Chương 4 : KIM LOẠI MĂU VĂ HỢP KIM MĂU
2.4. Thiếc Chì Kẽm
- Ký hiệu hoâ học: Sn
- Khối lượng riíng: γ = 7,3 g/cm3
- Nhiệt độ nóng chảy: t0 = 2320C
- Độ cứng rất thấp (5 ÷ 8 HB), khi nhiệt độ căng tăng thì độ cứng căng thấp (ở 1800C độ cứng chỉ còn khoảng 1,8 HB).
- Độ dẻo cao vă có tính chống ăn mịn tốt. - Cơng dụng: + Dùng để hăn đắp.
+ Chế tạo hợp kim ổtrượt.
+ Trâng thiếc lín bề mặt thĩp lăm " Tơn mạ thiếc ".
2.4.2. Chì
- Ký hiệu hô học: Pb
- Khối lượng riíng: γ = 11,34 g/cm3
- Nhiệt độ nóng chảy: t0 = 3270C - Độ cứng rất thấp, độ dẻo cao.
33
- Có tính chống phóng xạ tốt, khơng bịăn mịn bởi một số axít. - Công dụng:
+ Lăm câc tấm cực trong bình điện ắc quy. + Lót thùng chứa axít.
+ Dùng lăm hợp kim chế tạo chữ in. + Chế tạo hợp kim lăm ổ trượt.
+ Lăm âo vă tấm chắn tia phóng xạ trong ngănh nghiín cứu vật lý hạt nhđn.
2.4.3. Kẽm
- Ký hiệu hô học: Zn
- Khối lượng riíng: γ = 7,14 g/cm3
- Nhiệt độ nóng chảy: t0 = 4100C - Tính chống ăn mịn tốt, độ dẻo cao.
- Có tính chống phóng xạ tốt, khơng bị ăn mịn bởi một số axít. - Cơng dụng
+ Dùng để trâng kẽm cho tôn lợp nhă vă câc kết cấu thĩp nhằm chống ăn mòn kim loại.
+ Hợp kim của kẽm với đồng chế tạo ra đồng thau vă hợp kim lăm ổ trượt.
2.5. Hợp kim lăm ổ trượt
2.5.1. Yíu cầu đối với hợp kim lăm ổtrượt
- Có hệ số ma sât nhỏ, có khả năng giữ dầu bơi trơn để giảm ma sât khi lăm việc. - Có độ dẻo cao để khi tiếp xúc với trục quay. Do đó, phđn bố đều trín bề mặt tiếp xúc.
- Độ cứng ổ trục cần thấp hơn cổ trục.
- Có độ chịu măi mịn cao, có khả năng chống ăn mịn trong mơi trường dầu có axít.
- Dễ đúc, dễgia cơng cơ khí. - Rẻ tiền.
2.5.2. Câc vật liệu lăm ổtrượt
Yíu cầu đối với hợp kim lăm ổ trượt.
- Có hệ số ma sât nhỏ với bề mặt trục thĩp. Để dạt được điều năy thì tổ chức của ổ trượt phải có diện tích tiếp xúc với bề mặt cổ trục thĩp thấp vă giữa chúng phải có khe hở để bơi trơn bằng dầu.
34
- Lắp khít văo trục
- Tính cơng nghệ tốt: nhiệt độ nóng chảy thấp hoặc tương đối thấp để dễ đúc, tính bâm dính với thĩp cao.
- Rẻ hoặc tương đối rẻ, có tính chống ăn mịn cao trong mơi trường dầu, có tính dẫn nhiệt tốt
Hợp kim ổ trượt có nhiệt độ nóng chảy thấp(babit):
Hợp kim năy do Bíbit(người Anh) tìm ra năm 1832 có thănh phần 92%Sn, 4,5%Sb,3,5%Cu.
Babit rất mềm nín ít lăm mịn cổ trục thĩp, có hệ số ma sât bĩ vă giữ dầu tốt, tuy nhiín nó khơng chịu được âp suất vă nhiệt độ cao.
Babit thiếc: lă loại babit dùng đầu tiín có ưu điểm lớn lă kết hợp tốt nhất giữa cơ lý tính vă tính ít ma sât, tính chống ăn mịn cao, song có nhược điểm lă chứa nhiểu thiếc(80-90%) ín giâ khâ đắt.
