Thép Lò Xo Là Loại Thép Có Lượng Cacbon Tương đối Cao (0,55-0,65 ...

1. Trang chủ >
2. Giáo án - Bài giảng >
3. Cao đẳng - Đại học >

Thép lò xo là loại thép có lượng cacbon tương đối cao (0,55-0,65%C), sau tôi và ram trung bình nhận được tổ chức Trustit ram, có giới hạn đàn hồi cao, được dùng chế tạo các chi tiết đàn hồi như: lò xo, nhíp các loại.

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.26 MB, 144 trang )

- Nhóm thép C60, C65 và mangan 60Mn, 65Mn là loại thép lò xo thường, chúng được cánkéo thành các bán thành phẩm tiết diện nhỏ và được cung cấp ở trạng thái đã qua nhiệt luyệnNhóm thép 55Si2, 60Si2, 60SiMn có giới hạn đàn hồi cao, độ thấm tôi tốt, dùng để chế tạolò xo nhíp có chiều dày tới 18mm trong oto, tàu biển, xe lửa, dây cót đồng hồ…Chú ý khi nung phảibảo vệ để tránh thoát cacbon.Nhóm thép 60Si2CrA, 60Si2Ni2A có độ thấm tôi lớn (trên 50mm) dùng để chế tạo lò xo,nhíp lớn chịu tải trọng nặng và đặc biệt quan trọng.Các mác 50CrV, 50CrMnV có tính chống ram cao có thể chế tạo lò xo nhỏ chịu nhiệt tới0300 C như lò xo supap xả.10.3.4 Thép kết cấu có công dụng riêng10.3.4.1. Thép lá (tấm) để dập nguộiThép để rập nguội phải đem cán thành lá mỏng hay tấm tùy theo yêu cầu, đòi hỏi phải có tínhdẻo cao, đặc biệt đối với chi tiết rập sâu. Để có được tính dẻo cao, thép lá rập nguội phải có thànhphần hóa học và tổ chức tế vi như sau:- Cacbon thấp 0,05 - 0,2% với tổ chức chủ yếu là ferit và có thể có một tỷ lệ thấp peclit.- Silic thấp, nhỏ hơn 0,07%, nhiều nhất cũng không quá 0,17%, vì như đã biết Si làm tăng rấtmạnh độ cứng và giảm mãnh liệt độ dẻo của ferit.- Hạt nhỏ và đều, thường yêu cầu đạt cấp hạt 6 - 8; các vết nứt khi rập thường xuất hiện ởnhững vùng hạt lớn hoặc cấp hạt không đều.Các thép dùng để rập sâu hoặc rập các chi tiết phức tạp phải có lượng cacbon thấp và thườngdùng loại thép sôi: C05s, C08s, C10s, C15s. Số hiệu thép được dùng phổ biến để rập sâu là C08sCác số hiệu thép với thành phần cacbon lớn hơn như: C20, C25, C30, C35, C40 hoặc théphợp kim như 30Mn, 12Mn2 được dùng để rập các khung dầm chịu lực như dầm dọc, thanh bảohiểm ôtô....Các thép lá mỏng dùng trong công nghiệp có thể được tráng Sn (sắt tây) hoặc Zn (gọi là tôntráng kẽm) để tăng tính chống ăn mòn trong môi trường khí quyển và ăn mòn yếu.10.3.4.2. Thép dễ cắtKhái niệm về tính gia công cắt của thép.Khái niệm về tính gia công bằng dao cắt là tổng hợp của nhiều yếu tố bao gồm: tốc độ cắt chophép (là yếu tố quan trọng nhất quyết định năng suất cắt), lực cắt, độ bóng bề mặt của vật giacông... Ngoài ra với cùng một loại vật liệu, khi gia công bằng các dạng khác nhau (tiện, phay,bào...) tính gia công cắt cũng thể hiện khác nhau.Các số hiệu thép dễ cắtTheo TCVN ký hiệu mác này như sau: **S, trong đó ** chỉ số phần vạn cacbon trung bình, Schỉ thép chứa S và P cao. Thành phần hoá học và cơ tính của các số hiệu này trình bày ở bảng sauBảng 10.1: Các số hiệu thép dễ cắtSốhiệuthépThành phần các nguyên tố, %CMnSiSCơ tínhPσbδ5δ% HB11312S0,6 – 0,920S0,08 –0,160,15 -0,2530S0,25 -0,350,7 – 1,040MnS0,35 –0,451,20 –1,550,6 – 0,90,15 –0,350,15 –0,350,15 –0,350,15 –0,350,08 – 0,200,08 – 0,120,08 –0,15< 0,060,08 – 0,12< 0,060,18 – 0,30< 0,05N/mm2420 –570460 –510520 –670600 750%2236160203016815251851420207Số hiệu 12S dùng để chế tạo vít, bulông, đai ốc và các chi tiết nhỏ có hình dạng phức tạp trêncác máy cắt tự động. Còn các số hiệu 20S, 30S và 40S dùng để làm chi tiết chịu ứng suất cao hơn.Trong những năm gần đây, dùng các thép dễ cắt có Pb với lượng 0,15–0,30%, Pb không