đề cương ôn thi vật liệu

Câu 3 cho mác thép 20cr 18CrMnTi,C20 thuộc nhóm thép gì,thành phần hóa học YC cần để chế tạo các chi tiết làm việc trong điều kiện tải trọng tĩnh lẫn va đập, vừa chịu được mài mòn ở bề mặt, thiết kế q.

Câu 3

cho mác thép 20cr 18CrMnTi,C20 thuộc nhóm thép gì,thành phần hóa học

YC.cần để chế tạo các chi tiết làm việc trong điều kiện tải trọng tĩnh lẫn va đập, vừa chịu được mài mòn ở bề mặt, thiết kế quy trình nhiệt luyện phù hợp thỏa mãn các yêu cầu thiết kế trên -Thành phần hóa học : 20Cr:0.2%C,1% Cr (thép hợp kim)

18CrMnTi:0.18%C,1%Cr, 1%Mn , 1%Ti thép hợp kim

C20: 0.2%C (thép cacbon)

-Quy trình nhiệt luyện phù hợp +Thấm tôi để tăng cacbon bên ngoài bề mặt và bên trong vẫn tăng không đáng kể.Sau đó tiến hành tôi 2 lần (1,2%C) với nhiệt độ 767 độ để bề mặt đạt độ cứng cao(>=40HRC) chịu được va đập và mài mòn.Trong lõi vẫn giữ được độ bền và dẻo dai(30-40 HRC).sau đó tiến hành ram thấp ở nhiệt độ 150-250 °C để khử ứng suất tăng độ bền,chống phá hủy giòn

4)

Thép gió: (P18) 80W18Cr4VMo

Cần tôi ở nhiệt độ 1280C -> 1290C cao hơn giới hạn quy định vì Khi tôi ở nhiệt độ thấp, austenit chưa kịp bão hòa đủ để W

nâng cao tính cứng nóng

Nguyên lí tôi thép sử dụng nhiệt độ tôi cao để autenit hóa chứa nhiều W nhất để tạo ra mactenxit có tính cứng nóng cao nhất

Tổ chức tế vi của thép gió sau khi tôi đúng gồm mactexnit giàu Vonfram, austenit dư và cacbit dư với độ cứng khoảng 62 HRC Cacbit dư có ảnh hưởng tốt đến tính chống mài mòn song

lượng austenit dư lớn làm giảm độ cứng sau tôi vài đơn vị HRC Ram P18 là nhằm làm mất ứng suất bên trong, khử bỏ austenit

dư, tăng độ cứng (độ cứng tăng thêm 2-3 HRC) Thép P18

thường được ram từ 2-4 lần trong khoảng nhiệt độ 560-580 oC

Vì nung tới 560 oC, cacbit Vonfram nhỏ mịn mới bắt đầu tiết ra khỏi dung dịch làm austenite dư nghèo đi, làm giảm ứng suất nén lên austenit dư làm pha này chuyển biến thành mactenxit,

độ cứng tăng lên

Sau mỗi lần ram chỉ một tỷ lệ nhất định austenit dư chuyển biến

và lại gây ra ứng suất bên trong mới, nên sau đó phải ram thêm 1-3 lần nữa để quá trình được xảy ra hoàn toàn

Thép P18:Tôi kim loại trong môi trường dầu

Vì:

- Tốc độ nguội đạt được 100°C/s đến 150°C/s

- Tăng khả năng tôi cứng ở thép do tốc độ nguội ở 200-300C từ 20-25C nên tránh dc cong vênh,nứt

- Tổ chức đạt được sau tôi là Mactenxit, có độ cứng cao

- Ít gây cong vênh và nứt do không tăng tốc độ nguội ở nhiệt độ thấp

Thép cacbon dụng cụ: Thép CD90

Dựa theo giarin đồ Fe-C

Khi tôi ở nhiệt độ 760-780 C tạo ra Austenit + Xe

Sau khi tôi là Mactenxit + austenit dư + Xe Bởi vì có austenit dư làm giảm độ cứng sau tôi vài đơn vị HRC -> Ram ở nhiệt độ

180C để giữ nhiệt làm autennit dư phân hóa thành các tổ chức phù hợp, giảm ứng suất trong -> Độ cứng tăng lên

Khác với thép gió chứa nhiều các % nguyên tố khác có trong thép nên cần tôi nhiệt độ cao để để austenite hóa và ram nhiều lần để các hợp chất ngto hòa tan hóa thành các tổ chức phù hợp khác Đối với Thép CD90 thì phần lớn chiếm %ngto khác có trong thép thấp nên không ảnh hưởng trong quá trình nhiệt luyện

5.2

145000psi -> 145ksi

Thép 1050 -> 0.5% Cacbon

15% -> Độ giản dài

Phân tích dựa trên biểu đồ có sẵn:

Phân tích: Trục xoay của 1 động cơ điện chịu: Moment uốn và tải trọng nặng

 Vật liệu cần có độ bền, độ dẻo và độ dai đều cao

 Độ cứng giảm ( Không giòn)

Để nhiệt luyện cơ tính thép dựa trên biểu đồ có 2 phương pháp nhiệt luyện ban đầu là ủ và thường hóa thép

