Chương 6_Khái niệm chung về gang và thép

Slide 1 1 VẬT LIỆU KỸ THUẬT Giảng viên TS Nguyễn Thị Hằng Nga Email nthngatlu edu vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Khoa Cơ khí – Bộ môn Công nghệ cơ khí NỘI DUNG 6 1 Khái niệm chung về gang 6 2 Các loại gang thông dụng 6 3 Nhiệt luyện gang 6 4 Khái niệm về thép Carbon 6 5 Khái niệm về thép hợp kim CHƯƠNG 6 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ GANG VÀ THÉP TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Khoa Cơ khí – Bộ môn Công nghệ cơ khí 6 1 1 Định nghĩa Gang là hợp kim của sắt với Carbon với thành phần Carbon lớn hơn 2,14% Ngoài ra còn cá.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Khoa Cơ khí – Bộ mơn Cơng nghệ khí TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Khoa Cơ khí – Bộ mơn Cơng nghệ khí CHƯƠNG VẬT LIỆU KỸ THUẬT KHÁI NIỆM CHUNG VỀ GANG VÀ THÉP NỘI DUNG Giảng viên: TS Nguyễn Thị Hằng Nga Email: nthnga@tlu.edu.vn 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ GANG Khái niệm chung gang Các loại gang thông dụng Nhiệt luyện gang Khái niệm thép Carbon Khái niệm thép hợp kim 6.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ GANG 6.1.1 Định nghĩa 6.1.2 Các đặc tính gang - Gang hợp kim sắt với Carbon với thành phần Carbon lớn - Nhiệt độ chảy thấp, nên dễ nấu chảy thép; - Dễ nấu luyện; 2,14% - Ngồi cịn ngun tố thường gặp Mn, Si, P, S - Tính đúc tốt; + Si Mn hai nguyên tố có tác dụng điều chỉnh tạo thành - Dễ gia công cắt (trừ gang trắng); graphit tính gang - Chịu nén tốt + Còn P S nguyên tố có hại gang nên tốt 6.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ GANG 6.2 CÁC LOẠI GANG THÔNG DỤNG 6.1.3 Phân loại gang - Theo tổ chức tế vi, người ta phân gang làm loại gang trắng gang grafít + Gang trắng: Có tổ chức tế vi gang hồn tồn phù hợp với giản đồ trạng thái Fe-C chứa hỗn hợp tinh Ledeburit; + Gang có grafít: Là loại gang phần lớn tồn lượng Cacbon nằm dạng tự – graphit - Tuỳ theo hình dạng graphit, lại chia thành loại: gang xám, gang dẻo gang cầu; - Trong tổ chức loại gang khơng có Ledeburit nên tổ chức tế vi không phù hợp với giản đồ trạng thía Fe-C 6.2.1 Gang trắng Định nghĩa - Gang trắng gang mà Carbon hoàn toàn nằm dạng liên kết – Hợp chất Xementit (Fe3C) Phân loại - Gang trắng trước tinh có: + %C < 4,3% + Tổ chức là: Le + P + XeII 6.2 CÁC LOẠI GANG THÔNG DỤNG 6.2 CÁC LOẠI GANG THƠNG DỤNG - Gang trắng tinh có: %C = 4,3% tổ chức Le 6.2.2 Gang xám - Gang trắng sau tinh có: + %C > 4,3% + Tổ chức Le + XeI Tổ chức tế vi ➢ Gang trắng cứng giịn nên khơng dùng chế tạo khí - Gang xám loại gang có grafit khác, có