hoàtan trong thép ở trạng thái rắn nó ở dạng các hạt riêng rẽ phân tán do vậy ít làm xấu cơ tính ở nhiệtđộ thường. Trong quá trình cắt các hạt Pb bị chảy ra do bị nung nóng, vì thế làm vụn phoi, giảm lựccắt và ít bị nóng dao. Dùng thép dễ cắt có Pb có thể nâng cao tốc độ cắt lên gấp đôi, nhưng làm khókhăn cho biến dạng nóng. Thép dễ cắt được dùng làm bulông, đai ốc, vít, bánh răng, bạc và các chitiết khác với sản lượng lớn, yêu cầu độ chính xác cao về kích thước và độ nhẵn bóng về bề mặt,song không đòi hỏi chịu được tải trọng cao.10.3.4.3. Thép ổ biHiện nay trong các máy dùng rất nhiều ổ lăn (ổ bi hay ổ đũa). Để chế tạo chúng người tadùng các loại thép chuyên dùng gọi là thép ổ bi.Các bề mặt làm việc của các chi tiết ổ lăn bao gồm vòng ổ, bi đũa chịu ứng suất tiếp xúc caovới số lượng chu trình rất lớn, do trượt lăn với nhau, ở từng thời điểm chúng bị mài mòn điểm. Đểthoả mãn các yêu cầu làm việc đó thép ổ bi phải có độ bền mỏi tiếp xúc và chống mài mòn cao nhất,do đó phải có độ cứng cao và đồng nhất. Muốn vậy thép ổ bi phải có đặc điểm về thành phần nhưsau:- Lượng cacbon cao (khoảng 1%) bảo đảm sau khi tôi có độ cứng và tính chống mài mòn cao.- Rất ít tạp chất phi kim loại, trong đó lượng S < 0,02%, P < 0,027% và không có rỗ xốp, đểbảo đảm không có điểm mềm.- Tổ chức của thép phải đồng nhất, không có thiên tích cacbit: cacbit đó dư ở dạng hạt nhỏmịn, phân bố đều.- Thép được hợp kim hoá bằng 0,6 – 1,5%Cr, đôi khi cả bằng Mn, Si để làm tăng độ thấm tôi,bảo đảm cơ tính đồng nhất.Theo TCVN, thép ổ lăn được ký hiệu bằng chữ OL với con số chỉ lượng cacbon phần vạn và lượngnguyên tố hợp kim theo phần trăm. Hiện chúng ta sử dụng hai mác thép ổ lăn chủ yếu sauBảng 10.2 – Thành phần hoá học của các thép ổ biSố hiệu thépThành phần các nguyên tố, %CMnSiCrĐườngkính bi,mmđường kínhđũa, mm114OL100Cr20,95 – 1,05OL100Cr2SiMn 0,95 – 1,050,2 – 0,40,9 – 1,20,17 – 0,370,40 – 0,651,3 – 1,651,3 – 1,65> 22,5-15 – 30> 30Chế độ nhiệt luyệnỞ trạng thái ủ thép ổ bi phải có tổ chức Peclit hạt và cacbit dư nhỏ mịn với độ cứng 187 –207HB để đảm bảo khả năng gia công cắt, đột và rập.Nhiệt luyện kết thúc các chi tiết ổ bi gồm có tôi (830 – 850) 0C trong dầu rồi ram thấp ở nhiệtđộ (150 – 180)0C trong (1 – 2)h độ cứng đạt được (62 – 65)HRC. Để đảm bảo độ cứng cao hơn cóthể dùng gia công lạnh.Các ổ bi được chế tạo ở các nhà máy chuyên môn hoá - nhà máy ổ bi. Tuy nhiên các thép ổ bicũng còn được dùng nhiều trong các nhà máy cơ khí khác, vì về thành phần chúng tương đươngnhư thép dụng cụ, do vậy được dùng nhiều làm trục cán nguội, taro, bàn ren, dụng cụ đo và các chitiết vòi phun cao áp.10.3.4.4. Thép đúcSo với gang thép có tính đúc kém hơn do độ chảy loãng thấp và độ co ngót lớn, nhưng trongmột số trường hợp cần thiết người ta vẫn dùng thép đúc. Về mặt cơ tính, thép đúc không cao bằngthép cán, rèn nhưng có thể áp dụng các biện pháp cần thiết để thu hẹp sự xa cách giữa hai loại thépđó.Theo TCVN ký hiệu thép đúc bằng chữ Đ đặt đằng sau ký hiệu thép, ví dụ: 20Đ,30CrMnSiĐ.Để tránh nứt trừ trường hợp thật cần thiết, người ta không đúc các thép với thành phầncacbon cao quá 0,6%, lượng P, S phải thấp hơn 0,05% và để giảm tác hại của S gây ra dòn nóngthép phải chứa nhiều Mn hơn giới hạn bình thường, 0,5 – 0,8%Mn.11.3.4.5. Thép xây dựngThép xây dựng được dùng làm các kết cấu xây dựng như cầu, ống dẫn khí, dẫn dầu, giàn,tháp… các thép này cũng được dùng rộng rãi trong cơ khí giao thông để làm các kết cấu kim loại(thân) của tầu biển, toa xe, ôtô. chỉ cần cải thiện ít nhiều các tính chất của nó cũng tiết kiện đượcmột lượng lớn thép, đem lại hiệu quả kinh tế cao.Các thép xây dựng trước tiên phải đảm bảo các chỉ tiêu cơ tính nhất định, đồng thời phải cótính công nghệ tốt. Các yêu cầu đó là:- Độ bền: Hiện nay ở nhiều nước sử dụng một cách phổ biến các thép xây dựngc ó giới hạnchảy 300 – 400N/mm2.