Đề tài tìm HIỂU THÉP KHÔNG gỉ và ỨNG DỤNG của THÉP KHÔNG gỉ TRÊN ôtô

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT LÝ TỰ TRỌNG KHOA ĐỘNG LỰC LỚP 13CĐ-Ô4 ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ ĐỀ TÀI TÌM HIỂU THÉP KHÔNG GỈ VÀ ỨNG DỤNG CỦA THÉP KHÔNG GỈ TRÊN ÔTÔ Sv thực hiện: Nguyễn Minh Tuyền Trịnh Văn Tiến Tp.Hồ Chí Minh, ngày tháng 12 năm 2014 LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, phát triển tất ngành kỹ thuật chế tạo Luyện kim, Cơ khí, Xây dựng, Công nghiệp Hóa học, Kỹ thuật Điện Điện tử, Giao thông vận tải, v.v… gắn liền với vật liệu.Một số vật liệu thiếu, vật liệu thép với tính ngày đa dạng chất lượng cao Phát triển vật liệu thép trở thành hướng mũi nhọn công nghiệp nước Riêng vật liệu thép chia thành nhiều loại khác nhau, số Thép không gỉ Hàng năm, nước ta phải nhập lượng lớn thép này, nói, vật liệu có tầm quan trọng không nhỏ lĩnh vực kỹ thuật nước nhà.Vì vậy, chúng em chọn đề tài : Thép không gỉ ứng dụng thép không gỉ ô tô, cụ thể khái niệm, lịch sử hình thành, đặc tính chung, tình hình sử dụng thép không gỉ Việt Nam nước giới, ảnh hưởng nguyên tố hợp kim tạp chất khác thép, số vấn đề khác NHẬN XÉT Mục lục Trang TỔNG QUAN VỀ THÉP KHÔNG GỈ? Khái quát Khái niệm A I Lịch sử hình thành Đặc tính thép không gỉ Tình hình thép không gỉ giới Việt Nam a) Tình hình thép không gỉ giới b) Tình hình thép không gỉ Việt Nam Cơ sở lý thuyết Các cách phân loại thép không gỉ Các mác thép phân loại dựa cấu trúc tinh thể kim loại a Thép Austenit (γ) b Thép không gỉ Ferit (α) Thép Mactenxit c Thép không gỉ pha III Ảnh hưởng nguyên tố hợp kim tạp chất Ảnh hưởng nguyên tố hợp kim a Ảnh hưởng hàm lượng Cacbon b Ảnh hưởng Mangan c Ảnh hưởng Crom d Ảnh hưởng Niken e Ảnh hưởng Molipden Ảnh hưởng tạp chất a) Ảnh hưởng PhốtPho b) Ảnh hưởng Lưu huỳnh c) Ảnh hưởng Nitơ II B ỨNG DỤNG CỦA THÉP KHÔNG GỈ TRÊN Ô TÔ I Ứng dụng làm hệ thống xả thải Xupap xả Cổ góp cửa xả Bộ chuyển đổi xúc tác Ống Pô II Ứng dụng làm thân xe bulông lắp ráp Thân xe ô tô Bulông, đai ốc động 11 12 13 TỔNG QUAN VỀ THÉP KHÔNG GỈ? Khái quát Khái niệm A I Thép không gỉ loại thép không bị gỉ không khí có tính chống ăn mòn cao môi trường ăn mòn mạnh axit bị ăn mòn chậm Thép không gỉ dạng hợp kim sắt có chứa tối thiểu 10.5% Crom, không bị biến màu hay bị ăn mòn dễ dàng loại thép thông thường khác Lịch sử hình thành Thép không gỉ gắn liền với tên tuổi chuyên gia ngành thép người anh ông Harry Brearley Năm 1913, ông sang chế loại thép đặc biệt có khả chịu mài mòn cao cách giảm lượng Cacbon xuống cho Crom vào thành phần thép ( 0.24% C 12.8% Cr ) Sau đó, hãng thép Krupp Đức tiếp tục cải tiến loại thép cách cho thêm nguyên tố Niken vào thép để tang khả chống ăn mòn axit làm mềm để dễ gia công Những năm 20 kỉ XX, chuyên gia ngành thép người Anh ông W.Hatfield tiếp tục nghiên cứu phát triển thép không