Bài Báo Cáo Thép Hợp Kim

M đ u: ở ầKhoa học vật liệu là một khoa học liên ngành nghiên cứu về mối quan hệ giữa thành phần, cấu trúc, các công nghệ chế tạo, xử lý và tính chất của các vật liệu.. Các khoa học tham

TR ƯỜ NG

KHOA

BÁO CÁO H C PH N V T LI U H C Ọ Ầ Ậ Ệ Ọ CH Đ : Ủ Ề THÉP H P KIM Ợ NHÓM TH C HI N: NHÓM Ự Ệ

Thành viên nhóm: 1

2

3

VĨNH LONG – /

TR ƯỜ NG

KHOA

ĐÁNH GIÁ

C A Ủ

TR ƯỞ NG NHÓM

1

2

5

6

7

8

9

10

Ghi chú:

………

………

……….

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

……….

PH L C I - B NG PHÂN CÔNG NHÓM TRÌNH BÀY BÁO CÁO: Ụ Ụ Ả

TT H TÊN SV Ọ PHÂN CÔNG

TRÌNH BÀY BÁO CÁO

ĐÁNH GIÁ

C A GIÁO Ủ VIÊN

ĐI M ĐÁNH Ể GIÁ

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Ghi chú:

………

………

……….

………

………

………

………

………

………

M C L C Ụ Ụ M đ u: ………ở ầ N i dung báo cáoộ :………

I Thành ph n hoá h c:……… ầ ọ 1 Khái ni m: ……….ệ 2 S hòa tan c a các nguyên t h p kim vào s t…ự ủ ố ợ ắ ………

3 S t o thành các pha cácbít h p kim ự ạ ợ ………

4 nh hẢ ưởng c a nguyên t h p kim đ n quá trình nhi t luy n ủ ố ợ ế ệ ệ ……….

4.1 nh hẢ ưởng c a nguyên t h p kim đ n chuy n bi n khi ủ ố ợ ế ể ế nung………

4.2 nh hẢ ưởng c a nguyên t h p kim đ n s phân hóa đ ng nhi t ủ ố ợ ế ự ẳ ệ c a austenít:ủ ………

4.3 nh hẢ ưởng c a nguyên t h p kim đ n đ th m tôi ủ ố ợ ế ộ ấ ………

4.4 nh hẢ ưởng c a nguyên t h p kim đ n chuy n bi n ủ ố ợ ế ể ế máctenxít………

5 nh hẢ ưởng c a nguyên t h p kim đ n quá trình ram ủ ố ợ ế ………

6.Các khuy t t t c a thép h p kim ế ậ ủ ợ ………

II.Phân lo i thép h p kimạ ợ : ………

1 Phân lo i theo n ng đ h p kim trong thépạ ồ ộ ợ ………

2 Phân lo i theo nguyên t h p kim……… ạ ố ợ 3 Phân lo i theo công d ngạ ụ ………

III.Ký hi u theo tiêu chu n c a các nệ ẩ ủ ước: ………

Ki n ngh : ……… ế ị

M đ u: ở ầ

Khoa học vật liệu là một khoa học liên ngành nghiên cứu về mối quan hệ giữa thành phần, cấu trúc, các công nghệ chế tạo, xử lý và tính chất của các vật liệu Các khoa học tham gia vào việc nghiên cứu chủ yếu là vật lý, hóa học, toán học Thông thường đối tượng nghiên cứu là vật liệu ở thể rắn, sau đó mới đến thể

lỏng, thể khí Các tính chất được nghiên cứu là cấu trúc, tính chất

điện, từ, nhiệt, quang, cơ, hoặc tổ hợp của các tính chất đó với mục đích là tạo ra các vật liệu để thỏa mãn các nhu cầu trong kỹ thuật.

Nghiên cứu vật liệu tạo ra vô vàn ứng dụng trong đời sống chính vì thế mà các ngành khoa học vật liệu, công nghệ vật liệu ngày càng trở nên phổ biến và phát triển rộng rãi.

