0

Chương 7_Một số loại thép và hợp kim màu thông dụng

76 16 0
  • Chương 7_Một số loại thép và hợp kim màu thông dụng

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Tài liệu liên quan

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 23/06/2022, 20:07

Slide 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 7 1 Thép kết cấu 7 2 Thép và hợp kim dụng cụ 7 3 Thép và hợp kim có tính chất đặc biệt 7 4 Kim loại và hợp kim màu thông dụng CHƯƠNG 7 MỘT SỐ LOẠI THÉP VÀ HỢP KIM MÀU THÔNG DỤNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Khoa Cơ khí – Bộ môn Công nghệ cơ khí Yêu cầu đối với thép kết cấu a Cơ tính Giới hạn chảy cao Độ dai, độ dẻo cao Độ cứng bề mặt và giới hạn mỏ. TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Khoa Cơ khí – Bộ mơn Cơng nghệ khí VẬT LIỆU KỸ THUẬT Giảng viên: TS Nguyễn Thị Hằng Nga Email: nthnga@tlu.edu.vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Khoa Cơ khí – Bộ mơn Cơng nghệ khí CHƯƠNG MỘT SỐ LOẠI THÉP VÀ HỢP KIM MÀU THÔNG DỤNG NỘI DUNG 7.1 Thép kết cấu 7.2 Thép hợp kim dụng cụ 7.3 Thép hợp kim có tính chất đặc biệt 7.4 Kim loại hợp kim màu thông dụng 7.1 THÉP KẾT CẤU Yêu cầu thép kết cấu a Cơ tính - Giới hạn chảy cao - Độ dai, độ dẻo cao - Độ cứng bề mặt giới hạn mỏi cao b Tính cơng nghệ - Tính gia cơng áp lực tốt - Tính gia cơng cắt tốt - Tính hàn có khả nhiệt luyện cao c Tính kinh tế - Rẻ 7.1 THÉP KẾT CẤU Thành phần hoá học a Carbon thép Carbon - Hàm lượng C thép kết cấu quy định 0,10,65 %: + % C thấp: 0,1  0,25 % – độ dẻo, độ dai cao; + % C trung bình: 0,3  0,5 % – độ bền, độ dẻo cao; + % C tương đối cao: 0,55  0,65 % – độ đàn hồi cao - Nhược điểm: + Có độ bền thấp, độ thấm tơi thấp; + Phải nước, dễ bị nứt độ biến dạng cao tơi; + Tính chống ram 7.1 THÉP KẾT CẤU b Thành phần hợp kim thép hợp kim ❖ Nhóm nguyên tố hợp kim - Gồm: Cr, Mn, Si, Ni - tăng độ bền thép; - Đặc điểm: + Rẻ dễ kiếm, tổng lượng hợp kim thường 13% (56%); + Nâng cao độ thấm tôi; + Khi tổng lượng hợp kim ~1% dùng nguyên tố - Cr; + Khi tổng lượng hợp kim ~2% dùng nguyên tố - Cr-Ni; + Khi tổng lượng hợp kim ~3% dùng nguyên tố - Cr-Mn-Si; + Khi tổng lượng hợp kim  4% dùng nguyên tố 7.1 THÉP KẾT CẤU ❖ Nhóm nguyên tố hợp kim phụ - Gồm: Ti, V, Zr, Nb, Mo, W; - Đặc điểm: + Đắt, hàm lượng nguyên tố thường < 0,1  0,2%; + Ti, V, Zr, Nb giữ hạt nhỏ nung nóng thép Cr – Mn; + Mo (0,2 %), W (0,5  0,8%) tránh giòn ram loại II thép Cr, Mn - Ưu điểm: + Có độ bền cao; + Tơi dầu; + Tính chống ram tốt 7.1 THÉP KẾT CẤU c Quan hệ tổng lượng hợp kim đường kính tơi thấu + Thép có độ thấm tơi thấp – thép Cacbon - Đường kính