(Bảng 89 page 502 )
Thép 10Cr14Mn14Ni4Ti dòn ở nhiệt độ : (<-196 )
Độ bền giảm từ 65 KG/mm
2
ặ 20 KG/mm
2
.
Thép 0Ni9
Giới hạn bền là 65 KG/mm
2
(ở 20
o
C) ặ 12 KG/mm
2
(ở nhiệt độ -196
o
C)
Khi sử dụng vật liệu ở nhiệt độ thấp cần thiết phải chọn vật liệu phù hợp với độ
dẽo va đập không nhỏ hơn 30 N.m/cm
2
.
Hình 1-8 Độ bền (
B)
, độ dai va đập (a

k
) của một số thép (
P186. VLKTnhiệt
)
1
2
3
T
o
C

B

a
k

Dòn
Biến dạng dẻo

19
1 - Nhóm thép có độ bền dai va đập cao; Nhóm thép có cơ tính thay đổi khi thay
đổi nhiệt độ; 3- Có độ bền và độ dai va đập thấp.

1.9.2 Thép nồi hơi : [16]
(trang 37-38)
Là loại thép dùng cho chế tạo nồi hơi. Nhiệt độ làm việc thoả mãn nhiệt độ
< 650
o
C, chịu tải trọng va đập, dùng để chứa hoá chất hay sản phẩm của ngành hoá
dầu.

Yêu cầu có giới hạn chảy cao, độ bền nhiệt cao, có tính hàn tốt, ... làm việc
ở điều kiện nhiệt độ cao hay nhiệt độ thấp,... nh thép các bon BCT34, BCT38.
Bảng 1-4
Mac thép C Si Mn P,S
12K 0,08 - 0,16 0,17 - 0,37 0,4 - 0,7 < 0,04 %
15K 0,12 - 0,20 0,15 - 0,30 0,35 - 0,65 < 0,04 %
16K 0,12 - 0,20 0,15 - 0,30 0,35 - 0,65 < 0,04 %
18K 0,14 - 0,22 0,17 - 0,37 0,55 - 0,85 < 0,04 %
20K 0,16 - 0,24 0,15 - 0,30 0,35 - 0,65 < 0,04 %


Cơ tính của một số thép chế tạo nồi hơi [16]
(trang 38)

Bảng 1-5
Mac thép

T
.
B
. %
a
k
trớc
hoá già
a
k
sau
hoá già
12K 21 - 23 36 - 45 24 8 4

15K 21 - 23 38 - 49 27 - 25 6 - 8 3-3,5
16K 24 - 26 41 - 50 22 7 3,5
18K 26 - 28 44 - 53 20 6 3
20K 24 - 25 41 - 52 26 - 23 5 - 7 2,5-3

1.9.3 Thép không rỉ ( thép inoc hay thép chiụ ăn mòn )
là loại thép chống lại quá trình ăn mòn bề mặt trong môi trờng khí và các
môi trờng công nghiệp khác.
Dựa vào tốc độ ăn mòn ( mm / năm ) ngời ta chia ra thép không rỉ thành
các loại sau : [9]


Bảng 1-6
Nhóm thép Lợn
g kim loại
bị ăn mòn
Tốc độ ăn mòn
Thang 5 bậc Gam/(m
2
.h) Thang 10 bậc
Rất bền < 0,1 <0,001 Bền tuyệt đối
Bền 0,1 - 1,0 0,001 - 0,005 Rất bền
Tơng đối bền 1,0 - 3,0 0,005 - 0,010
ít bền 3,0 - 10,0 0,010 - 0,050 Bền
Không bền > 10,0 0,050 - 0,100
0,100 - 0,500 Bền hơi ít
0,500 - 1,000
1 - 5 ít bền

20

5 - 10
> 10 Không bền

Thép không gỉ crôm
Cr13 : X13, 1X13, 2X13, 3X13, 4X13, X14
Cr17 : 12X17, 08X17T, 14X17H2,
Cr25-28 : 15X25T, 15X28

Thép không gỉ Cr-Ni 12X18H8, 17X18H9, 12X18H9T,
12X17, 15X25T, 12X18H9
1.9.4 Thép bền axít [12]
(trang 497)


