GIÁO TRÌNH VẬT LIỆU CÔNG NGHIỆP

PHẦN 1

VẬT LIỆU KIM LOẠI

&NHIỆT LUYỆN

BAÌ 1

TÍNH CHẤT CHUNG CỦA KIM LOẠI & HỢP KIM ( 5t )

I.1 Tầm quan trọng của kim loại & hợp kimMuốn chế tạo các máy móc ,thiết bị, phải có vật liệu- trong đó kim loại nói chung là vật liệu chủ

yếu,vì nó có nhiều tính chất ưu việt hơn hẳn các vật liệu phi kim loại khác .Sự phát triển công nghiệp mạnh mẽ dựa trên vật liệu này đánh dấu một thời kỳ quan trọng trong tiến trình nhân loại. Do đó, nghiên cứu và sản xuất các loại gang & thép cuả ngành luyện kim là một nhiệm vụ quan trọng trong nền kinh tế quốc dân

I.2 Cấu tạo của kim loại & hợp kim:I.2.1Cấu tạo nguyên tử của kim loại:

Kim loại có tính chất khác nhau là do tổ chức bên trong của chúng khác nhau.

Vật chất ,nói chung là do cácnguyên tử tạo thành,mỗi nguyên tử là một hệ thống phức tạp bao gồm: Hạt nhân mang điện dương ở giữa và các điện tử mang điện tích âm quay quanh hạt nhân đó.Hạt nhân lại bao gồm Proton và Neutron.

Các điện tử quay quanh hạt nhân với vận tốc rất lớn theo qũy đạo hình ellip.

Qũy đạo ngòai cùng ảnh hưởng nhiều đến tính

chất hóa học,vật lý của mỗi chất. Với kim loại,ở qũy đạo ngòai cùng có 1 -:-2 điện tử dễ bật ra khỏi quỹ đạo để

thành ion dương. Đó là chỗ khác nhau chủ yếu giữa vật liệu kim loại và vật liệu phi kim loại.Các điện tử tự do thoát ra ,là nguyên nhân tạo nên tính chất dẫn điện,dẫn nhiệt,và tính dẽo dai của kim loại.

I.2.2 Cấu tạo tinh thể cuả kim loại:

****Cấu tạo tinh thể: Kim loại ở dạng rắn có cấu tạo bên trong theo mạng tinh thể- các nguyên tử của nó sắp xếp trong không gian theo một vị trí hình học nhất định mà không hỗn độn như các vật liệu phi kim loại .Các nguyên tử kim loại nằm ở góc mép của khối lập phương goị là nút mạng.Phần nhỏ nhất đặc trưng cho một mang tinh thể gọi là ô cơ bản.Xếp liên tiếp các ô cơ bản,ta được mạng tinh thể.

Các mạng tinh thể cuả kim loại thường gặp là: lập phương thể tâm,lập phương diện tâm và lục phương dày đặc.

a/Lập phương thể tâm: Kiểu mạng này có các nguyên tử nằm ở nút ( đỉnh) của khối lập phương và ở giữa mỗi khối lập phương có một nguyên tử.

Khoảng cách a giữa các tâm nguyên tử kế tiếp nhau của ô

_ cơ bản mạng tinh thể goị là thông số mạng. Đo

a bằng Ao (An tron) . 1 Ao =0,00000001cm (1.10-8 cm)

_ Kim loại có kiểu mạng này :Sắt,Crom,Volfram,Moliden,

Vanadi

b/Lập phương diện tâm:

Kiểu mạng này,các nguyên tử nằm ở các nút đỉnh của khối lập phương và nằm ở trung tâm các mặt của khối lập phưong

Kim loại có mạng kiểu này là Sắt, Đồng ,Nhôm,Niken,Coban,Chì,Bạc, Vàng.

c/Lục phương dày đặc: Trong ô cơ bản kiểu mạng này,các nguyên tử nằm ở nút đỉnh hình lục lăng, 2 nguyên tử nằm ở trung tâm hai mặt đáy và 3 nguyên tử nằm ở trung tâm ba khối lăng trụ đáy tam giác có vị trí cách nhau.

Kim loại có kiểu mạng này : Kẽm, Coban, Magnie,Cadimi.

d/ Chính phương thể tâm : Chỉ khác lập phương thể tâm ở chổ ô cơ bản có một cạnh không bằng hai cạnh kia.

c

a

*** Tính thù hình của kim loại: Tổ chức mạng tinh thể của kim loại không phải không đổi,mà thay đổi theo nhiệt độ.

Khảnăng thay đổi hình dạng cuả mạng tinh thể gọi là tính thù hình của kim loại.

Sắt ,Thiếc, Titan, Coban..là các kim loại thay đổi thù hình. Đồng ,Nhôm không có sự thay đổi thù hình. Bản chất của sự thay đổi thù hình là ở nhiệt độ nhất định ,có sự hình thành các trung tâm liên kết mới của kim loại và tạo nên tổ chức mạng tinh thể mới.

Sự thay đổi thù hình bao giờ cũng kèm theo sự thu nhiệt khi kim loại bị đốt nóng và tỏa nhiệt khi bị làm nguội. Trong quá trình có sự thay đổi tổ chức mạng tinh thể của kim loại,nhiệt độ cuả kim loại có đoạn nằm ngang trên biểu đồ biểu diễn chuyển biến trạng thái.

BIỂU DIỄN CHUYỂN BIẾN THÙ HÌNH CỦA SẮTNhiệt độ C V,23 3,65 AoKhông từ tính

I.2.3 Cấu tạo của hợp kim:*** Định nghĩa: Hợp kim là sản phẩm của sự nấu chảy hai hay nhiều nguyên tố mà nguyên tố chủ

yếu là kim loại.Trong thành phần của hợp kim, có thể có một lượng nhỏ các nguyên tố á kim.,và hợp kim có tính chất của kim loại.Có các dạng hình thành sau :

Sắt nguyên chất Dung dịch đặc thay thế Dung dịch đặc xen kẽ

1600oC

1400oC

1200oC

800oC

500oC

V1535oC

δ 1390oC

2,9 Ao

χ

910oC

β 2,8A

có từ tính α

***Dung dịch đặc : Hợp kim có cấu tạo là dung dịch đặc khi nguyên tử của các nguyên tố thành phần có kích thước gần giống nhau.Khi kết tinh, các hợp kim này tạo thành các mạng tinh thể trong đó có nguyên tử của các nguyên tố thành phần.

Phân biệt 2 loại dung dịch đặc:

Dung dịch đặc thay thế, như của đồng và niken,nguyên tử niken đẩy một số nguyên tử đồng ra khỏi nút mạng tinh thể và thế vào các vị trí ấy.

Dung dịch đặc xen kẻ,nguyên tử của các nguyên tố hòa tan, ví dụ Carbon,Bo,Oxi…nằm giữa xen kẻ vào các lổ hổng giữa các nút mạng tinh thể của nguyên tố kim loại cơ bản (dung môi ) ví dụ như Sắt. Đồng thanh ,đồng thau đều là hợp kim có cấu tạo là dung dịch đặc.

***Hợp chất hóa học: Hợp kim có cấu tạo là hợp chất hóa học,khi nguyên tử các nguyên tố khác nhau có tác dụng hóa học với nhau theo tỉ lệ chính xác giữa các nguyên tử có các kiểu mạng xác định và có thành phần hóa học xác định biểu diễn bằng một công thức hóa học.

Ví dụ hợp chất hóa học của Sắt và carbon(là các bít sắt hoăc xemen tit có công thức hóa học là Fe3C.

Đặc điểm chung của hợp chất hóa học là có độ cứng,độ giòn cao do mạng tinh thể cuả nó phức tạp hơn mạng tinh thể của kim loại

***Hỗn hợp cơ học: Hợp kim có cấu tạo là hỗn hợp cơ học khi nguyện tử của các nguyên tố thành phần ,khác nhau nhiều về kích thước và mạng tinh thể.

Các nguyên tử của mỗi nguyên tố sẽ tụ tập lại thành những hạt riêng rẽ,phân biệt được rõ rệt trên tổ chức tế vi,còn trong dung dịch đặc thì không thể phân biệt được.

I.3 . Tính chất chung của kim loại & hợp kim:Dựa vào tính chất mỗi kim loại, ta chọn vật liệu phù hợp với mục đích,yêu cầu sử dụng Các ví dụ…..

I.3.1 Tính chất vật lý : Vẻ sáng mặt ngoài, tính nóng chảy, tính dẫn nhiệt,tính dãn nở nhiệt, tính dẫn điện, độ thấm từ, nhiệt dung…

***Vẻ sáng mặt ngoài:

Kim loại không trong suốt,dù được cán dát mỏng cũng không để ánh sáng xuyên qua được,tuy nhiên ,nó có độ phản chiếu ánh sáng ở mặt ngoài của kim loại theo một màu sắt riêng gọi là màu kim loại

Ví dụ :Đồng có màu đỏ,thiếc có màu trắng bạc, kẽm có màu xám…với kim loại có thể phân biệt kim loại đen và kim loại màu

Kim loại đen gồm hợp kim của Sắt (gồm gang và thép )Kim loại màu là tất cả các kim loại và hợp kim còn lại.

***Tính nóng chảy: Kim loại có tính nóng chảy khi bị đốt nóng và đông đặc lại khi làm nguội. Nhiệt độ ứng với lúc kim loại chuyển từ trạng thái đặc -> lỏng hoàn tòan gọi là điểm nóng chảy (và ngược lại ).Công nghệ đúc phải dựa vào điểm nóng chảy quan trọng này.

Điểm nóng chảy của hợp kim , khác với điểm nóng chảy của từng kim loại tạo nên hợp kim đó.

Ứng dụng: pha trộn nhiều kim loại khác nhau bằng nhiệt luyện, ta có thể tạo ra hợp kim mới có điểm nóng chảy thấp hơn nhiều so với điểm nóng chảy của mỗi kim loại riêng rẻ. Ngược lại, cũng có thể thành các hôp kim có điểm nóng chảy cao hơn điểm nóng chảy của mỗi kim loại thành phần.

Ví dụ: thực tế có thể pha chế thành các hợp kim có điểm nóng chảy thấp đến 60-:-70oC với các kim loại thành phần có điểm nóng chảy lớn hơn 200oC

Nhiệt dung là nhiệt lượng cần thiết để làm tăng 1 đơn vị khối lượng lên 1 độ C.Nhiệt dung càng lớn thì càng khó để làm kim loại đó tăng nhiệt độ.

***Tính dẫn nhiệt: là tính truyền nhiệt khi bị đốt nóng hoặc làm lạnh .Tính dẫn nhiệt của kim loại giảm xuống khi ở nhiệt độ càng cao ( và ngược lại ).Đơn vị đo tính dẫn nhiệt là Kcal/m.giờ.độ.

Thực tế,ta thường so sánh tính dẫn nhiệt của kim loại này với kim loại khác được lấy làm tiêu chuẩn.

Ví dụ:Bạc là kim loại có tính dẫn nhiệt tốt nhất,được chọn là 1 đơn vị, thì các kim loại khác có các có trị số đo là : Đồng :0,9; Nhôm :0,5; Sắt :0,15;Thủy ngân :0,02. (Bạc & Đồng có tính dẫn nhiệt gấn như nhau và gấp 2 lần nhôm, gấp 6 lần Sắt )

Tính dẫn nhiệt càng tốt thì kim loại càng dễ nóng nhanh và nguội nhanh (đồng đều trong thể tích ).

Vật có tính dẫn nhiệt kém, phải mất nhiều thới gian để đốt nóng hoàn toàn và dễ nứt, vỡ khi làm nguội nhanh.

Các chi tiết máy cần có sự truyền nhiệt nhanh phải được chế tạo bằng kim loại có tính dẫn nhiệt cao như : Piston, Két nước động cơ,chi tiết các thiết bị đo lường…

***Tính dãn nở nhiệt :Khi đốt nóng,kim loại dãn nở và co lại khi nguôi lạnh. Sự giãn nở này ở mỗi kim loại khác nhau, để đánh gía người ta đo chính xác độ dãn dài của 1mm vật đó khi tăng lên 1 độC –gọi là hệ số dãn nở nhiệt theo chiều dài.,thường rất nhỏ,nhưng với các vật có kích thước lớn thì sự dãn nở này rất đáng kể.—Sự dãn nở theo thể tích được tính bằng 3 lần sự dãn nở theo chiều dài.

Ví dụ : Đường ray có khoảng hở. Khi đúc kim loại phải tính độ co rút kim loại khi nguội.Khi do lường chính xác phải ghi rõ kết quả đo ở nhiệt độ nào….

Niva là hợp kim của Sắt với 0,3% Carbon và 35-:-37% Niken có độ dãn nở nhiệt ‘~ 0 trong khoảng nhiệt độ từ 80 -:-100oC,nên thường được làm dụng cụ đo chiều dài cấp chính xác.

***Tính dẫn điện: là khả năng dẫn điện của kim loại, tính dẫn điện càng cao thì điện trởkim loại đó càng thấp, và điện trở cuả mỗi chất khác nhau.

So sánh tính dẫn nhiệt và dẫn điện,ta thấy kim loại nào dẫn nhiệt tốt thì cũng dẫn điện tốt ( ngược lại).

Kim loại dẫn điện tốt là Đồng,Nhôm. Khi nhiệt độ tăng thì điện trở tăng và ngược lại.

Ở nhiệt độ 0oK (-273oC), tính dẫn điện tốt nhất, điện trở ~0 ( 12 chất siêu dẫn )

***Tính nhiễm từ: là bị từ hóa sau khi đặt trong từ trường. không giống nhau cho mỗi vật liệu Sắt và các hợp kim của nó đều có tính nhiễm từ,còn hầu hết các kim loại khác không có tính nhiễm từ. Niken và Coban có tính nhiễm từ và được gọi là chất Sắt Từ.Nhưng thép có thành phần Niken và Mangan với hàm lượng thích hợp sẽ không có từ tính . Tính nhiễm từ của thép và gang phụ thuộc vào thành phần và cấu trúc bên trong kim loại.

Ví dụ : Sắt chỉ có tính nhiễm từ ở nhiệt độ ≤768oC, nếu lớn hơn sắt không còn từ tính.

I.3.2 Tính chất hóa học:

Định nghĩa: tính chất hóa học biểu thị khả năng của kim lọai và hợp kim chống laị tác dụng hóa học của các môi trường có hoạt tính khác nhau.Hầu hết kim loại và hợp kim đều bị tác dụng ít nhiều của môi trường chung quanh. Ví dụ thép bị rĩ, đồng bị rĩ có màu xanh,Chì bị biến màu sáng thành đục…***Tính chống ăn mòn: là khả năng chống lại sự ăn mòn của hơi nước,oxi của không khí.***Tính chịu acid : là khả năng chống lại tác dụng của môi trường acid.

I.3.3 Tính chất cơ học: Là tính chất quan trọng khi chọn vật liệu cho chi tiết máy, vì chúng đều chịu tác dụng ngọai lực ít nhiều khi hoạt động,ví dụ bị nén ,kéo,xoắn,uốn…hoặc tác dụng từ từ như lực tĩnh,hoặc đột ngột như lực động ,gây va đập.

Cơ tính là khả năng chống lại tác dụng của lực bên ngoài,bao gồm độ đàn hồi,độ bền ,độ dẽo,độ cứng, độ chịu va đập, độ chịu mỏi..Để xác định cơ tính của kim loại phải thử trên các thiết bị thử đặc biệt,nhất là kiểm tra độ bền kéo.I,3.4.Tính chất công nghệ:Định nghĩa: là khả năng kim loại có thể thực hiện được bằng các phương pháp công nghệ để sản xuất ra sản phẩm, ví dụ : tính cắt gọt, hàn ,rèn ,đúc ,nhiệt luyện…***Tính cắt gọt: là khả năng kim loại gia công cắt gọt dễ hay khó,xác định bằng tốc độ cắt gọt,lực cắt, độ bóng bề mặt sau khi cắt gọt…***Tính hàn: là khả năng tạo sự liên kết giữa các chi tiết khi nung nóng cục bộ chỗ nối đến trạng thái chảy hoặc dẽo.***Tính rèn: là khả năng biến dạng vĩnh cửu của kim loại khi chịu lực tác dụng bên ngoài mà không bị phá hỏng (để taọ hình dạng chi tiết)***Tính đúc: xác định bởi độ chảy loãng của kim loại khi nấu chảy để đổ đầy vào khuôn đúc,cũng xác định bởi độ co và tính thiên tích( tính thiên tích là sự không đồng nhất về thành phần hóa học trong từng phần của vật đúc và trong nội bộ các hạt của kim loại hay hợp kim).***Tính nhiệt luyện:là khả năng làm thay đổi độ dẽo độ cứng,độ bến của kim loại bằng cách nung nóng kim loại đến một nhiệt độ xác định,giử ở nhiệt độ đó một thời gian,rồi sau đó làm nguội kim loại xuống nhiệt độ nhất định ( có kim loại có tính nhiệt luyện tốt,nhưng cũng có kim loại nhiệt luyện mà không tăng độ cứng ,độ bền.)

I.4 Các phương pháp thử cơ tính của kim loại & hợp kim.:Để xác định cơ tính các loại vật liệu cơ khí, người ta tiến hành thử trên các thiết bị đặc biệt.

I.4.1 Thử kéo : để xác định độ bền kéo của mỗi vật liệu,trước hết phải chế tạo mẫu vật liệu đó,mẫu thí nghiệm được chế tạo theo tiêu chuẩn ,thường có tiết diện tròn hay chữ nhật. Mẫu được kẹp chặt trên máy kéo hay nén được truyền động bằng cơ khí hay thủy lực thích hợp.Khi kéo, chiều dài mẫu tăng

dần ,tiết diện ngang giãm dần.Đến điểm D của hành trình,mẫu bị thắt lạiđồng thời ứng với lực kéo lớn nhất,từđấy dù lực trên máy không tăng,nhưng mẫu vẫn dài thêm đến điểm M của hành trình thì mẫu bị đứt.

Ứng suất keó của vật liệu được xác định theo biểu thức : Ϭ = P/Fo ( N/mm2 )

Trong đó : P là lực kéo lớn nhất ứng với lúc mẫu bị thắt ( N)

Fo tiết diện tại chỗ thắt ( mm2) , Ϭch: giới hạn chaỷ của kim loại.

.

ϭ F

D

C ϭB M

ϭch ϭD

ɛ Lực kéo và biến dạng

I.4.2 Thử độ cứng : kim loại và hợp kim khác nhau sẽ có độ cứng khác nhau ví dụ :kim loại màu,hợp kim màu, thép carbon thấp…có độ cứng thấp.Thép thấm carbon,thép sau khi tôi sẽ có độ cứng cao. Để đo độ cứng ,có hai phương pháp khác nhau : Brinen và Rocwell

*** Độ cứng Brinen (HB)Người ta dùng tải trọng P của máy ép ,ấn viên bi bằng thép đã được tôi cứng có đường kính D vào mặt vật liệu.( D có các cỡ 2,5 ;5 ;10mm, và giá trị của P chọn theo vật liệu )

Thép carbon thấp và gang lấy P= 30 D2

Đồng và hợp kim của đồng P= 10 D2

: Để kiểm tra vật liệu có độ cứng HB < 450 (kg/mm2) P được tính theo công thức HB= P/F

Với F là diện tích mặt chỏm cầu vết lõm có đường kính d (mm) H D

F= π D2

2−π

D2

√( D2−d2)

P¿ ) d

Và HB= -----------------------

D2 ⌊1−√ 1−( dD

)2

⌋

*** Độ cứng Rocwell (HRA,HRB,HRC) P

Phương pháp này không tính theo diện tích vết lõm trên mặt vật thử mà bằng cách dùng tải trọng P ấn viên bi bằng thép đã tôicó đường kính 1,587mm ( 1/16”) (ở thang B máy đo ), h 120o hoặc mũi kim cương nhọn có góc đỉnh 120o(ởthang C,A máy đo) lên bề mặt vật liệu thử ( bi thép cho vật liệu ít cứng và mũi kim cương cho vật liệu cứng như thép đã nhiệt luyện ).Trong khi thử, số độ cứng được chỉ trực tiếp ngay bằng kim đồng hồ .Số đo độ cứng Rocwell được biểu thị bằng đơn vị quy ước. Nên khi ghi độ cứng Rocwell, phải ghi rõ đơn vị độ cứng ví dụ HRA,HRB,HRC. ( theo bảng )Phương pháp này đơn giản về thao tác,nhanh và ít để lại dấu vêt trên bề mặt vật thử nên thường dùng trong công nghiệpBẢNG CHỌN THANG ĐỘ CỨNG ROCWELL & BRINEN

Độ cứng BrinenHB

Ký hiệuThang

ROCWELL

Mũi thử Tải trọng chính P(Kg)

Ký hiệu độ cứng Rocwell

Giới hạncho phépcủathang

Rocwell

60 -:- 230

230 -:-700

Lớn hơn 700

B (đỏ)

C (Đen)

A (Đen)

Viên bi thép

Mũikimcương

Mũikimcương

100

150

60

HRB

HRC

HRA

25 -:- 100

20 -:- 670

Lớn hơn 70

Tải trọng tác dụng hai lần:

Tải trọng sơ bộ Po = 10kg,sau đó đến tải trọng chính P.

Với viên bi thép chọn P =100kg (dùng số đo thang B trên đồng hồ ,màu đỏ)

Với mũi nhọn kim cương, chọn P =150kg ( số đo trên thang C trên đồng hồ ,màu đen ), hoặc chọn P =60kg ( số đo trên thang A đồng hồ , màu đen).

I.4.3 Thử va đập: Các chi tiết máy thường được tôi cứng,độ bền cao nhưng có thể không chịu lực va đập, nên kiểm tra tính năng cơ học của chúng, ngoài trạng thái tĩnh còn phải xét đến trạng thái động (tải trọng va đập ) nên phải dùng máy thử độ dai va đập.

Mẫu thử va đập được làm theo một kích thước xác định 10x10x55mm,tại khoảng giữa của mẫu ,có một rãnh chữ V rộng 2mm, sâu 2mm ( ghi Charpy).Mẫu thử đặt trên đường rơi xuống của đầu búa thử ở thế năng có độ cao H, sau khi làm gãy mẫu thử,búa còn tiếp tục dịch chuyển lên độ cao h.

Thước đo Charpy

Búa

H

h

Mẫu thử Trên đường rơi, búa đã mất năng lượng và cũng chí nh chính là công để làm gãy mẫu thử:

Gối đở A = P ( H –h ) Kg.m

Ngoài công gây va đập,còn phải xét đến độ dai thể hiện ở công tiêu hao trên một đơn vị diện tích của tiết diện chổ gãy cuả mẫu thử F .Công đó càng lớn, vật liệu càng có khả năng độ dai va đập càng lớn.

Độ dai va đập là a = A/F (kg.m/cm2; KJ/m2 ;Nm/m2 )

Trong đó A là công đập gãy mẫu thử.

F diện tích mặt cắt ngang của mẫu tại chổ xẻ rãnh V.

Vật liệu càng dòn thì a càng nhỏ ( 0,1 -:- 0,2 Kgm/cm2 ),

Thép có a = 2 -;- 12 Kgm/cm2 ( 200 -:- 1200 KJ/m2)

Đồng có a = 5 -:- 5,5 Kgm/cm2 (500 -:- 550 KJ/m2 )./.

BÀI 2

LUYỆN GANG (2t)t5I.1. Qúa trình luyện gang : Gang và thép là hợp kim cuả sắt và carbon –thường Carbon trong gang

cao hơn trong thép 2%-- và đều là nguyên liệu chủ yếu của nền công nghiệp,mà thép lại được chế biến từ gang nên việc luyện gang chiếm phần quan trọng của ngành luyện kim.

I.1.1.Nguyên,nhiên,vật liệu của ngành luyện gang: Bao gồm quặng sắt, nhiên liệu và chất trợ dung. Được gọi chung là nguyên liệu lò cao.

*** Quặng sắt : có nhiều loại quặng.

Quặng sắt đỏ Chủ yếu là Oxid sắt Fe2O3 ,có màu đỏ. Quặng sắt nâu: Chủ yếu là Oxid sắt ngậm nước ( Fe2O3,H2O và 2Fe2O3,3H2O ) có màu nâu

vàng. Quặng sắt từ : là quăng Magnetic ,là Oxid sắt từ Fe3O4,có màu đen. Quặng sắt Carbonat : là quăng của chất Xiderit FeCO3.

Trong các loại quặng trên, quặng sắt đỏ sử dụng nhiều nhất, chiếm 57% tổng lượng khai thác .

*** Nhiên liệu: Dùng để nấu chảy gang, trong đó loại than cốc có nhiệt lượng cao, bền,độ xốp cao và ít chứa lưu huỳnh S nên được sử dụng chiếm 99% nhiên liệu lò cao.Ngòai ra còn sử dụng than củi ở mức độ hạn chế.

*** Chất trợ dung : Trong quặng sắt,có chứa các chất bẩn như Oxid nhôm Al2O3, Oxid magne MgO bền và khó chảy . Muốn các chất đó dễ chảy ta phải thêm chất trợ dung thường là CaCO3 để tạo thành xỉ loãng.

I.1.2 Mô tả lò cao :

Lò cao dùng để luyện gang,vỏ ngoài bọc bằng thép có bề dày 25 -:- 40mm ,được hàn liên kết hoặc tán rive,phía trong được xây bằng gạch Samốt.

Các bộ phận chính của lò gồm : đỉnh lò, thân, bụng,hông và nồi lò.

Phần đĩnh lò nằm trên cao,dạng phểu hình nón, có nhiệm vụ cấp và phân phối liệu vào thân lò. Các phểu và nón (2 )có tác dụng đóng,mở lên xuống làm cho phôi liệu có kích thước lớn sẽ rơi vào trung tâm lò, còn liệu nhỏ rơi ra sát tường lò.Nhiệt độ tại đỉnh lò khoảng 150 -:- 300oC.

Thân lò (II )có dạng hình nón cụt,loe lớn phía dưới,là bộ phận chiếm thể tích lớn nhất. Tại thân lò,quặng được sấy khô,thiêu kết và hòan nguyên các oxid. Nhiệt độ thân từ 800-:-1200oC.

Bụng lò (III) là đoạn hình trụ ứng với chổ rộng nhất của lò .Tại đây,kim loại và xỉ đều chảy loãng ở nhiệt độ 1400oC.

Hông lò (IV) có hình nón cụt,miệng nhỏ hướng xuống dưới.Taị đây,kim loại và xỉ tiếp tục tăng độ chảy loãng 1600-:-1900oC.

Nồi lò (V) là phần quan trọng.Ở phần trên nồi lò có các mắt gío( 6) để thổi khí nóng và đốt cháy nhiên liệu ,được bố trí chung quanh lò và lấy khí nóng từ ngoài qua ống (5).Ở phần dưới nồi lò có lổ tháo gang (10), và lổ tháo xỉ (7) nằm vị trí cao hơn lổ tháo gang.Nhiệt độ taị đáy lò là 2000oC.Toàn bộ được đặt trên nền bẹtông cốt sắt vững chắc.

