thép và gang

CHƯƠNG 5 THÉP VÀ GANG Từ khóa: Steel; Iron 1. GANG 1.1. Đặc điểm chung 1.1.1. Thành phần hóa học • C> 2,14%; thường dùng: 2,5 – 4,0% • Mn, Si: 0,5 – 3,0%; có tác dụng điều chỉnh sự tạo thành graphit, cơ tính của gang • P, S: 0,05 – 0,5%; thường có hại cho gang • Các nguyên tố hợp kim: Cr, Ni, Mo, Ti … • Các nguyên tố biến tính: Mg, Ce … 1.1.2. Tổ chức tế vi • Phân loại gang theo tổ chức tế vi: - Gang trắng: toàn bộ C trong gang ở dạng Fe 3 C → tổ chức tế vi hoàn toàn phù hợp với giản đồ giả ổn định Fe-Fe 3 C - Gang xám, cầu, dẻo: phần lớn C ở dạng tự do: graphit với các dạng: tấm, cầu, cụm. Tổ chức tế vi không phù hợp với giản đồ Fe-Fe 3 C • Trong gang chứa graphit: - Nền KL: F, F+P, P, P+Xê - Phần phi kim: graphit • Do khác nhau về tổ chức tế vi → các loại gang có cơ tính và công dụng khác nhau 1.1.3. Tính chất của gang • Độ bền kéo thấp, độ dòn cao • Sự có mặt của graphit: làm tăng khả năng chống mài mòn do ma sát, làm tắt rung động và dao động cộng hưởng • Tính công nghệ: tính đúc tốt; dễ gia công cắt gọt 1.1.4. Công dụng • Được dùng nhiều trong chế tạo cơ khí, dân dụng … • Các chi tiết máy chịu tải trọng tĩnh và ít va đập • Thay thế thép trong một số trường hợp 1.2. Gang xám (GX; Grey Iron) 1.2.1. Sự tạo thành graphit trong GX a. Graphit • Mạng lục giác • Có dạng tấm cong • Độ cứng gần như bằng không b. Sự tạo thành graphit trong hợp kim Fe-C nguyên chất • Về năng lượng tự do: của graphit luôn nhỏ hơn của Xê ở mọi nhiệt độ • Về công tạo mầm: của Xê nhỏ hơn của graphit rất nhiều • Kết hợp cả 2 yếu tố: khả năng tạo thành graphit từ gang lỏng trong HK Fe-C nguyên chất chỉ có thể xảy ra trong khoảng 1153-1147 0 C. Tương tự, khả năng tạo thành graphit từ Aus- 740-727 0 C ⇒ phải làm nguội vô cùng chậm mới có khả năng tạo grafit Giản đồ trạng thái Fe-C ổn định (Fe-C graphit ) 1600 1400 1200 1000 800 600 400 0 1 2 3 4 90 L  +L α + Graphite Liquid + Graphite (Fe) C o , wt% C 0.65 740°C T(°C) γ + Graphite 100 1153°C  Austenite 4.2 wt% C   c.Sự tạo thành graphit trong gang xám Ảnh hưởng của TPHH • Cacbon: thúc đẩy sự tạo thành graphit. C càng nhiều → khả năng tạo graphit càng lớn. C= 2,5-4,0% • Silic: thúc đẩy mạnh sự tạo thành graphit. Để điều chỉnh mức độ tạo graphit, lượng Si trong gang xám 1,0-3,0% • Mangan: ngăn cản sự tạo thành graphit. Tuy nhiên Mn có lợi về cơ tính. Mn= 0,5- 1,0% Tốc độ nguội • Tốc độ nguội càng chậm càng thúc đẩy quá trình tạo thành graphit ∀ ⇒ - Cùng vật đúc: chỗ thành mỏng dễ biến trắng hơn chỗ thành dày - Đúc trong khuôn kim loại khó tạo thành gang xám so với khuôn cát [...]... ít bọt khí và có lõm co bên trên (phải cắt bỏ khi cán) • Chất lượng cao hơn thép sôi Thép lặng – Thép sôi c Theo công dụng • Thép xây dựng (thép cán nóng): chủ yếu làm các kết cấu xây dựng (nhà, cầu , khung …) • Thép kết cấu: chủ yếu làm chi tiết máy • Thép dụng cụ: chủ yếu làm dụng cụ (cắt gọt, biến dạng, đo …) • Thép có công dụng riêng: thép đường rail, dây thép, … 2.1.4 Ký hiệu thép C a Thép C chất... định • Thép C: 3 loại đầu; thép HK: 3 loại sau b Theo phương pháp khử oxy • • • • • Thép sôi Chỉ khử oxy bằng ferro Mn (chất khử yếu) → vẫn còn FeO trong thép lỏng FeO tác dụng với cacbon: FeO+C → Fe+CO CO bay lên tạo hiện tượng “sôi” Thỏi thép đúc sẽ có các bọt khí li ti (sẽ được “hàn” lại khi cán) Giá thành rẻ Thép lặng • Được khử oxy triệt để bằng Fe-Si và nhôm → mặt thép lỏng phẳng lặng • Thép lặng... loại gang 2 THÉP 2.1 Thép cacbon 2.1.1 Thành phần hóa học • C: ≤ 2,14% • Mn, Si: - Đi vào thép từ: quặng sắt; khử oxy trong quá trình luyện thép - Có lợi: nâng cao cơ tính thép - Mn ≤ 0,8%; Si ≤ 0,50% • P, S: - Đi vào thép từ quặng sắt (P), nhiên liệu (S) - Tạp chất có hại, cần khử bỏ trong quá trình luyện - ≤ 0,05% (mỗi nguyên tố) • Nguyên liệu cho ngành luyện kim: một lượng đáng kể sắt thép vụn →... Làm giảm cơ tính của thép: giảm độ dẻo, dễ phá hủy dòn • Nếu khử khí không triệt để khi nấu luyện → tạo rỗ khí trong thỏi đúc → giảm cơ tính của thép 2.1.3 Phân loại thép C a Theo chất lượng 1 Thép chất lượng thường: . hợp: gần bằng thép cacbon 1.3.4. Ký hiệu gang cầu theo TCVN • Ký hiệu gang cầu bằng 2 chữ GC và 2 số tiếp theo chỉ giới hạn bền kéo (kG/mm2) và độ dãn dài δ (%) Các mác gang cầu theo TCVN Ký. • Trong gang chứa graphit: - Nền KL: F, F+P, P, P+Xê - Phần phi kim: graphit • Do khác nhau về tổ chức tế vi → các loại gang có cơ tính và công dụng khác nhau 1.1.3. Tính chất của gang • Độ. dạng graphit. Gang có 2 pha: grafit tấm và nền ferit - GX F-P: C liên kết chỉ khoảng 0,1-0,6%. Tổ chức: grafit tấm và nền KL F-P - GX P: C liên kết 0,6-0,8%. Tổ chức: grafit tấm và nền KL P