bài giảng thép và hợp kim đặc biệt

THÉP VÀ HỢP KIM ĐẶC BIỆT Khái niệm Là các thép và hợp kim có tính chất vật lý, hóa học, cơ học đặc biệt. Tuy dùng với số lượng không nhiều, nhưng không thể thay thế được trong một số lĩnh vực. Đặc điểm : • %C : rất thấp (< 0.1-0.15%) hoặc rất cao (> 1%). • NTHK : rất cao (>10%), nhưng chỉ dùng loại một ( Cr, Mn, Si) hay hai (Cr-Ni) NTHK chính. • Tổ chức : thường là ôs, F hay M ở trạng thái cung cấp. • Các nhóm thép chủ yếu: - Có tính chống mài mòn cao - Có tính chống ăn mòn cao - Có tính chất điện hay từ đặc biệt - Làm việc ở nhiệt độ cao - Có tính giãn nở, đàn hồi đặc biệt 1. Thép và hợp kim có tính chịu mài mòn cao Phân loại : Có 4 loại chính : • Thép có độ cứng cao, không có điểm mềm, như thép DC, thép ổ lăn,… • Thép có độ cứng không cao, nhưng có thể tự biến cứng lớp bề mặt khi làm việc, thép hadfield • Thép có độ cứng thấp, nhưng có thể tự bôi trơn,thép graphit • Hợp kim trên cơ sở cacbit đúc hay thiêu kết Thép Hadfield • Thành phần hóa học : 1.3%C và 13%Mn (%Mn/%C = 10), ký hiệu (TCVN-130MnĐ).(JIS-SCMnHx Thép Mn cao.ppt), (ASTM-Ằ128) (GOST-Г13Л) • Tổ chức tế vi : ôstenit, độ cứng thấp, 200HB. • Cơ chế hóa bền : khi làm việc bị ma sát dưới áp lực lớn và chịu tải trọng va đập, lớp bề mặt thép bị biến dạng dẻo, xảy ra hai quá trình sau : - Hóa bền biến cứng do biến dạng nguội - Chuyển biến máctenxit , do ôs chứa C cao nên mactenxit biến dạng có độ cứng rất cao, 600HB, trong khi lõi thì vẫn có độ dẻo dai cao. Khi làm việc, Lớp bề mặt biến cứng bị mài mòn và liên tục được tạo thành dưới tác động của tải trọng, vì vậy, nó tốt hơn là hóa nhiệt luyện. Chú ý : - Sau khi đúc, cần tôi để tạo ra tổ chức hoàn toàn ôs - Không thể gia công cắt, → đúc chính xác Thép graphit hóa • Thành phần hóa học : có thể dùng thép C cao hoặc trung bình, nhưng cần có %Si cao (1-2%) và Mn thấp • Tổ chức tế vi : có nền giống như thép thông dụng, nhưng còn thêm graphit tự do, kết hợp được giữa độ bền, độ cứng của thép và khả năng chịu mài mòn do giảm ma sát của graphit • Công dụng : làm khuôn kéo, khuôn dập nguội có tuổi thọ cao hơn 210Cr12 từ 2-3 lần. Thay bạc trượt bằng đồng và chi tiết khác trong điều kiện ma sát khô Thép graphit hóa.ppt Hợp kim các bit đúc Pha cácbit rất cứng, có khả năng nâng cao độ chống mài mòn. Có thể chế tạo theo phương pháp luyện kim bột ( thiêu kết) hoặc nấu chảy (đúc) Hợp kim các bit đúc dựa trên nền sắt, chứa lượng lớn C ( <4%) và các nguyên tố tạo K ( chủ yếu là Cr, W, V, ), lượng K chiếm từ 40-60%, dùng ở trạng thái đúc hoặc tráng lên bề mặt chi tiết. Ví dụ : hợp kim 250Cr28, 300Cr23B2Si2Ti, dùng cho các chi tiết chịu mài mòn, không chịu va đập. Hợp kim 350Cr7Mn7Si, 300Cr26Ni4Si4Mn có nền ôstenit, chịu va đập Hợp kim 110Mn13, 300Mn4, 110Cr14W13V2MnSi có nền ôstenit-mactenxit dùng cho các chi tiết chịu va đập cao. HK stellite : 1-2%C, 35-55%Co, 20-35%Cr, 9-15%W, Fe còn lại. 2. Thép không gỉ Khái niệm : Là họ thép HK trên cơ sở sắt, bền ăn mòn trong các môi trường khác nhau. Mỗi loại chỉ có tính chống ăn mòn cao trong một số môi trường nhất định, ngay trong môi trường đó, nó vẫn bị ăn mòn với tốc độ thấp và được coi là không gỉ. Trong môi trường ăn mòn yếu : - v < 0.01 mm/năm : coi là hoàn toàn không gỉ - v < 0.1 mm/năm : coi là không gỉ - v > 0.1 mm/năm : coi là bị gỉ Trong môi trường ăn mòn mạnh : - v < 0.1 mm/năm : chịu axit, muối tốt - v < 1 mm/năm : coi là không gỉ - v > 1 mm/năm : coi là bị gỉ Về vai trò của crôm trong thép không gỉ Crôm là NTHK có vai trò quyết định đến tính không gỉ của thép. Có hai cách giải thích : - Khi lượng Cr >12%, thép tạo ra lớp màng đặc chắc, làm thụ động hóa bề mặt thép. - Khi hòa tan vào F, nó làm điện thế điện cực của F nâng lên bằng Xe (hay K nói chung) Sơ lược về các loại thép không gỉ : • Thép không gỉ M : Cr < 17%, C tới 1.1% • Thép không gỉ F : Cr 12-30%, C < 0.08% • Thép không gỉ Ôs : chứa Ni là nguyên tố mở rộng ôstenit • Thép không gỉ F-Ôs • Thép không gỉ hóa cứng tiết pha • Ảnh hưởng của NTHK trong thép không gỉ.ppt • Khái niệm và Phân loại thép không gỉ.ppt • Để xác định tổ chức của thép không gỉ khi biết thành phần hóa học, người ta dùng giản đồ Schaffler.Giản đồ Schaffler.ppt Thép không gỉ mactenxit  Thành phần hóa học: Lượng Cr 12-17%, - Nếu %Cr nằm ở giới hạn dưới (12.5-13%) thì %C < 0.4% để tránh tạo K, làm nghèo Cr, thuộc họ 12Cr13, 20Cr13, 30Cr13, 40Cr13 - Nếu %Cr nằm ở giới hạn trên (17%), thì %C có thể tăng 0.9- 1.1%, độ cứng tăng mạnh. Thành phần hóa học thép không gỉ M.ppt  Môi trường sử dụng : không khí, nước sông, nước máy, axit HNO 3 , bị ăn mòn trong các môi trường axit khác.  Nhiệt luyện : tôi (950-1100 0 C ) và ram tùy yêu cầu cụ thể, ( tránh giòn ram loại II ở 350-575 0 C bằng nguội nhanh trong dầu)  Công dụng : • Loại ít C : làm đồ trang sức, ốc vít, cánh tua bin, • Loại C trung bình : làm lò so, dụng cụ đo, • Loại C cao : dụng cụ mổ, chi tiết chịu mài mòn như supap xả, ổ lăn, [...]... của thép đàn hồi cao.ppt • Thép và hợp kim từ tính • + Thép và hợp kim từ cứng: Vật liệu từ cứng dùng để làm nam châm vónh cửu Yêu cầu của vật liệu từ cứng là có lực khử từ Hc lớn, năng lượng từ (Bc.Hc)max cao và tổn thất từ trễ cao (cảm ứng từ dư Br và lực khử từ Hc đều phải lớn) Tất cả các yêu tố gây ra xô lệch mạng đều có tác dụng làm tăng Hc và đó cũng là yếu tố làm tăng độ cứng của thép và hợp kim, ... và platinit được dùng rộng rãi trong cơng nghệ chế tạo bóng đèn và đèn điện tử, các bộ phận kim loại gắn với thủy tinh, sứ Thành phần hĩa học của HK cĩ tính giãn nở đặc biệt. ppt Hợp kim có tính đàn hồi đặc biệt Mơđun đàn hồi (E, G) của các kim loại đều giảm khi nhiệt độ tăng Trong khi đó mơđun đàn hồi của một số hợp kim trên cơ sở Fe-Ni hầu như khơng đổi trong một khoảng nhiệt độ nào đó Những hợp kim. .. nhiều Ni Thành phần hợp kim điện trở lớn.ppt Hợp kim có tính giãn nở nhiệt đặc biệt • Các hợp kim có tính giãn nở đặc biệt đều trên cơ sở Fe-Ni Hệ số giãn nở nhiệt của các hợp kim hệ Fe-Ni biến đổi theo đường cong phức tạp Hệ số giản nở nhiệt của Fe.ppt Từ giản đồ này ta thấy hệ số α của sắt là 11,6.10-6, nếu thêm vào 25%Ni, α tăng lên khoảng hai lần (α = 21.10–6), còn nếu thêm vào 36% Ni, α lại giảm... nấu chảy stellite Thép làm nồi hơi và tua bin hơi Các lò hơi của nhà máy nhiệt điện thơng dụng hoạt động ở chế độ T=5400C và 250 at hoặc 5600C và 160 at.Ngun nhân do khơng có thép bền nóng tương đối rẻ để bảo đảm nồi hơi làm việc lâu dài ở > 100.000h và áp suất hơi cao Về cơng dụng, chúng được chia thành hai loại : thép nồi hơi và thép bắt chặt • Thép nồi hơi : nồi hơi áp suất thấp và trung bình ( . THÉP VÀ HỢP KIM ĐẶC BIỆT Khái niệm Là các thép và hợp kim có tính chất vật lý, hóa học, cơ học đặc biệt. Tuy dùng với số lượng không nhiều, nhưng. nhóm thép chủ yếu: - Có tính chống mài mòn cao - Có tính chống ăn mòn cao - Có tính chất điện hay từ đặc biệt - Làm việc ở nhiệt độ cao - Có tính giãn nở, đàn hồi đặc biệt 1. Thép và hợp kim có. thấp. • Là thép dùng nhiều nhất (70%) trong họ thép không gỉ Thép không gỉ hóa bền tiết pha Đặc điểm : • Gần giống họ thép ôs về thành phần,nhưng có lượng Cr và Ni thấp hơn (13-17%Cr và 4-7%Ni),