Bài giảng vật liệu cơ khí

Trêng trung cÊp nghỊ Kt - cn - thđ c«ng nghiƯp nghƯ an Khoa c«ng nghƯ hµn §Ị c¬ng bµi gi¶ng VËt liƯu c¬ khÝ ( Tµi liƯu lu hµnh néi bé) Vinh, n¨m 2011 CHƯƠNG I LÝ THUYẾT VỀ HỢP KIM I- KHÁI NIỆM VỀ HỢP KIM I.1 Định nghĩa Hợp kim sản phẩm tạo thành từ hai hay nhiều ngun tố khác nhau, đó, ngun tố kim loại đóng vai trò chủ yếu §Ị c¬ng VËt liƯu c¬ khÝ Trang I.2 Tính ưu việt hợp kim Trong chế tạo khí, vật liệu đem dùng chủ yếu hợp kim, khơng dùng vật liệu ngun chất Sở dĩ so với kim loại ngun chất, có ưu điển lớn phù hợp với chế tạo khí I.3 Phân loại hợp kim a Hợp kim đơn giản: Hợp kim tạo thành sở kim loại, hai kim loại với (như latơng: Cu Zn); kim loại với kim (như thép, gang: Fe C) song ngun tố hợp kim kim loại • Hợp kim sắt, hay gọi hợp kim đen: hợp kim với thành phần chủ yếu sắt với ngun tố khác • Hợp kim màu, hợp kim kim loại khác ngồi sắt Trong số có đồng thau, đồng điếu, hợp kim nhơm, vàng tây • Hợp kim gốm, gọi hợp kim bột: hợp kim cacbua vonfram kết hợp với coban (Co), có lúc thêm titan cacbua b Hợp kim phức tạp: Hợp kim có ngun tố kim loại với hai hay nhiều ngun tố khác I.4 Khái niệm thành phần hợp kim • Pha: Pha tố phần đồng có tính chát giống tồn thể tích trạng thái (lỏng rắn) phải có mơỵ kiểu mạng tinh thể ngăn cách phần lại bề mặt phân chia • Hệ: Hệ tập hợp pha trạng thái cân (trạng thái ổn định) • Cấu tử(ngun):là thành phần độc lập (thường ngun tố hố học)có thành phần hố học khơng đổi, chúng tạo nên tất pha hệ I.5 Khái niệm mạng tinh thể Kim loại vật tinh thể Các ngun tử ( phân tử ) ln vị trí định, có quy luật theo dạng hình học định Để nghiên cứu cấu trtúc ngun tử ( phân tử )này, nhà khoa học mơ tả lại xếp chúng vật tinh thể mơ hình hình học khơng gian gọi mạng tinh thể a Định nghĩa mạng tinh thể: Mạng tinh thể mơ hình hình học mơ tả xếp có quy luật ngun tử ( phân tử ) khơng gian vật tinh thể Hình I.1- Mạng tinh thể vật rắn tinh thể A Nếu đem vật tinh thể để xây dựng tồn mơ hình mạng tinh thể phức tạp khó khăn Vì người ta nhận thấy cần phải tìm khối hình học có kích thước nhỏ có đầy đủ xếp trật tự theo quy luật ngun tử ( phân tử) tồn mạng tinh thể gọi khối sở b Định nghĩa sở ( Khối sở ) Khối sở khối thể tích nhỏ đặc trưng cách đầy đủ xếp trật tự có quy luật ngun tử ( phân tử ) mạng tinh thể Hình I.2- Ơ sở thơng số mạng tinh thể vật A §Ị c¬ng VËt liƯu c¬ khÝ Trang Trong thực tế, để đơn giản cần biểu diễn mạng tinh thể khối sở đủ Vật rắn tinh thể A, mạng tinh thể cần biểu diễn cỏ sở hình hộp có nghun tử nằm đỉnh ( hình I.2) II- CẤU TRÚC TINH THỂ CỦA HỢP KIM Ở phần I nghiên cứu khái niệm hợp kim, rõ ràng, hợp kim dược cấu tạo từ hai hay nhiều ngun tố khác nhau, ngun tố kim lao đóng vai trò chủ yếu cấu trúc tinh thể hợp kim chịu ảnh hưởng cấu trúc mạnh tinh thể ngun tố kim loại ngun tố khác II.1- CÁC KIỂU MẠNG TINH THỂ CỦA KIM LOẠI THƯỜNG GẶP II.1.1- Mạng lập phương thể tâm Trong khối mạng này, ngun tử nằm đỉnh tâm khối hình lập phương ( hình I.3 ) Hình I.3- Khối sở mạng lập phương thể tâm II.1.2- Mạng lập phương diện tâm Trong khối sở kiểu mạng ngun tử nằm đỉnh tâm mặt hình lập phương (hình I.4) Hình I.4- Khối sở mạng lập phương diện tâm II.1.3- Mạng lục giác xếp chặt Trong khối sở mạng hình lăng trụ lục giác ngun tử nằm đỉnh, tâm đáy lăng trụ lục giác, tâm khối lăng trụ tam giác cách ( Hình I.5) Hình I.5- Khối sở mạng lục giác xếp chặt II.1.4- Mạng phương thể tâm Mạng khối sở hình lăng trụ tứ giác Các ngun tử bố trí đỉnh tâm khối (Hình I.6 ) Hình I.6- Khối sở mạng phương thể tâm II.2- CẤU TRÚC TINH THỂ CỦA HỢP KIM Do tương tác ngun tố, cấu trúc mạng tinh thể hợp kim phức tạp kim loại ngun chất Các kiểu mạng tinh thể hợp kim bao gồm kiểu: - Giữ ngun kiểu mạng tinh thể kim loại ngun chất, làm biến đổi thơng số mạng gây thêm xơ dịch Dạng cấu tạo gọi dung dịch rắn - Tạo nên kiểu mạng khác hẳn kiểu mạng ngun tố thành phần Dạng cấu tạo gọi hợp chất hố học hay pha trung gian §Ị c¬ng VËt liƯu c¬ khÝ Trang - Cũng có trường hợp (ít gặp ) ngun tố khơng có tương tác với nhau, chúng giữ ngun vẹn kiểu mạng chúng II.2.1- Dung dịch rắn Khái niệm Dung dịch rắn có nhiều điểm giống dung dịch lỏng, song khác chúng dung dịch rắn có cấu trúc mạng tinh thể Khi hai ngun tố hồ tan vào trạng thái rắn, ngun tố giữ ngun kiểu mạng tinh thể ngun tố gọi dung mơi, ngun tố phân bố tương đối đặn vào mạng ngun tố dung mơi gọi la ngun tố hồ tan Ký hiệu dung dịch rắn hệ chữ hilạp α, β , rõ A ( B ), A dung mơi, B ngun tố hồ tan Đặc tính chung dung dịch rắn hệ kim loại: - Liên kết liên kết kim loại - Cấu trúc mạng tinh thể giống kim loại dung mơi ( kim loại có tỷ lệ cao ) có kiểu tinh thể đơn giản lập phương thể tâm, lập phương diện tâm, - Thành phần ngun tố thay đổi phạm vi mà khơng thay đổi cấu trúc mạng - Về tính, dung dịch rắn giữ độ dẻo cao ( giữ kiểu mạng kim loại ngun chất ), song, có độ bền, độ cứng cao ( mạng tinh thể bị xơ lệch ) Tuỳ theo phân bố chất hồ tan dung mơi mà người ta phân thành hai loại dung dịch rắn, dung dịc rắn thay dung dịch rắn xen kẽ a Dung dịch rắn thay Các ngun tử ngun tố hồ tan B thay cho ngun tử ngun tố dung mơi A nút mạng A gọi dung dịch thay (hìnhI.7) Nếu chất hoa tan B hồ tan vào dung mơi A với tỷ lệ bất kỳ, tức nồng độ biến đổi liên tục tạo nên dung dịch rắn hồ tan vơ hạn ( hình I.7) Sự tạo thành dung dịch rắn hồ tan vơ hạn có hạn phụ thuộc vào: - Kiểu mạng: Hồ tan vơ hạn có kiểu mạng, khác mạng hồ tan có hạn - Đường kính ngun tử : Đường kính ngun tử chất tan lớn hồ tan có hạn, đường kính chất tan nhỏ hồ tan vơ hạn ( đường kính nhỏ 8% - 15% hồ tan vơ hạn, đường kính lớn 8% - 15% hồ tan có hạn) - Lý, hố tính: Hai ngun tố có tính chất vật lý, hố học giống hồ tan vơ hạn, có tính chất hố học khác tạo nên hợp chất hố học - Nồng độ điện tử: Sự sai khác hố trị ngun tố, hố trị hồ tan vơ hạn Hình I.7- Sự tạo thành dung dịch rắn thay Trong số dung dịch rắn thay số điều kiện định ( nhiệt độ, tốc độ nguội, nồng độ ) ngun tử hồ tan chiếm nút theo quy tắc định gọi dung dịch rắn có trật tự b Dung dịch rắn xen kẽ Khác với dung dịch rắn thay thế, ngun tử ngun tố hồ tan nằm lỗ hổng mạng tinh thể ngun tố dung mơi tạo nên dung dịch rắn xen kẽ.