5.4.3.1. Điều kiện làm việc và yêu cầu
Các loại dụng cụ đo sử dụng trong c ơ khí: palme, thước cặp, thước đo độ dài, đo góc, dưỡng, calip,... dễ bị mòn, biến dạng, làm sai lệch kết quả đo. Để bảo đảm độ chính xác, các
dụng cụ đo phải đạt các yêu cầu sau:
1) Độ cứng và tính chống mài mòn cao:độ cứng HRC yêu cầu là 63 ÷ 65.
2)Ổn định kích thước: trong suốt đời làm việc (hàng chục năm hay hơn), nhờ 2 chỉ tiêu sau: - Hệ số giãn nở vì nhiệt nhỏ.
- Sự ổn định của tổ chức đạt đ ược trong thời gian dài.
3) Độ nhẵn bóng bề mặt cao: cấp 14, khi mài và ít bị biếndạng khi nhiệt luyện. Độ cứng
và tính chống mài mòn cao như dao cắt song không yêu cầu tính cứng nóng nên không cần
làm bằng thép gió.
5.4.3.2. Thép làm dụng cụ đo cấp chính xác cao
Nguyên tố hợp kim và nhiệt luyện thích hợp:
- Hợp kim hóa Cr-Mn: (1% mỗi nguyên tố), để nâng cao độ thấm tôi (tôi thấu khi tôi dầu),
ít biến dạng; riêng Mn có tác dụng làm tăng γ dư đến mức thí ch hợp làm cho kí ch thước hầu như không thay đổi khi tôi.
- Hóa già để ổn định kí ch thước: (nhiệt độ hóa già dưới ram thấp, < 150oC). Để vẫn là tổ
chức M (tôi) chứ không phải là M ram, vì M (tôi) có những ưu điểm sau: + Độ cứng và tính chống mài mòn cao, do đó
+ Bảo đảm độ nhẵn bóng cao khi m ài, và đặc biệt là
+ Có hệ số giãn nở vì nhiệt rất nhỏ, chỉ khoảng (10-5 ÷ 10-6)/oC.
Phải hoá già vì: M (tôi) và γ dư không ổn định, để ổn định M (tôi) vàγ dư phải xử lý thép
tôiở 120 ÷ 140oC trong 1 ÷ 2 ngày.
Các thép thường dùng: là các mác 100Cr, 100CrWMn (TCVN 1823 - 76) và mác 140CrMn (mác XГ của Nga) trong đó 140CrMn đ ược dùng nhiều hơn cả.
5.4.3.3. Thép làm dụng cụ đo cấp chính xác thấp
Loại này chỉ yêu cầu cứng và chống mài mòn làđủ, do đó không cần dùng các mác thép hợp
kim cùng với tôi + hóa già như trên mà chỉ dùng các mác thép: C15, C20 thấm C, tôi + ram
thấp. C45, C50, C55 qua tôi bề mặt + ram thấp, thép dụng cụ: CD80, CD120,.. tôi + ram thấp.
5.4.4. Thép làm dụng cụ biến dạng nguội
Biến dạng dẻo thép ở nhiệt độ th ường - biến dạng nguội - là hình thức gia công phổ biến
trong chế tạo cơ khí với năng suất cao. Dụng cụ để biến dạng nh ư trục cán, khuôn dập, đột...
có ý nghĩa quan trọng quyết định năng suất và chất lượng sản phẩm.
1) Độ cứng đủ cao: HRC 58 ÷ 62 (thấp h ơn dao cắt) phụ thuộc vào loại khuôn, chiều dày
và độ cứng của thép lá đem dập, biến dạng: tôn silic dày phải yêu, HRC tới trên 60 đến 62.
2) Tính chống mài mòn cao: bảo đảm hàng vạn- hàng chục vạn lần dập vẫn chính xác. 3) Độ bền và độ dai cao: chịu được tải trọng lớn và chịu và đập, khuôn dập lớn cần có
thêm yêu cầu về độ thấm tôi và ít thay đổi thể tích khi tôi.
5.4.4.2. Đặc điểm của thép làm dụng cụ biến dạng nguội
- %C cao: ~ 1%, bảo đảm độ cứng, tính chống mài mòn sau khi tôi, song có một số trường
hợp ngoại lệ: + khi chịu v à đập mạnh, lượng cacbon giảm đi, còn 0,40 ÷ 0,60%, khi chịu mài mòn rất cao, %C đến 1,50 ÷ 2,00% hay h ơn.
- Hợp kim hoá: phụ thuộc vào hình dạng, kích thước khuôn và tính chống mài mòn yêu cầu do tác dụng nâng cao độ thấm tôi và tạo ra cacbit cứng.
Để làm tăng độ thấm tôi: Cr, Mn, Si, W với l ượng ít (~ 1% mỗi loại).
Để nâng cao tính chống mài mòn: Cr (~ 12%) và %C =1,50 ÷ 2,00% hay hơn.
