(NB) Giáo trình Tính toán kết cấu hàn cung cấp cho người học những kiến thức như: Vật liệu chế tạo kết cấu hàn; Tính độ bền của mối hàn; Tính ứng suất và biến dạng khi hàn; Tính toán kết cấu dầm trụ; Tính toán kết cấu dàn. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung giáo trình phần 1 dưới đây.
Trang 1ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HÀ NỘI TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ VIỆT NAM - HÀN QUỐC THÀNH PHỐ HÀ NỘI
NGUYỄN VĂN NINH (Chủ biên)
LÊ TRỌNG HÙNG - VŨ TRUNG THƯỞNG
GIÁO TRÌNH TÍNH TOÁN KẾT CẤU HÀN
Nghề: Hàn Trình độ: Cao đẳng
(Lưu hành nội bộ)
Hà Nội - Năm 2019
Trang 2LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm qua, chính sách đổi mới và mở cửa, chủ động hội nhập kinh tế của Đảng và Nhà nước đã mang lại những thành tựu to lớn trong sự phát triển kinh tế - xã hội Nước ta, làm thay đổi căn bản hình ảnh Việt Nam trên Trường quốc tế Toàn cầu hoá kinh tế là một xu hướng khách quan tạo nhiều cơ hội phát triển cho quốc gia, cho các ngành công nghiệp, trong đó có ngành Công nghệ cơ khí chế tạo nói chung và ngành Công nghệ hàn nói riêng
Xuất phát từ nhu cầu đó, Trường Cao đẳng nghề Việt Nam – Hàn Quốc –
TP Hà Nội luôn luôn đi đầu trong việc đổi mới nội dung, phương pháp dạy học,
tổ chức biên soạn giáo trình, thiết kế mô hình đồ dùng dạy học, đầu tư thiết bị, công nghệ mới nhằm trang bị cho người học những kiến thức, kỹ năng cơ bản nhất ứng dụng vào cuộc sống
Cuốn giáo trình kết cấu hàn được biên soạn dựa trên những luận cứ khoa học, những kinh nghiệm thực tiễn do các nhà khoa học chuyên ngành hàn cung cấp và nằm trong chương trình đào tạo của nhà trường cũng như chương trình khung của Bộ lao động Thương binh và Xã hội ban hành
Nội dung của giáo trình là tài liệu hữu ích nhất đối với cán bộ quản lý, thiết kế và sản xuất; đặc biệt là được sử dụng cho giáo viên, học sinh - sinh viên Nhà trường trong lĩnh vực Công nghệ hàn
Tuy nhiên cuốn sách này sẽ không thể tránh khỏi những hạn chế, chúng tôi rất được sự đóng góp ý kiến của đồng nghiệp
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, Ngày tháng 09 năm 2019
Trang 3MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 1
MỤC LỤC 2
CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN 3
Bài 1: Vật liệu chế tạo kết cấu hàn 5
1.1 Thép định hình 5
1.2 Thép tấm 11
1.3 Các loại vật liệu thường dùng chế tạo kết cấu hàn 12
Bài 2: Tính toán độ bền mối hàn 21
2.1 Tính toán kết cấu theo ứng suất cho phép 22
2.2 Tính toán kết cấu theo phương pháp trạng thái tới hạn 23
2.3 Tính độ bền kéo, nén của mối hàn giáp mối 24
2.4 Tính độ bền kéo (nén) của mối hàn góc 27
2.5 Tính độ bền uốn của mối hàn 28
2.6 Các ví dụ tính toán 30
Bài 3: Tính ứng suất và biến dạng khi hàn 33
3.1 Các khái niệm về ứng suất và biến dạng khi hàn 33
3.2 Tính ứng suất và biến dạng khi hàn giáp mối 34
3.3 Tính ứng suất và biến dạng khi hàn góc 39
3.4 Các biện pháp giảm ứng suất và biến dạng khi hàn 42
Bài 4: Tính toán kết cấu dầm và trụ 44
4.1 Kết cấu dầm 44