(hình I.8) Hình I.8- Dung dịch đặc xen kẽ A(B) §Ị c¬ng VËt liƯu c¬ khÝ Trang Điều kiện định hòa tan xen kẽ kích thước ngun tử ngun tố hòa tan nhỏ kích thước lỗ hổng mạng dung mơi Cơ tính dung dịch rắn: - Độ cứng độ bền thấp - Độ dẻo dai cao c Hợp chất hóa học Hợp chất hóa học tạo thành hai hay nhiều ngun tố hợp kim có tính chất điện hóa khác nhau, có khả tác dụng hóa học với tạo nên thể đồng có tính chất giống tồn thể tích hợp kim Quy ước: Nếu ta có hợp kim A-B hợp chất hóa học ký hiệu AnBm, ví dụ: Fe3C Cơ tính: - Độ cứng cao - Tính giòn lớn - Nhiệt độ phân hủy cao Ngun nhân hợp chất hóa học có kiểu mạng tinh thể phức tạp, khơng giống kiểu mạng tinh thể kim loại ngun chất Tuy nhiên kích thước tinh thể pha hợp chất hóa học nhỏ dạng hạt tính đỡ giòn Ch¬ng Ii gang Bµi 1: kh¸i niƯm vỊ gang vµ c¸c lo¹i gang Kh¸i niƯm chung vỊ gang 1.1 Kh¸i niƯm: Gang lµ hỵp kim cđa s¾t vµ cacbon (Fe - C), víi hµm lỵng C >2,14% nhng cao nhÊt còng < 6,67%C Ngoµi gang cßn chøa mét sè t¹p chÊt nh: Si, Mn, S, P vµ c¸c nguyªn tè kh¸c Gang th«ng dơng chøa kho¶ng 2,0 - 4,0 %C; 0,4 - 3,5%Si; 0,2 - 1,5 %Mn; 0,04 - 0,65%P; 0,02 - 0,15%S 1.2 ¶nh hëng cđa c¸c u tè ®Õn tÝnh chÊt chung cđa Gang 1.2.1 C¸c bon ( C> 2,14%): Cacbon cµng nhiỊu th× kh¶ n¨ng grafit ho¸ cµng m¹nh, nhiƯt ®é ch¶y cµng thÊp, cµng dƠ ®óc Song cacbon cµng nhiỊu th× grafit(d¹ng tù do) còng cµng nhiỊu dƠ ®iỊn ®Çy khu«n, Ýt co ngãt, dƠ gia c«ng c¾t gät(thêng gỈp ë gang x¸m) c¬ tÝnh cµng kÐm Cacbon ë d¹ng Xªnentit(d¹ng ho¸ hỵp) d¹ng nµy cµng lín th× ®é cøng cµng lín, khã c¾t gät, thêng gỈp ë gang tr¾ng(do lµm ngi nhanh) 1.2.1 C¸c bon: Cacbon cµng nhiỊu th× kh¶ n¨ng grafit ho¸ cµng m¹nh, nhiƯt ®é ch¶y cµng thÊp, cµng dƠ ®óc Song cacbon cµng nhiỊu th× grafit còng cµng nhiỊu, c¬ tÝnh cµng kÐm Do ®ã xu híng lµ dïng gang cã Ýt cacbon ®Ĩ ®¶m b¶o ®é bỊn cao Lỵng cacbon gang x¸m ®óc n»m kho¶ng 2,8 – 3,5% 1.2.2 SilÝc: Sù cã mỈt cđa nguyªn tè Silic thóc ®Èy sù graphit hãa, nghÜa lµ ph©n hđy Fe3C thµnh Fe vµ cacbon tù kÕt tinh lµm t¨ng ®é bỊn cho gang Lỵng Si thay ®ỉi gang ë giíi h¹n tõ 1,5 - 3,0% 1.2.3 Mangan: Mn l¹i c¶n trë sù graphit hãa nh»m t¹o Fe3C cđa gang tr¾ng Mn thay ®ỉi gang t¬ng øng ë giíi h¹n 0,5 - 1,0% §Ị c¬ng VËt liƯu c¬ khÝ Trang 1.2.4 Ph«tpho, Lu hnh: T¹p chÊt S vµ P lµm h¹i ®Õn c¬ tÝnh cđa gang nhng nguyªn tè P phÇn nµo lµm t¨ng tÝnh ch¶y lo·ng, t¨ng tÝnh chèng mµi mßn ®ã cã thĨ hµm lỵng ®Õn 0,1 - 0,2%P Ph©n lo¹i gang: gang ®ỵc ph©n lo¹i theo: 2.1 Ph©n lo¹i theo gi¶n ®å tr¹ng th¸i: Chia lµm lo¹i 2.1.1 Gang tríc cïng tinh (C 4,43%) tån t¹i hai tỉ chøc le®eburit vµ xementit 2.2 Ph©n lo¹i theo tỉ chøc vµ cÊu t¹o: ngêi ta chia 2.2.1 Gang tr¾ng: lµ lo¹i gang mµ hÇu hÕt cacbon ë d¹ng liªn kÕt Fe 3C Tỉ chøc xementit cã nhiỊu gang lµm mỈt gÉy cã mµu s¸ng tr¾ng nªn gäi lµ gang tr¾ng - Gang tr¾ng cã nhiỊu xementit nªn rÊt cøng vµ dßn, tÝnh c¾t gät kÐm Nã dïng ®Ĩ chÕ t¹o gang rÌn hc dïng ®Ĩ chÕ t¹o c¸c chi tiÕt m¸y cÇn tÝnh chèng mµi mßn cao nh bi nghiỊn, trơc c¸n lun thÐp vµ đ thµnh gang x¸m - Gang tr¾ng chØ h×nh thµnh hµm lỵng C, Mn thÝch hỵp víi ®iỊu kiƯn ngi nhanh ë c¸c vËt ®óc cã thµnh máng, nhá - Gang tr¾ng kh«ng cã ký hiƯu riªng 2.2.2 Gang x¸m: lµ lo¹i gang mµ hÇu hÕt cacbon ë d¹ng graphit h×nh tÊm Nhê cã graphit nªn mỈt gÉy cã mÇu x¸m Tỉ chøc tÕ vi cđa gang x¸m gåm nỊn c¬ së vµ c¸c graphit d¹ng tÊm NỊn cđa gang x¸m cã thĨ lµ: pherit, pherit - peclit; peclit VËy c¬ tÝnh cđa gang x¸m phơ thc vµo hai u tè: Tỉ chøc cđa nỊn, ®é bỊn cđa nỊn t¨ng lªn tõ nỊn cđa pherit ®Õn peclit; u tè thø hai lµ sè lỵng, h×nh d¹ng vµ sù ph©n bè graphit NÕu sè lỵng hỵp lý, h×nh d¹ng thu gän vµ ph©n bè ®Ịu trªn nỊn th× c¬ tÝnh sÏ ®ỵc c¶i thiƯn - Thµnh phÇn hãa häc: C= 2,8- 3,6%C; Si = 1,2 - 2,8%; Mn = 0,5 - 1,6%%; P < 0,65%; S < 0,15% - Ký hiƯu: Theo TCVN gang x¸m ®ỵc ký hiƯu b»ng ch÷ GX víi hai cỈp sè chØ giíi h¹n bỊn kÐo vµ bỊn n víi ®¬n vÞ lµ KG/mm2 VÝ dơ: GX 12 - 28 cã nghÜa lµ m¸c gang x¸m víi σk = 12KG/mm2 vµ σu = 28 KG/mm2 Theo tiªu chn cđa Liªn X« ký hiƯu gang x¸m nh sau: CЧa - b Trong ®ã: a lµ σk (giíi h¹n bỊn kÐo KG/mm2 ) ; b lµ σu (giíi h¹n bỊn n KG/mm2 ) VD: GX 21 - 40, GX 15 - 32, CЧ18 - 36, CЧ36 - 56 - C«ng dơng: lµm c¸c chi tiÕt chÞu t¶i träng tÜnh nh b¨ng m¸y, bƯ m¸y, b¹c lãt, vá xylanh 2.2.3 Gang cÇu: lµ lo¹i gang cã thĨ cã tỉ chøc nh gang x¸m, nhng graphit cã d¹ng thu nhá thµnh h×nh cÇu Ngêi ta thu ®ỵc graphit d¹ng cÇu t¸c dơng biÕn tÝnh cđa Mg, Ce (hc c¸c nguyªn tè ®Êt hiÕm) §Ĩ cã tỉ chøc gang cÇu, ph¶i nÊu ch¶y gang x¸m vµ dïng ph¬ng ph¸p biÕn tÝnh ®Ỉc biƯt lµ cÇu hãa ®Ĩ t¹o graphit h×nh cÇu KÕt qu¶ còng trªn c¸c nỊn t ¬ng tù nh gang x¸m, víi graphit cÇu ta cã ®é dỴo δ = - 15%; ®é bỊn t¨ng lªn ; ®é kÐo σk = 400 - 1000 N/mm2 - Thµnh phÇn hãa häc: C= 3,0- 3,6%C; Si = 2,0 - 3,0%; Mn ≤ 2,0 - 1,0%%; P ≤ 1,5%; S < 0,15% Mg = 0,04 - 0,08% - Ký hiƯu: Theo TCVN gang cÇu ®ỵc ký hiƯu b»ng ch÷ GC víi hai cỈp sè chØ giíi h¹n bỊn kÐo ®¬n vÞ lµ KG/mm2 vµ % ®é d·n dµi t¬ng ®èi §Ị c¬ng VËt liƯu c¬ khÝ Trang VÝ dơ: GC 45 - 15 cã nghÜa lµ m¸c gang x¸m víi σk = 45KG/mm2 (450N/ mm2) vµ δ = 15% Theo tiªu chn cđa Liªn X« ký hiƯu gang x¸m nh sau: BЧa - b Trong ®ã: a lµ σk (giíi h¹n bỊn kÐo KG/mm2 ); b lµ ®é d¶n dµi %δ VD: GC 50 - 2; GC 60 - 2; BЧ50 - 2; BЧ60 - - C«ng dơng: dïng ®Ĩ chÕ t¹o c¸c chi tiÕt m¸y trung b×nh vµ lín, cã h×nh d¹ng phøc t¹p, cÇn t¶i träng cao, chÞu va ®Ëp nh trơc khủu, trơc c¸n 2.2.4 Gang dỴo: lµ lo¹i gang ®ỵc chÕ t¹o tõ gang tr¾ng b»ng ph¬ng ph¸p nhiƯt lun (đ) Gang dỴo cã ®é bỊn cao, ®é dỴo lín nhê graphit ph©n hđy tõ Fe 3c gang tr¾ng t¹o nªn d¹ng cơm - Thµnh phÇn hãa häc: C= 2,2 - 3,4%C; Si = 0,4 - 1,6%; Mn = 0,2 - 0,50%%; S = 0,15 - 0,25%; P cµng nhá th× cµng tèt - Ký hiƯu: Theo TCVN gang dỴo ®ỵc ký hiƯu b»ng ch÷ GZ víi hai cỈp sè chØ giíi h¹n bỊn kÐo ®¬n vÞ lµ KG/mm2 vµ % ®é d¶n dµi t¬ng ®èi VÝ dơ: GZ 33 - cã nghÜa lµ m¸c gang dỴo víi σk = 33KG/mm2 vµ δ = 8% Theo tiªu chn cđa Liªn X« ký hiƯu gang dỴo nh sau: KЧa - b Trong ®ã: a lµ σk (giíi h¹n bỊn kÐo KG/mm2 ); b lµ ®é d¶i dµi t¬ng ®èi %δ VD: GZ 37 - 12; GZ45 - 6; KЧ60 - 3; BЧ30 - - C«ng dơng: gang dỴo thêng cã thêng cã gi¸ thµnh cao h¬n v× khã ®óc h¬n vµ thêi gian đ l©u h¬n, chóng thêng ®ỵc dïng ®Ĩ chÕ t¹o c¸c chi tiÕt phøc t¹p cã thµnh máng Thµnh phÇn ho¸ häc cđa c¸c lo¹i Gang Lo¹i gang Tr¾ng X¸m CÇu DỴo C(%) 3,3 – 3,6 3,0 – 3,7 3,0 – 4,0 2,0 – 2,6 Si(%) 0,4 – 1,2 1,2 – 2,5 1,8 – 3,0 1,0 – 1,6 Mn(%) 0,25 – 0,80 0,25 – 0,1 0,10 – 0,80 0,20 – 1,00 §Ị c¬ng VËt liƯu c¬ khÝ S(%) 0,06 – 0,20 < 0,12 < 0,03 0,04 – 0,20 P(%) 0,05 – 0,20 0,05 – 1,00 < 0,10 < 0,20 Trang Ch¬ng 3: ThÐp Bµi : thÐp cac bon Kh¸i niƯm vỊ thÐp cacbon 1.1 Kh¸i niƯm: Lµ hỵp kim trªn c¬ së s¾t vµ cacbon víi hµm lỵng cacbon nhá h¬n 2,14% Ngoµi thÐp cßn cã chøa mét lỵng t¹p chÊt S, P,2 H2, MN/m2 nh Si, Mn, ak,kJ/m HB N2, c¸c t¹p chÊt ngÉu nhiªn nh Cr, Ni, Cu, Mo, Ti HB 2400 300 1200 ψ 60 Thµnh phÇn hãa häc cđa thÐp cacbon th«ng thêng, ngoµi Fe ®ỵc 1000 2000 h¹n 50 giíi 200 800 40 1600 nh sau: C < 2,14%; Mn ≤ 0,8%; Si ≤ 0,6%; P ≤ 0,05; S ≤ 0,05 30 1200 600 100 400 1.2 ¶nh hëng cđa c¸c nguyªn tè ®Õn tÝnh chÊt cđa 200 thÐp 1.2.1 Cacbon: 0.2 δ ak 0.6 1.0 20 800 400 10 1.4 %C Ảnh hưởng cacbon đến tính thép - Nguyªn tè ¶nh hëng lín nhÊt thÐp lµ cacbon ChØ cÇn thay ®ỉi mét lỵng rÊt nhá ®· lµm thay ®ỉi nhiỊu tÝnh chÊt c¬, lý, hãa cđa thÐp - Cïng víi sù t¨ng hµm lỵng cacbon, ®é cøng vµ ®é bỊn t¨ng, cßn ®é dỴo vµ ®é dai l¹i gi¶m xng 1.2.2 Mangan: Mangan ®ỵc ®a vµo thÐp díi d¹ng fªr« mangan, ®Ĩ khư oxy, tøc lµ ®Ĩ lo¹i trõ FeO cã h¹i FeO + Mn → MnO + Fe Mn lµ nguyªn tè t¹p chÊt cã lỵi, hµm lỵng thÝch hỵp sÏ khư oxy thÐp, lµm t¨ng ®é bỊn, ®é cøng cđa thÐp Nhng nÕu cho nhiỊu sÏ g©y ¶nh hëng ®Õn tÝnh c«ng nghƯ nh gia c«ng c¾t gät, nhiƯt lun 1.2.3 Silic: Silic ®ỵc ®a vµo thÐp díi d¹ng fªr« silic, ®Ĩ khư oxy, tøc lµ ®Ĩ khư oxy mét c¸ch triƯt ®Ĩ 2FeO + Si → MnO2 + Fe Silic lµ nguyªn tè t¹p chÊt cã lỵi, hµm lỵng thÝch hỵp sÏ khư oxy thÐp, lµm t¨ng ®é bỊn, ®é cøng cđa thÐp Nhng nÕu cho nhiỊu sÏ g©y ¶nh hëng ®Õn tÝnh c«ng nghƯ nh gia c«ng c¾t gät, nhiƯt lun 1.2.3 Ph«tpho: Ph«tpho lµ nguyªn tè cã kh¶ n¨ng hoµ tan vµo Feα (tíi 1,2% ë hỵp kim Fe-C nguyªn chÊt), Khi lỵng P vỵt qu¸ giíi h¹n hoµ tan nã sÏ t¹o nªn Fe3P c¶ hai t¸c dơng nµy ®Ịu lµm gi¶m m¹nh ®é dỴo, ®é dai t¨ng m¹nh, ®é gißn ë nhiƯt ®é b×nh thêng hay cßn gäi lµ gißn ngi 1.2.4 Lu hnh: Lu hnh lµ nguyªn tè cã kh¶ n¨ng hoµ tan vµo Fe Nguyªn tè S sÏ lµm cho thÐp bÞ dßn nãng ë nhiƯt ®é cao, nh÷ng t¹p chÊt nh lu hnh sÏ mỊm g©y ¶nh hëng ®Õn liªn kÕt bỊn v÷ng cđa thÐp, ngêi ta gäi lµ gißn nãng Ph©n lo¹i thÐp cacbon: 2.1 Ph©n lo¹i theo tỉ chøc tÕ vi cđa thÐp 2.1.1 ThÐp tríc cïng tÝch ( C < 0,8%) víi tỉ chøc pherit + peclit 2.1.2 ThÐp cïng tÝch (C= 0,8%) thÐp cã tỉ chøc peclit 2.1.3 ThÐp sau cïng tÝch ( C > 0,8%) thÐp cã tỉ chøc peclit vµ xementit §Ị c¬ng VËt liƯu c¬ khÝ Trang 2.2 Ph©n lo¹i theo hµm lỵng cacbon thêng dïng 2.2.1 ThÐp cacbon thÊp (C 0,5%) 2.3 Ph©n lo¹i theo c«ng dơng 2.3.1 ThÐp Cacbon c¸n nãng chÊt lỵng thêng 2.3.2 ThÐp Cacbon kÕt cÊu 2.3.3 ThÐp cacbon dơng C¸c lo¹i thÐp cacbon thêng gỈp 2.3.1 ThÐp Cacbon chÊt lỵng thêng: lµ lo¹i cã c¬ tÝnh kh«ng cao, chØ dïng ®Ĩ chÕ t¹o c¸c chi tiÕt m¸y, c¸c kÕt cÊu chÞu t¶i träng nhá ThÐp chÊt lỵng thêng ®ỵc chia lµm nhãm: 2.3.1.1 Nhãm A: Lµ nhãm thÐp ®¶m b¶o vỊ c¬ tÝnh: Giíi h¹n bỊn, giíi h¹n ch¶y, ®é d·n dµi… - Ký hiƯu: theo TCVN 1765-75 quy ®Þnh ký hiƯu thÐp th«ng dơng lµ ch÷ CT, sau ch÷ “CT” vµ sè phÝa sau chØ thø tù quy íc giíi h¹n bỊn (σb KG/mm2) thÊp nhÊt øng víi mçi ký hiƯu ( CTσb) Gåm lo¹i lµ CT31, CT33, CT34, CT38, CT42, CT51, CT61 VÝ dơ: CT38 cã giíi h¹n bỊn σb = 38 – 49KG/mm2 Theo tiªu chn Liªn X« ký hiƯu b»ng ch÷ CT, sau ch÷ CT lµ sè thø tù, vµ ®ỵc ký hiƯu tõ CT0, CT1, CT2, CT3, CT4, CT5, CT6 2.3.1.1 Nhãm B: Lµ lo¹i thÐp ®¶m b¶o thµnh phÇn ho¸ häc - Ký hiƯu: theo TCVN 1765-75 quy ®Þnh ký hiƯu thÐp th«ng dơng lµ ch÷ BCT, sau ch÷ “BCT” vµ sè phÝa sau chØ thø tù quy íc giíi h¹n bỊn (σb KG/mm2) thÊp nhÊt øng víi mçi ký hiƯu ( CTσb) Gåm lo¹i lµ BCT31, BCT33, BCT34, BCT38, BCT42, BCT51, BCT61 VÝ dơ: ThÐp BCT33 cã C = 0,06 - 0,12 % , Mn = 0,25 - 0,5 , Si = 0,05 - 0,3 %, S > 0,05 %, P > 0,05 % 2.3.1.1 Nhãm C: Lµ nhãm thÐp ®¶m b¶o vỊ c¬ tÝnh vµ ®¶m b¶o vỊ thµnh phÇn ho¸ häc Ký hiƯu “CCT” vµ sè phÝa sau chØ thø tù quy íc, gåm lo¹i lµ CCT31, CCT33, CCT34, CCT38, CCT42, CCT51 VÝ dơ : ThÐp CCT33 cã : + C¬ tÝnh nh CT3 + Thµnh phÇn ho¸ häc nh BCT33 Sè hiƯu thÐp Liªn x« ViƯt Nam CT0 CT31 CT1 CT33 CT2 CT34 CT3 CT38 CT4 CT42 CT5 CT51 CT6 CT61 Hµm lỵng cacbon( %C) Giíi h¹n bỊn σb (KG/mm2) ≤ 0,23 0,06 – 0,12 0,09 – 0,15 0,14 – 0,22 0,18 – 0,27 0,28 – 0,37 0,38 – 0,49 ≥ 31 32 – 42 34 – 44 38 – 49 24 – 51 50 – 64 §Ị c¬ng VËt liƯu c¬ khÝ ≥ 60 Trang -TÝnh chÊt vµ c«ng dơng: + CT0 - CT2: hµm lỵng cacbon thÊp, mỊm, dỴo, dïng díi d¹ng giíi h¹n ngi nh que hµn, ®inh t¸n + CT3 - CT5: hµm lỵng cacbon trung b×nh, c¬ tÝnh tỉng hỵp cao( bỊn cøng kh«ng cao, dỴo dai ®¶m b¶o) ®ỵc sư dơng nhiỊu lÜnh vùc x©y dùng, giao th«ng + CT6: hµm lỵng cacbon cao, ®é bỊn, ®é cøng cao Dïng lµm ®êng gng 2.3.2 ThÐp Cacbon kÕt cÊu: lµ lo¹i thÐp cã hµm lỵng t¹p chÊt S, P rÊt nhá ( tõ 0,03 - 0,04%), tÝnh n¨ng lý hãa tèt, hµm lỵng cacbon chÝnh x¸c vµ chØ tiªu c¬ tÝnh râ rµng - Ký hiƯu: theo TCVN ký hiƯu thÐp cacbon kÕt cÊu lµ ch÷ C, sau ch÷ C ghi chØ sè hµm lỵng cacbon cđa thÐp nh: C05, C08, C10, C15, C20, ,C85 Hµm lỵng cacbon ®ỵc tÝnh theo phÇn v¹n VÝ dơ: C45 - ch÷ C ký hiƯu thÐp cacbon kÕt cÊu, 45 chØ hµm lỵng cacbon trung b×nh lµ 0,45%C +Theo tiªu chn Liªn X« ký hiƯu b»ng sè: 05, 08, 10, 15, 20, 25 85 NÕu lµ thÐp s«i: ký hiƯu Liªn x« + Kπ; VN + S VÝ dơ: 45Kπ; C45s - C«ng dơng: thÐp cacbon kÕt cÊu dïng chÕ t¹o c¸c chi tiÕt m¸y chÞu lùc cao 2.3.3 ThÐp cacbon dơng cơ: lµ lo¹i thÐp cã hµm lỵng cacbon cao (0,7 1,3%), cã hµm lỵng t¹p chÊt S, P thÊp (< 0,025%) - Ký hiƯu: theo TCVN ký hiƯu thÐp cacbon dơng ®ỵc ký hiƯu b»ng ch÷ CD, sau ch÷ CD ghi chØ sè hµm lỵng cacbon cđa thÐp: CD70, CD80, CD90, ,CD130 Hµm lỵng cacbon ®ỵc tÝnh theo phÇn v¹n VÝ dơ: CD90 - CD chØ thÐp cacbon dơng cơ, 90 chØ hµm lỵng cacbon trung b×nh lµ 0,9%C + Theo tiªu chn Liªn X« ký hiƯu b»ng ch÷ Y, sau ch÷ Y ghi chØ sè hµm lỵng cacbon cđa thÐp: Y7, Y8, Y9, Y10, Y11, Y12, Y13 Hµm lỵng cacbon tÝnh theo phÇn ngµn VÝ dơ: Y9 - Y chØ thÐp cacbon dơng cơ, chØ hµm lỵng cacbon trung b×nh lµ 0,9%C * Chó ý: NÕu sau mçi ký hiƯu cã ch÷ "A" th× ®ã lµ ký hiƯu cđa thÐp tèt VÝ dơ: Y13 A - Y chØ thÐp cacbon dơng cơ, 13 chØ hµm lỵng cacbon trung b×nh lµ 1,3%C, A chØ thÐp tèt - C«ng dơng: + Y7 - Y8: thêng ®ỵc chÕ t¹o c¸c dơng c¾t n¨ng st thÊp nh ®ơc, ®ét, dơng lµm viƯc ®iỊu kiƯn kh«ng chÞu va ®Ëp + Y12 - Y13: thêng ®ỵc chÕ t¹o c¸c dơng c¾t n¨ng st thÊp, chÞu mµi mßn nh dòa §Ị c¬ng VËt liƯu c¬ khÝ Trang 10 Ch¬ng Iv kim lo¹i mµu – hỵp kim mµu I.thµnh phÇn ho¸ häc vµ c¸ch chÕ t¹o hỵp kim Hỵp kim cøng kh«ng ph¶i lµ thÐp v× thµnh phÇn cđa nã kh«ng cã s¾t Thµnh phÇn hỵp kim cøng bao gåm cã c¸c h¹t cacbit ưonam( wc), Cacbit titan (TiC) rÊt nhá, mÞn, cã ®é cøng vµ tÝnh ỉn ®Þnh cao Hỵp kim cøng chÕ t¹o b»ng ph¬ng ph¸p bét.Ngêi ta s¶n xt bét WC vµ bét TiC nhá, mÞn trén víi bét kim lo¹i Co Hçn hỵp ®ỵc ®em Ðp khu«n thµnh h×nh theo yªu cÇu sau ®ã ®em nung ë nhiƯt ®é 1450ºC thêi gian tõ 1- giê, sau ®ã sưa ch÷a b»ng m¸y mµi Hỵp kim cøng gåm c¸c lo¹i: - Lo¹i hỵp kim gåm WC vµ Co co ký hiƯu lµ BK kÌm theo sè chØ lỵng % Co cßn l¹i lµ WC - Lo¹i hỵp kim cøng nhãm BK cã c¸c sè hiƯu: BK2, BK3, BK5, BK6, BK8 - Loaij hỵp kim cøng gåm WC,TiC, vµ Co.Lo¹i nµy cã ký hiƯu lµ TK vavf sè d»ng sau chØ lỵng TiC vµ Co cßn lai lµ cđa WC - Lo¹i hỵp kim cøng nhom TK cã sè hiƯu : T4K10, T14K8, T15K6, T30K4,T60K6 II tÝnh chÊt vµ c«ng dơng cđa hỵp kim tÝnh chÊt - §é cøng rÊt cao, ®é cng cđa chóng phơ thc vµo c¸c lo¹i c¸cbit vµ sè lỵng coban TiC cøng h¬n WC vµ cµng nhiỊu Co th× ®é cøng cµng gi¶m V× vËy nhãm TK cøng h¬n nhãm BK vµ nh÷ng sè hiƯu cã Co th× cã ®é mỊm dỴo cao vµ ®é cøng gi¶m - TÝnh cøng nongs cao, thµnh phÇn Co Ýt, TiC nhiỊu th× tÝnh cøng nãng cµng cao - Hỵp kim cøng gißn cao h¬n thÐp, hay dÝnh vËt liƯu gia c«ng ®ã lµm xÊu tÝnh gia c«ng - Lo¹i TK Ýt dÝnh h¬n lo¹i BK C«ng dơng - Nhãm BK dïng ®Ĩ gia c«ng gang x¸m vµ hỵp kim mµu - Nhãm TK dïng ®Ĩ gia c«ng thÐp cã ®é bỊn cao , thÐp kh«ng rØ vµ c¸c vËt liƯu cøng kh¸c Khi gia c«ng thÐp ph«i dµi thêi gian tiÕp xóc víi ph«i l©u nªn lỵng nhiƯt trun ®Õn dao lín, yªu cÇu dao cã tÝnh cøng nãngcao, hƯ sè ma s¸t nhá vµ Ýt dÝnh Do ®è ph¶i dung lo¹i TK Khi gia c«ng gang phoi g·y vơn, hỵp kim mau mÌm nªn dïng nhom BK - Dïng hỵp kim BK8 ®Ĩ tiƯn ph¸, chÕ t¹o c¸c dơng va ®Ëp, lµm khu«n kÐo hc mòi khoan ®Þa chÊt T15K6 dïng lµm dao tiƯn nưa ph¸, tiƯn tinh lµm c¬ së bỴ phoi Nhỵc ®iĨm cđa hỵp kim cøng lµ khã chÕ tao dơng ®Þnh h×nh §Ị c¬ng VËt liƯu c¬ khÝ Trang 14 III: §ång nh«m vµ hỵp kim cđa chóng A nh«m vµ hỵp kim nh«m Nh«m nguyªn chÊt 1.1 Kh¸i niƯm: - CÊu tróc m¹ng tinh thĨ lµ lËp ph¬ng diƯn t©m, th«ng sè m¹ng a= 4,04A ChØ cã mét d¹ng thï h×nh - §êng kÝnh nguyªn tư d = 2,86A0 - Khèi lỵng riªng γ = 2,70 g/cm3 - NhiƯt ®é nãng ch¶y lµ: 6570C - Cã ¸p lùc m¹nh víi oxy, oxýt nh«m Al 2O3, cã ®é xÝt chỈt cao nªn b¶o vƯ ®ỵc nh«m kh«ng bÞ ¨n mßn hc h¹n chÕ tèi ®a sù ¨n mßn - DÉn ®iƯn, dÉn nhiƯt tèt C¬ tÝnh thÊp, sau c¸n vµ đ th× ®¹t ®ỵc c¸c chØ tiªu sau: σb= 60MN/m2; σ0,2= 20MN/m2; ϕ = 85% δ = 40%; HB = 25; Nh«m dỴo, dƠ d¸t thµnh tÊm, dƠ kÐo sỵi, dƠ dËp thµnh phÈm, dƠ nÊu ch¶y ®Ĩ ®óc Nhng v× c¬ tÝnh thÊp nªn Ýt dïng lµm chi tiÕt m¸y - Nh«m lµ kim lo¹i khã lun v× nã lµ nguyªn tè cã ho¹t tÝnh lín, t¹p chÊt nh«m gåm: Si, Cu,Ti 1.2 Ký hiƯu: A + % chØ sè ®é s¹ch - A995, A99, A97 A95 (995, 99, 97, 95 %Al) lµ lo¹i nh«m cã ®é s¹ch cao - A85, A8, A7, A0 (99,85; 99,80; 99,70; 99,00%Al) gäi lµ lo¹i nh«m kü tht Hỵp kim nh«m 2.1 Hỵp kim nh«m biÕn d¹ng: 2.1.1 Kh¸i niƯm: ®ỵc s¶n xt b»ng ph¬ng ph¸p biÕn d¹ng ( c¸n Ðp, kÐo, vt) ë d¹ng sỵi, thanh, tÊm, l¸ - Tiªu biĨu cđa hỵp kim nh«m biÕn d¹ng lµ Dura, nã lµ hỵp kim cđa nh«m, ®ång vµ manhª ( Al - Cu - Mg), ®ã Cu = -55, Mg = 1% 2.1.2 Ký hiƯu: + Theo TCVN 1659 – 75 ký hiƯu hỵp kim nh«m biÕn d¹ng nh sau: - Dïng ký hiƯu c¸c nguyªn tè ho¸ häc b¶ng tn hoµn Men®ªlÐp biĨu thÞ sù cã mỈt cđa c¸c nguyªn tè c¬ b¶n - Ch÷ sè ®øng sau nguyªn tè nµo th× chØ hµm lỵng % trung b×nh cđa nguyªn tè ®ã VÝ dơ: AlMg1: nguyªn tè hỵp kim chđ u lµ Mg víi hµm lỵng trung b×nh lµ 1% ( sè hiƯu nµy cho phÐp Mg = 0,5 – 1,8%) AlMg6: nguyªn tè hỵp kim chđ u lµ Mg víi hµm lỵng trung b×nh lµ 6% ( sè hiƯu nµy cho phÐp Mg = 5,8 – 6,8%) Cßn c¸c thµnh phÇn kh¸c th× ph¶i tra cøu sỉ tay kim lo¹i NÕu sau nguyªn tè cã sè ®øng tríc th× hiĨu lµ sè thËp ph©n sau ®ã VÝ dơ: Mg09: Mg = 0,9% Sau cïng cđa m¸c hỵp kim nh«m cã ch÷ Z nghÜa lµ lo¹i dỴo, dƠ dËp s©u, kÐo sỵi 2.1.3.TÝnh chÊt, c«ng dơng: Hỵp kim nh«m biÕn d¹ng cã ®é cøng, ®é bỊn cao h¬n nh«m Khi lỵng Manhª cµng cao th× ®é bỊn cµng cao nhng hỵp kim nh«m biÕn d¹ng l¹i chèng ¨n mßn kÐm ( v× hỵp kim nh«m biÕn d¹ng cã nhiỊu tỉ chøc nªn g©y ¨n mßn ®iƯn hãa) Mn b¶o vƯ hỵp kim nh«m biÕn d¹ng ngêi ta phđ lªn hỵp kim nh«m biÕn d¹ng mét líp nh«m nguyªn chÊt) §Ị c¬ng VËt liƯu c¬ khÝ Trang 15 2.2 Hỵp kim nh«m ®óc: ®©y lµ nhãm hỵp kim nh«m cã tÝnh ®óc tèt, dïng chÕ t¹o c¸c s¶n phÈm b»ng ph¬ng ph¸p ®óc nh kÕt cÊu m¸y, chi tiÕt m¸y hc nh÷ng chi tiÕt dïng nghµnh c«ng nghiƯp… - Nh÷ng chØ tiªu ®Ỉc trng cho tÝnh ®óc bao gåm: tÝnh ch¶y lo·ng, kh¶ n¨ng ®iỊn ®Çy khu«n, hƯ sè co ®Ỉc trng cđa hỵp kim nh«m ®óc lµ hỵp kim nh«m vµ silic, ngêi ta gäi lµ silunim (trong ®ã Si = - 12%) - Ký hiƯu: Al§1, Al§2… Sè ®øng sau ch÷ § dïng ®Ĩ tra cøu vµ chØ lo¹i hỵp kim víi sè hiƯu 1, 2, 3… 2.2.1 Silumin ®¬n gi¶n: gåm hai nguyªn tè: Al vµ Si ®ỵc ký hiƯu lµ Al§1, Al§2… - Silunim ®¬n gi¶n cã tÝnh ®óc tèt, nhiƯt ®é nãng ch¶y thÊp, tÝnh ch¶y lo¶ng cao, dƠ ®iỊn ®µy vËt ®óc nhng cã nhỵc ®iĨm lµ kh¶ n¨ng hót khÝ lín nªn g©y xèp, ®é bỊn kÐm 2.2.2 Silumin phøc t¹p: ngoµi hai nguyªn tè: Al vµ Si ngêi ta cßn ®a vµo c¸c nguyªn tè kh¸c nh»m c¶i thiƯn vµ n©ng cao c¬ tÝnh cho silunim nh kÏm ®Ĩ t¨ng tÝnh gia c«ng c¾t gät, Mg ®Ĩ t¨ng hiƯu qu¶ nhiƯt lun… - Thµnh phÇn hãa häc thay ®ỉi, phøc t¹p vµ thay ®ỉi ph¹m vi rÊt réng - §é bỊn vµ ®é cøng cđa silunim phøc t¹p cao h¬n nhiỊu so víi silumin ®¬n gi¶n VÝ dơ: ®èi víi Silumin ®¬n gi¶n : σb = 130N/mm2, δ = 3%; Silumin phøc t¹p: σb = 200 - 250N/mm2, δ = - 6%; - Ký hiƯu: Silumin phøc t¹p ký hiƯu: Al§17, Al§19… - øng dơng: Silumin rÊt nhĐ, cã tÝnh ®óc tèt, cã thĨ t¹o nªn h×nh d¸ng phøc t¹p, ®é bỊn, ®é cøng kh¸ cao nªn thêng ®ỵc lµm th©n m¸y, n¾p m¸y, pitt«ng ¤t«, xe m¸y B: ®ång – hỵp kim ®ång §ång nguyªn chÊt 1.1 Kh¸i niƯm: §ång lµ kim lo¹i mµu ®á, cã khèi lỵng riªng kho¶ng 8,94g/cm3 1.2 TÝnh chÊt: §ång lµ kim lo¹i rÊt ®iĨn h×nh, cã tÝnh dÉn ®iƯn, dÉn nhiƯt rÊt cao, dƠ d¸t máng, nhiƯt ®é nãng ch¶y 1083 0C, dỴo, dĨ biÕn d¹ng nhng ®é bỊn thÊp ( σb = 160N/mm2) - TÝnh dÉn ®iƯn phơ thc vµo ®é tinh khiÕt cđa ®ång - §ång nguyªn chÊt kü tht cã mµu ®á nªn thêng gäi lµ ®ång ®á 1.3 Ký hiƯu: M + % chØ sè ®é s¹ch M¸c ®ång M0 M1 M2 M3 Thµnh phÇn ®ång kh«ng Ýt h¬n% 99,95 99,9 99,7 99,5 Ph¹m vi sư dơng Dïng lµm d©y ®iƯn vµ c¸c hỵp kim tinh khiÕt Dïng lµm d©y ®iƯn vµ c¸c hỵp kim cao cÊp Dïng lµm b¸n thµnh phÈm cao cÊp vµ hỵp kim c¬ b¶n lµ ®ång Dïng lµm ®ång ®óc vµ ®ång cã thĨ gia c«ng b»ng ¸p lùc §Ị c¬ng VËt liƯu c¬ khÝ Trang 16 M4 víi chÊt lỵng thêng Dïng lµm c¸c hỵp kim phơ 99,0 Hỵp kim ®ång 2.1 §ång thau: lµ hỵp kim cđa ®ång vµ kÏm (Cu - Zn), thµnh phÇn kÏm chøa ®ång thau kh«ng qu¸ 45% 2.1.1 §ång thau ®¬n gi¶n: lµ hỵp kim cđa ®ång vµ kÏm (Cu - Zn) - §ång thau ®¬n gi¶n pha: Zn < 39% - §ång thau ®¬n gi¶n pha: Zn >39% - §ång thau bỊn vµ cøng h¬n ®ång nguyªn chÊt nhng b¶n chÊt nã vÉn dỴo (kh«ng b»ng ®ång nguyªn chÊt) nªn ngêi ta sư dơng nhiỊu thay cho ®ång nguyªn chÊt.