- Nhiệt luyện kết thúc: tôi+ram trung bì nh (50 0ữ 600oC) để đạt tổ chứ cT ram (đôi khi cả T+X ram) Chú ý tránh giòn ram loại IỊ Hai loại th−ờng dùng:
d. Thép không gỉ hóa bền tiết pha
Đặc điểm:
- Về thành phần và tổ chức:
13 ữ 17%Cr và 4 ữ 7%Ni, có thêm Al, Cu, Mọ.. và tổ chức austenit không thật ổn định.
- Có tí nh công nghệ và cơ tí nh cao: dễ biến dạng và gia công cắt thép ở trạng thái mềm, sau đó hóa bền nó bằng hóa già ở nhiệt độ thấp nhờ đó tránh đ−ợc biến dạng và ôxy hóa
Quy trì nh nhiệt luyện:
+ ủ ở 1050oC, nguội trong không khí , tổ chức γ để dễ biến dạng dẻo và gia công cắt
+ nung ở 750 ữ 950oC, nguội trong không khí đ−ợc tổ chức γ + một í t cacbit (l−ợng cacbit ∈ nhiệt độ nung)
+ gia công lạnh đến 0 ữ -75oC, γ chuyển biến thành M
+ hóa già ở 525oC khoảng 1h, các pha hóa bền nh− NiAl, Ni3Al tiết ra ở dạng phân tán, nhỏ mịn làm tăng mạnh độ bền (σb = 1650MPa, σ0,2 = 1550MPa), giảm độ dẻo (δ = 6%).
- Có tí nh chống ăn mòn tốt gần nh− thép họ 18- 8.
Công dụng: Nhờ cơ tí nh cao, đ−ợc dùng làm kết cấu máy bay, Hoa kỳ dùng AISI 361 (hay còn ký hiệu là 17-7 PH (Precipitation Hardened), 17%Cr, 7%Ni, còn có thêm ~1,2%Al, ~1%Mn.
5.5.3. Thép bền nóng (Heat - Resistant Steel)
Thép bền nóng là thép có khả năng chịu tải lâu dài ở trên 500oC đ−ợc dùng vào các mục đí ch t−ơng ứng nh−: nồi hơi, tuabin khí , động cơ phản lực, tên lửạ..
ạ Yêu cầu đối với thép làm việc ở nhiệt độ cao
Nhiệt độ cao có sự suy giảm rõ rệt cơ tí nh và tí nh chống ăn mòn.
Khi làm việc ở nhiệt độ cao, kim loại bị d∙o. Đánh giá độ bền nhiệt = độ bền dão: là ứng suất phá huỷ dão sau một thời gian nhất định (1000h, ký hiệu là σb/1000 = 170MPa). Giới hạn dão là ứng suất cần thiết để có độ biến dạng xác định (ví dụ 0,2%) sau một thời gian ấn định (ví dụ 1000h) đ−ợc ký hiệu σ0,2/1000 = 100MPạ ở nhiệt độ, sự oxy hóa thép tạo thành lớp vảy oxit làm giảm tiết diện chịu tảị Hợp kim hóa thép bằng Cr, Si, Al tạo màng oxit bảo vệ; về ph−ơng diện này, thép không gỉ đều là thép bền nóng.
b.Thép làm xupap xả
Chịu tải trọng cao, chịu nhiệt độ cao 650 ữ 700oC, chịu mài mòn ở đuôi và cạnh vát khi va đập. Th−ờng dùng 2 loại thép mactenxit và austenit với (0,40ữ0,50)%C: Thép mactenxit
Chứa (9,0 ữ 10,0%)Cr và 2%Si, ngoài ra có thể thêm Mo, bền ăn mòn khô (nhờ lớp vảy Cr2O3, SiO2 bền, xí t chặt) vừa có tí nh cứng nóng tốt. Th−ờng dùng nhất là 40Cr9Si2, 40Cr10Si2Mo (ΓOCT 40X9C2 và 40X10C2M). Tôi (1000ữ1100oC) + ram (700ữ750oC), chú ý:
- nhiệt độ ram cao hơn nhiệt độ làm việc, do đó khi làm việc cơ tí nh không bị xấu đi
- thép mác 40Cr9Si2 dễ bị giòn ram loại II, sau khi ram phải làm nguội trong n−ớc - phần đuôi bị ma sát với bề mặt cam mà không chịu nhiệt độ cao, do vậy đầu mút phải đ−ợc tôi cảm ứng, ngọn lửa hay điện phân, sau đó ram thấp đạt độ cứng HRC 45 ữ 50.
Vì có tí nh bền nóng không cao, thép này chỉ dùng trong các động cơ xăng với công suất nhỏ. Với động cơ điêzen và c−ờng hóa phải dùng thép austenit.
Thép austenit
Thép chứa (0,35ữ0,50)%C, Cr và Ni cao, vì độ cứng thấp HB 160 ữ 200 nên đầu mút đ−ợc thấm nitơ, cạnh vát đ−ợc hàn đắp bằng stêlit (hợp kim cứng chứa 35%Cr, 1 ữ 2%C, Co còn lại).
Xupap hút không chịu nhiệt độ cao nên đ−ợc làm bằng 40CrNi (ΓOCT 40XH).
