VẬT LIỆU CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

Bài giảng được viết trên cơ sở đề cương học phần “Vật liệu – Công nghệ cơ khí” dùng để giảng dạy cho sinh viên Cao đẳng ngành Công nghệ kỹ thuật ôtô tại trường. Nội dung của bài giảng bao gồm những vấn đề cơ bản về vật liệu kim loại, các hợp kim thông dụng và các vật liệu phi kim; những quy trình công nghệ gia công và xử lý kim loại bằng các phương pháp công nghệ khác nhau. Học phần giúp sinh viên dễ dàng tiếp cận với các học phần kỹ thuật tiếp theo.

;L;LK;LK;

KHOA ĐỘNG LỰCTrường cao đẳng công nghiệp Phúc Yên

GIÁO TRÌNH

VẬT LIỆU - CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

(Lưu hành nội bộ)

Vĩnh Phúc, tháng /2013

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay, nhu cầu bài giảng, giáo trình phục vụ cho việc giảng dạy trong cáctrường Cao Đẳng là rất lớn đặc biệt là những bài giảng, giáo trình đảm bảo tính khoahọc và phù hợp với điều kiện thực tế sự thay đổi của chương trình môn học Trước nhucầu đó, tác giả đã viết cuốn bài giảng “Vật liệu – Công nghệ cơ khí” để phục vụ chogiáo viên cũng như sinh viên ngành Công nghệ kỹ thuật ôtô Đồng thời, bài giảng cũng

là tài liệu tham khảo cho các bạn học sinh Trung cấp chuyên nghiệp ngành Công nghệôtô tại trường

Học phần “Vật liệu – Công nghệ cơ khí” là một học phần cơ sở ngành quantrọng của sinh viên ngành Cơ khí nói chung và Công nghệ kỹ thuật ôtô, Cơ khí độnglực trong chương trình đào tạo của các trường Cao đẳng kỹ thuật, trong đó có trườngCao Đẳng Công nghiệp Phúc Yên

Bài giảng được viết trên cơ sở đề cương học phần “Vật liệu – Công nghệ cơkhí” dùng để giảng dạy cho sinh viên Cao đẳng ngành Công nghệ kỹ thuật ôtô tạitrường Nội dung của bài giảng bao gồm những vấn đề cơ bản về vật liệu kim loại, cáchợp kim thông dụng và các vật liệu phi kim; những quy trình công nghệ gia công và

xử lý kim loại bằng các phương pháp công nghệ khác nhau Học phần giúp sinh viên

dễ dàng tiếp cận với các học phần kỹ thuật tiếp theo

Khi biên soạn, tác giả đã cố gắng trình bày một cách hệ thống, rõ ràng, chặt chẽ

và dễ hiểu theo chương trình môn học để học sinh và các đồng nghiệp có thể tự thamkhảo

Trong quá trình biên soạn, tác giả đã cố gắng tham khảo, rút kinh nghiệm từ cáctài liệu tương tự, các môn học có liên quan đặc biệt là các tài liệu của nhà suất bảnGiáo Dục kết hợp với những hiểu biết và kinh nghiệm qua nhiều năm công tác thực tế

và giảng dạy trong trường Tuy nhiên, do trình độ và năng lực có hạn nên trong bàigiảng khó tránh khỏi những thiếu sót Rất mong nhận được nhiều ý liến đóng góp củacác bạn đồng nghiệp, sinh viên và bạn đọc về nội dung và phương pháp trình bày, giúptác giả nâng cao hơn nữa chất lượng của tài liệu

Vĩnh Phúc, ngày tháng năm 2013

Tác giả

Vũ Cao Điền – Lê Trạch Trưởng

MỤC LỤC

PHẦN 1 KHÁI NIỆM CHUNG

Chương 1 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ SẢN XUẤT CƠ KHÍ

1.1 Khái niệm về sản phẩm, chi tiết máy, bộ phận máy, cơ cấu máy, phôi 6

1.2 Quá trình thiết kế, quá trình sản xuất, quá trình công nghệ 6

1.3 Các thành phần của quá trình công nghệ 7

1.4 Các dạng sản xuất 8

1.5 Khái niệm về chất lượng bề mặt của sản phẩm 8

1.6 Khái niệm về độ chính xác gia công cơ khí 10

1.7 Những khái niệm về chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật 14

PHẦN 2 VẬT LIỆU DÙNG TRONG CƠ KHÍ Chương 2 KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ KIM LOẠI, HỢP KIM VÀ VẬT LIỆU PHI KIM

