Ỏ trạng thái rắn, hệ hợp kim Fe-C tồn tại các tố chức một pha 52
27423 2-94 IEG) Fue QpP UEIĐ -67ƒ 77, €
g
3/40/08/37 + 1//U2/3yY T 14p 14020AX + 11/234 T 292221 + Tay + 3j/22g
//2az |S
T12 “pad, f\ Bay + {1494 | + fad
ở 00¿
olde tự
1/2002/21
2714122043021
(
Hoy 4 7103150
re) +//U2/S0 Weg 00g d3 \
006
+11//020/8X
1140/2031
+ 1/402 Tả
NE SA
way + 2109450
—~—— 000! eolt
(lay +7) 1⁄4uauax + Š001
/1U2/SQ+ | Buo7
2/02/50) 002/ anki 004 001 2091
53
và hai pha nằm trong các đường biểu diễn và đường giới hạn thành
phần. ,
- Đường ACB là đường lỏng phân biệt pha lỏng hoàn toàn với pha lỏng đã cơ tỉnh thể rắn.
- Đường AECF là đường đặc ứng với điểm bát đầu nóng chảy
hoặc hóa rắn hoàn toàn. ,
- Đường G8 (A+); E5 (Am), GP và PQ tương ứng với giới hạn chuyển biến pha trong trạng thái hóa rắn.
- Đường PSK (A¡) là đường chuyển biến cùng tỉnh khi nguội đến đó sẽ bất đầu sự chuyển biến cùng tỉnh để tạo ra hỗn hợp cơ học.
Chú ý: khi thiết lập giản đồ nếu vận tốc làm nguội nhỏ các đường trên có dịch chuyển tọa độ một ít.
+ Tổ chức xêmentit (Xê) là hợp chất hóa học của Fe và C (C% = 6,67%). Tổ chức này được kết tỉnh qua ba giai đoạn và nằm trong hầu hết các khu vực. Đây là một tổ chức có độ cứng cao, tính công nghệ kém, độ giòn lớn nhưng chịu mài mòn tối. Trên từng khu vực độ giàu xêmentit (Xê) giảm dần từ Xe; đến Xe.
+ Tổ chức dstennit (y, Os ) la dung dịch đặc xen kẽ của cacbon trong (Fey) (sắt ụstenit). Lượng hũa tan ệ tối đa là 2,14% ở 11479C, Tại 7272C lượng hòa tan C là 0,8%, Khu vực AESG chi tồn tại một pha Ôstennit riêng biệt. Ôstennit là pha dẻo và đai rất
dé biến dạng. Vì nơ tồn tại riêng biệt chỉ ở nhiệt độ trên 727°C nên không quyết định tính chất cơ học khi kim loại chịu tải mà chỉ có ý
nghĩa khi gia công áp lực nóng và nhiệt luyện.
+ Ferit (a, F) là dung dịch đặc xen kẽ ` của cacbon héa tan trong Fea. Luang hoa tan cacbon trong ferit nhỏ. 0 727°C haa tan 0,02%C. Nhiệt độ càng giảm lượng hòa tan càng giảm nên có thé coi ferit là sắt nguyên chất.
Ferit rất dẻo, mềm và có độ bền thấp.
+ Peclit (P) là một tổ chức gồm hai pha. No là hỗn hợp cơ học
94
cua ferit vA xémentit (Xe). Tai diém S, khi ha nhiét do xu6éng 727°C, cà ferit và xêmentit cùng kết tỉnh ở thé ran tạo nên cùng tỉnh peclit có số lượng lớn nhất. Lượng peclit giâm dần về cả hai phia.
Tính chất cơ học của peclit tùy thuộc vào lượng ferit và kẽmentit và phụ thuộc vào hinh dang cua xémentit (dang hạt hoặc
tấm),
— + Lêđêburit (Lê) là hến hợp cơ học cùng tỉnh của ôstennit và xêmentit (Xên). Tại 11479 và 4,43%€ cùng tỉnh lêđêburit hình thành tại điểm C. Xuống dưới 727°C một phần ôstennit chuyển thành peclit. Lượng xêmentit trong nó khá lón nên lêđêburit có độ cứng cao, dòn.