4.2 Kết cấu trụ 62
Bài 5: Tính toán kết cấu dàn 80
5.1 Khái niệm, đặc điểm và phân loại dàn 80
5.2 Tính toán dàn 82
TÀI LIỆU THAM KHẢO 108
Trang 4CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: Tính toán kết cấu hàn
Mã số của mô đun: MĐ 21
Thời gian thực hiện của mô đun: 60 giờ; (Lý thuyết: 15 giờ; Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập: 42 giờ; Kiểm tra: 3 giờ)
I Vị trí, tính chất mô đun:
- Vị trí: Mô đun tính toán kết cấu hànđược bố trí sau khi học sinh đã học xong tất cả các môn học: MH07 - MH13 hoặc học song song với các mô đun MĐ14 –
MĐ 20
- Tính chất: Là mô đun chuyên ngành bắt buộc
II Mục tiêu mô đun:
- Kiến thức:
+ Nhận biết chính xác các loại vật liệu chế tạo kết cấu hàn
+ Giải thích rõ công dụng của từng loại vật liệu chế tạo kết cấu hàn Tính toán đúng vật liệu hàn, vật liệu chế tạo kết cấu hàn khi gia công các kết cấu hàn + Trình bày đầy đủ các bước tính ứng suất và biến dạng khi hàn
+ Tuân thủ quy định, quy phạm trong tính toán
+ Rèn luyện tính kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỷ, chính xác, trung thực trong sinh viên
Trang 5III Nội dung tổng quát và phân phối thời gian:
Số
TT
Tên các bài trong mô đun
Thời gian (giờ) Tổng
số
Lý thuyết
Thực hành/thực tập/thí nghiệm/bài tập/thảo luận
Kiểm tra
Trang 6Bài 1: Vật liệu chế tạo kết cấu hàn Mục tiêu:
Sau khi học xong bài này, người học sẽ có khả năng:
- Nhận biết các loại thép định hình U, I, V , thép tấm, và các loại vật liệu khác như nhôm, hợp kim nhôm, đồng hợp kim đồng, thép hợp kim thường dùng
để chế tạo kết cấu hàn
- Giải thích đúng công dụng của từng loại vật liệu khi chế tạo kết cấu hàn
- Tính toán vật liệu gia công kết cấu hàn chính xác, đạt hiệu suất sử dụng vật liệu cao
- Thực hiện tốt công tác an toàn và vệ sinh phân xưởng
- Tuân thủ quy định, quy phạm trong phân loại vật liệu
- Rèn luyện tính kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỷ, chính xác trong công việc
b Phân loại theo thành phần hoá học của thép
Thép cacbon: Hàm lượng cacbon dưới 1,7% không có các thành phần hợp kim khác Tuỳ theo hàm lượng cacbon chia ra:
- Thép cacbon thấp: Lượng cacbon dưới 0,22% Đây là loại thép mềm, dẻo, dễ gia công, được sử dụng trong ngành xây dựng
- Thép cacbon vừa: Lượng cacbon từ 0,22% đến 0,6%
- Thép cacbon cao: Lượng cacbon từ 0,6% đến 1,7%
- Thép cacbon vừa và cao được sử dụng trong các ngành công nghiệp khác
Trang 7- Thép hợp kim: Thêm các thành phần kim loại khác như Crôm (Cr), kền (Ni), mănggan (Mn) có tác dụng nâng cao chất lượng thép (tăng độ bền, tăng tính chống gỉ ) Tuỳ theo hàm lượng các kim loại khác chia ra:
- Thép hợp kim thấp: Lượng kim loại thêm vào dưới 2,5% Được sử dụng trong ngành kết cấu xây dựng
- Thép hợp kim vừa và cao: Lượng kim loại thêm vào trên 2,5%
c Theo phương pháp luyện thép
- Luyện bằng lò bằng (Lò Martin): Thép luyện bằng phương pháp này có chất lượng tốt do có cấu trúc thuần nhất, nhưng nhược điểm của phương pháp này là năng suất thấp (thời gian luyện một mẻ từ 8 đến 12 giờ), do vậy giá thành thép cao
