Chương 6_Khái niệm chung về gang và thép

Slide 1 1 VẬT LIỆU KỸ THUẬT Giảng viên TS Nguyễn Thị Hằng Nga Email nthngatlu edu vn TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Khoa Cơ khí – Bộ môn Công nghệ cơ khí NỘI DUNG 6 1 Khái niệm chung về gang 6 2 Các loại gang thông dụng 6 3 Nhiệt luyện gang 6 4 Khái niệm về thép Carbon 6 5 Khái niệm về thép hợp kim CHƯƠNG 6 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ GANG VÀ THÉP TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Khoa Cơ khí – Bộ môn Công nghệ cơ khí 6 1 1 Định nghĩa Gang là hợp kim của sắt với Carbon với thành phần Carbon lớn hơn 2,14% Ngoài ra còn cá.

Trang 1

VẬT LIỆU KỸ THUẬT

Giảng viên: TS Nguyễn Thị Hằng Nga Email: nthnga@tlu.edu.vn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Khoa Cơ khí – Bộ môn Công nghệ cơ khí

NỘI DUNG 6.1 Khái niệm chung về gang 6.2 Các loại gang thông dụng 6.3 Nhiệt luyện gang 6.4 Khái niệm về thép Carbon 6.5 Khái niệm về thép hợp kim

CHƯƠNG 6 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ GANG VÀ THÉP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Khoa Cơ khí – Bộ môn Công nghệ cơ khí

6.1.1 Định nghĩa

- Gang là hợp kim của sắt với Carbon với thành phần Carbon lớn

hơn 2,14%.

- Ngoài ra còn các nguyêntố thường gặp làMn, Si, P, S.

+ Si và Mnlà hai nguyêntố có tác dụng điều chỉnh sự tạo thành

graphit vàcơ tính của gang

+Còn P và Slà các nguyêntố có hại trong gang nên càng ít

càngtốt

6.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ GANG

3

6.1.2 Các đặc tính cơ bản của gang

- Nhiệt độ chảy thấp, nên dễ nấu chảy hơn thép;

- Tính đúc tốt;

- Dễ gia công cắt (trừ gang trắng);

- Chịu nén tốt

- Dễ nấu luyện;

4

- Theo tổ chức tế vi, người ta phân gang làm 2 loại chính đó là

gang trắng và gang grafít

+ Gang trắng:Có tổ chức tế vi của gang hoàn toàn phù hợp với

giản đồ trạng thái Fe-C và luôn chứa hỗn hợp cùng tinh Ledeburit;

+ Gang có grafít : Là loại gang trong đó phần lớn hoặc toàn bộ

lượng Cacbon nằm dưới dạng tự do – graphit

- Tuỳ theo hình dạng của graphit, lại chia thành 3 loại: gang

xám, gang dẻo và gang cầu;

- Trong tổ chức của loại gang này không có Ledeburit nên tổ

chức tế vi không phù hợp với giản đồ trạng thía Fe-C.

6.1.3 Phân loại gang

5

Định nghĩa

- Gang trắng là gang mà Carbon hoàn toàn nằm dưới dạng liên kết – Hợp chất Xementit (Fe 3 C).

- Gang trắng trước cùng tinh có:

+%C < 4,3%.

+Tổ chức là:Le + P + Xe II

Phân loại

6

6.2 CÁC LOẠI GANG THÔNG DỤNG 6.2.1 Gang trắng

Trang 2

- Gangtrắng cùng tinh có:%C = 4,3%vàtổ chứcLe.

- Gangtrắng sau cùng tinh có:

+%C > 4,3%

+Tổ chức làLe + Xe I

➢ Gangtrắng cứng và giòn

nên không dùngđược trong

chế tạo cơ khí

➢ Gangtrắng chủ yếu dùng

để luyện thép, để ủ thành

gangdẻo, làm bi nghiền và

làm méplưỡi cầy

7

6.2 CÁC LOẠI GANG THÔNG DỤNG

7

Tổ chức tế vi

- Gang xám cũng như những loại gang có grafit khác, có tổ chức

tế vi chia làm hai phần rõ rệt: nền kim loại và grafit (với gang xám: Tổ chức tế vi = nền kim loại + grafit tấm).