Chống sự ăn mòn của các môi trờng có hoạt tính hoá học mạnh.
ứng dụng để chế tạo thép hấp phụ, hút bám, dụng cụ máy lạnh, thùng chứa axít,...
Các loại thép này dùng để chứa các chất platic, chất dẽo thuỷ tinh, sợi thuỷ
tinh, các loại axít với nồng độ và nhiệt độ khác nhau .
Để tăng tính chống ăn mòn trong môi trờng axit ngời ta cho thêm các
nguyên tố : (Mo - Cu), (Cr - Ni - Mo), (Cr - Ni - Mo - Cu),
Ví dụ : H70M (Ni70MoV)
XH65MB (CrNi65MOW)

Chơng 2 : hợp kim chịu nhiệt - bền nhiệt
2.1 Khái niệm chung về thép hợp kim chịu nhiệt và bền nhiệt
Khi làm việc ở nhiệt độ cao chi tiết chịu tác động của các yếu tố:Nhiệt độ,
tác dụng hoá học của môi trờng; tác dụng của áp lực; tác dụng của ứng suất;cho
nên chúng phải có các yêu cầu đặc biệt so với các loại thép các bon thông dụng.
2.2 Yêu cầu đối với chi tiết khi làm việc ở nhiệt độ cao
Phải có tính bền nhiệt; giữ vững cơ tính ổn định ở nhiệt độ cao;

Có khả năng chịu tải trọng lớn ở T
o
cao;
Phải có tính chịu nhiệt tốt: tức là có khả năng chóng lại sự phá huỷ do ăn mòn
hoá học của bề mặt vật liệu trong môi trờng khí ở nhiệt độ cao .
2.3 Quá trình ôxy hoá thép
Thép là hợp chất của sắt và các nguyên tố khác nh Mn, Si, ... ở nhiệt độ cao
sắt trong thép sẽ tác dụng mạnh với ôxy và tạo thành một loạt các liên kết hoá học
nh : FeO, Fe
3
O
4
; Fe
2
O
3
.
Khi T
o
< 570
o
C

Lớp ôxýt có 2 vùng: Fe
2
O
3
- Fe
3
O

4
Cấu trúc tinh thể của chúng
rất phức tạp & tốc độ khuyếch tán vào trong kim loại rất nhỏ.
Khi T
o
> 570
o
C - Lớp ôxýt chứa 3 loại: Fe
2
O
3
- Fe
3
O
4
- FeO. Trong đó lớp FeO
là lớp ôxýt chủ yếu, lớp này xốp nên O
2
dễ khuyếch tán vào kim loại.
T = 570
o
C bắt đầu hình thành lớp oxid FeO;
T = > 750
o
C FeO chiếm khoảng 95 % trong thành phần lớp oxid
5 10 15 20 25 30
110
0

100

0

900

800

700

600
%
O
T
o
C
911
o
C
FeO
FeO +

Fe2O3 +

Fe3O4
Fe3O4
Fe + FeO
Fe +

21

Hình 2-1 Giản đồ trạng thái Fe - O

2
i[12]
(trang 448)


Hình 2-2 Hình 2-3 [12]
(trang
450)


















Hình 2 - 6 Sự phụ thuộc của độ bền lâu (1000 giờ) và
nhiệt độ của một số hợp kim
(page 456 Guliaev).

1 - HK Mo 2 - HK Ni 3 - HK Co 4 - HK Fe-Cr-Ni-Co
5 - Thép Ôstenít 6 - Thép chịu nhiệt 7 - HK Ti 8 - HK Al

Chú ý:
Một số kim loại có nhiệt độ làm việc T = (0,7 - 0,8 )T
nc
của KL đó.
Một số kim loại có nhiệt độ làm việc T < 0.5 T
nc
của KL đó.
Tính bền nhiệt thay đổi theo hình
Tính bền nhiệt phụ thuộc các nguyên tố cơ bản trong hợp kim.
Nhiệt độ càng tăng thì khoảng tính bền hẹp lại (hình trên) có nghĩa là
ảnh hởng của các nguyên tố hợp kim và chế độ nhiệt luyện giảm
xuống.
51
Fe + Fe3O4
mg
T
o
C
1100

900

700

500
10 20 30 %
C

400 500 600 700
Khối
lợng bị
ôxy hoá

10

5
Vùng chịu
nhiệt kém
Vùng chịu
nhiệt
2
1
100 300 500 700 900 T
10
20
30
Độ
bền
2