2.1 Tính chất chung của kim loại và hợp kim 15

2.2 Cấu tạo và sự kết tinh của kim loại 17

2.3 Khái niệm cơ bản về hợp kim 17

2.4 Hợp kim sắt – cácbon (Fe-C) 19

2.4.1 Giản đồ trạng thái của hợp kim Fe-C 19

2.4.2 Thép cácbon 20 2.4.3 Gang 22 2.5 Thép hợp kim 23

2.6 Hợp kim cứng 25

2.7 Kim loại mầu và hợp kim của chúng 25

2.8 Vật liệu phi kim loại 28

Chương 3 Xử lý kim loại 3.1 Nhiệt luyện thép 29

3.2 Hoá nhiệt luyện kim loại 30

PHẦN 3 LUYỆN KIM Chương 4 LUYỆN GANG VÀ THÉP 4.1 Luyện gang 32

4.2 Luyện thép 33

PHẦN 4 CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI Chương 5 PHƯƠNG PHÁP ĐÚC 5.1 Thực chất và đặc điểm của phương pháp đúc 33

5.2 Khái niệm về quá trình đúc và các bộ phận cơ bản của khuôn đúc 34

5.3 Hỗn hợp làm khuôn và làm lõi 35

5.4 Chế tạo bộ mẫu và hộp lõi 37

5.5 Công nghệ làm khuôn và lõi 38

5.6 Sấy khuôn lõi và lắp ráp khuôn 41

5.7 Nấu chảy và rót hợp kim đúc 42

5.8 Đúc đặc biệt 46

Chương 6 GIA CÔNG ÁP LỰC KIM LOẠI 6.1 Khái niệm chung 48

6.2 Sự biến dạng của kim loại 49

6.3 Nung nóng kim loại 50

6.4 Cán 51

6.5 Kéo 54

6.6 Ép 56

6.7 Rèn dập 57

6.8 Dập thể tích 60

6.9 Dập tấm (dập nguội) 61

Chương 7 HÀN VÀ CẮT KIM LOẠI BẰNG KHÍ ÔXI 7.1 Khái niệm chung 63

7.2 Hàn điện hồ quang tay 64

7.3 Hàn điện tiếp xúc 69

7.4 Hàn hơi 70

7.5 Hàn vảy 75

7.6 Khuyết tật hàn và phương pháp kiểm tra các khuyết tật mối hàn 76

7.7 Dán kim loại 77

PHẦN 5 GIA CÔNG CẮT GỌT KIM LOẠI Chương 8 NGUYÊN LÝ CẮT GỌT KIM LOẠI 8.1 Khái niệm cơ bản về quá trình cắt gọt 77

8.2 Hình dáng hình học và các thông số của dụng cụ cắt 79

8.3 Các hiện tượng vật lý trong quá trình cắt gọt kim loại 80

8.4 Vật liệu chế tạo dụng cụ cắt kim loại 82

Chương 9 MÁY CÔNG CỤ 9.1 Phân loại và ký hiệu máy công cụ 82

9.2 Các cơ cấu truyền động 83

9.3 Các máy công cụ cơ bản 86

9.4 Các phương pháp gia công đặc biệt 96

9.5 Gia công nguội 97

9.6 Lắp ráp 98

Chương 10 CƠ KHÍ HÓA VÀ TỰ ĐỘNG HÓA TRONG SẢN XUẤT 10.1 Cơ khí hoá và tự động hoá toàn bộ là phương hướng của tiến bộ kỹ thuật 99

10.2 Các phương tiện cơ khí hoá sản xuất……… 100

10.3 Tự động hoá trong sản xuất……….100

10.4 Khái niệm chung về máy điều khiển theo chương trình……….100

10.5 Xưởng và nhà máy tự động……….100

PHẦN 6 XỬ LÝ VÀ BẢO VỆ BỀ MẶT KIM LOẠI Chương 11 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ XỬ LÝ VÀ BẢO VỆ BỀ MẶT KIM LOẠI 11.1 Khái niệm, phân loại sự phá huỷ kim loại……… 100

11.2 Khái niệm và các phương pháp xử lý và bảo vệ bề mặt kim loại……… 101

11.3 Hướng phát triển của công tác sử lý bảo vệ bề mặt kim loại……… 101

11.4 Bảo vệ chống gỉ……… 102

PHẦN 1 KHÁI NIỆM CHUNG

Chương 1 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ SẢN XUẤT CƠ KHÍ

Mục tiêu: Sau khi học, sinh viên có khả năng:

+ Kiến thức: Trình bày được những khái niệm cơ bản về sản suất cơ khí ứng dụng cho

học phần như sản phẩm, chi tiết máy, bộ phận máy, cơ cấu máy, phôi; quá trình thiết

kế, quá trình sản xuất, quá trình công nghệ; các dạng sản xuất, chất lượng và độ chínhxác của gia công cơ khí

+ Kỹ năng: Phân biệt được các khái niệm trong sản xuất cơ khí

+ Thái độ: Học tập nghiêm túc, cần cù chịu khó học hỏi.

Tài liệu học tập: Vũ Cao Điền – Lê Trạch Trưởng (2013), Vật liệu công nghệ cơ khí.

