Tài liệu CHƯƠNG 11: THÉP VÀ HỢP KIM DỤNG CỤ doc

CHƯƠNG 11: THÉP VÀ HỢP KIM DỤNG CỤ 11.1 THÉP VÀ HỢP KIM LÀM DAO CẮT 11.2 THÉP LÀM KHUÔN DẬP 11.3 THÉP LÀM DỤNG CỤ ĐO CHƯƠNG 11: THÉP VÀ HỢP KIM DỤNG CỤ Thép dụng cụ loại thép để chế tạo công cụ gia công kim loại: dao cắt, khn dập nóng nguội, dụng cụ đo, dùng với khối lượng song lại định chất lượng số lượng sản phẩm 11.1 THÉP VÀ HỢP KIM LÀM DAO CẮT 11.1.1 Yêu cầu vật liệu làm dao cắt * Điều kiện làm việc dao: - Lưỡi cắt chịu áp lực lớn tạo công học phá huỷ; - Dao bị mài sát; - Dao bị nung nóng 11.1.1 Yêu cầu vật liệu làm dao cắt * Yêu cầu tính dao: - Độ cứng cao, σb> 65HRC; - Tính chống mài mịn cao: - Tính cứng nóng cao; - Độ dẻo, độ daicao để chống uốn, tránh mẻ, gẫy lưỡi cắt * Yêu cầu tính cơng nghệ : - Tính tơi cứng tính thấm tơi tốt để đảm bảo độ cứng cao; - Có khả chịu gia cơng áp lực trạng thái nóng; - Có khả khả chịu gia cơng cắt trạng thái ủ; - Có tính mài cao sau tơi 11.1 THÉP VÀ HỢP KIM LÀM DAO CẮT 11.1.2 Thép làm dao cắt có suất thấp Là loại thép làm dao cắt gọt với tốc độ 5÷10m/phút a, Thép Cacbon - Gồm: CD70, CD80,…CD130 (Y7, 0,7÷1,3%C; 0,15 ÷ 0,35%Si; 0,15 ÷ 0,6%Mn; Y8,…Y13) có - Đặc điểm: + CD70, CD80 (Y7, Y8) tơi hồn tồn 800 ÷ 8200C; + Môi trường nước qua dầu; + Thường dùng CD100 ÷ CD120 làm dao tính chống mài mịn tốt CD70, CD80; + Dễ gia cơng áp lực, gia công cắt 11.1.2 Thép làm dao cắt có suất thấp - Nhược điểm: + Độ tơi thấp (tôi thấu φ ≤ 10 mm); + Phải dùng môi trường mạnh nước nên làm tăng độ biến dạng, nứt → khơng thích hợp với dao định hình phức tạp; + Tính cứng nóng thấp M có tính chống ram Cơng dụng - Làm dao cắt nhỏ có suất thấp, tay với hình dạng đơn giản dũa, khoan, cưa, ta rô, hàn ren, dao tiện, 11.1.2 Thép làm dao cắt có suất thấp a, Thép hợp kim - Gồm: 130Cr0,5; 100Cr; 90CrSi; 140CrW5 (X05, X, 9XC, XB); * Nhóm có độ thấm tơi tốt - Gồm: 100Cr, 0L100Cr1,5; 90CrSi (X, ШX15, 9XC) + Môi trường nước qua dầu; + Có thể làm dao cắt nhỏ, hình dạng phức tạp hơn, cắt gọt với tốc độ 10 ÷ 14 m/phút; + Sau ram thấp độ cứng đạt tới 62 ÷ 64HRC - Nhược điểm: + Dễ cacbon nung tơi; + Độ cứng trạng thái cung cấp ủ cao cao (320HB); + Tính mài so với thép Crom 11.1.2 Thép làm dao cắt có suất thấp * Nhóm có tính chống mài mịn cao - Gồm: 130Cr0,5; 140CrW5 (X05, XB5) - Đặc điểm: + Tổ chức có tỉ lệ cacbit lớn (20 ÷ 30%) → độ cứng cao tính chống mài mịn cao; + 130Cr0,5 (X05) với chế độ nhiệt luyện 780 ÷ 8100C nước, ram 100 ÷ 1200C đạt độ cứng 65 ÷ 66HRC; + 140CrW5 (XB5) với chế độ nhiệt luyện tơi 800 ÷ 8200C nước, ram 100 ÷ 1400C độ cứng đạt 67 ÷ 68HRC - Nhược điểm: + Tính cứng nóng thấp 11.1 THÉP VÀ HỢP KIM LÀM DAO CẮT 