Babit chì - thiếc: lă loại hợp kim lăm ổ trượt ngoăi Pb vă Sn còn chúa một lượng khâ lớn Sb(6-15%) vă một lượng nhỏ Cu(1-2%). Nó được dùng trong điều kiện va đập như ổ đỡ câc đầu mây chạy điện, đầu mây hơi nước, tuộc bin thủy lực…
- Babit chì-canxi-natri - Babit kẽm
- Babit nhơm.
Hợp kim ổ trượt có nhiệt độ nóng chảy cao
Ưu điểm:
- Chịu được nhiệt độ cao.
- Chịu được âp lực lớn. Có độ bền cao. Thường dùng đồng thanh hoặc gang xâm.
+ Gang xâm: Thường dùng gang có tổ chức nền kim loại lă Peclit hạt nhỏ, mịn với một lượng khâ lớn Graphít tấm. Tổ chức như vậy thuộc dạng nền cứng, hạt mềm. Gang xâm có hệ số ma sât nhỏ, chịu măi mịn tốt nhưng độ bền thấp. Để chế tạo ổ trượt không quan trọng, chịu lực lớn, tốc độ quay của trục nhỏ ( V < 3m/s ).
+ Đồng thanh thiếc vă chì: Có hệ số ma sât nhỏ, cơ tính tốt nín được dùng phổ biến, cụ thể:
* Đồng thanh chì: Thường dùng loại có ký hiệu: BrPb30, để chế tạo những ổtrượt rất quan trọng ( chịu âp lực lớn vă hệ số vòng quay cao ).
* Đồng thanh thiếc: Thường dùng loại có ký hiệu: BrSnP10-1, BrSnPb8- 12, để chế tạo những ổ quan trọng.
35
CĐU HỎI ÔN TẬP
1. Hêy níu những đặc tính vă cơng dụng của nhơm ngun chất.
2. Níu thănh phần, tính chất, cơng dụng vă ký hiệu của hợp kim nhôm biến dạng.
3. Níu thănh phần, tính chất, cơng dụng vă ký hiệu của hợp kim nhơm. 4. Hêy níu những đặc tính vă cơng dụng của đồng nguyín chất.
5. Níu thănh phần, tính chất, cơng dụng của đồng thanh. 6. Níu thănh phần, tính chất, cơng dụng của đồng thau.
7. Níu thănh phần, tính chất, cơng dụng của hợp kim lăm ổ trượt.
8. Cho biết đặc điểm vă phạm vi ứng dụng của câc hợp kim lăm ổ trượt thường dùng.
9. Giải thích ký hiệu sau:
Al11, Al26, Cu90, CuPb50-1, CuNNi59-3-3, BrSnP10-1, BrAlNi4-4-4, BrBoP5-5-5.
36
Chương 5: NHIỆT LUYỆN HĨA NHIỆT LUYỆN1. Mục tiíu 1. Mục tiíu
- Níu được câc khâi niệm về nhiệt luyện
- Xâc định được khoảng nhiệt độ cần thiết để nhiệt luyện câc mâc thĩp khâc nhau vă trình băy được tâc dụng của nhiệt luyện đối với câc chi tiết mây.
2. Nội dung chương
2.1. Khâi niệm cơ bản về nhiệt luyện2.1.1. Định nghĩa 2.1.1. Định nghĩa
Nhiệt luyện lă khđu gia cơng kim loại bằng nhiệt, nhằm mục đích thay đổi tổ chức cấu tạo của kim loại vă do đó lăm thay đổi cả tính chất cơ lý của kim loại. Được hiểu như sau: nhiệt luyện lă công nghệ nung nóng kim loại đế một nhiệt độ xâc định, giữ nhiệt độ tại đó trong một thời gian thích hợp rồi sau đó lăm nguội với tốc độ qui định để lăm thay đổi tổ chức, do đó lăm biến đổi tính chất theo phương hướng đê chọn trước
2.1.2. Cơng dụng
Sau khi nhiệt luyện kim loại vă hợp kim có lý tính rất cao. Nhờ nhiệt luyện tính chống măi mịn của chi tiết mây tăng lín nhiều lần.
