Nhôm 7075 là lớp nhôm hợp kim có độ bền cao nhất và là hợp kim nhôm biến dạng hóa bền. Nó thường được sử dụng chủ yếu trong ngành công nghiệp hàng không vũ trụ và thổi - đúc, cơ khí chính xác,..vv, những ứng dụng mà yêu cầu chống ăn mòn vết nứt. Không thể hàn được và khả năng chống ăn mòn kém.
Nhôm 7075 là hợp kim nhôm biến dạng hóa bền, có độ bền rất cao lên đến 76.000 psi (có thể xem là cao nhất trong các
loại nhôm). Độ bền này tương đương với nhiều loại thép nhưng trọng lượng nhẹ hơn cũng là một lợi thế. Thành phần cấu tạo của nhôm 7075 là Al, Zn, Cu và một số nguyên tố.
Ngoài kim loại nhôm, kẽm là nguyên tố hợp kim chủ yếu và có thành phần cao hơn so với các nguyên tố khác.
Hợp kim Aluminum 7075 có khả năng gia công tốt và có thể anode. Ở nhiệt độ thấp (âm), sức mạnh của hợp kim thể hiện vượt trội trong khi lại giảm đi khi nó ở nhiệt độ cao.
Nhôm
Hình 3.3: Thành phần hóa học của Nhôm 6061
Khả năng tạo hình: Hợp kim nhôm 7075 có độ bền cao và nó tạo ra phản lực trong quá trình định hình nhôm. Điều kiện ủ và nhiệt độ 122oC (250oF) sẽ giúp cho quá trình tạo hình của nhôm được dễ dàng thuận lợi hơn.
Khả năng gia công: Trong điều kiện ủ, nhôm 7075 có khả năng gia công tốt. Khuyến cáo sử dụng dầu bôi trơn để làm nguội nhằm tăng hiệu quả gia công hơn.
Trong điều kiện nhiệt độ (gia công nóng), vật liệu sẽ thuận lợi trong việc tạo hình hơn khi nó được nung nóng đến 122oC (250oF). Đối với gia công nguội, vật liệu cũng dễ tạo hình nếu được hợp kim được thực hiện trong điều kiện ủ, mềm và bằng các phương pháp thông thường. Tuy nhiên, hợp kim 7075 sẽ có độ đàn hồi lớn hơn các hợp kim nhôm khác.
Khả năng xử lý nhiệt: Hợp kim được ủ 2 giờ ở nhiệt độ 482.2oC, làm mát bằng nước. Sau đó có thể xử lý hóa già bằng phương pháp làm cứng.
Phương pháp ủ được thực hiện bằng cách giữ hợp kim ở nhiệt độ 412.78oC trong 3 giờ. Tiến hành làm mát cách nhau 1 giờ cho đến khi nhiệt độ còn 260oC. Sau đó làm mát hợp kim trong điều kiện không khí bình thường.
Phương pháp hàn được sử dụng phổ biến nhất đối với hợp kim nhôm 7075 là hàn điện trở. Hàn hồ quang …sẽ làm hạn chế khả năng chống ăn mòn của nó.
Aluminum 7075 có thể rèn với nhiệt độ từ 422.2oC đến 371.1oC. Sau khi rèn, cần thực hiện các biện pháp xử lý nhiệt để sản phẩm đạt độ bền yêu cầu.
Ứng dụng :
Hợp kim nhôm 7075 được sử dụng trong cấu trúc máy bay và hàng không vũ trụ, khung máy bay, nơi mà yêu cầu cả hai: có độ bền cao và khả năng chống ăn mòn tốt. Thành phần của nó chủ yếu là nhôm, kẽm và hợp kim magiê.
Được xem là “vật liệu máy bay”, nhôm 7075 thích hợp ứng dụng trong các ngành công nghiệp hàng không, vũ trụ. Độ bền kéo của hợp kim này khá
cao nên được dùng để sản xuất và chế tạo vỏ của các phương tiện hàng hải, giao thông đường bộ và hàng không. Độ bền cao, khả năng chịu lực, sự chống ăn mòn là những ưu điểm giúp nhôm 7075 được ứng dụng trong ngành sản xuất đặc biệt và chuyên dụng như các bộ
phận, chi tiết chịu lực, van, bánh răng, phụ kiện…của tên lửa, máy bay…
itsubishi A6M Zero là máy bay chiến đấu sử dụng hợp kim nhôm 7075, cho thấy khả năng cơ động và độ bền vượt trội hơn các loại hợp kim nhôm khác.