8

6.2.2 Gang xám

-Feritkhi không có Xementit (Fe3C);

a Grafit tấm và nền kim loại

-Ferit + Peclit khi có ít Fe3C (khoảng 0,1 - 0,6%);

-Peclitkhi có khá nhiều Fe3C (khoảng 0,6 – 0,8%)

 Phần tổ chức có chứaFerit,Ferit+PeclithoặcPeclit

gọi là nền kim loại

Tuỳ thuộc vào lượng Xementit nhiều hay ít mà phần tổ

chức chứa Xementit có khác nhau:

9

-Gang xám Ferit:Có tổ chức tế vi là grafit tấm phân bố trên

nền Ferit;

b Các loại gang xám:

-Gang xám Ferit - Peclit: Có tổ chức tế vi gồm grafit tấm phân bố trênnền kim loại Ferit + Peclit, lượng Fe3C (khoảng 0,1

- 0,6%);

-Gang xám Peclít:Cótổ chức tế vi gồm grafit tấm phân bố trênnền kim loại Peclit,lượng Fe3C(khoảng 0,6 – 0,8%)

10

Thành phần hoá học

+ Carbon

- Lượng Carbon càng nhiều khả năng grafit hoá càng

mạnh, nhiệt độ chảy thấp nên dễ đúc, cơ tính kém;

- Lượng Carbon được khống chế vào khoảng 2,83,5%.

+ Silic

-Là nguyên tố thúc đẩy sự tạo thành grafit trong gang.

Silic là nguyên tố quan trọng sau Fe và C ;

- Hàm lượng khống chế trong khoảng 1,53%.

+ Mangan

-Là nguyên tố cản trở sự tạo thành grafit ;

- Làm tăng độ cứng, độ bền của gang;

- Hàm lượng khống chế trong khoảng 0,51,0%.

11

+ Phốt pho

- Làmtăng độ chảy loãng;

- Làmtăng tính chống mài mòn;

- LượngPđược khống chế vào khoảng 0,1  0,2% đến 0,5%

HàmlượngP quánhiều gang sẽ giòn

+ Lưu huỳnh

Là

- nguyên tố cản trở mạnh sự tạo thànhgrafit;

Làm

- xấu tính đúc, giảm độ chảy loãng;

Là

- nguyên tố có hại, lượngSkhống chế trong khoảng 0,06

 0.12%

Ngoài ra còn có một số nguyên tố khác như Cr, Ni,

Mo,…có tác dụng riêng

12

Trang 3

Cơ tính, các yếu tố ảnh hưởng và những biện pháp nâng

cao cơ tính

a Cơ tính

-Độ bền rất thấp:k= 150 400 MPa (= ½ thép thông dụng);

-Độ cứng thấp trong khoảng: 150 250 HB;

-Độ dẻo, độ dai đều thấp;

-Chống mài mòn tốt;

- Graphit cókhả năng làm tắt dao động

+ Gang xám cótổ chứcgrafitmềm.

13

b Các yếu tố ảnh hưởng đến cơ tính

Grafit

- Số lượng, độ lớn, hình dạng và sự phân bố của grafit

Nền kim loại

- Nền kim loại có cơ tính cao thì gang xám cũng có cơ tính cao;

gang xám Peclit gang xám Ferit gang xám Ferit - Peclit

Độ cứng

14

c Các biện pháp nâng cao cơ tính

-Giảm lượng carbon của gang (2,2 2,5%);

- Làmnhỏ mịn grafit bằng phương pháp biến tính;

-Hợp kim hoá;