( nÕu ®ång cã kÏm nhiỊu th× hỵp kim ®ång cã mµu vµng cßn nÕu ®ång cã kÏm Ýt th× ®ång cã mµu ®á) - Ký hiƯu: theo TCVN, ®ång thau ®ỵc ký hiƯu b»ng ch÷: L + % chØ sè hµm lỵng cđa ®ång Trong ký hiƯu cßn cã c¸c ch÷ kh¸c biĨu thÞ c¸c hỵp kim cã mỈt ®ång thau VÝ dơ: L90: 90%Cu; 10%Zn L62, L68 ( 62%Cu, 38%Zn; 68%Cu, 32%Zn) 2.1.2 §ång thau phøc t¹p: lµ hỵp kim cđa ®ång mµ ngoµi hai nguyªn tè ®ång vµ kÏm (Cu - Zn) cßn cã c¸c nguyªn tè kh¸c ®Ĩ c¶i thiƯn tÝnh chÊt cho ®ång - Ký hiƯu: theo TCVN, ®ång ®ỵc ký hiƯu b»ng ch÷: L + ký hiƯu c¸c nguyªn tè cã mỈt nã + % chØ sè hµm lỵng cđa ®ång vµ c¸c nguyªn tè cã mỈt nã VÝ dơ: LSiPb 80-3-3 cã 80%Cu, % Si, 3% Pb cßn l¹i 14%Zn(vµ c¸c t¹p chÊt kh¸c kh«ng ®¸ng kĨ) - Theo tiªu chn Liªn X«, ®ång ®ỵc ký hiƯu b»ng ch÷: L + ký hiƯu c¸c nguyªn tè cã mỈt nã + % chØ sè hµm lỵng cđa ®ång vµ c¸c nguyªn tè cã mỈt nã + Ch÷ chØ nguyªn tè hỵp kim Ký hiƯu mét sè nguyªn tè hỵp kim mµu theo tiªu chn Qc tÕ & Nga Tªn nguyªn tè Asen Beri Ch× §ång KÏm Qc tÕ Nga As Be Pb Cu Zn M Б C M Д Tªn nguyªn tè Mangan Magiª Nh«m Niken Phètpho Qc tÕ Nga Mn Mg Al Ni P M MΓ A H Φ Tªn nguyªn tè S¾t Silic ThiÕc Cr«m Qc tÕ Nga Fe Si Zn Cr Ж K O X VÝ dơ: LC59-1 cã 59%Cu, 1% Pb cßn l¹i 44%Zn 2.1.2.1 §ång thau ch×: LC59-1 cã (59%Cu, 1% Pb cßn l¹i 44%Zn), cã tÝnh gia c«ng c¾t gät tèt 2.1.2.2 §ång thau thiÕc: LO70-1 cã (70%Cu, 1% Pb cßn l¹i 29%Zn), cã kh¶ n¨ng chÞu ¨n mßn níc biĨn 2.1.2.3 §ång thau nh«m-Ni ken: LAH59-3-2 cã (59%Cu, 3% Al, 2%Ni cßn l¹i 36%Zn), cã c¬ tÝnh tèt 2.2 §ång Thanh 2.2.1 Kh¸i niƯm: lµ hỵp kim ®ång cã pha thªm thiÕc, nh«m, kÏm, silic, berili, cr«m Cã nhiỊu lo¹i ®ång nh ®ång thiÕc, ®ång nh«m, ®ång silic, ®ång kÏm 2.2.2 Ký hiƯu: theo TCVN, ®ång ®ỵc ký hiƯu b»ng ch÷ Br cßn c¸c ký hiƯu ch÷ nguyªn tè hỵp kim kh¸c còng gièng ký hiƯu ®ång thau Kh¸c víi ®ång thau, ký hiƯu ®ång kh«ng ghi thµnh phÇn phÇn tr¨m cđa c¸c kim lo¹i chøa ®ång thanh, phÇn cßn l¹i sÏ lµ phÇn tr¨m cđa ®ång VÝ dơ: ®ång BrSnP10-1 cã 10% Sn, 1%P, 89%Cu vµ c¸c t¹p chÊt kh¸c - Theo tiªu chn Liªn X«, ®ång ®ỵc ký hiƯu b»ng ch÷: Бp + ký hiƯu c¸c nguyªn tè cã mỈt nã + % c¸c nguyªn tè cã mỈt nã §Ị c¬ng VËt liƯu c¬ khÝ Trang 17 ỉ trỵt VÝ dơ: ®ång БpOΦ10-1 cã 10% Sn, 1%P, 89%Cu vµ c¸c t¹p chÊt kh¸c - øng dơng: ®ång cã c¬ tÝnh cao, Ýt ma s¸t, chèng ¨n mßn tèt, dïng lµm 2.2.3 Ph©n lo¹i - §ång thiÕc(Sn tđ > tktl NhiƯt ®é đ cao h¬n nhiƯt ®é kÕt tinh l¹i nhng vÉn thÊp h¬n A1 đ nh vËy khư ®ỵc biÕn cøng, h¹t thÐp ®ång ®Ịu h¬n, dỴo dai h¬n, ph«i dƠ gia c«ng c¸c nguyªn c«ng sau nh c¸n, kÐo, c¾t gät… §Ị c¬ng VËt liƯu c¬ khÝ Trang 19 2.2 Thêng ho¸: Thêng ho¸ lµ ph¬ng ph¸p nhiƯt lun gåm nung thÐp ®Õn nhiƯt ®é Autennit(cao h¬n Ac3 hay Acm) gi÷ nhiƯt råi lµm ngi tiÕp theo kh«ng khÝ tÜnh ( thêng kÐo ®Ĩ ngi trªn sµn xëng) ®Ĩ auxtennit ph©n ho¸ thµnh tỉ chøc gÇn ỉn ®Þnh: peclit ph©n t¸n hay xoocbit víi ®é cøng t¬ng ®èi thÊp C¸c nÐt c¬ b¶n cđa thêng ho¸ lµ: - NhiƯt ®é: gièng nh đ hoµn toµn nhng ¸p dơng c¶ cho thÐp sau cïng tÝch tth0= Ac3 + (20 – 300) cho thÐp tríc cïng tÝch tth0= Accm + (20 – 300) cho thÐp sau cïng tÝch - Tèc ®é ngi: kh«ng khÝ tÜnh, kh«ng ph¶i dïng lß nªn kinh tÕ h¬n đ - Tỉ chøc vµ c¬ tÝnh : so víi đ tỉ chøc ®¹t ®ỵc lµ gÇn c©n b»ng nhng ®é cøng cao h¬n đ * Mơc ®Ých, lÜnh vùc ¸p dơng: - §¹t ®é cøng thÝch hỵp, ®Ĩ gia c«ng c¾t cho thÐp cacbon thÊp( < 0,25%C) ThÐp cacbon , nÕu đ hoµn toµn sÏ ®¹t ®é cøng qu¸ thÊp (< 140 – 160HB), qu¸ dỴo, phoi khã g·y nªn khã c¾t gät NÕu thêng ho¸ sÏ cã ®é cøng cao h¬n, thÝch hỵp víi gia c«ng c¾t h¬n Chó ý: §Ĩ ®¶m b¶o tÝnh gia c«ng c¾t gät: + ThÐp ≤ 0,25% - thêng ho¸ + ThÐp 0,3 – 0,65% - đ hoµn toµn + ThÐp ≥ 0,25% - đ kh«ng hoµn toµn (đ cÇu ho¸) - Lµm nhá Xªmentit, chn bÞ cho nhiƯt lun kÕt thóc Khi thêng ho¸ t¹o tỉ chøc peclit ph©n t¸n hay xoocbit, ®ã xementit kÝch thíc nhá, rÊt thn lỵi cho qu¸ tr×nh t¹o h¹t autenit nhá mÞn vµ chun biÕn x¶y nhanh Thêng ¸p dơng cho thÐp kÕt cÊu tríc t«i bỊ mỈt - Lµm mÊt líi XeII cđa thÐp sau cïng tÝch Nh ®· biÕt Xªmentit II thÐp sau cïng tÝch thêng ë d¹ng líi lµm cho thÐp gißn Thêng ho¸ víi tèc ®é ngi nhanh h¬n đ lµm cho xªmentit II kh«ng kÞp tiÕt ë d¹ng liỊn nhau, mµ ë d¹ng ®øt rêi, c¸ch xa nhau, ®ã sÏ lµm h¹i tÝnh dỴo 2.3 T«i: lµ qu¸ tr×nh nung nãng thÐp lªn cao qu¸ tíi nhiƯt ®é tíi h¹n AC1 ®Ĩ lµm xt hiƯn autennit ( t thc vµo tõng lo¹i thÐp nhÊt ®Þnh t¬ng øng víi nh÷ng nhiƯt ®é nhÊt ®Þnh), gi÷ ë nhiƯt ®é ®ã mét thêi gian ®Ĩ biÕn nã thµnh mactenxit hay tỉ chøc kh«ng ỉn ®Þnh kh¸c víi ®é cøng cao NhiƯt ®é t«i > AC1 ®Ĩ cã autennit( cã thĨ gièng đ hc thêng ho¸) Tèc ®é lµm ngi nhanh lµm cho øng st nhiƯt còng nh øng st tỉ chøc ®Ịu lín, dƠ g©y nøt, dƠ biÕn d¹ng, dƠ cong vªnh Tỉ chøc t¹o thµnh cøng vµ kh«ng ỉn ®Þnh Sau t«i, thÐp rÊt cøng vµ bỊn, nhng ®é dỴo dai cđa nã gi¶m xng, øng lùc d cđa thÐp bªn thÐp t¨ng lªn vµ thÐp trë nªn gißn Mn khư øng lùc bªn vµ gi¶m tÝnh gißn cđa thÐp ta tiÕn hµnh ram Thêi gian gi÷ vËt cÇn t«i ë nhƯt ®é nung nãng cã thĨ tõ vµi tíi 1/2giê t theo chiỊu dµy vËt cÇn t«i VËt cµng dµy th× cµng cÇn nhiỊu thêi gian ®Ĩ cho nhiƯt ®é ph©n bè ®Ịu ë kh¾p chiỊu dµy kim lo¹i TiÕp ®ã vËt cÇn t«i ®ỵc nhóng vµo m«i trêng lµm ngi M«i trêng ®ã cã thĨ lµ níc, dÇu hc dung dÞch mi Tèc ®é lµm ngi cã mét ý nghÜa qut ®Þnh qu¸ tr×nh t«i VËt cµng cøng bao nhiªu th× cµng cÇn lµm ngi nhanh bÊy nhiªu (chÊt lµm ngi nhanh nhÊt lµ dung dÞch mi 10% níc, kh¶ n¨ng lµm ngi võa lµ níc ë nhiƯt ®é b×nh thêng vµ lµm ngi chËm h¬n lµ dÇu) 2.3.1 §é thÊm t«i: §Ĩ ®¶m b¶o ®ỵc mơc ®Ých ®Ị cđa t«i thÐp, tỉ chøc cđa thÐp ph¶i ®¹t ®ỵc sau t«i lµ mactenxit Tuy nhiªn cã nhiỊu chi tiÕt lín, kh«ng thĨ “thÊu t«i” ®Õn tËn t©m chiỊu dµy cđa chi tiÕt mµ chØ cÇn thÊu ®Õn mét chiỊu dµy nµo ®ã th«i ChiỊu dµy líp ®ỵc t«i cøng kĨ tõ mỈt ngoµi chi tiÕt híng vµo t©m gäi lµ ®é thÊm t«i, ký hiƯu lµ δ Gi¸ trÞ δ cµng lín th× thÐp cµng tèt Nhng kh«ng cã ranh giíi râ rµng ®Ĩ ®o ®c δ §Ị c¬ng VËt liƯu c¬ khÝ Trang 20 Ngêi ta quy íc chiỊu dµy δ ®ỵc tÝnh mỈt ngoµi chi tiÕt t«i vµo ®Õn vïng cã tỉ chøc 50%Mt«i + 50%Tt«i §é thÊm t«i δ phơ thc rÊt nhiỊu vµo c¸c u tè nh: vËn tèc ngi Vng cµng nhá th× δ cµng lín M«i trêng t«i cã kh¶ n¨ng lµm ngi nhanh hc chi tiÕt cã kÝch thíc cµng nhá(®Ĩ ngi nhanh) th× ®é thÊm t«i δ cµng lín 2.3.2 Chän nhiƯt ®é t«i: NhiƯt ®é t«i cã ý nghÜa rÊt quan träng ®èi víi kÕt qu¶ t«i NÕu chän thÊp qu¸ th× thÐp vÉn mỊm kh«ng ®¹t ®é cøng yªu cÇu v× tỉ chøc cha cã Mactenxit Nhng nÕu cø nung ®Õn nhiƯt ®é qu¸ cao th× h¹t ostennit sÏ ph¸t triĨn th« - to, t«i tỉ chøc mactenxit t¹o thµnh còng th«, thÐp sÏ bÞ gißn H¹t ostennit th« th× ®é ỉn ®Þnh cđa nã lín vËy lỵng Os d nhiỊu còng lµ u tè thÐp t«i kh«ng ®đ ®é cøng Kho¶ng nhiƯt ®é t«i thÝch hỵp lµ nhiƯt ®é chän cho ®đ ®Ĩ chun biÕn pha cÇn thiÕt nung nhng cµng thÊp th× cµng tèt - Víi thÐp tríc cïng tÝch, tt«i= Ac3 + (30 – 500C) - ThÐp hỵp kim thÊp ( < 0,25% nguyªn tè hỵp kim) th× chän theo hµm lỵng cacbon thÐp Nh vËy lµ v× hµm lỵng hỵp kim cßn Ýt, g©y ¶nh hëng cha ®¸ng kĨ - §èi víi thÐp hỵp kim cao (>10%) th× nhiƯt ®é t«i kh«ng c¨n cø vµo A vµ A3 mµ ph¶i c¨n cø vµo nhiƯt ®é mµ t¹i ®ã hoµ tan ®ỵc nh÷ng pha c¸cbit Th«ng thêng ph¶i chän nhiƯt ®é cao MỈc dï vËy còng kh«ng sỵ h¹t to v× nh÷ng h¹t cacbit ®· c¶n trë sù ph¸t triĨn cđa h¹t Ostennit 2.3.3 Tèc ®é ngi vµ m«i trêng t«i: M«i trêng t«i lµ m«i trêng ®Ĩ lµm ngi vËt t«i(thêng lµ níc, dÇu, kh«ng khÝ…) Chän tèc ®é ngi Vng vỊ nguyªn t¾c kh«ng ®ỵc c¾t ®êng