HỢP KIM TRÊN cơ sở fe pα+fe 3 c

H P KIM TRÊN CƠ S Fe Thép C thép h p kim Thép cacbon Hợp kim Fe-C (%C < 2,14) Ō nung nóng đ t t chức γ hoàn toàn, dẻo, dễ biến d ng Thành phần hoá học: Fe, C (%C< 2,14) + Mn (< 0,8%) + Si (< 0,4%) + P, S (< 0,05%) T p chất có h i P[α+Fe3C] T p chất có lợi nh h ởng C đến t chức tính - nh h ởng đến t chức tế vi: Công dụng thép theo %C σb MPa -%C < 0,05% : Ferit % - 0,05% < C < 0,8% : F + P -%C = 0,8% : 100% Peclit - %C > 0,8% : P + XeII HB - Tăng độ cứng %C tăng (0,1%C~25HB); - Gi m độ dẻo, độ dai va đập; - Tăng độ bền đ t cực đ i kho ng 0,8-1,0%C Kết cấu xây dựng, dập sâu: độ dẻo, dai cao, độ bền, cứng thấp; - Thép C trung bình (0,3-0,5%C) Chi tiết máy chịu t i trọng tĩnh va đập cao: tính t ng hợp cao; δ% - nh h ởng đến tính: - Thép C thấp (%C < 0,25%) %Xementit %Ferit %Peclit %C - Thép C cao (0,55-0,65%C) Các chi tiết đàn h i: độ cứng cao, giới h n đàn h i cao - Thép C cao (%C> 0,7%) Dụng cụ cắt, khuôn dập, dụng cụ đo: độ cứng cao, tính chống mài mịn tốt Phân lo i thép C Phân lo i theo độ s ch t p chất có h i (P, S): - Chất l ợng th ờng: %P,S < 0,05% - Chất l ợng tốt: %P, S < 0,04% u điểm: - Rẻ, dễ kiếm không dùng nguyên tố hợp kim đắt tiền; - Có tính phù hợp với điều kiện thơng dụng; - Có tính cơng nghệ tốt: dễ đúc, cán, rèn, cắt thép hợp kim; - Chất l ợng cao: %P, S < 0,03% - Chất l ợng cao: %P, S < 0,02% Phân lo i theo ph ơng pháp khử Oxy: - Thép sôi (khử Oxy ch a triệt để): sử dụng FeMn; - Thép lặng (khử Oxy triệt để): sử dụng FeMn, FeSi Al; - Thép nửa lặng: khử Al, FeMn Nh ợc điểm: - Độ thấm tơi thấp hiệu qu hố bền nhiệt luyện khơng cao; - Tính chịu nhiệt độ cao (gi m độ bền, bị oxy hóa m nh); - Khơng có tính chất lý, hố đặc biêt: chống ăn mịn, tính cứng nóng… Thép h p kim Các đặc tính thép hợp kim: - Cơ tính tính cơng nghệ: - Độ bền cao hẳn thép C t ơng đ ơng sau nhiệt luyện; -Tr ng thái không nhiệt luyện, độ bền khác không nhiều so với thép C; - Độ thấm lớn, tốc độ nguội tới h n nhỏ; - Tăng % hợp kim Ō tăng hiệu qu hóa bền, gi m độ dẻo, dai - Tính cơng nghệ thép C; - Tính chịu nhiệt độ cao: - Cácbit nhiều nguyên tố HK có tác dụng ngăn c n phân hoá M, kết tụ cácbit Ō giữ độ bền, cứng nhiệt độ cao; - Có lớp oxyt đặc biệt, xít chặt chống oxy hóa nhiệt độ cao; - Tính chất đặc biệt: - Bền ăn mịn nhiều mơi tr ờng; - Có từ tính đặc biệt, tính giãn nở nhiệt đặc biệt… nh h ởng nguyên tố hợp kim đến t chức thép nh h ởng nguyên tố hợp kim đến t chức thép - T o thành Cácbit: kết hợp với C t o thành cácbit: Mn, Cr, Mo, W, Ti… - Hoà tan vào Fe t o dung dịch rắn: Mn, Si, Cr, Ni, Co + Với hàm l ợng nhỏ: HB Mn 220 Kh t o cácbit nguyên tố HK ak (kJ/m2) Fe(3d6) Mn(3d5) Cr(3d5) Mo(4d5) W(5d5) V(3d3) Ti(3d2) Zr(4d2) Nb(4d4) 3000 Si Ni 2500 T o cácbit TB T o cácbit m nh Cr Mn7C3 Ni TiC W6C 500 100 Si T o cácbit m nh Mn Cr T o cácbit m nh 6% 6% + Với hàm l ợng lớn (> 10 %):Cr, Mn, Ni làm thay đ i cấu hình GĐP Fe-C Cr – thu hẹp vùng γ ( Cr >20% Ō α t n t i đến nhiệt độ ch y lỏng; Mn,Ni mở rộng vùng γ, >10-20% Ō γ t n t i nhiệt độ th ờng’ nh h ởng nguyên tố hợp kim trình nhiệt luyện Chuyển biến nung nóng tơi: - Cacbit hợp kim khó hịa tan vào γ Xe Ō ŋ Ttơi + τgn + thép cacbon 1,00%C: Fe3C Ō Ttôi ~ 