- Tính dẻo: Do tính chất chịu tải của các kết cấu, do đặc tính các kết cấu kim loại khi chế tạothường phải qua uốn rập nên thép xây dựng phải có tính dẻo tốt φ= 18 – 20%.- Tính hàn. Nói chung các kết cấu kim loại phải qua hàn.Để đảm bảo ba yêu cầu trên, thép phải có lượng cacbon không quá 0,22 – 0,25%.Tính chống ănmòn trong khí quyển. Nói chung các kết cấu kim loại để ở ngoài trời, không thể chống gỉ bằng cáchbôi dầu mỡ được (thường hạn chế gỉ bằng sơn). Nhiều kết cấu làm việc trong môi trường khắcnghiệt có yêu cầu tính chống ăn mòn đặc biệt cao.Các thép xây dựngThép cacbon115Thường dùng các thép cabon đơn giản XCT34, CT38...Các loại thép hợp kim thấp : Thép hợp kim thấp thoả mãn tốt hơn các yêu cầu xây dựng hiệnđại do có giới hạn chảy cao, tính chống ăn mòn trong khí quyển tốt do vậy có hiệu quả kinh tế caohơn.Bảng sau trình bày thành phần hoá học và cơ tính của một số số hiệu thép xây dựng hợp kimthấp.Bảng 10.3: Các số hiệu thépSố hiệu thép19Mn09 Mn 214 Mn 2Thành phần các nguyên tố, %Cơ tínhCMnSiCr0,16 –0,22< 0,120,7 – 1,10,17 –0,370,2 – 0,4< 0,3úbN/mm2490< 0,34700,17 –0,37< 0,3470< 0,30,5 – 0,8520500ọ,2%340340340350350500350 21600600400 14400 140,12 –0,1817 Mn0,14 – 0,214CrNiSi0,11 –0,1315CrSiNiCu0,12 –0,1835CrSi0,3 – 0,3725 Mn 2Si 0,2 – 0,291,45 –1,751,2 – 1,71,2 – 1,60,4 – 0,70,4 – 0,70,8 – 1,21,2 – 1,60,6 – 0,90,6 – 0,9< 0,3< 0,3Nguyêntố khác0,5 – 0,8Ni0,2 – 0,4Cuọ%2221212322Ở các nước Mỹ, Anh Pháp, Nhật đã phổ biến loại thép hợp kim thấp có tính chống ăn mònrất cao trong khí quyển thường, khí quyển công nghiệp khí quyển biển, với tên gọi Corten. Người taáp dụng thép Corten vào trong nhiều công trình xây dựng dân dụng, giao thông vận tải (cầu, dầmôtô), công nghiệp và ngoài biển.10.4. THÉP DỤNG CỤ10.4.1. Khái niệm và phân loạiThép dụng cụ là loại thép dùng để chế tạo các loại dụng cụ gia công kim loại và các vật liệukhác (như gỗ, chất dẻo...), các loại dụng cụ biến dạng và các loại dụng cụ đo lường, người ta luônyêu cầu các dụng cụ có chất lượng cao, vì chất lượng của dụng cụ quyết định năng suất.10.4.2. Thép dao cắtTrong nhà máy hoặc phân xưởng cơ khí nguyên công cắt gọt bao gồm tiện, phay, bào, khoandoa... có khối lượng lớn.10.4.2.1. Yêu cầu đối với thép làm dao cắtĐộ cứng cao : Đây là yêu cầu tối thiểu đầu tiên, vì có thể cắt gọt được độ cứng của dao phảicao hơn hẳn độ cứng của phôi.116Tính chống mài mòn cao : Khi làm việc, dao cắt luôn bị ma sát vào phôi và phoi, để đảm bảotuổi thọ của dao và tính chính xác gia công, dao phải có tính chống mài mòn cao. Tính chống màimòn phụ thuộc vào độ cứng của phoi và lượng cacbit trong phoi.Tính cứng nóng : Khả năng duy trì được độ cứng cao ở nhiệt độ cao, nó được xác định bằngnhiệt độ ram lớn nhất (với thời gian 1h) mà độ cứng của vật liệu làm dao không dưới 58HRC. Đâylà một chỉ tiêu quan trọng quyết định tốc độ cắt gọt của dao.Ngoài ba yêu cầu trên thép làm dao cắt phải có độ bền uốn cao (trường hợp dao tiện) hoặc độbền xoắn cao (trường hợp mũi khoan) và độ dai va đập cũng không được quá thấp.10.4.2.2. Thép làm dao cắt năng suất thấpDao cắt năng suất thấp là những loại dao cắt mà tốc độ chỉ khoảng 5-10m/ph. Để chế tạonhững loại dao này có thể dùng thép cacbon hoặc thép hợp kim.Thép cacbon : Đế chế tạo dụng cụ cắt năng suất thấp, có thể dùng thép dụng cụ cacbon loạiCD70, CD80, CD90,...CD130. Sau khi tôi và ram thấp thép có độ cứng trên 60HRC. Các thép saucùng tích ngoài mactenxit còn có XeII nên tính chống mài mòn cao hơn so với thép cùng tích vàtrước cùng tích.Nhược điểm chính của thép cacbon là độ thấm tôi thấp nên chỉ có thể làm dao cắt nhỏ hìnhdáng đơn giản và do có tính cứng nóng thấp nên chỉ có thể cắt được với tốc độ thấp hơn 5m/ph.Thép hợp kim thấp: Các nguyên tố hợp kim thường dùng đối với thép hợp kim thấp là Cr,Mn, Si, W để tăng độ thấm tôi, độ cứng và tính chống mài mòn.Mác thép 130Cr5 và 140CrW5 có thể tôi trong nước có thể đạt được độ cứng 65-68HRClượng cacbit dư nhiều nên có khả năng chống mài mòn cao có thể dùng làm dao cạo các loại. Riêngmác 140CrW5 còn được gọi là thép kim cương, dùng để gia công vật liệu cứng.Mác 100Cr2 tương đương với mác OL100Cr2 có thể dùng làm dao tiện năng suất thấp. Tuynhiên mác này không thể thay được mác ổ lăn vì nó vẫn còn P, S cao nên không đảm bảo yêu cầutránh điểm mềm của thép ổ lăn.Các mác 90CrSi, 90Mn2 được dùng phổ biến vì tương đối rẻ có độ thấm tôi lớn, có tínhcứng nóng đến 2500C, tốc độ cắt có thể đạt 10-14m/ph có thể dùng làm mũi khoan, taro, bàn ren,dao phay…kích thước nhỏ.10.4.2.3. Thép dao cắt năng suất cao (thép gió)Thép gió là thép dụng cụ hợp kim cao, dùng làm dụng cụ cắt với năng suất cao. So với thépdụng cụ cacbon và thép hợp kim thấp đã nêu, thép gió có tốc độ cắt cao gấp 2-4 lần, tuổi thọ caogấp 8-10 lần tính cứng nóng đạt đến 500-6000C, tốc độ đạt đến 25-35 m/ph và có độ thấm tôi cao.- Thành phần hóa học và tác dụng của các nguyên tố:Cacbon của thép gió biến đổi trong giới hạn khá rộng 0,70 ÷ 1,50%, các số hiệu với lượngcacbon tới 1,2 - 1,5% là để kết hợp với W và đặc biệt là V thành cacbit ổn định làm tăng mạnh tínhchống mài mòn.Crom có ở trong mọi thép gió với lượng khoảng 4%, nó có tác dụng chủ yếu là làm tăngmạnh tính thấm tôi.Vonfram là nguyên tố hợp kim quan trọng nhất của thép gió, không những có thành phầnlớn nhất mà còn tạo cho thép tính cứng nóng cao, quyết định năng suất cắt gọt, là nguyên tố tạo117thành cacbit mạnh, ở trong thép gió W chủ yếu nằm ở dạng cacbit Me 6C, do vậy tính cứng nóng củathép gió ở khoảng trên dưới 6000C.Vanadi là nguyên tố tạo thành cacbit mạnh, cacbit vanadi rất khó hoà tan vào austenit khinung nóng, trong tổ chức thép gió tôi, các vanadi ở dạng phân tán làm tăng mạnh tính chống màimòn. Trong mọi thép gió lượng vanadi ít nhất cũng khoảng 1,5 - 2,0% khi lượng vanadi cao hơngiới hạn này, tính chống mài mòn một mặt tăng lên, nhưng tính mài kém đi.Do dựa vào chủ yếu là để tạo ra cacbit, nên khi tăng V cũng phải tương ứng tăng lượngcacbon.Coban tuy không tạo thành cacbit nhưng nó hoà tan hoàn toàn vào sắt ở dạng dung dịch rắn.Với lượng 5 - 10% Co, tính cứng nóng của thép gió được tăng lên.Tuy Co là nguyên tố làm giảm độ thấm tôi, song trong thép gió do có nhiều Cr, W, Mo làmtăng tính thấm tôi, nên ảnh hưởng này của Co không đáng kể. Khi dùng nhiều Co, thép có tính dòntăng và dễ thoát cacbon khi nung.Molipđen trên rất nhiều mặt, molipđen khá giống vonfram là nguyên tố tạo cacbit. Theo tínhtoán 1% nguyên tử Mo thay thế được cho 1% nguyên tử W, nhưng khối lượng riêng của Mo chỉbằng nửa của W (10,3g/cm3 so với 19,3g/cm3) do vậy theo tỷ lệ trọng lượng 1% Mo thay thế đượccho 2%W.