cong ch÷ “C” cđa thÐp ®ỵc t«i Trªn nguyªn t¾c Êy chän ®ỵc m«i trêng ®Ĩ cã vËn tèc ngi cµng chËm th× cµng Ýt phÕ phÈm M«i trêng t«i phỉ biÕn nhÊt lµ níc, thêng ®ỵc dïng víi thÐp cacbon thêng, kh¶ n¨ng lµm ngi nhanh DÇu kho¸ng vËt, dÇu biÕn thÕ… lµm ngi chËm h¬n, thêng dïng víi thÐp hỵp kim M«i trêng t«i Níc 180C Níc 300C Níc hoµ tan 10% NaCl ë 200C Níc hoµ tan 10% NaOH ë 200C Níc hoµ tan 10% Na2CO3 ë 200C Níc cÊt 200C Tèc ®é ngi(%s) c¸c kho¶ng nhiƯt ®é 650 – 5500C 300 – 2000C 600 270 500 270 100 270 1100 300 120 300 800 270 §Ị c¬ng VËt liƯu c¬ khÝ Trang 21 Níc hoµ ta CO2 DÇu kho¸ng vËt TÊm thÐp Kh«ng khÝ nÐn 100 - 200 100 - 150 35 30 200 20 – 50 15 10 * C¸c ph¬ng ph¸p t«i: Th«ng thêng ngêi ta ph©n biƯt c¸c ph¬ng ph¸p t«i theo c¸ch lµm ngi, Ta cã c¸c ph¬ng ph¸p: 2.3.3.1 T«i mét m«i trêng: Chi tiÕt ®ỵc lµm ngi tõ nhiƯt ®é t«i ®Õn nhiƯt ®é thêng mét m«i trêng Ph¬ng ph¸p nµy ®¬n gi¶n nhng dƠ g©y biÕn d¹ng chi tiÕt v× øng st nhiƯt rÊt lín Do ®ã chØ nªn ¸p dơng cho nh÷ng chi tiÕt Ýt quan träng, tiÕt diƯn kh«ng thay ®ỉi ®¸ng kĨ 2.3.3.2 T«i hai m«i trêng: Chi tiÕt ®ỵc lµm ngi tõ nhiƯt ®é t«i b»ng m«i trêng thø nhÊt(thêng m«i trêng nµy cã kh¶ n¨ng lµm ngi nhanh h¬n m«i trêng sau Khi ®· ngi qua ®Ønh ch÷ “C” th× chun qua m«i trêng thø hai cã tèc ®é lµm ngi nhá h¬n Ph¬ng ph¸p nµy h¹n chÕ ®ỵc øng st nhiƯt, gi¶m ®ỵc cong vªnh, nøt chi tiÕt Ph¬ng ph¸p nµy cho phÐp t«i nh÷ng chi tiÕt phøc t¹p h¬n Tuy nhiªn cã nhỵc ®iĨm lµ rÊt khã x¸c ®Þnh ®ỵc thêi ®iĨm chun m«i trêng 2.3.3.3.T«i ph©n cÊp: VËt t«i ®ỵc lµm ngi nhanh tõ nhiƯt ®é t«i tíi gÇn ®iĨm M® Gi÷ vËt t«i ë nhiƯt ®é nµy mét thêi gian cÇn thiÕt ®Ĩ bªn vµ bªn ngoµi cã nhiƯt ®é t¬ng ®èi ®ång ®Ịu Thêi gian gi÷ nµy ph¶i tÝnh to¸n cho vÐc t¬ ngi kh«ng c¾t vµo gi¶n ®å ch÷ “C” Sau ®ã l¹i lµm ngi ®Õn nhiƯt ®é thêng Lµm nh vËy vËt t«i Ýt biÕn d¹ng øng st nhiƯt lín sinh Do ®ã cã thĨ t«i nh÷ng vËt cã h×nh d¸ng phøc t¹p ®¹t kÕt qu¶ tèt M«i trêng t«i thø hai ®Ĩ ph©n cÊp thêng lµ c¸c hçn hỵp mi ®ỵc pha chÕ ®Ĩ t¹o nhiƯt ®é phï hỵp Mét sè hçn hỵp mi thêng dïng: Hçn hỵp mi 55% KNO3 + 45%NaNO2 55% KNO3 + 45%NaNO2 55% KOH + 45%NaOH NhiƯt ®é nãng ch¶y 0C 137 218 140 NhiƯt ®é dïng 0C 150 – 440 230 – 550 150 – 300 2.3.3.4 T«i ®¼ng nhiƯt: Chi tiÕt t«i ®ỵc lµm ngi tõ nhiƯt ®é t«i ®Õn kho¶ng cã chun biÕn ®¼ng nhiƯt t¹o thµnh tỉ chøc bainÝt, gi÷ vËt t«i ë nhiƯt ®é Êy cho Ostenit chun ho¸ thµnh bainit mµ kh«ng cho vect¬ ngi c¾t ®êng M® ¸p dơng t«i ®¼ng nhiƯt cho nh÷ng chi tiÕt cã ®é dai lín 2.3.3.5 Gia c«ng l¹nh: §èi nhiỊu lo¹i thÐp dơng hỵp kim, lỵng cacbon vµ lỵng hỵp kim cao, ®iĨm M® vµ ®iĨm MK qu¸ thÊp, nªn hki lµm ngi ®Õn nhiƯt ®é thêng vÈn cßn nhiỊu Autennit d lµm h¹n chÕ ®é cøng §Ĩ ®¹t ®ỵc ®é cøng cao nhÊt ngêi ta cã thĨ ®em thÐp t«i tiÕp tơc lµm ngi (l¹nh) ®Õn nhiƯt ®é ©m ( -50 0C ®Õn -700C) ®Ĩ autenxit tiÕp tơc chun biÕn trë thµnh mactenxit Qu¸ tr×nh ®ã gäi lµ gia c«ng l¹nh §Ị c¬ng VËt liƯu c¬ khÝ Trang 22 Sau gia c«g l¹nh, ®é cøng cã thĨ t¨ng thªm tõ – 10HRC t theo lỵng Autenxit d sau t«i Ýt hay nhiỊu Ngêi ta ¸p dơng gia c«ng l¹nh cho c¸c chi tiÕt m¸y, dơng cÇn ®é cøng cao nh vßng bi, vßi phun cao ¸p, dao c¾t kim lo¹i 2.3.3.6 T«i tù ram: Lµ ph¬ng ph¸p t«i mµ lµm ngi kh«ng triƯt ®Ĩ, chØ thêi gian ng¾n tõ vµi ®Õn vµi chơc gi©y ®Ĩ sau ®ã nhiƯt cđa lâi hay c¸c thµnh phÇn kh¸c trun ®Õn, nung nãng hay tiÕn hµnh ram phÇn ®ỵc t«i Sau ®ã kh«ng ph¶i ®a ®i ram thÐp Khèng chÕ nhiƯt ®é ram b»ng c¸ch nh×n mµu ph¸t tõ chi tiÕt nªn gäi lµ ram mµu Theo kinh nghiƯm mµu s¾c cđa thÐp t¬ng øng víi nhiƯt ®é cho ë b¶ng sau: Mµu Vµng t¬i Vµng r¬m Vµng ®Ëm N©u §á n©u §á th¾m TÝm Xanh biĨn Xanh nh¹t NhiƯt ®é 0C 220 230 240 240 265 275 285 300 315 ChiỊu dµy líp oxyt (µm) 0,045 0,045 0,045 0,050 0,050 0,065 0,065 0,070 0,070 2.3.4 Nguyªn t¾c nhóng chi tiÕt vµo m«i trêng t«i: §Ĩ tr¸nh biÕn d¹ng s¶n phÈm g©y nªn phÕ phÈm nhiƯt lun cÇn chó ý c¸ch nhóng chi tiÕt t«i nh sau: - Nhóng phÇn dÇy xng m«i trêng t«i tríc tiªn råi míi ®Õn c¸c phÇn kh¸c - Nhóng t thÕ th¼ng ®øng nh÷ng chi tiÕt nhá, dµi, máng - Khi nhóng ph¶i quay phÇn lâm lªn phÝa trªn (nÕu cã) 2.3.5 Khut tËt vµ biƯn ph¸p kh¾c phơc nhiƯt lun: - §é cøng kh«ng ®¹t yªu cÇu: NhiƯt ®é t«i kh«ng ®¹t, cßn thÊp h¬n yªu cÇu Ta cÇn nung l¹i ®Ĩ t«i - VËn tèc ngi vng nhá h¬n vth.Ta cÇn chän l¹i m«i trêng t«i - BỊ mỈt bÞ oxy ho¸ lµm gi¶m ®é cøng, ®ã ph¶i xư lý khÝ qun lß §a vµo lß khÝ tr¬ ®Ĩ b¶o vƯ nh khÝ acg«ng, nª«ng… Cã thĨ r¶i than xng ®¸y lß hc cho ph«i vµo hép kÝn phđ than hay phoi gang - TÝnh gißn cđa vËt t«i cao: nhiƯt ®é nung qu¸ cao ta ph¶i thêng ho¸ lµm h¹t nhá råi chän l¹i nhiƯt ®é t«i - Chi tiÕt bÞ biÕn d¹ng hc nøt: øng st nhiƯt qu¸ tr×nh t«i sinh ra, chun biÕn pha mµ cã sù chªnh lƯch vỊ thĨ tÝch, øng st cơc bé tõng phÇn cđa m¹ng chđ u lµ sai lƯch m¹ng g©y §Ĩ tr¸nh hiƯn tỵng nµy cÇn thùc hiƯn ®óng quy tr×nh thao t¸c nung vµ lµm ngi 2.4 Ram thÐp: Lµ ph¬ng ph¸p nhiƯt lun nung thÐp (®· t«i cøng) ®Õn nhiƯt ®é nhÊt ®Þnh díi Ac1, gi÷ nhiƯt mét thêi gian cÇn thiÕt råi lµm ngi Sau t«i, øng lùc bªn cđa thÐp t¨ng lªn, nªn thÐp bÞ gißn §Ĩ c¶i thiƯn tÝnh chÊt vµ n©ng cao ti thä cđa thÐp, cÇn ph¶i khư hc gi¶m nh÷ng øng lùc d bªn Mn thÕ, sau t«i, thÐp l¹i ®ỵc nung nãng lÇn n÷a tíi nhiƯt ®é thÊp h¬n nhiƯt ®é nung tíi h¹n( thêng nung ë 150 - 6800C), gi÷ nhiƯt ®é ®ã mét thêi gian vµ ®Ĩ ngi Ph¬ng ph¸p ®ã gäi lµ Ram Trong thùc tÕ thêng dïng c¸ch ram: 2.4.1 Ram thÊp (150 - 3000C): gi¶m bít ®ỵc øng lùc bªn cđa vËt cÇn nhiƯt lun, n©ng cao ®é dai nhng kh«ng lµm gi¶m ®i ®é cøng 2.4.2 Ram trung b×nh ( 300 - 5000C): gi¶m ®é cøng vµ ®é bỊn cđa kim lo¹i xng nhng l¹i n©ng cao ®é dai, ®é d·n dµi lªn vµ gi¶m øng lùc bªn cđa vËt t«i nhiỊu h¬n víi ram ë nhiƯt ®é thÊp 2.4.3 Ram cao ( 500 - 6800C): khư ®ỵc gÇn hÕt øng lùc d bªn vµ n©ng cao ®é bỊn, ®é dai cđa kim lo¹i 2.5 T«i bỊ mỈt: §Ị c¬ng VËt liƯu c¬ khÝ Trang 23 2.5.1 Nguyªn lý chung: Nung bỊ mỈt chi tiÕt thËt nhanh ®Õn nhiƯt ®é t«i, cho ®ã phÇn lín chi thiÕt cha kÞp nãng th× ®· lµm ngi nhanh Nh vËy mỈt ngoµi ®ỵc t«i cßn lâi vÉn dỴo giai Cã nhiỊu biƯn ph¸p nung nãng nhanh nh: - Dßng c¶m øng cã tÇn sè cao, cã thĨ dao ®éng tõ 1000Hz ®Õn hµng triƯu Hz - Dïng ngän lưa ch¸y gi÷a oxy vµ axeetylen, nhiƯt ®é ngän lưa cã thĨ lªn tíi 32000C - Dïng ®iƯn trë tiÕp xóc - Nung chi tiÕt chÊt ®iƯn ph©n Phỉ biÕn h¬n c¶ lµ t«i bỊ mỈt b»ng dßng cao tÇn vµ b»ng ngän lưa ®Ìn x× 2.5.2 T«i cao tÇn: * Nguyªn lý nung nãng: Dùa vµo ®Ỉc tÝnh cđa dßng c¶m øng xoay chiỊu vµ ph©n bè mËt ®é dßng ë mỈt ngoµi lín h¬n ë lâi vËt dÉn TÇn sè dßng c¶m øng cµng lín th× dßng cµng tËp trung ë líp mỈt ngoµi Ngêi ta sư dơng dßng ®iƯn tÇn sè cao nung nãng thËt nhanh bỊ mỈt chi tiÕt ChiỊu s©u líp bỊ mỈt cã mËt ®é dßng