780oC; + thép HK thấp 1,00%C + 1,50%Cr: (Fe,Cr)3C, Ō Ttôi ~ 830oC; + thép HK cao 1,00%C + 12,0%Cr: Cr23C6, Ō Ttôi >1000oC - Giữ h t nhỏ TiC, ZrC, NbC, VC tác dụng m nh, WC, MoC yếu Riêng Mn làm to h t Các nguyên tố Cr, Ni, Si, Al : trung tính Tăng độ n định Austenit nguội độ thấm tôi: - Nguyên tố HK (trừ Co) tăng độ n định γ nguội: Ō ōVth, ŋ độ thấm Ō ŋhiệu qu hóa bền, ō cong vênh Tăng l ợng Austenit d : -Nguyên tố HK (trừ Co, Al, Si) gi m nhiệt độ Ms Ō ŋ γd Ō thép HK cao ph i gia công l nh, ram nhiều lần Phân lo i cácbit: - Xêmentít hợp kim: Mn, Cr, Mo, W (1-2%) Ō (Fe,Me)3C n định hơn, ŋTtôi - Cácbit m ng phức t p: Cr, Mn >10% Ō Cr7C3, Cr23C6, Mn3C, Ttôi>10000C - Cácbit kiểu Me6C: Cr, W, Mo Ō khó hịa tan vào γ, Ttơi ~1200 - 13000C - Cácbit kiểu m ng đơn gi n MeC (Me2C): V, Ti, Zr, Nb (0,1%): cứng, giịn, khơng hịa tan Ō giữ h t thép nhỏ, tăng m nh tính mài mịn Các khuyết tật thép HK: - Thiên tích: Thép hợp kim cao sau kết tinh có t chức khơng đ ng nhất, cán t o nên t chức thớ với tính khơng đ ng đều; - Đốm trắng : Vết nứt nhỏ d ng đốm trắng bề mặt H2 hịa tan vào thép lỏng, m nh tr ng thái rắn, gây nứt ak Nguội nhanh Nguội chậm - Giòn ram lo i I (280-3500C) : M phân hủy không đ ng cacbit ε tiết khỏi M d ng làm thép bị giòn Ō tránh ram kho ng nhiệt độ - Giòn ram lo i II (500-6000C) : Thép HK Cr, Mn, Cr-Ni, Cr-Mn ram 500 ÷ 600oC nguội chậm thúc đẩy tiết pha giòn biên giới h t Ō Nguội nhanh, thêm 0,2 ÷ 0,5%Mo hay 0,50 ÷ 1%W Phân lo i thép hợp kim: Theo t chức cân bằng: - thép tr ớc tích; - thép tích; - thép sau tích; - thép Lêđêburit; - thép Ferit; - thép Austenit; Theo t chức th ờng hố: - thép họ Peclít; - thép họ Máctenxit; - thép họ Austenit; Đặc tính số nguyên tố hợp kim thép Nguyên tố Nâng cao độ thấm tơi Hóa bền ferit Làm nhỏ hạt Hình thành cácbit Chống ram Cơng dụng bật Cr Mạnh Trung bình Yếu Trung bình Trung Bình Có loại thép để nâng cao độ thấm tôi, chống ăn mịn chịu nhiệt Mn Mạnh Mạnh Thơ hạt Yếu Yếu Dùng thay Ni tạo thép austenit - thép Cr, Mn, Si… Si Yếu Mạnh Không Không Trung bình Chống ơxy hóa, chế tạo thép kỹ thuật điện, thép đàn hồi - thép Cr-Ni, Cr-Ni-Mo… Ni Trung bình Trung bình Khơng Khơng Khơng Nâng cao độ dai va đập, tạo thép austenit Mạnh Mạnh Theo nguyên tố hợp kim: Dựa theo tên nguyên tố HK Theo t ng l ợng nguyên tố HK: - thép HK thấp: Σ < 2,5%; - thép HK trung bình: 2,5% < Σ < 10%; - thép HK cao: Σ > 10%; Theo công dụng: - thép HK kết cấu; - thép HK dụng cụ; - thép HK đặc biệt; Tiêu chuẩn thép Tiêu chuẩn Việt Nam Thép cán thông dụng Theo TCVN 1765-75: thép C kết cấu chất lượng thường để làm kết cấu xây dựng với %P (0,04-0,07%) %S (0,05-0,06%) CT xx (n, s, ) Ký hiệu thép C Thép nửa thường Thép lặng Giới hạn bền kéo lặng tối thiểu Thép sơi (kG/mm2) • Các loại thép qui định (bảo đảm) thành phần – nhóm B: TCVN có mác từ BCT31 đến BCT61 Tuy ký hiệu số với nhóm A, song để tra bảng tìm thành phần hố học thép • Các loại thép qui định (bảo đảm) có tính lẫn thành phần – nhóm C: có mác từ CCT34 đến CCT52 Mo Rất mạnh Yếu Trung bình W Trung bình Yếu Trung bình Mạnh Mạnh V Khó hịa tan Yếu Mạnh Mạnh Mạnh Làm nhỏ hạt Mạnh Rất mạnh Rất mạnh không Làm nhỏ hạt mạnh V Ti Khơng Chống dịn ram loại II, nâng cao độ bền nhiệt Thép cacbon chế tạo máy C xx (xx: phần vạn hàm lư ng C) Tiêu chuẩn thép chế tạo máy h p kim xx Me1 xx Me2 xx……… (A) C trung bình phần v n chất l ợng cao ký hiệu hoá học nguyên tố + xx (phần trăm khối l ợng) Tiêu chuẩn thép dụng cụ Thép cacbon: CD xx (xx: phần vạn hàm lư ng C) Thép h p kim (giống thép chế tạo máy) Tiêu chuẩn Nga Đối với thép hợp kim: có chữ (chỉ nguyên tố hợp kim) lẫn số (chỉ l ợng cacbon nguyên tố hợp kim) theo nguyên tắc: Đối với thép cán thơng dụng: • Các loại thép qui định (bảo đảm) tính: ГО có mác từ CT0 đến CT6, Để phân biệt thép sôi, nửa lặng lặng sau mác ГО có К , , • Các loại thép qui định (bảo đảm) thành phần: ГО đến БCT6; • số đầu phần vạn cacbon (nếu khoảng 1% C khơng cần ghi); • Tiếp theo ký hiệu nguyên tố số phần trăm (nếu xấp xỉ 1% khơng cần ghi) có mác từ БCT0 • Các loại thép qui định (bảo đảm) có tính lẫn thành phần: ГО mác từ BCT1 đến BCT5 có Đối với thép cacbon để chế tạo máy: ГО BG có ký hiệu giống hệt nhau: theo số phần vạn cacbon, ví dụ mác CT45 thép có trung bình 0,45%C (cT viết tắt cTaљ cmaљ=thép) Cr Ni W Mo Ti Si Mn V X H B M T C Γ Φ 40Cr 35CrMnTi 90CrSi 140CrW5 40X 35XΓT 9XC XB5 Tiêu chuẩn Trung quốc GB (Guójiă Biăozhian - Tiêu chuẩn Quốc gia) Xây dựng sở tiêu chuẩn Nga Đối với thép cán thơng dụng: • Ký hiệu A1 đến A7 (con số thứ tự cấp độ bền tăng dần) Để phân biệt thép sôi, nửa lặng lặng sau mác GB có F, b (thép lặng khơng có đi); • Các loại thép qui định (bảo đảm) thành phần: B1 đến B7; • Các loại thép qui định (bảo đảm) có tính lẫn thành phần: từ C2 đến C5 Đối với thép cacbon để chế tạo máy: theo số phần vạn cacbon, ví dụ mác 45 thép có trung bình 0,45%C Đối với thép hợp kim: có chữ (chỉ nguyên tố hợp kim) lẫn số (chỉ l ợng cacbon nguyên tố hợp kim) theo nguyên tắc: • số đầu phần vạn cacbon (nếu lớn 1% C khơng cần); • Tiếp theo ký hiệu hố học nguyên tố số phần trăm (nếu xấp xỉ 1% khơng cần) Đối với thép dụng cụ cacbon: có từ T7 đến T13 (số phần nghìn cacbon trung bình) Thép dụng cụ hợp kim ký hiệu Ký hiệu tất loại thép hợp kim dù thép chế tạo máy, thép công dụng đặc biệt hay thép dụng cụ nh Ví dụ, thép dụng cụ hợp kim CrWMn có khoảng 1%C, khoảng 1% Cr, khoảng 1% Mn, 1% W Tiêu chuẩn Mỹ - Thép chế t o máy: Thép cán AISI/SAE Lo i thép HK - Đối với thép cán thông dụng th ờng dùng ASTM ký hiệu theo số (42, 50, 60, 65) σ0,2 (ksi) * - Đối với thép HSLA th ờng dùng SAE (Society of Automotive Engineers) ký hiệu bắt đầu số hai số σ0,2 (ksi) ASTM - (American Society for Testing and Materials) SAE - (Society of Automotive Engineers) * ksi = 1000 psi = 6,8948 MPa = 0,703 kG/mm2 - Thép dụng cụ: W - n ớc (water), O - dầu (oil), S - thép DC chịu va đập (shock) T - thép gió W (tungsten) - Thép khơng gỉ : 2,3: thép austenit 4: thép ferit 5: thép mactenxit 10×× thép cacbon 11×× thép dễ cắt có S 5××× 12×× thép dễ cắt có S P 13×× thép Mn (1,00 - 1,765%) 15×× thép Mn (1,75%) 2×××thép Ni 3×××thép Ni-Cr 4××× thép Cr 6××× 7××× 8××× 9××× ××B×× ××L×× thép Mo thép Cr-V thép W-Cr thép Ni-Cr-Mo thép Si-Mn thép B thép chứa Pb Ví dụ: - thép 1038 có 0,35 - 0,42%C; 0,60 - 0,90% Mn; %P ≤ 0,040; %S ≤ 0,050 cho bán thành phẩm rèn, thanh, dây, cán nóng, cán tinh ống khơng hàn; - thép 5140 có 0,38 - 0,43%C; 0,70 - 0,90%Mn; %P ≤ 0,035; %S ≤ 0,040; 0,15 - 0,30% Si; 0,70 - 0,90% Cr Nếu thép bảo đảm độ thấm tơi đằng sau ký hiệu có thêm chữ H, ví dụ 5140 H, 1037 H Số thứ tự M - thép gió Mo-W (molydenium) H - thép DC biến d ng nóng (hot), D - thép DC biến d ng nguội (cold) A - thép DC biến d ng nguội, tơi khơng khí (air) AISI xxx Kí hiệu nhóm thép C trung bình phần v n Tiêu chuẩn Nhật B n: JIS AISI x x Kí hiệu nhóm thép xx xx Số thứ tự Nhật Bản dùng tiêu chuẩn JIS (Japanese Industrial Standards), với đặc điểm dùng hoàn toàn hệ đo lư ng quốc tế, cụ thể ng suất theo MPa Thép cán thông dụng: đ ợc ký hiệu số giới hạn bền kéo hay giới hạn chảy thấp (tùy loại) SS - thép cán th ờng có tác dụng chung, SM - thép cán làm kết cấu hàn, thêm chữ A SMA - thép chống ăn mòn khí quyển, SB - thép làm nồi Thép chế tạo máy Thép dụng cụ: bắt đầu SK số thứ tự: Thép cacbon chế tạo máy: SK× - thép dụng cụ cacbon S××C hay S××CK ×× phần vạn cacbon trung bình (K: loại có chất l ợng cao: l ợng P, S không lớn 0,025%) S (xxxx) Ký hiệu cho thép HK xxx C trung bình phần v n số thứ tự Biểu thị cho lo i thép HK SKH× - thép gió SKS× - thép làm dao cắt khuôn dập nguội SKD SKT - thép làm khuôn dập nóng, đúc áp lực Thép khơng gỉ: đ ợc ký hiệu SUS số trùng với số AISI Thép chịu nhiệt: đ ợc ký hiệu SUH Thép hợp kim chế tạo máy SCr - thép kết cấu Cr, SMn - thép Mn, SACM - thép Al-Cr-Mo, SUJ - thép lăn, SUP - thép đàn h i, SNC SCM SNCM SUM - thép kết cấu Ni-Cr - thép kết cấu Cr-Mo - thép kết cấu Ni-Cr-Mo - thép dễ cắt Thép xây dựng Đối chiếu số mác thép c a nước Г C45 45 45 AISI/ SAE G10450 1045 40Cr 40X 40Cr G51400 5140 OL100Cr2 ЩX45 GCr15 G52986 42100 20Cr13 20X13 2X13 08Cr18Ni10 08X18H80 TCVN GB UNS JIS AFNOR DIN S45C XC45 C45 SCr440 42C4 41Cr4 SUJ2 100C6 100Cr6 S42000 420 SUS420 Z20C13 X20Cr13 0Cr18Ni9 S30200 304 SUS304 Z7CN18.09 15Cr-Ni18-10 CD100 Y10 T10 T72301 W109 SK4 Y1-90 C105W1 210Cr12 X12 Cr12 T30403 D3 SKD1 Z200C12 X210Cr12 80W18Cr4V P18 W19Cr4V T12001 T1 SKH2 Z80WCV S 18-0-1 CT34 CT2 SS300 F3360 Fe360 A2 − ASTM 36 a/ Đặc điểm chung - phân loại Đặc điểm chung: - Đủ độ bền, độ dẻo cao (Ł ~ 15-30%), độ dai tốt ak ~ 500 kJ/m2; - Tính hàn tốt, dễ uốn, dễ cắt; Mn Cr + Mo + V Ni + Cu C đl = C + + + ,% - %C < 0,22%, %Cđl < 0,55%; 15 - Sử dụng trực tiếp tr ng thái cung cấp; Phân lo i: - Theo thành phần hóa học hay độ bền: thép cacbon thép hợp kim thấp độ bền cao (HSLA); - Theo công dụng: thép công dụng chung thép công dụng riêng (cốt bêtơng, chun đóng tàu, làm cầu ) b) Thép C thông dụng: - thép C chất l ợng th ờng, bền bình th ờng (ơ0,2 < 300 ÷ 320MPa) d ng bán thành phẩm cán nóng (ống, thanh, góc, hình, lá, tấm, dây ); -TCVN 1765-75 chia thép XD làm nhóm ACT(CT), BCT, CCT - Thép CT quy định tính: từ CT31 đến CT61, CT38 ph biến nhất; - Thép BCT quy định thành phần: từ BCT31 – BCT61 (tra b ng); - Thép CCT quy định c tính thành phần; Thép xây dựng c) Thép h p kim thấp độ bền cao (HSLA): - Hợp kim: làm h i tính hàn Mn, Si, Cr, Cu, (Ni, B N), V, Nb làm nhỏ h t, 0,20-0,30% Cu bền ăn mịn khí -T ng l ợng hợp kim < 2,0 - 2,5%, Cu + Ni + V + Mo ~ 1,00%, riêng Mn tới 1,00% - Độ bền cao (σ0,2 > 300 - 320MPa) tiêu tính khác b o đ m yêu cầu thép xây dựng; - Hiệu qu : dùng thép HSLA có σ0,2 = 350MPa tiết kiệm 15% kim lo i, σ0,2 = 400MPa : 25 - 30%, σ0,2 = 600MPa : 50% - Nh ợc điểm: tính hàn kém, dễ bị phá hủy giòn nhiệt độ âm sâu Thép HSLA ASTM Loại thép Nguyên tố Tính chất ng dụng h p kim A242 Thép kết cấu Cr,Cu,N,Ni,Si, Chống ăn mịn khí Kết HSLA Ti,V cấu hàn, gấp lần so với thép đinh tán th ờng A572 Thép kết cấu Nb,V,N Giới h n ch y cao (290- Kết HSLA 450)MPa chất l ợng cao A588 bền cao cấu đinh hàn tán (cầu, nhà) Thép kết cấu Nb, HSLA độ V,Cr,Ni,Mo, Cu,Si,Ti,Zr Giới h n ch y cao > 345, Kết cấu hàn, MPa, chống ăn mịn khí đinh tán, có khối gấp lần so với l ợng nhỏ, tiết thép th ờng kiệm thép Thép chế tạo máy a/ Các yêu cầu chung: b/ Thép thấm C Đặc điểm: %C thấp 0,10 0,25%C (0,3%C) để chịu t i trọng tĩnh va đập cao, bề mặt thấm C + & ram thấp để chịu mài mịn m nh; Cơ tính: Độ bền cao (giới h n ch y), độ dai va đập lớn, giới h n mỏi cao, chịu mài mịn; Tính cơng nghệ: Dễ biến d ng nóng, dễ gia cơng cơ, nhiệt luyện để c i thiện tính, tăng độ bền; Tính kinh tế: Do s n l ợng lớn nên yêu cầu ph i rẻ; Thành phần hóa học: C nguyên tố hợp kim - Cr, Mn, Si, Ni; nguyên tố hợp kim phụ - Ti, Zr, V, Nb, Mo; Cùng t ng l ợng hợp kim, hợp kim hóa phức t p nhiều nguyên tố có hiệu qu cao hợp kim hóa đơn gi n; - Thép Cr: 15Cr, 20Cr, 15CrV, 20CrV, chi tiết nhỏ d = (20-40)mm, nhiệt độ thấm 900-9200C, t o cacbit Cr dễ bão hòa C Ō b sung Ni, Mn; - Thép Cr-Ni, Cr-Ni-Mo: độ thấm lớn, bền & dai cao: + Thép Cr-Ni th ờng, 20CrNi Ō chi tiết phức t p, chịu t i trọng va đập cao, d = (50-75)mm, hiệu qu kinh tế không cao; + Thép Cr-Ni cao, %Ni ~ 2-4%, Cr ~ 1%, Ni/Cr ~ 3-4: 12CrNi3A, 20Cr2Ni4A Ō chi tiết quan trọng, d > 100mm, chịu t i trọng nặng, bị mài mòn m nh; đắt tiền, khó gia cơng cơ, nhiệt luyện phức t p + Thép Cr-Ni-Mo: thêm 0,10 – 0,40% Mo, tăng độ thấm tôi: 20CrNi2Mo, 18Cr2Ni4MoA Ō thép thấm C tốt dùng cho mục đích quan trọng; - Thép C: C10, C15, C20, C25 cho chi tiết bé (Φ < 10 – 20), đơn gi n, chịu mài mòn thấp, nhiệt độ thấm thấp 900-9200C, không trực tiếp; - Thép HK: 15Cr, 20Cr, 15CrV, 20CrMo, 15CrMnTi, 18CrMnTi cho chi tiết lớn, phức t p, chịu mài mòn cao, hợp kim Cr riêng, kết hợp với Mn, Ni, Ti, V, Mo, không dùng Si, không dùng riêng Mn; - Thép Cr-Mn-Ti: 18CrMnTi, 25CrMnTi, 30CrMnTi, 25CrMnMo Ō bánh tơ t i nhẹ, trung bình, tính t ơng đ ơng thép Cr-Ni, dễ cắt gọt, rẻ tiền hơn, có Mn – khơng bị q bão hịa C, Ti – giữ h t nhỏ, nhiệt độ thấm 930 – 950 0C, sau thấm tơi trực tiếp, biến d ng c/ Thép hóa tốt Đặc điểm: %C trung bình 0,30 0,50%C để chịu t i trọng tĩnh va đập t ơng đối cao, bề mặt bị mài mịn Ō tính t ng hợp cao sau nhiệt luyện hóa tốt (tơi + ram cao); -Nguyên tố HK chính: Cr, Mn : 1-2%, Ni : 14%, Si < 1%; - Nguyên tố HK phụ: Mo, W tránh giòn ram II; Nhiệt luyện: - Tôi + ram cao đ t t chức Xoocbit ram, tính t ng hợp cao, độ cứng 25-30 HRC, gia cơng tinh đ t kích th ớc & độ bóng bề mặt; - Tơi bề mặt + ram thấp đ t t chức M ram độ cứng (52-58)HRC cho lớp bề mặt, lõi giữ t chức X ram đ t yêu cầu đề ra; Thép C: C30, C35, C40, C45, C50 chi tiết nhỏ d < (20-30) mm, hình d ng đơn gi n, độ bền t ơng đối thấp: σb = 750 ÷ 850MPa; Thép Cr: %Cr = 0,5-1% : 40Cr, 40CrVA Ō c i thiện tính tơi (tơi