Tài liệu Bài giảng vật liệu học - PHẦN III: SỬ DỤNG VẬT LIỆU potx

1-Yêu cầu về tính chất tính năng của vật liệu 2-Yêu cầu về tính công nghệ của vật liệu3-Yêu cầu về tính kinh tế của vật liệu 4-Yêu cầu về tính xã hội & bảo vệ môi trường của vật liệu Bốn

PHẦN III

SỬ DỤNG VẬT LIỆU

1-Yêu cầu về tính chất (tính năng) của vật liệu 2-Yêu cầu về tính công nghệ của vật liệu

3-Yêu cầu về tính kinh tế của vật liệu

4-Yêu cầu về tính xã hội & bảo vệ môi trường của vật liệu

Bốn yêu cầu khi lựa chọn vật liệu

Độ tin cậy = f(khuyết tất)

1-Yêu cầu về tính chất của vật liệu

 Khái niệm: là khả năng của vật liệu cho phép gia công dễ hay khó theo các phương pháp gia công khác nhau

 Giá thành = f(giá nguyên liệu, giá gia công)

 Giá nguyên liệu

• Tính theo đơn vị trọng lương

• Tính theo đơn vị thể tích

 Giá gia công

• Chi phí khấu hoa thiết bị

• Chi phí năng lượng

•

3.Yêu cầu về tính kinh tế

của vật liệu

 Tính xã hội

• Tâm lý : vật liệu an toàn cho người SX

• Đạo đức : vật liệu không gây độc hại

• Pháp luật : tuân theo các tiêu chuẩn an toàn

 Tính bảo vệ môi trường

• Vật liệu không gây ô nhiễm môi trường

4.Tính xã hội & bảo vệ môi trường

của vật liệu

8.1.Gang 8.2.Thép 8.3.Kim loai & Hợp kim màu

Chương 8

Sử dụng vật liệu kim loại

8.1.1.Sản xuất gang 8.1.2.Gang xám

8.1.3.Gang cầu 8.1.4.Gang dẻo

8.1 - Gang

Nấu chảy : T = 1200-1300 o C

Gang

N.liệu : Quặng + Than +Đá vôi

8.1.1.Sản xuất gang

• Yếu tố ảnh hưởng đến sự tạo thành C-graphit

C  C-graphit

Si  C-graphit

  Vng : Fe3C  Fe + C =>C-graphit

(C+Si) => C-graphit

8.1.2.Gang xám

8.1.2.1.Đặc điểm

8.1.2.2.Ký hiệu

8.1.2.3.Ứng dụng

8.1.2.1.Đặc điểm

• Tổ chức : Cacbon (C) tồn tại dưới dạng

graphit dạng tấm

8.1.2.3.Ứng dụng

• Chế tạo các chi tiết máy : Lực kéo : nhỏ

Lực va đập : nhỏ Lực nén : lớn

• Ví dụ : Bệ máy Thân máy

Vỏ máy Ống dẫn nước Piton Xilanh

8.1.3.Gang cầu

8.1.3.1.Đặc điểm

8.1.3.2.Ký hiệu

8.1.3.3.Ứng dụng

8.1 3 1 Đặc điểm

• Tổ chức : có graphit dạng hình cầu

8.1.4.Gang dẻo

8.1.4.1.Đặc điểm

8.1.4.2.Ký hiệu

8.1.4.3.Ứng dụng

8.1.4.1 Đặc điểm

• Tổ chức: graphit dạng cụm bông ( hoa tuyết)

• Tính chất :

C Graphit : Dạng cụm bông +Khối lượng ít

 Diện tịch bề mặt tương đối thu gọn

-xám < k = 30-60kG/mm 2 < -cầu

  3-15 %

8.1.4.1 Đặc điểm

8.1.4.3 Ứng dụng : Chế tạo máy

 (C + Si)  4.5%

Đúc : Vng-nhanh G.trắng : Fe 3 C Ủ: T=700-1000  = 2-3ng

Nấu chảy : T

GZ : C-cụm bông

Fe 3 C  Fe + C

=>Cgraphit

8.2.1.Sản xuất thép

Khử cacbon Gang lỏng

Thép Hợp kim hóa Khử oxy

• Nguyên liệu chính

Thép vụn Gang

Fe-Si Fe-Mn Al

Chất khử ôxy

8.2.2.1 Khái niệm về thép cacbon

 Hk Fe-C : C < 2.14 %

Tạp chất, % : Mn ≤ 0.80 Si ≤ 0.40

P ≤ 0.05 S ≤ 0.05

 Ảnh hưởng của cacbon :