Ưu việt nổi bật của thép gió W - Mo là: thiên tích cacbit nhỏ, tính dẻo ở trạng thái nóng tốtdo đó dể biến dạng nóng. Tuy vậy so với thép gió W, thép gió W - Mo cũng có nhược điểm, dễ bịquá nhiệt oxy hoá và thoát cacbon hơn, do đó nhiệt luyện khó hơn.Tổ chức của thép gió sau khi tôi gồm: mactenxit, austenit dư (30-40%) và cacbit dư (1520%), với độ cứng 62-63HRC.10.4.3. Thép làm khuôn rập10.4.3.1. Thép làm khuôn rập nguội- Điều kiện làm việc và yêu cầu đối với khuôn rập nguộiKhi làm việc, các khuôn rập nguội ngoài chịu áp lực rất lớn ngoài ra còn chịu ứng suất uốn,lực va đập và lực ma sát. Để đảm bảo điều kiện làm việc thép phải thoả mãn các yêu cầu sau:- Độ cứng cao - Độ cứng của khuôn rập nguội tuy không yêu cầu cao như dao cắt như cũngphải đạt tới giới hạn 56-62HRC tuỳ thuộc vào loại khuôn, chiều dày và độ cứng của thép lá đemrập.- Tính chống mài mòn cao. Để bảo đảm làm việc lâu dài, thường yêu cầu đạt tới hàng vạn đếnhàng chục vạn lần rập do vậy khuôn rập phải có tính chống mài mòn cao.- Độ bền và độ dai đảm bảo để chịu được tải trọng va đập lớn.- Các thép làm khuôn rập nguộiĐể đạt được yêu cầu như vậy thép làm khuôn rập nguội cần phải có thành phần cacbon cao –thường ở mức trên dưới 1%, trong trường hợp chịu va đập vừa thì chỉ cần từ 0,4 – 0,6%C. Lượngnguyên tố hợp kim của thép được quyết định bởi kích thước khuôn, tính cứng nóng và tính chốngmài mòn. Các nguyên tố hợp kim thường dùng là các nguyên tố làm tăng tính thấm tôi như Cr, Mn,Si, W.Thép cacbon118Các thép dụng cụ làm khuôn rập thường dùng các số hiệu: CD100 ÷ CD120. Chúng thích hợpvới khuôn rập chịu tải trọng nhỏ, hình dạng đơn giản và có kích thước bé do thép có độ thấm tôithấp, phải tôi trong nước. Ưu điểm là lõi không cứng do vậy có thể chịu được tải trong va đậpkhông lớn. Tuy nhiên khi làm khuôn rập cần lớp bề mặt tôi cứng tương đối dày để tránh lún dẹttrong khi làm việc. Do vậy phải chọn nhiệt độ tôi cao hơn thông thường từ 30-40 0C và phải nhiệtluyện sơ bộ trước khi tôi bằng thường hoá.Thép hợp kim thấpĐể làm khuôn rập có kích thước trung bình 75÷ 100mm người ta thường dùng thép hợp kimthấp 100Cr, 100CrWMn, 100CrWSiMn chúng có độ thấm tôi tương đối cao.Trong các số hiệu kể trên, ở nước ta hay dùng số hiệu 100CrWMn nó được dùng làm khuônrập chịu tải trung bình nhưng hình dạng phức tạp hoặc kích thước trung bình.Thép crom cao (loại 12%Cr)- Để làm các khuôn rập chịu tải trọng nặng, yêu cầu chống mài mòn cao, kích thước lớn,người ta dùng các loại thép crom cao tới 12% bao gồm các số hiệu 210Cr12, 160Cr12Mo,130Cr12VThép crom trung bìnhThép crom trung bình với số hiệu 110Cr6WV do đó ít cacbon và crom hơn nên ít thiên tíchcacbit hơn, độ thấm tôi trong khoảng 70 ÷ 80mm, độ bền cao hơn và độ dai cao hơn (khoảng 2 lần)thép crom cao. Thép này thích hợp dùng làm dụng cụ biến dạng có độ bền cao, hình khắc mảnh,chịu mài mòn như dụng cụ lăn ren.+ Nhiệt luyện kết thúc khuôn rập nguội: tương tự như dụng cụ cắt: tôi + ram thấp đạt tổ chứcmactenxit ram, song nhiệt độ ram lấy cao hơn chút ít vì độ cứng không yêu cầu cao bằng10.4.3.2. Thép làm khuôn rập nóng- Điều kiện làm việc và yêu cầu đối với khuôn rập nóngKhi làm việc khuôn rập nóng thường xuyên chịu tải trọng lớn và luôn tiếp xúc với phôi cónhiệt độ cao. Để đảm bảo làm việc thép làm khuôn phải đảm bảo các yêu cầi sau:1. Độ bền và độ dai cao. Thép làm khuôn rập nóng cần bảo đảm dộ bền và độ dai cao đểchịu được tảI trọng lớn và va đập khi biến dạng.2. Tính chống mài mòn cao. Để đảm bảo khả năng làm việc ở nhiệt độ cao trong thời giandài.3. Tính chịu nhiệt độ cao. Thép làm khuôn phải đảm bảo được cơ tính ở nhiệt độ cao và chịuđược trạng thái nung nóng xen kẽ làm nguội.Nói chung các khuôn rập nóng có kích thước lớn nên để đạt cơ tính đồng đều trên toàn tiếtdiện do đó phải có độ thấm tôi cao.