dầu, tăng độ thấm tơi, chi tiết nhỏ t ơng đối phức t p d = (20-40) mm; Thép Cr-Mo : thêm 0,25% Mo: 38CrMoA Ō chống giịn ram II, tăng độ thấm tơi: chi tiết trung bình d > 50 mm, t ơng đối phức t p; Thép Cr-Mn, Cr-Mn-Si : Cr, Mn, Si ~ 1% : 40CrMn, 30CrMnSi Ō chi tiết trung bình d = (50-60) mm, cứng giịn hơn, ph biến; Độ thấm - Thép Cr-Ni, Cr-Ni-Mo: độ thấm cao, độ dẻo dai tốt: + Thép Cr-Ni thấp: %Cr, Ni ~ 1%: 40CrNi Ō chi tiết phức t p d = (50-60) mm, bị giịn ram II, gia cơng cắt Ō dùng; + Thép Cr-Ni cao: 1-2%Cr, 3-4%Ni, (Ni/Cr ~ 3-4) : 30CrNi3A Ō chi tiết quan trọng, d > 100mm (tôi thấu tiết diện bất kỳ), tính t ng hợp cao, dễ giịn ram II, tính gia cơng cắt kém; + Thép Cr-Ni cao với Mo: thêm 0,15 – 0,40% Mo, tăng độ thấm tôi, tránh giòn ram II : 38Cr2Ni2Mo, 38CrNi3MoVA Ō thép chế t o máy tốt nhất, tính t ng hợp cao Ō dùng cho mục đích quan trọng; - Thép chuyên dùng thấm N: 1,6%Cr, 0,3%Mo, 1%Al: 38CrMoAlA Ō nhiệt luyện hóa tốt đ t tính t ng hợp cao, thấm N t o Nitirid nhôm phân tán, độ cứng cao 63 – 72 HRC; d/ Thép đàn hồi: Đặc điểm làm việc yêu cầu tính: chịu t i trọng chu kì, chịu va đập cao, không cho phép biến d ng dẻo Ō yêu cầu tính: σ đh - Giới h n đàn h i cao: ≈ 0,85 ÷ 0,95 σb - Giới h n mỏi cao; - Độ cứng cao: 35 – 45 HRC, độ dẻo, dai thấp vừa ph i; Đặc điểm thành phần nhiệt luyện: %C = 0,5 – 0,7, tăng %HK l ợng C gi m : 0,55 – 0,65%; - Nguyên tố HK: Mn, Si - ŋσđh độ cứng; Cr, Ni - ŋ thấm tôi; th ờng dùng 1%Mn, 2%Si, 2%(Cr+Ni), dùng qúa nhiều (Mn, Si) Ō ŋ cứng & giòn; - Nhiệt luyện: tơi + ram trung bình đ t t chức T ram có σđh max; -Cần chống C nhiệt luyện; cần ŋ giới h n bền mỏi phun bi, cán, ép, kéo nguội sau nhiệt luyện; nâng cao độ nhẵn bóng bề mặt e/ Thép kết cấu cơng dụng riêng: Thép dập sâu: tính dẻo cao Ō %C < 0,2%, %Si ≤ (0,05 ÷ 0,07%) (thép sơi), h t nhỏ : C5s, C8s, C10s, C15s Thép dễ cắt: thép để cắt tự động, phoi dễ gãy vụn: độ cứng 150 – 200 HB, khơng q dẻo: %C = (0,10 ÷ 0,40)%, %P = (0,08 ÷ 0,15)%, %S = (0,15 ÷ 0,35)%, %Mn = (0,8 ÷ 1)% Ō MnS, P làm giịn F, dễ t o phoi, bề mặt nhẵn bóng, dễ t o ren nhỏ, thêm (0,15 ÷ 0,30)% Pb làm thép dễ cắt hơn: 12S, 20S, 30S… Thép lăn: chịu mài mịn điểm - tính đ ng khơng có điểm mềm, độ cứng cao ≥ 64HRC, độ bền mỏi tiếp xúc cao Ō %C ~ 1% qua + ram thấp, Cr ~ 0,50 – 1,50% để tơi thấu, t p chất P, S, khí thấp (thép chất l ợng cao): OL100Cr1,5 - ủ cầu hóa đ t t chức P h t nhỏ mịn, + ram thấp (150-1800C), gia công l nh để khử A d (HRC≥ 65) Các mác thép & đặc điểm: -Thép C & thép Mn: C65, C70, 65Mn : σđh < 800 Mpa, độ thấm thấp (Ł < 15 mm), cung cấp tr ng thái chì biến d ng nguội ł > 70%, quấn nguội làm lò xo, ủ 200 – 300 0C để khử bỏ ứng suất; - Thép C & thép HK khác: 60Si2 : σđh cao hơn, thấm tốt (20 – 30) mm, dễ thoát C nung Ō thêm Cr, Mn, Ni, V : ŋ độ thấm tơi, ō C - 50CrMn, 60Si2CrVA, 60Si2Ni2A; Thép dụng cụ G m nhóm lớn: dụng cụ cắt, dụng cụ biến d ng & dụng cụ đo Yêu cầu: - độ cứng >> độ cứng phôi, chịu mài mòn tốt, đ m b o độ dai va đập, chịu nhiệt tốt để làm việc với suất cao tr ng thái nóng - Có thể rèn & cắt gọt đ ợc, đắt song tu i thọ suất ph i cao; Thành phần: - %C > 0,7%, dụng cụ biến d ng nóng - %C = (0,3 – 0,5)% - Hợp kim : Cr - tăng tính thấm tơi, W & Mo - tăng tính cứng nóng; a/ Thép dụng cụ cắt Điều kiện làm việc & yêu cầu tính: - bề mặt chịu áp lực lớn, bị mài sát & nung nóng, chịu uốn (xoắn) & va đập; - Độ cứng cao (HRC ≥ 60), tính chống mài mịn cao; - Chịu nhiệt độ cao (tính cứng nóng), độ dai đ m b o; Thép làm dao cắt tốc độ thấp (5 – 10 m/s) - Thép C: CD70, CD80, ,CD130 có chất l ợng tốt; + Sau + ram thấp đ t độ cứng ≥ 60HRC, ŋ%C Ō ŋ chịu mài mịn; + Dễ biến d ng nóng, dễ gia công cắt, giá thành rẻ; - Độ thấm thấp (d < 10 mm), dao kích th ớc lớn nhanh bị mịn - Tính cứng nóng thấp ( 200 – 2500C), tốc độ cắt < m/s; - Thép HK: %C ≥ 1%, Cr, Si ~ 1% - tăng độ thấm tơi, cứng nóng (3000C), W ~ - 5% tăng m nh tính chịu mài mịn: 90CrSi, 140CrW5 (66-68 HRC) Thép làm dao cắt tốc độ cao (35 - 80 m/s) - thép gió Đặc điểm: tốc độ cắt cao, tính cứng nóng cao (6000C), tính chống mài mịn tu i bền cao (8-10 lần), thấu tiết diện bất kỳ; Thành phần hóa học & tác dụng nguyên tố HK: %C = 0,7 - 1,5% - ŋ độ cứng t o cacbit, %Cr ~ 4% - ŋ tính thấm tơi, %W ~ (6 - 18)% - t o tính cứng nóng cao (có thể thay 2%W = 1%Mo), V ( đến 5%) - ŋ m nh tính chống mài mịn, giữ h t nhỏ, %Co > 5% - ŋ tính cứng nóng; Nhiệt luyện: Tơi phân cấp, nhiệt độ tơi xác, ram thấp lần đ t độ cứng 64 - 65 HRC Mác thép: Năng suất th ờng: 80W18Cr4V, 85W6Mo5Cr4V Năng suất cao: 85W18Co5Cr4V , 155W12Co5V5Cr4; b/ Thép dụng cụ đo Điều kiện làm việc & yêu cầu: cọ sát với chi tiết dễ bị mịn, biến d ng; - Độ cứng tính chống mài mịn cao (63 – 65) HRC; - Kích th ớc n định, hệ số giãn nở nhiệt bé, t chức n định; - Độ nhẵn bóng bề mặt cao mài, biến d ng nhiệt luyện; Thép dụng cụ đo cấp xác cao: HK hóa Cr, Mn ~ 1% - ŋ độ thấm tôi, Mn cịn ŋ A d (kích th ớc hầu nh khơng thay đ i tơi) - Hóa già n định kích th ớc (120-1400C, 1-2 ngày) Ō t chức M tơi đ ợc n định có độ cứng & chịu mài mòn cao, hệ số giãn nở nhiệt nhỏ; - Th ờng dùng: 100Cr, 100CrWMn; c/Thép dụng cụ biến dạng nguội Điều kiện làm việc & yêu cầu tính: - Độ cứng đủ cao (58 – 62)HRC; -Tính chống mài mòn cao; - Độ bền, độ dai cao; Thành phần hóa học: - %C ~ 1%, chịu va đập cao : 0,4 - 0,6%C, chịu mài mòn cao : 1,5 - 2%C; - Cr, Mn, Si, W với l ợng (~1%) tăng độ thấm tơi; - Cr đến 12%, %C ≥ 1,5 – 2,0% - tăng tính chịu mài mịn; Thép dụng cụ đo cấp xác thấp: yêu cầu đủ cứng & chịu mài mòn - Dùng thép C15, C20 thấm C, + ram thấp; - Thép C45, C50, C55 – bề mặt + ram thấp, thép CD - + ram thấp Thép làm khuôn bé (đơn gi n): CD100, CD120, n ớc; Thép làm khn trung bình: (75 - 100)mm, khuôn bé, phức t p, chịu t i cao: 110Cr, 100CrWMn, 100CrWSiMn (tôi phân cấp, hai môi tr ờng); Thép làm khuôn lớn: (200 - 300)mm, chịu t i trọng nặng, mài mịn m nh; 210Cr12, 160Cr12Mo, 130Cr12V; -Tính chịu mài mịn cao ( 30% cacbit Cr), dập tốc độ cao; - Độ thấm cao: thấu d = 150 – 200mm dầu, đ m b o độ cứng; - Có nhiều chế độ ram khác nhau; Thép làm khuôn chịu t i trọng va đập: 40CrSi, 60CrSi, 40CrW2Si, 50CrW2Si, 60CrW2Si 60CrWMn, sau ph i ram nhiệt độ cao d/Thép dụng cụ biến dạng nóng Điều kiện làm việc & yêu cầu tính: Dụng cụ bị nung nóng (500 – 7000C), song khơng liên tục; kích th ớc lớn chịu t i trọng lớn; - Độ bền độ dai cao, độ cứng vừa ph i (35-45)HRC; - Chịu nhiệt độ cao (tính chống ram