-Nhiệt luyện

15

Ký hiệu và công dụng

- Theo tiêu chuẩn TCVN 1659-75 của Việt Nam: GXxx – xx

k u Trong đó

k: Giới hạn bền kéo, kG/mm2

u: Giới hạn bền uốn, kG/mm2

Ví dụ

GX15 – 32 (CЧ15 – 32)  k= 150 N/mm2;

u= 320 N/mm2

16

❖ Các mác cóđộ bền trung bình,k= 150 250 MPa

Gồm: GX15 GX25Gang xám Ferit– Peclit

 Dùng làm các chi tiết chịu tải nhẹ: vỏ hộp giảm tốc, mặt

bích,

❖ Các mác cóđộ bền thấp,k= 100 150 MPa

Gồm: GX10 GX15Gang xám Ferit

 Dùng để làm chi tiết vỏ, nắp không chịu lực.

17

❖ Các mác có độ bền cao,k 300 MPa

Gồm: GX30 GX40Gang xám Peclit với grafit rất nhỏ mịn.

 Dùng làm các chi tiết chịu tải trọng cao, chịu mài mòn như bánh răng chữ V, trục chính, vỏ bơm thuỷ lực ,

❖ Các mác có độ bền tương đối cao,k= 250 300 MPa

Gồm: GX25 GX30Gang xám Peclit với grafit nhỏ mịn

 Dùng làm các chi tiết chịu tải trọng cao: bánh răng, bánh đà, thân máy quan trọng, xéc măng,

18

Trang 4

- Gang xám dùnglàm các chitiết chịu nén,tránh dùng vào

cácbộ phận chịu kéocao;

- Dùng làmổ trượt vì grafit có tính bôi trơn tốt

Kết luận

❖Gang xám biến trắng

- Gang có bề mặt của chi tiết bị biến trắng, một số chi tiết cần

tính chống mài mòn ở lớp bề mặt cao như bi nghiền, trục cán,

trục nghiền,

19

20

Tổ chức tế vi

- Gang cầu là một loại gang có tổ chức nền kim loại và grafit.

Grafit của nó có dạng quả cầu tròn

-Tổ chức tế vi của gang cầu

có ba loại nền kim loại là:

Ferit,Ferit– PeclitvàPeclit

 Tương tự cũng có ba loại

gang:

+ GangcầuFerit,

+ GangcầuFerit– Peclit,

+ GangcầuPeclit

21

-DùngMghoặcCecho vàogang xámlỏngđể tạo ra gang cầu

+Chất biến tính cần khống chế với lượng nhỏ:0,04  0,08%

+ Các nguyêntố cản trở sự cầu hoákhoảng ở mức 0,01% (S)

Có thànhphần hoá học giống gang xám

22

Cơ tính và biện pháp nâng cao cơ tính

-Gang cầu có cơ tính cao hơn gang xám nhiều;

+Độ bền:k=400 1000 MPa;0,2=250 600 MPa

a Cơ tính

+Độ dẻo, dai:= 5 15%;a k= 300 600 KJ/m2

+Độ cứng khoảng 200 HB

b Các biện pháp nâng cao cơ tính

-Dùng Nikenđể hoá bền pha Ferit;

-Tôi đẳng nhiệt để biến thành Bainit

23

- Theo tiêu chuẩn ГОСТ 7393-70 của Liên Xô: BЧxx – xx ;

- Theo tiêu chuẩn TCVN 1659-75 của Việt Nam: GCxx – xx.

Ví dụ: BЧ45–5(GC45–5 ) Có: k= 45 kG/mm2(450 Mpa);

 = 5%

Trongđó

k:Giới hạn bền kéo, kG/mm2

 : Độ giãn dài tương đối, %

24

Trang 5

+Gang cầu nhiệt luyện – Bainit:

- BЧ70–3; BЧ100–4 (GC70–3; GC100–4);

-Cóđộ bền cao dùng làm các chi tiết quan trọng

+Gang cầu Peclit:

- BЧ60–2 (GC60–2);

-Cóđộ bền tốt chủ yếu dùng làm trục khuỷu, trục cán,…

+ Gang cầu Ferit - Peclit:

- BЧ50 (GC50–2)

-Dùng làm chi tiết thông thường thay thép,…

+ Gang cầu Ferit:

- BЧ38–17; BЧ42–12 (GC38–17; GC42–12);

-Có độ bền thấp  ít dùng

25

6.2.4 Gang dẻo

Tổ chức tế vi:

Gang dẻo là một loại gang có tổ chức nền kim loại và grafit Grafit của nó có hình dạng cụm như cụm bông.