11.1.3 Thép làm dao cắt có suất cao – thép gió - Là loại thép làm dao cắt quan trọng nhất, tốt nhất, thoả mãn tốt yêu cầu vật liệu làm dao: + Tốc độ cắt 25 ÷ 35 m/phút; + Tính chống mài mịn, tuổi bền cao (gấp 8÷10 lần loại trên); + Độ thấm tơi cao (tơi thấu với tiết diện bất kỳ); + Có thể cắt gọt 560 ÷ 6000C 11.1.3 Thép làm dao cắt có suất cao – thép gió a, Thành phần hoá học tác dụng nguyên tố - Thép gió tên gọi Việt Nam loại thép dụng cụ tự tơi có suất cắt gọt cao, với nguyên tố hợp kim chủ yếu Vonfram Crom, ngồi cịn có thêm Vanadi, Coban Mơlipden Nhóm có suất thường 80W18Cr4V (P18) 90W9Cr4V2 (P9) 85W12Cr4V (P12) 85W6M05Cr4V2 (P6M5) 140W9Cr4V5 (P9φ5) Nhóm có suất cao 90W18Cr4V2 (P18φ2) 85W18Co5Cr4V2 (P18K5φ2) 95W9Co10Cr4V2 (P9K5) 150W10Co5Cr4V5 (P10K5φ5) 125W14Cr4V4 (P14φ4) 11.1.3 Thép làm dao cắt có suất cao – thép gió - Cacbon: 0,7 ÷ 1,5% kết hợp với nguyên tố W, V tạo thành cacbit mạnh tạo khả chống mài mịn cao; - Crom: 4% (3,8 ÷ 4,4%) → tăng mạnh độ thấm tơi Nhờ có (Cr + W) cao nên thép gió có khả tự tơi tơi thấu với tiết diện dùng phân cấp; - Vonfram: Là nguyên tố hợp kim quan trọng nhất, với hàm lượng 9÷18% tạo tính cứng nóng cao, cắt gọt với tốc độ cao; - Vanadi: nguyên tố tạo thành cacbit mạnh (VC) tăng tính chống mài mịn giữ cho hạt nhỏ tơi; - Coban: hoà tan hoàn toàn vào sắt dạng dung dịch rắn Với lượng ÷ 10%Co tăng tính cứng nóng thép gió; - Molipden: Được dùng nhiều để thay W → kinh tế 10 11.1.3 Thép làm dao cắt có suất cao – thép gió b, Tổ chức trạng thái * Trạng thái đúc - Thép chứa nhiều Cacbit (15 ÷ 25%) dạng tinh Ledeburit hình xương cá nên giòn → làm nhỏ phân bố chúng cách rèn; * Trạng thái rèn + ủ - Biến dạng nhiều, cacbit nhỏ mịn cacbit nhỏ mịn phân bố - Ủ đẳng nhiệt để giảm độ cứng: T0u = 8000C, giữ nhiệt 7400C Austenit → Peclit (Xoobít + Cacbit) nhỏ mịn phân bố 11 11.1.3 Thép làm dao cắt có suất cao – thép gió c, Nhiệt luyện thép gió * Tơi - Tơi ngun cơng địng tính cứng nóng thép gió với đặc điểm nhiệt độ tơi cao (~ 13000C) - Ví dụ: + 80W18Cr4V (P18), 90W18Cr4V2 (P18φ2): 1280÷12900C; + 90W9Cr4V2 (P9), 140W9Cr4V5 (P9φ05): 1230 ÷ 12400C; + 85W6M05Cr4V2 (P6M5): 1220 ÷ 12300C Tại phải nhiệt độ cao? - Tổ chức: Mactenxit + Austenit dư (30%) + cacbit dư (15%) Với độ cứng 62 ÷ 65HRC 12 11.1.3 Thép làm dao cắt có suất cao – thép gió + Các phương pháp tơi - Tơi phân cấp muối nóng chảy 400÷6000C (3÷5phút) → nguội ngồi khơng khí cho độ cứng cao, độ biến dạng nhỏ Áp dụng cho mũi khoan, dao phay, dao định hình; - Tơi dầu nóng > 600C → độ cứng cao (biến dạng lớn) Áp dụng cho dao cắt có dạng đơn giản; - Tơi khơng khí (tự tơi) → độ cứng cao, ơxy hố bề mặt, tiết cacbit