I Thành ph n hoá h c: ầ ọ

1 Khái ni m: ệ

Thép h p kim là lo i thép ch a trong nó m t l ợ ạ ứ ộ ượ ng thành ph n các ầ

nguyên t h p kim thích h p Ng ố ợ ợ ườ i ta c ý đ a vào các nguyên t đ c ố ư ố ặ

bi t v i m t l ệ ớ ộ ượ ng nh t đ nh đ làm thay đ i t ch c và tính ch t c a ấ ị ể ổ ổ ứ ấ ủ thép Các nguyên t đ c bi t đ ố ặ ệ ượ c g i là nguyên t h p kim: Cr, Ni, Mn, ọ ố ợ

Si, W, V, Co, Mo, Ti, Cu Chính nh các nguyên t h p kim đó mà làm cho ờ ố ợ thép h p kim nói chung có nh ng u đi m v ợ ữ ư ể ượ t tr i so v i thép cacbon ộ ớ

nh : ư

– V c tính: ề ơ thép h p kim nói chung có đ b n có đ b n cao h n h n ợ ộ ề ộ ề ơ ẳ

so v i thép cacbon Đi u này th hi n đ c bi t rõ ràng sau khi nhi t ớ ề ể ệ ặ ệ ệluy n tôi và ram.ệ

– V tính ch u nhi t đ cao: ề ị ệ ộ thép h p kim gi đợ ữ ượ ơc c tính cao c a ủ

tr ng thái tôi nhi t đ cao h n 200ạ ở ệ ộ ơ 0C Mu n đ t đố ạ ược đi u này thì ềthép ph i đả ược h p kim hóa b i m t s nguyên t v i hàm lợ ở ộ ố ố ớ ượng tương

đ i cao.ố

- Các tính ch t v t lý và hóa h c đ c bi t: ấ ậ ọ ặ ệ nh t tính, tính giãn n ư ừ ởnhi t, tính ch ng ăn mòn…ệ ố

2 S hòa tan c a các nguyên t h p kim vào s t ự ủ ố ợ ắ

- Ph n l n các nguyên t h p kim, đi n hình thầ ớ ố ợ ể ường g p là Mn, Si, Cr, Ni ặhoà tan vào s t t o thành ắ ạ dung d ch r n ị ắ

- Các nguyên t h p kim khi hòa tan vào thép làm tăng tính th m tôi c a ố ợ ấ ủthép do đó chúng có tác d ng hóa b n t t khi nhi t luy n ụ ề ố ệ ệ

- Mangan và silíc là hai nguyên t làm tăng r t m nh đ c ng và đ b n ố ấ ạ ộ ứ ộ ề

nh ng r t ti c chúng l i làm gi m m nh đ d o và đ dai c a ferít nên trongư ấ ế ạ ả ạ ộ ẻ ộ ủ

th c t thép h p kim thông thự ế ợ ường ch ch a mangan và silíc trong gi i h n ỉ ứ ớ ạ

t 1 đ n 2% Nikel và crôm có m c đ hóa b n v a ph i nh ng không làm ừ ế ứ ộ ề ừ ả ư

gi m m nh đ d o và đ dai, nên đả ạ ộ ẻ ộ ượ ử ục s d ng r t nhi u trong lo i thép ấ ề ạ

h p kim ợ

3 S t o thành các pha cácbít h p kim ự ạ ợ

- Các nguyên t h p kim có ái l c m nh v i cácbon d t o thành các phaố ợ ự ạ ớ ễ ạcácbit trong thép Các nguyên t nh Mn, Cr, W, Mo, V, Zr, Ti, Nb có kh ố ư ảnăng t o pha cácbit, nh ng pha này g i là pha xementit h p kim.ạ ữ ọ ợ

- Các pha cácbit làm tăng m nh đ c ng, tính ch ng mài mòn c a thép ạ ộ ứ ố ủKhi tôi chúng t o nên t ch c h t nh m n làm c tính và đ dai c a ạ ổ ứ ạ ỏ ị ơ ộ ủthép t t h n Khi ram các pha này ti t ra kh i xementit và k t t l i ố ơ ế ỏ ế ụ ạ ởnhi t đ cao do đó làm cho thép có tính b n nóng cao.ệ ộ ề