I.2.3. Những sản phẩm của lò cao : gồm Gang, xỉ, khí lò cao.

2 *** Gang: là sản phẩm chính dùng để đúc các chi tiết

300oC hoặc làm nguyên liệu cho lò luyện thép

*** Xỉ: Lượng xỉ này rất lớn ,chiếm 60% trọng lượng của gang nấu ra.Được dùng làm vật liệu xây dựng ,rãi đường.

II *** Khí lò cao: Lượng khí này khá lớn,có nhiệt dung cao

dùng để đốt tháp nung,lò luyện cốc,động cơ ga.

1200oC

III 1400oC

IV 1900oC 5

6

10 2000oC

7

II. Ảnh hưởng của nguyên tố tạp đến tính chất của gang: Gang là hợp kim Sắt-Carbon,thành phẩn carbon trong gang thường là 3-:-4,5%,cao hơn trong thép 2%. Ngòài ra trong gang còn chứa Silic,Mangan,Phospho,Lưu huỳnh.

II.1 Carbon:

Nếu carbon ở dạng hợp chất hóa học Xêmentic thì gang đó gọi là gang trắng.Nếu carbon ở dạng tự do Graphic thì gang đó gọi là gang xám.

Các loại gang khác nhau do thành phần hóa học và nhất là điều kiện đông đặc,tốc độ nguội ảnh hưởng đến cấu trúc tinh thể của gang .Khi tốc độ nguội nhanh ta thu được gang trắng, tốc độ nguội chậm ta được gang xám.

II.2 Silic:

Là nguyên tố ảnh hưởng nhiều nhất đến cấu trúc tinh thể của gang, vì nó thúc đẩy sự tạo thành Graphic,nên trong gang xám có thành phần silic cao khỏang 1-:-4,25%.

II.3 Mangan (Mn):

Mangan thúc đẩy sự tạo thành gang trắng và ngăn cản sự Graphic hóa.Do đó gang trắng thường chứa 2-:-2,5% Mn.

II.4 Phospho:

Phospho là nguyện tố có hại trong gang,nó làm tăng độ dòn và giảm độ bền của gang.Tuy nhiên nó lại gíup tăng tính chảy loãng trong khi đúc.

II.5 Lưu huỳnh (S)

Là nguyên tố có hại,làm giảm tính đúc và cơ tính của gang,làm gang dòn và giảm độ bền nên thành phần của nó không được quá 0,15%.

III. Các loại gang thường dùng:

Gang là loại vật liệu rẻ nên được sử dụng nhiều trong đời sống,ngoài gang xám, gang trắng, còn có gang dẽo, gang biến tính ,gang cầu.

GANG

GANG XÁM GANG TRẮNG GANG DẺO GANG BIẾN TÍNH GANG CẦU

GXxx (Cϥxx) GZxx(Kϥxx ) MGXxx (MCϥxx) GCxx (Bϥxx)

SilicGraphic ManganXementic %Cthấp Thêm FeroSilic Thêm

Manesium,FeroSilic

III.1 Gang xám :

III.1.1 Thành phần,ký hiệu : Được sử dụng nhiều nhất trong lãnh vực chế tạo máy. Gọi gang xám vì trên mặt gãy của nó có màu xám do cấu trúc tinh thể có carbon tự do.

Thành phần hóa học : C = 3-:-3,8% Si = 0,5 -:-3% Mn = 0,5 -:-0,8% S = 0,12 -:- 0,2 %

P =0,15 -:0,4%Ký hiệu: Theo TCVN gang xám ký hiệu GX xx .Số x thứ nhất chỉ giới hạn bền kéo ( kg/mm2)

Số x thứ hai chỉ giới hạn bền uốn (kg/mm2 )

Ví dụ : GX 32-52 là gang xám có giới hạn bền kéo là 32 kg/mm2 (320 MN/m2) và giới hạn bền uốn là 52kg/mm2 (520 MN/m2)

Theo tiêu chuẩn Liên xô (cũ),gang xám ký hiệu là Cϥ xx các chỉ số như TCVNVí dụ : Cϥ 24-44 là gang xám có giới hạn bền kéo là 24 kg/mm2 (240MN/m2) và giới hạn bền uốn là 44kg/mm2 (440MN/m2).

III.1.2. Tính chất : Cấu trúc tinh thể của gang xám có Carbon tự do dạng Graphic.Graphic có ưu điểm làm tăng độ chịu mòn của gang,có vai trò như chất bôi trơn.,làm giảm độ co ngót khi đúc . Nó còn làm cho phoi gang dễ bị vụn khi cắt gọt,cũng như làm giảm rung động của máy khi gang xám được dùng để đúc các chi tiết máy khi làm việc chịu rung động.

Nhược điểm Graphic làm gang có độ bền kéo kém,độ dẽo dai kém.

III.1.3 Công dụng : Do các tính chất trên ,gang xám thường được dùng chế tạo : thân máy, bệ máy,ống nước…đôi khi dùng đúc ổ trục nhỏ do tính chịu ma sát tốt.

III.2. Gang trắng :

Là loại gang có màu trắng do Carbon ở dạng Xêmentic,hàm lượng carbon 3 -:- 3,5%.Dạng Xêmentic của carbon làm gang trắng rất cứng và giòn không gia công cắt gọt được.Do tính chất trên nên gang trắng thường dùng làm các chi tiét có độ cứng cao,chịu mài mòn như: bi nghiền, trục cán,mép lưỡi cày, vành ngoài bánh xe lửa,quả lô máy chà sát gạo.

Trong thực tế người ta dùng gang trắng để luyện thép.

III.3. Gang dẻo:

III.3.1. Thành phần ,ký hiệu : Gang dẻo còn gọi là gang rèn ,nhờ nó có độ dẻo cao.

Theo tiêu chuẩn VN, gang dẻo được ký hiệu GZxx.Chữ x đầu chỉ giới hạn bền kéo (kg/mm2) Chữ x kế ,chỉ độ giãn dài tương đối tính theo%.

Ví dụ:GangGZ 50-4 là gang dẽo có giới hạn bền kéo 50 kg/mm2 và độ dãn dài tương đối là 4%.

Tương tự với ký hiệu Liên xô (cũ). Ví dụ Kϥ 30-6 là gang dẽo có giới hạn bền kéo 30kg/mm2 và độ dãn dài tương đối 6%.

III.3.2 Tính chất :,công dụng:

Thành phần Carbon trong gang dẻo thấp,nên lượng Graphic ít và lại tập trung từng cụm nên ảnh hưởng xấu của nó đến cơ tính của gang rất ít..So với gang xám, gang dẻo có độ bền và độ dẻo dai cao hơn.

Do đó ,gang dẻo được dùng để chế tạo các chi tiết chịu tải trọng lớn,hình dáng phức tạp như : các loại van,con lăn, cần gạt,bánh xe, hộp máy,bánh răng,bánh vít,piston…Kể cả các chi tiết do hình dạng và cấu tạo không thể đúc bằng thép được ,có thể thay bằng gang dẻo.

III.4 Gang biến tính: Để nâng cao cơ tính cuả gang xám bằng cách phân bố Graphic một cách đều đặn,ở dạng các phiến mỏng, người ta phải làm biến tính gang theo một công nghệ đặc biệt khi gia công gang.

III.4.1. Thành phần,& ký hiệu : Thành phần hóa học của nó giống gang xám,chỉ khác là trước khi rót gang lỏng vào khuôn,ta cho thêm một lượng nhỏ chất biến tính gồm Ferosilic ,hoặc Ferosilic Calci. Các chất này taọ nên những trung tâm kết tinh Graphic hóa nên càng làm các phiến graphic có kích thước nhỏ.

Ký hiệu cuả gang biến tính tương tự như gang xám, chỉ cấn thêm phía trước chữ M , Ví dụ MGX32-52

III.4.2.Tính chất ,công dụng: So với gang xám, gang biến tính có các tính chất tốt hơn như:

• Độ bền,độ dẻo dai cao hơn

Tính chống ăn mòn, chống mài mòn tốt hơn Kết cấu vật đúc đồng đều và nhỏ hạt hơn. Có thể nhiệt luyện để nâng cao cơ tính. Gía thành rẻ.

Gang biến tính được sử dụng nhiều để chế tạo thân máy,mâm cặp máy tiện,bánh răng có tải trọng nhỏ,ống lót xilanh…

III.5 Gang cầu : còn được gọi là gang độ bền cao.

III.5.1: Ký hiệu :

Theo TCVN, gang cầu được ký hiệu GC xx, chữ x đầu chỉ giới hạn bền kéo (kg/mm2), số x tiếp theo chỉ độ dãn dài tương đối %.

Tương tự cho ký hiệu gang cầu cuả Liên xô là Bϥ xx.

III.5.2. Tính chất :

Để làm cho gang tăng tính dẻo dai, người ta tạo các graphic cầu mà không làm ảnh hưởng đến độ bền chặt của cấu trúc gang,bằng cách cho thêm vào nước gang lỏng ngay trước khi rót vào khuôn một lượng nhỏ Magnie,sau đó là Ferosilic.

Do đó,gang cầu vừa có tính chất của thép,vừa có tính chất của gang,có độ bền cao mà độ dẻo dai cũng cao.Ngòai ra độ cứng và độ bền của gang cầu còn có thể tăng cao hơn nữa nếu được nhiệt luyện.

So với gang xám chỉ làm việc được ở nhiệt độ < 250oC thì gang cầu tốt hơn gang xám rất nhiếu vì nó có độ bền ngay ở nhiệt độ cao.Các chi tiết máy bằng gang cầu có thề làm việc bền vững ờ nhiệt độ đến 400oC.

III.5.3.Công dụng : Do có nhiều ưu điểm về cơ tính ,nên gang cầu ngày càng được sử dụng nhiều để thay cho thép trong một số chi tiết máy.

Gang cầu dùng để chế tạo các chi tiết Ôto,động cơ đốt trong như :trục khuỷu,piston ,tay bien,bánh răng và các chi tiết quan trọng khác như : trục chính máy công cụ, thay thép làm các đường ray nhỏ./.

CÂU HỎI:

1/Các nguyên nhiên vật liệu dùng để luyện gang.2/Ảnh hưởng của các tạp chất đến tính chất cuả gang.3/Trình bày ký hiệu,tình chất ,công dụng các loại gang thường dùng.4/ Loại gang nào thường dùng làm nguyên liệu để luyện thép? Vì sao ?

BÀI 3:

LUYỆN THÉP (3t)I.Tầm quan trọng của việc luyện thép:

Thép là vật liệu quan trọng của nền kinh tế quốc dân và được luyện ra từ gang.

Thép khác gang chủ yếu do thành phần hóa học chứa ít Carbon và các tạp chất có hại như Phospho,Lưu huỳnh. (Carbon trong thép < 2%, còn trong gang là 6% ).

Luyện thép là qúa trình khử bớt Carbon và các tạp chất có hại có sẵn trong gang.

II. Qúa trình luyện thép: Có 3 phương pháp luyện thép, Xét theo trình độ, quy mô ,chất lượng từ thấp đến cao là : Phương pháp lò chuyển, lò Mác tanh và lò điện.

*** Luyện thép trong lò chuyển có chất lượng thấp nhưng năng suất cao,vì đơn giản,không cần nhiều nhiên liệu,chủ yếu dùng áp suất không khí.

Nhược điểm phương pháp này khó có được các loại thép với thành phần hóa học theo yêu cầu và không sử dụng được thép vụn để nấu lại.

*** Lò Mac tanh: dùng để luyện thép có chất lượng cao chứa ít tạp chất có hại và có thể luyện được thép hợp kim các loại.,cũng như có thể sử dụng một lưọng thép vụn để nấu lại .

Thép lò Mac tanh có chất lượng cao hơn thép lò chuyển,nhưng thép không đòi hỏi cao về thành phần hóa học.

***Luyện thép bằng lò điện: là phương pháp sản xuất thép tốt nhất,vì không cần dùng ngọn lửa oxi hóa,và khí trời ít có khả năng chui vào lò ,nên có thể tạo trong lò môi trường khí trung tính. Việc khử O,P,S ở lò điện tiến hành rất triệt để,nên lò điện được dùng để luyện các loại thép hợp kim,thép gío,thép dụng cụ và các loại thép có yêu cầu đặc biệt,chất lượng cao.

III Ảnh hưởng các nguyên tố đến tính chất thép:

Ngòai Carbon là thành phần chủ yếu có trong thép ,còn có các nguyên tốkhác chiếm một lượng nhất định như Mangan,Silic do quá trình luyện thép cần cho thêm Ferosilic và Feromangan để khử Oxi,cũng như không thể loại hoàn toàn tạp chất có hại Phospho,Lưu huỳnh.

Nên thường có Mn < 0,8%, Si <0,5%, P<0,05%,S <0,05%.

Ngòai ra, do dùng lại các thép hợp kim trong qúa trình nấu luyện,nên một số thép carbon còn chứa một lượng nhỏ các nguyên tố hợp kim như Cr, Ni, W,Mo.

III.1 Ảnh hưởng của Carbon:Cơ tính của thép thay đổi rất nhiều khi thành phần carbon thay đổi. Nếu Carbon tăng sẽ làm độ bền, độ cứng của thép tăng nhưng lại làm độ dẻo dai giảm xuống.

Giới hạn bền cao nhất của thép ứng với thành phần carbon là 0,8 -:- 1 %Không dùng thép có carbon > 1,4%,vì thép đó qúa dòn.

III.2. Ảnh hưởng của Mangan:Mangan được đưa vào thép dưới dạng FeroMangan để khử Oxi cuả oxid sắt..

FeO + Mn ---------- MnO + Fe.

Đồng thời nó còn loại trừ FeS có hại đối với thép,nên nó có tác dụng tốt làm tăng cơ tính của thép

III.3. Ảnh hưởng của Silic:Silic cũng được đưa vào thép để khử Oxi, tác dụng khử của Silic còn mạnh hơn của Mangan,ngòai ra nó còn làm tăng độ bền ,độ cứng của thép.Tuy nhiên với hàm lượng trong thép carbon nhỏ nên ảnh hưởng của nó không lớn lắm.

III.4 Ảnh hưởng của Phospho :Phospho là tạp chất có hại có sẵn trong quặng sắt mà các phương pháp luyện chỉ khử được đến một giới hạn nhất định,nó làm cho thép giảm độ dẻo và tăng tính dòn cả ở nhiệt độ thường.Điều này đôi khi thích hợp cho việc áp dụng riêng để dễ gia công cắt gọt trên các máy tự động.

III.5. Ảnh hưởng của Lưu huỳnh :Lưu huỳnh cũng là tạp chất có haị,làm cho thép dòn nóng nên khó cán, rèn ,dập. Nó cũng chỉ được dùng làm tăng độ dòn để dễ gia công cắt gọt trên các máy tự động.

III.6.Ảnh hưởng của các chất khí ( Oxi,Nitơ )

Ngòai các nguyên tố trên thì Oxi, Nitơ là các tạp chất có hại làm thép dòn và cứng-riêng Nitơ có phần tốt tương đối vì nó làm nhỏ hạt cuả cấu trúc.

IV. Các lọai thép thường dùng : tùy theo việc sử dụng, người ta chia làm 2 nhóm chính : nhóm thép carbon và nhóm thép hợp kim.

IV. 1Thép carbon :

Định nghĩa &phân loại:

Thép carbon là hợp chất của sắt và carbon.Ngòai ra còn có vài nguyên tố khác (Mn,Si,P,S) với hàm lượng không đáng kể.

Thép carbon được chia làm 2 loại : thép carbon kết câú và thép carbon dụng cụ.

IV.1.1 Thép carbon kết cấu : Chiếm 80% số lượng thép sử dụng trong công nghiệp chế tạo máy. Nó có loại chất lượng thường và chất lượng tốt.(Ngoài ra còn có thép tự động cho máy gia công tự động )

*** Thép carbon kết cấu chất lượng thường: theo quy chuẩn, chia làm 3 nhóm.

Nhóm A : là nhóm đáp ứng các yêu cầu về cơ tính,chủ yếu là sản suất các chi tiết không cần nhiệt luyện..CT1,CT2,CT3,CT4,CT5,CT6 ,CT7,CT10,CT3Kπ. ký hiệu Kπ phiá sau chỉ thép có độ dẻo cao dùng để làm các chi tiết dập nguội

Để xác định thành phần % Carbon,ta lấy số thứ tự nhân vớí 0,07.Ví dụ thép CT3 có %C là: 3 x 0,07 = 0,21%

Nhóm B: là nhóm thép đáp ứng yêu cầu về thành phần hóa học.Ký hiệu M,Ƃ,K để chỉ cách chế tạo thép .M là thép lò Mac tanh, Ƃ là thép lò Betsơme, K là thép lò điện.

MCT0, MCT1,MCT2,MCT3,MCT4,MCT5,MCT6,MCT7,MCT3KπKCT0 KCT1,KCT2,KCT3,KCT4,KCT5,KCT6,KCT7,KCT2KπƂCT0 ,ƂCT3,ƂCT6

Nhóm C: là nhóm thép đáp ứng yêu cầu cả về cơ tính và thành phần hóa học.

ƂMCT2, ƂMCT3, ƂMCT4, ƂMCT5

ƂKCT2, ƂKCT3, ƂKCT4, ƂKCT5Trong các ký hiệu trên, chữ số càng lớn thì thành phần Carbon trong thép càng nhiều nên càng cứng và bền, nhưng độ dẻo và dai càng kém.

THÉP THÉP CARBON THÉP HỢP KIM

Thépcarbon KẾTCẤU ThépcarbonDỤNGCỤ

( Chiếm 80%) THÉP hợpkim KẾT CẤU THÉP hợp kim DỤNG CỤ

THÉP hợp kim ĐẶC BIỆT

---CHẤT LỰỢNG THƯỜNG(CT)

(thànhphầnC%= x .0,07) .

*NHÓM A:không cần nhiệt luyệnCT1CT7,CT10,CT3Kп

*NHÓM B:đápứngthành phần hóa học MCT0MCT7,MCT3KпƂCT0,ƂCT3,ƂCT6KCT0KCT7,KCT2Kп

*NHÓM C :cơ tính và hóa học

ƂMCT2ƂMCT5

ƂKCT2ƂKCT5--- CHẤT LƯỢNG TỐT

(Thànhphần C%= xx/10000)05Kп,08Kп,10,1565,70

---THÉP TỰĐỘNG

(thành phần C%=xx/10000)

A12,A20,A30,A40ᴦBẢNG CƠ TÍNH & THÀNH PHẦN HÓA HỌC của THÉP CARBON KẾT CẤU

CHẤT LƯỢNG THƯỜNG NHÓM AKÝ

HIỆU

THÉP

Thành phần hóa học Cơ tính

C Mn Si

S P B

(MN/m2)

Δ (%)

≥ Không qúa

CT0

CT1

CT2

CT3

CT4

CT5

CT6

CT7

≤ o ,23

0,07-0,12

0,09-0,15

0,14-0,22

0,18-0,27

0,28-0,37

0,38-0,50

0,50-0,63

0,35-0,50

0,35-0,50

0,40-0,65

0,40-0,70

0,50-0,80

0,50-0,80

0,55-0,85

0,12-0,30

0,12-0,30

0,17-0,35

0,17-0,35

0,17-0,35

0,060

0,055

0,055

0,055

0,055

0,055

0,055

0,053

0,070

0,050

0,05

0,05

0,05

0,05

0,05

0,05

≥ 320

320-700

340-420

410-430

450-480

540-570

640-670

700-740

18

28

26

22

20

16

12

9

---Công dụng: Thép carbon kết cấu chất lượng thường, được dùng để chế tạo các sản phẩm cơ khí có cơ tính không cao như Bulon,Ecu,vòng đệm,các chốt,trục,đầu nối ống. Các loại thép định hình L U I đều được chế tạo bằng thép carbon kết cấu chất lượng thường.

*** Thép carbon kết cấu chất lượng tốt:

---Tính chất : Được luyện trong lò Mac tanh, lò điện,hoặc lò chuyển thổi Oxi,nên thép này có cơ tính cao hơn so với thép carbon kết cấu chất lượng thường vì nó chứa ít P, S và ít tạp chất không kim loại.

--- Ký hiệu : loại chất lượng tốt gồm các ký hiệu :05Kπ, 08Kπ, 10, 15, 20, 25, 30,35,40,45,50,55,60,65,70.

Hai chữ số chỉ thành phần Carbon tính theo phần vạn ,có trong thép.

Ví dụ: Thép 45 là thép carbon kết cấu chất lượng tốt có chứa : C ¿45 x100 %

10000=0,45%

--- Công dụng : Được dùng để chế tạo các chi tiết chịu tải trọng nặng .

Thép có ký hiệu Kπ là thép có độ dẽo cao trong trạng thái nguội nên được sử dụng cho các chi tiết dập nguội.

Thép có ký hiệu 10,15,20 là thép có tính công nghệ tốt,dễ rèn,hàn,dập. Dùng làm bulon, đai ốc, các loại bạc,ống ,tấm thép hàn.Ngòai ra còn dùng cho các chi tiết chịu lực nhỏ (cấn phải qua thấm than)

Thép 40 và 45 là thép được dùng rộng rãi nhất, thường qua tôi và ram,ví dụ làm trục khuỷu,thanh truyền,cần gạt,các loại trục truyền.

Thép 55- 70 là thép chứa nhiều carbon dùng để chế tạo trục cán,lò xo,cán piston

THÀNH PHẦN HÓA HỌC của THÉP CARBON KẾT CẤU, CHẤT LƯỢNG TỐT

Ký hiệu thép

C Si Mn S P Cr Ni Không qúa

05 ≤ 0,06 ≤0,03 ≤0,04 0,035 0,035 ≤0,10 ≤0,2508 0,05 -0,012 0,03 0,25-0,50 0,040 0,040 ≤ 0,10 ≤0,2510 0,17-0,15 0,17-0,37 0,35-0,65 0,040 0,040 ≤ 0,15 ≤ 0,30

15 0,12-0,20 0,17-0,37 0,35-0,65 0,040 0,040 ≤0,30 ≤0,3020 0,17-0,25 0,17-0,37 0,35-0,65 0,040 0,040 ≤0,30 ≤0,3030 0,27-0,35 0,17-0,37 0,5-0,8 0,040 0,040 ≤0,30 ≤0,3040 0,37-0,45 0,17-0,37 0,5-0,8 0,040 0,040 ≤0,30 ≤0,3045 0,42-0,50 0,17-0,37 0,5-0,8 0,040 0,040 ≤0,30 ≤0,3050 0,47-0,55 0,17-0,37 0,5-0,8 0,040 0,040 ≤0,30 ≤0,3065 0,60-0,70 0,17-0,37 0,5-0,8 0,040 0,040 ≤0,30 ≤0,3070 0,65-0,70 0,17-0,37 0,5-0,8 0,040 0,040 ≤0,30 ≤0,30

BẢNG CƠ TÍNH của THÉP CARBON KẾT CẤU ,CHẤT LƯỢNG TỐT

HBKýhiệu Thép

TMN/m2

BMN/m2

δS

%Φ%

aHKJ/m2

Thép cánnóng Thép đã ủ

08 200 330 33 60 13110 210 340 31 55 14315 230 380 27 55 14920 250 420 25 55 16325 280 460 23 50 900 17030 300 500 21 50 800 17935 320 540 20 45 700 20740 340 580 19 45 600 217 18745 360 610 16 40 500 229 19750 380 640 14 40 400 241 20760 410 690 12 35 255 22965 420 710 10 30 255 22970 430 730 9 30 269 22975 900 1100 7 30 285 24180 950 1100 6 30 285 24185 1000 1150 6 30 302 255

*** Thép tự động: Thép này chứa thành phần S 0,3% và P đến 0,15%,mục đích tuy làm giảm độ dẻo dai nhưng tăng độ dòn ,nên dễ gia công cắt gọt trên máy tự động.

Ký hiệu thép này là Axx. A biểu thị thép tự động, xx biểu thị phần vạn carbon trong thép.

Ví dụ: A12, A20, A30,A35, A40ᴦ.

IV.1.2. Thép carbon dụng cụ:

*** Đặc điểm: là loại thép được sản xuất riêng để chế tạo dụng cụ cắt gọt kim loại,dụng cụ đo và làm khuôn dập.

*** Tính chất : Thép carbon dụng cụ có độ cứng cao sau khi nhiệt luyện,độ chiụ nhiệt thấp và độ dẻo dai cao.

***Ký hiệu: Thép carbon dụng cụ có Y7,Y8,Y9,Y10,Y11,Y12,Y13

Thép có chất lượng đặc biệt tốt là Y7A,Y8A ,Chữ A biểu thị chất lượng tốt vì chứa ít P và S.

Các số chỉ thành phần carbon theo phần nghìn.Ví dụ Y7 là thépcarbon dụng cụ chứa 0,7%C.

*** Công dụng: Thép Y7, Y8, Y9 dùng để chế tạo dụng cụ cắt có chịu lực va đập như đục,búa nguội.

Thép Y10,Y11,Y12 dùng chế tạo mũi khoan có đường kính nhỏ,taro,bàn ren,dao doa.

Thép Y13 để chế tạo các dụng cụ làm việc không chịu va đập nhưng cần độ cứng cao như mũi cạo,dũa.

Thép carbon dụng cụ sau khi tôi và ram đạt độ cứng HRC= 60-63,nhưng do tính chịu nhiệt thấp nên ở nhiệt độ 200-250oC độ cứng giảm.Do đó chỉ dùng chế tạo dụng cụ cắt làm việc ở tốc độ thấp, thường

≤10 mp hú t

.

THÀNH PHẦN HÓA HỌC và CÔNG DỤNG CỦA THÉP CARBON DỤNG CỤ

Ký hiệu

Thành phần hóa học Độ cứng HRC

Công dụng C Si P S

Chế tạo khuôn mẫuY7 0,6-0,7 0,35 0,04 0,30 60-63Y7A 0,6-0,7 0,30 0,03 0,02 60-63 Rèn chi tiết loại

nhỏ,kìm,đục nguội,lưỡi cưaY8 0,75-0,85 0,35 0,04 0,03 60-63 Làm chày cối dậpY8A 0,75-0,85 0,30 0,03 0,02 60-63 Búa rèn, búa nguộiY9 0,86-0,94 0,35 0,04 0,03 60-63 Làm chày dập,búaY9A 0,86-0,94 0,03 0,03 0,02 60-63 Dụng cụ cắt gỗY10 0,95-1,09 0,35 0,04 0,03 60-63 Làm mũi khoanY10A 0,95-1,09 0,30 0,03 0,02 60-63 Thăm dò địa chất,dao

tiện.Tarô,bàn ren,xoáy,cưa,dũa

IV,2 Thép hợp kim

IV.2.1. Định nghĩa & ký hiệu; thép hợp kim là thép carbon có chứa các nguyên tố kim loại khác như Cr,Mangan,Niken,Silic,Vonfram…

Ký hiệu các nguyên tố Niobi Nb Ƃ

Vonfram W B

Mangan Mn ᴦ

Đồng Cu д

Coban Co K

Molipden Mo M

Niken Ni H

Bo B P

Silic Si C

Titan Ti T

Vanadi V Ф

Crom Cr Х

Nhôm Al Ю

Thép hợp kim được ký hiệu bằng số và chữ liên tiếp nhau.Con số đầu chỉ thành phần carbon Ví dụ : thép 40 X là thép hợp kim kết cấu chứa 40 phần vạn carbon là 0,4% C

với thép hợp kim kết cấu là hai số đầu tiên chỉ thành phần Carbon

Với thép hợp kim dụng cụ,số đầu tiên chỉ phần nghìn C,nếu thép chứa 1% C hoặc lớn hơn thì số đầu tiên không ghi.

