Tiểu luận Vật liệu xây dựng Vật liệu thép

Header Page of 126  LỜI NÓI ĐẦU  -oOo Từ xưa đến nay, nơi ăn chốn vấn đề người quan tâm hàng đầu Bởi lẽ, phong tục, tập quán, sinh hoạt, ăn uống ta Từ xa xưa, tổ tiên ta biết dùng hang động để cư ngụ sinh sống, từ phát kiến cách tạo dựng cho nơi biết xếp chồng khối đá tương thích lên hay gắn kết chúng chất kết dính thô có sẵn đất sét, thạch cao, v.v… Đó phương thức xây dựng người Qua thời kỳ, nhu cầu người nơi lại cao đòi hỏi vật liệu làm phải có nhiều đặc tính kỹ thuật tốt (có độ bền cao hơn, chống chịu ăn mòn tốt, cách âm, cách nhiệt tốt, v.v…) Ngoài ra, phát triển xã hội loài người gắn liền với phát triển công cụ sản xuất kỹ thuật, mà vật liệu yếu tố định cho hai ngành Ngày nay, với phát triển vũ bão khoa học kỹ thuật vai trò ngành vật liệu học ngày trở nên quan trọng Có nhiều loại vật liệu với tính vượt trội, đặc biệt đời nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển khoa học – công nghệ đời sống vật liệu áp điện, vật liệu siêu dẫn, v.v… Tuy nhiên vật liệu truyền thống thép giữ vai trò quan trọng sản xuất đời sống so với loại vật liệu khác việc sản xuất thép với khối lượng lớn dễ dàng, tốn kém; nữa, ta điều chỉnh hàm lượng, phương pháp xử lý, nấu luyện để tạo nhiều loại thép khác nhằm đáp ứng mục đích sử dụng khác thực tế Trong sống, ta dễ dàng bắt gặp loại đồ dùng, chi tiết, máy móc, chế tạo từ thép Tuy nhiên, chi tiết làm từ loại thép; phải tùy vào chức năng, mục đích sử dụng yêu cầu chi tiết cần chế tạo để lựa chọn loại thép cho phù hợp Có chi tiết tạo đảm bảo chất lượng Để giúp làm rõ loại thép, đặc tính kỹ thuật, ứng dụng cách bảo quản thép, nhóm chúng em xin mang đến cho bạn đề tài “Vật liệu thép” tiểu luận nho nhỏ này! Bài thuyết trình chưa hoàn thiện nhiều thiếu sót nhóm chúng em hy vọng cô xem xét đưa nhiếu ý kiến đóng góp khách quan để làm hoàn chỉnh Nhóm chúng em xin chân thành cám ơn cô! Footer Page of 126 Tiểu luận vật liệu XD Header Page of 126 GVHD: Cô Nguyễn Thanh Bảo Nghi  MỤC LỤC   LỜI NÓI ĐẦU   MỤC LỤC   NỘI DUNG  I Khái niệm II Nguồn gốc III Phân loại 1) Phân loại theo thành phần hóa học a) Thép cacbon b) Thép hợp kim 2) Phân loại theo mục đích .6 a) Thép kết cấu b) Thép dụng cụ c) Theo tính chất vật lý đặc biệt 3) Phân loại theo chất lượng thép .7 a) Thép chất lượng bình thường b) Thép chất lượng tốt c) Thép chất lượng cao d) Thép chất lượng cao đặc biệt 4) Phân loại theo mức oxi hóa a) Thép lặng b) Thép sôi .7 c) Thép bán lặng IV Đặc tính kỹ thuật thép 1) Các thông số kỹ thuật a) Cấu trúc tinh thể .8 b) Thành phần hóa học c) Số hiệu thép xây dựng  Thép carbon:  Thép hợp kim thấp: .9 2) Sự làm việc thép .9 a) Sự làm việc thép chịu kéo  Giai đoạn đàn hồi:  Giai đoạn chảy:  Giai đoạn củng cố (tái bền): b) Sự làm việc thép chịu nén c) Sự làm việc thép chịu uốn 10  Giai đoạn đàn hồi: .10 Footer Page of 126 Nhóm – Vật liệu thép Trang Tiểu luận vật liệu XD Header Page of 126 GVHD: Cô Nguyễn Thanh Bảo Nghi  Giai đoạn có biến dạng dẻo: 10 3) Các tượng phá hoại 10 V Các phương pháp sản xuất thép 11 1) Phương pháp Bessemer 11 2) Phương pháp Martin 12 3) Phương pháp lò điện 12 VI Ứng dụng thép .13 1) Thép