+ Graphit là cacbon ở trạng thái tự do. khư đã lưu ý ở trên, vì giàn đồ Pe-C thiết lập theo hệ Fe-Fe:C n›n không hình thành graphit. Nhưng trong thực tế, tổ chức granh.t vẫn tồn tại ở một số
Hệ hợp kim Fe-C
Thép cacbon C < 214% Gang C > 214%
a
we |
Thép Thép Thép Gang trước Gang Gang sau
trude | cling tich sau cùng tỉnh cùng tỉnh cùng tình
cùng tịch _ ` £ c= 443%! Ic > 449%
C < 08% C=0,8%| |cùng tích C < 443%
C > 08%
Hình 20- Số đồ phân loại hợp kim Fe-C
hợp kim có cacbon va silic ham lượng cao, tốc độ aguội chậm.
Graphit kém bền, dòn, nở thể tích khi kết tỉnh
Hợp kim hệ Fe-C, theo giản đồ trạng thái, gồm nhiều tổ chứơ và nhiều khu vực ứng với các nhiệt độ khác nhau và giới hạn thành phan cacbon khác nhau. Trên sơ đồ hình 20 giới thiệu sự phân biệt các hợp kim Fe-C theo giản đồ của chúng.
2. Thép cacbon A. KHÁI NIỆM VỀ THÉP CACBON Thép cacbon là hợp kim của Fe-C với hàm lượng cacbon nhỏ hơn 2,14%. Ngoài ra trong thép cacbon còn chứa một lượng tạp chất như 5i, Mn, S,P...
Nguyên tố Ảnh hưởng lớn nhất trong thép là cacbon. Chi cần thay đổi một lượng rất nhỏ đã làm thay đổi nhiều tính chất lý, hóa
của thép. .
Cùng với sự tăng hàm lượng cacbon, độ cứng và độ bền tàng lên còn độ đẻo và độ dai lại giảm xuống. Điều đó được giải thích bằng sự thay đổi số lượng xêmentit II và pherit trong tổ chức thép. Sự thay đổi hàm lượng cacbon đồng thời làm thay đổi cả tính công nghệ, tính đúc, tính hàn và tính rèn dập. Ví dụ, khi tăng cacbon tính rèn xấu đi nhưng tính đúc lại tốt hơn.
Thành phần tạp chất gồm hai loại : Si, Mn là những tạp chất có lợi. Khi hàm lượng của chúng thích hợp (Mn < 0,75% và Si <
0,85%) có khả năng khử ôxy khỏi các ôxyt sát; làm tăng độ bền, độ cứng của thép. Nhưng không nên cho nhiều tạp chất loại này vÌ nó sẽ phương hại đến một số tính công nghệ như gia công cát gọt, nhiệt luyện, v.v...
Lưu huỳnh (3) và phốt pho (P) đặc biệt có hại cho thép cacbon.
Nguyên tố 5 sẽ làm cho thép bị dòn nóng. Ỏ nhiệt độ cao, những tạp chất có chứa lưu huỳnh sẽ mềm ra gây ảnh hưởng lớn đến liên kết bền vững của thép. Người ta gọi là dòn nóng. Ngược lại, phốt pho lại làm thép bị phá hủy.ở trạng thái nguội-dòn nguội. Vì thế 96
cần hạn chế Š và P dưới mức 0,03%.
Thép cacbon là vật liệu sử dụng rộng rãi nhờ giá thành không cao; tùy theo hàm lượng cacbon chúng được sử dụng với những mục
dích khác nhau. Đánh giá chung thì thép cacbon có cơ tính tổng hợp không cao, chỉ dùng làm các chỉ tiết máy chịu tải trọng nhỏ và vừa trong điều kiện áp suất và nhiệt độ thấp.