- Nhiệt luyện kết thúc: tôi + ram thấp để đạt độ cứng cao, song cũng có đặc điểm riêng.
• Để bảo đảm độ bền và do kích thước lớn nên nhiệt độ tôi cao hơn 20÷40oC để γ được đồng nhất hơn, nâng cao độ thấm tôi, có khi phải thường hóa trước để hạt nhỏ ít biến dạng, nứt khi tôi.
• Nhiệt độ ram lấy cao hơn (song vẫn là ram thấp) vì yêu cầu độ cứng thấp hơn chút ít.
Chú ý do ram thấp phải tránh giòn ram loại I.
5.4.4.3. Thép làm khuôn bé
Khuôn nhỏ, hình dạng đơn giản, chịu tải nhỏ: CD100, CD120, tôi trong n ước, tuy độ thấm
tôi của thép C thấp song có độ cứng bề mặt đủ bảo đảm điều kiện làm việc, lõi có thể không
tôi thấu nhưng phải đảm bảo không bị lún l à được.
5.4.4.4. Thép làm khuôn trung bì nh
Kích thước khuôn trung bì nh (75 -100mm), hoặc loại bé nhưng có hình dạng phức tạp, chịu
tải trọng lớn: dùng thép 1%C có hợp kim Cr, W, Mn, Si (~ 1% mỗi nguyên tố) để nâng cao độ
thấm tôi: 110Cr, 100CrWMn, 100CrWSiMn. Trong các mác đó 100CrWMn l à điển hình hơn cả. Đặc điểm của thép:
- Do có Mn nên sau khi tôi có lư ợng γ dư nhất định nên biến dạng nhỏ.
- Có thể dùng cách tôi phân cấp (nếu là khuôn nhỏ) và tôi trong hai môi trư ờng (nếu là khuôn trung bình)để giảm độ biến dạng mà vẫn đạt độ cứng cao.
- Thiên tích cacbit lớn, khi cacbit lớn thép dễ bị nứt khi tôi, do đó phải kiểm tra cấp cacbit,
nếu thấy lớn phôi thép phải qua rèn.
5.4.4.5. Thép làm khuôn lớn và có tính chống mài mòn rất cao:
Kích thước (200 ÷ 300mm), chịu tải trọng nặng và bị mài mòn rất mạnh phải dùng thép %Cr cao tới 12% và %C rất cao, 1,50 ÷ 2,20% với các mác:
Cr12 (210Cr12), Cr12Mo (160Cr12Mo) và Cr12V1 (130Cr12V1).
Đặc điểm nổi bật của thép:
- Tính chống mài mòn rất cao: 30% cacbit crôm nên bảo đảm tuổi bền làm việc rất cao.
- Có nhiều chế độ tôi + ram khác nhau: thay đổi nhiệt độ tôi dẫn đến mức độ hòa tan cacbit khác nhau làm biến đổi thành phần của γ, vì thế làm thay đổi tỷ lệ của các tổ chức tạo thành do đó ảnh hưởng đến độ cứng và kích thước khuôn:
+ Tôi nhiệt độ thấp: 1050 ÷ 1075oC, ít γ dư, độ cứng HRC đạt 64 ÷ 65, nh ưng tính cứng
nóng thấp (cách tôi này gọi là tôi ra độ cứng thứ nhất). Sau khi tôi ram ở 150 ÷ 200oC.
+ Tôi nhiệt độ cao: 1125÷ 1150oC, γ được hợp kim hóa cao → M tạo thành có tính cứng nóng cao, nhưng độ cứng đạt thấp, HRC 54 ÷ 56 vì có nhiều γ dư (~ 60%). Giống như thép
gió, thép này sau khi ram nhiều lần ở 500 ÷ 530oCγ dư sẽ chuyển biến thành M và có độ cứng tăng lên đến HRC58 ÷ 60 (cách tôi này gọi là tôi ra độ cứng thứ hai).
+ Tôi nhiệt độ trung bình: 1100 ÷ 1125oC, γ dư khá lớn (~ 40%) nên kí ch thước hầu như không thay đổi, đạt độ cứng HRC khoảng 58. Sau khi tôi, ram ở 150 ÷ 200oC (tôi ổn định kích thước).
Khi ram, tránh nhiệt độ giòn ram loại I của thép này là 300 ÷ 375oC.
- Có thể dập với tốc độ cao: khuôn chịu đ ược nhiệt độ nung nóng tới 200 ÷ 350oC.
5.4.4.6. Thép làm khuôn chịu tải trọng và đập
Dụng cụ biến dạng nguội chịu v à đập như: đục, búa hơi, khuôn dập cắt thép tấm dày 3÷4mm trở lên phải làm bằng loại thép hợp kim với 3 ÷ 5% nguyên tố hợp kim song có lượng
cacbon thấp hơn, chỉ 0,40 ÷ 0,60% để bảo đảm độ dai v à đập nhất định.