tơi thấu 15 mm + Thép có độ thấm tơi trung bình – thép hợp kim hố thấp đơn giản (loại có 1%Cr, 2%Mn, 1%Cr + 0,5%Si) - Đường kính tơi thấu 35 mm + Thép có độ thấm tơi tương đối cao – thép hợp kim hoá thấp phức tạp: Cr-Ni; Cr-Mo; Cr-Mn-Si - Đường kính tơi thấu 75 mm + Thép có độ thấm tơi cao – thép hợp kim hố cao phức tạp (5  6%) như: Cr-Ni; Cr-Mo - Đường kính tơi thấu 100 mm 7.1 THÉP KẾT CẤU Phân loại thép kết cấu + Thép thấm C: %C thấp (dẻo, dai) để đạt độ bền cao phải + ram thấp, muốn đạt độ cứng bề mặt cao trước phải đem thấm C; + Thép hố tốt: %C trung bình (tương đối dẻo dai, bền) để nâng cao tính phải tơi + ram cao, phải bề mặt; + Thép đàn hồi: %C tương đối cao (kém dẻo dai, cứng, đàn hồi) để nâng cao tính đàn hồi phải tơi + ram trung bình; + Thép kết cấu có cơng dụng riêng: Thép lá, tấm, thép dễ cắt, thép làm ổ lăn 7.1 THÉP KẾT CẤU 7.1.1 Thép thấm Carbon a Carbon - Lượng Carbon: 0,1  0,25% (0,3%); - Độ dai, độ dẻo cao, độ bền thấp; - Độ thấm thấp b Hợp kim - Tăng độ thấm để nâng cao độ bền; - Thúc đẩy trình thấm C (Cr, Cr – Ni, Cr – Mn – Ti) 7.1 THÉP KẾT CẤU 10 Các loại thép thấm Carbon a Thép Carbon - Các thép thường để thấm Cacbon là: C10, C15, C20, C25 tương đương với thép (10, 15, 20, 25); Đặc điểm - Sau thấm, + ram thấp độ cứng đạt 60  62 HRC với tính chống mài mịn tốt, lõi có độ cứng 30  40 HRC ; - Độ bền thấp, độ thấm tơi thấp, có b = 500  600 MPa; - Phải nước, độ biến dạng lớn; - Không thể nâng cao nhiệt độ thấm q 900C thép có chất hạt lớn, tốc độ thấm chậm, thời gian thấm kéo dài 7.4 KIM LOẠI VÀ HỢP KIM MÀU THÔNG DỤNG 62 7.4.1 Nhơm hợp kim nhơm a Các đặc tính nhơm - Là kim loại có dạng thù hình, mạng tinh thể lập phương diện tâm với thông số mạng: a = 4,04Ǻ; - Khối lượng riêng nhỏ:  = 2,7 g/cm3; - Tính chống ăn mịn cao (Al2O3); - Tính dẫn điện dẫn nhiệt cao; - Nhiệt độ nóng chảy thấp: tnc = 660C; - Cơ tính thấp: b = 60 MPa; 0,2 = 20 MPa, mềm, độ cứng 25 HB, dẻo dẽ biến dạng, cán, kéo 7.4 KIM LOẠI VÀ HỢP KIM MÀU THƠNG DỤNG 63 b Các tạp chất thường có nhôm công dụng - Các tạp chất thường gặp nhôm Sắt Silic - Sắt tạp chất có hại, tạo FeAl3, Fe2Al7 giịn nên làm giảm tính dẻo nhơm; - Sắt Silic tạo hợp chất hoá học Al – Fe – Si nằm biên giới hạt làm giảm tính nhơm - Gồm: + Loại có độ đặc biệt A999 tức có 99,999%Al; + Loại có độ cao A995 (99,995%Al), A99 (99,99%Al); + Loại có độ kỹ thuật A85 (99,85%Al) A8 (99,8%Al) - Nhôm kỹ thuật dùng làm làm đồ dùng gia đình xoong, nồi, chậu, xơ, khung, cửa, ống dẫn, thùng chứa, 7.4 KIM LOẠI VÀ HỢP KIM MÀU THÔNG DỤNG 64 Hợp kim nhôm - Theo giản đồ trạng thái Al chia hợp kim nhơm hệ thành