BAI GIANG CONG NGHE KIM LOAI Chương 2 đúc hợp kim

CHƯƠNG ĐÚC CÁC HỢP KIM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÚC ĐẶC BIỆT A ĐÚC CÁC HỢP KIM 2.1 TÍNH ĐÚC CỦA HỢP KIM Tính đúc hợp kim khả đúc dễ hay khó hợp kim Nó đánh giá tiêu sau đây: - Tính chảy loãng - Tính co kim loại - Tính hoà tan khí - Tính thiên tích 1-Tính chảy loãng: Kim loại có độ chảy loãng cao đúc dễ Tính chảy loãng phụ thuộc chủ yếu vào công nghệ khuôn, nhiệt độ nhiệt rót thành phần hóa học kim loại Ví dụ đúc khuôn cát tính chảy loãng kim loại cao so với đúc khuôn kim loại khuôn cát có tốc độ dẫn nhiệt thấp * Thành phần hóa học kim loại hợp kim - Si, P nguyên tố làm tăng tính chảy loãng gang - Mn, S nguyên tố làm giảm tính chảy loãng gang -Tính co kim loại: - Tính co tăng tính đúc Vì đúc vật đúc dễ bị khuyết tật, lõm co, rỗ co - Thành phần hỗn hợp nguyên tố kim loại - Nhiệt độ rót kim loại - Tính hoà tan khí : Kim loại đúc thường hoà tan khí O2, H2 , H2O gây rỗ vật đúc, làm giảm tính - Tính thiên tích: (không đồng thành phần hỗn hợp, thường kim loại màu).Gang có tính chảy loãng thép nhiều đúc gang dễ đúc thép 2.2 ĐÚC GANG 2.2.1 Khái niệm: Đúc gang phương pháp chế tạo sản phẩm cách nấu chảy kim loại lỏng (thép có hàm lượng bon lớn 2,14%) rót vào khuôn đúc có hình dạng, kích thước định Sau gang đông đặc ta thu vật đúc có hình dạng v kích thước phù hợp với yêu cầu Thành phần hỗn hợp gang : Fe, C … C = 2,14 ÷ 4,0% Si = 0,4 ÷ 3,5% Mn = 0,2 ÷ 1,5% P = 0.04 ÷ 1,5% S = 0,02 ÷ 0,2% Phân loại gang : - Gang xám : GX – VD : GX 15-32 Trong gang xêmentit tự ,mà có Graphit Gang xám có tính đúc tốt dễ gia công khí - Gang trắng : Cacbon gang có dạng liên kết hoá học xêmentit gang cứng giòn - Gang biến trắng : Bề mặt gang trắng bên lõi gang xám Vùng tiếp giáp hai tổ chức có tổ chức gang hoa râm 20 - Gang cầu : Graphit gang dạng cầu nhờ đưa vào chất biến tính đặc biệt vào gang lỏng đúc - Gang dẻo : Graphit dạng nên tính dẻo gang tăng lên Các nguyên tố thúc đẩy Graphit hóa : Si, P Các nguyên tố cản trở Graphit hóa : Mn, S 2.2.2 Các nhân tố ảnh hưởng đến tính đúc gang - Thành phần hoá học - Nhiệt độ rót gang - Vật đúc thành mỏng → rót gang nhiệt độ cao - Công nghệ khuôn - Tốc độ nguội - Thành phần vật liệu nấu gang * Vật liệu kim loại - Gang đúc (gang chế tạo từ lò cao) 30 đến 50%, gang vụn từ 20 đến 30% thép vụn từ đến 10% vật liệu lò từ 30 đến 50% Các vật liệu khác Fêro hợp kim, quặng từ đến 2% - Tính toán hợp lý, kích thước ≤ đường kính lò - Làm Oxy hóa - Lò đúc : lò đứng dùng nhiên liệu than cốc - Lò chõ : dùng nhiên liệu than đá - Lò dầu : dùng nhiên liệu dầu FO - Lò điện : lò hồ quang (mấu thép), lò cảm ứng lò khí gaz * Chất trợ dung : - Đưa vào để tách tạp chất xỉ khỏi kim loại lỏng CaCO3 ( ÷ 5%) - Đối với lò dầu không cần dùng đá vôi CaCO3 để khử tạp chất - Lò điện hồ quang trực tiếp dùng để nấu thép - Lò điện hồ quang gián tiếp dùng để nấu kim loại màu - Lò nấu : xem * Vật liệu chịu lửa: Vật liệu chịu nhiệt cao mà không bị mềm chảy thay đổi thể tích thành phần hỗn hợp Thường để xây tường lò hợp kim lò đúc làm dụng cụ để chứa đựng kim loại lỏng hay lò nung làm vật liệu chịu lửa Thí dụ: - Vật liệu chịu lửa : axit - Gạch Đinat : SiO2 ; nhiệt độ chảy :17300C - Vật liệu chịu lửa : bazơ - Gạch Manhêhit (MgO) - Crôm-Manhêhit (Cr2O3, MgO …) - Nhiệt độ chảy : 1600 ÷ 1700 oC - Gạch Crômit * Tính phối liệu nấu gang a Mẻ liệu nấu - Nhiên liệu : + Dầu FO 15 ÷ 18% khối lượng vật liệu kim loạ + Than cốc :12 ÷ 15% (lò đứng ) + Than đá : 20 ÷ 25% (lò chỏ) + Chất trợ dung : Có tác dụng đưa vào làm chảy loãng xỉ lên bề mặt nước gang