- Gangdẻo có 3 loại là:

+ GangdẻoFerit;

+ GangdẻoFerit– Peclit;

+ GangdẻoPeclit

26

Thành phần hoá học

-Gangdẻo được ủ từ gang trắng nên thành phần hoá học cơ

bản cũng giống gang trắng

+ Lượng Silic có thể lấy từ 0,8 1,4%

+Lượng carbon trong gang dẻo khoảng 2,2  2,8%

ít grafit hoá tính dẻo cao

Cơ tính

+Độ bền:k=300 600 MPa;0,2=200 450 MPa

+Độ dẻo:= 5 15%

27

+КЧ30–6; КЧ33–8; КЧ35–10; КЧ37–12– Gang dẻoFerit

- Theo tiêu chuẩn ГОСТ 1215-79 của Liên Xô:КЧxx – xx ;

- Theo tiêu chuẩn TCVN 1659-75 của Việt Nam: GZxx – xx.

Ví dụ: КЧ45–6(GZ45–6 )  k= 45 kG/mm2(450 Mpa);

 = 6%

❖Các mác thông dụng

+КЧ45–7; КЧ50–5; КЧ55–4; КЧ60–3– Gang dẻoPeclit

28

Gangdẻo để chế tạo các chi tiết đòi hỏi đồng thời các tính

chất sau:

+ Hình dạng phức tạp;

+Tiết diện thành mỏng (để nguội nhanh khi đúc tạo ra gang

trắng);

+Chịu va đập.

 Được sử dụng nhiều làm các chi tiết trong ô tô, các máy

nôngnghiệp, máy kéo, máy dệt

❖ Công dụng

29

Gang chứa một lượng lớn các nguyên tố như Cr, Ni, Mn, Ti, Mo,… có cơ tính cao gọi là gang hợp kim.

Các nguyên tố hợp kim làm tăng cơ tính của gang do:

+ Khi hoà tan vàoFeritlàm tăng cơ tính của pha này;

+ Làm nhỏ mịn tổ chứcPeclitkhi đúc;

+ Làm tăng hiệu quả nhiệt luyện bằng cách tôi và ram

30

6.2.5 Gang hợp kim

Trang 6

❖ Ủ gang xám có lớp vỏ bị biến trắng.

Tủ= 850 880C; ủ= 2 3 giờ

Fe 3 C →+ G

6.3.1 Ủ grafit hoá

 Lớp bề mặt có nền kim loại là Ferithay Ferit – Peclit

❖ Ủ thay đổi nền kim loại

- Ủ để làm giảm carbon liên kết; Tủ= 700C

Fe 3 C → F + G

- Ủ để làm tăng carbon liên kết; Tủ> Ac3

Grafit hoà tan vào Austenit

6.3 NHIỆT LUYỆN GANG

31

+Mục đích của tôi và ram:

- Làm tăng độ bền, độ cứng và tính chống mài mòn

6.3.2 Tôi và ram gang

+ Tôi

+ G Gang

(nền kim loại và Grafit)

M + dư + G

+ Ram

-Ram thấp (150  250C), tổ chức Mram+ G;

- Ram trung bình (300  450C), tổ chức Tram+ G;

- Ram cao (500  650C), tổ chức Xram+ G

6.3 NHIỆT LUYỆN GANG

32

- Phân biệt thép Carbon và thép hợp kim về thành phần

hoá học, tổ chức tế vi, cơ tính và công dụng;

- Tác dụng của Carbon và các nguyên tố đến tổ chức,

cơ tính và khả năng nhiệt luyện của thép;

- Cách phân loại, ký hiệu thép của Liên Xô và Việt Nam.