hai nhóm biến dạng đúc - Hợp kim nhôm biến dạng: + Các hợp kim (bên trái F) có tổ chức dung dịch rắn  nung nóng (làm nguội) khơng có chuyển biến pha nên khơng hố bền nhiệt luyện; + Các hợp kim (F – C’) có tổ chức dung dịch rắn + pha thứ hai  hoá bền nhiệt luyện - Hợp kim nhôm đúc: loại (bên phải điểm C’) tổ chức có tinh 7.4 KIM LOẠI VÀ HỢP KIM MÀU THÔNG DỤNG 65 a Hợp kim nhôm biến dạng + Hợp kim nhôm với 4%Cu - b = 250300 MPa, sau 57 ngày b = 400 MPa → hoá già tự nhiên; + Đura (đuraluminium – nhôm cứng) hợp kim ba nguyên tố Al – Cu – Mg (~4%Cu, ~1%Mg) - Độ bền cao b = 420  470 MPa, 0,2 = 240  320 MPa HB = 100,  = 15  18%, khối lượng riêng  = 2,8 g/cm3 nên có độ bền riêng lớn ( b/ = 1516 km) 7.4 KIM LOẠI VÀ HỢP KIM MÀU THƠNG DỤNG 66 b Hợp kim nhơm đúc - Các hợp kim nhơm đúc kí hiệu là: A + Silumin đơn giản (Al – Si) - Kí hiệu: A2 gồm (1013%) Si có b = 130 MPa sau biến tính b = 180 MPa + Silumin phức tạp - Là hợp kim Al với (430%) Si có thêm nguyên tố Cu, Mg, Mn - Kí hiệu: A4  A30 có b = 200  250 MPa 7.4 KIM LOẠI VÀ HỢP KIM MÀU THÔNG DỤNG 67 7.4.2 Đồng hợp kim đồng a Các đặc tính đồng Đồng kim loại có dạng thù hình, mạng tinh thể lập phương diện tâm với thơng số mạng a = 3,60 Ǻ Đồng có màu đỏ nên gọi đồng đỏ, đồng có đặc tính sau: - Khối lượng riêng lớn:  = 8,94 g/cm3; - Tính chống ăn mịn cao (Cu2O); - Tính dẫn điện dẫn nhiệt cao; - Nhiệt độ nóng chảy cao: tnc = 1083C; - Rất dẻo, dễ biến dạng: b = 160MPa; 0,2 = 35MPa, độ cứng 40 HB, sau biến dạng nguội b = 450MPa; 0,2 = 400MPa 7.4 KIM LOẠI VÀ HỢP KIM MÀU THÔNG DỤNG 68 b Các tạp chất thường có đồng cơng dụng - Các tạp chất có hại đồng là: Pb, Bi, O2 - Pb Bi có hại chỗ tạo tinh dễ chảy; - O2 tồn dạng Cu2O thuộc tổ chức tinh (Cu + Cu2O) làm cho đồng giòn - Kí hiệu: M số mức độ lẫn tạp chất (Nga): M00 (99,99%Cu); M0 (99,95%Cu); M2 (99,90%Cu); M3 (99,70%Cu); M4 (99,00%Cu) 7.4 KIM LOẠI VÀ HỢP KIM MÀU THÔNG DỤNG 69 Hợp kim đồng - Theo tính cơng nghệ hợp kim đồng chia hợp kim đồng biến dạng hợp kim đồng đúc - Theo thành phần hoá học hợp kim đồng phân thành đồng thau đồng a Đồng thau - Latông - Đồng thau đơn giản: Là hợp kim có hai nguyên tố Cu Zn + Kí hiệu: Л70  Л96 (ЛaTyHb) Л70 gồm: 70%Cu 30%Zn - Đồng thau phức tạp: Cu Zn cịn có ngun tố khác Pb, Sn, Al, Ni… 7.4 KIM LOẠI VÀ HỢP KIM MÀU THÔNG DỤNG 70 b Đồng - Brông - Là hợp kim đồng với nguyên tố khác, như: Cu – Sn gọi đồng thiếc, Cu – Al đồng nhơm,… + Kí hiệu: Бpxx y-y (xx: Các nguyên tố, y-y: % nguyên tố) + Đồng thiếc (Cu – Sn) - hợp kim chủ yếu gồm hai nguyên tố Cu Sn, thường dùng hợp kim < 15%Sn - Ví dụ: БpO10; БpOЦC4-4-4 (4%Sn - 4%Zn - 