4 nh h Ả ưở ng c a nguyên t h p kim đ n quá trình nhi t ủ ố ợ ế ệ luy n ệ

4.1 nh h Ả ưở ng c a nguyên t h p kim đ n chuy n bi n ủ ố ợ ế ể ế khi nung

- Các nguyên t h p kim (tr mangan) đ u t o nên nh ng cácbit h p ố ợ ừ ề ạ ữ ợkim b n v ng và n đ nh h n so v i xementít nên đ u khó hòa tan vào ề ữ ổ ị ơ ớ ềaustenít h n so v i xementít Vì th mu n hòa tan chúng c n nhi t đ ơ ớ ế ố ầ ệ ộcao h n và th i gian dài h n Các nguyên t t o cácbit càng m nh càng ơ ờ ơ ố ạ ạkhó hòa tan vào austenít C th , cácbit titan (TiC) và cácbit vanadi ụ ể(VC) r t khó hòa tan, còn nh ng cácbit khác khó hòa tan h n so v i ấ ữ ơ ớxementít h p kim và xementít h p kim l i khó hòa tan h n xementít ợ ơ ạ ơ

thường

- Ngoài ra, do t c đ khuy ch tán c a các nguyên t h p kim th p h n ố ộ ế ủ ố ợ ấ ơ

r t nhi u so v i cácbon cho nên đ đ t đấ ề ớ ể ạ ượ ự ồc s đ ng đ u thành ph n ề ầ

c a austenít h p kim cũng khó khăn h n so v i quá trình đ t s đ ng ủ ợ ơ ớ ạ ự ồ

đ u c a thành ph n austenít thông thề ủ ầ ường trong thép cácbon Chính vì

th mà mu n làm đ ng đ u thành ph n hóa h c c a austenít h p kim ế ố ồ ề ầ ọ ủ ợ

- Có nh ng nguyên t ch làm d ch chuy n đữ ố ỉ ị ể ường cong ch “C” sang ữ

ph i ch không làm thay đ i hình d ng c a đả ứ ổ ạ ủ ường cong so v i thép cácbon ớ

Đó là các nguyên t o cácbit nh nikel, silíc, đ ng, nhôm và nguyên t t o ạ ư ồ ố ạcácbit y u nh mangan.ế ư

4.3 nh h Ả ưở ng c a nguyên t h p kim đ n đ th m tôi ủ ố ợ ế ộ ấ

- Khi hòa tan vào austenít, các nguyên t h p kim làm d ch chuy n ố ợ ị ể

đường cong ch “C” sang ph i vì th làm gi m t c đ tôi t i h n nên làm ữ ả ế ả ố ộ ớ ạtăng đ th m tôi c a thép h p kim ộ ấ ủ ợ

- Cùng v i đi u ki n làm ngu i nh nhau, ng v i s phân b t c đ ớ ề ệ ộ ư ứ ớ ự ố ố ộngu i theo ti t di n gi ng nh nhau, thép h p kim có t c đ ngu i th p h n ộ ế ệ ố ư ợ ố ộ ộ ấ ơnên có đ th m tôi l n h n so v i đ th m tôi c a thép cácbon nên sau nhi tộ ấ ớ ơ ớ ộ ấ ủ ệluy n tôi và ram các chi ti t b ng thép h p kim ch u t i tr ng t t h n.ệ ế ằ ợ ị ả ọ ố ơ

đ u làm gi m đi m Mđ nên đ u làm tăng lề ả ể ề ượng austenít d sau khi tôi ư

-Chính vì nh hả ưởng này mà m t s thép h p kim cao có đi m chuy n ộ ố ợ ể ể

bi n máctenxít Mđ quá th p vì th sau khi tôi còn có lế ấ ế ượng austenít d l n ư ớ

d n đ n đ c ng không đ t giá tr mong mu n Đ kh b austenít d này, ẫ ế ộ ứ ạ ị ố ể ử ị ư

người ta thường ph i ti n hành gia công l nh ho c ram nhi t đ thích h p ả ế ạ ặ ở ệ ộ ợ

m t vài l n đ austenít d ti p t c chuy n bi n thành máctenxít và khi đó ộ ầ ể ư ế ụ ể ế

đ c ng c a thép sẽ đ t độ ứ ủ ạ ược giá tr cao nh t.ị ấ

5 Ả nh h ưở ng c a nguyên t h p kim đ n quá trình ram ủ ố ợ ế

V i các m c đ khác nhau, các nguyên t h p kim đ u c n tr các ớ ứ ộ ố ợ ề ả ởchuy n bi n x y ra khi ram ể ế ả