+ Lăm tăng độ bền, độ cứng, tính chống măi mịn của chi tiết bằng thĩp (gang) mă vẫn đảm bảo yíu cầu về độ dẻo vă độ dai
+ Cải thiện tính cơng nghệ: cải thiện tính cơng nghệ nđng cao năng suất.
2.1.3. Ý nghĩa của nhiệt luyện
Lă ngun cơng có tâc dụng quyết định đến chất lượng vă độ bền câc sản phẩm cơ khí, lă bộ phận khơng thể thiếu trong câc nhă mây cơ khí vă chế tạo dụng cụ cắt gọt.
2.2. Câc yếu tố ảnh hưởng đến quâ trình nhiệt luyện
Bất kỳ một hình thức nhiệt luyện năo cũng bao gồm ba yếu tố quan trọng đó lă: nhiệt độ nung, thời gian giữ nhiệt vă tốc độ lăm nguội từ nhiệt độ quy định đến nhiệt độ bình thường.
2.2.1. Nhiệt độ nung nóng (t0 nung)
Như vậy, trong nhiệt luyện có hai vấn đề quan trọng lă nhiệt độ vă thời gian. Trong quâ trình nhiệt luyện nếu thay đổi nhiệt độ vă thời gian thì cơ lý tính của chi tiết sẽ thay đổi rất nhiều. Ngịai ra cịn phải kể đến tốc độ nung nóng, tốc độ lăm nguội. Vì vậy chế độ nhiệt luyện năo cũng bao gồm câc thông số sau:
Nhiệt độ nung t0nung: lă nhiệt độ cao nhất phải đạt đến khi nung nóng.
2.2.2. Thời gian giữ nhiệt
37
Mục đích: Để hợp kim chuyển biến tổ chức hoăn toăn trong toăn bộ chi tiết khi nung
2.2.3. Tốc độ nguội Vnguội
Lă độ giảm của nhiệt độ theo thời gian sau thời gian giữ nhiệt, tính ra 0C/s Mỗi phương phâp nhiệt luyện khâc nhau, mỗi loại thĩp khâc nhau sẽ có tốc độ nguội khâc nhau
- Vnguội do môi trường lăm nguội quyết định. Thường dùng câc môi trường lăm
nguội như: Nước, dung dịch muối, dầu, khơng khí.
2.3. Câc hình thức nhiệt luyện2.3.1. Phương phâp ủ 2.3.1. Phương phâp ủ
Ủ thĩp lă phương phâp nung nóng thĩp đến nhiệt độ nhất định, giữ nhiệt lđu rồi
lăm nguội chậm cùng với lịđể dạt được tổ chức ổn định Mục đích của ủ lă:
- Lăm giảm độ cứng để dễ tiến hănh gia công cắt.
- Lăm tăng độ dẻo để dễ tiến hănh rập, cân vă kĩo thĩp ở trạng thâi nguội.
- Lăm giảm hay lăm mất ứng suất bín trong sau câc ngun cơng gia cơng cơ khí vă đúc,hăn.
- Lăm nhỏ hạt thĩp nếu nguyín cơng trước lăm hạt lớn.
Tùy theo u cầu kỹ thuật người ta âp dụng câc phương phâp ủ sau: * Ủ hòan toăn:
Để đạt được độ hạt nhỏ mịn của thĩp, do đúc hay rỉn quâ nhiệt, do nhiệt luyện sai chế độ, hạt bị thơ. Ta khắc phụ bằng câch ủ hịan tịan. Chế độ ủ hòan tòan được thực hiện như sau: chi tiết được nung nóng đến nhiệt độ AC3 + (30 ÷ 500C). (AC3 lă đường cong GS trín giản đồ trạng thâi) . Ở nhiệt độ tới hạn AC3 thĩp chuyển biến hòan tòan sang Austenit, ta giữ nhiệt độ đó trong khỏang thời gian nhất định. Sau đó lăm nguội cùng lị đến 200 ÷ 5000C. Rồi tiếp tục lăm nguội ngòai trời.