tổ chức tế vi chia làm hai phần rõ rệt: kim loại grafit (với gang xám: Tổ chức tế vi = kim loại + grafit tấm) ➢ Gang trắng chủ yếu dùng để luyện thép, để ủ thành gang dẻo, làm bi nghiền làm mép lưỡi cầy 6.2 CÁC LOẠI GANG THÔNG DỤNG 6.2 CÁC LOẠI GANG THÔNG DỤNG 10 a Grafit kim loại Tuỳ thuộc vào lượng Xementit nhiều hay mà phần tổ chức chứa Xementit có khác nhau: - Ferit khơng có Xementit (Fe3C); - Ferit + Peclit có Fe3C (khoảng 0,1 - 0,6%); - Peclit có nhiều Fe3C (khoảng 0,6 – 0,8%) b Các loại gang xám: - Gang xám Ferit: Có tổ chức tế vi grafit phân bố Ferit; - Gang xám Ferit - Peclit: Có tổ chức tế vi gồm grafit phân bố kim loại Ferit + Peclit, lượng Fe3C (khoảng 0,1 - 0,6%); - Gang xám Peclít: Có tổ chức tế vi gồm grafit phân bố kim loại Peclit, lượng Fe3C (khoảng 0,6 – 0,8%)  Phần tổ chức có chứa Ferit, Ferit + Peclit Peclit gọi kim loại 6.2 CÁC LOẠI GANG THÔNG DỤNG 11 6.2 CÁC LOẠI GANG THƠNG DỤNG 12 Thành phần hố học + Carbon - Lượng Carbon nhiều khả grafit hoá mạnh, nhiệt độ chảy thấp nên dễ đúc, tính kém; - Lượng Carbon khống chế vào khoảng 2,8  3,5% + Phốt - Làm tăng độ chảy lỗng; - Làm tăng tính chống mài mịn; - Lượng P khống chế vào khoảng 0,1  0,2% đến 0,5% Hàm lượng P nhiều  gang giòn + Silic - Là nguyên tố thúc đẩy tạo thành grafit gang Silic nguyên tố quan trọng sau Fe C; - Hàm lượng khống chế khoảng 1,5  3% + Mangan - Là nguyên tố cản trở tạo thành grafit; - Làm tăng độ cứng, độ bền gang; - Hàm lượng khống chế khoảng 0,5  1,0% + Lưu huỳnh - Là nguyên tố cản trở mạnh tạo thành grafit; - Làm xấu tính đúc, giảm độ chảy lỗng; - Là nguyên tố có hại, lượng S khống chế khoảng 0,06  0.12% Ngồi cịn có số nguyên tố khác Cr, Ni, Mo,…có tác dụng riêng 6.2 CÁC LOẠI GANG THÔNG DỤNG 6.2 CÁC LOẠI GANG THƠNG DỤNG 13 Cơ tính, yếu tố ảnh hưởng biện pháp nâng cao tính a Cơ tính - Độ bền thấp: k = 150  400 MPa (= ½ thép thơng dụng); - Độ cứng thấp khoảng: 150  250 HB; 14 b Các yếu tố ảnh hưởng đến tính Grafit - Số lượng, độ lớn, hình dạng phân bố grafit Nền kim loại - Nền kim loại có tính cao gang xám có tính cao; gang xám Ferit gang xám Ferit - Peclit - Độ dẻo, độ dai thấp; gang xám Peclit Độ cứng - Chống mài mịn tốt; - Graphit có khả làm tắt dao động + Gang xám có tổ chức grafit mềm 6.2 CÁC LOẠI GANG THÔNG DỤNG 6.2 CÁC LOẠI GANG THÔNG DỤNG 16 15 c Các biện pháp nâng cao tính - Giảm lượng carbon gang (2,2  2,5%); Ký hiệu công dụng - Theo tiêu chuẩn TCVN 1659-75 Việt Nam: GXxx – xx - Làm nhỏ mịn grafit phương pháp biến tính; - Hợp kim hố; - Nhiệt luyện k u Trong k : Giới hạn bền kéo, kG/mm2 u : Giới hạn bền uốn, kG/mm2 Ví dụ GX15 – 32 (CЧ15 – 32) 6.2 CÁC LOẠI GANG THÔNG DỤNG 17 ❖ Các mác có độ bền thấp, k = 100  150 MPa Gồm: GX10  GX15  Gang xám Ferit  Dùng để làm chi tiết vỏ, nắp không chịu lực   k = 150 N/mm2; u = 320 N/mm2 6.2 CÁC LOẠI GANG THÔNG DỤNG 18 ❖ Các mác có độ bền tương đối cao, k = 250  300 MPa Gồm: GX25  GX30  Gang xám Peclit với grafit nhỏ mịn  Dùng làm chi tiết chịu tải trọng cao: bánh răng, bánh đà, thân máy quan trọng, xéc măng, ❖ Các mác có độ bền trung bình, k = 150  250 MPa Gồm: GX15  GX25  Gang xám Ferit – Peclit ❖ Các mác có độ bền cao, k  300 MPa  Dùng làm chi tiết chịu tải nhẹ: vỏ hộp giảm tốc, mặt Gồm: GX30  GX40  Gang xám Peclit với grafit nhỏ mịn bích,  Dùng làm chi tiết chịu tải trọng cao, chịu mài mòn bánh chữ V, trục chính, vỏ bơm thuỷ lực , 7.2 CÁC LOẠI GANG THÔNG DỤNG 19 7.2 CÁC LOẠI GANG THÔNG DỤNG 20 Kết luận - Gang xám dùng làm chi tiết chịu nén, tránh dùng vào phận chịu kéo cao; - Dùng làm ổ trượt grafit có tính bơi trơn tốt ❖ Gang xám biến trắng - Gang có bề mặt chi tiết bị biến trắng, số chi tiết cần tính chống mài mòn lớp bề mặt cao bi nghiền, trục cán, trục nghiền, 6.2 CÁC LOẠI GANG THÔNG DỤNG 21 6.2.3 Gang cầu Tổ chức tế vi - Gang cầu loại gang có tổ chức kim loại grafit Grafit có dạng cầu trịn 6.2 CÁC LOẠI GANG THƠNG DỤNG 22 Thành phần hoá học - Dùng Mg Ce cho vào gang xám lỏng để tạo gang cầu  Có thành phần hoá học giống gang xám - Tổ chức tế vi gang cầu có ba loại kim loại là: Ferit, Ferit – Peclit Peclit  Tương tự có ba loại gang: + Gang cầu Ferit, + Chất biến tính cần khống chế với lượng nhỏ: 0,04  0,08% + Các nguyên tố cản trở cầu hoá khoảng mức  0,01% (S) + Gang cầu Ferit – Peclit, + Gang cầu Peclit 6.2 CÁC LOẠI GANG THƠNG DỤNG 23 Cơ tính biện pháp nâng cao tính a Cơ tính - Gang cầu có tính cao gang xám nhiều; 6.2 CÁC LOẠI GANG THƠNG DỤNG 24 Ký hiệu cơng dụng - Theo tiêu chuẩn ГОСТ 7393-70 Liên Xô: BЧxx – xx; - Theo tiêu chuẩn TCVN 1659-75 Việt Nam: GCxx – xx + Độ bền: k = 400  1000 MPa; 0,2 = 250  600 MPa + Độ dẻo, dai:  =  15%; ak = 300  600 KJ/m2 + Độ cứng khoảng 200 HB b Các biện pháp nâng cao tính - Dùng Niken để hố bền pha Ferit; - Tơi đẳng nhiệt để biến thành Bainit k Trong  k : Giới hạn bền kéo, kG/mm2  : Độ giãn dài tương đối, % Ví dụ: BЧ45–5 (GC45–5 ) Có: k = 45 kG/mm2 (450 Mpa);  = 5% 6.2 CÁC LOẠI GANG THÔNG DỤNG 25 6.2 CÁC LOẠI GANG THÔNG DỤNG 26 + Gang cầu Ferit: - BЧ38–17; BЧ42–12 (GC38–17; GC42–12); - Có độ bền thấp  dùng + Gang cầu Ferit - Peclit: - BЧ50 (GC50–2) - Dùng làm chi tiết thông thường thay thép,… + Gang cầu Peclit: - BЧ60–2 (GC60–2); - Có độ bền tốt chủ yếu dùng làm trục khuỷu, trục