Trong quá trình ram có chuy n bi n austenít d thành mactenxít ram ể ế ưnên làm tăng đ c ng S tăng đ c ng do k t qu c a chuy n bi n austenít ộ ứ ự ộ ứ ế ả ủ ể ế

d thành máctenxít và hóa c ng phân tán khi ram đ oc g i là đ c ng th ư ứ ự ọ ộ ứ ứhai Hi n tệ ượng này thường g p trong thép crôm cao và thép vônfram cao ặ

M t cách t ng quát ta có th nêu v n t t tác d ng c a các nguyên t ộ ổ ể ắ ắ ụ ủ ố

h p kim nh sau: ợ ư

− So v i thép cácbon, nhi t đ thớ ở ệ ộ ường, thép h p kim có đ b n cao ợ ộ ề

h n là do ferít là pha ch y u c a thép đã đơ ủ ế ủ ược hóa b n b i s hòa tan c a ề ở ự ủcác nguyên t h p kim Nh ng hi u qu này ch đố ợ ư ệ ả ỉ ược phát huy đ y đ sau ầ ủkhi nhi t luy n tôi và ram do nh ng nguyên t h p kim không nh ng làm ệ ệ ữ ố ợ ữtăng chi u dày c a l p hóa b n (đ th m tôi) mà còn nâng cao c đ b n c aề ủ ớ ề ộ ấ ả ộ ề ủchính l p hóa b n đó ớ ề

− Thép h p kim gi đợ ữ ược độ b n, đ c ng cao c a tr ng thái tôi ề ộ ứ ủ ạ ở nhi t đ cao h n so v i thép cácbon do các nguyên t h p kim trong ệ ộ ơ ớ ố ợ ở dung d ch r n máctenxít c n tr s phân hóa c a pha này khi ram ị ắ ả ở ự ủ

6 Các khuy t t t c a thép h p kim ế ậ ủ ợ

6.1 Thiên tích:

Thép h p kim cao do ch a m t hàm lợ ứ ộ ượng l n các nguyên t khác lo i ớ ố ạnên được làm ngu i t tr ng thái l ng (k t tinh) chúng sẽ k t tinh ra dung ộ ừ ạ ỏ ế ế

d ch r n ch a ít cácbon trị ắ ứ ước tiên vì dung d ch r n này có nhi t đ nóng ị ắ ệ ộ

ch y cao t o nên các nhánh cây Ti p sau đó chúng m i k t tinh ra dung d ch ả ạ ế ớ ế ị

r n có ch a nhi u cácbon và các nguyên t h p kim do dung d ch r n lo i ắ ứ ề ố ợ ị ắ ạnày có nhi t đ nóng ch y th p h n t o nên các vùng gi a các nhánh cây ệ ộ ả ấ ơ ạ ữQuá trình k t tinh nh v y đã t o ra s khác nhau v thành ph n hóa h c ế ư ậ ạ ự ề ầ ọ

gi a các nhánh cây hay nói cách khác, nó t o ra thiên tích nhánh cây.ữ ạ

Th i thép h p kim v i t ch c nhánh cây khi đem cán sẽ t o ra t ch c ỏ ợ ớ ổ ứ ạ ổ ứ

th , làm cho c tính c a chúng khác nhau theo các phớ ơ ủ ương khác nhau H n ơ

n a chúng r t d n t khi gia công rèn, cán vì liên k t gi a các tinh th nhánh ữ ấ ễ ứ ế ữ ểcây kém và b n thân nhánh cây có tính d o th p ả ẻ ấ

Đ ngăn ng a thiên tích nhánh cây trong các th i thép h p kim c n làm ể ừ ỏ ợ ầngu i ch m trong quá trình đúc nh m t o đi u ki n khuy ch tán t t đ làm ộ ậ ằ ạ ề ệ ế ố ể

đ ng đ u thành phân Phồ ề ương pháp này làm ch m năng xu t đúc nên không ậ ấđem l i hi u qu kinh t kỹ thu t ạ ệ ả ế ậ