Trong quân đội, nhôm 7075 được sử dụng để chế tạo súng, súng trường (M16). Súng trường AR-15 sử dụng trong dân sự ở Mỹ cũng dùng vật liệu này để làm. Phần thân súng, ống mở rộng của súng được làm từ hợp kim Aluminum 7075-T6.
Công ty vũ khí PGM) Pháp và Desert Tactical Arms, SIG Sauer dùng vật liệu nhôm 7075 để chế tạo súng bắn tỉa.
Ngoài hàng không, vũ trụ, hợp kim nhôm 7075 còn được dùng để sản xuất các thiết bị leo núi, khung treo của dù lượn, giày trượt tuyết, các chi tiết và linh kiện của xe đạp.
Hợp kim nhôm 7075 được sử dụng để chế tạo khuôn, đặc biệt là khuôn thổi nhựa, đúc, ngành sản xuất và gia công cơ khí chính xác hoặc những sản phẩm không thể hàn được và có yêu cầu về chống ăn mòn vết nứt. Ưu điểm về nhiệt, khả năng đánh bóng, khả năng làm ở cường độ cao, giúp vật liệu được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực này.
IV. THÉP SKD61, SKD11
1. THÉP SKD61
Thép SKD61 là thép dụng cụ crom được sử dụng rộng rãi để chế tạo dụng cụ làm việc trong môi trường nhiệt độ cao cũng như nguội. Mác thép này tương đương với mác thép H13 của Mỹ (theo tiêu chuẩn AISI thuộc
nhóm H1 đến H19). Trong bài viết này chúng tôi sẽ trình bày những đặc tính quan trọng của thép SKD61, nhiệt luyện SKD61 và đọ cứng trong mục mục đích sử dụng khác nhau của SKD61. Độ cứng thường lấy của thép SKD11 khoảng 46-52 HRC.
Hàm lượng các nguyên tố, % Thép
1
Đặc điểm về tính chất của thép SKD61 bao gồm: Khả năng chống mài mòn và ăn mòn tốt cả ở nhiệt độ thấp và cao Độ dai va đập và tính dẻo cao
Đồng đều, khả năng gia công cơ khí, đánh bóng tốt Độ bền ở nhiệt độ cao và khả năng chống mỏi nhiệt
Đạt được độ cứng cao thông qua nhiệt luyện Hạn chế nứt vỡ trong quá trình tôi thép Đặc tính thép SKD61
SKD61 với 2 đặc tính nổi trội là có độ dẻo dai với độ bền cao ở nhiệt độ cao. Nhờ hàm lượng Molypden cao mà thép SKD61 có tính chống mài mòn cao. Đặc tính nổi bật này của thép SKD61 giúp nó thường được sử dụng để làm vỏ bọc chiến xa, động cơ tên lửa.
Thép làm khuôn dập nóng SKD61 có
thể cân bằng được nhiệt độ cao và độ dẻo,làm việc được trong môi trường nhiệt độ cao
Độ cứng thép SKD61 sau khi nhiệt luyện có thể đạt tới 50~55HRC. ( nếu như tôi quá cao sx làm cho thép dễ bị giòn gãy )
Gia công tốt ít biến dạng khi nhiệt luyện.
Trong thép SKD61, hai nguyên tố Molipđen (Mo) và Vanađi (V) là hai nguyên tố hợp kim đóng vai trò quan trọng tăng bền cho thép. Thành phần nguyên tố Cr cao (cỡ 4%) đóng vai trò giữ tính cứng nóng cho thép SKD61
ởnhiệt độ cao. Khuôn chế tạo từ thép SKD61 sau nhiệt luyện kết hợp khả năng chống sốc và chống mòn con. Thép SKD61 có khả năng chịu được quá trình làm mát nhanh trong khuôn và quá trình gia nhiệt sớm. Thép dụng cụ SKD61 có khả năng gia công cơ khí, tính hàn tốt, dẻo và được ứng dụng rộng rãi hiện nay.
Bởi vì thép SKD61 kết hợp tuyệt với tính bền và chống mỏi, nên nó được sử dụng phổ biến hơn bất cứ mác thép nào hiện nay.
Ứng dụng:
Thép SKD61 thường được sử dụng làm khuôn dập nóng (Hot work tool steel).
Sử dụng phổ biến trong gia công nóng. Khuôn đúc áp lực.