- Các thép làm khuôn rập nóng.Để đạt được yêu cầu trên thép làm khuôn rập nóng phải có lượng cacbon không cao khoảng0,4 ÷ 0,6% và lượng nguyên tố hợp cần thiết để đảm bảo độ thấm tôi, hay dùng Cr, Ni, W để hợpkim hoá.Thép làm khuôn rèn119Các khuôn rèn có kích thước chịu tải trọng lớn và va đập, bề mặt bị nung nóng tới 500 –5500C, lòng khuôn có hình dạng phức tạp do vậy yêu cầu cơ tính cao và đồng nhất trên tiết diệnCác số hiệu thường dùng có hai loại thép crom – nilen: 50CrNiMo, 50CrNiW, 50CrMnMo. Ởnước ta hay dùng 50CrNiMo.Thép làm khuôn chồn épKhác với khuôn rèn, các khuôn chồn ép nóng tuy có kích thước bé hơn nhưng chịu nhiệt độcao hơn do phải thường xuyên tiếp xúc với phôi thép nóng đỏ, chịu áp suất cao nhưng tải trọng vađập nhỏ. Yêu cầu cơ bản là thép này phải chịu được ở nhiệt độ cao. Trong điều kiện như vậy phảidùng thép hợp kim hoá phức tạp nâng cao tính cứng nóng.Thép làm khuôn chồn ép ở trạng thái nóng phải có lượng cacbon trong khoảng 0,3 – 0,4% đểđảm bảo độ dai và đặc biệt là tính dẫn nhiệt tốt của khuôn và lượng đáng kể các nguyên tố Cr, W,Mo, V với lượng chứa trên dưới 10%.Các số hiệu thép thường dùng của nhóm này là 30Cr2W8V, 40Cr2W5MoV, 40Cr5W2VSi.Hiện nay cũng có khuynh hướng dùng hợp kim cứng để chế tạo khuôn rập và khuôn kéo sựđổi mới này đem lại hiệu quả kinh tế rất lớn.10.4.4. Hợp kim cứng10.4.4.1. Thành phần hoá học và các số liệuThành phần chủ yếu của mọi loại hợp kim cứng là cacbit vonfram (WC) titan (TiC) vàtantan (TaC) ở dạng các hạt rất nhỏ được dính kết với nhau bằng kim loại coban. Do các cacbitchiếm tỷ lệ rất lớn (>90%) nên hợp kim cứng có được những đặc tính chung cơ bản của cacbit là:rất cứng, có nhiệt độ nóng chảy cao dòn. Ngoài ra lượng chất dính kết coban cũng có ảnh hưởngnhỏ đến các tính chất của hợp kim cứng.Bản chất độ cứng và tính cứng nóng rất cao của hợp kim cứng được quyết định chủ yếu bởibản chất của các cacbit kể trên. Các kim loại vonfram, titan và tantan là những kim loại chuyển tiếpcó đường kính nguyên tử lớn, các cacbit của chúng WC, TiC và TaC là các pha xen kẽ có kiểumạng đơn giản có độ cứng, nhiệt độ chảy và tính ổn định rất cao.Có thể phân các hợp kim cứng ra làm ba phần:- Nhóm hợp kim cứng cacbit - cacbit vonfram ký hiệu theo TCVN: WCCo2 có 2% Co, cònlại 98% là WC; WCCo8 có 8% Co, còn lại 92% là WC;- Nhóm hợp kim cứng hai cacbit - cacbit vonfram và cacbit titan, ký hiệu theo TCVN:WCTi30Co4. có 30% TiC, 4% Co, còn lại 56% là WC.- Nhóm hợp kim cứng ba cacbit - WC, TiC và TaC, ký hiệu theo TCVN:WCTTC7Co12 có 7% (TiC+TaC); 12% Co, còn lại 71% là WC.10.4.4.2. Cách chế tạoCác hợp kim được chế tạo bằng phương pháp luyện kim bột. Trong phương pháp này khôngphải nấu chảy mẻ liệu, ở đây mẻ liệu rắn ở dạng bột có kích thước hạt nhỏ được trộn thật đều rồiđem ép thành các miếng có hình dạng đơn giản, sau đó đem nung lên đến nhiệt độ thích hợp (thiêukết) để các chất dính kết liên kết các hạt với nhau thành khối vững chắc.12010.4.5. Thép làm dụng cụ đo10.4.5.1. Điều kiện làm việc và yêu cầu đối với thép làm dụng cụ đo.Trong cơ khí việc sử dụng các dụng cụ đo là rất lớn chúng thường xuyên chịu mài mòn dovậy dễ dẫn đến kết quả sai lệch khi đo.