Các thép h p kim có thiên tích nhánh cây có th kh c ph c b ng cách đemợ ể ắ ụ ằ khuy ch tán nhi t đ 1.050 – 1.1000C trong th i gian dài t 8 đ n 10

gi Do khuy ch tán có giá thành cao nên ch áp d ng khi th t c n thi tờ ủ ế ỉ ụ ậ ầ ế

Nguyên nhân chính gây ra đ m tr ng là hyđrô ố ắ

Ngoài ra v i s chuy n bi n pha (t → hay t → máctenxít) không ớ ự ể ế ừ γ α ừ γ

đ ng đ u v th i gian và nhi t đ , s khác nhau v thành ph n hóa h c gi aồ ề ề ờ ệ ộ ự ề ầ ọ ữcác vùng tinh th gây nên ng su t bên trong cũng t o nên đ m tr ng ể ứ ấ ạ ố ắ

Đ ngăn ng a, c n ph i s y khô tòan b m li u (v t li u kim lo i, nhiên ể ừ ầ ả ấ ộ ẻ ệ ậ ệ ạ

li u và ch t tr dung) trệ ấ ợ ước khi cho vào lò luy n đ gi m b t hàm lệ ể ả ớ ượng hyđrô hòa tan vào thép l ng Phỏ ương pháp này ít t n kém có hi u qu kinh tố ệ ả ếcao

Ngoài ra người ta còn dùng cách đ ng nhi t, hay sau khi bi n d ng cho ủ ẳ ệ ế ạlàm ngu i ch m v i th i gian dài 10–15 gi Nh ng phộ ậ ớ ờ ờ ữ ương pháp này kéo dàinên khá t n kém ố

6.3 Giòn ram

Thông thường khi tăng nhi t đ ram (t ram th p đ n ram cao) đ daiệ ộ ừ ấ ế ộ

va đ p luôn luôn tăng lên và đ t t i giá tr cao nh t nhi t đ 600 – 6500C ậ ạ ớ ị ấ ở ệ ộ

r i l i gi m điồ ạ ả

Tuy nhiên, quan h gi a nhi t đ ram và đ dai va đ p m t s lo i ệ ữ ệ ộ ộ ậ ở ộ ố ạthép k t c u h p kim l i khác, chúng có th có hai giá tr c c ti u ng v i haiế ấ ợ ạ ể ị ự ể ứ ớkho ng nhi t đ khác nhau mà t i đó thép b giòn h n m c bình thả ệ ộ ạ ị ơ ứ ường r t ấnhi u Hi n tề ệ ượng này được g i là giòn ram ọ

Lo i giòn xu t hi n khi ram trong kho ng nhi t đ 280 – 350 0C ng ạ ấ ệ ả ệ ộ ứ

v i giá tr c c ti u th nh t đớ ị ự ể ứ ấ ược g i là giòn ram lo i I Ta nên tránh giòn ọ ạram lo i I b ng cách không ram thép kho ng nhi t đ này vì đây là lo i ạ ằ ở ả ệ ộ ạgiòn ram không ch a đữ ược hay giòn ram không thu n ngh ch ậ ị

Lo i giòn xu t hi n khi ram trong kho ng nhi t đ 500 – 600 0C ng ạ ấ ệ ả ệ ộ ứ

v i giá tr c c ti u th hai thớ ị ự ể ứ ường g p thép h p kim crôm, thép h p kim ặ ở ợ ợmangan, hay thép h p kim crôm – mangan ho c thép h p kim crôm – nikel ợ ặ ợsau khi làm ngu i ch m độ ậ ược g i là giòn ram lo iọ ạ II

V i chi ti t có kích thớ ế ước nh đ tránh giòn ram lo i hai ngỏ ể ạ ười ta ti n ếhành cho ngu i nhanh trong nộ ước hay d u sau khi ram cao Đ i v i chi ti t cóầ ố ớ ếkích thướ ớc l n người ta dùng thép h p kim có thêm 1% vônfram hay 0,5% ợmôlipđen