không gỉ (Inox) 13 a) Trong dân dụng .13 b) Trong công nghiệp 13  Công nghiệp nặng: .13  Công nghiệp nhẹ: .13 2) Thép silic .14 3) Thép cacbon 14 VII Bảo quản thép 14 VIII Các loại thép .15 1) Thép không gỉ (Inox) 15  Nguồn gốc: 15  Bí ẩn thép lại không gỉ: 16  Phân loại: .16  Các đặc tính nhóm thép không gỉ – Inox: 17 2) Ứng dụng loại thép không gỉ 18 3) Thép Silic 19 a) Khái niệm 19 b) Đặc tính 19 c) Thành phần .20 d) Chế tạo 20 e) Phân loại 20 f) Thép cuộn Silic không định hướng cán nguội 20  Ứng dụng: 21 4) Thép Carbon .21 a) Khái niệm 21 b) Phân loại 21  Theo tổ chức tế vi hàm lượng carbon giản đồ trạng thái Fe – C: 21  Theo công dụng: 22  Theo phương pháp luyện kim: 22  Theo phương pháp khử oxi: 22  Theo hàm lượng carbon: .22  LỜI KẾT  23 Footer Page of 126 Nhóm – Vật liệu thép Trang Tiểu luận vật liệu XD GVHD: Cô Nguyễn Thanh Bảo Nghi Header Page of 126  NỘI DUNG  I Khái niệm Thép hợp kim với thành phần sắt (Fe), với cacbon (C), từ 0,02% đến 2,06% theo trọng lượng, số nguyên tố hóa học khác Chúng làm tăng độ cứng, hạn chế di chuyển nguyên tử sắt cấu trúc tinh thể tác động nhiều nguyên nhân khác Số lượng khác nguyên tố tỷ lệ chúng thép nhằm mục đích kiểm soát mục tiêu chất lượng độ cứng, độ đàn hồi, tính dể uốn, sức bền kéo đứt Thép với tỷ lệ cacbon cao tăng cường độ cứng cường lực kéo đứt so với sắt, lại giòn dễ gãy Tỷ lệ hòa tan tối đa carbon sắt 2,06% theo trọng lượng (ở trạng thái Austenit) xảy 1.1470C; lượng cacbon cao hay nhiệt độ hòa tan thấp trình sản xuất, sản phẩm xementit có cường lực Pha trộn với cacbon cao 2,06% gang Thép phân biệt với sắt rèn, sắt rèn có hay cacbon, thường 0,035% Ngày người ta gọi ngành công nghiệp thép (không gọi ngành công nghiệp sắt thép), lịch sử, sản phẩm khác Ngày có vài loại thép mà cacbon thay hỗn hợp vật liệu khác, cacbon có, không ưa chuộng II Nguồn gốc Trước thời kì Phục Hưng người ta chế tạo thép với nhiều phương pháp hiệu quả, đến kỉ 17 sau tìm phương pháp có hiệu việc sử dụng thép trở nên phổ biến Với việc phát minh quy trình Bessemer vào giữ kỉ 19, thép trở thành loại hàng hoá sản xuất hàng loạt tốn Trong trình sản xuất tinh luyện tốt phương pháp thổi ôxy, giá thành sản xuất thấp đồng thời tăng chất lượng kim loại Ngày thép vật liệu phổ biến giới thành phần xây dựng, đồ dùng, công nghiệp khí Thông thường thép phân thành nhiều cấp bậc tổ chức đánh giá xác nhận theo chuẩn riêng III Phân loại 1) Phân loại theo thành phần hóa học Trong phụ thuộc vào thành phần hóa học thép phân loại thành thép cacbon thép hợp kim Footer Page of 126 Nhóm – Vật liệu thép Trang Tiểu luận vật liệu XD Header Page of 126 GVHD: Cô Nguyễn Thanh Bảo Nghi a) Thép cacbon Chiếm tỉ trọng lớn tổng sản lượng thép (khoảng 80% – 90%) Đối với thép cacbon theo thứ tự phân thành : - Thép chứa cacbon ,đối với thép thành phần cacbon thép ko vượt 0,25%, đặc trưng thép dẻo dai cao, độ bền độ cứng thấp – Thép chứa cacbon trung bình, thành phần cacbon thép chiếm từ 0,25% – 0,6% Thép độ bền, độ cứng cao, dùng để chế tạo chi tiết máy chịu tải trọng tĩnh chịu đập cao - Thép nhiều cacbon, thành phần cacbon thép cao 0,6% (ko vượt 2,14%), thép dùng để chế tạo dụng cụ cắt, khuôn dập, dụng cụ đo lường b) Thép hợp kim Có độ bền cao hẳn thép cacbon, sau ram Đối với thép hợp kim phân loại thành: - Hợp kim thấp, thành phần nguyên tố hợp kim thép không vượt 2,5% - Hợp kim trung bình, thành phần nguyên tố hợp kim thép chiếm từ 2,5  10% - Hợp kim cao, thành phần nguyên tố hợp kim thép cao 10% Footer Page of 126 Nhóm – Vật liệu thép Trang Tiểu luận vật liệu XD Header Page of 126 GVHD: Cô Nguyễn Thanh Bảo Nghi 2) Phân loại theo mục đích Theo mục đích thép phân thành nhóm sau: a) Thép kết cấu Khối lượng lớn Dùng để sản xuất, chế tạo sản phẩm dùng ngành xây dựng khí chế tạo máy: b) Thép dụng cụ Cứng chống mài mòn, dùng để sản xuất dụng cụ cắt, gọt, dụng cụ đo lường, chế tạo khuôn dập c) Theo tính chất vật lý đặc biệt - Chẳng hạn từ việc xác định tính chất từ thép hệ số nở dài nhỏ, mà ta phân thành: thép kĩ thuật điện,… - Theo tính chất hóa học đặt biệt : chẳng hạn phân thành thép chịu nóng hay thép bền nóng, thép ko gỉ… Footer Page of 126 Nhóm – Vật liệu thép Trang Tiểu luận vật liệu XD Header Page of 126 GVHD: Cô Nguyễn Thanh Bảo Nghi 3) Phân loại theo chất lượng thép Từ có mặt tạp chất có hại: lưu huỳnh phôtpho thành phần hỗn hợp thép ta chia nhỏ thành nhóm sau: a) Thép chất lượng bình thường Thành phần thép chứa khoảng 0,06% lưu huỳnh 0,07% photpho hỗn hợp, thép luyện từ lò L – D, suất thép cao giá thành rẻ b) Thép chất lượng tốt Thành phần thép chứa khoảng 0,035% lưu hùynh 0,035% photpho hỗn hợp, luyện lò mactanh lò điện hồ quang c) Thép chất lượng cao Thành phần thép chứa khoảng 0,025% lưu hùynh 0,025% photpho hỗn hợp, luyện lò điện hồ quang dùng nguyên liệu chất lượng cao d) Thép chất lượng cao đặc biệt Thành phần thép chứa khoảng 0,025% phôtpho 0,015% lưu huỳnh hỗn hợp, luyện lò điện hồ quang, sau tinh luyện tiếp tục đúc chân không, điện xỉ 4) Phân loại theo mức oxi hóa Dựa vào mức oxi từ thép phân loại nhóm sau: a) Thép lặng Là thép oxi hóa hoàn toàn, thép cứng bền, khó dập nguội, không bị rỗ khí đúc, co lõm lớn, không đẹp lắm, dùng cho kết cấu hàn, thấm cacbon b) Thép sôi Là thép oxi hóa kém, thép mềm, dẻo, dễ dập nguội, không dùng thép sôi để đúc định hình sinh bọt khí làm giảm chất lượng, không dùng thép sôi để làm chi tiết thấm cacbon chất hạt lớn Footer Page of 126 Nhóm – Vật liệu thép Trang Tiểu luận vật liệu XD Header Page of 126 GVHD: Cô Nguyễn Thanh Bảo Nghi c) Thép bán lặng - Là thép chiếm vị trí trung gian loại thép (thép lặng thép sôi), dùng để thay cho thép sôi - Đối với thép phân loại theo số oxi hóa kí hiệu viết sau mác thép: thép lặng thường kí hiệu chữ “l”, nhiên thép lặng người ta bỏ qua kí hiệu này, thép sôi kí hiệu chữ cái: “s”, thép bán lặng kí hiệu chữ: “n” (theo kí hiệu Việt Nam) IV Đặc tính kỹ thuật thép 1) Các thông số kỹ thuật a) Cấu trúc tinh thể Cấu trúc thép (hình 1.1) tạo bởi: - Ferit: Fe nguyên chất, chiếm 99% tích, dẻo mềm - Ximentic: Hợp chất Fe3C, cứng giòn thành phần C - Màng peclit: Hỗn hợp Fe Fe3C, màng đàn hồi, bao quanh ferit Màng dày, thép cứng dẻo b) Thành phần hóa học - Fe chiếm 99% - C: Có hàm lượng nhỏ 1,7% Lượng C cao, thép có cường độ lớn giòn nên khó hàn khó gia công Yêu cầu thép xây dưng có: %C