Tài liệu giáo trình vật liệu cơ khí, chương 5 ppt

CHNG 5: THÉP
BÀI 1
: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ THÉP
I. ĐỊNH NGHĨA:
Thép là hợp kim Fe-C có thành phần C<2.14%, là vật liệu dẻo,
có thể gia công bằng cách biến dạng nóng.
*Có 3 loại thép
-Thép trước cùng tích (C<0.8%).
-Thép cùng tích (C=0.8%)
-Thép sau cùng tích (C>0.8%).
II.THÀNH PHẦN HÓA HỌC:
C<2.14%; Mn

0.8%; Si

0.5%; P

0.05% S

0.05%;
III.
CÁC YẾU TỐ LÀM ẢNH ĐẾN TÍNH CHẤT CỦA
THÉP:
*nh hưởng của C
:
Khi thay đổi các C trong thép cơ tính của thép thay đổi rất
nhiều, lượng C tăng thì xemantit trong thép tăng cảng trở sự
trược của ferit do đó độ bền và độ cứng thép tăng lên nhưng độ
dẻo dai lại giảm.
*nh hưởng của Mn:
-Mn hòa tan vào ferit làm tăng độ bền và độ cứng của pha này,

làm tăng cơ tính của thép.
-Mn cho vào thép để khử FeO,FeS có hại đối với thép.
Ví dụ: FeO+Mn
 MnO +Fe
*nh hưởng của Si:
Si hòa tan vào ferit làm tăng độ bền và độ cứng cho pha này. Si
hòa vào thép dưới dạng frôSilicđể khử ôxy.
*nh hưởng của P:
-Phốt hòa tan vào ferit làm giảm độ dẻo và gây hiện tượng
giòn.
-Tuy nhiên lại có lợi khi ta dùng nó để tăng độ giòn để dễ gia
công cắt.
*nh hưởng của S:
Làm cho thép giòn nóng, khó cán, khó dập, có lợi khi tăng độ
giòn để dễ gia công cắt giọt.
*Ảnh hưởng của chất khí (O
2
, N
2
):
O
2
, N
2
làm thép cứng riêng N
2
có tác dụng tốt làm nhỏ hạt.
BÀI 2: THÉP CACBON
I.KHÁI NIỆM CHUNG VỀ THÉP CACBON
1.Đònh nghóa:

Là loại thép thông thường ngoài Fe và C còn chứa các tạp chất
như Mn, Si, P, S.
2.
thành phần:
C<2,14%; Mn

0,8%; Si

0,5%; P<0,005%;
S<0,005%;
II.
CÁC LOẠI THÉP CACBON.
1.
Thép các bon kết cấu.
Thép có độä bền tốt và tính kinh tế cao. Thép cacbon kết cấu có
hai loại:
*Thép cacbon kết cấu chất lượng thường:
-Giá rất rẻ và chia làm 3 nhóm:
+Nhóm I: Đáp ứng nhu cầu về cơ tính.
Kí hiệu:
Theo TCVN:
CT31; CT33; CT34; CT38; CT42; CT51; CT61.
Theo TCLX:
C
T
0; C
T
1; C
T
2; C

T
3; C
T
4; C
T
5; C
T
6.
Các chữ số đằng sau chỉ giới hạn bền.
+Nhóm II: Quy đònh về thành phần hóa học.
Ký hiệu:
Theo TCVN:
BCT31; BCT33; BCT34; BCT38; BCT42; BCT51; BCT61.
Theo TCLX:
БC
T
0; БC
T
1; БC
T
2; БC
T
3; БC
T
4; Б C
T
5; БC
T
6.
Thép này dùng để chế tạo sản phẩm và chi tiết va gia công

nóng (hàn, rèn, nhiệt luyện).
+Nhóm III: Quy đònh về tính lẫn thành phần hóa học.
Ký hiệu này giống nhóm I đằng trước thêm chữ B đối với Liên
xô, C đối với Việt Nam
Theo TCVN:
CCT31; CCT33; CCT34; CCT38; CCT42; CCT51; CCT61.
Theo TCLX:
BC
T
0; BC
T
1; BC
T
2; BC
T
3; BC
T
4; BC
T
5; BC
T
6.
Phân nhóm này dùng rộng rãi trong kết cấu hàn.
*Thép cacbon kết cấu chất lượng tốt:
Nhóm thép này có chất lượng cao hơn so với thép chất lượng
thường thể hiện ở lượng chứa các tạp chất nhỏ hơn. S