cán,… + Gang cầu nhiệt luyện – Bainit: - BЧ70–3; BЧ100–4 (GC70–3; GC100–4); - Có độ bền cao  dùng làm chi tiết quan trọng 6.2 CÁC LOẠI GANG THÔNG DỤNG 27 6.2.4 Gang dẻo Tổ chức tế vi: Gang dẻo loại gang có tổ chức kim loại grafit Grafit có hình dạng cụm cụm bơng - Gang dẻo có loại là: + Gang dẻo Ferit; + Gang dẻo Ferit – Peclit; + Gang dẻo Peclit 6.2 CÁC LOẠI GANG THÔNG DỤNG 28 Thành phần hố học Ký hiệu cơng dụng - Gang dẻo ủ từ gang trắng nên thành phần hoá học - Theo tiêu chuẩn ГОСТ 1215-79 Liên Xô: КЧxx – xx; giống gang trắng - Theo tiêu chuẩn TCVN 1659-75 Việt Nam: GZxx – xx + Lượng carbon gang dẻo khoảng 2,2  2,8%  grafit hố  tính dẻo cao Ví dụ: КЧ45–6 (GZ45–6 )  k k = 45 kG/mm2 (450 Mpa);  = 6% + Lượng Silic lấy từ 0,8  1,4% Cơ tính  ❖ Các mác thông dụng + Độ bền: k = 300  600 MPa; 0,2 = 200  450 MPa + КЧ30–6; КЧ33–8; КЧ35–10; КЧ37–12 – Gang dẻo Ferit + Độ dẻo:  =  15% + КЧ45–7; КЧ50–5; КЧ55–4; КЧ60–3 – Gang dẻo Peclit 6.2 CÁC LOẠI GANG THÔNG DỤNG 29 ❖ Công dụng Gang dẻo để chế tạo chi tiết địi hỏi đồng thời tính chất sau: 6.2 CÁC LOẠI GANG THÔNG DỤNG 30 6.2.5 Gang hợp kim Gang chứa lượng lớn nguyên tố Cr, Ni, Mn, Ti, Mo,… có tính cao gọi gang hợp kim + Hình dạng phức tạp; + Tiết diện thành mỏng (để nguội nhanh đúc tạo gang trắng); + Chịu va đập  Được sử dụng nhiều làm chi tiết ô tô, máy Các nguyên tố hợp kim làm tăng tính gang do: + Khi hoà tan vào Ferit làm tăng tính pha này; + Làm nhỏ mịn tổ chức Peclit đúc; + Làm tăng hiệu nhiệt luyện cách ram nông nghiệp, máy kéo, máy dệt 6.3 NHIỆT LUYỆN GANG 6.3 NHIỆT LUYỆN GANG 31 32 6.3.1 Ủ grafit hố 6.3.2 Tơi ram gang ❖ Ủ gang xám có lớp vỏ bị biến trắng Tủ = 850  880C; + Mục đích ram: ủ =  Fe3C →  + G  Lớp bề mặt có kim loại Ferit hay Ferit – Peclit ❖ Ủ thay đổi kim loại - Ủ để làm giảm carbon liên kết; Tủ = 700C Fe3C → F + G - Ủ để làm tăng carbon liên kết; Tủ > Ac3 Grafit hoà tan vào Austenit - Làm tăng độ bền, độ cứng tính chống mài mịn + Tôi Gang (nền kim loại Grafit) +G M + dư + G + Ram - Ram thấp (150  250C), tổ chức Mram + G; - Ram trung bình (300  450C), tổ chức Tram + G; - Ram cao (500  650C), tổ chức Xram + G 6.4 KHÁI NIỆM VỀ THÉP CARBON 33 nung 6.4 KHÁI NIỆM VỀ THÉP CARBON 34 6.4.1 Thành phần hoá học - Phân biệt thép Carbon thép hợp kim thành phần hoá học, tổ chức tế vi, tính cơng dụng; - Tác dụng Carbon nguyên tố đến tổ chức, tính khả nhiệt luyện thép; - Cách phân loại, ký hiệu thép Liên Xô Việt Nam Thép Carbon thép thông thường gồm nguyên tố: + C ≤ 2,14%; Mn ≤ 0,8%; Si ≤ 0,4%; P ≤ 0,05%; S ≤ 0,05% + Cr, Ni, Cu ≤0,3%; Mo, Ti ≤ 0,05% 6.4.2 Ảnh hưởng nguyên tố đến tổ chức tính chất a Carbon + Tổ chức tế vi - C < 0,8% tổ chức Ferit + Peclit – thép trước tích; - C = 0,8% tổ chức Peclit – thép tích; - C > 0,8% tổ chức Peclit + XeII – thép sau tích 6.4 KHÁI NIỆM VỀ THÉP CARBON 35 + Về tính - Thép Carbon thấp: C ≤ 0,25%, có độ dẻo, độ dai cao, độ bền, độ cứng thấp Dùng làm kết cấu xây dựng, làm thép, để dập nguội, 6.4 KHÁI NIỆM VỀ THÉP CARBON 36 Ảnh hưởng Carbon đến tính thép - Thép Carbon trung bình: C = 0,3  0,5%, có độ bền, độ cứng, độ dẻo, độ dai cao Dùng làm chi tiết máy chịu tải, va đập như: trục, bánh răng, - Thép Carbon tương đối cao: C = 0,55  0,65%, có độ cứng cao, giới hạn đàn hồi cao Dùng làm chi tiết đàn hồi: lị xo, nhíp, - Thép Carbon cao: C  0,7%, có độ cứng tính chống mài mịn cao Dùng làm dụng cụ dao cắt, khuôn rập, dụng cụ đo, 6.4 KHÁI NIỆM VỀ THÉP CARBON 37 6.4 KHÁI NIỆM VỀ THÉP CARBON 38 d Phốt b Mangan - P có khả hịa tan vào Fe, vượt q gới hạn hồ tan - Mn có tác dụng để khử Oxy tạo nên Fe3P cứng giòn; FeO + Mn → MnO + Fe - Mn hòa tan vào Ferit, nâng cao độ bền, cứng; - P làm giảm mạnh độ dẻo, độ dai, tăng mạnh độ giòn nhiệt - Hàm lượng: 0,5  0,8% độ thường; - Hàm lượng: ≤ 0,05% c Silic e Lưu huỳnh - Si có tác dụng để khử Oxy FeO + Si → SiO2 + 2Fe - S kết hợp với Fe tạo thành FeS; - Si hòa tan vào Ferit, nâng cao độ bền, cứng; - Hàm lượng: 0,40  0,50% - S không tan Fe, làm cho thép bị giòn; - Hàm lượng: ≤ 0,05% 6.4 KHÁI NIỆM VỀ THÉP CARBON 39 6.4 KHÁI NIỆM VỀ THÉP CARBON 40 6.4.2 Phân loại thép carbon b Theo phương pháp khử Oxy a Theo độ tạp chất có hại - Thép sơi: Khử O2 khơng triệt để Ferô Mn - Chất lượng thường: P, S = 0,05%; - Chất lượng tốt: P, S = 0,04%; - Chất lượng cao: P, S = 0,03%; - Chất lượng cao: P, S = 0,02% Khi đúc thép xảy phản ứng: FeO + C → Fe + CO; Thép Carbon - Thép lặng: Khử O2 triệt để Ferô Mn, Ferô Si Al; - Thép nửa lặng: Khử O2 Ferô Mn Al Thép hợp kim c Theo công dụng - Thép xây dựng – chất lượng thường; - Thép kết cấu – chất lượng tốt; - Thép dụng cụ – chất lượng tốt cao 6.4 KHÁI NIỆM VỀ THÉP CARBON 41 6.4 KHÁI NIỆM VỀ THÉP CARBON 42 6.4.3 Ký hiệu thép Carbon + Phân nhóm B ❖ Nhóm thép carbon chất lượng thường (Thép cán nóng thơng dụng) + Phân nhóm A - Ký hiệu CTxxy (xx- bk, kG/mm2; y – cách khử oxy); Kí hiệu Việt Nam Kí hiệu Liên Xô  b (Mpa) Cách khử ôxy CT31 CTO 310 Lặng CT33n CT1лc 320  340 Nửa lặng CT34s CT2kп 340  440 Sôi CT38n CT3лc 380  490 Nửa lặng Lặng CT42 CT4 420  540 CT51s CT5kп 500  640 Sôi CT61 CT6 640 Lặng - Ký hiệu BCTxxy (xx- thành phần hoá học, y – cách khử ôxy); Mác thép Carbon, % Mangan, % BCT31 BCT33s BCT33n BCT33 BCT34s BCT34n BCT34 