4%Pb) + Đồng nhôm (Cu – Al) - hợp kim chủ yếu gồm hai nguyên tố Cu Al - Ví dụ: БpA5 (5%Al) + Đồng berili (Cu – Be) - Ví dụ: БpБ2 (2%Be) + Đồng chì (Cu – Pb) + Đồng Silic (Cu – Si) 7.4 KIM LOẠI VÀ HỢP KIM MÀU THÔNG DỤNG 71 7.4.3 Hợp kim ổ trượt - Có hệ số ma sát nhỏ với bề mặt trục thép; - Ít làm mịn cổ trục thép chịu áp lực cao; - Tính cơng nghệ tốt: dễ đúc, khả dính bám vào cao; - Rẻ 7.4 KIM LOẠI VÀ HỢP KIM MÀU THÔNG DỤNG 72 Hợp kim ổ trượt có nhiệt độ chảy thấp (Babit) - Hợp kim ổ trượt sở kim loại có nhiệt độ chảy thấp như: Sn, Pb, Zn, Al có tên chung babit - Đặc tính chung babit là: + Rất mềm nên làm mịn cổ trục thép, + Có hệ số ma sát bé giữ dầu tốt, + Không chịu áp suất nhiệt độ cao 7.4 KIM LOẠI VÀ HỢP KIM MÀU THÔNG DỤNG 73 a Babit thiếc - Babit thiếc có tính dẫn nhiệt tốt, dẻo bền, chống ăn mòn thường dùng để chế tạo ổ trượt quan trọng với tốc độ lớn trung bình tuốc bin, động Diezen - Thường sử dụng: Б83: 83%Sn, 10  12%Sb,  7%Cu 7.4 KIM LOẠI VÀ HỢP KIM MÀU THÔNG DỤNG 74 b Babit chì - Là hợp kim sở chì với  16%Sn  16 %Sb, ~ 1%Cu Sử dụng động xăng, chịu va đập rẻ - Thường sử dụng: Б6 Б16 c Hợp kim nhôm - Là loại hợp kim ổ trượt có hệ số ma sát nhỏ, nhẹ, tính dẫn nhiệt cao, chống ăn mòn cao dầu, tính cao, tính cơng nghệ AO 9-2, AO 3-1 (3%Sn, 1%Cu) 7.4 KIM LOẠI VÀ HỢP KIM MÀU THƠNG DỤNG 75 Hợp kim ổ trượt có nhiệt độ chảy cao - Là loại hợp kim chịu áp lực lớn có độ bền cao Thường dùng gang xám đồng + Gang xám - Thường dùng loại gang có Peclit nhỏ mịn đóng vai trị cứng Grafit đóng vai trị hạt mềm đồng thời rãnh chứa dầu VD: AЧC-1; AЧC-2; AЧB-1; AЧB-2; AЧK-1; AЧK-2 7.4 KIM LOẠI VÀ HỢP KIM MÀU THƠNG DỤNG 76 + Đồng thiếc (Brơng thiếc) - Ổ trượt làm đồng thiếc chịu áp lực lớn tốc độ vòng quay cao VD: БpOЦC5-5-5 (5%Sn-5%Zn-5%Pb) + Đồng chì (Brơng chì) - Có cứng, dai Cu, hạt mềm Pb → hệ số ma sát lớn có độ bền mỏi cao, dẫn nhiệt độ dẻo cao VD: БpC30 (30% Pb) ... nghệ khí CHƯƠNG MỘT SỐ LOẠI THÉP VÀ HỢP KIM MÀU THÔNG DỤNG NỘI DUNG 7.1 Thép kết cấu 7.2 Thép hợp kim dụng cụ 7.3 Thép hợp kim có tính chất đặc biệt 7.4 Kim loại hợp kim màu thông dụng 7.1 THÉP KẾT... Tính chống ram 7.1 THÉP KẾT CẤU b Thành phần hợp kim thép hợp kim ❖ Nhóm nguyên tố hợp kim - Gồm: Cr, Mn, Si, Ni - tăng độ bền thép; - Đặc điểm: + Rẻ dễ kiếm, tổng lượng hợp kim thường 13% (56%);... A20; A30) Thép ổ lăn - Gồm: OL100Cr1,5 ( ШХ9, ШХ15); - Độ cứng tính chống mài mòn cao ( 64 HRC) 7.2 THÉP DỤNG CỤ 29 Thép dụng cụ loại thép sử dụng để chế tạo công cụ gia công kim loại: + Dao
- Xem thêm -

Xem thêm: Chương 7_Một số loại thép và hợp kim màu thông dụng,

Từ khóa liên quan