6.4 KHÁI NIỆM VỀ THÉP CARBON

33

6.4.2 Ảnh hưởng của các nguyên tố đến tổ chức và tính chất

a Carbon

+ Tổ chức tế vi

- C < 0,8%tổ chứcFerit + Peclit–théptrước cùng tích;

- C = 0,8%tổ chứcPeclit– thép cùng tích;

- C > 0,8%tổ chứcPeclit + XeII– thép sau cùng tích

34

6.4.1 Thành phần hoá học

Thép Carbon là thép thông thường gồm các nguyên tố:

+C ≤ 2,14%; Mn ≤ 0,8%; Si ≤ 0,4%; P ≤ 0,05%; S ≤ 0,05%

+Cr, Ni, Cu ≤0,3%; Mo, Ti ≤ 0,05%

+ Về cơ tính

- Thép Carbon thấp: C ≤ 0,25%,cóđộ dẻo, độ dai cao, độ

bền, độ cứng thấp

Dùng làmkết cấu xây dựng, làm lá thép, tấm để dập nguội,

- Thép Carbon trung bình: C = 0,3 0,5%,cóđộ bền, độ

cứng, độ dẻo, độ dai đều khá cao

Dùng làm chitiết máy chịu tải, va đập như: trục, bánh răng,

- Thép Carbon tương đối cao: C = 0,55 0,65%,cóđộ cứng

cao,giới hạn đàn hồi cao nhất

Dùng làm các chitiết đàn hồi: lò xo, nhíp,

- Thép Carbon cao: C 0,7%,cóđộ cứng và tính chống mài

mòn caonhất

Dùng làmdụng cụ như dao cắt, khuôn rập, dụng cụ đo,

35

Ảnh hưởng của Carbon đến cơ tính của thép

36

Trang 7

b Mangan

-Mncó tác dụng để khử Oxy

FeO + Mn → MnO + Fe

- Mnhòa tan vàoFerit, nâng caođộ bền, cứng;

-Hàmlượng:0,5 0,8%

c Silic

-Sicó tác dụng để khử Oxy

2 FeO + Si → SiO 2 + 2Fe

- Sihòa tan vàoFerit, nâng caođộ bền, cứng;

- Hàmlượng:0,40 0,50%

37

d Phốt pho

-Pcó khả năng hòa tan vàoFe,khi vượt quá gới hạn hoà tan

sẽ tạo nênFe3Pcứng và giòn;

- Plàm giảm mạnh độ dẻo, độ dai, tăng mạnh độ giòn ở nhiệt

độ thường;

- Hàm lượng: ≤ 0,05%

e Lưu huỳnh

-Skết hợp với Fe tạo thànhFeS;

- Skhông tan trong Fe,làm cho thép bị giòn;

-Hàm lượng: ≤ 0,05%

38

6.4.2 Phân loại thép carbon

a Theo độ sạch của tạp chất có hại

-Chất lượng thường: P, S= 0,05%;

-Chất lượng tốt: P, S= 0,04%;

-Chất lượng cao: P, S= 0,03%;

-Chất lượng rất cao: P, S= 0,02%

Thép Carbon Thép hợp kim

39

c Theo công dụng

-Thép xây dựng– chất lượng thường;

-Thép kết cấu – chất lượng tốt;

-Thép dụng cụ – chất lượng tốt và cao

b Theo phương pháp khử Oxy

-Thép sôi: Khử O2không triệt để bằng Ferô Mn

Khi đúc thép xảy ra phản ứng: FeO + C → Fe + CO;

-Thép lặng:Khử O2triệt để bằng Ferô Mn, Ferô Si và Al;

-Thép nửa lặng:Khử O2bằng Ferô Mn và Al

40

6.4.3 Ký hiệu thép Carbon

❖ Nhóm thép carbon chất lượng thường (Thép cán nóng thông

dụng)