cao), chống mỏi nhiệt gây nứt vỡ; - Tính chống mài mịn cao; Thành phần hóa học: - %C trung bình: 0,3 - 0,5%C; - Hợp kim: Cr, Ni - đ m b o độ thấm & độ dai, W (8-10%) - cứng nóng; - Nhiệt luyện: tơi + ram trung bình đ t t chức T ram, tránh giịn ram II; Thép làm khn rèn: thép Cr-Ni (Cr-Mn) có thêm Mo hay W với 0,5%C : 50CrNiMo, 50CrNiW, 50CrNiSiW, 50CrMnMo; -Tính thấm tơi cao (d = 300 mm), phân cấp hay đẳng nhiệt; - Tôi + ram (500-6000C), khuôn lớn cần độ dai cao Ō ŋnhiệt độ ram; - Khi nhiệt luyện, thời gian nung dài, ph i tránh oxy hóa & C; Thép làm khuôn ép ch y: chịu nhiệt độ, áp lực cao hơn, không va đập HK cao Cr + W ~ 10% - tính cứng nóng cao (600-7000C), C ~ 0,3-0,4%, V ~ 1% - chống mài mòn & giữ h t nhỏ, Mo ~ 1% - tăng độ thấm tôi: 30Cr2W8V 40Cr5W2VSi: (~ 11000C), ram (600-6500C) Ō T ram; Khuôn dập truyền Thép h p kim đặc biệt Đặc điểm: %C thấp (0,1-0,15%) cao (> 1,0%) Hợp kim: HK cao (>10%) hay cao (> 20%), th ờng HK hoá đơn gi n; T chức: th ờng có t chức đơn pha A, F M tr ng thái cung cấp; Tính chất: tính chống mài mịn, bền ăn mịn cao, tính chất điện - từ đặc biệt, tính chịu nhiệt độ cao, có tính giãn nở nhiệt, đàn h i đặc biệt; a/ Thép không gỉ Nguyên lý chế t o thép không gỉ: Thép không gỉ hai pha: 0,10 ÷ 0,40%C 13%Cr : 12Cr13, 20Cr13, 30Cr13 40Cr13, có t chức hai pha F(hịa tan Cr cao) cacbit Cr; - Điểm tích (0,3%C), Nguội KK nhận đ ợc t chức M; - n định khí quyển, n ớc ngọt, thụ động hóa dd HNO3; - 30Cr13, 40Cr13 sau + ram (150 - 2000C) - độ cứng 40 - 55HRC; Ferrit Anod : F (-0,44V), Catod Xe (+0,20V) -Thêm 12,5% Cr (1/8 Cr) : EFe ả +0,20V - T o màng Cr2O3 xít chặt (thụ động); Lớp oxyt sắt; Màng thụ động Cr2O3 xít chặt; Xêmetit Thép khơng gỉ pha Ferit: tỉ lệ Cr/C ≥ 150: 08Cr13, 12Cr17, 15Cr25Ti; - Có t chức pha Ferit nên bền ăn mòn lo i hai pha; - Khơng thể hóa bền nhiệt luyện, kh hóa bền biến d ng thấp; - thép 08Cr13 dùng cho kết cấu hàn, 15Cr25Ti dùng làm thép chịu nhiệt; Thép không gỉ pha Austenit: Cr > 16 - 18%, Ni > - 8% Ō t chức pha Austenit nhiệt độ th ờng, đ ợc sử dụng nhiều nhất; - Độ dẻo cao (Ł = 50%), độ bền thép Ferit, hóa bền nhiệt luyện, kh hóa bền biến d ng m nh; - Bền ăn mòn HNO3, H2SO4 HCl loãng nhiệt độ th ờng; - Mác thông dụng: 12Cr18Ni9, 08Cr18Ni11, 08Cr18Ni10Ti, 12Cr18N9Ti… Gang b/ Thép có tính chống mài mịn đặc biệt (thép Hadfield) -Thép Hadfield (thế kỷ 19): 110Mn13Đ, thép đúc với t chức Austenit + l ợng lớn Mn3C (Fe,Mn)3C biên h t Ō ōσb, ak, giòn; - Nung 1050 - 11000C, giữ nhiệt lâu, nguội n ớc Ō độ dẻo dai; - Chỉ có tính chịu mài mịn cao làm việc điều kiện chịu va đập; - Tính gia cơng kém, đúc t o hình; ng dụng - %C > 2%, Si (0,5-4%), Mn (0,21,5%), P < 0,7%, S < 0,15%; - Gang dùng CTM có t chức g m thép cacbon t n t i d ng Graphit, khơng có Xe tự Ō mềm, dễ cắt gọt; -T chức gang xác định bởi: t ng l ợng C +Si & tốc độ nguội; - Gang đ ợc phân lo i theo thép hình d ng G Ō tính gang xám < gang dẻo < gang cầu Kí hiệu gang (TCVN): σbu min, kG/mm2 - GX xx – xx - GZ xx – xx δ min, % - GC xx – xx σbk min, kG/mm2 VD: GZ 50-5 Một số chi tiết máy làm từ gang Thành phần hóa học c a loại gang Loại gang C Si Mn S P Trắng 3,3-3,6 0,4-1,2 0,25-0,80 0,06-0,20 0,05-0,20 Xám 3,0-3,7 1,2-2,5 0,25-1,00