Bài giảng vật liệu học chương 4 gang

CHƯƠNG 4: GANG 4.1 KHÁI NIỆM CHUNG 1.1 Định nghĩa - Gang hợp kim sắt với Cacbon với thành phần Cacbon lớn 2,14% - Ngoài nguyên tố thường gặp Mn, Si, P, S Mn Si hai nguyên tố có tác dụng điều chỉnh tạo thành grafít tính gang Còn P S nguyên tố có hại gang nên tốt CHƯƠNG 4: GANG 1.2 Các đặc tính gang - Theo tổ chức tế vi, người ta phân gang làm loại gang trắng gang có grafít + Gang trắng: gang có cacbon tồn dạng Xe (Fe3C) Như vậy, tổ chức gang trắng tương ứng với giản đồ trạng thái Fe-C luôn có chứa hổn hợp tinh Le + Gang có grafít: loại gang phần lớn toàn lượng Cacbon dạng tự – grafhit với hình dạng khác nhau: tấm, cầu, - Tuỳ theo hình dạng graphit, lại chia thành loại: gang xám, gang dẻo gang cầu; CHƯƠNG 4: GANG 1.2 Các đặc tính gang • Cacbon : Cacbon (C) tồn dạng graphit dạng CHƯƠNG 4: GANG 1.2 Các đặc tính gang • Tính chất : Cgraphit  => Điểm mềm  Vết nứt k : k < 35 kG/mm2  1/2-thép   0.5 % => Khử rung động => n = max => Tự bôi trơn: Lỗ hổng chứa dầu :  Chống mài mòn 44 CHƯƠNG 4: GANG 1.2 Các đặc tính gang • Tính công nghệ Tính đúc: Tnc Tính cắt gọt: Cgraphit : mềm   Dễ nấu chảy Phoi dễ gẫy vụn CHƯƠNG 4: GANG 4.2 GANG TRẮNG 4.2.1 Định nghĩa - Gang trắng gang mà Cacbon hoàn toàn nằm dạng liên kết – Hợp chất Xementit (Fe3C) 4.2.2 Phân loại - Gang trắng trước tinh có %C < 4,3% Có tổ chức là: Le + XeII CHƯƠNG 4: GANG - Gang trắng tinh có %C = 4,3% có tổ chức Le - Gang trắng sau tinh có %C > 4,3% có tổ chức Le + XeI + Gang trắng cứng giòn nên không dùng chế tạo khí + Gang trắng chủ yếu dùng để luyện thép, để ủ thành gang dẻo, làm bi nghiền làm mép lưỡi cày, bề mặt vành bánh xe lu CHƯƠNG 4: GANG 4.3 GANG XÁM 4.3.1 Tổ chức tế vi - Gang xám loại gang có phần lớn cacbon nằm dạng tự (gọi grafit) Grafit gang xám có dạng tấm(phiến) cong tự nhiên: Tổ chức tế vi = kim loại + grafit 4.3 GANG XÁM a, Grafit kim loại Tuỳ thuộc vào lượng Xementit nhiều hay mà phần tổ chức chứa Xementit có khác nhau: - Ferit Xementit (Fe3C); - Ferit + Peclit có Fe3C (khoảng 0,1 - 0,6%); - Peclit có nhiều Fe3C (khoảng 0,6 – 0,8%)  Phần tổ chức có chứa Ferit, Ferit + Peclit Peclit gọi kim loại 4.3 GANG XÁM Các loại gang xám: - Gang xám Ferit – có tổ chức tế vi grafit phân bố Ferit; - Gang xám Ferit + Peclit – có tổ chức tế vi gồm grafit phân bố kim loại Ferit + Peclit, lượng Fe3C (khoảng 0,1 - 0,6%); - Gang xám Peclít – có tổ chức tế vi gồm grafit phân bố kim loại Peclit, lượng Fe3C (khoảng 0,6 – 0,8%) 10 4.3 GANG XÁM 4.3.2 Cơ tính, phạm vi sử dụng, ký hiệu: a, Cơ tính: - Độ bền thấp: k = 150  400MPa (= ½ thép thông dụng); (b = Kg/mm2 =10N/mm2 = 10Mpa) - Độ cứng thấp khoảng 150  250HB; - Độ dẻo, độ dai thấp; - Chống mài mòn tốt; 11 4.3 GANG XÁM b Ký hiệu - Theo tiêu chuẩn ГОСТ Liên Xô: CЧxx – xx; - Theo tiêu chuẩn TCVN Việt Nam: GXxx – xx k u Ví dụ GX15 – 32 CЧ15-32  k = 150N/mm2 u = 320N/mm2 GX21– 40 CЧ21-40  k = 210N/mm2 u = 400N/mm2 12 4.3 GANG XÁM • Phạm vi sử dụng: • Dùng để chế tạo sản phẩm đúc có đặc điểm: - Kích thước sản phẩm lớn; - Kết cấu phức tạp; - Các chi tiết không chịu va đập làm việc mà chịu nén chủ yếu; - Cần giảm rung động có khả tự bôi trơn; • Ví dụ: Thân máy, bệ máy, ổ trượt, bánh chịu tải trọng nhỏ 13 4.3 GANG XÁM - Các mác có độ bền thấp, k = 100  150N/mm2 Gồm: GX10  GX15) – Gang xám Ferit Dùng để làm chi tiết vỏ, nắp không chịu lực - Các mác có độ bền trung bình, k = 150  250N/mm2 Gồm: GX15  GX25 Gang xám Ferit - Peclit Dùng làm chi tiết chịu tải nhẹ: vỏ hộp giảm tốc, mặt bích, - Các mác có độ bền tương đối cao, k = 250  300N/mm2 Gồm: GX25  Gang xám Peclit với grafit nhỏ mịn Dùng làm chi tiết chịu tải trọng cao: bánh răng, bánh đà, thân máy quan trọng, xéc măng, 14 4.3 GANG XÁM - Các mác có độ bền cao, k  300N/mm2 Gồm: GX30  GX40 gang xám Peclit với grafit nhỏ mịn Dùng làm chi tiết chịu tải trọng cao, chịu mài mòn bánh chữ V, trục chính, vỏ bơm thuỷ lực , Kết luận - Gang xám dùng làm chi tiết chịu nén, tránh dùng vào phận chịu kéo cao; 15 CHƯƠNG 4: GANG 4.4 GANG CẦU 4.1 Tổ chức tế vi - Gang cầu loại gang có tổ chức kim loại grafit grafit thu nhỏ có dạng cầu tròn Tương tự có ba loại gang - Gang cầu Ferit: KL sắt nguyên chất graphit cầu - Gang cầu Ferit – Peclit: KL thép trước tích graphit cầu - Gang cầu Peclit: KL thép tích graphit cầu 16 4.3.4 GANG CẦU 4.4.2 Thành phần hoá học - Chế tạo gang cầu Dùng Mg Ce(xêri) cho vào gang xám lỏng để tạo gang cầu gang lỏng (0,05 -1)% Mg Ce gang cầu Nguội 17 4.4 GANG CẦU 4.4.3 Cơ tính – ký hiệu công dụng a, Cơ tính -Gang cầu có tính cao gang xám nhiều; kim loại bị chia cắt( Grafit hình cầu dạng thu gọn nhất) -Có tính chất gang vừa có tính chất thép -Các chi tiết làm gang cầu làm việc bền vững nhiệt độ T0= 4000C + Độ bền: + Độ bền: k = 400  1000 N/mm2 + Độ dẻo, dai:  =  15%; ak = 300 600 KJ/m2 + Độ cứng khoảng 200HB –> gia công cắt gọt tốt 18 4.4 GANG CẦU b Ký hiệu công dụng - Theo tiêu chuẩn ГОСТ Liên Xô: BЧxx – xx; - Theo tiêu chuẩn TCVN Việt Nam: GCxx – xx Giới hạn bền kéo Ví dụ: + GC45–5  k Độ giản dài tương đối Có: k = 450 N/mm2;  = 5% + GC38–17; Có: k = 380 N/mm2;  = 17%; + GC42–12 Có: k = 420 N/mm2;  = 12%; 19 4.4 GANG CẦU + Công dụng: Gang cầu chủ yếu dùng thay thép để chế tạo chí tiết cần: - Làm việc điều kiện chịu kéo, chịu va đập - Hình dáng phức tạp (lợi dụng tính đúc gang) - Trục khuỷu, - Trục cán, - Bánh - Đường ống nước lớn chi tiết quan trọng khác … 20 CHƯƠNG 4: GANG 4.5 GANG DẺO 4.5.1 Tổ chức tế vi - Gang dẻo loại gang có tổ chức kim loại grafit grafit có hình dạng cụm cụm - Gang dẻo có loại là: + Gang dẻo Ferit; + Gang dẻo Ferit – Peclit; + Gang dẻo Peclit 21 4.5 GANG DẺO 4.5.2 Thành phần hoá học tổ chức -Thành phần: C= (2,2  2,8)%;Si= 0,8  1,4% ; Mn[...]... ba loại gang - Gang cầu Ferit: nền KL là sắt nguyên chất và graphit cầu - Gang cầu Ferit – Peclit: nền KL là thép trước cùng tích và graphit cầu - Gang cầu Peclit: nền KL là thép cùng tích và graphit cầu 16 4. 3 .4 GANG CẦU 4. 4.2 Thành phần hoá học - Chế tạo gang cầu Dùng Mg hoặc Ce(xêri) cho vào gang xám lỏng để tạo ra gang cầu gang lỏng (0,05 -1)% Mg hoặc Ce gang cầu Nguội 17 4. 4 GANG CẦU 4. 4.3 Cơ... … 20 CHƯƠNG 4: GANG 4. 5 GANG DẺO 4. 5.1 Tổ chức tế vi - Gang dẻo là một loại gang có tổ chức nền kim loại và grafit grafit của nó có hình dạng cụm như cụm bông - Gang dẻo có 3 loại là: + Gang dẻo Ferit; + Gang dẻo Ferit – Peclit; + Gang dẻo Peclit 21 4. 5 GANG DẺO 4. 5.2 Thành phần hoá học và tổ chức -Thành phần: C= (2,2  2,8)%;Si= 0,8  1 ,4% ; Mn gia công cắt gọt tốt 18 4. 4 GANG CẦU... 320N/mm2 GX21– 40 hoặc CЧ21 -40  k = 210N/mm2 u = 40 0N/mm2 12 4. 3 GANG XÁM • Phạm vi sử dụng: • Dùng để chế tạo các sản phẩm đúc có đặc điểm: - Kích thước sản phẩm lớn; - Kết cấu phức tạp; - Các chi tiết không chịu va đập khi làm việc mà chịu nén là chủ yếu; - Cần giảm rung động và có khả năng tự bôi trơn; • Ví dụ: Thân máy, bệ máy, các ổ trượt, bánh răng chịu tải trọng nhỏ 13 4. 3 GANG XÁM - Các mác.. .4. 3 GANG XÁM 4. 3.2 Cơ tính, phạm vi sử dụng, ký hiệu: a, Cơ tính: - Độ bền rất thấp: k = 150  40 0MPa (= ½ thép thông dụng); (b = Kg/mm2 =10N/mm2 = 10Mpa) - Độ cứng thấp trong khoảng 150  250HB; - Độ dẻo, độ dai đều thấp; - Chống mài mòn tốt; 11 4. 3 GANG XÁM b Ký hiệu - Theo tiêu chuẩn ГОСТ của Liên Xô: CЧxx – xx; - Theo tiêu... - Theo tiêu chuẩn TCVN của Việt Nam: GZxx – xx k  Ví dụ: GZ45–6 Có: k = 45 0MPa;  = 6% GZ30-6; GZ33-8; GZ37-12; GZ 56-12 23 4. 5 .4 Ký hiệu và công dụng Công dụng Gang dẻo có cơ tính cao hơn gang xám nhưng đắt do quá trình nấu luyện,chế tạo lâu, tốn nhiệt và thời gian ủ nên gang dẻo dùng để chế tạo các chi tiết đòi hỏi đồng thời các tính chất sau:, + Hình dạng phức tạp; + Tiết diện thành mỏng; + Chịu