- Luyện bằng lò quay (lò Bessmer, lò Thomas): Phương pháp này có năng suất cao, nhưng chất lượng không tốt do lẫn tạp chất, bọt khí (thời gian luyện một mẻ chỉ khoảng 30 phút) nên giá thành thép giảm Để khắc phục nhược điểm của các phương pháp trên, hiện nay người ta sử dụng lò quay tiên tiến, vừa cho thép chất lượng tốt, vừa cho năng suất cao
- Thép nửa tĩnh: là loại thép trung gian giữa thép tĩnh và thép sôi
1.1.2 Cấu trúc và thành phần hoá học của thép
a Cấu trúc
- Thép xây dựng có cấu trúc tinh thể, do các hợp chất sau tạo thành:
- Ferit (Chiếm 99% thể tích): Là sắt nguyên chất, mềm và dẻo
- Xementit: Là hợp chất sắt cacbua (Fe3C), cứng và giòn
- Peclit: Là hợp chất của Ferit và Xementit
- Màng Peclit nằm giữa hạt ferit quyết định sự làm việc, tính dẻo của thép Thép càng nhiều cacbon thì màng pelit càng dày và thép càng cứng
b Thành phần hoá học của thép
- Thép cacbon: Ngoài sắt và cacbon, thép xây dựng còn có thêm các thành phần: Mănggan (Mn): Mănggan có tác dụng tăng cường độ và độ dai của thép
Trang 8Thông thường lượng mănggan chiếm 0,4 – 0,65%, nên không lớn quá 1,5% vì khi đó thép trở nên giòn
- Silic (Si): Silic có tác dụng tăng cường độ của thép nhưng có nhược điểm
là làm giảm khả năng chống ăn mòn và tính dễ hàn của thép Vì vậy, nên khống chế lượng silic trong khoảng 0,12 – 0,3%
- Lưu huỳnh (S): Chất này làm cho thép giòn nóng nên khi ở nhiệt độ cao thép chịu tải trọng kém, đồng thời dễ bị nứt khi hàn
- Phốtpho (P): Phốtpho làm cho thép giòn, làm giảm tính dẻo của thép
- Lưu huỳnh và phốtpho là hai tạp chất có hại, vì vậy phải đảm bảo hàm lượng của chúng theo quy định: không quá 0,07% đối với kết cấu thông thường,
và không quá 0,05% đối với kết cấu quan trọng
- Ngoài ra còn có các chất khí như nitơ (N), oxy (O) trong không khí hoà vào kim loại lỏng làm thép giòn, giảm cường độ của thép, do đó cần khử hết các chất này
c Ký hiệu
* Thép cacbon thấp, cường độ thường
- Thép cacbon thấp được chia làm các loại: CT0, CT1, CT2, CT3, CT4, CT5 Thép CT3 là loại thép mềm, có cường độ khá cao, có độ dẻo và độ dai, nên hợp lý khi dùng làm thép xây dựng Thép CT1, CT2 là loại thép mềm, độ dẻo lớn nên trong xây dựng chỉ dùng làm thân đinh tán, bulông Thép CT4, CT5 rất cứng, chắc nên dùng chủ yếu trong công nghiệp đóng tàu, ít dùng trong xây dựng
- Thép cacbon thấp có giới hạn chảy: 2200 – 2500 daN/cm2, giới hạn bền:
Trang 9Thép cường độ cao là loại thép hợp kim có nhiệt luyện, giới hạn chảy trên
4400 daN/cm2, giới hạn bền trên 5900 daN/cm2
1.1.3 Thép hình
a Khái niệm
Thép hình là loại thép công nghiệp được sử dụng chủ yếu trên thị trường xây dựng các công trình Được sản xuất trên dây chuyền công nghệ hiện đại theo tiêu chuẩn chất lượng JIS3101 – Ss400 qua nhiều công đoạn xử lý như: Xử lý quặng, tạo quặng, tạo dòng thép nóng chảy, đúc trực tiếp nguyên liệu, cán và tạo thành phẩm Chính vì vậy, chất lượng của các sản phẩm thép hình luôn được đảm bảo trong mọi điều kiện thiết kế cũng như thời gian sử dụng Thêm vào đó, điểm đặc biệt của sản phẩm này so với các sản phẩm thép khác, đó là sản phẩm thép hình có khả năng chịu lực rất tốt nhờ bề mặt rộng và kết cấu vững chắc