+ Phân nhóm A

- KýhiệuCTxxy(xx-bk, kG/mm2; y– cách khử oxy);

Kí hiệu của

Việt Nam

Kí hiệu của Liên Xô b (Mpa) Cách khử ôxy

41

+ Phân nhóm B

- KýhiệuBCTxxy(xx- thànhphần hoá học, y – cách khử ôxy);

Mác thép Carbon, % Mangan, % Silic,% S, max % P, max %

BCT33s 0,060,12 0,250,5 0,05 0,05 0,04

BCT33n 0,050,12 0,250,5 0,050,17 0,05 0,04

BCT33 0,060,12 0,250,5 0,120,3 0,05 0,04

BCT34s 0,090,15 0,250,5 0,07 0,05 0,04

BCT34n 0,090,15 0,250,5 0,050,17 0,05 0,04

BCT34 0,090,15 0,250,5 0,120,3 0,05 0,04

42

Trang 8

+ Phân nhóm C

- Ký hiệuCCTxxy(xx-b, thành phần hoá học; y – cách khử

ôxy);

- Quy định cả cơ tính và thành phần hóa học tương ứng theo

nhóm A, B

Ví dụ:

CCT38cócơ tính nhưCT38còn thànhphần nhưBCT38

- Các mác thép:

Việt Nam: CCT31  CCT51

Liên Xô: BCT1  BCT5

43

❖ Nhóm thép kết cấu – thép Carbon chất lượng tốt

Ký hiệu: CxxA

xx – chỉ phần vạn carbon trung bình;

A -chất lượng cao (P,S  0,03%)

Kí hiệu của Việt Nam Kí hiệu của Liên Xô %C trung bình

Cách khử oxy

C8 08 0,08(0,05  0,09) Lặng C10n 10л 0,1(0,08  0,13) Nửa lặng C15s 15kп 0,15(0,12  0,2) Sôi C20n 20п 0,2(0,18 0,24) Nửa lặng C40 40 0,4(0,38  0,45) Lặng C45s 45kп 0,45(0,42  0,5) Sôi

44

❖ Nhóm thép dụng cụ – thép Carbon chất lượng cao

Ký hiệu: CDxxA

C – cacbon, D – dụng cụ;

xx – chỉ phần vạn carbon trung bình;

A - chất lượng cao (P, S ≤ 0,025%)

Kí hiệu của

Việt Nam

Kí hiệu của Liên Xô

%C trung

CD70A Y7A 0,7 P, S ≤ 0,025%

CD80 Y8 0,8 P, S > 0,025%

CD90 Y9 0,9 P, S > 0,025%

CD100 Y10 1,0 P, S > 0,025%

CD130A Y130A 1,3 P, S ≤ 0,025%

45

6.4.4 Ưu nhược điểm của thép Carbon

❖Ưu điểm

- Dễ luyện, dễ kiếm, rẻ;

- Cócơ tính nhất định phù hợp với các điều kiện thông dụng;

- Có tính côngnghệ tốt: dễ đúc, cán, rèn, kéo sợi, hàn, gia công cắt hơn thép hợp kim

❖Nhược điểm

- Độ thấm tôi thấp nên kém hiệu quả khi nhiệt luyện;

- Tính chịu nhiệt độ cao kém;

- Không có các tính chất vật lý và hóa học đặc biệt như: cứng nóng, chống ăn mòn

46

6.5.1 Định nghĩa

Thép hợp kim là loại thép có chứa các nguyên tố có lợi với lượng

nhất định đủ lớn để làm thay đổi tổ chức và cải thiện tính chất

(cơ, lý, hóa).

a Thành phần hoá học

-Thép hợp kim gồm các nguyên tố:

Mn = 0,8 1,0%; Si = 0,5 0,8%; Cr = 0,5 0,8%;

Ni = 0,5 0,8%; W = 0,1 0,5%; Mo = 0,05 0,2%;

Ti ≥ 0,1%; Cu ≥ 0,3%; B ≥ 0,0005%.