Vì 0.5%C >0.25% nên ta không dùng pp thường hóa thép

Mà 0.5%C trong khoảng (0.35-0.65%C) -> ta dùng pp ủ hoàn toàn

Nung nóng vật liệu 760-780C đến trạng thái hoàn toàn

austenite Khi đạt tới nhiệt độ austenit hóa, thép được làm nguội chậm Không làm nguội nhanh vì Thép có thể chuyển biến sang mactenxit và bainit làm cho vật liệu giòn

+ Làm nhỏ hạt ( hạt y nhỏ -> tổ chức F-P hạt nhỏ)

+ tăng độ dẻo,

Phân tích dựa theo biểu đồ có sẵn

Trục xoay chịu độ bền kéo 145ksi -> độ cứng 290HB và độ dai (giãn dài) 15%

Tiếp đến ta dùng phương pháp ram cao trong khoảng nhiệt độ 500-650C để tổ chức nhân là xoocbit ram

 Tạo cơ tính tổng hợp cao, độ bền, độ dẻo, độ dai cao

6

Thanh truyền chịu lực moment xoắn lớn và chịu tải trọng

nặng Để chế tạo ra chi tiết đảm bảo độ cứng, độ bền để chịu tải trọng nặng và độ dai để chịu moment xoắn lớn Chi tiết trục thường làm bằng Thép C40

Sau khi rèn phôi ,Thép được mang đi Ủ hoàn toàn ở nhiệt độ 760-780C để làm nhỏ hạt-> F-P có hạt nhỏ Và giảm độ cứng của chi tiết (3-16HRC) và tăng độ dẻo cho chi tiết vật liệu

 gia công cắt gọt và tiến hành biến dạng nguội hay còn gọi là gia công thô

Bước tiếp đem đi Tôi + Ram cao để tạo cơ tính tổng hợp cho chi tiết như độ bền, độ cứng, độ dai cao

Bánh răng chịu nhiều ma sát mài mòn ở các răng và chịu nhiều

va đập trong quá trình ăn khớp với các bánh răng khác nên cần độ bền , độ dẻo và độ dai cao chống va đập, độ bền mỏi Dùng thép C40

Nung bề mặt với tốc độ rất nhanh trong vùng chuyển biến pha (Ac1-Ac3), do vậy nhiệt độ tôi phải cao hơn tôi thể tích, thông thường 100-200 oC Nhiệt độ cao nên tốc độ chuyển biến

nhanh, thời gian chuyển biến ngắn nên hạt austenit nhỏ mịn, do

đó tôi được kim mactenxit nhỏ Để đảm bảo hạt nhỏ, tôi bề mặt vừa phải đảm bảo giới hạn chảy và độ dẻo dai cao của lõi, trước

đó thép phải được nhiệt luyện tôi + ram cao thành xoocbit ram Vậy tổ chức cuối cùng của tôi bề mặt:

Bề mặt – mactenxit hình kim nhỏ mịn, Lõi -xoocbit ram

Cơ tính: Bề mặt có độ cứng 58-60 HRC, lõi có độ cứng 30-40 HRC Ngoài ra bề mặt tôi bề mặt sẽ có ứng suất nén dư, có thể đạt 800 MPa, do đó nâng cao mạnh giới hạn mỏi

Câu 7:

Thép

Nhiệt độ, o C

Nhiệt độ A3 và Acm 797oC 866oC

Nhiệt độ thường

hoá

Theo thầy = A3 + (20->30)0C

Theo mạng = A3 + (30->50)0C Có nơi

+550C

Theo thầy = Acm + (20->30)0C Theo mạng = Acm + (30->50)0C Có nơi

+550C

Câu 8: Giả sử rằng mẫu thép được nung tới nhiệt độ

7600C và giữ nhiệt vừa đủ để thu được cấu trúc hoàn toàn austenit:

a) Làm nguội nhanh tới 7000C, giữ khoảng

10000s, sau đó làm nguội tới nhiệt độ môi

trường

50% P và 50% A

Cuối cùng thu đc pha P

và M

50% M

b) Làm nguội nhanh tới 6000C, giữ khoảng 4s rồi làm nguội nhanh tới 4500C, giữ khoảng

10s sau đó làm nguội tới nhiệt độ môi trường

- Từ 760 -> 600 rồi giữ 4s thì đc => 75% A và 25% P

- Từ 600 -> 450 rồi giữ 10s thì 75% A chuyển thành => 37,5% A và 37,5% B

- Từ 450 về nhiệt độ môi trường thì 37,5% A chuyển

thành => 37,5% M

KL: Pha thu đc là P và B và M

10

a) dựa vào đồ thị sự phụ thuộc độ cứng và thời gian ram của thép 1080, ta thấy rằng để đạt được độ cứng 58 HRC, với nhiệt

độ ram 4250C là không hợp lý, vì thời gian ram rất nhỏ ( < 10s)

dựa vào đồ thị ta thấy chojn thời gian ram là 350s

11.

Nhìn từ đồ thị, ta thấy nhiệt độ ram trong khoảng 4100C –

4500C

12.

Đổi 0.25 in = 6.4 Jomiinny distance.

Yêu cầu đề bài : sau khi tôi bề mặt đạt độ cứng > 38HRC => từ

đồ thị loại mác théo 4320 và 1050

Tâm của tấm thép có độ cứng < 32 HRC => từ đồ thị ta loại mác thép 4340 , 8640 và 9310

Chọn thép 1080 là phương án hợp lí nhất