b Phân loại
- Thép chữ L (thép góc): Đây là loại thép hình được sử dụng rất nhiều để chế tạo các loại kết cấu hàn, thép chữ L thường dùng để chế tạo các loại khung, dàn, hoặc các liên kết khác trong các kết cấu Từ thép góc ta có thể chế tạo ra các loại hình khác nhau bằng cách ghép các thanh thép góc lại với nhau, ví dụ ghép hai thanh thép góc lại ta sẽ có kết cấu chữ C, hoặc chữ T, nếu ghép 4 thanh góc ta sẽ có kết vấu chữ , do vậy đây là loại thép hình có phạm vi sử dụng rất lớn trong thực tế Thép hình chữ L có 2 loại là L cánh đều và L cánh lệch
Hình 1.1: Thép chữ L
+ Thép chữ L cạnh đều: Gồm có 67 loại được qui định trong TCVN 1656-75 Loại nhỏ nhất có kích thước L20 3, nghĩa là mỗi cạnh có kích thước
là 20mm, chiều dày có kích thước là 3mm Loại lớn nhất có kích thước L250
20 Đây là loại thép được sử dụng rất nhiều để chế tạo kết cấu rất nhiều do tính công nghệ của nó rất cao, trong quá trình gia công người thợ không cần chú ý
Trang 10đến các cạnh của thanh thép (do cạnh của các thanh đều bằng nhau, chính đây là dặc tính rất ưu việt của loại thép góc này
+ Thép chữ L cạnh không đều: Gồm có 47 loại được qui định trong tiêu chuẩn TCVN 1657-75 Loại nhỏ nhất là L25163, có nghĩa là cạnh thứ nhất 25mm, cạnh thứ hai 16mm, chiều dày 3mm Loại lớn nhất có kích thước 250
160 20 Đây là loại thép góc mà hiện nay phạm vi ứng dụng không lớn, do tính công nghệ của thép không cao vì trong quá trình gia công người thợ cần phải chú ý đến các cạnh của thanh thép (do các cạnh không đều nhau) do vậy sẽ ảnh hưởng đến năng suất lao động Vì vậy khi thiết kế kết cấu cần chú ý đến đặc điểm này để lựa chọn thép góc cho hợp lý
- Thép chữ : Đây là loại thép được sử dụng rất nhiều để chế tạo các loại kết cấu chịu uốn, nén Theo TCVN 1655-75 thép chữ có 23 loại, chiều cao loại nhỏ nhất là 100mm, loại lớn nhất là 600mm Ngoài ra còn có thêm một số loại đặc biệt ký hiệu có thêm chữ "a" ở phía dưới Thép chữ là loại thép rất khó liên kết với nhau để tạo ra một loại mới
Hình 1.2: Thép chữ I
- Thép chữ U: Theo TCVN 1654-75 thép chữ C có 22 loại, chiều cao loại nhỏ nhất là 50, loại lớn nhất là 400mm (đây là chiều cao của tiết diện), ví dụ U22 chỉ loại này có chiều cao là h= 220mm Chiều dài của thép chữ U từ 4 - 13m Ngoài ra còn có một số loại đặc biệt thì ký hiệu có thêm chữ "a" phia dưới,
ví dụ thép U22 a
+ Thép hình chữ U có đặc tính cứng vững, chắc chắn và bền bỉ vì vậy có cường độ chịu lực cao và chịu được những rung động mạnh Thép hình chữ U có thể tồn tại trong điều kiện môi trường khắc nghiệt với những tác động của hóa chất hoặc nhiệt độ Vì lẽ đó, thép hình chữ U được ứng dụng phổ biến trong các công trình xây dựng, sản xuất các thiết bị máy móc sử dụng trong các lĩnh vực công nghiệp hoặc dân dụng
+ Thép hình chữ U có nhiều loại với kích thước và khối lượng khác nhau, mỗi loại có đặc tính kỹ thuật riêng biệt sử dụng chuyên biệt cho những công