6.5 KHÁI NIỆM VỀ THÉP HỢP KIM

47

b Các đặc tính của thép hợp kim

+ Về cơ tính

- Théphợp kim có độ bền cao hơn hẳn thép cacbon sau khi tôi và ram;

- Khi mức độ hợp kim hóa tăng  độ bền, độ cứng tăng nhưng đồng thời làm giảm độ dẻo, độ dai, tính công nghệ

+ Về tính chịu nhiệt

- Khả năng chịu nhiệt cao;

+ Về các tính chất lý hóa đặc biệt

- Thép khônggỉ, chống ăn mòn trong axít, bazơ muối;

- Thép có tínhđặc biệt, không có từ tính;

- Thép có tính giãnnở nhiệt đặc biệt

48

Trang 9

c Tác dụng của nguyên tố hợp kim đến tổ chức của thép

Các nguyên tố Mn, Si, Ni, Cr hoà tan vào Fe: (thay thế)

- Làm tăng độ cứng;

- Tăng độ thấm tôi

Các nguyên tố Mn, Cr, Mo, W, Ti, kết hợp với C tạo cacbit:

- Làm thayđổi kiểu mạng;

- Làmtăng độ cứng;

-Tăng tính chống mài mòn;

-Nhiệt độ chảy không cao, nhiệt độ tôi cao tính ổn định cao;

- Có tínhbền nóng

49

6.5.2 Ảnh hưởng của các nguyên tố đến tổ chức và tính chất

- Làm tăng nhiệt độ tôi;

Ví dụ:

+ Thép có 1% C (CD100), Fe3C có Tt= 780C;

+ Thép có 1% C +1,5%Cr, (Fe,Cr)3C, có Tt=830  850C;

+ Thép có 1% C + 12%Cr (X12), Cr23C6,Tt> 1000C

- Làm giảm V th ;

- Làm tăng độ thấm tôi;

- Giảm nhiệt độ chuyển biến  →M.

❖Chuyển biến khi tôi

Ví dụ: Cứ 1% nguyên tố hợp kim làm giảm điểm Ms (nhiệt độ bắt đầu) :

Mn – 45; Cr – 35; Ni – 26; Mo – 25

50

-Làm tăng nhiệt độ chuyển biến;

Ví dụ:

+ Xementit – Fe3C Tcb= 200C;

+ Xementit – (Fe,Me)3C Tcb= 250  300C;

+ Cacbit Crôm – Cr7C3, Cr23C6 Tcb= 400  450C;

+ Cacbit – Fe3W3C Tcb= 550  600C

- Nâng cao tínhchịu nhiệt độ cao, đặc biệt là tính cứng nóng

- Làmtăng độ cứng và tính chống mài mòn

❖Chuyển biến khi ram

51

6.5.3 Các khuyết tật của thép hợp kim

52

a Thiên tích nhánh cây

Là

vùng nhánh cây trong vật đúc

Nguyên

nhánh cây, vùng kết tinh sau giàu HK và C hơn

- Tác hại: Tạo ra tổ chức thớ khi cán kéo, có tính không đều, nứt

nẻ

Kh

+ Ngăn ngừa bằng cách làm nguội chậm sau khi đúc

+ Ủ khuếch tán ở nhiệt độ: 1050-1100C/ 8-15h

b Đốm trắng

Là

- dạng khuyết tật nguy hiểm của thép hợp kim, đó là các vết

nứt nhỏ có dạng đốm trắng trên mặt gãy của thép gây phá huỷ

dòn

-Nguyên nhân: Do khí Hydro H2, khi T < 200C độ hoà tan

Hydro trong thép giảm đột ngột Hydro thoát ra không kịp, tích tụ

với áp suất lớn tạo ra vết nứt tế vi

-Khắc phục:

+ Ngăn ngừa Hydro đi vào thép (sấy khô mẻ liệu)

