CHƯƠNG 2 CƠ SỞ KHOA HỌ CQ TRÌNH TƠI THÉP TRONG DUNG DỊCH POLYME
2.2.1. Thành phần và tính chất của thép OL100Cr1,
2.2.1.1. Công dụng, điều kiện làm việc và yêu cầu đối với thép ổ lăn
Thép OL 100Cr1,5 được ứng dụng rất nhiều trong thực tế, phổ biến nhất là làm ổ lăn (ổ bi, ổ đũa) có độ bền và tuổi thọ cao. Đây là sản phẩm không thể thiếu trong các thiết bị, máy móc từ thơ sơ đến hiện đại. Ổ lăn được coi là “trái tim” của tất cả các ứng dụng sử dụng trục quay nói riêng và động cơ nói chung. Trong thực tế, vòng bi được sử dụng rộng rãi trong các động cơ điện, hộp giảm tốc, các xe cơ giới, các máy cán thép, nghiền xi măng, máy nén khí, xay xát lúa gạo, các hệ thống băng tải, hệ thống hệ thống nâng chuyển,… Ngồi ra thép ổ lăn cịn được sử dụng ở các nhà máy cơ khí để làm bộ đôi bơm cao áp trong động cơ điêzen và với tính năng như là thép dụng cụ để làm trục cán nguội, bàn ren, tarô, dụng cụ đo hay dao cắt.
Các bề mặt làm việc của ổ lăn (gồm các vòng, bi, đũa) chịu ứng suất tiếp xúc cao với số lượng chu trình rất lớn, do trượt lăn với nhau nên ở từng thời điểm chúng bị mài mòn điểm. Để bảo đảm điều kiện làm việc như vậy thì thép ổ lăn phải đạt được các yêu cầu sau:
- Độ cứng và tính chống mài mịn cao.
- Cơ tính phải đồng nhất, tức là tuyệt đối khơng được có điểm mềm trên bề mặt để tránh mài mòn điểm, gây nên hiện tượng rỗ.
- Độ bền mỏi tiếp xúc cao.
2.2.1.2. Thành phần hóa học của thép OL 100Cr1,5
Để bảo đảm độ cứng và tính chống mài mịn cao, thép ổ lăn phải có hàm lượng cacbon cao tới 1% và phải được trải qua tôi và ram thấp. Thành phần hóa học của mác thép OL 100Cr1,5 (theo TCVN 4148:1985) được lựa chọn nghiên cứu trong luận án này được thể hiện trong bảng 2.1.
Bảng 2.1 Thành phần hóa học của thép OL 100Cr1,5 theo một số tiêu chuẩn [50]
Tiêu chuẩn Mác thép %C %Cr %Mn %Si %S %P TCVN OL 100Cr1,5 0,95-1,05 1,3-1,65 0,2-0,4 0,15-0,35 0,02 0,02 ASTM A295 52100 0,93-1,05 1,35-1,6 0,25-0,45 0,15-0,35 ≤0,015 ≤0,025 DIN 17230 100Cr6/1.3505 0,93-1,05 1,35-1,6 0,25-0,45 0,15-0,35 ≤0,015 ≤0,025 JIS G4805 SUJ2 0,95-1,00 1,3-1,6 0,5 0,15-0,35 0,025 0,025 BS 970 535A99/EN31 0,95-1,1 1,2-1,6 0,4-0,7 0,1-0,35 − −
- Để đạt được cơ tính đồng nhất thép phải được hợp kim hóa thích hợp để bảo đảm khả năng tơi thấu. Phụ thuộc vào kích thước của tiết diện chi tiết (vịng ngồi, vịng trong, bi, đũa, ...) người ta thường dùng crôm với hàm lượng 0,50 - 1,50%, ngồi ra cịn có thêm cả Mn và Si (0,2 – 0,5%).
- Để tránh xuất hiện các điểm mềm và nâng cao độ bền mỏi tiếp xúc, thép ổ lăn cần phải chứa đến mức ít nhất các tạp chất phi kim loại như P, S, khí,... vì như đã biết chúng tạo ra các pha mềm (FeS, MnS) hoặc các phần tử giịn (P thiên tích, ơxit, nitrit,...) dễ bị phá hủy giòn, gây nên rỗ và là nơi tập trung ứng suất làm giảm độ bền mỏi. Do vậy thép
ổ lăn tuy rằng thuộc loại hợp kim hóa thấp nhưng có chất lượng đặc biệt cao: P ≤ 0,02%, S ≤ 0,02%, khơng chứa khí. Muốn đạt được yêu cầu này thép phải qua tinh luyện bằng điện xỉ và đúc rót trong chân khơng.
2.2.1.3. Tính chất của thép OL 100Cr1,5:
Theo tài liệu [50], thép ổ lăn mác OL 100Cr1,5 có các tính chất cơ – lý như trình bày trong bảng 2.2.
Bảng 2.2 Một số tính chất của thép OL 100Cr1,5 [50]
Thông số Giá trị
Mô đun cắt 80 GPa
Mô đun đàn hồi 190-210 GPa
Hệ số Poisson 0,27-0,3
Nhiệt độ nóng chảy 1424oC
Hệ số giãn nở nhiệt trong khoảng nhiệt
độ từ 23280°C/73,436°F 11,9 µm/m°C