Trang 11trình, dự án, những cấu trúc máy móc trong nhiều lĩnh vực khác nhau tùy theo yêu cầu kỹ thuật của mỗi công trình, dự án, thiết bị Thép hình chữ U sẽ phát huy được những ưu điểm của mình khi được sử dụng trong các công trình xây dựng dân dụng, kết cấu nhà tiền chế, thùng xe, khung sườn xe, bàn ghế nội thất, tháp ăng ten, cột điện cao thế và các loại hàng gia dụng khác
Hình 1.3: Thép chữ U
- Thép ống: Thép ống là loại thép được ứng dụng khá phổ biến trong nhiều công trình xây dựng, thép ống cũng có rất nhiều loại để phù hợp với từng nhu cầu sử dụng cũng như từng công trình khác nhau Một số ứng dụng phổ biến nhất của thép ống là sử dụng để làm khung nhà tiền chế, làm giàn giáo, làm đường ống dẫn nước trong các tòa nhà cao tầng, làm cột đèn chiếu sáng, và một
số những ứng dụng khác trong các nhà máy cơ khí Kích thước từ 42 x 2,5 đến
500 x 15mm (ống không hàn, ống đúc) Thép ống có tiết diện đối xứng, bán kính quán tính của tiết diện tương đối lớn nên chịu lực hợp lý đặc biệt được dùng trong kết cấu chịu nén Ngoài ra, thép ống có ưu điểm là chống gỉ tốt
Trang 12+ Ống thép đúc dùng trong lò áp: Loại ống thép này thường dùng trong ngành công nghiệp luyện, làm đường ống dẫn áp lực như dẫn khí, dẫn dầu Nguyên liệu sử dụng thường là thép 10 và thép 20
+ Ống thép đúc trong lò cao áp: Loại ống thép này thường được sử dụng để làm đường ống dẫn chất lỏng như nước, sử dụng ở các nhà máy cáp thoát nước, nhà máy thủy điện, lò hạt nhân
+ Ống thép đúc chịu áp cấp I và II: Loại ống thép đúc này chủ yếu trong ngành công nghiệp đóng tàu, loại mác thép sử dụng thường là 360, 410,
1.2 Thép tấm
Thép tấm được dùng rộng rãi vì có tính vạn năng cao, có thể chế tạo ra các loại hình dáng, kích thước bất kỳ, thép tấm được dùng nhiều trong các loại kết cấu như vỏ tàu thuỷ, vỏ các bình chứa chất lỏng, bình chứa khí, các loại bồn chứa, bể chứa, các loại ống dẫn chất lỏng, chất khí Ngoài ra thép tấm còn được dùng để chế tạo các loại chi tiết máy v.v Trong thực tế thép tấm có qui cách như sau
- Thép tấm phổ thông: Có chiều dày S = 4 60 mm; chiều rộng từ 160
- Sản phẩm thép tấm này rất dễ bảo quản, quý khách hàng có thể bảo quản
ở ngoài kho bãi mà không lo ảnh hưởng đến chất lượng của thép Ứng dụng của thép tấm cán nóng là sử dụng trong gia công cơ khí, sử dụng trong ngành công
Trang 13nghiệp xe hơi và tôn lợp, đóng tàu, cán xà gồ và các công trình xây dựng dân dụng khác
- Thép tấm cán nguội: Sau khi phôi thép được tạo thành sẽ được đưa đến nhà máy cán nguội, nhiệt độ để cán thường là nhiệt độ phòng hoặc chênh lệch cao thấp không đáng kể Với phương pháp cán nóng thì chỉ làm thay đổi tính chất vật lý của thép chứ không làm thay đổi tính chất hóa học của sản phẩm Sản phẩm thép tấm sau khi hoàn thành sẽ có màu sáng, độ bóng cao, các mép biên rất gọn gàng và không bị xù xì
1.3 Các loại vật liệu thường dùng chế tạo kết cấu hàn
1.3.1 Thép hợp kim
a Thành phần hóa học