c¶m øng cao, chÝnh lµ chiỊu s©u ®ỵc nung ®Õn nhiƯt ®é t«i cã thĨ tÝnh theo c«ng thøc: δ = 5, 03 ρ µf Trong ®ã: δ - chiỊu s©u nung ®Õn nhiƯt dé t«i, cm; ρ - ®iƯn trë st cđa kim lo¹i chi tiÕt t«i, Ωcm; µ - ®é thÊm cđa kim lo¹i, Tm/A; f – tÇn ssã dßng c¶m øng, Hz; 1Tm/A = 100gaus/ecset §Ĩ tÝnh to¸n chÝnh x¸c, cÇn chó ý r»ng ρ vµ µ thay ®ỉi theo nhiƯt ®é * §Ỉc ®iĨm chun biÕn pha t«i cao tÇn: - Tèc ®é nung rÊt lín vËy tèc ®é chun biÕn pha rÊt nhanh, thêi gian chun biÕn rÊt ng¾n Nhng nhiƯt ®é b¾t ®Çu chun biÕn l¹i cao h¬n trêng hỵp nung b×nh thêng tõ 100 – 2000C - Kho¶ng nhiƯt ®é t«i xª dÞch lín h¬n b×nh thêng * u khut ®iĨm cđa ph¬ng ph¸p: - Thêi gian nung rÊt ng¾n, thêng chØ tõ – 15 gi©y nªn n¨ng st rÊt cao H¹t kim lo¹i nhá, bỊn, Ýt gißn - ChÊt lỵng t«i cao - Qu¸ tr×nh t«i dƠ c¬ khÝ ho¸ vµ tù ®éng ho¸ - Gi¶m nhĐ ®ỵc lao ®éng - Khut ®iĨm lµ gi¸ thµnh cao, chØ thÝch hỵp cho s¶n xt hµng lo¹t 2.5.3 T«i b»ng ngän lưa: Dïng ngän lưa hµn víi dßng lưa ch¸y cđa axeetylen víi oxy ®Ĩ nung nãng nhanh bỊ mỈt chi tiÕt ®Õn nhiƯt ®é t«i råi dïng vßi phan níc l¹nh vµo võa nung cho ®¹t ®ỵc vng ≥ vth * u khut ®iĨm cđa ph¬ng ph¸p: - ThiÕt bÞ ®¬n gi¶n, rỴ - Khã ®¶m b¶o chÊt lỵng v× nhiƯt ®é qu¸ cao(≈ 32000C) dƠ lµm ch¶y bỊ mỈt, tho¸t cacbon vµ h¹t kim lo¹i th« to, g©y gißn - N¨ng st thÊp, thêng ¸p dơng ®Ĩ t«i ®¬n chiÕc Má ®èt Vßi phun níc lµm ngi Chi tiÕt §Ị c¬ng VËt liƯu c¬ khÝ Trang 24 Bµi 2: ho¸ nhiƯt lun kim lo¹i vµ hỵp kim Kh¸i niƯm vỊ ho¸ nhiƯt lun: Ho¸ nhiƯt lun lµ ph¬ng ph¸p gia c«ng nhiƯt cã thĨ lµm thay ®ỉi kh«ng nh÷ng chØ cÊu t¹o cđa kim lo¹i mµ cßn c¶ thµnh phÇn ho¸ häc cđa líp bỊ mỈt kim lo¹i lµ sù tù ph¸ hđy kim lo¹i t¸c dơng cđa m«i trêng (kh«ng khÝ, níc s«ng, níc biĨn, c¸c dung dÞch axit, kiỊm, mi) Nhê vËy thu ®ỵc c¸c tÝnh chÊt cđa kim lo¹i theo ý mn Mơc ®Ých cđa qu¸ tr×nh nhiƯt lun: - T¨ng ®é cøng, tÝnh chèng mµi mßn vµ ®é bỊn mái cđa mỈt s¶n phÈm - T¨ng kh¶ n¨ng chèng ¨n mßn m«i trêng chèng x©m thùc, t¨ng tÝnh ỉn ®Þnh cho thÐp - T¨ng tÝnh chèng oxy ho¸ ë nhiƯt ®é cao C¸c ph¬ng ph¸p ho¸ nhiƯt lun kim lo¹i 3.1 ThÊm Cacbon: lµ qu¸ tr×nh khch t¸n cacbon vµo bỊ mỈt chi tiÕt lµm b»ng thÐp thÊp cacbon (C≤ 0,3%C) nh»m n©ng cao nång ®é cacbon líp bỊ mỈt lªn tíi kho¶ng 0,8 - 1,0% Sau ®ã t«i vµ ram ®Ĩ líp bỊ mỈt cã ®é cøng cao lâi vÉn cã ®é dỴo dai cao Khi thÊm cacbon s¶n phÈm ®ỵc nung nãng tíi nhiƯt ®é 850 - 9500C vµ gi÷ mét thêi gian l©u m«i trêng cã chøa nhiỊu cacbon 3.2 ThÊm Nit¬: lµ qu¸ tr×nh khch t¸n cacbon vµo bỊ mỈt chi tiÕt ®Ĩ bỊ mỈt cã ®é cøng cao vµ tÝnh chèng ¨n mßn ë ®é s©u kh«ng lín (0,1 - 0,5mm) ThÊm Nit¬ ®ỵc dïng cho c¸c chi tiÕt thÐp hỵp kim( chøa nh«m, cr«m, molipden ) hay bÞ va ®Ëp vµ ma s¸t nhiỊu qu¸ tr×nh lµm viƯc, dïng cho c¸c chi tiÕt b»ng thÐp cacbon kh«ng cÇn ®é cøng bỊ mỈt cao nhng l¹i cÇn tÝnh chèng ¨n mßn bỊ mỈt cao §Ị c¬ng VËt liƯu c¬ khÝ Trang 25 Khi thÊm Nit¬, s¶n phÈm ®ỵc nung nãng tíi nhiƯt ®é 500 - 6000C lß kÝn cã khÝ amoni¨c (NH3) ®i qua Díi nhiƯt ®é ®ã, NH3 ph©n hủ thµnh Nit¬ vµ Hi®r« Nit¬ khuch t¸n vµo mỈt kim lo¹i cßn Hi®ro th× theo khÝ am«ni¨c cha ph©n hủ ngoµi 3.3 ThÊm Cacbon vµ thÊm Nit¬: lµ qu¸ tr×nh t¨ng cêng c¶ cacbbon vµ nit¬ vµo líp bỊ mỈt cđa s¶n phÈm b»ng thÐp ®Ĩ n©ng cao ®é cøng, tÝnh chèng mµi mßn vµ giíi h¹n mái cđa líp bỊ mỈt ChiỊu s©u cđa líp cacbon vµ nit¬ kh«ng lín (0,1 0,2mm) ThÊm cacbon vµ nit¬ cã hiƯu qu¶ tèt nhÊt ®èi víi nh÷ng chi tiÕt nhá vµ trung b×nh ThÊm cacbon vµ nit¬ cã thĨ tiÕn hµnh m«i trêng r¾n díi nhiƯt ®é 540 5600C, m«i trêng láng víi nhiƯt ®é kh¸c ( thÊp: 550 - 600 0C, trung b×nh: 800 - 8500C, cao: 900 - 9500C) vµ m«i trêng khÝ díi nhiƯt ®é kho¶ng 850 9300C 3.3 ThÊm Kim lo¹i: lµ qu¸ tr×nh t¨ng cêng c¸c nguyªn tè nh«m, cr«m, silic, bo, beri vµo líp bỊ mỈt s¶n phÈm b»ng thÐp ®Ĩ lµm cho thÐp cã nh÷ng tÝnh chÊt q nh chÞu nhiƯt, chèng gØ, chèng mµi mßn Trong mét sè trêng hỵp cã thĨ dïng thÐp thÊm kim lo¹i ®Ĩ thay thÕ cho nh÷ng thÐp hỵp kim cao ThÊm kim lo¹i cã thĨ ®ỵc tiÕn hµnh b»ng c¸ch nung nãng s¶n phÈm thÐp ®Õn nhiƯt ®é nhÊt ®Þnh vµ giư s¶n phÈm ë vÞ trÝ tiÕp xóc víi mét c¸c nguyªn tè nªu trªn, c¸c nguyªn tè nµy cã thĨ ë d¹ng r¾n, láng hc khÝ Nhê vËy c¸c nguyªn tè kim lo¹i sÏ khuch t¸n vµo bỊ mỈt s¶n phÈm Ch¬ng Iv vËt liƯu phi kim lo¹i Kh¸i niƯm chung: Ngoµi vËt liƯu kim lo¹i, s¶n xt c¬ khÝ cßn cÇn dïng rÊt nhiỊu lo¹i vËt liƯu kh¸c nh: gç lµm khu«n s¶n xt ®óc, chÊt dỴo lµm bĨ, b×nh chøa, c¸c lo¹i s¬n ngoµi chøc n¨ng trang trÝ mü tht cho s¶n phÈm cßn ®Ĩ chèng gØ hc c¸ch ®iƯn Ami¨ng lµm c¸ch nhiƯt, cao su lµm gio¨ng, phít, ®Ưm m¸y Ngµy nay, víi sù ph¸t triĨn cđa nhiỊu nghµnh c«ng nghiƯp nh ®ãng tµu, hµng kh«ng, giao th«ng vËn t¶i, ®ßi hái nhiỊu vËt liƯu sỵi cã tÝnh n¨ng tỉng hỵp cao nh: bỊn, dỴo, nhĐ, chèng ¨n mßn, chÞu nhiƯt tèt VËt liƯu compozit ®êi ®¸p øng ®ỵc hÇu hÕt c¸c yªu cÇu trªn Mét sè vËt liƯu phi kim lo¹i thêng dïng 2.1 Gç: lµ mét lo¹i s¶n phÈm h÷u c¬ tù nhiªn, cã cÊu tróc phøc t¹p Thµnh phÇn chÝnh cđa nã bao gåm: xenlulo vµ c¸c lignin Nh÷ng ph©n tư tinh thĨ xenlulo t¹o nªn 45 - 50% vËt chÊt r¾n cđa gç - Gç ®ỵc dïng nhiỊu c¸c lÜnh vùc c«ng nghiƯp, x©y dùng, giao th«ng, chÕ t¹o m¸y, ®êi sèng 2.2 ChÊt dỴo: ChÊt dỴo lµ vËt liƯu cã thĨ biÕn d¹ng mµ kh«ng bÞ ph¸ hđy vµ cã thĨ ®Þnh h×nh víi víi ¸p lùc thÊp nhÊt hc cã thĨ ®óc ( lµ s¶n phÈm thu ®ỵc tõ b»ng c¸ch trén polime víi c¸c chÊt phơ gia, chÊt hãa dỴo, chÊt t¹o mµu ) - ChÊt dỴo lµ mét nh÷ng s¶n phÈm quan träng vµ cã øng dơng réng r·i nhÊt cđa vËt liƯu Polime - ChÊt dỴo cã khèi lỵng riªng nhá, ®é bỊn hãa häc tèt, c¸ch ®iƯn, c¸ch ©m tèt, tÝnh b¸m dÝnh tèt vµ ®Ỉc biƯt tÝnh gia c«ng dƠ dµng - ChÊt dỴo kh«ng dÉn ®iƯn, dÉn nhiƯt, kh¶ n¨ng chÞu nhiƯt kÐm vµ dƠ bÞ l·o hãa - ChÊt dỴo ®ỵc sư dơng réng r·i c¸c nghµnh c«ng nghiƯp vµ sinh ho¹t cđa ngêi, nh: bao b× b¶o qu¶n, c¸c chi tiÕt m¸y nghµnh c¬ khÝ, nghµnh ®iƯn, ®iƯn tư §Ị c¬ng VËt liƯu c¬ khÝ Trang 26 2.3 S¬n: lµ lo¹i vËt liƯu ë tr¹ng th¸i dung dÞch, thµnh phÇn gåm cã: chÊt t¹o mµng, chÊt mµu, chÊt ®ãng r¾n, dung m«i, chÊt pha lo·ng, chÊt lµm kh« Khi qt s¬n lªn bỊ mỈt s¶n phÈm , dung dÞch bay h¬i, cßn l¹i gèc s¬n, qua mét qu¸ tr×nh lý hãa t¹o thµnh mµng s¬n - S¬n ngoµi chøc n¨ng trang trÝ mü tht cho s¶n phÈm cßn ®Ĩ chèng gØ vµ c¸ch ®iƯn 2.4 Ami¨ng: lµ nhãm kho¸ng vËt crizolit cã tỉ chøc d¹ng sỵi, thµnh phÇn chÝnh gåm 3MgO, SiO2, H2O - Ami¨ng cã thĨ chÞu nhiƯt ®é mµ mäi lo¹i sỵi h÷u c¬ ®Ịu bÞ ph¸ hđy ( 400 5000C Vµ bÞ nãng ch¶y ë nhiƯt ®é 11500C - Kh¶ n¨ng c¸ch ®iƯn cđa Ami¨ng kh«ng cao, dƠ t¸c dơng víi axit - Ami¨ng ®ỵc sư dơng réng r·i lÜnh vùc kü tht ®iƯn ®Ĩ chÕ t¹o c¸c lo¹i b¨ng, v¶i, dÊy cart«ng vµ c¸c s¶n phÈm kh¸c Ngoµi Ami¨ng cßn ®ỵc trén víi xi m¨ng ®Ĩ chÕ t¹o s¶n phÈm ë