0,23 0,060,12 0,050,12 0,060,12 0,090,15 0,090,15 0,090,15 0,250,5 0,250,5 0,250,5 0,250,5 0,250,5 0,250,5 Silic,% 0,05 0,050,17 0,120,3 0,07 0,050,17 0,120,3 S, max % P, max % 0,06 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,07 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 6.4 KHÁI NIỆM VỀ THÉP CARBON 6.4 KHÁI NIỆM VỀ THÉP CARBON 44 43 ❖ Nhóm thép kết cấu – thép Carbon chất lượng tốt + Phân nhóm C - Ký hiệu CCTxxy (xx- b, thành phần hố học; y – cách khử ơxy); - Quy định tính thành phần hóa học tương ứng theo nhóm A, B Ví dụ: CCT38 có tính CT38 cịn thành phần BCT38 - Các mác thép: Việt Nam: CCT31  CCT51 Liên Xô: BCT1  BCT5 Ký hiệu: CxxA xx – phần vạn carbon trung bình; A - chất lượng cao (P,S  0,03%) Kí hiệu Việt Nam Kí hiệu Liên Xơ %C trung bình Cách khử oxy C8 08 0,08(0,05  0,09) Lặng C10n 10л 0,1(0,08  0,13) Nửa lặng C15s 15kп 0,15(0,12  0,2) Sôi C20n 20п 0,2(0,18 0,24) Nửa lặng C40 40 0,4(0,38  0,45) Lặng C45s 45kп 0,45(0,42  0,5) Sôi 6.4 KHÁI NIỆM VỀ THÉP CARBON 6.4 KHÁI NIỆM VỀ THÉP CARBON 46 45 ❖ Nhóm thép dụng cụ – thép Carbon chất lượng cao Ký hiệu: CDxxA C – cacbon, D – dụng cụ; xx – phần vạn carbon trung bình; A - chất lượng cao (P, S ≤ 0,025%) Kí hiệu Việt Nam Kí hiệu Liên Xơ %C trung bình Chất lượng CD70A Y7A 0,7 P, S ≤ 0,025% CD80 Y8 0,8 P, S > 0,025% CD90 Y9 0,9 P, S > 0,025% CD100 Y10 1,0 P, S > 0,025% CD130A Y130A 1,3 P, S ≤ 0,025% 6.4.4 Ưu nhược điểm thép Carbon ❖ Ưu điểm - Dễ luyện, dễ kiếm, rẻ; - Có tính định phù hợp với điều kiện thơng dụng; - Có tính cơng nghệ tốt: dễ đúc, cán, rèn, kéo sợi, hàn, gia công cắt thép hợp kim ❖ Nhược điểm - Độ thấm thấp nên hiệu nhiệt luyện; - Tính chịu nhiệt độ cao kém; - Khơng có tính chất vật lý hóa học đặc biệt như: cứng nóng, chống ăn mịn 6.5 KHÁI NIỆM VỀ THÉP HỢP KIM 47 6.5 KHÁI NIỆM VỀ THÉP HỢP KIM 48 6.5.1 Định nghĩa b Các đặc tính thép hợp kim Thép hợp kim loại thép có chứa nguyên tố có lợi với lượng + Về tính - Thép hợp kim có độ bền cao hẳn thép cacbon sau ram; - Khi mức độ hợp kim hóa tăng  độ bền, độ cứng tăng đồng thời làm giảm độ dẻo, độ dai, tính cơng nghệ + Về tính chịu nhiệt - Khả chịu nhiệt cao; định đủ lớn để làm thay đổi tổ chức cải thiện tính chất (cơ, lý, hóa) a Thành phần hoá học - Thép hợp kim gồm nguyên tố: Mn = 0,8  1,0%; Si = 0,5  0,8%; Cr = 0,5  0,8%; Ni = 0,5  0,8%; W = 0,1  0,5%; Mo = 0,05  0,2%; Ti ≥ 0,1%; Cu ≥ 0,3%; B ≥ 0,0005% + Về tính chất lý hóa đặc biệt - Thép khơng gỉ, chống ăn mịn axít, bazơ muối; - Thép có tính đặc biệt, khơng có từ tính; - Thép có tính giãn nở nhiệt đặc biệt 6.5 KHÁI NIỆM VỀ THÉP HỢP KIM 6.5 KHÁI NIỆM VỀ THÉP HỢP KIM 50 49 c Tác dụng nguyên tố hợp kim đến tổ chức thép Các nguyên tố Mn, Si, Ni, Cr hoà tan vào Fe: (thay thế) - Làm tăng độ cứng; - Tăng độ thấm Các nguyên tố Mn, Cr, Mo, W, Ti, kết hợp với C tạo cacbit: - Làm thay đổi kiểu mạng; - Làm tăng độ cứng; - Tăng tính chống mài mịn; - Nhiệt độ chảy khơng cao, nhiệt độ tơi cao  tính ổn định cao; - Có tính bền nóng 6.5.2 Ảnh hưởng nguyên tố đến tổ chức tính chất ❖ Chuyển biến tơi - Làm tăng nhiệt độ tơi; Ví dụ: + Thép có 1% C (CD100), Fe3C có Tt= 780C; + Thép có 1% C +1,5%Cr, (Fe,Cr)3C, có Tt =830  850C; + Thép có 1% C + 12%Cr (X12), Cr23C6,Tt > 1000C - Làm giảm Vth; - Làm tăng độ thấm tôi; - Giảm nhiệt độ chuyển biến  → M Ví dụ: Cứ 1% nguyên tố hợp kim làm giảm điểm Ms (nhiệt độ bắt đầu) : Mn – 45; Cr – 35; Ni – 26; Mo – 25 6.5 KHÁI NIỆM VỀ THÉP HỢP KIM 6.5 KHÁI NIỆM VỀ THÉP HỢP KIM 52 51 ❖ Chuyển biến ram 6.5.3 Các khuyết tật thép hợp kim - Làm tăng nhiệt độ chuyển biến; a Thiên tích nhánh - Là tượng không đồng thành phần hoá học vùng nhánh vật đúc - Nguyên nhân: Các tinh thể ban đầu nghèo C HK tạo nên nhánh cây, vùng kết tinh sau giàu HK C - Tác hại: Tạo tổ chức thớ cán kéo, có tính khơng đều, nứt nẻ - Khắc phục: + Ngăn ngừa cách làm nguội chậm sau đúc + Ủ khuếch tán nhiệt độ: 1050-1100C/ 8-15h Ví dụ: + Xementit – Fe3C Tcb= 200C; + Xementit – (Fe,Me)3C Tcb= 250  300C; + Cacbit Crôm – Cr7C3, Cr23C6 Tcb= 400  450C; + Cacbit – Fe3W 3C Tcb= 550  600C - Nâng cao tính chịu nhiệt độ cao, đặc biệt tính cứng nóng - Làm tăng độ cứng tính chống mài mịn 6.5 KHÁI NIỆM VỀ THÉP HỢP KIM 53 b Đốm trắng - Là dạng khuyết tật nguy hiểm thép hợp kim, vết nứt nhỏ có dạng đốm trắng mặt gãy thép  gây phá huỷ dòn - Nguyên nhân: Do khí Hydro H2, T < 200C độ hồ tan 6.5 KHÁI NIỆM VỀ THÉP HỢP KIM 54 c Giòn ram Là tượng sau nhiệt độ ram tăng xuất khoảng nhiệt độ mà độ dai va đập giảm (độ giòn tăng) ak Thép cacbon Nguội nhanh Hydro thép giảm đột ngột Hydro thoát khơng kịp, tích tụ Nguội chậm với áp suất lớn tạo vết nứt tế vi - Khắc phục: Thép hợp kim + Ngăn ngừa Hydro vào thép (sấy khô mẻ liệu) + Sau biến dạng ủ 600C thời gian dài (Hydro kịp thoát ngoài) 100 200 300 400 500 600 700 C 6.5 KHÁI NIỆM VỀ THÉP HỢP KIM 6.5 KHÁI NIỆM VỀ THÉP HỢP KIM 55 56 ❖ Giòn ram loại I (không khắc phục được) 6.5.4 Phân loại ký hiệu thép hợp kim Xảy ram thép 280-300C độ dai va đập giảm thấp sau (cực tiểu 1) - Nguyên nhân: Chưa rõ ràng - Khắc phục: Tránh ram khoảng nhiệt độ a Phân loại ❖ Giòn ram loại II (có thể khắc phục) - Thép tích: Peclit; Thường gặp thép HK Cr, Cr-Mn, Cr-Ni, ram T = 500-600C sau làm nguội chậm, độ dai