Các số đứng sau các chữ chỉ phần trăm nguyên tố có ký hiệu đó, nếu nguyên tố nào có 1% thì không ghi.

Ví dụ Thép 25 XM là thép hợp kim kết cấu Crôm,Molipden,chứa 0,25% C,≤ 1 %Cr,≤ 1 % Mn

-Nếu C trong thép nhỏ hơn 0,08% thì trước ký hiệu có ghi số 0

-Nếu C trong thép nhỏ hơn 0,04% thi trước ký hiệu ghi 00 Ví dụ 00X 18 H9

IV,2.2. Phân loại: gồm thép hợp kim kết cấu, hợp kim dụng cụ và hợp kim đặc biệt.

*** Thép hợp kim kết cấu:

---Đặc điểm :

Khắc phục được một số nhược điểm của thép carbon kết cấu như : độ thấm tôi ít, phải tôi trong môi trường làm nguội nhanh nên dễ gây vết nứt.hoặc khi tăng thành phần C để tăng độ bền, độ cứng,nhưng độ dẻo dai giảm. Do đó những chi tiết làm việc đòi hỏi độ cứng cao để chịu mài mòn vừa đòi hỏi dẻo dai để chịu va đập thì thép carbon kết cấu không đáp ứng được.

Thép hợp kim kết cấu khắc phục các nhược điểm trên nhờ các ưu điểm : độ bền, độ cứng, độ chịu mài mòn,chịu nhiệt tốt và thấm tôi lớn.

---Ảnh hưởng của các nguyên tố kim loại đến tính chất của thép:

Crom (Cr ): được đưa vào thép theo tỉ lệ 1,5 -:-2,5%,khi có yêu cầu đặc biệt có thể tăng thành phần đến 30%, có tác dụng làm tăng độ cứng,độ bền, có tác dụng chống ăn mòn cao. Thép chứa nhiều Cr có thể làm thép không rỉ và có từ tính ổn định.

Niken (Ni ): làm tăng độ chịu ăn mòn,tăng độ bền,độ dẻo, tăng độ chịu va đập của thép. Niken còn ảnh hưởng đến độ dãn dài của thép ( thép hợp kim Niva với 35-37% Ni dãn dài ‘~ 0 ở 80-100oC)

Silic ( Si ) Silic làm tăng độ đàn hồi và tính chống oxid hóa của thép. Thành phần Si¿1 % làm cho thép

có độ bền tăng. Thành phần Si tăng làm tăng điện trở và độ thấm từ của thép

Mangan ( Mn ) khi Mn có thành phần¿1 %,nó làm tăng độ cứng,độ mài mòn, sức chịu va đập

Molipden ( Mo) làm tăng tính chịu nhiệt, tính đàn hồi,giới hạn bền kéo,tính chống ăn mòn và chống oxid hóa ở nhiệt độ cao.

Vonfram ( W ) tạo nên cacbit vonfram rất cứng trong thép,làm thép có thể làm việc ở nhiệt độ cao

Vanadi ( V): làm nhỏ hạt,nên làm tăng độ cứng,độ bền của thép

Coban ( Co) làm tăng tính chịu nhiệt,từ tính và sức chịu va đập của thép.

--- Phận loại thép hợp kim kết cấu:

a/ Thép hợp kim kết cấu Crom : Thông dụng nhất là thép 15X, 20X, các sản phẩm làm bằng thép này phải qua thấm than,để làm tăng độ cứng mặt ngòai,nhưng bên trong sản phẩm vẫn giữ được độ dẻo dai.

Thép hợp kim kết cấu Crom dùng để chế tạo bánh răng, trục cam của động cơ đốt trong.

Ký hiệu:Thép Crom có thành phần C từ 0,9-:-1% ,và Crom từ 0,6-:-1,65% Ký hiệu щ X

6щX9 , ЩX10 ,ЩX15 được dùng trong công nghiệp chế tạo vòng bi

Chữ Щ là ký hiệu thép vòng bi, còn các số chỉ phần nghìn Cr trong thép.

b/ Thép hợp kim kết cấu Niken: là thép có độ bền cao, có tính đàn hồi và tính dẻo cao nên dễ hàn,dễ rèn.

Ký hiệu 13H5A, 30H3A .

Thép 13H5A có thành phần C¿0,15 % nên phải qua thấm than trước khi tôi

Thép 30H3A làThép hợp kim kết cấu Niken có chứa 0,2% C là loại thép tốt dùng để chế tạo các chi tiết chịu tải trọng động,sau khi nhiệt luyện có độ bền và độ dẻo dai va chạm rất cao .

c/ Thép hợp kim kết cấu Crom-Niken:

Thép này là một trong những loại hợp kim kết cấu được sử dụng nhiều nhất vì sau khi nhiệt luyện nó có độ cứng cao,độ bền,độ đàn hồi, và độ chịu va đập cao .

Ký hiệu : 20XHA, 12XH4A, 15XH3A , 37XH3A.

Thép 12XH4A, 15XH3A dùng để chế tạo chốt piston, trục cam,bánh răng…và các chi tiết chịu tải trọng lớn,tốc độ cao khi làm việc.

Thép 37XH3A có chứa nhiều Carbon,có tính cơ học rất cao.

CÔNG DỤNG của THÉP HỢP KIM KẾT CẤU

Ký hiệu thép Công dụng15X,20X,15XPA,15XФ , 20XФ

Thép cần thấm thanDùng cho các chi tiết nhỏ,làm việc có ma sát và yêu cầu có độ bền cao hơn so với thép carbon kết cấu dùng làm (chốt,piston,bánh răng,trục cam..)

12XH3A,12XH4A,20XH3A Dùng cho các chi tiết lớn có yêu cầu cao về độ bền, độ dẻo và độ dai cao ( bánh răng ,trục,chốt )

18XᴦT 15XᴦHTA Dùng để thay thế cho thép 12XH3A,12XH4A,20XH4A là loại thép rẻ tiền, có yêu cầu nhiệt luyện đơn giản saukhi thấmthan

30XᴦT 25XᴦHTA Dùng để chế tạo các chi tiết chịu tải trọng nặng40X, 45X ,38XA Thép có chất lượng tốt. Dùng cho các chi tiết làm việc với tốc độ

thấp,tải trọng trung bình(bánh răng,xilanh động cơ máy bay,rotor bơm thủy lực,trục chính máy công cụ,thanh truyền động cơ đốt trong )

40XHMA, 40 XᴦT, 38XH3BA

Dùng cho các chi tiết chịu tải trọng thật lớn

BẢNG CÔNG DỤNG CỦA THÉP HỢP KIM KẾT CẤU THẤP

19ᴦ Dùng chế tạo đường ống dẫn dầu hỏa và khí đốt có áp suất cao 19ᴦ2 Dùng chế tạo các kết cấu thép hàn,các toa xe,lò cao,các thiết bị cho ngành dầu mỏ

và hóa chất. 12ᴦC Dùng cho các chi tiết trong chế tạo cơ khí,chế tạo ôtô,làm các ống dẫn cao áp 14XᴦC Dùng chế tạo các ống thép hàn cho đường ống dẫn hơi cao áp 15XHC Dùng cho các công trình xây dựng,cầu đường ,toa xe và chi tiết cần có yêu cầu cao

về chống rỉ trong không khí

*** Thép hợp kim dụng cụ:

---Đặc điểm: hầu hết thép hợp kim dụng cụ đều có thành phần Crom là chủ yếu. Thép này có ưu điểm khi tôi có tốc độ làm nguôị chậm, nên tránh được nứt vỡ cong vênh,thích hợp với việc chế tạo dụng cụ cắt,khuôn dập..So với thép carbon dụng cụ,thì thép hợp kim dụng cụ có tính chống mài mòn tốt hơn,chịu nhiệt tốt hơn và còn có độ thấm tôi sâu,biến dạng nhỏ hơn các loại thép khác

---Phân loại &ký hiệu:

a/ Thép hợp kim dụng cụ Crom:

có ký hiệu X12, Xᴦ, 9X là loại thép ít biến dạng khi tôi,có độ cứng cao, độ dẻo dai cao.

Thép hợp kim dụng cụ Crom dùng để chế tạo dụng cụ cắt và khuôn dập tốt.

THÀNH PHẦN HÓA HỌC & CÔNG DỤNG của THÉP HỢP KIM DỤNG CỤ CROM

Ký hiệu thép

Thàmh phần hóa học Công dụng C Mn Si Cr

X12 2 -:-2,3 ≤ 0,35 ≤ 0,4 11,5-:-13,0 Làm khuôn dập nguội có lực va đập nhỏ,khuôn kéo

kimloại,taro,bàn ren

Xᴦ 1,3-:-1,5 0,45_:-0,7 ≤ 0,35 1,3-:-1,6 Làm các dụng cụ cần ít biến dạng khi tôi,dụng cụ đo,dưỡng kiểm,taro,dao phay,bàn ren.

9X 0,8-:-0,95 0,25-:-0,45 0,25-:-0,45 1,4-:-1,7 Làm trục cán nguội,khuôn dập nguôị,dụng cụ cắt gỗ

b/ Thép hợp kim dụng cụ Crôm- Silic

Là loại thép có độ bền, độ cứng cao,độ đàn hồi tốt ,chịu va đập.

Thường dùng làm mũi khoan,mũi doa,taro,bàn ren,khuôn dập,đục,lưỡi cạo.

Ký hiệu 9XC, 6XC, 4XC.

Ký hiệu thép

Thành phần hóa học Công dụng C Mn Si Cr

9XC 0,85-:-0,95 0,3-:-0,6 1,2-:-1,6 0,95-:-1,25 Làm mũikhoan,mũidoa,taro, bàn ren,khuôn dập

6XC 0,6-:-0,7 ≤ 0,4 0,6-:-1,0 1,0-:-1,3 Làm mũi đụcmáy,khuôn dập nguội cở nhỏ

4XC 0,35-:-0,45 ≤ 0,4 1,2-:-1,6 1,3-:-1,6 Làm đục,lưỡi cạo,cắt nguội và cắt nóng kim loại

c/ Thép gìó:

--Cũng là thép hợp kim dụng cụ,nhưng khác các loại trên là thép gío có thể làm việc ở nhiệt độ cao khoảng 600oC mà độ cứng không đổi,nên thép gío có thể làm dao cắt gọt kim loại ở tốc độ cao hơn nhiều so với các hợp kim dụng cụ khác.

--Ảnh hưởng của các nguyên tố hợp kim: trong các nguyên tố hợp kim có trong thép gíó thì Vonfram là quan trọng nhất, phần lớn là cácbít Vonfram Fe2W2C.

Vonfram làm cho thép gío có độ cứng nóng cao

Crom với thành phần gần 4% làm cho thép gío có tính thấm tôi rất cao,gần như có thể thấm tôi tới tiết diện bất kỳ.

Vanadi dưới dạng cácbit Vanadi VC , rất cứng và ổn định nên làm tăng tính chống mài mòn của thép gío ,vì Vanadi là nguyên tố tạo thành cácbit mạnh hơn Vonfram.

Coban là nguyên tố không tạo thành cácbít mà chỉ có thể hòa tan trong dung dịch đặc để làm tăng tính

chịu nhiệt và nó còn làm hạn chế sự phát triển cuả các bit ở nhiệt độ cao.

--Ký hiệu thép gío ; P9 ,P18, P10K5Ф5 ,P6M3

Số đứng sau chữ P chỉ % Vonfram W

Số đứng sau chữ Ф chỉ % cuả Vanadi V

Số đứng sau chữ M chỉ % cuả Molipden Mo

Số đứng sau chữ K chỉ % cuả Coban Co

Số % Cr không ghi vì các loại thép gío đều có gần 4% Cr.

Thép gío có năng suất trung bình P9 và P18 giữ được tính năng cắt gọt đến 600oC dùng để gia công các vật liệu mềm và độ cứng trung bình ,như dao tiện ,phay,khoan ,khoét, doa ,taro,bàn ren. Trong đó P18 có tính mài mòn tốt hơn nhưng đắt tiền vì chứa nhiều Vonfram, còn P9 có tính mài kém hơn vì chứa nhiều Vanadi

Thép gió có năng suất cao: như P9Ф5 ,P14 Ф4, P10Ф5K5 ,P18K5Ф2 có tính chống mài mòn và tính cứng nóng cao dùng để gia công các vật liệu có độ cứng cao,các hợp kim bền nóng và thép không rỉ.

*** Thép hợp kim đặc biệt: có 5 loại.

---Thép không rỉ; có khả năng chống laị sự ăn mòn rất cao của môi trường :không khí, nước biển, dung dịch kềm và acid,nhờ một trong các nguyên tố cấu thành quan trọng là Crom.Trên bề mặt của thép tạo thành lớp màng mỏng Cr2O3 có khả năng chống rỉ. Nếu cho thêm Niken vào thép này thì tính chống rỉ càng cao. Do đó cần phân biệt 2loại : thép Crom chống rỉ và thép Crom-Niken chống rỉ.

Các ký hiệu : 1X13 ,2X13, 3X13,4X13, X17, X25ᴦ ,X28 ,OX18H9, 1X18H9, 2X18H9 , X18H9..

Thép 1X13,2X13 làm cánh quạt turbin,subap,xilanh các loại bơm.

Thép 3X13,4X13 làm các dụng cụ đo ,dụng cụ y tế,vòng bi.lò xo.

Thép X17, X25ᴦ,X28 dùng trong công nghiệp hóa thực phẩm.

Thép X18H9, 2X18H9 được làm thành các tấm mỏng để chế tạo các chi tiết có độ bền cao cần hàn điểm.

Thép 0X18H9, 1X18H9 ,2X18H9 dùng trong ngành kỹ nghệ hàng không và lãnh vực trang trí trong công nghiệp xây dựng .

---Thép chịu nhiệt và bền nhiệt:

a/ Thép chịu nhiệt : là loại thép có khả năng chịu đựng nhiệt độ cao của các khí có tính ăn mòn kim loại. Tính chịu nhiệt chủ yếu là của Crom và vai trò của nhôm,silic.

Mặt ngòai của thép chịu nhiệt có hình thành một lớp mỏng,chắc, gồm hỗn hợp cùa Oxid Crom và Oxid sắt.Lớp màng này ngăn không cho Oxi của không khí hoặc các khí nóng khác xâm nhập sâu vào

thép.

Ký hiệu: 4X9C2 ,X6CЮ và 1X12CЮ.

Thường dùng chế tạo các chi tiết làm việc ở nhiệt độ cao (700-:-1100oC) nhưng không chịu tải trọng lớn như subap ôtomáy kéo,buồng đốt của động cơ đốt trong.

b/ Thép bền nhiệt: là loại thép ở nhiệt độ cao không bị oxid hóa để tạo thành các vẩy và không giảm độ bền. Nó làm việc ở nhiệt độ cao mà cơ tính không bị giảm vì nó chứa các nguyên tố hợp kim nóng chảy ở nhiệt độ cao như Vonfram,Molipden và các loại thép bền nhiệt đều có chứa Crom.

Thép bền nhiệt dùng để chế tạo các chi tiết làm việc chịu tải trọng nặng và chịu nhiệt độ 350-:-700oC như các đường ống,các bộ phận bơm,cán piston,subap động cơ đốt trong,cánh turbin khí,rotor.

Ký hiệu: X6CM, 4X10C2M ,1X11MФ, 1X14H18B2ƂP,4X14H14B2M.

---Thép có điện trở lớn:

Có 4 loại thép có điện trở lớn là X13Ю4 ,0X23Ю5 ,0X23Ю5A, 0X27Ю5A.Trong đó có 3 loại thép lấy Niken làm căn bản là X15H60, X20H80 , X20H80T3, các thép này có thể làm việc được ở nhiệt độ cao từ 1000-:-1200oC.

Thép này được sử dụng trong các lò điện và thiết bị sấy nóng ,ngoài tính điện trở cao còn có tính chịu oxid hóa cao.

--- Thép có từ tính và không từ tính: liên quan đến từ tính có 3 loại thép.

Thép từ tính cứng: chủ yếu dùng làm nam châm vĩnh cưũ.

Là thép hợp kim gồm Crom,Vonfram, Coban. Ký hiệu :EX,EX3,E7B6,EX5K5,EX9K15M.

Hợp kim có 11-:-15%Al, 22-:-25% Ni,còn lại là Sắt gọi là hợp kim Ani .Nếu có thêm Coban nữa thì gọi là hợp kim Anico. Cả hai Ani và Anico được dùng nhiều trong kỹ thuật điện vì có lực khử từ lớn.

Nhược điểm Ani và Anico là tính công nghệ kém,không thể gia công bằng áp lực được và khó cắt gọt nên được chế tạo bằng cách đúc hoặc ép ở dạng bột kim loại.

Thép từ tính mềm: dùng để chế tạo lỏi các động cơ điện,biến áp và các chi tiết làm việc trong từ trường thay đổi.trong kỹ thuật điện,thép này ở dạng tấm mỏng 0,1 0,2 0,35, 0,5 và 1mm khổ rộng 240 -:- 1000mm dài 720 -:- 2000mm.

Đặc điểm thép này có độ từ thẩm lớn và lực khử từ nhỏ .Thành phần Silic càng nhiều thì lực khử từ càng nhỏ và thép bị dòn. Thành phần Si ≤ 4,8 %.

Ký hiệu thép này là: Э11, Э21, Э32, Э43A, Э1200. Trong đó chữ Э chỉ cho thép dùng trong kỹ thuật điện.,các số chỉ cho tính chất điện và từ của thép ( số thứ nhất chỉ tổn thất trung bình, số thứ hai chỉ tổn thất hơi thấp, số thứ ba chỉ tổn thất thấp) –số thứ ba nếu là 0 chỉ cho thép cán nguội.

Thép không từ tính: có các ký hiệu H9ᴦ9, 55ᴦ9H9X3. Để chế tạo máy điện cần có vật liệu không từ tính nhưng có cơ tính tốt nên ta dùng thép không từ tính thay cho hợp kim màu :đồng

nhôm.. bằng cách cho vào trong thép một lượng Niken,hoặc Mangan nhất định.

--- Thép có tính giãn nở đặc biệt:

Trong các dụng cụ đo đặc biệt chính xác đòì hỏi kim loại có kích thước không đổi,người ta dùng hợp kim Niva,Ký hiệu H36 là hợp kim của sắt và 36 % Ni hệ số dãn nở ~0 ở 80-100oC

Hoặc dây tóc ,lò xo đồng hồ,ngoài yêu cầu thép không giãn nở còn không thay đổi độ đàn hồi,người ta dùng hợp kim Elinva X8H30 thành phần gồm có 36% Ni, 7-:-12 % Cr còn lại là sắt.

Để có các hợp kim có hệ số dãn nở gần bằng của thủy tinh ( trong dây dẫn bóng đèn chân không ) ta sử dụng Platinit H42 là hợp kim chứa 42% Ni và sắt./.

CÂU HỎI:

1/ Ưu nhược điểm các phương pháp luyện thép.

2/Ảnh hưởng của các nguyên tố tạp chất đến tính chất của thép.

3/Thế nào là thép carbon? Tính chất ký hiệu,công dụng của các loại thép carbon kết cấu.

4/Thế nào là thép hợp kim? Các quy định của thép hợp kim.

5/Đặc điểm,tính chất,ký hiệu,công dụng của thép carbon dụng cụ.

6/Đặc điểm của thép hợpkim kết cấu. Ảnh hưởng của các nguyên tố kim loại đến tính chất của thép hợp kim.

7/Tính chất,ký hiệu ,công dụng của các loại thép hợp kim kết cấu.

8/Đặc điểm thép hợp kim dụng cụ.Cho biết tính chất ,ký hiệu,công dụng của chúng.

9/Tính chất,ký hiệu công dụng của các loại thép hợp kim đặc biệt.

BÀI 4

HỢP KIM CỨNG (1 t)

I. Tính chất,thành phần của hợp kim cứng :I.1 Tính chất chung &Công dụng :Hợp kim cứng có độ cứng rất cao (75-:-76 HRC ) có tính cứng nóng cao (800-:-1000oC)nên thường làm dụng cụ cắt ,tốc độ cắt đạt hàng nghìn m/phút. Độ cứng của nó cao nhưng không do nhiệt luyện mà do bản chất cuả nó.Ngoài ra,hợp kim cứng còn được gắn vào các dụng cụ

khoan địa chất,làm khuôn kéo kim loại hoặc phủ lên các chi tiết làm việc mau mòn để tăng tuổi thọ.Ví dụ: khi phủ hợp kim cứng lên má kẹp của máy nghiền thì tuổi thọ của nó tăng gấp 5-:-6 lần

I.2 Thành phần: thành phần chủ yếu của hợp kim cứng là các bit kim loại có tính khó nóng chảy như cacbit Vonfram,cacbit Titan với Coban làm chất kết dính.Cácbit là hợp chất hóa học của các kim loại và carbon. Cacbit Titan và Vonfram có độ cứng và ổn định cao nên hợp kim cứng giữ được độ cứng ở nhiệt độ rất cao.

Hợp kimcứng được chế tạo theo phương pháp bột mà không bằng nấu chảy như thép vì các bit này có độ nóng chảy rất cao .Công nghệ luyện kim chế tạo ra các loại bột cacbit Titan và cacbit Vonfram với các cỡ hạt rất nhỏ rồi trộn thật đều với kim loại Coban,sau đó ép trong khuôn định hình tạo thành các lưỡi cắt có kích thước theo yêu cầu.

II. Phân loại & công dụng từng loại: Có 2 loại chính :II,1 Hợp kim cứng dùng để hàn đắp: gồm các loại : loại đúc,loại hàn và loại que hàn để hàn điện. Loại hợp kim để hàn đắp lên bề mặt của vật chịu mòn,hoặc dao cắt băng cách hàn hơi hoặc hồ quang điện.

II.2 Hợp kim cứng loại gốm: dùng để cắt gọt kim loại,chia làm 3 nhóm : nhóm Vonfram ký hiệu BK ,nhóm Titan-Vonfram ký hiệu TK ,nhóm Titan-Titan-Vonfram. Hai nhóm đầu sử dụng phổ biến.--- Nhóm hợp kim cứng Vonfram BK : cấu tạo bởi các bit Vonfram và kim loại Coban kết dính. Các ký hiệu BK2, BK3 , BK6, BK8, BK8BChữ B chỉ cacbit Vonfram, K chỉ Coban ,số sau chữ K chỉ % Coban.Ví dụ : BK8 gồm 8% Coban,còn lại 92% các bit Vonfram.--- Nhóm hợp kim cứng Titan- Vonfram TK: cấu tạo bởi các bit Vonfram WC, các bit Titan TiC và Coban làm chất kết dính.Thường dùng các loại T5K10, T14K8,T15K6,T30K4,T60K6 T15K6M. Chữ T và số tiếp theo chỉ Titan và % TiChữ K và số tiếp theo chỉ Coban và % Co. Còn lại là các bít Vonfram. Chữ sau cùng: B chỉ độ hạt to và M chỉ hạt mịnVí dụ T15K6 chứa 15% các bit Titan và 6% Coban,79% cacbit Vonfram

+++Tính chất : Độ cứng các loại nàỳ phụ thuộc vào các loại cácbit và số lượng Coban.Nhóm TK cứng hơn nhóm BK vì cacbit Titan cứng hơn Vonfram,và càng nhiều Coban thì độ cứng càng thấp nhưng độ dẽo dai tăngVí dụ BK2 cứng hơn nhưng kém dẻo hơn BK6. Tính cứng nóng rất cao,tính này càng cao khi các bit có cỡ hạt càng nhỏ( chữ M ) và nhiều Titan hơn Vonfram. Nhiều Coban làm hợp kim giảm tính cứng nóng. Hợp kim cứng có tính dòn cao hơn thép và có tính dính với vật liệu gia công. Hợp kim nhóm TK có tính dính nhỏ hơn và bắt đầu dính ở nhiệt độ cao hơn nhóm BK, lượng Coban càng nhỏ thì tính dính càng ít.Ví dụ giữa BK6 và BK6M thì BK6M có hạt mịn hơn nên độ cứng cao hơn và độ chịu mòn tốt hơn

+++ Công dụng:Hợpkim cứng nhóm BK có tính cứng nóng thấp hơn nên được dùng để gia công gang (gang xám,dẻo,cầu) hay hợp kim mầu là loại vật liệu có tính gia công cắt gọt cao (phoi gang dễ gảy và phoi của hợp kim màu thì mềm)Hợp kim cứng nhóm TK có tính cứng nóng cao hơn nên được dùng để gia công thép có độ cứng cao,thép không gỉ và các loại vật liệu cứng khác./.

CÂU HỎI:1/Tính chất và thành phần hợp kim cứng.2/Phân loại hợp kim cứng.Cho biết công dụng của hợp kim cứng dùng để hàn đắp.3/Thành phần,Ký hiệu, công dụng của hợp kim cứng dùng để cắt gọt.

BÀI 5:

KIM LOẠI MÀU& HỢP KIM MÀU (3t)

I Tính chất chung của kim loại màu:Sắt vànhững hợp kim cùa nó gọi là hợp kim đen.Tất cả kim loại còn lại và những hôïp kim của chúng gọi là hợp kim màu.

Hợp kim màu có độ nóng chảy thấp,nên dễ nấu luyện,đúc thành các vật dụng ,chi tiết có hình dạng phức tạp khác nhau.

Cơ tính của kim loại màu khá cao, có khả năng chống mài mòn và chống ăn mòn cao.Tính deûo của nó rất tốt nên dễ gia công bằng các phương pháp như rèn ,cán ,dát mỏng,kéo,cắt gọt…

Tính dẫn nhiệt và dẫn điện tốt.Một số kim loại màu có từ tính cao ( Niken, Coban…)

Một số khác có tính phóng xạ ( Radium, Uranium…) dùng trong ngành năng lượngngưyên tử.

Một số kim loại màu có tính hóa học tốt không bị rỉ, được dùng trong công nghiệp hóa chất.

II.Vài kim loại màu và hợp kim màu thường dùng:

II.1.Đồng và hợpkim đồngII.1.1 Đồng

Đồng là kimloại màu đỏ,có khối lượng riêng 8,93g/cm3,nóng chảy ở nhiệt độ 1083oC.Qúa trình kết tinh, đồng có tổ chức lập phương diện tâm ,và tổ chức tinh thể này không thay đổi cho đến khi làm nguội đến nhiệt độ thường. -Đồng không có biến đổi thù hình.