Khác với thép cacbon, thép hợp kim là loại thép mà người ta đưa thêm vào các nguyên tố có lợi với lượng đủ lớn để làm thay đổi tổ chức và cải thiện tính chất cơ lý hoá Các nguyên tố có lợi được đưa vào với lượng đủ lớn gọi là các nguyên tố hợp kim Chúng bao gồm các nguyên tố với hàm lượng lớn hơn các giới hạn cho từng nguyên tố như sau
Do một số yếu tố mà chủ yếu là tính thấm tôi cao hơn nên thép hợp kim có
độ bền cao hơn hẳn so với thép cacbon Điều này thể hiện đặc biệt ở thép sau khi tôi + ram
- Ở trạng thái không tôi + ram (ví dụ ở trạng thái ủ) độ bền của thép hợp kim không cao hơn thép cacbon bao nhiêu Cho nên đã dùng thép hợp kim thì
Trang 14phải qua nhiệt luyện tôi + ram Nếu dùng thép hợp kim ở trạng thái cung cấp hay
ủ là sự lãng phí lớn về độ bền
- Do tính thấm tôi tốt, dùng môi trường tôi chậm dầu nên khi tôi ít bị biến dạng và nứt hơn so với thép cacbon luôn phải tôi nước Do vậy các chi tiết có hình dạng phức tạp phải qua tôi (do đòi hỏi về độ bền) đều phải làm bằng thép hợp kim
- Khi tăng mức độ hợp kim hoá làm tăng được độ thấm tôi làm tăng độ cứng, độ bền song thường làm giảm độ dẻo, độ dai nên lượng hợp kim cần thiết chỉ cần đảm bảo tôi thấu tiết diện đã cho là đủ, không nên dùng thừa Do vậy có nguyên tắc là chọn mác thép hợp kim cao hay thấp là phụ thuộc tiết diện và kích thước
- Tuy có độ bền cao hơn nhưng thường có độ dẻo, độ dai thấp hơn Do vậy phải chú ý đến mối quan hệ này để có xử lý thích hợp (bằng ram)
Tuy có ưu điểm về độ bền nhưng nói chung thép hợp kim có tính công nghệ kém hơn so với thép cacbon (trừ tính thấm tôi)
* Tính chịu nhiệt:
Các nguyên tố hợp kim cản trở sự khuyếch tán của cacbon do đó làm mactenxit khó phân hoá và cacbit khó kết tụ ở nhiệt độ cao hơn 200oC, do vậy tại các nhiệt độ này thép hợp kim bền hơn Một số thép hợp kim với lớp vảy oxyt tạo thành ở nhiẹt độ cao khá xít chặt, có tính bảo vệ tốt
* Tính chất vật lý, hoá học đặc biệt:
Bằng cách đưa vào thép các nguyên tố khác nhau với lượng lớn quy định
có thể tạo ra cho thép các tính chất đặc biệt: như không gỉ, chống ăn mòn trong axit, muối, có từ tính hoặc không có từ tính, giãn nở nhiệt đặc biệt
c Phân loại thép hợp kim
- Thép sau cùng tích peclit + cacbit tự do
- Thép lêđêburit (cacbit) có lêđêburit
Riêng với thép hợp kim cao chủ yếu bằng 1 trong 2 nguyên tố Cr,
Mn hay Cr-Ni sẽ có:
Trang 15- Thép ferit loại có Cr rất cao (>17%) và thường rất ít cacbon
- Thép austenit có Mn rất cao (>13%) và thường có C cao loại có Cr (>18%) và Ni (>8%)
* Theo tổ chức thường hoá:
- Thép họ peclit: loại hợp kim thấp
- Thép họ mactenxit: loại hợp kim trung bình ( >4-6 )% và cao
- Thép họ austenit: loại có chứa Ni >8% hoặc Mn >13% cao
* Theo tổng lượng nguyên tố hợp kim:
- Theo tổng lượng các nguyên tố hợp kim có trong thép từ thấp đến cao
- Thép hợp kim thấp: loại có tổng lượng <2,5% (thường là thép peclit)
- Thép hợp kim trung bình: loại có tổng lượng từ 2,5 - 10%( thường là thép