d¹ng tÊm 2.5 Cao su: lµ mét polime h÷u c¬ Do ®Ỉc ®iĨm cÊu t¹o, cao su lµ lo¹i vËt liƯu cã ®é ®µn håi rÊt cao, tÝnh chèng thÊm níc tèt, chÞu ma s¸t, Ýt bÞ mµi mßn, cã kh¶ n¨ng c¸ch ®iƯn, c¸ch nhiƯt nhÊt ®Þnh - Cao su ®ỵc sư dơng réng r·i c¸c nghµnh c«ng nghiƯp vµ sinh ho¹t cđa ngêi, nh: bao b× b¶o qu¶n, c¸c chi tiÕt m¸y nghµnh c¬ khÝ, nghµnh ®iƯn, ®iƯn tư 2.6 VËt liƯu b«i tr¬n 2.6.1 DÇu Trong c«ng nghiƯp thêng gäi lµ dÇu nhên, nguyªn liƯu ®Ĩ s¶n xt dÇu nhên lµ dÇu má, chng cÊt ngêi ta sÏ thu ®ỵc dÇu kho¸ng dÇu kho¸ng sau t¸ch ®i c¸c thµnh phÇn nhùa, c¸c hỵp chÊt cđa S,O, N sÏ thu ®ỵc dÇu gèc Tõ dÇu gèc, nÕu pha thªm c¸c phơ gia theo yªu cÇu sư dơng ta sÏ cã s¶n phÈm lµ dÇu nhên - DÇu nhên cã nhiỊu lo¹i, tïy theo tÝnh chÊt lµm viƯc cđa kÕt cÊu m¸y vµ c¸c yªu cÇu kü tht, hiƯn ngêi ta sư dơng nhiỊu lo¹i dÇu nhên, vÝ dơ: dÇu nhên ®éng c¬ nỉ, dÇu nhên c«ng nghiƯp, dÇu trun ®éng, dÇu m¸y nÐn khÝ, dÇu nhên thđy lùc 2.6.1 Mì ®ỵc chÕ t¹o b»ng c¸ch lµm ®Ỉc dÇu b«i tr¬n víi c¸c phơ gia d¹ng r¾n cho thªm vµo, ®Ĩ cã c¸c tÝnh chÊt riªng mµ dÇu b«i tr¬n kh«ng cã - Trong c«ng nghiƯp hiƯn sư dơng nhiỊu lo¹i mì: mì chèng ma s¸t dïng cho c¸c c¬ cÊu trun ®éng m¸y, mì b¶o qu¶n sư dơng ®Ĩ b¶o qu¶n chèng ¨n mßn chi tiÕt, thiÕt bÞ - Mì kÝn dïng ®Ĩ lµm kÝn c¸c mèi nèi di ®éng, c¸c vßng ®Ưm, gio¨ng cđa hƯ thèng van m¸y b¬m níc tµi liƯu tham kh¶o: Tªn s¸ch Gi¸o tr×nh VËt liƯu häc T¸c gi¶ B N ARZAMAXOV §Ị c¬ng VËt liƯu c¬ khÝ Trang 27 NXB Tªn s¸ch T¸c gi¶ NXB Tªn s¸ch T¸c gi¶ NXB Tªn s¸ch T¸c gi¶ NXB Tªn s¸ch T¸c gi¶ NXB Nhµ xt b¶n gi¸o dơc (b¶n dÞch) Gi¸o tr×nh vËt liƯu vµ c«ng nghƯ c¬ khÝ PGS TS Hoµng Tïng Nhµ xt b¶n gi¸o dơc Gi¸o tr×nh VËt liƯu c¬ khÝ GS.TS Ngun Hoµnh S¬n Nhµ xt b¶n gi¸o dơc Gi¸o tr×nh Thùc hµnh c¬ khÝ TrÇn ThÕ San; Hoµng TrÝ; Ngun ThÕ Hïng Nhµ xt b¶n §µ N½ng Gi¸o tr×nh C«ng NghƯ chÕ t¹o m¸y GS.TS TrÇn V¨n §Þch; PGS.TS Ngun Träng B×nh; PGS.TS Ngun ThÕ §¹t Nhµ xt b¶n khoa häc kü tht §Ị c¬ng VËt liƯu c¬ khÝ Trang 28 [...]... của hệ thống van máy bơm nớc tài liệu tham khảo: 1 Tên sách Giáo trình Vật liệu học Tác giả B N ARZAMAXOV Đề cơng Vật liệu cơ khí Trang 27 NXB 2 Tên sách Tác giả NXB 3 Tên sách Tác giả NXB 4 Tên sách Tác giả NXB 5 Tên sách Tác giả NXB Nhà xuất bản giáo dục (bản dịch) Giáo trình vật liệu và công nghệ cơ khí PGS TS Hoàng Tùng Nhà xuất bản giáo dục Giáo trình Vật liệu cơ khí GS.TS Nguyễn Hoành Sơn Nhà... dễ bị lão hóa - Chất dẻo đợc sử dụng rộng rãi trong các nghành công nghiệp và trong sinh hoạt của con ngời, nh: bao bì bảo quản, các chi tiết máy trong nghành cơ khí, nghành điện, điện tử Đề cơng Vật liệu cơ khí Trang 26 2.3 Sơn: là loại vật liệu ở trạng thái dung dịch, thành phần gồm có: chất tạo màng, chất màu, chất đóng rắn, dung môi, chất pha loãng, chất làm khô Khi quét sơn lên bề mặt sản phẩm... vị trí tiếp xúc với một trong các nguyên tố nêu trên, các nguyên tố này có thể ở dạng rắn, lỏng hoặc khí Nhờ vậy các nguyên tố kim loại sẽ khuyếch tán vào bề mặt sản phẩm Chơng Iv vật liệu phi kim loại 1 Khái niệm chung: Ngoài vật liệu kim loại, trong sản xuất cơ khí còn cần dùng rất nhiều loại vật liệu khác nh: gỗ làm khuôn trong sản xuất đúc, chất dẻo làm bể, bình chứa, các loại sơn ngoài chức năng... vận tải, đòi hỏi nhiều vật liệu sợi có tính năng tổng hợp cao nh: bền, dẻo, nhẹ, chống ăn mòn, chịu nhiệt tốt Vật liệu compozit ra đời đáp ứng đợc hầu hết các yêu cầu trên 2 Một số vật liệu phi kim loại thờng dùng 2.1 Gỗ: là một loại sản phẩm hữu cơ tự nhiên, có cấu trúc phức tạp Thành phần chính của nó bao gồm: xenlulo và các lignin Những phân tử tinh thể xenlulo tạo nên 45 - 50% vật chất rắn của gỗ... công sau nh cán, kéo, cắt gọt Đề cơng Vật liệu cơ khí Trang 19 2.2 Thờng hoá: Thờng hoá là phơng pháp nhiệt luyện gồm nung thép đến nhiệt độ Autennit(cao hơn Ac3 hay Acm) giữ nhiệt rồi làm nguội tiếp theo trong không khí tĩnh ( thờng kéo ra để nguội trên sàn xởng) để auxtennit phân hoá thành tổ chức gần ổn định: peclit phân tán hay xoocbit với độ cứng tơng đối thấp Các nét cơ bản của thờng hoá là: - Nhiệt... 200C Nớc hoà tan 10% Na2CO3 ở 200C Nớc cất 200C Tốc độ nguội(%s) trong các khoảng nhiệt độ 650 5500C 300 2000C 600 270 500 270 100 270 1100 300 120 300 800 270 Đề cơng Vật liệu cơ khí Trang 21 Nớc hoà ta CO2 Dầu khoáng vật Tấm thép Không khí nén 100 - 200 100 - 150 35 30 200 20 50 15 10 * Các phơng pháp tôi: Thông thờng ngời ta phân biệt các phơng pháp tôi theo cách làm nguội, Ta có các phơng pháp:... Mỏ đốt Vòi phun nớc làm nguội Chi tiết Đề cơng Vật liệu cơ khí Trang 24 Bài 2: hoá nhiệt luyện kim loại và hợp kim 1 Khái niệm về hoá nhiệt luyện: Hoá nhiệt luyện là phơng pháp gia công nhiệt có thể làm thay đổi không những chỉ cấu tạo của kim loại mà còn cả thành phần hoá học của lớp bề mặt kim loại là sự tự phá hủy kim loại do tác dụng của môi trờng (không khí, nớc sông, nớc biển, các dung dịch axit,... Cao su: là một polime hữu cơ Do đặc điểm cấu tạo, cao su là loại vật liệu có độ đàn hồi rất cao, tính chống thấm nớc tốt, chịu ma sát, ít bị mài mòn, có khả năng cách điện, cách nhiệt nhất định - Cao su đợc sử dụng rộng rãi trong các nghành công nghiệp và trong sinh hoạt của con ngời, nh: bao bì bảo quản, các chi tiết máy trong nghành cơ khí, nghành điện, điện tử 2.6 Vật liệu bôi trơn 2.6.1 Dầu Trong... thép cacbon không cần độ cứng bề mặt cao nhng lại cần tính chống ăn mòn bề mặt cao Đề cơng Vật liệu cơ khí Trang 25 Khi thấm Nitơ, sản phẩm đợc nung nóng tới nhiệt độ 500 - 6000C trong lò kín có khí amoniăc (NH3) đi qua Dới nhiệt độ đó, NH3 phân huỷ thành Nitơ và Hiđrô Nitơ khuyếch tán vào mặt kim loại còn Hiđro thì theo khí amôniăc cha phân huỷ ra ngoài 3.3 Thấm Cacbon và thấm Nitơ: là quá trình tăng... Giáo trình Vật liệu cơ khí GS.TS Nguyễn Hoành Sơn Nhà xuất bản giáo dục Giáo trình Thực hành cơ khí Trần Thế San; Hoàng Trí; Nguyễn Thế Hùng Nhà xuất bản Đà Nẵng Giáo trình Công Nghệ chế tạo máy GS.TS Trần Văn Địch; PGS.TS Nguyễn Trọng Bình; PGS.TS Nguyễn Thế Đạt Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật Đề cơng Vật liệu cơ khí Trang 28 ... việt hợp kim Trong chế tạo khí, vật liệu đem dùng chủ yếu hợp kim, khơng dùng vật liệu ngun chất Sở dĩ so với kim loại ngun chất, có ưu điển lớn phù hợp với chế tạo khí I.3 Phân loại hợp kim a... hình hình học mơ tả xếp có quy luật ngun tử ( phân tử ) khơng gian vật tinh thể Hình I.1- Mạng tinh thể vật rắn tinh thể A Nếu đem vật tinh thể để xây dựng tồn mơ hình mạng tinh thể phức tạp khó... thể Kim loại vật tinh thể Các ngun tử ( phân tử ) ln vị trí định, có quy luật theo dạng hình học định Để nghiên cứu cấu trtúc ngun tử ( phân tử )này, nhà khoa học mơ tả lại xếp chúng vật tinh thể