Đồng có tính dẫn điện sau bạc, tính dẫn nhiệt cao nhưng độ bền ,độ cứng không lớn lắm.Khi đã ủ ,đồng có giới hạn bền Ϭb =250 MN/m2 và HB = 60 Kg/mm2 ,nhưng có ưu điểm độ deûo cao δ =45% ,và có thể dát mỏng thành tấm có bề dày 0,05mm

Đồng rất bền với môi trường không khí, nước, nhưng ở nhiệt độ cao nó bị oxid hóa mạnh hơn cả sắt và thép

Đồng dễ hòa tan trong acid Nitric, acid Sulfuric,acid Clorhydric ,nhưng rất bền trong dung dịch kiềm.

Về nhiệt luyện, đồng cũng như các kim loại nguyên chất khác ,chỉ có một cách duy nhất là ủ kết tinh lại. Ủ đồng ở 500-:- 700oC,sau khi ủ làm nguội nhanh trong nước.(Nhiệt độ cao hơn, đồng bị oxid hóa mạnh ).

Đồng nguyên chất kém bền và tính công nghệ kém nên ít dùng trong chế tạo máy mà thường dùng các hợp kim của đồng,có tính đúc và gia công cắt gọt tốt,độ bền cao.

KÝ HIỆU & THÀNH PHẦN HÓA HỌC & CÔNG DỤNG của ĐỒNG NGUYÊN CHẤT

Ký hiệu Thành phần Đồng (%)

Công dụng

M00 99,99 Làm dây dẫn điệnM0 99,95 Làm dây dẫn điện và các hợp kim tinh khiếtM1 99,90 Làm dây dẫn điện và các hợp kim cao cấpM2 99,70 Làm bán thành phẩm cao cấp và các hợp kim cơ bản là đồngM3 99,50 Làm đoàng đúc và đồng gia công bằng áp lực với chất lượng thườngM4 99,0 Dùng làm các hợp kim phụ

II,1.2 Hợp kim đồng: Hai hợp kim của đồng thường dùng trong kỹ thuật là đồng thau và đồng thanh.

+++ Đồng thau: ( Laton )

--- Cấu tạo & tính chất: Là hợp kim của đồng và kẽm,thành phần kẽm ≤ 45 % . Cấu tạo và tính chất của đồng thau phụ thuộc vào lượng kẽm này.

Nếu thành phần kẽm ≤ 39 % thì ta có đồng thau cấu tạo một pha (α ), là dung dịch rắn của kẽm trên đồng, do đó đồng thau α có tính mềm và deûo.Nếu thành phần kẽm từ 40-:- 45% thì có cấu tạo gồm 2 pha là α và β. Pha β là dung dịch rắn trên nền của hỗn hợp hóa học CuZn, nó rất cứng và dòn hơn pha α.

Trên biểu đồ,độ deûo lớn nhất ứng với 30% Zn, nếu kẽm ≥ 45 % thì độ bền và độ deûo giảm đi và không được dùng cho các chi tiết máy.

HB(Kg/mm2)

δ(%)

40

20

O 10 20 30 40 50 60 70% Thành phần kẽm

CƠ TÍNH của HỢP KIM ĐỒNG pha KẼM

Để nâng cao cơ tính của đồng thau, dùng nhiệt luyện bằng cách ủ kết tinh lại ở nhiệt độ 600-:-700oC,để khử bớt các ứng suất tồn tại do qúa trình gia công bằng áp lực.Nhưng đồng thau một pha α không thể nhiệt luyện để tăng độ bền , còn đồng thau hai pha α +β có thể nhiệt luyện để tăng độ bền nhưng thực tế ít sử dụng.

Phân biệt đồng thau nhị nguyên ( chỉ gồm 2 kim loại đồng và kẽm )Đồng thau đa nguyên là hợp kim của đồng kẽm và các kim loại khác như:nhôm,sắt,Niken…được đưa vào để làm tăng cơ tính đồng thau.Một số kim loại khác như thiếc,Mangan..để tăng tính chịu ăn mòn của đồng thau trong nước biển. còn Chì với thành phần 1-:-3% để làm đồng thau dễ cắt gọt.Phân biệt theo cách sử dụng ,còn có đồng thau để đúc và đồng thau để gia công bằng áp lực.---Ký hiệu theo Liên Xô cũ Đồng thau nhị nguyên được ký hiệu chữ л đứng đầu, tiếp đó là số chỉ % đồng,còn lại là kẽm và các tạp chất khác.Ví dụ : л 68 có 68 % đồng còn lại 32% kẽm và các tạp chất khác. Đồng thau đa nguyên,ngoài ký hiệu trên còn thêm các chữ khác, theo thứ tự chỉ % nguyên tố kim ,loại chứa trong đồng thau. Ví dụ: лKC80-3-3 là đồng thau đa nguyên có 80% đồng,3% Silic,3% Pb còn lại là 14%Zn và các tạp chất khác.Cuối ký hiệu loại đa nguyên còn có chữ л để chỉ loại đồng thau đúc.

α α β f

δ

HB

Ví dụ: л K80-3л là đồng thau đa nguyên để gia công đúc, có 80% đồng, 3% Silic còn laïi 17%laø kẽm và các tạp chất.

Ký hiệu các nguyên tố kim loại trong hợp kim Đồng của Liên Xô (cũ )

Tên Nguyên tố kim loại Ký hiệu Tên Nguyên tố kim loại Ký hiệuNhômBeriliSắtSilicMagnieManganPhospho

AƂЖKMᴦMЦФ

ĐồngNikenThiếcChìKẽmCrom

MHOCЦX

---Công dụng : dùng để chế tạo các ống đồng,tấm đồng ,dây đồng,dùng cho các ổ đở trục,bánh răng, các chi tiết chống ăn mònTÍNH CƠ HỌC & CÔNG DỤNG của MỘT SỐ ĐỒNG THAU

Ký hiệu Giới hạn bềnMN/m2

Độ giản dài tương đối %

Độ cứng HBKg/mm2

Công dụng

Đồng thau gia công bằng áp lựcЛ90.

Л68

Л62

Đồng thau đúc(trong khuôn kim loại)

260

320

320

45

55

49

53

52

56

Dùng chế tạo các tấm đồng mỏng

Dùng chế tạo các thanh đồng ,tấm đồng,ống đồng dây đồngCheá taïo caùc taám ñoàng,oáng đồng,dâyđồng

ЛA65-2,5 ЛK80-3

ЛAЖ60-1-1ЛOC58-2-2

400300

480300

1515

184

90100

9080

Dùng chế tạocác chi tiếtchống ănmònDùng cho cáctrang bị tàu thuỷ

Dùng làm ổ đở trụcDùng làm bánh răng

+++ Đồng thanh ( Bronze ):

--- Cấu tạo,tính chất:Là hợp kim cuả đồng có pha thêm các kim loại như thiếc,nhôm,kẽm,Silic, Berili,Crom…Một số ít loại đồng thanh còn có thêm sắt,Mangan,Niken,Chì..Nên tương ứng ta có đồng thanh thiếc,đồng thanh silic,đồng thanh kẽm,đồng thanh nhôm…

Đồng thanh có tính đúc rất tốt và đặc tính là dễ cắt gọt,có tính chịu ăn mòn cao và một số loại còn có tính chống mài mòn cao được dùng làm hợp kim đỡ sát,chế tạo các ổ trượt.--- Ký hiệu Liên Xô cũ là Ƃp, sau đó là tên kim loại thêm vào,tiếp theo là thứ tự % kim loại pha thêm.Ví dụ: ƂpOФ10-1 làloại đồng thanh có 10% thiếc,1%Phostpho,còn lại là 89% là đồng và các tạp chất khác. *** Đồng thanh thiếc có chứa 5-6% thiếc,làm đồng thanh có tính dẻo có thể dập nguội được.Loại chứa nhiều thiếc là đồng thanh dùng để đúc.Trong chế tạo máy,thường dùng loại có hàm lượng thiếc ≤ 10 % vì nếu lớn hơn sẽ làm đồng thanh thiếc bị dòn.Để nâng cao tính cắt gọt,người ta thêm kẽm.Để giảm giá thành và tăng độ bền,người ta thay một phần thiếc trong đống thanh bằng một lượng chì.Ký hiệu: ƂpOЦCH3-7-5-1, ƂpOЦC3-12-5 , ƂpOЦC5-5-5 , ƂpOЦC 6-6-3, ƂpOЦC 4-4-17ƂpOЦC3,5-6-5.Công dụng : dùng làm các trang bị trong nước biển,nước ngọt,các chi tiết chịu ma sát, chịu mài mòn,làm hợp kim đỡ sát,các chi tiết cuả máy kéo.Đối với chi tiết đặc biệt quan trong,người ta dùng loại đồng thanh đặc biệt ƂpOЦ10-2,ƂpOФ10-1.Loại ƂpOЦ10-2 để chế tạo các chi tiết có độ bền cao từ 200-250MN/m2, chịu áp suất cao hoặc tải trọng nặng.Loại ƂpOФ10-1 để làm các chi tiết có độ bền cao 250-:-350MN/m2, độ cứng HB= 120,có hệ số ma sát nhỏ, thường làm các ổ đở, trục vít bánh vít…

TÍNH CHẤT CƠ LÝ & CÔNG DỤNG CỦA ĐỒNG THANH THIẾC

Ký hiệu Giới hạn bền kéo MN/m2

Độ dãn dài tương đối %

Độ cứng HB

Công dụng

ƂpOЦCH3-7-5-1 180 8 60 Dùng cho trang bị trong nước biển và trong hơi nước ( áp suất đến 25 at )

ƂpOЦC3-12-5 180 8 60 Dùng cho trang bị trong nước ngọt và trong hơi nước ( áp suất đến 25 at)

ƂpOЦC5-5-5 150 6 60 Dùng làm các chi tiết chịu masát,chịu mài mòn, và làm hợp kim đỡ sát

ƂpOЦC 6-6-3 150 6 60ƂpOЦC 4-4-17 150 5 60 Dùng cho chi tiết chịu masát,chịu mài mòn, và

làm hợp kim đỡ sátƂpOЦC3,5-6-5 150 6 60 Dùng làm các chi tiết của mày kéo

*** Đồng thanh nhôm:Đồng thanh nhôm rẻ tiền hơn đồng thanh thiếc,nếu chứa nhiều nhôm sẽ làm đồng thanh rất dòn,và nếu ngoài nhôm còn thêm vào các kim loại Mangan,sắt,Niken thì có thể làm đồng thanh bớt giòn và tăng thêm độ bền, đặc biệt là Niken còn làm cho đồng thanh nhôm có tính bền nhiệt.Ưu điểm : có cơ tính tốt hơn đồng thanh thiếc, có thể đạt Ϭ B= 300-:-700 MN/m2, δ =5-:-40%,

HB =80-:-200Kg/mm2, và còn có thể nâng cao cơ tính đồng thanh bằng nhiệt luyện( ủ kết tinh lại ).

Ví dụ : ƂpAЖH10-4-4 sau khi tôi ở nhiệt độ 900-:-920oC trong nước và ram ở nhiệt độ 650oC trong 1,5 giờ sẽ đạtϬ B=650 MN/m2, δ = 5%, HB= 200-:-240 Kg/mm2. Độ chịu ăn mòn của đồng thanh nhôm tốt gấp 5 đến 12 lần hơn đồng thanh thiếc, và gấp 2-:-3 lần so với thép không rỉ. Nhược điểm : tuy nhiện , nó có độ co ngót rất lớn và dễ gây nứt, mặt khác rất khó hàn.Ký hiệu: ƂpA 5, ƂpAЖH 11-6-6, ƂpAЖ MЦ10-3-1,5.Công dụng: dùng làm các tấm đồng,các băng đồng,sản xuất huy hiệu,lò xo,bạc,bánh răng,xúbắp xả…các chi tiết đúc định hình,đúc áp lực,các ổ trượt,các vỏ bơm.

KÝ HIỆU &CÔNG DỤNG của ĐỒNG THANH NHÔM

Ký hiệu Công dụngNhững đồng thanh có thể gia công áp lực đượcƂpA 5ƂpA7 ƂpAЖH10-4-4

Dùng để làm các tấm đồng,các băng đồng,sản xuất huy hiệuDùng làm các tấm đồng,lò xo và cá chi tiết khácDùng làm bạc đỡ,các bánh răng, xupap xả..

Những đồng thanh đúc đượcƂpA10H11-6-6ƂpAЖ9-4ƂpAЖ MЦ10-3-1,5.

Dùng để đúc áp lực,đúc định hìnhDùng để đúc định hình.Dùng làm ổ trượt,vỏ bơm,vòng chắn nướcDùng làm ổ trượt,bạc,bánh răng

*** Đồng đặc biệt: Để thay cho đồng thanh thiếc đắt tiền,tuỳ theo công dụng, người ta pha các kim loại đặc biệt như:Đồng thanh Silic : ký hiệu ƂpK MЦ3-1, ƂpKC3-4, ƂpK Ц3-9.Loại này ở trạng thái ủ có giới hạn bến kéo 200-:-400MN/m2 và độ dãn dài tương đối là 10-:-20%.Đồng thanh Berili: ƂpƂ2, ƂpƂ2,5 ,chứa 2-:-2,5 Berili,có cơ tính rất cao.Loại này sau khi tôi ở nhiệt độ 780oC và khi ram ở 300-:-350oC,có độ cứng HRC=38-:-41 và giới hạn bềnϬ B=1500MN/m2Đồng thanh Berili có ưu điểm về độ dẫn điện,độ chịu ăn mòn,độ bền ở nhiệt độ (300-:-350oC)và độ đàn hồi.Nhưng đắt tiền.Gần đây,Nga đã chế tạo Đồng thanh chứa 5% Titan rẻ tiền hơn ,có tính cơ học không kém,lại chịu độ bền nhiệt cao hơn ở nhiệt độ 500-:-550oC.Trong kỹ thuật còn dùng hợp kim đồng chì chứa 25-:-30% Pb, ký hiệu ƂpC30 có tính chịu mài mòn rất cao,dùng chế tạo các ổ trượt trong chế tạo máy.

II.2 Nhôm và hợp kim nhôm II.2.1 Nhôm : là kim loại nhẹ, có trọng lượng riêng 2,7g/cm3.Nhiệt độ nóng chảy 658oCCó tính dẫn nhiệt ,dẫn điện tốt.Bền vững ,không bị ăn mòn trong không khí,nước ngọt, acid Nitric đậm đặc,do mặt ngoài của nhôm có lớp oxid nhôm Al2O3 rất bền vững,không cho oxi của không khí tiếp xúc với nhôm.Nhưng nó lại dễ bị phá huỷ ở môi trường muối, và các môi trường kiềm. Cấu trúc mạng tinh thể lập phương diện tâm,và thù hình này không đổi cho đến khi nguội ở nhiệt độ thường. Nhôm có độ dẻo cao, độ cứng thấp, sau khi ủ và cán có cơ tính :Ϭ b = 80-:-100MN/m2 , δ S= 35-:-40% ,HB = 25-:-30 Kg/mm2 .Nhờ tính dẻo cao,nên nhôm có thể gia công dập nguội hoặc dập nóng .Để tăng độ dẻo ,ta ủ nhôm ở nhiệt độ 350-:- 410 oC. Nhôm có thể hàn hơi hoặc hàn điểm, nhưng tính cắt gọt và tính đúc kém.Ký hiệu : nhôm ký hiệu chữ A, tiếp sau là số chỉ thành phần của nhôm ( sau dấu phẩy ).Ví dụ: A995 là nhôm có 99,995% nhôm, A 95 là nhôm có 99,95% nhôm.Công dụng : Nhôm nguyên chất sử dụng trong kỹ thuật điện thay Đồng ( vì nặng và đắt tiền),như làm

dây điện ,tụ điện,chỉnh lưu và nhiều công dụng trong ngành hàng không .Tuy nhiên do nhôm nguyên chất có độ bền thấp,nên thường dùng hợp kim nhôm. THÀNH PHẦN HÓA HỌC & CÔNG DỤNG CÁC LOẠI NHÔM

Ký hiệu Thành phần nhôm% Công dụngA-995 99,995

Làm tụ điệnA-99 99,99A-95 99,95A-8 99,80 Dùng làm dây dẫn điệnA-7 99,70Ạ-5 99,50 Dùng làm các dây nhôm, đinh tán,nồi,thùng và đúc sản phẩm

dân dụng.A-0 99,00

II.2.2 .Hợp kim nhôm: Các kim loại tạo thành hợp kim với nhôm là : Đồng , Silic, mangan,Magné....làm cho tính chất hợp kim có khác nhau về thành phần và tính công nghệ. *** Nhóm hợp kim nhôm biến dạng: (Duara ) Để chế tạo các tấm nhôm,các băng các dây nhôm và các chi tiết có thể rèn dập được.Là một trong những hợp kim nhôm biến dạng điển hình và hợp kim nhôm quan trọng nhất ( tìm ra 1907 )Duara là hợp kim của nhôm với đồng,magne,mangan. Magne và đồng làm tăng độ bền,Mangan làm tăng tính chịu ăn mòn của Duara.Duara có : 2,5-:-6% Cu, 0,4-2,8%Mg, 0,4-:-1% Mn . Còn lại là nhôm.Duara được nhiệt luyện bằng cách tôi ở nhiệt độ 500oC trong nước, sau đó hóa gìa tự nhiên trong 4 ngày đêm (là qúa trình làm thay đổi cấu trúc tinh thể và tính chất của hợp kim đã tôi,diễn ra ở nhiệt độ thường gọi là hóa gìa tự nhiên hoặc nhiệt độ cao để làm tăng tốc độ hóa gìa gọi là hóa gìa nhân tạo. Ký hiệu : Thường ký hiệu д biểu thị Duara,các số đứng sau chỉ số thứ tự,số hiệu Duara, và chữ π biểu thị Duara ở trạng thái nửa biến cứng.Ví dụ : д1, д 6 , д 16, д3 π.Công dụng : Do có độ bền cao,nhẹ,nên được dùng nhiều trong công nghiệp dân dụng, chế tạo máy, đặc biệt là ngành hàng không.

*** Nhóm hợp kim nhôm đúc ( Silumim)

Một trong các loại hợp kim nhôm đúc quan trọng là hợp kim nhôm với silic ( 6-:-13% Silic ) gọi là Silumin. Silumin chứa Silic, đồng,magne, kẽm. Nó có tính đúc tốt, độ co ngót nhỏ. Ký hiệu Aл 1, Aл 2 -:- A18B. trong đó A biểu thị nhôm, л biểu thị tính đúc, các số tiếp theo chỉ thứ tự hợp kim nhôm tìm ra, chữ B ở cuối chỉ hợp kim nhôm nấu luyện lần hai từ phoi.Công dụng : để đúc các chi tiết có hình dạng đơn giản, đúc piston, đúc các chi tiết lớn chịu tải trọng nặng.

II.3. Thiếc ,chì, kẽm: II.3.1 Thiếc: ( Sn) , trọng lượng riêng 7,3g/cm3,nóng chảy ở 232oC.Trữ lượng thiếc trong vỏ trái đất khoảng 0,0006%, nên việc sử dụng thiếc rất hạn chế và tìm cách thay nó bằng kim loại khác.Thiếc có độ cứng rất thấp, từ 5-:-8HB . Ở nhiệt độ cao,độ cứng giảm nhiều (180oC có độ cứng 1,8HB). Sau khi gia công bằng áp lực ở trạng thái nguội,độ cứng của thiếc tăng lên, nhưng sau một thời gian, độ cứng của thiếc lại trở về trạng thái cũ . Thiếc rất dẽo và tính dẽo tăng khi nhiệt độ tăng.Được sử dụng nhiều để làm sắt tây (tráng thiếc trên kimloại) ,thiếc pha lẫn với các kimloại khác thành hợp kim Babit để làm ổ trượt. Hoặc dùng để hàn thiếc. Thiếc dùng để tráng ,có ký hiệu 01 . có thành phần 99,9% Sn ,còn 0,1% gồm Fe,Cu,Pb Thiếc để hàn ký hiệu 02 có 99,56% Sn ,còn laị 0,44% là tạp chất gồm đồng ,sắt,chì.

II.3.2 Chì (Pb) ,có trọng lượng riêng 11,34g/cm3 ,nóng chảy ở 327oC.Chì dẫn điện rất tốt ở nhiệt độ thấp ( Ở 250,7oC có điện trở suất 0,01311ϻὨ /cm.Chì mềm và dẽo,có đặc tính chống phóng xạ tốt và không bị một số acid ăn mòn. Ở nhiệt độ cao,cơ tính của chì giảm,nhưng ở nhiệt độ thấp (-183oC) giới hạn bền kéo và độ cứng ,độ dai ,độ va đập tăng lên gấp đôi.Do chì có độ dẽo cao nên các ống và dây chì được chế tạo bằng cách ép ,vì lực liên kết các phân tử rất yếu nên không thể kéo sợi được. Chì C0 chứa 99,994% Pb,còn0,006% là tạp chất (Cu,Zn,Fe,Sn).Dùng làm tấm cực bìnhaccu Chì C1 99,985%Pb, 0,015%” “ “” Chì C2 “ 99,95%Pb “” 0,005% ‘’’ Dùng lót các bể,thùng chứa acid. Chì C3,C4 có nhiều tạp chất hơn Dùng làm hợp kim chế tạo chữ in Typo.Chì được dùng trong y học và vật lý hạt nhân làm áo chống tia phóng xạ, tường chắn..

II.3.3 Kẽm (Zn ) có trọng lượng riêng ở trạng thái rắn 7,14g/cm3 và chảy loãng là 6,7g/cm3. Nóng chảy ở 410oC Kẽm là kimloại thích hợp cho việc gia công áp lực ,và các tính chất đặc biệt có thể thay cho đồng ,thiếc và hợp kim cùa chúng.Các tạp chất thường lẫn vào là chì, Cadimi, đồng thiếc, sắt .Tạp chất có hại nhất với kẽm là thiếc. Thành phần Sn không quá 0,001%. Khi tinh luyện có thể đạt độ tinh khiết 99,99%.Kẽm không bị rỉ trong không khí khô, nhưng bị oxid hóa trong môi trường không khí ẩm,muối carbonat và bị acid Clorhydric ăn mòn rất nhanh.Cơ tính của kẽm phụ thuộc độ lớn hạt tinh thể,mức độ bị biến dạng.Độ bền khi chịu tải trọng lâu dài cũng bị thay đỗi . Giới hạn bền 120-:-130MN/m2 ,nhưng chỉ cần pha thêm 0,1% Cadimi ,hoặc 0,6% đồng thì giới hạn bền lên đến 400-:-450MN/m2Kẽm dễ gia công bằng áp lực như: cán, ép,kéo,dập…Sau khi gia công bằng áp lực,tinh thể kẽm nhỏ,mịn lại,nên độ bền ,độ dẽo tăng cao.Trong kỹ thuật, kẽm được dùng chủ yếu vào việc mạ kẽm để tăng vẻ đẹp và chống ăn mòn sản phẩm cơ khí.Hoặc dùng tráng kẽm pha với đồng làm đồng thau,hợp kim đở sắt. Rỉ kẽm rất độc nên không được dùng kẽm đựng thực phẩm.

III .Hợp kim đỡ sát:

III.1 Công dụng: được sử dụng để chế tạo các ổ trượt,các bạc làm việc có ma sát chịu mài mòn.Hợp kim đở sắt làm giảm sự ma sát của các chi tiết quay.

III.2.Yêu cầu của hợp kim đở sắt: ***Có hệ số ma sát nhỏ: để giảm tổn thất năng lượng,làm tăng hiệu suất máy. *** Lâu mòn: để giảm độ mòn các cổ trục. *** Độ dẽo cao: để tiếp xúc tốt, tải trọng được phân bố đều. ***Có khả năng giữ dầu tốt. ***Có khả năng truyền nhiệt tốt.Để bảo đảm các yêu cầu trên, hợp kim đở sát phải có cấu trúc không đồng nhất.Nó gồm một nền cơ bản mềm, trên nền đó có chứa các hạt cứng. Các hạt cứng có nhiệm vụ đở trục quay, còn nền mềm nên mòn nhanh hơn và tạo nên màng dầu để bôi trơn trục quay.Các hạt cứng phải phân phối đều trên bề mặt tiếp xúc với trục quay. III.3.Phân loại hợp kim Babit. Babit là loại hợp kim đở sát,dùng nhiều trong ngành cơ khí để làm các ổ trượt. Babit là loại hợp kim dễ nóng chảy có thành phần cơ bản là thiếc và chì. Ký hiệu bằng chữ tiếp sau là số chỉ % thiếc,hoặc là các chữ chỉ các kim loại chứa trong Babit..Trong tất cả các hợp kim babit ,đều có một lượng Antimon (Sb ) và Đồng, nên ký hiệu Babit không cần ghi. Hai loại thường dùng :

CẤU TRÚC HỢP KIM ĐỞ SÁT TRỤC

MàngDầu

Ổ TRỤC

Nền mềm Hạt cứng

III.3.1 Babit thiếc: Ký hiệu Ƃ 83, Ƃ89 Có nền cơ bản là thiếc. Thông dụng vì bền ,dẽo.Làm ổ trượt của turbin,máy bơm,máy ép . Nhược điểm là độ bền nóng thấp và gía đắt.III.3.2 Babit chì : Ký hiệu Ƃ16 , ƂT , ƂH , ƂK2 .Nền cơ bản là chì .Có cơ tính thấp hơn và giá thành rẻ hơn babit thiếc nên vẫn được dùng. THÀNH PHẦN & CÔNG DỤNG BABIT THIẾC VÀ CHÌ

Ký hiệu

Thành phần% Công dụng

Ƃ 83 Thiếc :83Antimon :11Đồng :6

Làm các ở trượt của các trục khuỷu,cuả thanh truyền,làm việc có tải trọng va đập với PxV ¿ 100Kg/cm2 x m/s và nếu làm việc với tải trọng tĩnh thì PxV ¿ 150Kg/cm2 x m/s

Ƃ16 Chì :66Thiếc:16Antimon:16Đồng :2

Làm các ổ trượt có tải trọng tĩnh PxV¿60Kg

cm2.m / s

ƂH Chì :73Thiếc:10Antimon:14Đồng :2Niken:1

Làm các ổ trượt của động cơ đốt trong,các máy cán thép,các hộp giảm tốc….Thay cho Ƃ 83 khi làm việc tĩnh hoặc va đập thì PxV

¿60Kg

cm2.m / s

ƂT Chì ~74Thiếc:10Antimon: 15Đồng: 1Telu:0,05-0,2

Làm các ổ trượt của Ôto máy kéo chịu tải trọng va đập nhưng với PxV

¿60Kg

cm2.m / s

ƂK2 Chì :97Thiếc :2Canci:0,5Natri0,5

Làm các ổ trượt cho các toa xe,đầu tàu Diesel.