Để đảm bảo độ chính xác của dụng cụ đo thép phải thoả mãn các yêu cầu sau:1. Có độ cứng và tính chống mài mòn cao. Với dụng cụ chính xác cao độ cứng có thể lên đến63 – 65HRC.2. Kích thước không đổi trong suốt quá trình làm việc3. Ngoài ra thép còn phải đảm bảo tính nhẵn bóng cao lên tới cấp 14.Dụng cụ đo với độ chính xác thấp, các yêu cầu trên có thể giảm bớt.10.4.5.2. Các thép làm dụng cụ đoĐể đảm bảo yêu cầu dụng cụ đo phải có các đặc điểm sau:- Lượng cacbon cao khoảng 1% thường là thép sau cùng tích.- Lượng nguyên tố hợp kim thấp với các nguyên tố nâng cao độ thấm tôi bảo đảm tôi théptrong dầu không bị biến dạng. Thường dùng hai nguyên tố hợp kim chính là Cr và Mn.Các thép làm dụng cụ đo với độ chính xác cao là 100Cr, 100CrMn và 100CrBMn.Các thép làm dụng cụ đo cấp chính xác thấp không yêu cầu đến loại thép trên chỉ cần dùng:- Thép C15, C20, 15Cr, 20Cr, 12CrNi3A đem thấm cacbon, tôi và ram thấp.- Thép C50, C55 tôi bề mặt phần làm việc.-Thép 38CrMoAlA đem thấm nitơ, áp dụng cho các dụng cụ đo có kích thước lớn và hìnhdạng phức tạp.10.5. THÉP CÓ TÍNH CHẤT VẬT LÝ VÀ HÓA HỌC ĐẶC BIỆT10.5.1. Thép không gỉ* Khái niệm ăn mòn kim loại: ăn mòn là sự phá huỷ kim loại dưới tác dụng xâm thực củamôi trường mà sản phẩm làm việc. Các chi tiết máy trong quá trình làm việc chủ yếu bị ăn mònđiện hóa* Đặc điểm ăn mòn:+ Xảy ra thường xuyên, liên tục với các sản phẩm kim loại+ Chủ yếu phụ thuộc vào môi trường+ Ít chịu ảnh hưởng của tải trọng mà chủ yếu phụ thuộc vào trạng thái ứng suất.* Phân loại ăn mòn theo hình dạng tác dụng+ Ăn mòn đều: là quá trình ăn mòn xảy ra tương đối đều trên toàn bộ bề mặt của sản phẩmkim loại+ Ăn mòn điểm: xảy ra tập trung tại 1 số vị trí trên bề mặt sản phẩm+ Ăn mòn viền giới hạt: xảy ra mãnh liệt theo biên giới hạt+ Ăn mòn ứng suất: xảy ra mãnh liệt tại các vùng tập trung ứng suất10.5.1.1. Nguyên lý chống ăn mòn của các loại thépNguyên lý chung để chế tạo thép chống ăn mòn điện hóa là:- Làm thép có tổ chức một pha với thành phần đồng nhất: Nếu thép chỉ có một pha đồng nhấtthì không tạo thành cặp pin được và do vậy nó có tính chống ăn mòn rất cao. Muốn thép có tổ chức121một pha chỉ có cách là hợp kim hóa nó bằng những nguyên tố mở rộng vùng α hoặc γ để nhận đượcthép ferit hoặc austenit.- Làm cho điện thế điện cực của hai pha ferit và cacbit (xementit) chênh lệch nhau ít, do đódòng điện ăn mòn sinh ra nhỏ, tính chống ăn mòn của thép được nâng cao. Muốn vậy phải hợp kimhóa thép bằng lượng lớn nguyên tố hợp kim hòa tan vào ferit và có khả năng nâng cao điện thế điệncực của pha này lên giá trị gần bằng điện thế điện cực của pha cacbit.10.5.1.2. Đặc điểm chung của các loại thép không gỉ- Thành phần cacbon thấp. Thành phần cacbon càng thấp số lượng pha cacbit trong thép càngít, dòng điện ăn mòn nhỏ, tính chống ăn mòn cao. Làm việc trong môi trường ăn mòn càng mạnh,lượng cacbon yêu cầu càng phải giảm thấp.- Thành phần hợp kim cao. Mọi loại thép không gỉϕ0đều chứa nhiều hơn 12% Cr và có thể còn có một lượngkhá lớn các nguyên tố Ni, Mn, ngoài ra còn có thể có mộtlượng nhỏ Ti, Nb.10.5.1.3.Các loại thép không gỉa. Thép không gỉ 2 pha*Thép Mactenxit:Thành phần của thép: %C từ 0,1- 0,4%C12,5 2537,5%CrNTHK chính là Cr với lượng chứa >12%CrTổ chức gồm hai pha Ferit và CacbitHình10.1 Ảnh hưởng Cr- Tính chất: + Chống ăn mòn tốt trong môi trườngđến φokhông khí, nước sông , nước máy+ Trong môi trường axit và bazơ chống ăn mòn kém do có tập trung ứng suất khi chuyển biếnmactenxit (do có pha).+ Đảm bảo tính dẻoCác số hiệu điển hình: 12Cr13; 20Cr13; 30Cr13; 40Cr13* Thép ferit bền axitNguyên tố hợp kim chính là Cr. Tùy theo hàm lượng Cr chia ra làm ba nhóm:- Nhóm thép chứa tới 17%Cr như số hiệu 12Cr17, đó là số hiệu thép không gỉ ferit dùngnhiều nhất, vì nó có thể thay thế cho thép austenit trong những trường hợp có thể lại không chứa Ninên rẻ. Được dùng nhiều trong công nghiệp sản xuất HNO 3, hóa thực phẩm, kiến trúc…. Nhượcđiểm duy nhất là khó hàn, tuy nhiên có thể khắc phục bằng cách hạ thấp hàm lượng cacbon hoặccho thêm Ti như số hiệu 08Cr17Ti...