Đầu đùn kim loại cho các kim loại nhẹ. v
Khuôn rèn dập.
Xylanh ngành nhựa.
Lõi đẩy, đầu lò, dao cắt nóng
SKD11 là thép hợp kim cao do có tổng hàm lượng các nguyên tố trong thép là 14,35-17,35%. Đây là thép thuộc họ thép lêđêburit với lượng cacbit lớn, sau xử lý nhiệt có thể đạt độ cứng cao, khả năng chống mài mòn tốt. Các nguyên tố hợp kim có tác dụng tạo ra cacbit hợp kim giúp cho thép nâng cao khả năng chống mài mòn; ngoài ra chúng làm austenit trong thép ổn định hơn, vì vậy làm cho đường cong chữ C dịch chuyển sang phải, làm giảm tốc độ nguội tới hạn đồng thời làm tăng độ thấm tôi cho thép. Nhìn chung, khi hàm lượng các nguyên tố hợp kim tăng thì độ bền, độ cứng của thép tăng còn độ dẻo, độ dai va đập giảm.
Tùy vào hình dạng, kính thước và trọng lượng riêng, thép skd có rất nhiều loại nhưng được chia làm hai phân loại chính, đó là: + Thép tấm SKD11 + Thép phi trong SKD11 Thép C SKD1 1
Trước khi xử lý nhiệt, thép SKD11 có độ cứng từ 21HRC-25HRC. Sau khi xử lý nhiệt, độ cứng của thép nằm trong khoảng từ 58HRC-60HRC để tương ứng với từng dòng sản phẩm. Đây là vật liệu tương đối khó nhiệt luyện so với các vật liệu khác. Khi nhiêt
luyện phải đảm bảo đúng về nhiệt độ tôi và thời gian giữ nhiệt.
Đối với mỗi nhà cung cấp khác nhau thì về cơ bản thành phần hóa học là giống nhau, tuy nhiên có một số trường hợp là khác nhau một chút, vì vậy nó sẽ ảnh hưởng một phần đến nhiệt độ tôi, và thông
thường nếu bạn mua Thép tại nhà sản xuất thì người ta sẽ cung cấp cho một bảng thông số về nhiệt độ, các giai đoạn nhiệt độ tôi để đạt các cấp độ cứng theo mong muốn.
Độ cứng cao, khả năng chịu mài mòn tốt, thường dùng để chế tạo lưỡi dao, búa công nghiệp.
Độ dẻo cao, không bị biến dạng trong quá trình gia công, không rỉ sét nên thép tấm SKD11 thường đường sử dụng trong chế tạo bồn chứa, và các chi tiết cơ khí cần độ chính xác cao.
Người ta thướng sử dụng nhiệt luyện để nung nóng thép đến một nhiệt độ xác định. Sau đó giữ nhiệt độ trong một thời gian thích hợp rồi làm nguội với tốc độ quy định để làm thay đổi tổ chức tế vi. Từ đó, người ta có thể thay đổi cơ tính của thép theo ý muốn của mình.
+Khả năng chịu áp lực lớn, không bị gỉ sét và không bị biến dạng trong quá trình gia công.
+ Chịu mài mòn tốt và chống biến dạng cao. + Cân bằng được độ cứng và độ dẻo.
+ Sau khi nhiệt luyện, thép SKD11 vẫn có thể gia công cắt dây.
Ứng dụng
Thép SKD11 có vai trò rất quan trọng trong ngành cơ khí chính xác. Nhờ vào khả năng chống mài mòn, chịu va đập tốt và khả năng dập tuyệt vời mà thép tấm SKD11 luôn là sự lựa chọn ưu tiên để làm khuôn dập trong ngành dược phẩm:
Làm khuôn dập vỉ thuốc: Trong ngành dược, khuôn dập vỉ thuốc luôn cần đảm bảo độ chính xác cao về hình dạng và kích thước. Vì vậy, khuôn dập vỉ thuốc chế tạo từ thép tấm SKD11 có độ chính xác và chất lượng tuyệt vời. Khuôn sẽ không bị méo, biến dạng trong quá trình sản xuất. Các vỉ thuốc vì thế mà đảm bảo kích thước chính xác theo yêu cầu của khách hàng.