Các yều tố ảnh hưởng đến tính năng làm việc của hợp kim đở sát là áp suất P cùa ổ trục,vận tốc dài V của bề mặt ổ trục và tích số PxV. Tích số này lớn thì điều kiện làm việc của hợp kim đở sát càng nặng nề. Để có cơ tính cao hơn, độ chống mài mòn tốt hơn,người ta còn chế tạo các loại Babit nhôm và Babit kẽm. III.4 .Hợp kim làm ổ trượt chịu nhiệt độ cao:Trường hợp ổ trượt chịu áp lực lớn,nhưng tốc độ quay không cao,người ta dùng các vật liệu làm ổ trượt như : gang xám,gang cầu, gang dẽo loại Peclit,đồng thanh thiếc đồng thanh chì.Trong các loại đồng thanh thì nền đồng là pha chiụ tải, còn Sn,Pb mềm bị mòn lõm xuống thành các chổ chứa dầu mỡ./.

CÂU HỎI:1/Đặc điểm,tính chất chung của kim loại màu.2/Tính chất ,ký hiệu, công dụng của đồng nguyên chất.3/Cách phân loại đồng thau.Ký hiệu,công dụng ,tính chất của đồng thau.4/ Tính chất ,ký hiệu, công dụng của các loại đồng thanh .5/ Tính chất ,ký hiệu, công dụng của các loại đồng thanh đặc biệt.6/ Tính chất ,ký hiệu, công dụng của nhôm nguyên chất.7/ Tính chất ,ký hiệu, công dụng của hợp kim nhôm8/Thiếc ,chì, kẽm, có công dụng thế nào? Cho ký hiệu.9/Công dụng và các loại hợp kim đở sát.

BÀI 6: NHIỆT LUYỆN & HÓA LUYỆN (3t)

I.NHIỆT LUYỆN. I.1 Khái niệm cơ bản về nhiệt luyện. I.1.1 Định nghĩa và mục đích:Nhiệt luyện là công nghệ sử dụng nhiệt để gia công kim loại. Chủ yếu của quá trình này là biến đổi tổ chức bên trong của kim loại đến một trạng thái yêu cầu,để có được những kim loại tương ứng có tính chất theo ý muốn. ***Nhiệt luyện là khâu gia công kim loại bằng nhiệt ,nhằm làm thay đổi tổ chức cấu tạo của kim loại ,và do đó làm thay đổi cả tính chất cơ lý của kim loại.

***Sau khi nhiệt luyện,kim loại và hợp kim có cơ lý tính rất cao, tính chống mài mòn của chi tiết tăng rất nhiều,tuổi thọ tăng phù hợp với những yêu cầu kỹ thuật của máy móc, thiết bị.

I.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nhiệt luyện:Bất cứ hình thức nhiệt luyện nào cũng có ba yếu tố quan trọng là : nhiệt độ nung,thời gian giữ nhiệt và tốc

độ làm nguội.Ba yếu tố này liên quan và ảnh hưởng lẫn nhau

oC

tn

α

t tgn

.I.1.3. Nhiệt độ nung ( t n ) là nhiệt độ cần thiết mà quá trình nung nóng khi nhiệt luyện phải đạt tới.I.1.4. Thời gian giữ nhiệt ( t gn) là thời gian cần thiết để duy trì kim loại ở nhiệt độ nung.I.1.5. Tốc độ làm nguội ( v ng ) là độ giảm cuả nhiệt độ theo thời gian( tính bằng oC/s.) sau thời gian giữ nhiệt, nhiệt độ nung t n phụ thuộc vào thành phần hoá học ,loại thép và dạng nhiệt luyện . t gn ,v ng phụ thuộc vào loại thép và kích thước của vật cần nhiệt luyện.

BẢNG MÀU THÉP KHI NUNGMÀU NHIỆT ĐỘoC MÀU NHIỆT ĐỘoCVàng tươi 220 Xám 350Vàng rơm 230 Đỏ tím 580-:-650Vàng đậm 240 Anh đào 780-:-800Nâu 255 Anh đào sáng 800-:-830Đỏ nâu 265 Đỏ cà chua 840-:-900Đỏ thắm 275 Đỏ sáng 900-:-1050TímXanh biểnXanh nhạt

285300315

VàngVàng sángTrắng

1050-:-11501150-:-12501250-:-1300

I.1.6.Giản đồ trạng thái hợp kim sắt carbon. Thép và gang là hợp kim của sắt và carbon . Muốn nghiên cứu cấu tạo của gang và thép,ta phải xây dựng giản đồ trạng thái sắt-Carbon.Qua giản đồ này, ta có thể thấy được các quy luật về sự kết tinh và sự chuyển biến của kim loại xảy ra trong quá trình nung và làm nguội. Sử dụng giản đồ trạng thái sắt-carbon ta có thể xác định được nhiệt độ nóng chảy và làm nguội của kim loại, nhờ giản đồ này ta cũng có thể xác định được chế độ rèn ,dập, nhiệt luyện cuả các loại thép .Giản đồ sắt-carbon là cơ sở của nhiệt luyện kim loại. Trên giản đồ,trục hoành biểu diễn lượng Carbon trong thép (tính theo%),trục tung biểu diễn nhiệt độ của thép.Mỗi điểm trên giản đồ đặc trưng cho thành phần của thép ứng với nhiệt độ nhất định. Các hợp kim sắt-carbon có thành phần carbon đến 2,15% thì được gọi là thép. “ “ “ “ từ 2,15 -:- 6,67 % được gọi là gang

oC

A D1550oC1539oCH LỎNG1500 B J đường lỏngABCD

1400 gang cùng tinhN1300 LỎNG +OSTENIT LỎNG+XEMENTIC I

1200 OSTENIT đường đặc AECF1100 E thép cùng tích 1147oC C F1000 Acm G911oC OSTENIT900 OSTENIT XEMENTIC XEMENTIC+LEDEBURIT800 Ac3 +XEMENTIC P S 727oC 727oC K Ac2 Ac1 700 FERIT XEMENTIT PECLIT+XEMENTIC XEMENTIC +LEDEBURIT 600+PECLIC + PECLIT L

Q THÉP 0,8 THÉP 2,15 GANG 4,3 GANG 6,67%C

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100%Fe3C FERIT+XEMENTIC OSTENIT+FERIT

GIẢN ĐỒ TRẠNG THÁI SẮT-CARBON

Điểm A trên giản đồ ứng với nhiệt độ nóng chảy cuả sắt nguyên chất là 1539oC. Điểm D ứng với nhiệt độ nóng chảy cuả Xementic ( là hợp chất hoá học của sắt với carbon ) là 1550oC.Đường cong ABCD ứng với sự bắt đầu đông đặc của kim loạị goị là đường lỏng,ở trên đường này thì kim loại ở trạng thái lỏng.Đường AECF ứng với sự đông đặc đã kết thúc được gọi là đường đặc ,và dưới đường naỳ thì kim loại ở trạng thái rắn. Tuỳ theo nhiệt độ và thành phần Carbon, mà các hợp kim sắt –carbon nằm ở phiá dưới đường đặc có thể có cấu tạo : Ferit, Xementic,Ostenit,Peclit,Ledeburit và graphic.Tính chất lý hoá học của các tổ chức trên cũng khác nhau. Đường GS tương ứng với sự bắt đầu tạo thành Ferit từ Ostenit. Nhiệt độ tạo thành Ferit sẽ giảm đi từ 911oC (điểm G ) đối với sắt nguyên chất, đến 727oC (điểm S ) đối với hợp kim có 0,8% carbon, ***Ở điểm S trên đường PSK ,Ostenit sẽ chuyển sang Peclit.Do kết quả của sự chuyển biến ,các hợp kim có thành phần Carbon nhỏ hơn 0,8% sẽ có tổ chức Ferit và Peclit . Nếu thành phần Carbon là 0,8 % thì họp kim ấy sẽ có tổ chức Peclit, tổ chức này gọi là cùng tích. Thép có 0,8% Carbon gọi là thép cùng tích . Nếu ít hơn 0,8 % Carbon gọi là thép trước cùng tích và có từ 0,8 % trở lên gọi là thép sau cùng tích. *** Ở điểm C, hợp kim có thành phần 4,3 % Carbon ,ở nhiệt độ 1147oC sẽ chuyễn sang trạng thái rắn, goị là cùng tinh. Tổ chức cùng tinh của hợp kim trên mang tính chất Ledeburit. Như vậy, Gang với thành phần C 4,3% được gọi là gang cùng tinh. Nếu thành phần C ¿4,3 %goị là gang sau cùng tinh,và nếu C ¿4,3 % go ịlà gang tr ướ c cùng tinh. Phần dưới giản đồ, dưới đường PSK không có sự chuyển biến nào khi nung nóng cũng như khi làm nguội. Điểm tới hạn : là điểm ứng với nhiệt độ bắt đầu, hoặc kết thúc sự chuyển biến pha trong kim loại hay trong hợp kim. Ký hiệu là A, các số sau chỉ thứ tự : 1,2,3,m.Khi nung nóng thì kèm theo chữ c ,như Ac1, Ac2, Ac3, Acm.

Khi làm nguội thì kèm theo chữ r như Ar1,Ar2,Ar3,Arm.Như vậy trên giản đồ trạng thái Sắt-Carbon,các điểm tới hạn sẽ tạo thành đường PSK +Aco (210oC) :Là nhiệt độ chuyển biến từ tính Xementic,khi nung nóng Xementic mất từ tính. +Ac1 (727oC):Là nhiệt độ chuyển biến cùng tích, khi nung nóng thì Peclit và Xementic chuyển thành Ostentic. +Ac2 (727oC):Là nhiệt độ chuyển biến Ferit,khi nung nóng Ferit mất từ tính. +Ac3 (727 -:-910oC) Là nhiệt độ chuyển biến của Ferit,khi nung nóng thì Ferit chuyển thành Ostenit hòan tòan. +Acm (727-:-1147oC) Nhiệt độ chuyển biến kết thúc hòa tan Xementic vào Ostenit

I.2 Các hình thức nhiệt luyện:I.2.1 Ủ : là hình thức nhiệt luyện trước (trong) khi gia công cơ khí. *** Ủ là phương pháp nhiệt luyện gồm nung nóng thép đến một nhiệt độ nhất định,giữ nhiệt một thời gian cần thiết sau đó làm nguội chậm ( thường là nguội cùng với lò ). *** Mục đích Ủ là: -Làm giảm độ cứng (làm mềm) để dễ gia công cắt gọt. -Tăng độ dẻo để dập,cán,kéo nguội. -Làm giảm ứng suất bên trong. -Làm đồng đều thành phần hóa học trên toàn tiết diện. -Làm nhỏ hạt. -Chuẩn bị tổ chức cho các bước nhiệt luyện tiếp theo *** Phương pháp: ---Ủ hòan tòan :Để đạt độ hạt nhỏ mịn của thép kết cấu do đúc hoặc rèn qúa nhiệt, do nhiệt luyện sai chế độ, hạt bị thô,phương pháp này sẽ tạo nên quá trình kết tinh lại để đạt hạt Ostenit mịn.Thực hiện Ủ hòan toàn : chi tiết được nung nóng đến nhiệt độ Ac3,từ 30-:-50oC,ở nhiệt độ đó thép chuyển biến hoàn tòan sang Ostenit,giữ ở nhiệt độ đó trong một thời gian nhất định, sau đó làm nguội cùng lò ở mức 200-:-500oC rồi tiếp tục làm nguội ngoài khí trời. Nếu ủ như chế độ trên mà vẫn chưa đạt về độ hạt thì phải ủ lại lần 2.Nhiệt độ ủ lần 2 cao hơn lần trước.---Ủ đẳng nhiệt : Để rút ngắn thời gian ủ với mục đích đạt tổ chức hạt mịn .Nung chi tiết đến nhiệt độ cần thiết (Ac3 20-:-30oC),sau một thời gian giữ nhiệt,chi tiết được chuyển sang lò khác,hoặc làm nguội cùng lò với mức nhiệt độ 680 -:-700oC, chi tiết được giữ nhiệt trong thời gian cần thiết để hoàn toàn chuyển biến sang Peclit,sau đó làm nguội ngòai không khí.__Ủ đạt Xementit hạt: Phương pháp này được ứng dụng cho thép dụng cụ, để thay thế tổ chức Xementit tấm thành Xementit hạt để phân bố đều trong tổ chức của thép sau khi tôi,làm giảm khả năng qúa nhiệt,nứt và biến dạng trong khi tôi. Quá trình ủ để đạt Xementit hạt gồm nung thép tới nhiệt độ (Ac3 20-:-50oC) thời gian giữ nhiệt từ 4-:-10 giờ,sau đó làm nguội rất chậm cùng với lò với mức nhiệt độ 600-:-650oC rối làm nguội ngoài khí trời.

---Ủ khử nội lực trong thép:Nội lực thường xuất hiện trong quá trình làm nguội vật đúc, vật hàn..hơặc sau khi nhiệt luyện chi tiết do nhiệt độ nung và làm nguội không đồng đều.Ứng suất này có thể khử bằng phương pháp ủ khử ứng suất :Nung chi tiếy đến nhiệt độ 500-:-600oC giữ nhiệt trong thời gian nhất định,sau làm nguội chậm cùng lò.Để rút ngắn thời gian giữ nhiệt,trong sản xuất người ta thường tăng nhiệt độ ủ lên đến 650-:-680oC. Ủ khử nội lực,ngoài việc ứng suất trong còn có tác dụng giảm độ cứng cuả thép để dễ gia công cơ khí. I.2.2 Thường hoá: *** Thường hoá là hình thức nhiệt luyện trước (trong ) khi gia công cơ khí.Thường hoá là phương pháp nhiệt luyện gồm nung nóng thép đến trạng thái hoàn toàn Ostenit,giữ nhiệt một thời gian cần thiết rồi làm nguội trong không khí tĩnh.*** Mục đích : có mục đích giống như ủ : ---Làm giảm độ cứng (làm mềm ) để dễ gia công cắt.---Tăng độ dẻo để dập, cán ,kéo nguội.---Làm giảm ứng suất bên trong.---

---Làm đồng đều thành phần hóa học trên tiết diện.---Làm nhỏ hạt.---Chuẩn bị tổ chức cho nhiệt luyện tiếp theo..*** Phương pháp: để thường hóa ta tiến hành nung thép đến nhiệt độ trên đường tới hạn Ac3 là 30-:- 50oC.Sau khi giữ ở nhiệt độ đó một thời gian thì làm nguội ngoài không khí tĩnh.Phương pháp thường hóa áp dụng cho thép carbon thấpI.2.3. Tôi: là hình thức nhiệt luyện sau khi gia công cơ khí.*** Tôi thép là phương pháp nhiệt luyện gồm nung nóng chi tiết đến nhiệt độ cao hơn nhiệt độ tới hạn Ac1 hoặc Ac3, tùy thuộc vào loại thép để làm xuất hiện tổ chức Ostenit, sau khi giữ nhiệt , chi tiết được làm nguội nhanh thích hợp để Ostenit chuyển thành Mactenxit hay các tổ chức không ổn định khác có độ cứng và độ bền cao. Hai hình thức tôi thường dùng là tôi xuyên tâm và tôi mặt ngòai (bề mặt ).*** Mục đích:---Nâng cao độ cứng và tính chống mài mòn của thép, nên kéo dài được thời hạn làm việc của các chi tiết chịu mài mòn.---

---Nâng cao độ bền,nên nâng cao được khả năng chịu tải của chi tiết máy.*** Các hình thức tôi: có 2 hình thức: ** Tôi xuyên tâm:---Mục đích: Làm tăng độ cứng và độ bền của chi tiết ở cả mặt ngòai cũng như trong lõi của thép.---Phương pháp: Qúa trình tôi được thực hiện bằng cách nung thép đến nhiệt độ chuyển biến Ostenit cao hơn Ac1 hay Ac3.Giữ ở nhiệt độ đó một thời gian,sau đó làm nguôị nhanh trong các môi trường làm nguội như nước, dầu,dung dịch muối…Sau khi tôi,tổ chức cuả thép đạt Mactenxit, tổ chức này có độ cứng cao nhất.+ Nhiệt độ tôi : Nhiệt độ tôi phụ thuộc vào hàm lượng Carbon của thép. Giới hạn nhiệt độ tôi theo sơ đồ sau: oC

1200 E 1147oC OSTENIT 1100

Acm 1000 Giới hạn nhiệt độ tôi G 910 900 800 Ac3 768 727oC

700 P Ac2 Ac1 K Cùng tích

Q 0,8 2 2,8 %C

Trên sơ đồ, nhiệt độ tôi của thép trước cùng tích cao hơn nhiệt độ tới hạn Ac3 là 40-:-50 oC.Ở nhiệt độ thép có tổ chức Ostenit ,sau khi làm nguội nhanh Ostenit sẽ chuyể sang Mactenit. Đối với thép sau cùng tích, nhiệt độ tôi thép cao hơn nhiệt độ tới hạn Ac1 là 40-:-50oC .+ Thời gian giữ nhiệt của chi tiết phải đủ để chi tiết có tổ chức Ostenit đồng nhất..Bề dày hoặc kích thước chi tiết càng lớn thì thời gian giữ nhiệt càng lâu.+ Làm nguôị khi tôi :Tốc độ làm nguội khi tôi là yếu tố quyết định đến chất lượng của vật tôi. Đối với từng loại thép có tốc độ tôi tới hạn riêng.

**Tôi mặt ngoài:--- Mục đích: Tạo cho chi tiết có độ cứng và tính chống mài mòn cao ở mặt ngoài nhưng phần lõi vẫn giữ nguyên độ dẻo dai.---Phương pháp: có 4 phương pháp: + Tôi bằng dòng điện cao tần (dòng điện cảm ứng ) + Tôi bằng dòng điện tiếp xúc. + Tôibằng ngọn lửa Oxi-acetylen. +Tôi bằng dung dịch điện phân.Thông thường nhất là tôi cao tần và tôi bằng ngọn lửa oxi-acetylen. +Tôi bằng dòng điện cao tần: Về nguyên lý, dòng điện cao tần là dòng xoay chiều ,đổi chiều và cường độ cực nhanh.Nó được dẫn qua vòng cảm ứng bằng ống đồng đỏ. Trong ống có nước đi qua để làm nguội. Hình dạng và kích thước của vòng cảm ứng phụ thuộc hình dạng ,kích thước cuả chi tiết cần nung.Chi tiết cần nung đặt ởgiữa nhưng không tiếp xúc với vòng cảm ứng.Dòng cao tần di qua vòng cảm ứng cũng tạo dòng cảm ứng cùng tần số trong chi tiết nung.Thời gian nung rất nhanh,tính bằng giây. Nếu ta làm nguội chi tiết nhanh sau khi nung ở nhiệt độ cao sẽ tôi mặt ngoài chi tiết. = Ưu nhược điểm tôi cao tần.

Thời gian nung nhanh,năng suất cao,hạt kim loại nhỏ,bền ,ít dòn.Chất lượng tôi cao, qúa trình tôi dễ cơ khí và tự động hóa,giảm nhẹ lao động nhưng có nhược điểm gía thành đắt,chỉ thích hợp với sản xuất hàng loạt

Vòng cảm

ứngVòng cảm ứng Nước ra

Nối với dòng caotần

x x

làm nguội khi tôi

TÔI MẶT TRONG TÔI MẶT NGOÀI

Nước Nước

**Tôi bằng ngoài bằng ngọn lửa Oxi-Acetilen:

Là nung bề mặt chi tiết bằng ngọn lửa Oxi-Acêtilen lên tới nhiệt độ trên Ac3 và làm nguội nhanh trong nước.Trong quá trình nung nhiệt lượng phát ra từ đèn đốt sẽ tập trung trên bề mặt chi tiết,không thấm sâu vào lõi kim loại,nên sau khi nung và làm nguội,bề mặt của chi tiết được tôi có độ cứng cao còn phần lõi không có gì thay đổi về cấu tạo,độ cứng.Phương pháp này thường áp dụng trong sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ và thường dùng để tôi trục khuỷu,mặt băng máy công cụ.

Ưu nhược điểm khi tôi:

Thiết bị đơn giản, gía thành rẻ,nhưng khó bảo đảm chất lượng lớp tôi vì nhiệt độ qúa cao dễ làm chảy bề mặt,thoát Carbon và làm cho hạt kim loại thô,to,gây ra dòn.Khó khống chế bề dày lớp tôi,năng suất thấp ,thường áp dụng tôi đơn chiếc.

Đèn đốt Vòi phun nước làm nguội

I.2.4 Ram. Ram là hình thức nhiệt luyện sau khi tôi.

*** Ram là phương pháp nhiệt luyện gồm nung thép đã tôi thành tổ chức Mactenxit lên đến các nhiệt độ thấp hơn Ac1 để Mactenxit và Ostenit dư,phân hóa thành các tồ chức thích hợp theo các điều kiện làm việc cụ thể.*** Mục đích:--- Làm giảm hoặc mất ứng suất bên trong.---Biến tổ chức Mactenxit và Ostenit dư,sau khi tôi thành các tổ chức khác có độ dẻo,độ dai cao hơn.*** Phương pháp:Chế độ nung là vấn đề quan trọng khi ram, nhiệt độ nung có tác dụngquyết định đến kết quả của việc ram.Nên phải đặc biệt chú ý chọn nhiệt độ nung và thời gian giữ nhiệt khi ram.Do yêu cầu về cơ tính của thép đã tôi nên thường nhiệt độ ram thường từ 150-:-680oC. Thép sau khi tôi phải được ram ngay,nếu để lâu sẽ bị nứt. Khi ram tốc độ nung phải chậm,nhiệt độ nung phải đồng đều.Chi tiết được cho vào lò khi nguội hay khi đã nung tới nhiệt độ 200oC,sau đó tăng nhiệt độ từ từ với tốc độ 50-:-100oC/giờ,vì nếu nung nhanh qúa có thể làm nứt chi tiết.Lò ram thường là lò điện,lò kiểu giếng có quạt gió để tạo sự đồng đều nhiệt độ trong lò.Với những chi tiết nhỏ,hay dụng cụ cắt nhỏ có thể ram trong lò dầu,lò cát nóng hay lò muối.

Tốc độ nguội khi ram đối với thép carbonkhông quan trong nhiều vì thép này không có sự chuyển biến tổ chức nào khi nguội.Thông thường,sau khi ram,ta làm nguội ngòai không khí tĩnh.*** Các hình thức ram :

Ram thấp : Tiến hành ở nhiệt độ 150-:-270oC có mục đích khử ứng suất trong của chi tiết sau khi tôi,giữ nguyên hoặc giảm rất ít độ cứng của thép.Ram thấp thường dùng để ram các dụng cụ cắt, các chi tiết thấm than,thấm Nitơ…

Ram trung bình: Tiến hành ở 300-:-450oC áp dụng cho các chi tiết sau khi tôi để đạt được độ cứng tương đối cao 40-:-50HRC và đạt giới hạn đàn hồi cao.Dạng ram này được áp dụng để ram lò xo.

+Ram cao: Tiến hành ở 500-:-680oC.Sau khi tôi thép được ram cao gọi là tôi cải thiện để thép có độ bền,độ dai va đập cao.

CHẾ ĐỘ NHIỆT LUYỆN:--. THÉP CARBON KẾT CẤU CHẤT LƯỢNG TỐT

--- THÉP HỢP KIM KẾT CẤU

Loại Thép TÔI RAMNhiệt độoC Môi trường nguội Nhiệt độoC Môi trường nguội

404545X45XC30XCA40XH30XH3A40XHMA

840850850900880820820850

NướcNướcDầuDầuDầuDầuDầuDầu

560560500540540500530620

Không khíKhông khíDầuDầuDầu-NướcDầuDầuDầu

CHẾ ĐỘ NHIỆT LUYỆN: THÉP CARBON DỤNG CỤ (MÔI TRƯỜNG LÀM NGUỘI LÀ NƯỚC)

Ký Hiệu Nhiệt độ TÔI oC Nhiệt độ RAM oC Độ cứng sau khiRAM HRC

Y7Y8Y9Ý10Y11Ý12Ỷ13

770-:-790760-:-780760-:-780760-:-780760-:-780760-:-780760-:-780

140-:-160140-:-160140-:-160140-:-160160-:-180160-:-180160-:-180

60-:-6260-:-6260-:-6260-:-6260-:-6260-:-6360-:-63

I.3 Quy tắc nhúng chi tiết khi tôi:

Tốc độ làm nguội là yếu tố quan trọng thứ 3 khi tối ,vì với tốc độ khác nhau và cách nhúng chi tiết vào môi trường làm nguội nếu không hợp lý sẽ tạo những sai hỏng cho chi tiết như cong vênh,nứt,vỡ…Nên khi nhúng phải theo một số quy tắc sau:---Những trục đặc và dài khi làm nguội, đường tâm trục lhải vuông góc với mặt thoáng môi trường.---Những trục có lỗ không thông suốt thì nhúng phần trục đặc xuống trước,đường tâm trục giữ vuông góc với mặt thoáng.---Những tấm thép mỏng thì phải nhúng nghiêng,nhưng phải bảo đảm cho đường chéo của chi tiết vuông góc với mặt thóang môi trường..---Những trục bậc,đầu to,đầu nhỏ ,thì nhúng đầu to vào môi trường nguội trước và bảo đ3m đường tâm trục vuông góc mặt thoáng.

I.4 Quy trình nhiệt luyện một số dụng cụ thông thường:

I.4.1. Đục nguội: Thường được làm bằng thép carbon dụng cụ Y7,Y8,Y9,sau khi gia công để tạo dáng đục,vệ sinh dầu mỡ trên bề mặt,rồi tiến hành nhiệt luyện theo quy trình:

---Nung đục: nung trong lò than hay lò điện trở. Với lò than ,không nung đục thẳng góc với lò,chỉ nung ở 1/3 chiều dài đục về phía lưỡi. Nhiệt độ 800-:-820oC-ứng với màu Anh đào sáng.---Giữ nhiệt: bảo đảm tốc độ nung và giữ nhiệt độ này trong thời gian nhất định.---Làm nguội: Làm nguội trong môi trường nước,giữ đường tâm trục vuông góc với mặt thoáng môi trường,phần lưỡi đục ngập trong nước 2-:-3mm và luôn di chuyển ngang trong nước.Khi đục hết màu đỏ thì nhấc đục ra xem sự biến đổi màu.Nếu lưỡi đục từ màu sáng trắngvàng rơm thì giữ nhiệt này từ 5-:-10 s để đục tự ram làm nhiệt đều cả đục, sau đó nhúng hết thận đục vào nước.Lưu ý phần đầu đục tiếp xúc với búa nên chỉ cần bảo đảm độ cứng nhất định nên không tôi cứng.

I.4.2 Búa nguội: Thường được làm bằng thép carbon kết cấu chất lượng tốt (ký hiệu 45) hoặc thép carbon dụng cụ Y7,Y8,Y9. Có khối lượng 100g,200g,300g,500g…tuỳ theo công dụng.Sau khi gia công tạo hình, nhiệt luyện theo quy trình sau:

---Nung búa: nung trong lò điện hay lò than và chỉ nung 1/3 chiều dài đầu búa đến 830-:-850oC-ứng với màu đỏ cà chua.---Giữ nhiệt: giữ ở nhiệt độ đó trong một thời gian (tuỳ theo kích thước,khối lượng búa).

---Làm nguội: Với búa là thép 45 và phải qua rèn dập, nên chọn môi trường làm nguội là dầu máy.Nhúng phần đầu búa đã nung vào dầu ngập 3-:-5mm,di chuyển ngang theo mặt thóang,nhớ giữ búa thẳng đứng và đúng cao độ,khi thấy hết màu đỏ, thì nhúng tòan bộ búa vào môi trường nguội.---Ram búa: Áp dụng hình thức ram thấp sau khi tôi bằng cách nung tòan bộ búa lên 180-:-250oC,giữ ở nhiệt độ đó 15-:-30 sec, sau đó làm nguội cùng với lò hoặc ngoài không khí.

Phần nung 1/3 phía lưỡi

Phần nung đầu búa

I.5.Những thiếu sót thường gặp khi nhiệt luyện &Nguyên nhân&Biện pháp khắc phục:

Trong quá trình nhiệt luyện có thể xảy ra những khuyết tật dẫn đến sai hỏng chi tiết không thể khắc phục được do không thực hiện đúng quy trình công nghệ,hoặc các nguyên nhân khách quan khác.Thường gặp là:

I.5.1 Oxy hoá và thoát than.(Carbon)

Khi nung kim loại ở nhiệt độ cao,sẽ có tác dụng Oxy với bề mặt chi tiết ,làm cho bề mặt của thép bị Oxy hóa và thoát than.Nếu quá nhiều thì dẫn đến sai hỏng như: lượng dư gia công bị hụt, độ cứng không đạt…Đề phòng thiếu sót này bằng cách: cho than hoa vào đáy lò hay gần cửa lò,nhằm khử bớt Oxy có trong lò,nên hạn chế được sự Oxy hoá và thoát than.Biện pháp này đơn giản,nhưng chưa tốt lắm,chỉ dùng trong trường hợp nung nhanh.Ngoài ra:---Những chi tiết nhỏ,cho vào hộp kín ,phủ phoi gang (phương pháp này rất tốt)---Những chi tiềt dài cho vào ống,bịt kín đầu bằng đất sét.---Nung sơ bộ chi tiết rồi nhúng vào hàn the,sau đó tiếp tục nungdưới nhiệt độ tôi.Phương pháp này rất tốt,nhưng chỉ có tác dụng ở nhiệt độ cao ¿1000 oC ,vì ở nhiệt độ thấp hàn the không chảy lỏng.---Nung trong lò muối có cá biện pháp khử Oxy.

I.5.2 Biến dạng và nứt:

Biến dạng này thường gặp và rất nguy hiểm.Nguyên nhân là do ứng suất bên trong quá lớn ,có ứng suất bên trong lớn là do làm nguội quá nhanh cuả quá trình tôi,tạo ra sự thay đổi thể tích kim loại quá lớn.Làm nguội không đồng đều sẽ tạo sự co rút thể tích trongchi tiết không đồng đều nên tạo ra lực co kéo dẫn đến nứt vỡ.Để khắc phục sai hỏng này,cần chú ý đến tốc độ nguội sao cho thật đều và chi tiết sau khi tôi ,phải ram ngay để khử ứng suất trong.Ngoài ra chế độ ủ và thường hoá cũng phải đúng phương pháp.I.5.3.Độ cứng không đạt:Nguyên nhân do nhiệt độ nung không đạt hay tốc độ nguội không đúng khi tôi.

Khắc phục bằng cách: tôi lại đúng chế độ,trước khi tôi phải khử ứng suất bằng cách ủ,thường hóa hay ram cao.I.5.4.Chi tiết bị dòn:Khuyết tật này do quá nhiệt gây ra.Phát hiện bằng cách xem mặt gãy hay quan sát bằng kính hiển vi :tổ chức cấu tạo của thép bị quá nhiệt rất thô,độ cứng giảm và cơ tính kém.Khắc phục khuyết tật này bắng cách tôi lại.

II. HÓA NHIỆT LUYỆN

II.1 Khái niệm chung về hóa nhiệt luyện

II.1.1. Định nghĩaHoá nhiệt luyện là phương pháp gia công nhiệt ,có thể làm không chỉ thay đổi cấu tạo của kim

loại mà còn thay đổi cả thành phần hóa học của lớp bề mặt kim loại.

II.1.2 Mục đíchBằng phương pháp hóa nhiệt luyện,ta có thể tạo ra các lớp kim loại có thành phần hóa học và cơ

tính khác nhau.Mục đích chính của hóa nhiệt luyện là là tạo nên lớp bề mặt của chi tiết có độ cứng cao,chống mài mòn lớn,còn phần lõi của chi tiết vẫn có độ dẻo dai tốt.

Ví dụ: Bánh răng làm việc chịu mài mòn lớn,vì vậy độ cứng bề mặt phải cao,nhưng phần lõi phải có độ cứng thấp và độ dẻo dai tốt để chịu lực va đập.

Hoặc nếu chi tiết làm việc trong môi trường nước biển,Acid, hoặc dung dịch kiềm thì bề mặt của nó phải có tính chống rỉ cao. Nên bề mặt chi tiết phải có thành phần hoá học cần thiết,còn trong lõi không cần thay đổi.Nên trong trường hợp này, thành phần hoá học ở các lớp không giống nhau.Hoá nhiệt luyện có tác dụng đặc biệt là làm thay đổi thành phần hóa học lớp bề mặt.

Để thực hiện mục tiêu trên, trước hết phải làm bão hòa (thấm)lớp bề mặt bằng những nguyên tố thích hợp,tạo điều kiện tiếp xúc giữa lớp bề mặt kim loại với môi trường có chứa các nguyên tố cần thiết.Sự tiếp xúc lâu dài của chi tiết với môi trường ở nhiệt độ cao sẽ làm chi tiết hấp thụ các nguyên tử của môi trường tiếp xúc,dần dần các nguyên tử này sẽ khuyếch tán sâu vào kim loại.

Thông thường ,bề mặt chi tiết bằng thép được bão hoà bằng Carbon,Nito,Crom.

Kết quả của hóa nhiệt luyện là:

---Tạo cho bề mặt chi tiết có độ cứng cao và tính chống mài mòn tốt.--- Tạo cho bề mặt chi tiết có tính chống rỉ tốt.II.2.Các hình thức hóa nhiệt luyện.

II.2.1. Thấm Carbon:

---Mục đích: Thấm Carbon là làm bão hoà bề mặt chi tiết máy bằng nguyên tử Carbon, C sẽ khuyếch tán vào bề mặt của thép làm tăng thành phần C ở mặt ngoài, còn bên trong,thành phần hoá học không thay đổi.

---Phương pháp: Thấm Carbon thường dùng ở 3 dạng: thấm ở thể rắn, thể lỏng và thể khí.

Thấm Carbon ở thể rắn:+Chất thấm gồm muối cacbonat 10-:-30%,còn lại là than gỗ cứng có cở độ hạt 2-:-5mm.Muối và than được trộn đều.+Hộp thấm được làm bằng gang hay thép tấm ,trên nắp có khoan các lỗ Ф10mm để cắm các mẫu thử+Chi tiết cần thấm phải sạch sẽ,không bị oxit,xếp thành lớp,giữa các lớp là chất thấm.Chi tiết đặt cách thành hộp 20mm,chất thấm phải được nện chặt sau mỗi lớp.Nắp hộp phaỉ được làm kín bằng đất sét chịu nhiệt để cách ly khí thấm và không khí bên ngoài+Nhiệt độ thấm từ 920-:-950oC.Thời gian thấm phụ thuộc vào chiều sâu lớp thấm,thường mỗi giờ thấm sâu 0,1-:-0,15mm,kiểm tra bằng mẫu thử,khi chiều sâu lớp thấm đạt yêu cầu,cần phải tôi ngay,nhiệt độ tôi khoảng 780-:-800oC

Thấm Carbon ở thể lỏng:+Thấm Carbon ở thể lỏng được thực hiện trong nước nóng chảy,trung tính và có hoạt tính cao.Chất thấm bao gồm các muối trung tính có 15% NaCl, 75% natri cacbonatNa2CO3, và 10%Cacbua Silic SiC.+Thấm Carbon ở thể lỏng được thực hiện trong lò nồi hay lò điện. +Thấm carbon ở thể lỏng thường áp dụng cho các chi tiết nhỏ.

+Nhiệt độ thấm khoảng 850-:-870oC.Ở nhiệt độ thấm, SiC gặp bề mặt chi tiết sẽ phân hóa tạo ra C,các nguyên tử carbon này sẽ khuyếch tán vào thép.+Tốc độ thấm ở thể lỏng nhanh hơn tốc độ thấm ở thể rắn, sau 1 giờ thấm sâu 0,25-:-0,4mm,sau khi thấm, chi tiết phải tôi ngay.

Thấm: Carbon ở thề khíThấm Carbon ở thề khí là phương pháp hóa nhiệt luyện năng suất cao, dễ nâng cao chất lượng, cơ khí hoá và tự động hoá.• Chất thấm thường dùng là những khí có chứa các phân tử CO hoạt tính và CH4,ngoài ra còn có thể dùng dầu lửa,butan…làm chất thấm. Phân tư CH4 khi tiếp xúc bề mặt thép ở nhiệt độ cao sẽ phân hoá taọ ra C,nguyên tử carbon này sẽ bám vào bề mặt vàkhuyết tán vào thép.• Nhiệt độ thấm than thể khí ở 920-:-950oC. Chi tiết sau đó có thể tôi ngay ở nhiệt độ 800-:-780oC hoặc làm nguội trong hộp kín rồi mới tôi.

II.2.2. Thấm Nitơ:

---Mục đích:

Thấm Nitơ để làm tăng độ bền lớp bề mặt kim loại,nâng cao tính chống mài mòn,chống ăn mòn của chi tiết.Sau khi thấm Nitơ,lớp bề mặt có độ cứng cao 66-:-72 HRC.

Thấm Nitơ áp dụng cho thép carbon,thép hợp kim thấp và gang.---Phương pháp

Gang &thép trước khi thấm phải tôi và ram, nhiệt độ ram phải bằng nhiệt độ thấm.

Thấm Nitơ thực hiện trong lò thấm đặc biệt, chất thấm là Amoniac. Do nhiệt độ cao, ammoniac sẽ phân hóa tạo ra nguyên tử N,Nitơ tiếp xúc bề mặt và khuyếch tán vào thép.

+Chi tiết trước khi thấm Nitơ phải được tẩy sạch dầu mỡ bằng phương pháp hóa học (tẩy bằng dung dịch Xút nồng độ 10-:-15% ở nhiệt độ 100oC).

II.2.3. Thấm Xianua (thấm Carbon và Nitơ)

--- Mục đích

Thấm Xianua là quá trình tạo nên sự bão hoà cùng lúc Nitơvà Carbon trên bề mặt thép,làm tăng khả năng chống mài mòn của chi tiết.

--- Phương pháp

Thấm Xianua ở nhiệt độ thấp. Được thông dụng để thấm các dụng cụ cắt làm bằng thép gío.Trước khi thấm, dụng cụ phải được tôi ram,mài chính xác.Thấm xong chỉ cần đánh bóng bề mặt.Nhiệt độ thấm bằng nhiệt độ ram (540-:-560oC).

Thấm Xianua ở thể rắn tương tự như thấm than ở thể rắn.Chất thấm gồm bột than gỗ và 30-:-40% muối, thực hiện trong lò điện.

Thấm Xianua ở thể lỏng là phương pháp thấm thông dụng nhất.Dung dịch thấm gồm các loại muối trung tính như Na2CO3,NaCl…muối có hoạt tính nhưNaCN,KCN…Tốc độ thấm ở thể lỏng khoảng 1ϻm/phút.Chiều sâu lớp thấm đối với dụng cụ cắt không nên quá 5-:-50ϻm.Trong quá trình thấm,trên bề mặt nóng chảy của hỗn hợp chất thấm sẽ tác dụng với không khí theo phản ứng: 4NaCN +2O2 -----4NaCNOPhân tử4NaCNO phân hóa 4NaCNO -Na2CO4 +2NaCN + CO +2NNguyên tử Nitơ khi gặp bề mặt thép sẽ thấm sâu vào thép, còn CO tiếp tục phân hóa2CO CO2 +CNguyên tử Carbon khuyếch tán vào bề mặt thép.

Thấm Xianua ở thể khí: Được áp dụng rộng rãi trong chế tạo máy..Chất thấm thường là khí Carbon và 20-:-40% khí Amoniac. Quá trình thấm giống như thấm than ở thể khí.• Thấm Xianua ở nhiệt độ caoĐược thực hiện ở nhiệt độ 830-:-870oC, lượng Nitợ trong lớp thấm 0,5%, với lượng Nitơ đó có tác dụng làm tăng độ bền và khả năng chống mài mòn của chi tiết. Sau khi đạt độ thấm sâu, chi tiết phải tôi ngay sau đó ram bình thường.

CÂU HỎI1/. Thế nào là nhiệt luyện? Mục đích của nhiệt luyện.2/Trình bày những yếu tố đặc trưng của quá trình nhiệt luyện.3/Nêu một số quy ước của giản đồ trạng thái Sắt-Carbon.4/Mục đích , phương pháp và các hình thức nhiệt luyện.5/Thế nào là hoá nhiệt luyện? Mục đích hóa nhiệt luyện.6/Các hình thức hoá nhiệt luyện ? Mục đích các hình thức này.7/Trình bày các phương pháp hóa nhiệt luyện.

BÀI 7

ĂN MÒN & CHỐNG ĂN MÒN KIM LOẠI(2t)I.Hiện tượng—Nguyên nhân và tác hại cuả sự ăn mòn

I. Hiện tượng:Sự ăn mòn là quá trình phá huỷ kim loại và hợp kim dưới hình thức hóa học,điện hóa học do tác dụng của môi trường chung quanh.

Sự ăn mòn kim loại diễn ra thường xuyên ,dưới nhiều biểu hiện khác nhau như: Sắt thép không được bảo quản để lâu ngày bị rỉ; đồng để trong không khí ẩm hoặc môi trường có chất chua,mặn sẽ tạo nên lớp vảy màu xanh lục là rỉ đồng.

Môi trường chung quanh thường có tác dụng ăn mòn là : không khí ẩm,nước,nước biển,acd,kiềm…Ở nhiệt độ cao,kim loại càng bị ăn mòn nhiều hơn và nhanh hơn.

Sự ăn mòn kimloại phá huỷ dần bề mặt của các chi tiết máy dẫn đến hư hỏng hoàn toàn.

II Nguyên nhân:Sự ăn mòn có nguyên nhân do tác dụng của môi trường chung quanh, diễn ra dưới 2 hình thức: ăn mòn hoá học,và ăn mòn điện hoá học.

II.1 Ăn mòn hoá học: Là sự phá huỷ kim loại trực tiếp do tác dụng hoá học cuả môi trường chung quanh.

Ví dụ: Sự ăn mòn bởi khí cháy của động cơ đốt trong trên đường ống xả và xú páp xả của động cơ.

Các thiết bị trong lò cao bị ăn mòn do các khí ở nhiệt độ cao.

Các thiết bị ,chi tiết không sử dụng ,nếu không có biện pháp bảo quản thì qua thời gian sẽ xuất hiện những lớp vảy rỉ bong ra trên bề mặt các chi tiết.

II.2.Sự ăn mòn điện hóa:

Là quá trình ăn mòn kim loại khi có mặt chất điện phân và có dòng điện chạy qua.

Hiện tượng ăn mòn do điện hoá học thường xảy ra với các kim loại mà thành phần của nó có pha lẫn các kim loại khác . Các kim loại nguyên chất hầu như không bị ăn mòn.

Ví dụ : Đồng thau ( có thành phần của đồng và kẽm ) bỏ vào dung dịch Acd Sulfurit, thì kẽm và đồng sẽ trở thành 2 cực điện của một pin mà và chất điện phân là dung dịch Acid. Ion kẽm tan vào dung dịch đóng vai trò nguồn điện tử dịch chuyển sang đồng tạo thành dòng điện.Ion Hydro trong dung dịch Acid đến cực đồng lấy thêm điện tử để trung hoà điện bay lên khỏi dung dịch.

(Nguyên tử kẽm đã bị Oxid hoá thành Ion, còn Ion Hydro thì bị khử trở thành nguyên tử)

Bề mặt kẽm lúc đó trở thành vô số những pin tạo ra những dòng điện nhỏ có tác dụng huỷ hoại kim loại nào hoạt động mạnh,dễ mất điện tử nhất (Kẽm đóng vai trò điện cực của pin ).

Kim loại nào hoạt động mạnh hơn thì bị ăn mòn, nếu trên bề mặt của kim loại còn có các Oxid,các Á kim thì sự ăn mòn càng mạnh hơn.

III Tác hại của sự ăn mòn: III.1Tác hại : Sự ăn mòn kim loại sẽ dần phá huỷ bề mặt chi tiết máy cho đến khi phải thay mới. Thống kê hàng năm trên thế giới cho thấy khối lượng kim loại bị bỏ đi do hiện tượng ăn mòn là rất lớn,nếu kể cả chi phí chế tạo thì thiệt hại không nhỏ. Nên chống ăn mòn là việc làm cần thiết trong ngành chế tạo máy.

III.2 Các phương pháp chống ăn mòn: Có nhiều phương pháp chống ăn mòn kim loại như:

III.2.1 Phương pháp chế tạo hợp kim: Bằng cách đưa các nguyên tố kim loại có khả năng chống ăn mòn vào trong thành phần kim loại, giúp cho kim loại không bị rỉ,không bị ăn mòn.Các nguyên tố đó thường là Crom,Niken,Chì…

III.2.2 Phương pháp phủ một lớp kim loại bảo vệ.

Để bảo vệ kim loại khỏi bị rỉ, người ta phủ một lớp kim loại khác lên chi tiết máy.Các kim loại để phủ lên thường là các kim loại không hoặc ít bị ăn mòn,có tính chống rỉ cao.Các phương pháp phủ lớp kim loại bảo vệ gồm: Phương pháp nóng chảy,Phương pháp mạ, Phương pháp phun kim loại, Phương pháp cán dính kim loại.

III.2.2.1 Phương pháp nóng chảy:Phương pháp này nhanh,đơn giản,thường dùng để phủ lớp kẽm,chì,thiếc…lên các chi tiết máy nhỏ,vừa phải.

*** Phủ kẽm: Nhúng chi tiết vào dung dịch kẽm đang nóng chảy ở nhiệt độ 450-:-480oC, kẽm sẽ bám lên mặt ngoài của chi tiết.Tuỳ theo hình dạng của chi tiết,lớp kẽm có thể dày từ 0,06-:-0,13mm.Phủ kẽm đơn giàn,nhanh nhưng ít sử dụng vì khó khống chế được bề dày lớp kẽm,mặt khác do nhiệt độ cao của dung dịch kẽm khi nhúng có thể làm thay đổi cả tổ chức tinh thể của chi tiết—Ví dụ chi tiết đã tôi,khi nhúng kẽm sẽ tạo nên sự ram.--.

***Phủ thiếc: nhúng chi tiết vào dung dịch thiếc nóng chảy ở nhiệt độ 270-:-300oC .Ví dụ tráng thiếc trong ngành đồ hộp,thực phẩm.

***Phủ chì: Nhúng chi tiết vào dung dịch chì nóng chảy ở nhiệt độ 350oC.Thường dùng làm lớp bảo vệ bề mặt các ống và chi tiết trong công nghiệp hóa học.

III.2.2.2 Phương pháp mạ kim loại:Để bảo vệ bề mặt kim loại khỏi bị rỉ,đồng thời tăng vẻ đẹp,trang trí cho chi tiết. Mạ có ưu điểm khống chế được bề dày lớp mạ để tiết kiệm kim loại mạ và không phải nung nóng chi tiết---có khi áp dụng cách mạ nóng,nhưng nhiệt độ dung dịch mạ cũng không cao lắm.

Trước khi mạ,bề mặt chi tiết phải được tẩy rưã sạch để nâng cao độ bám chắc lớp mạ.Dung dịch mạ thường dùng là Trioxit Crom CrỎ3,Acid H2SO4 và nước.

III.2.2.3 Phương pháp phun kim loại:

Phương pháp này dùng để phun đắp lên bề mặt chi tiết một lớp kim loại nóng chảy như nhộm,đồng ,kẽm…Kim loại đắp ở dạng cuộn dây ,phải dùng súng phun để đốt nóng bằng khí hoặc bằng điện, các hạt kim loại nóng chảy sẽ phun vào bề mặt chi tiết với một luồng không khí nén áp suất cao.Thường dùng để bảo vệ các chi tiết có kích thước lớn,nặng.

III.2.2.4: Phương pháp cán dính lớp kim loại:

Thường dùng để bảo vệ kim loại dạng tấm,hoặc chi tiết có bề mặt rộng,bằng cách cán dính lớp kim loại mỏng bảo vệ như nhôm,đồng ,niken…Ví dụ để bảo vệ Duara ,ta cán dính lớp nhôm nguyên chất mỏng từ 0,1-:-0,4mm.

III.2.3. Phủ bằng chất không kim loại:

Dùng để bảo vệ, bảo quản kim loại như phủ một lớp chất dẽo,sơn,bôi dầu mỡ.III.2.3.1Sơn:Là biện pháp bảo vệ kim loại thông dụng nhất, chiếm 65-:-80% tồng sản phẩm được bào vệ.Ngoài ra nó còn có tác dụng trang trí,làm đẹp sản phẩm.

III.2.3.2 Bôi dầu mỡ:Là biện pháp dùng để bảo quản kim loại, chủ yếu là vật liệu,dụng cụ,thiết bị Để trong kho lâu ngày,hoặc trong quá trình vận chuyển.Trước khi bôi dầu mỡ, cũng phải lau chùi sạch sẻ bề mặt,hoặc tẩy sạch rỉ. Lớp dầu mỡ nầy không bền nên khó bảo đảm chống rỉ được,nhất là các chi tiết làm việc có nhiệt độ và cọ xát.

III.2.3.3 Phủ lớp chất dẻo:Dùng cao su hoặc Ebonit phủ lên bề mặt kim loại.Thường dùng để bảo vệ các chi tiết trong ngành hóa học.hoặc các mặt trong của các thùng chứa Acid./.

CÂU HỎI:1/Nêu những hiện tượng,nguyên nhân và tác hại của sự ăn mòn kim loại.2/Các phương pháp chống ăn mòn kim loại.

PHẦN 2:

VẬT LIỆU PHI KIM LỌAI

BAI 8

CHẤT DẺO ( 1t )I.Khái niệm về chất dẻo:

I.1 Định nghiã:Chất dẻo là vật liệu nhân tạo,được sản xuất từ các chất hưũ cơ như Phenol,Andehid,Alcool…Nó

là một trong 3 loại vật liệu tổng hợp từ các phản ứng hóa học là sợi hóa học, cao su nhân tạo,chất dẻo…

Ở nhiệt độ nhất định,chất dẻo trở nên mềm,dẻo và có thể tạo hình được dưới áp suất cao.

I.2 Thành phần:Trong chất dẻo,tùy theo công dụng,người ta thêm các chất khác để nâng cao tính năng cuả chất

dẻo như: chất độn , chất làm dẻo, chất bôi trơn, chất làm rắn, chất ổn định ,chất màu.

---Chất độn: Cho thêm vào để làm tăng độ bền,độ cứng và làm giảm độ co ngót cuả chất dẻo khi taọ hình chi tiết.

---Chất làm dẻo: có tác dụng làm tăng tính dẻo, làm nó bền vững ngay ở nhiệt độ thấp.

---Chất bôi trơn: Có tác dụng không cho dính vào khuôn khi tạo hình chi tiết.

---Chất làm rắn: Có tác dụng làm cho chất dẻo đang ở thể loãng trở thành rắn lại khi nguội.

---Chất màu: để chất dẻo có màu sắc theo ý muốn.

---Chất ổn định: có tác dụng làm cho chất dẻo giữ được các tính chất ban đầu.

I.3 Công dụng:Chất dẻo ngày càng thông dụng trong công nghiệp và đời sống.Hầu hết không có ngành công

nghiệp nào không dùng chất dẻo để làm vật liệu chính hoặc phụ.

Đặc biệt ,ngành điện & vô tuyến điện, chất dẻo được dùng nhiều nhất vì nó có tính cách điện rất tốt.Đối với các chi tiết cơ khí có yêu cầu độ bền vừa phải, nhẹ, không bị ăn mòn…thì chất dẻo là vật liệu thích hợp được chọn.

Chất dẻo thường dùng làm bình chứa, cơ phận cuả băng chuyền, cánh bơm,bánh răng,bánh vít, các chi tiết của cơ cấu phanh, ổ trượt, họăc đểphủ lên bề mặt kim loại bảo vệ chống ăn mòn,tăng tính chịu ăn mòn,tăng vẻ đẹp kim loại, tiết kiệm được thép không rỉ và các loại kim loại màu. Nhất là dùng để sản xuất đồ dùng sinh hoạt gia đình và các sản phẩm côngnghiệp nhẹ.

II.Tính chất cơ bản & Phân loại chất dẻo:

II.1 Tính chất cơ bản của chất dẻo---Trọng lượng riêng nhỏ (0,9-:-2g/cm3), đặc biệt có loại đến 5-:-6 g/cm3 hoặc rất

nhỏ:0,02g/cm3.Loại chất dẻo nhẹ có độ xốp cao nên làm cách nhiệt,cách âm tốt.

---Chất dẻo có độ bền cơ học cao,có độ bền nhiệt,có tính chống ăn mòn tốt,hệ số ma sát nhỏ,và nhất là tính cách điện rất tốt.

---Chất dẻo có độ bền hóa học rất cao,không bị ăn mòn trong Acid và kiềm.

***Ưu điểm lớn nhất của chất dẻo là nó có tính công nghệ cao,công nghệ chế tạo các chi tiết bằng chất dẻo rất đơn giản.

*** Nhược điểm : theo thời gian thường bị hóa gìa,và làm biến đổi các tính chất ban đầu của nó.

II.2 Phân loại chất dẻo: Chất dẻo có nhiều loại,trong ngành chế tạo máy thường dùng 2 loại chính là chất dẻo nóng và chất dẻo cứng nóng.

II.2.1 Chất dẻo nóng : có đặc điểm là luôn có thể nóng chảy và tạo hình lại được,gồm một số loại : Polyetilen,Polypropilen,Polyclovinyl…

Polyetilen: Cứng, có màu trong suốt (nếu mỏng ) hoặc trắng (nếu dày ). Được sản xuất từ khí Etilen lấy từ dầu mỏ hoặc than đá. Polyetilen bền vững với Acid hoặc kiềm, có tính dẻo trong phạm vi nhiệt độ khá rộng, được dùng làm chất điện môi trong công nghiệp điện.

Polyetilen có trong lượng riêng 0,92-:-0,96 g/cm3, giới hạn bền kéo Ϭn¿1500−:−4000 MN /m 2 , độ

giản dài tương đối δ¿150−:−500 % và nó giữ được tính dẻo ở cả nhiệt độ thấp ( -70oC).

