C của một số phả hân cực
CHƯƠNG 7: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ THÉP 7.1.KHÁI NIỆM CHUNG VỀ THÉP
7.1.KHÁI NIỆM CHUNG VỀ THÉP
7.1.1.Khái niệm :
n chứa một lượng nhỏ các nguyên tố Mn, Si, P, S. Với bất kỳ loại C
Thép các bon là hợp kim của sắt và cácbon với hàm lượng các bon nhỏ hơn 2,14%. Ngồi ra trong thép luơ
thép các bon nào ngồi sắt ra cũng cĩ chứa d 2,14%; Mn d 0,80%; Si 0,40%; P và
uyện như : ơxy, hydrơ, nitơ. Nhưng do số lượng của chúng
n hố học và tác dụng của các nguyên tố đến tổ chức và tính chất
ợng các bon = 0,80% : tổ chức là peclit.
-Nếu hàm lượng các bon > 0,80% : tổ chức peclit và xêmentit thứ hai.
Mặt khác khi hàm lượng các bon tăng lên thì lượng xêmentit tăng lên, cản trở mạnh uá trình trượt của pherit làm cho độ bền, độ cứng của thép tăng lên, độ dẻo và độ dai iảm đi. Tuy nhiên độ bền lớn nhất đạt được với hàm lượng các bon từ 0,80-1,0%, vượt uá giới hạn này do lượng xêmentit thứ hai quá nhiều làm cho thép dịn, độ bền giảm đi
.5.1-154)
Thép các bon với hàm lượng khác nhau được sử dụng trong các lĩnh vực hồn tồn hác nhau.
-Mangan : được cho vào thép dưới dạng pherơ mangan để khử ơxy loại bỏ tác hại của
eO trong thép lỏng :
Mn + Fe Fe + MnO
Ơxyt mangan nổi lên đi vào xỉ và được lấy ra khỏi lị. Ngồi ra mangan cịn cĩ tác ụng loại bỏ tác hại của lưu huỳnh trong thép. Mangan hồ tan vào pherit nâng cao cơ nh cho thép, tuy nhiên tác dụng khơng lớn do lượng chứa của nĩ nhỏ. Lượng mangan ong thép từ 0,50 0,80%
-Silic : được cho vào thép dưới dạng pherơ silíc để khử ơxy loại bỏ tác hại của FeO
ong thép lỏng :
Si + Fe + SiO2
Điơxyt silic nổi lên đi vào xỉ và được lấy ra khỏi lị. Ngồi ra silic cịn hồ tan vào
d
S 0,05%. Thép các bon được sử dụng rất rộng rãi trong cơ khí (tỷ lệ 60y70%) và các ngành cơng nghiệp khác.
Ngồi các nguyên tố trên trong thép các bon cịn chứa một lượng khí rất nhỏ hình thành trong quá trình nấu k
d
quá ít, ảnh hưởng khơng đáng kể đến tính chất nên ta thường khơng quan tâm đến.
7.1.2.Thành phầ của thép :
1-Các bon : là nguyên tố quan trọng nhất quyết định đến tổ chức và tính chất của thép.
Với hàm lượng các bon khác nhau thép cĩ tổ chức tế vi khác nhau : -Nếu hàm lượng các bon < 0,80% : tổ chức là pherit và péclit -Nếu hàm lư q g q (h k 2 F O o d tí tr y 3 tr FeO o
pherit và nâng cao cơ tính cho thép. Silic khử ơxy và nâng cao cơ tính cho thép mạnh hơn mangan. Lượng silíc trong thép từ 0,20y0,40%. Do vậy tác dụng nâng cao cơ tính khơng đáng kể.
herit khá lớn (đến 1,20% trong Fe - C ảm đột ngột khi nhiệt độ giảm. Do đĩ gây xơ lệch mạng phe rit rất
á lớn (đường kính nguyên tử phốt pho khác nhiều so với sắt).
ỵ làm cho thép bị dịn. Vì thế lượng phốt pho trong thép nhỏ
ïi hạt. Khi
ư mặt gia cơng cắt gọt thì lưu huỳnh là nguyên tố cĩ lợi vì nĩ tạo ra sunphua sắt lưu huỳnh đến 0,35%.
hân loại thép các bon, mỗi phương pháp cĩ một đặc trưng riêng biệt
Hình7.1-Aính hưởng của cacbon đến cơ tính của thép
4-Phốt pho : Phốt pho cĩ khả năng hồ tan vào p
nguyên chất) và gi
mạnh làm tăng tính dịn kh
Khi vượt quá giới hạn hồ tan nĩ tạo ra Fe3P cứng và dịn. Do vậy phốt pho làm thép bị dịn ở nhiệt độ thường và gọi là dịn nguội (cịn gọi là bở nguội). Do tính thiên tích rất mạnh nên chỉ cần 0,10%P đa
hơn 0,05%. Về phương diện gia cơng cắt gọt thì phốt pho là nguyên tố cĩ lợi vì làm cho phoi dễ gãy, lúc này lượng phốt pho đến 0,15%.