Ảnh hưởng của cacbon đến cơ tính của thép

 K ý hiệu thép cacbon :

• Thép cacbon chất lượng thường:TCVN 1765-75

Phân nhóm A : quy định cơ tính

• Thép cacbon chất lượng tốt : TCVN 1766-75

Ký hiệu: Chữ : C

Số : 2 số chỉ phần vạn cacbon  Mac: C10, C15, C20, C25 … C65

• Thép cacbon dụng cụ : TCVN 1822-76

Ký hiệu: Chữ : CD

Số : 2 số chỉ phần vạn cacbon

 Mac: CD70, CD80, CD90, CD100 … CD140

8.2.2.2.Khái niệm về thép hợp kim

 Định nghĩa:

Ngoài Fe và C còn cố ý đưa thêm một số nguyên

tố hợp kim nhằm nâng cao tính chất của thép

 Ảnh hưởng của các ng.tố hợp kim

• Hòa tan vào Fe :

Mn, Si, Cr, Ni= > Dung dịch rắn

 Xô lệch mạng

=> HB,   , , ak

 Ký hiệu thép hợp kim

• Hệ thống chữ : Chỉ nguyên tố hợp kim có trong

thép và là ký hiệu nguyên tố hóa học

8.2.3.Thép xây dựng

8.2.3.1.Đặc điểm

8.2.3.2.Ứng dụng

• Hóa tính :

 Thép cacbon : bị ăn mòn

Thép hợp kim:không bị ăn mòn trong khí quyển

8.2.3.2 Ứng dụng

• Thép cacbon xây dựng:

 Nhóm A: dùng ở trạng thái cung cấp :

thanh, tấm, ống…

Ghép nối với nhau bằng bulông

-Kết cấu XD đơn giản:

Khung thép, vì kèo: CT31, CT33, CT34Cột, xà ngang

-Cốt bê tông: Thép cán trơn: CT38

Thép cán vằn (đốt): CT51

8.2.3.2 Ứng dụng

• Thép cacbon xây dựng:

 Nhóm B, C : Kết cấu hàn chịu lực

Làm cầuThùng xeĐóng tàu

8.2.3.2 Ứng dụng

• Thép hợp kim xây dựng:

Làm các kết cấu hàn chịu lực, không bị ăn mòn trong khí quển

 Kết cấu xây dựng: cầu , kết cấu thép trên cao

 Khung xe: xe ôtô, tàu biển : 17MnSi ; 14CrMnSi

 Ống dẫn dầu và khí đốt : 19Mn

 Vỏ lò cao, thiết bị lọc bụi: 14Mn2

 Cốt bê tông cường độ cao: 18Mn2Si, 25Mn2Si

8.2.4.1 Thép cacbon th ấp

20Cr, 18CrMnTi : Chi tiết máy chịu lực lớn

Thấm C

8.2.4.3.Thép cacbon tương đối cao

8.2.5 2 Thép dụng cụ cắt gọt

• Thép cacbon

Vc < 4-5 m/ph , Tlv < 200oCGiũa, khoan, cưa, tarô, bàn ren …

thao tác bằng tay

• Thép hợp kim

Vc < 15 m/ph , Tlv  250oCDao doa, mũi khoan, bàn ren…

thao tác trên máy bán tự động

• Thép dao cắt năng suất cao (Thép gi ó )

-Mác thép :

80W18Cr4V2 ; 90W9Cr4V2Mo90W18Cr4V2Mo ; 90W18Cr4V2

.Thép dao cắt năng suất cao (Thép gi ó )