Thường dùng các mác sau: 40CrSi, 60CrSi, 40CrW2Si, 50CrW2Si, 60CrW2Si và
60CrWMn, có 1%Cr, 1%Si và 1 ÷ 2%W. Sau khi tôi phải ram cao hơn các khuôn dập bình
thường. Khi ram, tránh giòn ram loại I của các thép trênở 240 ÷ 270oC.
Hiện nay đang có khuynh hướng dùng hợp kim cứng làm khuôn dập nguội, đạt hiệu quả rất cao.
5.4.5. Thép làm dụng cụ biến dạng nóng
Rèn, ép sử dụng các bộ khuôn tương ứng.
5.4.5.1. Điều kiện làm việc và yêu cầu:
- Dụng cụ (khuôn) bị nung nóng: phôi~1000oC, khuôn 500÷700oC song không liên tục.
- Phôi thépở nhiệt độ cao (γ) mềm do đó khuôn không cần cứng nh ư khuôn dập nguội. - Các dụng cụ biến dạng nóng th ường có kích thước lớn, chịu tải trọng lớn, có thể đạt tới vài trăm- vài nghìn tấn.
Yêu cầu đối với dụng cụ biến dạng nóng:
1) Độ bền và độ dai cao, độ cứng vừa phải đồng nhất trên toàn tiết diện để có thể chịu được tải
trọng lớn và và đập: độ cứng chỉ HB 350 ÷ 450 (HRC 35 ÷ 46), cao quá lại không bảo đảm.
2) Tính chống mài mòn cao bảo đảm tạo ra được hàng nghìn ÷ hàng vạn sản phẩm. Nhiệt độ cao, làm nhịp độ sản xuất chỉ bằng 1/10 khuôn biến dạng nguội.
3) Tính chịu nhiệt độ cao, chống mỏi nhiệt để chịu đ ược trạng thái nhiệt độ thay đổi tuần
hoàn dễ gây ra rạn, nứt. Muốn vậy thép phải có tính chống ram cao.
5.4.5.2. Đặc điểm của thép làm dụng cụ biến dạng nóng
Thành phần:
- Có %C trung bình: 0,30 ÷ 0,50%.
- Hợp kim hoá thích hợp: để bảo đảm thấm tôi tốt v à độ dai cao Cr-Ni; cứng nóng
- Nhiệt luyện kết thúc: tôi + ram trung bình (500 ÷ 600oC) để đạt tổ chức Tram (đôi khi cả
T+X ram). Chú ý tránh giòn ram loại II. Hai loại thường dùng: thép làm khuôn rèn và thép làm khuôn ép chảy.
5.4.5.3. Thép làm khuôn rèn
Dùng thép Cr-Ni (hay Cr-Mn) có thêm Mo hay W và %C= 0,50%.
Các mác 50CrNiMo, 50CrNiW, 50CrNiSiW, 50CrMnMo trong đó 50CrNiMo là mác đi ển hình.
Đặc điểm của thép 50CrNiMo:
- Tính thấm tôi cao, tôi thấu trong dầu với khối thể tích 400 x 300 x 300mm, có thể tôi
phân cấp hay đẳng nhiệt với khuôn bé.
- Tôi + ram 500 ÷ 600oC, tùy theo yêu cầu độ cứng với từng loại khuôn: nhỏ HRC 40÷45,
ram khoảng 500÷540oC, lớn HRC 35÷38 ram khoảng 540 ÷ 580oC, T hay T+X ram.
- Độ cứng phần đuôi nên thấp hơn phần làm việc từ 5 đến 10 đơn vị HRC do đó phải ram
thêm phần nàyở trong lò muối ở 600 ÷ 650oC hay bằng nung cảm ứng.
Chú ý khi nhiệt luyện khuôn rèn:
+ Thời gian nung nóng dài (do kích thước khuôn lớn) phải chống oxy hóa và thoát cacbon.
+ Đối với các khuôn lớn do cần phải có độ dai cao h ơn nên độ cứng phải lấy thấp đi
(HRC< 35).
Thường dùng 50CrNiMo, cho khuôn rèn với búa >3 tấn, các mác còn lại với các búa <3T.
5.4.5.4. Thép làm khuôn ép chảy:
Điều kiện làm việc: Khác với khuôn rèn, khuôn ép chảy thường bé hơn nhưng phải chịu
nhiệt độ vá áp suất cao hơn, tải trọng ổn định không có v à đập.
Chọn thép: Để có tí nh cứng nóng khá cao (600 ÷ 700oC) phải hợp kim hóa cao (~10%) Cr+W, %C=0,30÷0,40%, V~1% để chống mài mòn và giữ hạt nhỏ, Mo~1% để tăng tính thấm tôi. Mác thép thường dùng là: 30Cr2W8V và 40Cr5W2VSi. Tôi ở nhiệt độ cao (gần 1100oC), ram ở 600÷ 650oC để đạt tổ chức trôxtit ram với độ cứng HRC= 40 ÷ 50. Sau khi tôi + ram
600 ÷ 650oC như trên, khuôn cònđược thấm C-Nở 500 ÷ 600oC.