5-Lưu huỳnh : Lưu huỳnh hồn tồn khơng hồ tan trong sắt mà tạo nên hợp chất FeS.
Cùng tinh (Fe+FeS) tạo thành ở nhiệt độ thấp (988OC) và phân bố tại biên giơ
cán, rèn, kéo (nung đến trên 1000OC) biên giới hạt bị chảy ra làm thép bị đứt, gãy, hiện tượng này gọi là dịn nĩng (cịn gọi là bở nĩng). Tuy nhiên cĩ thể dùng mangan để loại bỏ tác hại của lưu huỳnh :
Mn + FeS o Fe + MnS (nhiệt độ chảy 1620OC) Vê
làm cho phoi dễ gãy, trường hợp này lượng
7.1.3.Phân loại thép các bon :
Cĩ nhiều cách p
cần quan tâm đến để sử dụng được hiệu quả hơn.
1-Phân loại theo phương pháp luyện và độ sạch tạp chất :
a-Theo phương pháp luyện :
-Thép mác tanh (ngày nay khơng dùng phương pháp này nữa) -Thép lị chuyển (lị L-D, cịn gọi là lị thổi)
b-Theo độ sạch tạp chất :
-Thép chất lượng thường : cĩ lượng P và S khá cao đến 0,050% được nấu luyện trong lị L-D cĩ năng suất cao, giá thành rẻ. Các nhĩm thép này chủ yếu được dùng trong xây dựng.
-Thép chất lượng tốt : cĩ lượng P và S thấp hơn đến 0,040% được luyện trong lị iện hồ quang. Chúng được sử dụng trong chế tạo máy thơng dụng.
-Thép chất lượng cao : cĩ lượng P và S đạt 0,030% được luyện trong lị điện hồ uang và cĩ thêm các chất khử mạnh, nguyên liệu được tuyển chọn kỹ lưỡng.
-Thép chất lượng rất cao : lượng P và S được khử đến mức độ thấp nhất 0,020% sau hi luyện bằng lị hồ quang chúng được tiếp tục khử tiếp tạp chất ở ngồi lo ìbằng xỉ tổng ợp hay bằng điện xỉ. Để hạn chế lượng khí trong thép phải dùng phương pháp rĩt trong hân khơng. Thép chhất lượng cao và rất cao dùng chế tạo các thiết bị và máy mĩc quan
ọng.
-Phân loại theo phương pháp khử ơ xy
Theo mức độ khử ơ xy triệt để hay khơng triệt để ta chia thép ra hai loại là thép sơi à thép lắng (lặng).
-Thép sơi : là loại thép được khử ơ xy bằng chất khử yếu : phe rơ mangan nên ơ xy hơng được khử triệt để, trong thép lỏng vẫn cịn FeO khi rĩt khuơn cĩ phản ứng :
FeO + C Fe + CO
Khí Co bay lên làm bề mặt thép lỏng chuyển động giống như hiện tượng sơi. Vật
là loại thép được khử ơ xy triệt để, ngồi phe rơ mangan cịn dùng phe rơ eO nữa, do vậy bề mặt thép lỏng phẳng lặng. Thép lắng chỉ là loại thép lắng. đ q k h c tr 2 v a k o n
đúc thép sơi cĩ mật độ thấp và chứa nhiều rỗ khí và lõm co nhỏ. Thép này cĩ độ dẻo cao và rất mềm, dập nguội tốt.
b-Thép lắng :
silic và nhơm nên khơng cịn F
cĩ độ cứng khá cao, khĩ dập nguội. Vật đúc thép lắng cĩ mật độ cao và lõm co lớn. Thép hợp kim
Hình 7.2- Sơ đồ cấu tạo của thỏi đúc thép sơi (a) và thép lắng (b).
Ngồi ra cịn loại thép nửa lặng, nĩ cĩ tính chất trung gian giữa hai loại trên do chỉ khử ơxy bằng phe rơ mangan và nhơm. Ngày nay cĩ xu hướng dùng thép nửa lặng thay cho thép sơi.
3-Phân loại theo cơng dụng :
ì độ dai bảo đảm. Nhĩm thép này được sử dụng nhiều nhất vì chủng