khỏi Austenit, giảm tính cứng nóng → dùng; - Tơi đẳng nhiệt Bainit (240 ÷2800C) → biến dạng nhỏ nhất, độ cứng ≤ 60HRC suất thấp; - Gia công lạnh để khử Austenit dư sau tôi, áp dụng cần ổn định kích thước 13 11.1.3 Thép làm dao cắt có suất cao – thép gió * Ram - Ram thép gió nhằm khử ứng suất dư, khử Austenit dư tăng độ cứng tính cứng nóng Khi ram độ cứng thép gió tăng thêm ÷ 3HRC gọi độ cứng thứ hai - Ram thép gió ÷ lần lần 550 ÷ 5700C - T0r ≥ 5500C cacbit Vonfram, Fe3W3C bất đầu tiết khỏi dung dịch rắn, làm Austenit dư nghèo nguyên tử hợp kim, nâng cao điểm Ms 14 11.1.3 Thép làm dao cắt có suất cao – thép gió d, Cơng dụng - Loại có suất bình thường: 80W18Cr4V (P18), 90W9Cr4V2 (P9), 85W6M05Cr4V2 (P6M5), + Tính cứng nóng khơng q 6000C, tốc độ cắt khơng q 25m/phút, độ bền độ dai tốt - Loại có suất cao: 90W18Cr4V2 (P18φ2), 95W9Co10Cr4V2 (P9K10), + Tính cứng nóng cao đến 630 ÷ 6400C, tốc độ cắt tới 35m/phút, tính chống mài mịn cao độ bền uốn độ dẻo không cao → làm dao cắt thép khơng gỉ, thép độ bền cao, thép bền nóng, thép Austenit 15 11.1 THÉP VÀ HỢP KIM LÀM DAO CẮT 11.1.4 Hợp kim cứng - Hợp kim cứng loại thép làm dao cắt có tính cứng nóng cao nhất, tới 800÷10000C tốc độ cắt đạt hàng trăm m/phút Thành phần hoá học cách chế tạo: - Thành phần chủ yếu hợp kim cứng cacbit: cacbit vonfram (WC), cacbit titan (TiC), cứng nhiệt độ nóng chảy cao, ngồi cịn có lượg nhỏ Coban (Co) làm chất dính kết - Hợp kim cứng chế tạo phương pháp luyện kim bột, trạng thái rắn qua bước: tạo bột, trộn, ép thiêu kết… 16 11.1.4 Hợp kim cứng a, Thành phần hoá học cách chế tạo - Thành phần chủ yếu hợp kim cứng cacbit: cacbit vonfram (WC), cacbit titan (TiC), cứng nhiệt độ nóng chảy cao, ngồi cịn có lượg nhỏ Coban (Co) làm chất dính kết - Hợp kim cứng chế tạo phương pháp luyện kim bột, trạng thái rắn qua bước: tạo bột, trộn, ép thiêu kết… 17 11.1.4 Hợp kim cứng b, Phân loại ký hiệu + Nhóm cacbit: WC + Co - Kí hiệu: BK2, BK4, BK6, BK8, BK10, BK15, BK20, BK25 Ví dụ: BK8 có 8%Co cịn lại 92% WC + Nhóm hai cacbit: WC + TiC + Co - Kí hiệu: T30K4, T15K6, T14K8, T5K10, T15K12 Ví dụ: T15K6 có 15%TiC, 6%Co cịn lại 79%WC + Nhóm ba cacbit: WC + TiC + TaC + Co - Kí hiệu: TT7K12, TT10K8, TT20K9 Ví dụ: TT10K8 có 10%(3%TiC + 7%TaC), 8%Co, 82% WC 18 11.1.4 Hợp kim cứng c, Tổ chức tính + Tổ chức tế vi hợp kim cứng hạt cacbit sắc cạnh màu sáng dính kết Co màu tối với yêu cầu hạt nhỏ phân bố + Hợp kim cứng cứng tới 82 ÷ 90HRA (70 ÷ 75HRC), chống mài mịn cao cứng nóng cao giịn d, Cơng dụng + Hợp kim cứng sử dụng ngày nhiều làm dao cắt, khuôn kéo, khuôn dập + Nước ta thường dùng phổ biến hai mác: BK8 T15K6 19 CHƯƠNG 11: THÉP VÀ HỢP KIM DỤNG CỤ 11.3 THÉP LÀM KHN DẬP 11.3.1 Thép làm khn dập nguội a, Điều kiện làm việc yêu cầu khuôn dập nguội - Độ cứng cao khoảng 58 ÷ 62 HRC; - Tính chống mài mịn cao; - Độ bền độ dai đảm bảo b, Các thép làm khuôn dập nguội - Thép làm khn bé, gồm CD100 ÷ CD120 (Y10 ÷Y12); - Thép làm khn trung bình (75÷100mm), dùng thép 110Cr, 100CrWMn, 100CrWSiMn – phân cấp; - Thép làm khn lớn có tính chống mài mịn cao (200÷300mm), dùng thép 200Cr12, 150Cr12Mo, 130Cr12V - Thép làm khuôn chịu tải trọng va đập, 40CrW2Si, 50CrW2Si, 40CrSi, 60CrSi 20 11.3 THÉP LÀM KHN DẬP 11.3.2 Thép làm khn dập nóng a, Điều kiện làm việc yêu cầu khn dập nóng - Độ bền độ dai cao, độ cứng vừa phải, 35 ÷ 46HRC; - Tính chống mài mịn cao; -Tính chịu nhiệt độ cao (tiếp xúc với phơi nóng tới 10000C) b, Các thép làm khn dập nóng - Thép làm khn rèn, gồm: 50CrNiMo, 50CrNiW, 50CrNiTi, 50CrNiSi, 50CrNiSiW; - Thép làm khuôn chồn 40Cr2W5MoW, 40Cr2W2VSi; ép, gồm: 30Cr2W8V, - Các khuôn chồn ép có nhiều phần khác nhau, gồm: 30CrMnSi, 40CrNi; 50CrNiMo 21 CHƯƠNG 11: THÉP VÀ HỢP KIM DỤNG CỤ 11.4 THÉP LÀM DỤNG CỤ ĐO 11.4.1 Điều kiện làm việc yêu cầu dụng cụ đo - Các dụng cụ đo: panme, thước cặp, thước đo độ dài, đồ gá, dưỡng, calíp, thường xuyên cọ xát với chi tiết gia cơng dễ bị mịn, biến dạng, làm sai lệch kết đo - yêu cầu: + Có độ cứng tính chống mài mịn cao, độ cứng 63÷65HRC; + Kích thước khơng đổi thời gian làm việc lâu dài: - Hệ số giãn nở nhiệt nhỏ; - Sự ổn định tổ chức tế vi khoảng nhiệt độ làm việc; + Độ nhẵn bóng bề mặt cao sau mài (cấp 14) bị biến 22 dạng nhiệt luyện 11.4 THÉP LÀM DỤNG CỤ ĐO 11.4.2 Các thép làm dụng cụ đo a, Dụng cụ đo có cấp tính xác cao - Lượng cacbon khoảng 1% thường thép sau tích; - Các thép thường dùng: 100Cr, 100CrWMn, 140CrMn; + Độ cứng tính chống mài mịn cao, độ cứng 63÷65HRC; + Độ nhẵn bóng cao mài; + Hệ số giãn nở nhiệt nhỏ, khoảng 10-5/0C b, Dụng cụ đo có cấp tính xác thấp - Chỉ yêu cầu bề mặt làm việc cứng, chống mài mòn; - Lượng cacbon ≤0,25%; - Thép thường dùng: C15, C20 thấm cacbon, + ram thấp, C45, C50, C55 bề mặt + ram thấp 23 ...CHƯƠNG 11: THÉP VÀ HỢP KIM DỤNG CỤ Thép dụng cụ loại thép để chế tạo công cụ gia cơng kim loại: dao cắt, khn dập nóng nguội, dụng cụ đo, dùng với khối lượng song... nhau, gồm: 30CrMnSi, 40CrNi; 50CrNiMo 21 CHƯƠNG 11: THÉP VÀ HỢP KIM DỤNG CỤ 11.4 THÉP LÀM DỤNG CỤ ĐO 11.4.1 Điều kiện làm việc yêu cầu dụng cụ đo - Các dụng cụ đo: panme, thước cặp, thước đo độ dài,... dụng + Hợp kim cứng sử dụng ngày nhiều làm dao cắt, khuôn kéo, khuôn dập + Nước ta thường dùng phổ biến hai mác: BK8 T15K6 19 CHƯƠNG 11: THÉP VÀ HỢP KIM DỤNG CỤ 11.3 THÉP LÀM KHN DẬP 11.3.1 Thép