5.5.4. Thép có tí nh chống mài mòn đặc biệt cao d−ới tải trọng va đập
(thép Hadfield)
Thép Hadfield (thế kỷ 19), 110Mn13Đ, là thép hợp kim (0,90ữ1,30)%C & (11,4ữ14,5)%Mn, tổ chức là austenit một l−ợng lớn Mn3C hay (Fe,Mn)3C tập trung ở biên hạt nên làm giảm mạnh độ bền, độ dai và rất giòn, ch−a thể đem dùng ngay đ−ợc.
Tôi 1050ữ1100oC, giữ nhiệt lâu để cacbit mangan hòa tan hết vào austenit rồi làm nguội trong n−ớc để thép hoàn toàn là austenit, rất dẻo daị Khi chịu va đập M hì nh thành trên mặt tr−ợt
Đặc điểm:
- Thép chỉ có tí nh chịu mài mòn cao khi xúc đá (va đập), khi xúc cát mòn nhanh. - Tí nh gia công cắt rất kém chỉ bằng đúc (nếu cần có thể mài thô) hoặc nong lỗ. Nga là 110Γ13 , ở Hoa Kỳ theo ASTM A128, ở Nhật là SCMnHx (x là số thứ tự).
(Thép từ tí nh tự đọc)
5.6.Gang
Ngoài >2%C, gang còn có (0,5-4)%Si (3,5%), (0,2-1,5)%Mn và P<0,7%,S<0,15%
5.6.1. Đặc điểm chung của các loại gang chế tạo máy
ạ Tổ chức tế vi
2 loại: gang trắng: C d−ới dạng liên kết Fe3C không có gr tự do, màu trắng, cứng giòn
Gang xám: hầu hết C ở dạng grafit không có Xê tự do, dùng phổ biến trong CTM Tổ chức tế vi gang xám gồm 2 thành phần: grafit và nền kim loại (giống thép): - F + gr, F+P+ gr và P + gr, tuỳ theo hì nh dạng gr ta có: gang xám: grafit tấm, gang cầu: grafit hì nh cầu, gang dẻo: grafit có dạng cụm (hì nh 5.18a,b,c). Hì nh dạng gr quyết định tí nh chất
Gang xám bền thấp hơn thép nhiều, σN > σK , gang dẻo, gang cầu khá hơn, rẻ hơn thép
Chịu mài mòn, giảm chấn, tí nh đúc rất tốt, rất dễ gia công cắt gọt, không biến dạng, khó hàn
Để có đ−ợc grafit và grafit với các dạng khác nhau, mỗi gang phải có những đặc điểm riêng về thành phần hóa học và cách chế tạọ
a) b) c)
Chế tạo: GX đúc với %, gang dẻo: nấu đúc gang trắng í t Cr rồi ủ, gang cầu: biến tí nh cầu hoá
Sự tạo thành grafit hay grafit hóa
Tổ chức tế vi của gang phụ thuộc vào thành phần hóa học và tốc độ nguội khi đúc (hì nh 5.19)
cùng có C+Si = 5% nếu d < 5 gang trắng,
d=10-15 gang biến trắng, d=15-40 gang peclit
d>40 gang ferit
Gang có C+Si > 7 gang xám ferit mọi d Với d=30, muốn có P thì (C+Si) ≤ 4 Với d<10 → gang trắng và biến trắng Với d>50 gang xám F hoặc F+P
Hì nh 5.19. Tổ chức của gang phụ thuộc vào thành phần và tốc độ nguội
- Gang xám với grafit tấm là dạng tự nhiên đ−ợc hì nh thành dễ dàng và đơn giản nhất: đúc thông th−ờng.
- Gang cầu với grafit cầu là dạng thu gọn nhất đ−ợc hì nh thành từ biến tí nh đặc biệt gang lỏng C+Si cao í t P và S (<0,04%), T cao 1400-1450oC, biến tí nh bằng FeSi40Mg10, 2% gang lỏng.
- Gang dẻo nấu đúc ra gang trắng rồi ủ để phân hóa nó thành grafit cụm.
5.6.2. Gang xám
Là loại gang phổ biến nhất (nếu không chỉ rõ loại gang thì phải hiểu đó là gang xám).
ạ Cơ tí nh
Tuy dễ chế tạo, rẻ nh−ng cơ tí nh kém.
- Độ bền thấp, giới hạn bền kéo < 350 ữ 400MPa (th−ờng trong khoảng 150 ữ
350MPa)
- Độ dẻo và độ dai thấp (δ ≈ 0,5%, aK < 100kJ/m2), có thể xem nh− vật liệu giòn. Ưu điểm của gang xám: do grafit tấm
+ dễ gia công cắt,
+ grafit có tí nh bôi trơn nên cùng độ cứng thì gang chịu mài mòn cao hơn thép + grafit làm giảm chấn → làm đế, bệ máy (và cũng là để tận dụng khả năng chịu nén tốt). Hì nh 5.18.Dạng grafit trong: gang xám (a), gang cầu (b), gang dẻo (c). 3 5 7 C+Si 30 45 F+gr F+gr F+gr F+gr dà y thà nh P+F+gr P+F+gr P+F+gr P+F+gr P+gr P+grP+gr P+gr Xê Xê +P+gr Xê +P+gr Xê +P+gr Xê +P+gr 15