Khuôn dập vuốt: Khuôn dập vuốt là quá trình biến đổi phôi thẳng thành một chi tiết rỗng có hình dạng đặc thù. Do đó, quá trình sử dụng bộ khuôn này có sự mài mòn rất cao. Để đảm bảo chất lượng cho bộ khuôn dập vuốt có tuổi thọ cao nhất, dập ra nhiều sản phẩm, độ biến dạng
hạn chế nhất… thì thép tấm SKD11 chính là sự lựa chọn lý tưởng nhất nhờ những tính chất tuyệt vời của nó.
Khuôn dập chữ, logo, huy hiệu: tượng tự như quá trình dập vuốt, bộ khuôn dập chữ, logo, huy hiệu…luôn phải ở trong môi trường chịu ma sát lớn với lực va đập cực mạnh trên từng mm2 bề mặt khuôn. Chính vì vậy, việc sử dụng thép tấm SKD11 giúp bộ khuôn có tuổi thọ bền cao nhất, số lượng sản phẩm tạo ra nhiều nhất.
Các ứng dụng ngoài ngành gia công khuôn dập:
Dao chấn tôn: một ứng dụng vô cùng tuyệt vời từ thép tấm SKD11 trong môi trường chịu nhiều bão lũ, thiên tai như tại Việt Nam. Thép tấm SKD11 khi sử dụng làm chấn tôn sẽ giúp tăng khả năng chịu mài mòn cao, chịu lực
va đập tốt, yêu cầu cơ tính cao và độ sắc bén, độ cứng tuyệt vời cho những con dao chấn tôn.
Dao băm gỗ, băm nhựa: những con dao phải làm việc trong môi trường đòi hỏi sự va đập mạnh, sự mài mòn, yêu cầu độ sắc bén thì thép tấm SKD11 chính là sự lựa chọn không thể hoàn hảo hơn.
Ngoài ra, có rất nhiều chi tiết máy và sản phẩm làm từ thép SKD11 có thể thỏa mãn yêu cầu chính xác cao từ con người.
V. THÉP CT3
1. Thép CT3
CT3 là loại mác thép của Nga được sản xuất theo tiêu chuẩn: OCT 380 – 89.
Thép CT3 là một loại thép carbon, chúng được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp bởi tính chất thép có độ cứng, độ bền kéo và khả năng chịu nhiệt phù hợp cho gia công thiết bị, gia công mặt bích, gia công bản mã…
Chữ “CT” có nghĩa là thép cacbon thấp (Hàm lượng C ≤ 0,25%). Trường hợp chữ C được thêm vào phía trước thép CT3 là do thép làm kết cấu thuộc nhóm C: thép bảo đảm tính chất cơ học và thành phần hóa học. Ví dụ trong tiêu chuẩn mác thép Việt Nam TCVN có các loại CCT34, CCT38, chứ số sau là giới hạn bền.
Các thành phần, phần trăm của nguyên tố hóa học ảnh hưởng rất lớn tới chất lượng và tính chất của thép. Với hàm lượng các bon thấp (%C ≤ 0,25%) thép có tính chất dẻo, dai nhưng có độ bền và độ cứng thấp.
Hàm lượng các nguyên tố, % Mác
thép
Hình 4.2: Thành phần hóa học của Thép SKD11
Độ bền kéo MPa: 373 – 481
Độ bền chảy (MPa) phụ thuộc vào độ dày của thép: Độ dày < 20mm: 245
Độ dày từ 20mm – 40mm: 235 Độ dày từ 40mm – 100mm: 226 Độ dày > 100mm: 216
Độ dãn dài tương đối (denta5) % theo độ dày của thép: Độ dày thép < 20mm: 26
Độ dày 20 – 40mm: 25 Độ dày > 40mm: 23
Thử uốn nguội 180 độ cũng được chia theo độ dày thép (d là đường kính gối uốn, a là độ dầy)
≤2 0 d = 0,5a > 20 d = a 2. Ứng dụng
Thép CT3 được ứng dụng phổ biến trong công nghiệp, nhất là chế tạo chi tiết máy, chế tạo bulong móng, chế tạo mặt bích, bích thép, gia công bản mã…
Loại mác thép này và mác thép SS400 là những loại thép sử dụng phổ biến trong các xưởng gia công thép, kết cấu thép, các hệ thống xây dựng hiện nay.
Trong ngành cơ khí chế tạo và nhiều ngành công nghiệp khác, loại thép này được dùng để làm thùng hàng, bồn bể chứa, vách ngăn, hộp kim loại, các chi tiết máy móc, chi tiết kết cấu xây dựng,..