* U đẳng nhiệt
Để rút ngắn thời gian ủ người ta ủ đẳng nhiệt. Phương phâp năy được tiến hănh như sau: nung chi tiết đến nhiệt độ AC3 + (20 ÷ 300C). sau đó giữ nhiệt trong khỏang thời gian, rồi chi tiết được chuyển sang lò khâc hoặc lăm nguội ở nhiệt độ 680 ÷ 7000C. Ở nhiệt 680 ÷ 7000C chi tiết cần phải được giữ nhiệt trong khỏang 2 ÷ 5 giờ. Tiếp đó lăm nguội ngịai khí trời.
* Ủđể được xementit hạt:
Phương phâp năy được sử dụng cho thĩp dụng cụ. Quâ trình ủ lăm thay đổi tổ chức tế từ xemantit tấm thănh xementit hạt, lăm giảm độ cứng, tăng tính cắt gọt chi tiết. Ngòai ra cịn lăm giảm sự nứt, biến dạng trong khi tơi. Phương phâp năy
38
được tiến hănh như sau: nung thĩp ở nhiệt độ AC1 + (30 – 500C) ~ (7700C), giữ nhiệt từ 6 đến 8 giờ, giảm nhiệt với tốc độ từ 40 ÷ 50 độ/giờ cùng với lị tới nhiệt độ 600 ÷ 6500C. sau đó tiếp tục lăm nguội ngịai khí trời.
* Ủ khử nội lực bín trong của thĩp
Sau khi đúc, hăn vă cân thì bín trong chi tiết sẽ xuất hiện nội lực. Để giảm ứng suất gđy nứt chi tiết người ta ủ khử ứng suất. Phương phâp ủ được tiến hănh như sau: nung nhiệt độ tới 500 ÷ 6000C, giữ trong thời gian nhất định, sau đó lăm nguội chậm cùng lị. Để rút ngắn thời gian giữ nhiệt, trong sản xuất người ta thường tăng nhiệt độ ủ lín tới 650 ÷ 6800C. Vậy nhiệt độ ủ khử nội lực dưới điểm tới hạn AC1 (7300C).
* U khơng hịan tịan
Ủ khơng hịan tịan lă nung nóng chi tiết lín nhiệt độ cao hơn đường GSK, giữ chi tiết vă lăm nguội. Mục đích tạo những hạt mới đồng đều
2.3.2. Thường hóa
lă phương phâp nhiệt luyện gồm nung nóng thĩp đến trạng thâi hoăn toăn auxtenit (điểm tới hạn AC3 trín giản đồ hay AC3 + (30 –500C)) giữ nhiệt rồi lăm nguội tiếp theo trong khơng khí tĩnh để auxtenit phđn hóa thănh peclit phđn tân thănh xoobit với độ cứng tương đối thấp. Ưu điểm của phương phâp năy lă giải phóng lị ngay sau khi nung.
- Mục đích của thường hóa cũng giống như ủ nhưng thường âp dụng cho câc trường hợp sau:
- Đạt độ cứng thích hợp để gia cơng cắt đối với thĩp cacbon thấp (≤0,25%) - Lăm nhỏ xementit để chuẩn bị cho nhiệt luyện cuối cùng.
- Lăm mất xementit II ở dạng lưới của thĩp sau cùng tích
2. 3.3. Tôi thĩp
- Tôi thĩp lă phương phâp nung nóng thĩp lín cao q nhiệt độ tới hạn để lăm xuất hiện tổ chức auxtenit giữ nhiệt rồi lăm nguội nhanh thích hợp để auxtenít chuyển thănh mactenxit hay câc tổ chức không ổn định khâc với độ cứng cao. - Mục đích của tơi thĩp lă:
+ Nđng cao độ cứng vă tính chống măi mòn của thĩp
+ Nđng cao độ bền do đó nđng cao được sức chịu tải của chi tiết mây. Có hai hình thức tơi lă: tơi xun tđm vă tôi mặt ngoăi.
Tơi xun tđm
Chọn nhiệt độ để tơi thĩp: chọn theo thănh phần cacbon trín giản đồ + Thĩp trước cùng tích: Tt0 = AC+(30÷50)0C
39
Giữ nhiệt vă lăm nguội nhanh hợp lý (lăm nguội trong nhiều môi trường khâc nhau). Chi tiết cứng cả trong lẫn ngòai. Để đânh giâ hiệu quả của câc phương phâp tơi người ta đưa văo chỉ tiíu độ thấm tơi.