+ Sau khi biến dạng ủ ở 600C thời gian dài (Hydro sẽ kịp thoát ra

ngoài)

53

c Giòn ram

Làhiện tượng sau khi nhiệt độ ram tăng xuất hiện 2 khoảng nhiệt

độ mà ở đó độ dai va đập giảm (độ giòn tăng)

54

100 200 300 400 500 600 700 C

Thép cacbon

Thép hợp kim

Nguội nhanh Nguội chậm

a k

Trang 10

❖ ram loại I (không khắc phục được)

Xảy ra khi ram thép tôi ở280-300 Cđộ dai va đập giảm thấp hơn sau

tôi (cực tiểu 1)

-Nguyên nhân:Chưa rõ ràng

-Khắc phục:Tránh ram ở khoảng nhiệt độ này

Gi

❖ òn ram loại II (có thể khắc phục)

Thường gặp ở thép HK Cr, Cr-Mn, Cr-Ni, khi ram ởT = 500-600 Csau

đó làm nguội chậm, độ dai va đập giảm (cực tiểu 2)

-Nguyên nhân: Khi làm nguội chậm, pha giòn tiết ra ở biên giới hạt

-Khắc phục:

+ Làm nguội nhanh sau khi ram cao (trong dầu, nước)

+ Với chi tiết lớn dùng thép HK có chứa<1% W, Mođể chống giòn ram

loại II

55

6.5.4 Phân loại và ký hiệu thép hợp kim

a Phân loại

❖Theo tổ chức cân bằng

-Thép trước cùng tích: Peclit + Ferit tự do;

- Thép cùng tích: Peclit;

- Thép sau cùng tích: Peclit + cacbit tự do;

- Thép Ledeburit:Ledeburit;

- Thép Ferit: cóCr (>17%)vàrất ít cacbon – thuần Ferit;

- Thép Austenit: -thuần Austenit +Loại cóMn (>13%);

+Loại cóCr (>17%)vàNi(>8%)

56

❖Theo tổ chức thường hoá

- Thép họPeclit- loại thép hợp kim thấp;

- Thép họMactenxit- loại hợp kim hoá trung bình và cao;

- Thép họAustenit- loại thép hợp kim cao (Mn>13%).

57

❖Theo nguyên tố hợp kim

- Thépchỉ có một nguyên tố hợp kim chính

VD: ThépCr, thépMnlà thépchỉ có một nguyênCr,Mn

 Chúng là thép hợp kim hoá đơn giản;

- Thép có hai haynhiều nguyên tố hợp kim

VD: ThépCr–Ni, thépCr –Ni–Mo,

 Chúng là thép hợp kim hoá phức tạp

58

❖Theo tổng lượng nguyên tố hợp kim

- Thép hợp kim thấp:loại có tổng lượng < 2,5% -Peclit;

- Thép hợp kim trung bình:loại có tổng lượng từ 2,5 10%

(thường là loại từPeclitđếnMactenxit);

- Thép hợp kim cao:loại có tổng lượng 10% (thường là loại

MactenxithayAustenit)

❖Theo công dụng

- Thép hợp kim kết cấu;

- Thép hợp kim dụng cụ;

- Thép hợp kim đặc biệt ( 20%)

59

b Ký hiệu

❖Tiêu chuẩn Việt Nam

- Ký hiệu nguyên tố hợp kim bằng chính ký hiệu hoá học của nó;

- Chỉ số ở đầu ký hiệu phần vạn của nguyên tố C;

- Các chỉ số tiếp theo ký hiệu phần trăm các nguyên tố hợp kim

Ví dụ:

- Thép có 0,360,44%C; 0,81,0%Cr –40Cr;

- Thép có 1,251,5%C; 0,40,7%Cr; 4,55,5%W –140CrW5;

- Thép có 0,850,95%C; 1,21,6%Si; 0,951,25%Cr –90CrSi

60

Định dạng
Số trang	11
Dung lượng	0,94 MB