để vớt dễ dàng 21 + Đá vôi CaCO3 , đôlômít, xỉ lò Mactanh → lò đứng lò chõ Lò dầu không cần dùng chất trợ dung để tạo xỉ b Vật liệu kim loại - Gang thỏi đúc - Gang vụn (gang máy) - Hồi liệu ( phế phẩm + hệ thống rót, đậu hơi, đậu ngót ) - Thép vụn - Ferô hợp kim : FeSi : 30,45,75, Fe-Mn bổ sung nguyên tố Si, Mn bị cháy hao trình nấu vật liệu nấu phải làm sạch, có kích thước phù hợp với đường kính lò ( ≤ 1/3 Dt) * Cách tính Gọi x,y,z khối lượng vật liệu nấu * Có phương trình X + Y + Z = 100% - Gọi Si vật liệu kim loại , Mn vật liệu loại thành phần Si, Mn, có vật liệu kim loại - Gọi Sivđ , Mnvđ thành phần Si, Mn có vật đúc - Gọi Sich, Mnch … có trình nấu + Si cháy hao 15%, + Mn cháy hao 20% + C cháy hao 15% + lò đứng, lò chõ(than) C không tính + lò dầu phải tính cháy hao 15% Sivlkl – Sich Sivlkl = Sivđ Sivlkl (1– Sich ) = Sivđ Sivlkl = Sivđ/ (1– Sich ) Mnvlkl = Mnvđ/ 1- Mnch * Hệ phương trình : x + y +z = 100% X ( Sivd ) − Sich + Y.( Sivd − Sich Sivd − Sich )+ Z ( VD : GX : 15-32 Tra bảng biết thành phần hỗn hợp C, Si, Mn 2.2.3 Đặc điểm đúc gang : - Tính chảy loãng cao nên đúc vật đúc thành mỏng, phức tạp 22 ) = 100% Mnvlkl - Khối lượng riêng gang lớn, nên lẫn tạp chất, xỉ, bọt khí - Công nghệ khuôn không phức tạp, chất lượng đúc cao - Nấu luyện đơn giản 2.2.4 Nấu chảy gang : Gang nấu chảy nhiệt độ khoảng (1147-1400) oC Nhiệt độ gang nấu chảy thấp ta chon mẻ liệu đúc cho thành phần bon có gang 4,3%C lân cận 4,3%C Gang nấu chảy rót vào khuôn đúc 2.3 ĐÚC HỢP KIM MÀU 2.3.1.Đúc đồng hợp kim đồng: 2.3.1.1 Đồng nguyên chất Đồng kim loại có kiểu mạng lập phương tâm mặt, đa hình Đồng nguyên chất có màu đỏ nên gọi đồng đỏ Đồng có đặc điểm sau : -Tính dẫn điện dẫn nhiệt cao Về tính dẫn điện đứng sau Au Ag -Chống ăn mòn tốt khí quyển, nước, nước biển hay kiềm, axit hữu có lớp ô xyt Cu2O bề mặt -Tính dẻo cao, dễ biến dạng nóng, nguội đễ chế tạo thành bán thành phẩm -Độ bền không cao (b = 220MPa ) sau biến dạng dẻo tăng lên đáng kể (b = 425MPa ) -Tính hàn tốt nhứng chứa nhiều tạp chất (đặc biệt ô xy) giảm mạnh Tuy nhiên đồng co số nhược điểm : +Khối lượng riêng lớn (ã = 8,94g/cm3) +Tính gia công cắt gọt phoi dẻo không gãy, để cải thiện thường cho thêm chì vào +Nhiệt độ nóng chảy cao 10830C, tính đúc kém, độ chảy lõang nhỏ Theo TCVN 1659-75 đồng nguyên chất ký hiệu Cu số lượng chứa Ví dụ : Cu 99,99 có 99,99%Cu Cu 99,80 có 99,80%Cu 2.3.1.2 Hợp kim đồng : Trong kỹ thuật sử dụng đồng nguyên chất mà chủ yếu sử dụng hợp kim đồng Hợp kim đồng chia làm hai nhóm sau : la tông brông La tông Latông(L), hợp kim đồng với nguyên tố chủ yếu kẽm Ví dụ: LZn30Brông Brông(B), hợp kim đồng với nguyên tố khác trừ kẽm Vios dụ: BSn5Pb 1-La tông : La tông chia làm hai loại : la tông đơn giản (chỉ có đồng kẽm) la tông phức tạp (có thêm số nguyên tố khác) Theo TCVN 1659-75 quy định ký hiệu la tông sau : chữ L (chỉ la tông) tiếp sau ký hiệu Cu nguyên tố hợp kim Số đứng sau nguyên tố hợp kim hàm lượng chúng theo phần trăm Ví dụ : LCuZn30 la tông có 30%Zn, 70%Cu LCuZn38Al1Fe1 la tông có38%Zn; 1%Al; 1%Fe; lại Cu 2-Brông : Là hợp kim đồng với nguyên tố chủ yếu kẽm Sn, Al, Be Theo TCVN 1659-75 chúng ký hiệu giống la tông, khác thay chưc L đầu ký hiệu chữ B (chỉ brông) * Brông thiếc : hợp kim đồng với nguyên tố chủ yếu thiếc, hợp kim sử dụng Giản đồ pha Cu-Sn phức tạp có nhiều pha Hợp kim đúc thiên tích mạnh thường dùng 15%Sn nên có hai pha : dung dịch rắn pha điện tử Chúng gồm hai loại : brông thiếc biến dạng đúc Đặc điểm brông thiếc : -Độ bền cao, độ dẻo tốt nên thường dùng với lượng chứa từ 4-8%Zn -Tính đúc tốt : co (độ co