gỉ, cách kết hợp tỉ lệ khác Niken Crom thành phần thép, ông cho đời loại thép không gỉ 18/8 với tỉ lệ 8% Ni 18% Cr, mác thép 304 quen thuộc ngày Ông người phát minh loại thép 321 cách cho thêm thành phần titan vào thép có tỉ lệ 18/8 nói Trải qua gần kỷ đời phát triển, ngày thép không gỉ dùng rộng rãi lĩnh vực dân dụng công nghiệp với 100 mác thép khác Đặc tính thép không gỉ - Đặc tính bật thép không gỉ khả chống gỉ Ngày nay, người ta chế tạo thép không gỉ có khả làm việc điều kiện môi trường xâm thực mạnh axit, kiềm, phóng xạ điều bên cạnh ý nghĩa kĩ thuật mang ý nghĩa kinh tế lớn -Có khả làm việc nhiệt độ cao -Có tính chất học (độ bền, độ dẻo) công nghệ (tính hàn, tính dẻo, khả dập sâu, tính gia công tốt) -Độ bền nóng cao -Độ dẻo dai nhiệt độ thấp tốt -Có tính vệ sinh cao (dễ làm sạch) -Ngoại hình thẩm mỹ cao (sáng, bóng) -Phản ứng từ (chỉ với thép austenit) -Nhu cầu dùng lại lớn Tình hình thép không gỉ giới Việt Nam a) Tình hình thép không gỉ giới Sự phát triển không ngừng công nghệ đại đòi hỏi vật liệu kim loại phải có tính đặc biệt tính bền nhiệt, khả chống ăn mòn chống lại oxy hóa môi trường làm việc, dễ biến dạng, không từ tính…nên sản lượng thép không gỉ không ngừng tang cao Qua sử dụng, người ta nhận thấy thép không gỉ austenite hệ Fe-Cr-Ni có tính chống mài mòn, chịu tải trọng chưa cao Do đó, thời gian gần đây, người ta đặc biệt quan tâm đến thép không gỉ hệ Fe-Cr-Mn Do thay Niken Mangan nguyên tố rẻ tiền nên thép có giá thành thấp ưu điểm không thua thép hệ Fe-Cr-Ni, ngược lại, việc đưa Nito vào thép thuận lợi góp phần nâng cao chất lượng thép Năm Sản lượng ( triệu tấn) 1914 0.001 1950 1995 14 2000 17.8 2004 24 2008 27 2011 32 2013 36 2014 41.5 (ước tính) Bảng 1: Tổng sản lượng thép không gỉ giới qua năm b) Tình hình thép không gỉ Việt Nam Ở việt nam chưa có sở sản xuất kinh doanh san xuất mác thép không gỉ chất lượng cao, mà chủ yếu sản xuất theo đơn đặt hàng dùng sữa chữa thay Một vài đơn vị nghiên cứu sản xuất số mép khong gỉ như: viện luyện kim đen, viện công nghệ, khí Hà Nội, khí Đông Anh, .tuy nhiên sản xuất rời rạc, hạn chế số lượng không ồn định chất lượng Vì vậy, hàng năm phải nhập hàng ngàn thép không gỉ ( khoảng 10.000 tấn/năm ), điều không tiêu tốn ngoại tệ mà ảnh hưởng đến chủ động nguồn vật liệu ngành công nghiệp Hình 1: Kho nhập thép không gỉ II Cơ sở lý thuyết Các cách phân loại thép không gỉ Có nhiều cách khác để phân loại thép không gỉ: + Theo cấu trúc tinh thể kim loại có loại thép: austenite, ferit, mactenxit, thép không gỉ pha + Theo cách đánh số viện săt thép Hoa Kỳ (AISI) có mác thép: 200, 300, 400, 500, 600 10 +Theo hệ thống đánh số thống hiệp hội kiểm định vật liệu Hoa Kỳ (ASTM) hội kỹ sư chế tạo máy Hoa Kỳ (SAE) áp dụng cho tấc kim loại hợp kim: Bắt đầu chữ S chữ số, từ S00001 – S99999 + Theo ứng dụng có: thép không gỉ, thép chịu nhiệt