0,04%,
P


0,035% được cung cấp ở dạng vật cán và bán thành phẩm qui
đònh cả thành phần hóa học lẫn cơ tính.
Kí hiệu:
Theo TCLX:
08; 10; 15; 20; 25; 30; 35; 40; 45; 50; 55; 60; 65; 70…
Theo TCVN:
C08; C10; C15; C20; C25; C30; C35; C40; C45; C50; C55; 6C0;
C65; C70…
Nếu thép loại tốt ký hiệu thêm chữ A ở đằng sau.
Ví dụ: CD80A
80: Chỉ hàm lượng cacbon là 0,8%.
A: Chỉ thép loại tốt.
Thép C10; C15; C20 dễ hàn, rèn, dập làm pulông, đai ốc, các
bạc, ống…
Thép C40; C45 dùng rộng rãi thường qua tôi ram dùng làm trục
khuỷ, thanh truyền, cần gạc…
Thép chứa 0,55
0,70%C chế tạo các trục cán lò xo.
2.
Thép cacbon dụng cụ: (C>0,65%)
Loại thép sản xuất riêng để chế tạo dụng cụ cắt gọt kim loại,
dụng cụ đo, các khuôân dập…
-Khi cắt gọt mũi dao phải chòu nhiệt độ cao do đó phải có độ
cứng ngay cả ở điều kiện nhiệt độ cao.
-Đối với dụng cụ đo đều quan trọng là độ cứng độ dẻo dai, ít
biến dạng khi nhiệt luyện và giữ nguyên được kích thước ban
đầu.
-Khuôân dập nguội phải có độ cứng cao.
-Khuôn đúc: Vật liệu biến dạng nhỏ khi nhiệt luyện.
-Khuôn rèn: Vật liệu có độ cứng và độ dẻo dai.

Ký hiệu:
Theo TCLX: Y7; Y8; Y9; Y10; Y11; Y12; Y13.
Chữ Y biểu thò thép cacbon dụng cụ.
Chữ số biểu thò phần nghìn của thành phần cacbon.
Theo TCVN: CD70; CD80; CD90; CD100; CD110; CD120;
CD130.
Chữ CD biểu thò thép cacbon dụng cụ.
Chữ số biểu thò phần vạn của thành phần cacbon.
Thép cacbon có nhiệt luyên và ram có độ cứng 60
63HRC
nhưng độ cứng giảm đi ở nhiệt độ 200
250
0
C
BÀI 3: THÉP HP KIM
I. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ THÉP HP KIM:
1.Đònh nghóa:
Thép hợp kim là loại thép ngoài sắt, cacbon và các tạp chất,
người ta cố ý đưa vào các nguyên tố đặt biệt với một lượng nhất
đònh để làm thay đổi tổ chức và tính chất của thép. Các nguyên
tố đặt biệt đó gọi là các nguyên tố hợp kim, các nguyên tố
thường dùng đó là:Cr; Ni; Mn; Si; W; V; Co; Mo; Ti…
2.
Giới hạn phân chia tạp chất và nguyên tố hợp kim:
Mn(0.8-1)%; Si(0.5-0.8)%; Cr(0.2-0.8)%;
Ni(0.2-0.6)%; W(0.1-0.5)%; Mo(0.05-0.2)%;
Ti

0.1%; Cu


0.1%; B

0.002%
Ví dụ: thép 0.7%Mn là thép cacbon, là thép hợp kim khi
Mn>1%.
Lượng tạp chất có hại P, S, khí N
2
,

O
2
, H
2
, rất thấp so với thép
cacbon.
3.
Tính chất thép hợp kim:
Các thép hợp kim có tính vượt trội hơn thép cacbon.
+Về cơ tính: Thép hợp kim nói chung có giới hạn bền,giới hạn
chảy cao hơn hẳn so với thép cacbon, điều này thể hiện rõ sau
khi nhiệt luyện tôi ram.
-Ở trạng thái không nhiệt luyện tôi ram, độ bền thép hợp kim
không cao hơn thép cacbon bao nhiêu.
-Thép hợp kim đạt độ bền rất cao nhưng độ bền tăng độ dẻo dai
lại giảm đi.
-Tăng mức độ hợp kim hóa, tính công nghệ của thép sẽ xấu đi.
+Về tính chòu nhiệt độ cao. Thép hợp kim giữ được cơ tính cao
của trạng thái tôi ở nhiệt độ >200
0
C.

+Về các tính chất vật lí và hóa học đặc biệt thép cacbon không
gỉ chống ăn mòn trong các môi trường axit, bagơ, không có tính
chất đặc biệt như giãn nở nhiệt đặc biệt. Muốn vậy phải dùng
thép hợp kim riêng biệt với thành phần hóa học chặt chẽ.