- Nhóm thép chứa khoảng 24-27%Cr loại này chứa rất ít cacbon như 15Cr25Ti...- Nhóm thép chứa từ 27-30%Cr do có hàm lượng Cr cao nên chống oxy hóa được ở nhiệt độcao như 15Cr28...b. Thép không gỉ 1 pha: là loại thép không gỉ mà tổ chức chỉ có 1 pha đồng nhất (thép không gỉCrom-niken)- Thành phần hoá học: %C < 0,1%,18%Cr, Ni 9-10%có tác dụng mở rộng vùng γ, do đótăng ϕ0 của thép (cũng theo quy luật ứng suất)122Do Ni đắt tiền khó hợp kim hoá không dùng với số lượng quá lớn- Tính chất:+ Chống ăn mòn tốt trong mọi môi trường+ Tính dẻo cao, dễ gia công áp lực+ Cơ tính đảm bảo, có thể hóa bền bằng biến dạng dẻo.+ Có thể xảy ra ăn mòn tinh giới hạt nên tính hàn không cao dễ xuất hiện ăn mòn tinh giớihạt mối hàn+ Đắt tiền do có chứa nhiều Ni+ Khó gia công cắt gọt do dẻo quánh, phoi khó gãySản xuất các thiết bị chống ăn mòn cao.Các số hiệu điển hình : 12Cr18Ni9, 04Cr18Ni10, 25Cr18Ni10Ti10.5.2. Thép làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao10.5.2.1. Đặc điểm của kim loại khi làm việc ở nhiệt độ cao+ Ở nhiệt độ cao thường xuyên tạo ra môi trường không điện li quá trình ăn mòn điện hoá ítxảy ra+ Ở nhiệt độ cao tương tác của oxi với kim loại trở lên mãnh liệt hơn chủ yếu là ăn mòn hoáhọc.Me + O2 →MexOyLớp oxit trên bề mặt kim loại là sản phẩm ăn mòn ở t0 cao. Nếu lớp oxit có khả năng chốngkhuyếch tán oxi qua nó ngăn chặn được quá trình ăn mòn tiếp theo.+ Điều kiện để màng oxit có tính bảo vệ+Voxit> 1 để bao phủ kín bề mặt kim loạiVkl+ Màng oxit phải xiết chặt để ngăn ngừa quá trình khuếch tán oxi+ Độ dính bám của màng oxit vào kim loại cơ sở tốt tránh bong tróc khi làm việc.t0 thường+ Khi σ < σB: không bị phá huỷt0 cao+ σ < σB : vẫn có phá huỷ+ σ < σ0,2 :không bị biến dạng+ σ < σ0,2: vẫn bị biến dạng dẻo+ Sự phá huỷ kim loại và biến dạng không + Thời gian đặt tải có tác dụng rõ rệtphụ thuộc vào thời gianKhông sử dụng được các quy luật ở t0 thấp khi thiết kế chi tiết máy phá huỷ ở t 0 cao gọi làphá huỷ dão (bò)10.5.2.2 Yêu cầu đối với thép và hợp kim làm việc ở nhiệt độ caoTính ổn định nóng:Tính ổn định nóng là khả năng của kim loại chống lại oxy hóa ở nhiệt độ cao, tức là không tạo racác vẩy oxit khi làm việc trong không khí ở nhiệt độ cao cũng như trong các sản phẩm cháyBiện pháp chủ yếu làm tăng tính ổn định nóng là hợp kim hóa bằng các nguyên tố như Cr,Al,Si vớimục đích tạo ra các màng oxit rất xít chặt có tác dụng bảo vệ tốt123

Xem Thêm

Tài liệu liên quan

• Giáo trình vật liệu kỹ thuật
  • 144
  • 7,631
  • 22
• Tài liệu Thông tư 04/2003/TT-BYT doc
  • 9
  • 0
  • 0
• Tài liệu Quyết định số 51/2003/QĐ-UB pdf
  • 3
  • 0
  • 0
• Tài liệu Thông tư 17/2003/TT-BGDĐT pptx
  • 4
  • 0
  • 0
• Tài liệu Thông báo 83/TB-VPCP pdf
  • 3
  • 0
  • 0
• Tài liệu Quyết định 27/2003/QĐ-BGDĐT pdf
  • 9
  • 0
  • 0
• Tài liệu Thông tư số 58/2003/TT-BTC pdf
  • 8
  • 0
  • 0
• Tài liệu Thông tư 59/2003/TT-BTC docx
  • 37
  • 0
  • 0
• Tài liệu Quyết định số 29/2003/QĐ-BGDĐT pptx
  • 17
  • 0
  • 0
• Tài liệu Thông tư 63/2003/TT-BTC doc
  • 4
  • 0
  • 0
• Tài liệu Quyết định 4305/2003/QĐ-BYT doc
  • 2
  • 0
  • 0

Tải bản đầy đủ (.doc) (144 trang)

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

(4.71 MB) - Giáo trình vật liệu kỹ thuật-144 (trang) Tải bản đầy đủ ngay ×