-Ứng dụng :

Làm dụng cụ cắt gọt với Vc = 25 – 35 m/ph

Tlv =600oC

Khuôn dập cắt thép lá < 3mm, tấm kim loại và hợp kim Cu, Al

Khuôn lỗ kéo sợi, bàn lăn ren

8.3.Kim lọai và hợp kim màu

8.3.1.Nhôm và hợp kim nhôm

8.3.2.Đồng và hợp kim đồng

8.3.1.1.Sản xuất nhôm

Quặng

Hòa tách: Al(OH) 3 Nung : Al 2 O 3

Điện phân: Al  99

8.3.1.1.Sản xuất nhôm

• Sản phẩm

Nhôm thỏi

Nhôm hình

Nhôm tấm

Gia công áp lực : Cán, kéo  Sợi, dây, thanh, tấm

Gia công đúc : Dễ nấu chảy + Co ngót:lớn =>Tính đúc kém

P

T-thường

• Các mác nhôm :

Al 99 Al 99.5 Al 99.7

Al 99.95 Al 99.97 Al 99.99

8.3.1.2.4 Ứng dụng

• Sản xuất dây và cáp điện

• Xây dựng: lá nhôm, tấm lợp

• Công nghệ thực phẩm : Thùng đựng, bao gói

• Đồ dùng gia đình: xoong, nồi

• Sản xuất hợp kim

• Sản xuất hóa chất

8.3.1.3.1.Hợp kim nhôm biến dạng 1.Không hóa bền được bằng NL

8.3.1.3.1.Hợp kim nhôm biến dạng 1.Không hóa bền được bằng NL

• HK Al-Mg 4-7

 Tổ chức : Al(Mg) : 1 pha

 Tính chất:

NhẹBiến dạng nguội : 

Ăn mòn : Không

8.3.1.3.1.Hợp kim nhôm biến dạng 1.Không hóa bền được bằng NL

• HK Al-Cu 4  Nhiệt luyện

nhanh

ng

8.3.1.3.1.Hợp kim nhôm biến dạng

8.3.2.1.Sản xuất đồng

8.3.2.2.Đồng nguyên chất

8.3.2.3.Hợp kim đồng

8.3.2.Đồng và hợp kim đồng

8.3.2.1.Sản xuất đồng

Quặng

Thiêu kết Nấu chảy Tinh luyện: Cu =99 Điện phân: Cu 99.95

Gia công áp lực: Cán, kéoSợi, dây, thanh, tấm

Gia công đúc : Tnc-cao  Khó nấu chảy

Tính hàn : tốt

P, phòng

8.3.2.3.Hợp kim đồng

7.2.3.1.Latông (đồng thau, đồng vàng)

7.2.3.2.Brông (đồng thanh)

-Ký hiệu Cu & nguyên tố hợp kim

Số : % ngt HK viết sau ký hiệu ngt HK

• Ví dụ :

L90Zn10 : L –Latông Cu = 90% Zn =10%

8.3.2.3.1.Latông (Đồng thau, đồng vàng)

• Latông đơn giản

 Đặc điểm :Zn < 35%T.chức : Cu(Zn) : 1 pha

Tính chất:Zn  ;  ; Zn :Đỏ Vàng

 Ứng dụng:

LCuZn10 : Đỏ nhạt Tiền xu, Huy chương,

Khuy áo, Ống đồng tản nhiệt; ống dẫn

LCuZn20 : Màu vàng  Đồ trang sức gỉa vàng

LCuZn30 : Vỏ đạn

 Ứng dụng:

-Chi tiết máy

-Đúc van nước; Đúc đồng hồ nước;

-Ký hiệu Cu & nguyên tố hợp kim

Số : % ngt HK viết sau ký hiệu ngt HK

• Ví dụ : BCuSn10Pb1 : B –Brông

Sn = 10% ; Pb = 1% ; Cu = % còn lại

Ổ trượt (B ạc lót)

Chi tiết : Bộ ngưng tụ hơi, Bộ trao đổi nhiệt

Chi tiết bơm