Polypropilen: được sàn xuất từ propilen nhờ chất xúc tác đặc biệt, có tính chịu ăn mòn hoá học như Polyetilen,nhưng độ bền cơ học và tính chiụ nhiệt cao hơn.Được dùng để chế tạo các loại ống, cánh quạt bơm nước li tâm, dụng cụ y tế, hoá học và các chi tiết của ngành điện,điện tử.

+ Polyclovinyl: Có dạng bột trắng hay vàng được sản xuất từ Clorurvinyl.Có tính c hịu ăn mòn hóa học cao,không cháy nhưng không ổn định dưới tác dụng lâu dài của nhiệt độ ,ánh sáng.

II.2.2 Chất dẻo cứng nóng : có đặc điểm: sau lần nóng chảy và tạo hình đầu tiên,nó không thể nóng chảy và tạo hình lại được vì đã mất tính dẻo. Nó gồm các loại: Fenol (Bakelit), chất dẻo có thớ Tectôlit,Hetinac…

---Chất dẻo Fenol (Bakelit) : được sản xuất từ Fenol-Formaldehid, được sử dụng rộng rãi vì rẻ, dễ chế biến và có thể dùng làm các sản phẩm có hình dạng phức tạp. Nó có độ bền cơ học cao,chịu nhiệt, không bị ăn mòn hóa học ( acid,kiềm,dung môi hữu cơ), thườngdùng làm chất điện môi cách điện trong công nghiệp điện,điện tử.

---Chất dẻo có thớ Tectolit và Hetinac: được sàn xuất bằng cách tẩm nhựa vào giấy, vải hoặc ván gỗ.

Sản xuất Tectolit là dùng nhựa Fenol –Formaldehid tẩm vào sợi bông hoặc vải tổng hợp . Để làm tăng tính dẫn nhiệt và chống ăn mòn, người ta còn cho thêm chất độn Graphic vào Tectolit.

Sản xuất Hetinac bằng cách tẩm nhựa Fenol-Formaldehid vào giấy. Loại nầy có tính cách điện cao và chịu ẩm tốt hơn Tectolit./.

CÂU HỎI1/ Thế nào là chất dẻo ? Các thành phần trong chất dẻo.2/ Phạm vi sử dụng cuả chất dẻo ?3/ Nêu những tính chất của chất dẻo.4/ Phân loại chất dẻo, nêu đặc điểm từng loại.

BÀI 9

CÁC VẬT LIỆU KHÔNGKIMLOẠIKHÁC

( 2t )

I.Đá mài & bột mài

I.Đá mài :

Là loại dụng cụ cắt gọt kim loại được chế tạo từ các hạt vật liệu mài, được ép với chất kết dính thành các hình dạng thích hợp cho công việc mài.

Đá mài cắt gọt kim loại bằng các cạnh sắc của các hạt vật liệu mài (hạt mài) tạo nên các phoi kim loại vụn rất nhỏ.Sau quá trình cắt gọt,các hạt mài bị cùn đi,bật ra khỏi đá mài để các hạt mài mới sắc cạnh lộ ra, cắt gọt tiếp.

Đá mài đặc trưng bằng các yếu tố sau : hình dạng và kích thước của đá, vật liệu hạt mài,chất kệt dính, kích thước hạt mài, độ cứng và kết cấu của đá mài.

I.1.1 Vật liệu mài: gồm 2 loại: có trong tự nhiên hoặc nhân tạo.

---Vật liệu mài tự nhiên:

Là loại vật liệu có trong tự nhiên như cát thạch anh,corindon tự nhiên…vì năng suất cắt gọt thấp nên ít sử dụng trong sản xuất. Trong tự nhiên còn có vật liệu mài là kim cương,rất cứng ,rất sắc và bền nên làm đá mài chất lượng tốt.

---Vật liệu mài nhân tạo:

Hạt mài thường được thiêu kết ở nhiệt độ cao (¿2200 oC ),nên nó đồng nhất về thành phần và có tính cắt gọt cao,do đó thông dụng.Có các loại chính : Corindon điện( cương ngọc điện ),Silic carbur (SiC ),Bocarbur ( B4C ),Kim cương nhân tạo.

Cương ngọc điện: là các tinh thể oxid nhôm Al2O3,hình thành ở 2050oC, có độ cứng 2500kg/mm2. Được sản xuất theo 2 loại : loại thường chứa 86-:-91% Al2O3,ký hiệu Cn.dùng

để mài các vật bằng thép chưa tôi.Loại trắng chứa 97 -:-99% Al2O3, ký hiệu Ct.dùng để mài mài các vật bằng thép đã tôi cứng và các vật định hình.

Thành phần oxid nhôm càng lớn thì vật liệu mài càng cứng,tính cắt gọt càng tốt.

+Silic carbur (SiC): các hạt có cạnh sắc và tính cắt gọt tốt hơn cương ngọc điện, chịu nhiệt 2050oCvà cứng đến 3000kg/mm2.

Nhược điểm loại này là giòn,kém bền thường dùng để mài các vật bằng gang ,đồng,hợp kim nhôm,các vật liệu phi kim loại..

+Bocarbur(B4C ) : có độ cứng đến 4300kg/mm2 dùng làm hạt mài để mài rà các dụng cụ cắt hợp kim cứng.

I.1.2 Chất kết dính:

Dùng kết dính các hạt mài với nhau theo hình dáng đá mài ,quyết định độ bền đá mài. Có 2 loại vôcơ và hữu cơ.

---Chất dính vô cơ: thường là keo gốm (ký hiệu G ),dùng để mài khi tốc độ mài¿35 m /s.

---Chất dính hữu cơ: thường là Bakelit ( ký hiệu B ).Loại này bền, độ dẻo cao, có thể mài ở tốc độ cao 45-:-50m/s.

I.1.3 Độ hạt:

Đặc trưng cho kích thước của hạt, hạt càng nhỏ,mịn thì số chỉ thị càng nhỏ.

Độ hạt ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất và chất lượng mài, độ hạt lớn thì năng suất mài cao nhưng độ chính xác ,độ nhẵn bề mặt càng kém ( màì thô, dùng đá có độ hạt 200-:-100,mài tinh dùng độ hạt 32-:-10 , Mài rà tinh dùng độ hạt 8-:-3, đánh bóng thì dùng hạt M40-:-M5 ).

I.1.4 Độ cứng:

Đặc trưng cho độ bền của chất dính, là khả năng giữ hạt mài không bị rời ra khỏi đá mài ( phân biệt độ cứng của đá mài ,khác hạt mài ).

Đá càng cứng thì hạt mài càng dính chắc,đá càng mềm thì hạt mài càng dễ bị bong vỡ ra khỏi đá mài.

Thường chọn độ cứng đá mài như sau : Vật mài cứng ,thì chọn đá mài mềm, ( để hạt mài sẽ chóng rời ra làm lộ hạt mài mới bén hơn), Vật mài mềm thì chọn đá cứng ( vì khi đó hạt mài lâu bị cùn )

MứC ĐỘ CỨNG Ký hiệu VN Ký hiệu Liên xôMềmMềm vừaTrung bìnhCứng vừa

M1,M2,M3MV1,MV2TB1,TB2CV1,CV2,CV3

M1,M2,M3CM1,CM2C1,C2CT1,CT2,CT3

CứngRất cứngĐặc biệt cứng

C1,C2RC1,RC2ĐC1,ĐC2

T1,T2BT1,BT2ϥT1,ϥ2

Chì số 1,2,3 tăng dần theo mức độ cứng.

I.1.5 Kết cấu của đá: Đặc trưng cho độ xốp của đá mài.Đá mài bao gồm các hạt mài kết dính với nhau bằng chất dính,ở giữa các hạt mài và chất dính là các khoảng trống.

Kết cấu của đá mài phải có khoảng trống là để chứa các vụn kim loại khi mài. Nếu khoảng trống quá bé, các vụn kim loại sẽ lấp kín và bết vào đá,làm đá trơn tuột không cắt gọt được nữa.

Chọn độ kết cấu cuả đá mài,phụ thuộc vào độ dẻo cuả vật liệu cần mài, vật mài càng dẻo thì chọn đá mài có kết cấu càng xốp.

Khi mài các vật liệu dẻo như nhôm,đồng… ta dùng các đá có kết cấu xốp để có nhiều khoảng trống.Khi mài các vật liệu cứng như thép đã tôi,gang,ta dùng đá mài có kết cấu chặt hơn.

Hạt mài

Chất dính

Trên mặt không làm việc của đá mài ,có ghi các đặc tính kỹ thuật của đá như:

ĐMHD : Đá mài Hải Dương.

Ct46: Corindon trắng cỡ hạt 46

G : chất dính là gốmMV : Mềm vừaV1 :loại vuông cạnh405 : Đường kính ngoài (mm)65 : Bề dày của đá. (mm)127 : Đường kính lỗ (mm)30 : Tốc độ mài ( 30m/s )

I.2 Bột mài: Tùy theo công việc ta sử dụng các loại hạt mài, bột mài hoặc bột mịn.Các loại này thường dùng để rà thô hoặc rà bóng. Theo TCVN, các loại bột mài được phân theo độ lớn hạt như sau:

Tên nhóm Cỡ số hạt

Hạt mài 200,160,125,100,80,63,50,40,32,25,20,16.

Bột mài 12,10,8,6,5,4,3.

Bột mịn M40,M28,M20,M14,M10,M7,M5.

Các số chỉ cỡ hạt cuả các loại hạt mài và bột mài là kích thước danh nghĩa của cạnh lỗ rây trên thực tế ( tính theo ϻm ) mà các hạt có đường kính đó không lọt qua rây được. Ở loại bột mịn, các số đứng sau chữ M để chỉ độ lớn đường kính cuả hạt ( ϻm ).Bột mịn được dùng trong việc rà bóng các chi tiết có độ nhẵn, độ chính xác cao.

II.CAO SU:II.1 Tính chất : có hai loại, cao su thiên nhiên và nhân tạo.

Cao su thiên nhiên lấy từ mủ cây cao su, khi còn nguyên chất có màu trắng đục,để ra ngoài ánh sáng sẽ biến thành màu nâu.

Trong lượng riêng 0,92-:-0,94g/cm3(nhẹ hơn nước ).Cao su thiên nhiên có tính chịu nhiệt kém, trên 40oC thì mềm,đến 100oC thì rất dẻo và đến 180oC thì chảy ra.Ở nhiệt độ 0-:-8oC thì cứng lại và mất tính đàn hồi.

Cao su dùng trong công nghiệp và đời sống thường là cao su thiên nhiên đã lưu hóa(pha thêm 1-:-2% Lưu huỳnh S để cao su giữ được tính đàn hồi ở nhiệt độ -20-:-100oC.)

Cao su có tính đàn hồi rất cao,độ dản dài có thể đến 700-:-800%.Nó có một số tính chất rất qúy về kỹ thuật như: có độ bền chống đứt cao,có tính chống tạo thành vết sướt, chống mài mòn, có khả năng khử các rung động,không thấm nước,không thấm khí và chịu được tác dụng hoá học của Acid,kiềm.

Nhược điểm cuả cao su là tính dẫn nhiệt kém, giảm cơ lý tính khi chịu tác dụng của ánh sáng và nhiệt độ, bị rạn nứt dưới tác dụng của lực kéo.

II.2 Công dụng:---Trong lãnh vực cơ khí : làm đai truyền động có khoảng cách xa., băng tải để vận chuyển hàng

hoá, sản phẩm liên tục., Đệm,vòng đệm làm kín.Các ron làm kín mặt tiếp xúc.,Ống nước ,ống dầu, ống hơi áp suất thấp. Làm các sản phẩm cách điện.

III. Amian:

III.1:Tính chất: Amian lấy từ quặng mỏ, có thành phần là Calci Silicat và Magnie màu trắng mịn ,có thớ nhỏ, sợi mịn nhỏ đến cỡ ϻm.Sợi Amian đàn hồi ,có thể xoắn lại thành dây lớn. Nó có nhiều loại nhưng thông dụng là loại Amian Crizotin.

Trọng lượng riêng 2,4-:-2,6 g/cm3.Nhiệt độ nóng chảy 1450-:-1500oC và có thể làm việc lâu dài ở nhiệt độ 500oC hoặc 700oC trong thời gian ngắn.Amian có tính chịu kiềm và acid kém.

III.2: Công dụng:

Trong công nghiệp, amian dùng làm chất cách điện, cách nhiệt,làm kín. Các dạng được chế biến như : giấy Amian, dây, vải, nhựa,ximămg Amian.Nó còn dùng làm các má phanh Ôto do hệ số ma sát cao.

iV. : Sơn & Emay:

IV.1 Sơn

Sơn là dung dịch của nhưạ,dầu khô,bitum, ở dạng lỏng..Các chất ấy được gọi là nền sơn hoà tan trong dung môi dễ bay hơi,còn nền sơn chuyển sang trạng thái rắn tạo thành lớp sơn.

Sơn cách điện,tuỳ theo cách dùng ,chia làm 3 nhóm: Sơn tẩm,sơn phủ và sơn dán.

---Sơn tẩm: Dùng để tẩm các điện xốp, nâng tính cách điện lên rất nhiều.

---Sơn phủ: Để tạo lên trên bề mặt vật được quét sơn một lớp màng nhẵn bóng chiụ ẩm và bền chắc.

---Sơn dán : Dùng để dán các vật liệu cách điện lại với nhau.

IV.2 .Emay:

Emay là một loại sơn phủ, được quét trực tiếp lên bề mặt vật dẫn tạo thành lớp cách điện

V.Vật liệu bảo ôn:

V.1 . Bông thuỷ tinh:Là một khối bao gồm nhiều sợi thuỷ tinh rất nhỏ,mềm thu được từ thủy tinh nấu chảy, thường dùng để baỏ ôn các thiết bị nồi hơi và ống dẫn có nhiệt độ 450oC.Sợi thủy tinh có thể được sản xuất dưới dạng sợi hoặc tấm dài. Bông thủy tinh có trọng lượng riêng 150kg/m3, hệ số dẫn nhiệt

¿0,04−:−0,05KCal

m.gi ờ . đ ộ. Chịu nhiệt và chịu Acid, thường bám vào

da, gây ngứa.V.2. Stiropor ( Bọt xốp ):Nguyên tắc cách nhiệt là dùng vật liệu cách nhiệt có hệ số dẫn nhiệt thấp bọc quanh không gian cần cách nhiệt .Vật liệu này có đặc điểm không hút ẩm, dễ chế tạo,bền, không nổ,không cháy, không mùi và rẻ tiền. Thông dụng là tấm cách nhiệt Stiropor chế tạo từ nguyên liệu nhựa tổng hợp ở dạng hạt,được hấp nóng trong lò kín cao áp và hơi nước.Đến một lúc giảm áp suất cho hạt nổi lên,sau đó dùng hạt ấy đem ép thành tấm.VI. Vật liệu Composit:*** Đặc điểm : Có thể xem như là vật liệu kết hợp gồm nhiều pha khác nhau về mặt hóa học.Chúng không tan vào nhau, phân cách nhau bằng ranh giới,và được kết hợp nhân tạo bằng biện pháp kỹ thuật.Composit thông thường có 2 pha : pha liên tục trong tòan khối kết cấu gọi là nền,và pha phân bố gián đoạn,được nền bao bọc gọi là cốt. Tỷ lệ các pha cũng như hình dáng kích thước, sự phân bố nền và cốt đều tuân theo các điều kiện kỹ thuật thiết kế .Mặt khác,tính chất cơ học của Composit là sự lựa

chọn thích hợp để phát huy những tính chất ưu việt cùa từng pha thành phần ( mà không phải bao gồm tất cả tính chất của các pha thành phần ).Nền là pha liên tục,đóng vai trò liên kết toàn bộ các phần tử cốt,tạo thành một khối thống nhất ,hình thành sản phẩm theo thiết kế.Đồng thời nó che phủ, bảo vệ cốt khỏi bị phá huỷ do môi trường ngoài.Các loại nền thường dùng là : nền chất dẻo, nền kim loại và nền gốm Cốt là pha không liên tục trong Composit, có vai trò tạo độ bền, độ đàn hôì và độ cứng cho Composit. Các loại cốt thường dùng là : cốt chất vô cơ( như sợi carbon, sợi thuỷ tinh, sợi bo) Cốt chất hữu cơ (như Polyamít ) Cốt sợi kim loại (như sợi thép không rỉ, bột Volfram, bột Molipden..)*** Phân loại: ++ Composit hạt : loại này có đặc điểm là các phần tử cốt hạt thường cứng hơn nền,thường dùng các Acid HNỎ3, Acid Borit, Cacbit… Ví dụ : -- Hợp kim cứng là loại composit hạt,trong đó nền là Coban và cốt là các phần tử hạt Cacbit Volfram,Cacbit titan.Hợp kim cứng có độ cứng và độ chiụ nhiệt rất cao,dùng để chế tạo dụng cụ cắt gọt,khuôn ép.

--- Bê tông là loại composit hạt,trong đó nền là Ximăng và cốt là đá,sỏi,cát…

---Hợp kim bột ;trên cơ sở của nhôm Al và Al2Ỏ3, hoặc nhôm và bột các nguyên tố hợp kim ( ví dụ Cr,Fe,Mn ) được thiêu kết ở nhiệt độ nhất định.

++ Composit cốt sợi : loại này có độ bền và moduyn đàn hồi riêng cao,thường dùng vật liệu nền tương đối dẻo,cốt sợi phải có độ bền, độ cứng vững cao,đồng thời còn phụ thuộc vào sự phân bố sợi, hình dáng và kích thước.

Các dạng Composit sợi thường dùng hiện nay là:

---Composit Polyme cốt sợi carbon,thường dùng để chế tạo máy bay.---Composit kim loại sợi:

Ví dụ : nền là nhôm,Đồng ,Magnie và các sợi carbon,Bo,Cacbit Silic.Loại này chịu nhiệt cao, dùng chế tạo các chi tiết trong turbin.

*** Công dụng :

Vật liệu Composit được ứng dụng nhiều trong công nghiệp, hàng không, tên lửa,du hành vũ trụ vì vật liệu giảm khối lượng kết cấu, nâng cao độ bền.Moduyn đàn hồi có ý nghiã đặc biệt quan trọng nên được ứng dụng để chế tạo : cánh đuôi ngang, cánh tà sau , cánh quạt,các thùng chứa cuả máy bay,các khoang,buồng cháy của động cơ tên lửa.

Hiện nay,Composit cò được ứng dụng để chế tạo cánh quay và cánh phun của turbin năng lượng, chế tạo Ôtô (khung xe, máy sinh khí hàn,chi tiết động cơ ),chế tạo máy, lám bể chứa ,thiết bị phản ứng trong cog nghiệp hóa chất hay thân tàu, bầu máy,chân vịt trong công nghiệp tàu thuỷ.

Các tính chất đặc biệt của Composit còn được sử dụng làm vật liệu cách điện (sợi hữu cơ ), cáp quang vô tuyến ( cốt sợi thuỷ tinh, Ổ trượt ( cốt sợi carbon ).

VII. Da thuộc:

--- Tính chất : Da thuộc là da súc vật ( trâu, bò, ngựa…) đã được thuộc cho khỏi thối,mục và làm tăng sức bền,tính dẻ dai.

Da có 2 mặt, mặt ngoài nhẵn bóng là mặt chính và mặt trong xù xì.Da dùng trong kỹ thuật phải có mặt ngoài sạch, đồng đều, không có vết nứt,rạn. độ ẩm cuả da thấp hơn 16%

Da có thể ngâm trong dầu,mỡ,paraffin,dung dịch graphic…Nhưng da không bền vững với kiềm và acid.,chúng làm da bị cứng lại và mất tính dẻo.Da giữ được độ dẻo ở nhiệt độ -50-:-150oC.

Da trâu bò là loại da tốt, thuộc bằng phương pháp đặc biệt.Loại da màu xanh rất cứng ,có thể khoan, bào được.

--- Công dụng :

Trong cơ khí , da được dùng làm đai truyền, vòng đệm,bánh ma sát, bánh răng không kêu.

VIII Gỗ :--- Tính chất ; Được dùng nhiều trong công nghiệp vì nhẹ, độ dẫn điện, dẫn nhiệt kém, có vẻ đẹp tự nhiên, chịu được tác dụng của một số môi trường khí ,dễ chế biến thành các sản phẩm, giá thành rẻ.

Các tính chất cơ lý của gỗ được quy định ứng với độ ẩm 15%. Trong lượng riêng theo từng loại gỗ, 0,44-:-0,81 g/cm3. Trong lượng riêng càng cao thì khả năng chịu lực của gỗ càng lớn.

Độ dẫn nhiệt kém, theo thớ dọc của gỗ, độ dẫnnhiệt lớn gấp 3 lần theo thớ ngang.

Độ dẫn điện theo thớ dọc nhỏ hơn theo thớ ngang và phụ thuộc vào loại gỗ, độ ẩm, nhiệt độ.

Giới hạn bền của gỗ,kéo theo thớ dọc ( khác thớ ngang ) khoảng 650-:-1347 kg/cm2 tùy loại gỗ, và càng khô khả năng chịu lực càng tăng.

Các tính chất của gỗ thay đổi nhiều theo độ ẩm.--- Công dụng:

Gỗ được sử dụng trong công nghiệp với nhiều mục đích khác nhau. Trong chế tạo cơ khí, dùng gỗ làm mẫu để đúc kim loại, làm bao bì sản phẩm, làm bệ xe ôto tải.Trong xây dựng, làm cột kèo cửa và các dụng cụ sinh hoạt, học tập. Bột gỗ trộn với keo,ép áp lực làm vật liệu xây dựng, vật liệu công nghiệp rất ti65n lợi, gía thành rẻ.

---Bảo quản gỗ :

Chống cong vênh cho gỗ bằng cách : tránh mưa, nắng,tránh thay đổi nhiệt độ đột ngột và nhiệt độ cao.

Chống mục : tránh mưa, hoặc nơi ẩm ướt. Chống mọt: Tẩm hóa chất cho gỗ./.

CÂU HỎI:1/ Các yếu tố đặ trưng của đá mài. Trình bày cấu tạo.

2/ Tính chất, phạm vi sử dụng cuả cao su.3/ Tính chất, phạm vi sử dụng cuả Amian.4 Phân loại Sơn cách điện. Công dụng từng loại.5/ Tác dụng vật liệu bảo ôn.6/Tính chất, công dụng của da thuộc và gỗ.7/ Các cách bảo quản gỗ.

BÀI 10:

NHIÊN LIỆU XĂNG & DIESEL & DẦU NHỚT và MỠ

I .Nhiên liệu xăng & Diesel .

Là các hoạt chất dạng lỏng,làm nhiên liệu bốc cháy trong buồng đốt của động cơ xăng hoặc động cơ Diesel, để biến nhiệt năng thành cơ năng.

I.1 Nhiên liệu Xăng:

I.1.1 Tính chất:

--- Xăng là nhiên liệu lỏng, dễ bốc hơi và bốc cháy, có mùi dễ biết,không hoà tan trong nước.--- Trọng lượng riêng 0,7-:-0,775 g/cm3.---Trong xăng chứa 86% Carbon, 14% Hydro, ngoài ra còn một số tạp chất khác có hàm lượng không đáng kể như Oxi, Lưu huỳnh, Nitơ…---Tính bốc hơi tốt, dễ hòa vào không khí để tạo nên hỗn hợp đốt của động cơ. Sự hòa khí này thực hiện ở bộ chế hòa khí.Hoà khí phải xãy ra thuận lợi nhất ở mọi chế độ hoạt động của động cơ.--- Tính chống kích nổ tốt : Khi cháy, hỗn hợp đốt có kích nổ thì tạo ra tiếng va đập kim loại mạnh,rung động máy,làm các chi tiết máy chóng hao mòn,tác động lực trên trục cơ. Ngoài ra còn xả khói và làm sôi nước trong hệ thống làm mát.

Xăng có tính chống kích nổ tốt, tức là có chỉ số Octan cao,động cơ có tỉ số nén càng cao. Ta phải pha thêm vào xăng một lượng nhỏ TetraEtyl chì (Pb(C2H5)4) ,sẽ làm tăng khả năng chống kích nổ của xăng.--- Tính bốc cháy : Xăng chỉ bốc cháy khi có lửa ( như Bugi đánh lửa ), điểm đánh lửa ít phụ thuộc vào áp suất và nhiệt độ trong xy lanh.--- Tính ổn định của xăng. Xăng cần phải giữ được các tính chất bay hơi tốt, chống kích nổ, trị số Octan trong qúa trình bảo qủn và sử dụng.

I.1.2 Phân loại xăng :

Hiện nay xăng được nhập từ nhiều nguồn, nên Petrolimex quy định thống nhất danh mục như sau:

Danh mục: Loại xăng

020000 Nhiên liệu loại động cơ xăng

020100 Xăng thông dụng

020101 Mogas 80,Mogas 83, A72,A76.

020200 Xăng cao cấp

020201 Mogas 92, mogas 93, A92 , A93.

I.1.3 Bảo quản xăng:

Xăng rất nguy hiểm vì dẽ bốc hơi, dẽ cháy, dẽ gây nổ, nên việc bảo quản xăng phải đặc biệt chú ý an toàn, như :---Phải cất giữ và bảo quản xăng trong thùng kín, tránh rò rỉ, không để lẫn nước hoặc các chất khác.---Trong khu vực để xăng, tuyệt đối cấm lửa và các điều kiện gây nên nguồn lửa.---Các thùng chứa xăng phải để nơi râm mát,có mái che---Khi mở nắp thùng xăng hay di chuyể xăng phải thao tác nhẹ nhàng, không gõ mạnh vào nắp thùng, không quăng mạnh các thùng gây chạm bật tia lửa.

I.2 Nhiên liệu Diesel:

I.2.1 Tính chất: là nhiên liệu của động cơ Diesel, có các tính chất như:

---Là chất lỏng có màu nâu hung trong suốt .---Trong lượng riêng 0,78 -:- 0,86 g/cm3.---Tính bay hơi tốt để tạo hỗn hợp đốt ( có áp suất ) ngay trong buồng đốt.

---Tính tự bốc cháy tốt: muốn tự bốc cháy nhanh thì phải có chỉ số Xetan thích hợp. Xetan là chỉ số đánh giá khả năng tự bốc cháy của Diesel.

---Tính chống kích nổ tốt: Hiện tượng kích nổ của động cơ xăng và Diesel có giống nhau nhưng khác nhau về bản chất.

---Độ sạch của Diesel : không có cặn,bụi bẩn,không lẫn nước,xăng…---Có độ nhớt thích hợp.---Tính ổn định : không thay đổi phẩm chất, không thay đổi trị số Xetan.

Diesel ít nguy hiểm hơn xăng, nhưng những quy định về bảo quản cũng giống như xăng.

I.2.2 Phân loại Diesel:

Danh mục Loại Diesel

060000 Nhiên liệu động cơ Diesel

060100 Nhiên liệu Diesel thông dụng

060101 Nhiên liệu Diesel chứa 1% S

060200 Nhiên liệu Diesel cao cấp

060201 Nhiên liệu Diesel chứa 0,5% S.

Các loại Diesel tương đương của Nga :Diesel vạn năng ký hiệu дC, muà hè là л, muà đông дл.