II.Phân lo i thép h p kim: ạ ợ

1 Phân lo i theo n ng đ h p kim trong thép: ạ ồ ộ ợ

đen, mangan, crôm, vanadi, silic, bo ho cặ niken, v i m t hàm ớ ộ

lượng không vượt quá 10% nh m c i thi n c tính cho nh ng ằ ả ệ ơ ữ

s n ph m có chi u dày l n Nh ng thép v i thành ph n h p kim ả ẩ ề ớ ữ ớ ầ ợhóa cao h n 10% ngơ ười ta x p chúng và các lo i thép tùy theo ế ạ

b n ch t thành ph n các nguyên t tham gia h p kim hóa và đả ấ ầ ố ợ ược

g i theo s phân lo i c a cácọ ự ạ ủ tiêu chu nẩ khác nhau, thông thường

v i các qu c gia đã phát tri n thì ngớ ố ể ười ta th ng nh t cácố ấ thép không gỉ, thép d ng cụ ụ, thép ch u bài mònị hay đ n gi n làơ ả thép

h p kim caoợ được quy t đ nh b i nguyên t tham gia h p kim ế ị ở ố ợhoá

ch u đị ược môi trường mài mòn kh c nghi t nh : răng g u xúc, xích ắ ệ ư ầ

Cách phân lo i này d a vào tên c a các nguyên t h p kim chính c a ạ ự ủ ố ợ ủthép Ví d nh thép có ch a crôm g i là thép crôm, thép manggan, thép ụ ư ứ ọniken …

3 Phân lo i theo công d ng ạ ụ :

Đây là cách phân lo i ch y u Theo công d ng c th có th chia h p ạ ủ ế ụ ụ ể ể ợkim thành các nhóm sau:

- Thép h p kim k t c u ợ ế ấ : là lo i thép trên c s thép k t c u cho thêmạ ơ ở ế ấvào các nguyên t h p kim Lo i này có hàm lố ợ ạ ượng cacbon kho ng ả0,1 – 0,85% và lượng ph n trăm c a nguyên t h p kim th p.Lo i ầ ủ ố ợ ấ ạthép này được dùng đ ch t o các chi ti t ch u t i tr ng cao, c n để ế ạ ế ị ả ọ ầ ộ

c ng, đ ch u mài mòn, ho c c n tính đàn h i cao…ứ ộ ị ặ ầ ồ

- Theo TCVN thì thép h p kim đợ ược ký hi u nh sau: s đ u tiên ch ệ ư ố ầ ỉhàm lượng C theo ph n v n, sau đó là ký hi u hóa h c c a các ầ ạ ệ ọ ủ

nguyên t h p kim, ngay sau m i ký hi u hóa h c c a các nguyên t ố ợ ỗ ệ ọ ủ ố

h p kim là hàm lợ ượng % c a t ng nguyên t Trủ ừ ố ường h p hàm lợ ượng

% c a các nguyên t h p kim g n b ng 1% thì không c n ghi thêm ủ ố ợ ầ ằ ầ

Ngày nay trên th gi i đ u có các nhóm thép h p kim th p v i đ b n ế ớ ề ợ ấ ớ ộ ề

cao (so v i thép cacbon) Thép này đớ ược h p kim hóa v i lợ ớ ượng h p kimợ

th p và đấ ược g i theo ch vi t t t là HSLA (Hight Strength Low Alloy ọ ữ ế ắ

Steel) Nó được dùng nhi u trong các ngành công nghi p Đ c đi m ề ệ ặ ể

chung c a lo i thép h p kim này là có đ b n cao, có tính ch ng ăn mòn ủ ạ ợ ộ ề ố

t t, tính hàn t t và giá thành r ố ố ẻ

III.Ký hi u theo tiêu chu n c a các n ệ ẩ ủ ướ c:

– Nga ( OCT): tГ ương t nh TCVN,ự ư ký hi u c a các nguyên t : X = Cr, H ệ ủ ố

= Ni, B = W, M = Mo, T = Ti, K = Co, = Mn, C = Si, Г = V, = Cu, = Al, P = Д Ю

B Ví d 12XH3 tụ ương đương v i 12CrNi3.ớ

– Mỹ (AISI/ SAE): Ký hi u b ng 4 s xxxx, trong đó 2 s đ u ch nguyên ệ ằ ố ố ầ ỉ

t h p kim chính, 2 s cu i ch hàm lố ợ ố ố ỉ ượng cacbon theo ph n v n nh ầ ạ ư