va đập giảm (cực tiểu 2) - Nguyên nhân: Khi làm nguội chậm, pha giòn tiết biên giới hạt - Khắc phục: + Làm nguội nhanh sau ram cao (trong dầu, nước) + Với chi tiết lớn dùng thép HK có chứa 17%) cacbon – Ferit; - Thép Austenit: - Austenit + Loại có Mn (>13%); + Loại có Cr (>17%) Ni(>8%) 6.5 KHÁI NIỆM VỀ THÉP HỢP KIM 6.5 KHÁI NIỆM VỀ THÉP HỢP KIM 57 58 ❖ Theo tổ chức thường hoá ❖ Theo nguyên tố hợp kim - Thép họ Peclit - loại thép hợp kim thấp; - Thép có nguyên tố hợp kim - Thép họ Mactenxit - loại hợp kim hố trung bình cao; - Thép họ Austenit - loại thép hợp kim cao (Mn>13%) VD: Thép Cr, thép Mn thép có nguyên Cr, Mn  Chúng thép hợp kim hố đơn giản; - Thép có hai hay nhiều nguyên tố hợp kim VD: Thép Cr – Ni, thép Cr – Ni – Mo,  Chúng thép hợp kim hoá phức tạp 6.5 KHÁI NIỆM VỀ THÉP HỢP KIM 6.5 KHÁI NIỆM VỀ THÉP HỢP KIM 60 59 ❖ Theo tổng lượng nguyên tố hợp kim b Ký hiệu - Thép hợp kim thấp: loại có tổng lượng < 2,5% - Peclit; ❖ Tiêu chuẩn Việt Nam - Ký hiệu nguyên tố hợp kim ký hiệu hố học nó; - Chỉ số đầu ký hiệu phần vạn nguyên tố C; - Các số ký hiệu phần trăm nguyên tố hợp kim - Thép hợp kim trung bình: loại có tổng lượng từ 2,5  10% (thường loại từ Peclit đến Mactenxit); - Thép hợp kim cao: loại có tổng lượng  10% (thường loại Mactenxit hay Austenit) ❖ Theo công dụng - Thép hợp kim kết cấu; - Thép hợp kim dụng cụ; Ví dụ: - Thép có 0,360,44%C; 0,81,0%Cr – 40Cr; - Thép có 1,251,5%C; 0,40,7%Cr; 4,55,5%W – 140CrW5; - Thép có 0,850,95%C; 1,21,6%Si; 0,951,25%Cr – 90CrSi - Thép hợp kim đặc biệt ( 20%) 10 6.5 KHÁI NIỆM VỀ THÉP HỢP KIM 61 ❖ Tiêu chuẩn Nga Nguyên tố hợp kim Ký hiệu Nguyên tố hợp kim Crôm X Niken Ký hiệu H Vonfram B Molipđen M K Titan T Coban Mangan Γ Silic C Vanađi Ф Đồng Д Nhôm Ю Bo P - Với thép kết cấu: ghi theo số phần vạn; - Với thép dụng cụ: ghi theo số phần nghìn, C > 1% khơng ghi; Ví dụ: - Thép có 0,360,44%C; 0,81,1%Cr – 40X; - Thép có 1,251,5%C; 0,40,7%Cr; 4,55,5%W – 140XB5; - Thép có 0,850,95%C; 1,21,6%Si; 0,951,25%Cr – 9XC 11 ... 6.5 KHÁI NIỆM VỀ THÉP HỢP KIM 47 6.5 KHÁI NIỆM VỀ THÉP HỢP KIM 48 6.5.1 Định nghĩa b Các đặc tính thép hợp kim Thép hợp kim loại thép có chứa nguyên tố có lợi với lượng + Về tính - Thép hợp kim... thường; - Thép kết cấu – chất lượng tốt; - Thép dụng cụ – chất lượng tốt cao 6.4 KHÁI NIỆM VỀ THÉP CARBON 41 6.4 KHÁI NIỆM VỀ THÉP CARBON 42 6.4.3 Ký hiệu thép Carbon + Phân nhóm B ❖ Nhóm thép carbon... đặc biệt - Thép khơng gỉ, chống ăn mịn axít, bazơ muối; - Thép có tính đặc biệt, khơng có từ tính; - Thép có tính giãn nở nhiệt đặc biệt 6.5 KHÁI NIỆM VỀ THÉP HỢP KIM 6.5 KHÁI NIỆM VỀ THÉP HỢP