Cách phân loại trên thường có quan hệ với nhau và có biết một số đặc trưng của thép Thép austenit, ferit bao giờ cũng có loại thép đặc biệt, hợp kim cao hoặc rất cao, đắt và khó gia công Thép mactenxit là loại thép rất dễ tôi song rất khó gia công cắt phôi ở trạng thái cung cấp Thép ledeburit bao giờ cũng thuộc nhóm hợp kim cao- cacbon cao, rất cứng để làm dụng cụ Thép Cr - Ni bao giờ cũng là thép kết cấu quý vì có độ thấm tôi cao và độ dai tốt
d Tiêu chuẩn thép hợp kim
TCVN 1759-75 quy định nguyên tắc ký hiệu thép hợp kim theo trật tự sau:
- Số chỉ hàm lượng cacbon trung bình theo phần vạn, nếu ≥1% thì có thể không cần biểu thị
Trang 16- Các nguyên tố hợp kim theo ký hiệu hoá học và ngay sau đó là hàm lượng theo phần trăm trung bình (thường được quy tròn thành số nguyên) xếp theo trật tự từ cao đến thấp
- Khi lượng chứa của nguyên tố khoảng 1% thì không cần biểu thị bằng số: VD: 40Cr: thép có 0,36÷ 0,44%C, 0,8÷ 1%Cr
90CrSi thép có 0,85-0,95%C, 1,2÷ 1,6%Si, 0,95÷ 1,25%Cr
1.3.2 Thép không gỉ
- Inox thực chất là thép hợp kim không gỉ (Thép không gỉ), thành phần của thép chủ yếu là crôm (Cr) và Niken (Ni) Vì Cr và Ni có trong thép kết hợp với oxy tạo thành một lớp màng oxít mỏng trên bề mặt nên có tác dụng ngăn cản sự
ăn mòn của nước, muối, Bazơ và Axít Inox nói chung có tính chịu mài mòn, va chạm tốt, được sử dụng rộng rãi trong các nghành công nghiệp như: Điện khí, máy vận tải, y tế, ôtô và xây dựng
- Trong ngành luyện kim, thuật ngữ thép không gỉ (inox) được dùng để chỉ một dạng hợp kim sắt chứa tối thiểu 10,5% crôm Tên gọi là “thép không gỉ” nhưng thật ra nó chỉ là hợp kim của sắt không bị biến màu hay bị ăn mòn dễ dàng như là các loại thép thông thường khác Vật liệu này cũng có thể gọi là thép chống ăn mòn Thông thường, có nhiều cách khác nhau để ứng dụng inox cho những bề mặt khác nhau để tăng tuổi thọ của vật dụng Trong đời sống, chúng xuất hiện ở khắp nơi như những lưỡi dao cắt hoặc dây đeo đồng hồ…
- Được sử dụng để chế tạo các loại kết cấu hàn làm việc trong những điều kiện đặc biệt, như làm việc ở điều kiện nhiệt độ cao, làm việc trong điều kiện tiếp xúc với hoá chất, hoặc các thiết bị bảo quản, chế biến thực phẩm, thiết bị dụng cụ y tế v.v Phần lớn các loại thiết bị thuộc các loại này thuộc dạng tấm, hiện nay do nhu cầu sử dụng các loại kết cấu được chế tạo từ thép không gỉ đang rất lớn cho nên rất nhiều các công nghệ gia công kết cấu thếp không gỉ hiện đại đã xuất hiện trong thực tế Các loại thép không gỉ được sử dụng nhiều hiện nay đó là Crôm - Ni ken; Crôm - Ni ken - Bo; Niken – Mô líp đen - Crôm
Và một số loại thép chịu ăn mòn hoá học, chịu nhiệt, bền nhiệt
- Khả năng chống lại sự oxy hoá từ không khí xung quanh ở nhiệt độ thông thường của thép không gỉ có được nhờ vào tỷ lệ crôm có trong hợp kim (nhỏ nhất là 13% và có thể lên đến 26% trong trường hợp làm việc trong môi trường làm việc khắc nghiệt) Trạng thái bị oxy hoá của crôm thường là crôm ôxit III Khi crôm trong hợp kim thép tiếp xúc với không khí thì một lớp chrom III oxit rất mỏng xuất hiện trên bề mặt vật liệu; lớp này mỏng đến mức không thể thấy bằng mắt thường, có nghĩa là bề mặt kim loại vẫn sáng bóng Tuy nhiên, chúng