II.Dầu nhớt & mỡ:

II.1 Tác dụng:

---Làm giả ma sát cho các chi tiết máy chuyển động tương đối với nhau, do đó sẽ giảm hao mòn, giảm nhiệt độ, giảm tiêu hao công suất do ma sát.Do đó làm tăng tuổi thọ của máy móc.

---Dầu nhớt dùng bôi trơn cho công cụ cắt gọt kim loại và bảo vệ, giải nhiệt cho máy, động cơ.

---Làm lớp bảo quản cho các bộ phận máy.

II.2 Phân loại:

II.2.1 Dầu nhớt động cơ: (theo ký hiệu CHLB Nga )

---Dầu dùng cho động cơ xăng : AC-10 ( M-10Ƃ ); AK-15; AK 3п-10.

Chữ A chỉ dầu dùng cho động cơ đốt trong, Chữ C (K) chỉ việc lọc bằng phương pháp tinh chế, Số tiếp theo gạch nối chỉ độ nhớt của dầu, tính bằng cst ( Centistock ) ở 100oC, Số 3 chỉ chất phụ gia tổng hợp.

---Dầu dùng cho động cơ Diesel : дп-11 (Dp-11)

Chữ д ( D ) chỉ dầu dùng cho động cơ Diesel, chữ p là dầu có pha thêm chất phụ gia, số 11 chỉ đô nhớt củ dầu ,tính băng cst.

II.2.2 Dầu nhớt truyền lực:

Dầu này dùng cho hệ thống bánh răng, răng côn, răng chữ V, bánh vít trục vít.

Ký hiệu như : TЭ-15- ; TAп-15B. Chữ T chỉ dầu truyền lực; ЭФO là chất phụ gia chống ăn mòn.

II.2.3 Dầu nhớt chuyên dụng khác:

---Dầu phanh, dầu thuỷ lực, dầu giảm sốc.

Dầu phanh: ƂCK ;ЭCK.

+Dầu thuỷ lực ,Dầu giảm sốc : CN-20 ; CN-12---Dầu nhớt dùng cho máy công cụ : CN -12; CN-20; CN-30 ; CN-40; CN -50Máy tiện, phay ,bào, khoan dùng CN-30Máy khâu dùng CN-12; CN-20.

II.2.4 Mỡ:

Mỡ bôi trơn là hỗn hợp cuả dầu khoáng hoặcdầu tống hợp với 6-:-25% chất làm đặc, nên có dạng chất nhão. Dầu làm nhiệm vụ bôi trơn,chất làm đặc làm nhiệm vụ giữ dầu và chống chaý.Ngoài ra , trong mỡ còn thành phần khác làm phụ gia cải thiện tính chất của mỡ.

--- Tính chất ( yêu cầu kỹ thuật )

Có độ nhỏ giọt cao.Độ nhỏ giọt là nhiệt độ mà mỡ bắt đầu chảy lỏng. Độ nhỏ giọt càng cao càng tốt.

Mỡ có độ bám cao. Có độ lún thích hợp. Độ lún thể hiện khả năng chịu tải của mỡ. Tính ổn định cao : không bị biến chất trong quá trình bảo quàn và sử dụng Bảo đảm độ sạch.

---Phân loại Mỡ.+Phân loại theo Hoa Kỳ:

Cấp 000 : Nửa lỏng Cấp 3: gần như rắn

Cấp 00 : Rất mềm Cấp 4: Rắn

Cấp 0 : Mềm

Cấp 1 : Mềm Cấp 5: Cứng

Cấp 2 : Dạng kem Cấp 6 Cứng

+Phân loại theo CHLB Nga.

Mỡ xà phòng Calci Xolidon C1; C2

Mỡ Xiachim 201 : là loại mỡ thong dụng chịu được nhiệt độ làm việc cao.nhiệt độ nhỏ giọt cao.

Mỡ Xiachim 203 : Chiụ được nhuiệt độ làm việc cao, có nhiệt độ nhỏ giọt 120oC.

Mỡ Xiachim 221: Có nhiệt độ nhỏ giọt cao , thường dùng cho các gối đỡ máy phát điện không đồng bộ 3 pha.

Mỡ Calci-Natri 1-13 vừa chịu nóng ,vừa chịu nước.

Mỡ Liton 24 : là dạng mỡ dẻo chịu nước , chống ma sát.

CÁC LOẠI DẦU NHỚT TRÊN THỊ TRƯỜNG ( Thay cho ký hiệu loại cũ )

Dầu nhớt trên thị trường Thay cho các loại theo ký hiệu cũ+Dầu nhớt động cơ --BP Energol HD-40 --BP Super.V --Shellx100 -Dùng cho đ.cơ xăng và đ.cơ Diesel

+Thay cho các loại dầu động cơ --AK-15 là dầu nhớt dùng cho đ.cơ xăng --AK3п-10dầunhớt đ.cơ xăng,Diesel nhẹ --AC-10dầu nhớt cho đ.cơ xăngcườnghoá--Dp-11 cho đ.cơDiesel,Ôtô,máy keó.-Các loại dầu nhớt M-8Ƃ, M-10Ƃ

+Dầu nhớt truyền lực---BP gear EP Oil SAE-90---Esso gear Oil-90---Mobil C-90

+Thay cho các loại dầu truyền lực---TЭ-15-ЭФO---Dầu truyền lực TAп-15B---Thay các loại dầu truyền lực(dầu den90)---Dầu truyền lực Nigron-90

+Nhiên liệu---Xăng Mogas-83---Xăng Mogas-92,93---Diesel cao cấp có hàm lượng lưu huỳnh0,5%

---Thay cho xăng A-74, A-76---Thay cho xăng A-93---Thay cho Diesel: Mùa hè: л Mùa đông :дл Vạn năng :дC (VN chỉ dùng loại л )

CÂU HỎI:

1/ Thế nào là nhiên liệu xăng và Diesel ? Các tính chất cùa nhiên liệu xăng,Diesel ?

2/Các loại nhiên liệu xăng và Diesel ?

3/Cho biết tác dụng của dầu nhớt và mỡ.

4/Nêu các loại dầu nhớt và mỡ.

5/Nêu cách bảo quản nhiên liệu xăng và nhiên liệu Diesel.

PHẦN BA:

CÔNG NGHỆ KIM LOẠI

BÀI 11 CÔNG NGHỆ ĐÚCI. Khái niệm chung&đặc điểm của công nghệ đúc:

I.1/ Khái niệm chung:

Đúc là phương pháp chế tạo phôi bằng cách nấu chảy kim loại,rót kim loại lỏng vào khuôn đúc đã được làm sẵn theo hình dáng ,kích thước của vật đúc. Sau khi kim loại đông đặc, ta thu được vật đúc có hình dáng tương tự như không gian trong lòng khuôn đúc.

Đúc là phương pháp công nghệ chiếm khoảng 50% trọng lượng các sản phẩm cơ khí:

--- Vật đúc ra có thể đem dùng ngay được thì gọi là chi tiết đúc.

--- Vật đúc ra phải đưa qua gia công cơ khí để nâng cao độ chính xác kích thước và độ bóng bề mặt thì gọi là phôi đúc.

I.2/ Đặc điểm:

I.2.1 Ưu điểm :

---Có thể đúc được từ các loại vật liệu khác nhau như : gang , thép,kim loại màu,hợp kim màu…với khối lượng vật đúc từ vài gram đến hang trăm tấn.

---Chế tạo được những vật đúc có hình dáng, kết cấu phức tạp như: thân máy công cụ ,vỏ động cơ…mà các phương pháp chế tạo khác gặp khó khăn hoặc không chế tạo được.

---Độ chính xác về hình dạng kích thước và độ bóng không cao ( có thể đạt khi thực hiện phương pháp đúc chính xác; độ chính xác ~ 0,001mm và độ nhẵn là 1,25ϻm).

---Đúc được nhiều lớp kim loại khác nhau trong một vật đúc.

---Có khả năng cơ khí hoá và tự động hoá.

---Giá thành chế tạo vật đúc rẻ vì vốn đầu tư ít,tính chất sản xuất linh hoạt,năng suất cao.

I.2.2 Nhược điểm:

---Tốn kim loại cho hệ thống rót.

---Có nhiều khuyết tật,làm cho tỉ lệ phế phẩm cao (thiếu hụt,rỗ khí…)

---kiểm tra khuyết tật bên trong vật đúc đòi hỏi thiết bị hiện đại.

I. Các phương pháp đúc:II.1Đúc trong khuôn cát :II.1.1 Các bước tiến hành đúc: quy trình đúc trong khuôn cát một sản phẩm như sau:---Chế tạo mẫu,hòm khuôn,hộp lõi.---Làm khuôn và lõi (theo mẫu và hộp lõi).---Sấy khuôn, lõi.---Nấu chảy kim loại cần đúc, rót kim loại lỏng vào khuôn đúc.---Lấy vật đúc ra khỏi khuôn.---Làm sạch vật đúc---Nhiệt luyện vật đúc ( nếu vật đúc có yêu cầu ).Nếu đúc trong khuôn kim loại,đúc ly tâm hay đúc áp lực thì không cần phải làm mẫu ,lõi.Khuôn đúc chỉ làm một lần, việc lấy vật đúc ra khỏi khuôn,làm sạch… cũng đơn giản. ( riêng đúc trong khuôn kim loại,đôi khi vẫn sử dụng lõi ba72ng các hỗn hợp làm lõi như đúc trong khuôn cát).II.1.2 Làm mẫu:Để làm khuôn đúc phải có mẫu.Hìng dạng mẫu phải gần giống như hìnhdạng ngoài của chi tiết cần có,còn hình dạng bên trong của chi tiết sẽ do lõi (thao ) tạo nên.

SƠ ĐỒ QUY TRÌNH SẢN XUẤT VẬT ĐÚC(trong khuôn cát)

Chế tạo hỗn hợp làm khuôn Chế tạo bộ mẫu Chế tạo hỗn hợp làm thao(lõi)

Làm khuôn Làm thao (lõi)

Sấy khuôn Sấy thao ( lõi )

Lắp khuôn và thao (lõi)

Dỡ khuôn lấy vậtđúc Tháo thao khỏi vật đúc Làm sạch vật đúc Kiểm tra

Nấu kimloại(hkim ).Rót

Mẫu cũng như hộp lõi được làm liền hoặc làm rời thành hai nửa hay nhiều phần riêng biệt có thể lắp ghép với nhau thành một mẫu hoàn chỉnh. Mẫu thường được chế tạo theo bản vẽ của vật đúc (nhưng cũng có thể từ sản phẩm thực tế ).

Mẫu có kích thước lớn hơn vật đúc, vì bất kỳ kim loại hay hợp kim nào rót vào khuôn, khi nguội đều co ngót. Độ co ngót tùy thuộc vào từng loại hợp kim, như:

Gang xám có độ co ngót 1%

Thép (0,2-:-0,3% C) co ngót 2%

Các hợp kim nhôm co ngót 1,5%

Các hợp kim magnie co ngót 1,5 %

Vaät ñuùc Hoäp loõi

Maãu thöôøng laøm baèng goã,hoaëc baèng kim loaïi neáu saûn xuaát haøng loaït lôùn. Maãu baèng goã phaûi ñöôïc saáy khoâ,löôïng nöôùc chöùa trong goã khoâng quùa 10%. Maãu

Kim loaïi, beàn hôn,coù ñoä nhaün cao vaø chính xaùc hôn,ít bò cong veânh vaø bieán daïng do aåm öôùt, nhöng cheá taïo phöùc taïp vaø ñaéc tieàn.

Loõi Hoäp loõi

II.1.3 – Laøm loõi vaø hoäp loõi ( thao vaø hoäp thao )

Loõi taïo neân hình daïng beân trong cuûa vaät ñuùc.Ñeå cheá taïo loõi phaûi laøm hoäp loõi (baèng goã hay kim loaïi ),hoäp loõi phaûi coù hình daïng sao cho khi laøm xong, ñaët vaøo khuoân phaûi naúm ñuùng vò trí maø khoâng rôi hay tì saùt maët khuoân,neân phaûi coù caùc goái loõi gaùc ñeàu treân caùc loã coù saün treân khuoân ( 2 phaàn hình noùn cuït ôû hai ñaàu loõi laø goái loõi,phaàn truï laø phaàn chính cuûa loõi ).

II.1.4- Laøm khuoân:

*** Hoøm khuoân: laø nhöõng hoøm kim loaïi khoâng coù ñaùy, khoâng coù naép ,coù taùc duïng giöõ vöõng khuoân ñuùc khi cheá taïo,chuyeân chôû vaø khi rout kim loaïi loûng.Hoøm khuoân thöôøng ñöôïc cheá taïo baèng gang,theùp vaø hôïp kim nhoâm,noù coù hình daïng phuï thuoäc vaøo hình daïng vaät ñuùc.

Khoaûng caùch töø ñieåm treân cuøng hoaëc döôùi cuøng cuaû vaät ñuùc ñeán maët treân hoaëc maët döôùi cuûa hoøm khuoân töø 40-:-70mm(ñoái vôùi khuoân nhoû vaø trung bình)

Khoaûng caùch töø maãu ñeán thaønh hoøm khuoân töø 30-:-50mm.Khoaûng caùch giöõa caùc maãu trong khuoân ( coù nhieàu maãu ) töø 30-:-50mm

*** Hoãn hôïp laøm khuoân vaø loõi ( thao) : goàm caùt, ñaát seùt, vaät lieäu phuï vaø chaát keát dính. Hoãn hôïp phaûi coù tính deûo,coù ñoä beàn,tính thoâng khí,beàn nhieät,ñoä aåm, meàm,ít taïo ra khí, ít vôõ, beàn laâu ( nhaát laø ñoái vôùi loõi).

*** Caùc phöông phaùp laøm khuoân:

+ Laøm khuoân baèng tay: laø caùch laøm thoâng duïng trong saûn xuaát ñôn chieác hoaëc loaït nhoû.Caùch laøm naøy coù ñoä chính xaùc thaáp,naêng suaát thaáp vaø yeâu caàu tay ngheà coâng nhaân cao,ñieàu kieän lao ñoäng naëng nhoïc, coù theå ñuùc ñöôïc nhöõng chi tieát coù ñoä phöùc taïp, kích thöôùc vaø khoái löôïng tuøy yù ( töôïng ñoàng …)

Laøm khuoân baèng tay coù nhieáu caùch nhö: laøm khuoân treân neàn ñaát, laøm khuoân trong 2 hay nhieàu hoøm khuoân, laøm khuoân baèng döôõng gaït… nhöng ñeàu theo trình töï sau: ñaët maãu vaøo hoøm khuoân, raéc caùt, giaõ khuoân, taïo heä thoáng roùt, thoaùt hôi,laáy maãu ra khoûi khuoân,söûa khuoân, laép raùp khuoân.

+ Laøm khuoân baèng maùy: Laøm khuoân baèng maùy,coù naêng suaát,ñoä chính xaùc cao,giaûm nheï cöôøng ñoä lao ñoäng cuûa coâng nhaân vì noù ñöôïc cô khí hoùa moät soá ñoäng taùc cô baûn nhö ñaàm chaët,ruùt maãu…laøm khuoân baèng maùy chi phí cao neân chæ duøng trong saûn xuaát haøng loaït, vì phaûi laøm heä thoáng roùt, ñaäu ngoùt, ñaäu hôi:

Heä thoáng roùt :laø toång hôïp nhöõng oáng roùt kim loaïi vaøo khuoân.

Ñaäu ngoùt: duøng ñeå boå sungkim loaïi theâm vì sau khi ñoâng ñaëc,kim loaïi seõ co ngoùt,neân ñaäu ngoùt phaûi ñaët nôi kim loaïi seõ ñoâng ñaëc sau cuøng.

Ñaäu hôi duøng ñeå laøm cho vaät ñuùc deã thoaùt hôi, nhaát laø luùc ñuùc theùp.Ñaäu hôi phaûi ñaët choå cao nhaát cuûa vaät ñuùc vaø ôû maët coù nhieàu baäc.

Sauk hi laøm khuoân vaø loõi xong,phaûi ñem saáy ñeå naâng cao ñoä beàn,tính thoâng khí,ñoàng thôøi ñeå choi hoãn hôïp laøm khuoân,loõi dính chaët nhau.Nhieät ñoä say töø 175-:-450oC thôøi gian say töø 6 -:-24 giôø hoaëc nhieàu hôn tuyø thuoäc vaøo hoãn hôïp laøm khuoân ,loõi.

*** Laép raùp khuoân:

Khuoân,loõi sau khi saáy khoâ ñem laép laïi vôùi nhau.Ñoä chính xaùc cuûa khuoân ñöôïc xaùc ñònh bôûi caùc choát ñònh vò,ñoä chính xaùc naøy quyeát ñònh ñoä chính xaùc cuûa vaät ñuùc. Vì vaäy khi laép raùp khuoân phaûi thaän troïng,khoâng laøm vôõ khuoân hoaëc ñeå caùt buïi roâi vaøo long khuoân.

Ngoaøi ra ñeå khaéc phuïc söùc ñaåy cuûa kim loaïi, ngöôøi ta ñaët leân beà maët treân cuøng cuûa khuoân moät vaät naëng coù khoái löôïng thích hôïp.

II.2 Ñuùc baèng khuoân kim loaïi

II.2.2 Ñaëc ñieåm:

*** Öu ñieåm

--Khuoân kim loaïi coù theå duøng ñöôïc nhieàu laàn ,tuyø vaøo kim loaïi vaät ñuùc.

--Vaät ñuùc coù ñoä chính xaùc cao vaø ñoä nhaün cao,tuyø thuoäc vaøo ñoä chính xaùc vaø ñoä nhaün cuûa khuoân.

--Toå chöùc haït kim loaïi nhoû,mòn ,cô tính toát.

--Tieát kieäm ñöôïc vaät lieäu laøm khuoân,caûi thieän ñieàu kieän lao ñoäng.

*** Nhöôïc ñieåm

Gía thaønh khuoân kim loaïi ñaét neân chæ duøng cho saûn xuaát haøng loaït

Do khuoân kim loaïi neân vaät ñuùc nguoäi nhanh, kim loaïi loûng khoù ñieàn ñaày loøng khuoân, neân khoù ñuùc caùc vaät moûng,vaät ñuùc baèng gang deã bieán thaønh gang traéng.

II.2.2.Caùc böôùc tieán haønh ñuùc: Laøm saïch beà maët khuoân sau moãi laàn ñuùc. Saáy khuoân ñeán nhieät ñoä nhaát ñònh ñeå haïn cheá söï nguoäi

nhanh cuûa kim loaïi loûng( neáu ñuùc gang saáy khuoân ñeán nhieät ñoä 200-:-350oC, ñuùc theùp nhieät ñoä saáy 250 -:-350oC,ñuùc nhoâm nhieät ñoä saáy 150-:-450oC).

Sôn beà maët khuoân,loõi baèng sôn chòu nhieät ( chieàu daøy lôùp sôn ñeán 2mm, chæ sôn 1-:-2 laàn trong moät ca saûn xuaát ).

Queùt moät lôùp daàu maduùt,daàu hoûa leân treân lôùp sôn roài môùi roùt kim loaïi loûng vaøo khuoân,lôùp daàu seõ chaùy taïo neân maøng khí ngaên caùch kim loaïi loûng vaø beà maët khuoân, do ñoù naâng cao tính chòu nhieät cuûa khuoân.

Laép raùp khuoân vaø roùt kim loaïi loûng vaøo khuoân. Ñeå nguoäi vaät ñuùc roài dôõ khuoân. Neáu dôõ khuoân sôùm vaät

ñuùc nguoäi nhanh ngoaøi khoâng khí seõ gay nöùt vôõ.Neáu dôõ khuoân quùa muoän,cuõng coù theå gaây nöùt vôõ vaät ñuùc, vì khuoân vaø loõi caûn trôû söï co cuûa vaät ñuùc.

II.3. Ñuùc ly taâm:

Đúc ly tâm thực chất là điền đầy kim loại lỏng vào khuôn quay,để nhờ lực ly tâm sinh ra khi quay sẽ làm kim loại lỏng phân bố đầy lên thành khuôn và đông đặc laị, khi kim loại nguội,ta ngừng quay và lấy vật đúc ra khỏi khuộn. Đặc điểm cuả đúc ly tâm:

--Tổ chức kim loại mịn ,chặt,không có các khuyết tật rỗ khí,rỗ co ngót.--Tạo ra vật đúc có lỗ rỗng mà không cần thao ( lõi ).--Không dùng hệ thống rót phức tạp nên ít hao kim loại.--Tạo ra được vật đúc gồm một vài lớp kim loại riêng biệt trong cùng một vật đúc.--Thường dùng để đúc các ống , bạc tròn xoay có chiều dày tương đối đồng đều, đúc bạc lót , ổ trục…Nhược điểm cuả đúc ly tâm thường là thiên tích vùng theo tiết diện ngang vật đúc vì mỗi phân tử có khối lượng khác nhau phải chịu lực ly tâm khác nhau. Ngoài ra khi đúc ống,đường kính lỗ thường kém chính xác và bề mặt chất lượng xấu.

Đúc ly tâm ngang

Đúc ly tâm đứng

II.4 Đúc áp lực : là phương pháp đúc mà kim loại lòng được điền đầy vào lòng khuôn dưới một áp lực nhất định. Có các đặc điểm sau:

Ưu điểm:--Đúc được vật đúc phức tạp,thành mỏng ( 1-:- 5mm), đúc được các loại lỗ có kích thước nhỏ--Độ bóng ,độ chính xác cao.--Cơ tính vật đúc cao nhờ mật độ vật liệu đúc lớn.--Năng suất cao nhờ điền đầy khuôn nhanh và dễ cơ khí hoá.

* Nhược điểm : --Không dùng được thao (lõi) cát vì dòng chảy có áp lực. Do đó ,hình dạng lỗ hoặc mặt trong vật đúc phải đơn giản. --Khuôn mau bị mài mòn vì dòng chảy áp lực cuả kim loại ở nhiệt độ cao.Nguyên lý máy đúc áp lực kiểu Piston có buồng ép nguội như sau: Kim loại lỏng đã định lượng cho vào buồng ép P2. Khi piston ép P1 thực hiện hành trình ép,kim loại lòng T ép lên piston P2 đi xuống.Cửa D sẽ dẫn kim loại lỏng qua rãnh dẫn lòng khuôn 4 .Khuôn đúc gồm

2 phần tĩnh F1 và động F2 có cơ cấu đóng mở > Vật đúc sau khi đông đặc được lấy theo phần động của khuôn .Lúc này Piston thực hiện hành trình ngược đề lấy phần kim loại thừa 5 ra khỏi miệng xilanh .Vật đúc được lấy ra theo phần động V và lại chuẩn bị hành trình ép tiếp theo. Đúc áp lực chủ yếu dung để đúc kim loại màu như : nhôm, hợp kim của mâniê,họp kim của đồng, hợp kim thiếc…Vật đúc là những chi tiết có hình dạng phức tạp cuả động cơ Ôtô, máy chữ, máy tính …và các chi tiết nhỏ .

P1F1

T F2

P2

D

II.5 Đúc khuôn mẫu chảy: Là dạng đúc đặc biệt cho mỗi mẫu khuôn một lần.Phương pháp đúc này có điểm tương tự như đúc trong khuôn cát, nhưng trong khuôn mẫu chảy lưu ý có hai điểm khác biệt là:--Lòng khuôn được tạo ra nhờ mẫu là vật liệu dễ chảy, có hình dạng ,kích thước theo vật đúc>Do đó,việc lấy mẫu ra khỏi lòng khuôn thực hiện bằng cách nung chảy mẫu rồi rót ra theo hệ thống rót.--Vật liệu chế tạo khuôn bằng chất liệu đặc biệt ( hỗn hợp cát thạch anh và chất kết dính ) nên chỉ cần độ dày 6-:-8mm nhưng khuôn rất bền, thong khí tốt và chịu nhiệt. Ưu điểm của đúc khuôn mẫu chảy: --Vật đúc có độ chính xác cao nhờ lòng khuôn không phảilắp ráp theo mặt phân khuôn, không phải làm thao riêng. --Độ nhẵn bề mặt đảm bảo nhờ bề mặt lòng khuôn nhẵn, không cháy khuôn. --Vật đúc có thể là vật liệu khó nóng chảy,nhiệt độ rót cao. Nhược điểm --Quy trình chế tạo vật đúc phải qua nhiều công đoạn nên năng suất không cao. Do đó phải cơ khí hóa, tự động hóa quá trình sản xuất.

--Đúc theo khuôn mẫu chảy thường dùng cho kim loại qúy,cần phải tiết kiệm vật tư, như các chi tiết đòi hỏi độ chính xác cao : cánh turbin các máy nén khí,turbin hơi,turbin khí…

Hệ thống rót

Vỏ khuôn Hộp khuôn

Lòng khuôn

Hợp kim đúcCát đệm

Đúc theo mẫu chảy

II.6 .Đúc liên tục :Là quá trình rót liên tục kim loại lỏng vào một khuôn kim loại có hệ thống làm nguội tuần hoàn và lấy vật đúc ra liên tục. Khi ngắt quãng quá trình rót và lấy vật đúc ở một thời điểm nào đó tùy theo độ dài của vật đúc gọi là đúc bán liên tục. Trong sản xuất, đúc bán liên tục là dạng phổ biến để chế tạo các sản phẩm dạng thanh hoặc ống có tiết diện không đổi. Hiện nay phương pháp đúc liên tục được phát triển mạnh mẻ.Các xí nghiệp luyện gang thép lớn dùng 100% phương pháp đúc liên tục để chế tạo sản phẩm.

CÂU HỎI:

1/ Thế nào là đúc kim loại? Ưu nhược điểm?2/ Các bước tiến hành khi đúc khuôn cát?3/ Các phương pháp làm khuôn đúc.4/Đặc điểm phương pháp đúc bằng khuôn kim loại,đúc ly tâm,đúc áp lực và đúc khuôn mẫu chảy?

Bài 12

GIA CÔNG BẰNG ÁPLỰC

I.Khái niệm chung: Gia công kim loại bằng áp lực là dựa vào tính dẻo của kim loại và ngoại lực của thiết bị làm cho kim loại biến dạng theo hình dạng yêu cầu. Kim loại vẫn giữ được tính nguyên vẹn không bị phá hủy. Gia công kim loại bằng áp lực là phương pháp gia công không phoi,ít hao tốn kimloại,có năng suất cao.Sau khi gia công áp lực,chất lượng kim loại được cải thiện nên những chi tiết kim loại quan trọng thường được chế tạo từ những kimloại đã qua gia công áp lực. Các hình thức gia công kim loại bằng áp lực thường là : cán, kéo,ép,rèn (rèn khuôn,rèn tự do),dập (tấm)…

Cán: cán kim loại thực chất là ép kim lọai khi ta cho phôi đi qua giữa 2 trục cán quay ngược chiều nhau của máy cán.Phôi sẽ dịch chuyễn và bị biến dạng do sự quay liên tục của trục, ma sát giữa trục và phôi. Trên 60% phôi để rèn và dập đều đã qua công đoạn cán.

.