cao, thép chịu axit + Theo cấu trúc nguyên tố hợp kim: thép Cr, thép Cr-Ni, thép Cr-Mn, thép CrNi-Mn, thép Cr-Mo Các mác thép phân loại dựa cấu trúc tinh thể kim loại a Thép Austenit (γ) Pha γ không tồn tồn nhiệt độ cao Nếu cho Ni- nguyên tố mở rộng vùng γ với lượng thích hợp làm cho thép có tổ chức γ nhiệt độ thường Loại thép chứa tối thiểu 7% Ni, 16% Cr, 0.08% C * Ưu điểm thép Austenit: -Tính chống ăn mòn cao, chúng hoàn toàn ổn định nước song, nước biển, nước bão hòa nhiệt dung dịch nước muối Trong axit chúng có tác dụng chống ăn mòn tốt: HNO đặc nóng, H2SO4 nguội, HCl loãng nguội Chúng dung nhiều công nghiệp sản xuất axit, công nghiệp hóa dầu thực phẩm Chi tiết chịu nhiệt từ 900 – 1000oC -Tính dẻo cao (δ = 45 ÷ 60%): Dễ cán, dập, gò, nguội để tạo hình sản phẩm b Thép không gỉ Ferit (α) Nhóm thép chứa 13% Cr, 850 oC, vùng gần mối hàn trở nên dòn nơi xảy ăn mòn theo biên giới hạt, khắc phục tượng cách giảm hàm lượng Cacbon xuống cho thêm 0.8% Ti vào thép mac 08Cr17Ti Nhóm thép chưa 20 – 30% Cr mac 15Cr25Ti, hàm lượng Cr cao nên thép có tính chống Oxy hóa cao 11 Nói chung, thép không gỉ α có giới hạn đàn hồi cao γ mức độ hóa bền bão hòa lại thấp Độ bền chống ăn mòn phụ thuộc vào Cr, để hạn chế ăn mòn điểm phải tang hàm lượng Cr > 20% cho thêm 2% Mo Thép Mactenxit Lượng Cr thông thường thép 12 – 17%, lượng Cr < 13.5% hàm lượng C ≤ 0.4% để tránh tạo nhiều Cacbit Crom dẫn đến nghèo Crom kim loại giảm khả chống gỉ Đối với loại thép có hàm lượng Cr > 14% hàm lượng C lên đến 1%, người ta thêm nhiều nguyên tố khác Ni, Mo, Si, Ti, V, Nb,… để mở rộng khả ứng dụng loại thép Thép không gỉ mactenxit có tính chống ăn mòn cao nhuwng không khí, nước song, nước máy…Do hiệu ứng thụ động hóa Crom nên không bị ăn mòn HNO3 lại bị ăn mòn axit khác Nhờ chuyển biến mactenxit mà thép không gỉ loại có khả tăng bền, đồng thời nhờ có hạt tinh thể nhỏ mịn mà nhiệt độ chuyển biến giòn giảm Theo lý thuyết, để đạt tổ chức mactenxit, tăng hàm lượng Cacbon thiết phải tăng hàm lượng Crom, việc làm tăng độ cứng giảm độ dẻo thép Khuynh hướng thép không gỉ loại mactenxit giảm lượng Cacbon để tạp loại thép mactenxit mềm Thép mactenxit dung nhiều để sản cuất bulong, ốc vít, lò xo, dụng cụ đo, chi tiết chịu nhiệt [...]... (ASTM) và hội các kỹ sư chế tạo máy Hoa Kỳ (SAE) áp dụng cho tấc cả các kim loại và hợp kim: Bắt đầu bằng chữ S và tiếp theo là 5 chữ số, từ S00001 – S99999 + Theo ứng dụng có: thép không gỉ, thép chịu nhiệt cao, thép chịu axit + Theo cấu trúc nguyên tố hợp kim: thép Cr, thép Cr-Ni, thép Cr-Mn, thép CrNi-Mn, thép Cr-Mo Các mác thép phân loại dựa trên cấu trúc tinh thể kim loại a Thép Austenit (γ) Pha γ không. .. bulong, ốc vít, lò xo, dụng cụ đo, chi tiết chịu nhiệt 14% thì hàm lượng C có thể lên đến 1%, người ta có thể thêm nhiều nguyên tố khác như Ni, Mo, Si, Ti, V, Nb,… để mở rộng khả năng ứng dụng