Tơi mặt ngịai
Tơi mặt ngịai thực hiện bằng câch nung nhanh vă lăm nguội lớp mặt ngòai của chi tiết. Bề mặt chi tiết sau khi tơi có độ cứng cao cịn phần lõi vẫn mềm vă dẻo. Tơi mặt ngịai thường dùng để tơi bânh răng, câc trục truyền động xoắn.
Câc phương phâp tơi mặt ngịai thường được sử dụng:
+ Tôi cao tần: lă sử dụng dịng điện xoay chiều có tần số cao để nung nhanh bề mặt ngịai của chi tiết.
+ Tơi bằng ngọn lửa oxy – axítylen:
Nung nhanh chi tiết bằng ngọn oxy – axítylen để bề mặt đạt đến nhiệt độ tới hạn AC3 vă lăm nguội nhanh trong nước hay dung dịch hóa chất.
2.3.4. Ram thĩp
- Định nghĩa: Ram thĩp lă phương phâp nhiệt luyện nung thĩp đê tôi đến nhiệt độ nhất định dưới A1 giữ nhiệt độ một thời gian cđnd thiết rồi lăm nguội.
- Mục đích: Khử ứng suất trong, tạo khả năng thuận lợi cho q trình Mtơi MRam
OSdư MRam để cho thĩp ổn định.
- Phương phâp ram vă cơng dụng: Có 3 phương phâp ram thông dụng dựa văo nhiệt độ nung.
+ Ram thấp: Nhiệt độ nung từ 150 ÷ 250 oC tổ chức đạt được sau khi ram lă MRam + OSdư. Phương phâp năy âp dụng để ram câc chi tiết cần giữ độ cứng
vă tính chống măi mòn như dao cắt, vịng bi, khn dập, dụng cụđo, ...
+ Ram vừa: Nhiệt độ nung từ 300 ÷ 400oC tổ chức đạt được sau khi ram vừa lă trustít. Phương phâp năy âp dụng để ram câc chi tiết cần độ cứng tương đối cao nhưng vẫn dẻo dai, chịu va đập, chịu mỏi, đăn hồi tốt như: Nhíp lị xo, khn dập nóng, ...
+ Ram cao: Nhiệt độ nung từ 550 ÷ 600oC tổ chức đạt được sau khi ram cao lă Xcbít ram. Âp dụng phương phâp năy để ram câc chi tiết cần có độ bền tổng hợp cao như: Bânh răng, thanh truyền, trục, ...
2.4. Câc dạng sai hỏng thường gặp khi nhiệt luyện 2.4.1. Biến dạng vă nứt 2.4.1. Biến dạng vă nứt
- Nguyín nhđn: Do ứng suất sinh ra khi nung nóng hoặc lăm nguội quâ nhanh
40
+ Nếu ứng suất > Ϭc: Biến dạng, cong vính
- Ngăn ngừa: Đảm tốc độ nung hoặc lăm nguội đúng quy định
- Khắc phục: Tiến hănh uốn hoặc nắn (Trước khi ủ hoặc thường hóa )
2.4.2. Ơxy hóa, thơt câc bon
- Nguyín nhđn: + Nhiệt độ nung quâ cao so với quy định
+ Xâc định nhầm mâc thĩp nín tính tơn nhiệt độ nung sai + Môi trường nung chứa nhiều ôxy
- Ngăn ngừa: + Xâc định nhiệt độ nung đúng với mâc thĩp + Khử bớt ôxy trong môi trường nung
+ Bảo về bề mặt chi tiết khi nung
- Khâc phục: Tiến hănh thường hô, thấm câc bon vă tơi lại
2.4.3. Độ cứng khơng đạt u cầu
- Ngun nhđn: + Tốc độ lăm nguội khơng đúng + Xâc định nhầm mâc thĩp
+ Nhiệt độ nung quâ thấp so với quy định - Ngăn ngừa: + Xâc định nhiệt độ nung đúng với mâc thĩp
+ Đảm bảo tốc độ lăm nguội theo đúng với quy định
- Khắc phục: Tiến hănh tôi lại nhưng trước khi tơi phải ủ hoặc thường hóa