của loại thép này Thép không gỉ mactenxit có tính chống ăn mòn cao nhuwng trong không khí, nước song, nước máy…Do hiệu ứng thụ động hóa của Crom nên không bị ăn mòn trong HNO3... trúc cũng như tính chống gỉ cao Ban đầu, thép không gỉ song pha chỉ được dung ở trạng thái đúc, nhưng sau đó chúng được cán thành thanh, ống, tấm Sự kết hợp giữa tính chất cơ học và tính chống gỉ cao cộng với việc chưa ít nguyên tố Ni đã làm cho nhóm thép không gỉ song pha có tính kinh tế cao và là đối 12 tượng nghiên cứu mạnh mẽ ở các nước tiên tiến Việc sử dụng thép không gỉ song pha trong môi trường... dài, độ thắt tỉ đối và độ dai va đập Khi hàm lượng cácbon trong thép tăng, độ bền và độ cứng của thép tăng còn độ dẻo và độ dai va đập lại giảm Tuy nhiên, độ bền của thép chỉ tăng lên và đạt tới giá trị cực đại khi hàm lượng của cácbon tăng lên tới khoảng giới hạn 0,8 tới 1,0%, vượt quá giới hạn này độ bền lại giảm đi Cứ tăng 0,1% cácbon, trong thép độ cứng tăng thêm khoảng 20-25HB và giới hạn bền tăng... phổ biến và đem lại hiệu quả kinh tế cao III Ảnh hưởng của các nguyên tố hợp 1 Ảnh hưởng của nguyên tố hợp kim a) Ảnh hưởng của hàm lượng Cacbon kim và tạp chất Trong tất cả nguyên tố, cácbon là nguyên tố quan trọng nhất, quyết định chủ yếu đến tổ chức và tính chất của thép cácbon (và cả đối với thép hợp kim) Sự thay đổi hàm lượng cácbon ảnh hưởng đến cơ tính của thép gồm giới hạn bền, độ cứng, độ giãn... tan của C vào austenite Nếu trong thép đồng thời cho vào Si và Al tạo thành hợp kim Fe-Cr-Al và Cr-Si thì sẽ phát huy được tốt hơn tác dụng chống oxy hóa của những nguyên tố này Thực nghiệm cho thấy hàm lượng Si từ 1.5 – 2% là hiệu quả nhất, lớn hơn hay nhỏ hơn đều sẽ không có tác dụng Còn đối với Al, trong 6% Cr chỉ cần cho vào 2% Al hầu như có thể hoàn toàn ngăn chặn được oxy hóa d) Ảnh hưởng của. .. mactenxit mà thép không gỉ loại này có khả năng tăng bền, đồng thời nhờ có hạt tinh thể nhỏ mịn mà nhiệt độ chuyển biến giòn giảm đi Theo lý thuyết, để đạt được tổ chức mactenxit, khi tăng hàm lượng Cacbon nhất thiết phải tăng hàm lượng Crom, việc này làm tăng độ cứng và giảm độ dẻo của thép Khuynh hướng mới đối với thép không gỉ loại mactenxit là giảm lượng Cacbon để tạp ra loại thép mactenxit mềm Thép mactenxit... đối giảm đi khoảng 24%, độ thắt tỉ đối giảm đi 1-5% và độ dai va đập giảm đi khoảng 200 kJ/m b) Ảnh hưởng của Mangan Magnan có ảnh hưởng tốt đến cơ tính, khi hòa tan vào ferit nó nâng cao độ bền và độ cứng của pha này, do vậy làm tăng cơ tính của thép Mn còn có tác dụng làm giảm nhẹ tác hại của lưu huỳnh Mangan còn có tác dụng làm tăng độ thấm tôi, không tạo Cacbit riêng mà thay thế Fe trong xementit... nghiệp hóa dầu và thực phẩm Chi tiết chịu nhiệt từ 900 – 1000oC -Tính dẻo cao (δ = 45 ÷ 60%): Dễ cán, dập, gò, nguội để tạo hình sản phẩm b Thép không gỉ Ferit (α) Nhóm thép chứa 13% Cr,