Nội dung chương:

1.1 Khái niệm về sản phẩm, chi tiết máy, bộ phận máy, cơ cấu máy, phôi

1.1.1 Sản phẩm: Sản phẩm là một danh từ quy ước chỉ vật phẩm được tạo ra ở

giai đoạn chế tạo cuối cùng của một cơ sở sản xuất (ví dụ như ở một tổ sản xuất hoặcmột phân xưởng của nhà máy) Sản phẩm không phải chỉ là máy móc hoàn chỉnh đem

sử dụng được mà còn có thể là cụm máy hay chỉ là chi tiết máy

1.1.2 Chi tiết máy: Là đơn vị nhỏ nhất và hoàn chỉnh của máy, đặc trưng của nó

là không thể tách ra được và đạt mọi yêu cầu kỹ thuật

Tất cả các chi tiết máy có thể xếp thành hai nhóm: Chi tiết máy có công dụngchung như bulông, bánh răng, trục…là các chi tiết máy dùng được trong nhiều máykhác nhau và chi tiết máy có công dụng riêng chỉ được dùng trong một số máy nhấtđịnh như trục khuỷu, trục cam, van…

1.1.3 Bộ phận máy: Là một phần của máy bao gồm hai hay nhiều chi tiết máy

được liên kết với nhau theo những nguyên lý máy nhất định (liên kết động hay liên kết

cố định)

Hiện nay người ta sử dụng rất nhiều máy khác nhau về tính năng, hình dáng vàkích thước… nhưng bất kỳ một máy nào cũng đều cấu tạo bởi nhiều bộ phận máy

1.1.4 Cơ cấu máy: là một phần của máy hoặc bộ phận máy có nhiệm vụ nhất

định trong máy: ví dụ đĩa, xích, líp tạo thành cơ cấu chuyển động xích trong xe đạp;piston, chốt piston, thanh truyền, trục khuỷu tạo thành cơ cấu chuyển động trong độngcơ

Cơ cấu máy có thể là một bộ phận máy, nhưng các chi tiết trong một cơ cấu cóthể nằm ở trong các cụm khác nhau

1.1.5 Phôi: Là một danh từ kỹ thuật có tính chất quy ước chỉ vật phẩm được

tạo ra của một quá trình sản xuất này chuyển sang một quá trình sản xuất khác

Ví dụ: Sau quá trình đúc ta nhận được một vật đúc có kích thước hình dáng theo

yêu cầu, những vật đúc này có thể là: Sản phẩm của quá trình đúc; Chi tiết đúc nếu như không cần phải gia công cắt gọt nữa và là Phôi đúc nếu vật đúc phải qua gia công

cắt gọt mới sử dụng Trong trường hợp này sản phẩm của sản xuất đúc được gọi làphôi đúc của quá trình gia công cơ khí

1.2 Quá trình thiết kế, quá trình sản xuất, qui trình công nghệ

1.2.1 Quá trình thiết kế: là quá trình con người biết sử dụng thành tựu khoa

học kỹ thuật mới thông qua sự tích luỹ và bằng sự sáng tạo của mình suy nghĩ để thiết

kế thành sản phẩm thể hiện trên các bản vẽ kỹ thuật và bản thuyết minh tính toán

1.2.2 Quá trình sản xuất: là quá trình tác động của con người thông qua các

công cụ sản xuất tác động lên tài nguyên thiên nhiên hoặc bán thành phẩm để biến đổichúng thành những vật phẩm có ích cho xã hội Quá trình sản xuất thực hiện được dựatrên các bản vẽ thiết kế

Qui trình sản suất bao gồm nhiều giai đoạn Để thực hiện được các quá trình sảnxuất, nhà máy cơ khí chia thành nhiều phân xưởng và bộ phận theo dây chuyền côngnghệ Ví dụ như phân xưởng đúc, phân xưởng rèn, hàn, phân xưởng gia công cắt gọt,phân xưởng lắp ráp… Các phân xưởng và bộ phận trên cùng nhau thực hiện mục đíchchung của quá trình sản xuất nhưng với nhiệm vụ, phần việc và chuyên môn khácnhau.

Nên quá trình sản xuất cần phải chia thành nhiều qui trình nhỏ - mỗi qui trìnhnhỏ này là một qui trình công nghệ

1.2.3 Qui trình công nghệ: là một phần của qui trình sản xuất làm thay đổi

trạng thái của đối tượng sản xuất theo một thứ tự nhất định và bằng một công nghệ

1.3 Các thành phần của quá trình công nghệ

Trong suốt qui trình công nghệ trên, không phải tất cả thời gian đều dùng đểthực hiện sự biến đổi hình dáng, chất lượng của vật phẩm mà còn phải làm các côngviệc khác như kiểm tra, vận chuyển, tháo lắp chi tiết Có nghĩa là qui trình công nghệthường không phải là một công việc đơn giản mà là công việc phức tạp bao gồmnhững phần việc nhỏ nữa

Xuất phát từ lý do kinh tế và kỹ thuật, qui trình công nghệ được chia thành cácnguyên công, bước, động tác

Hình 1.1 Quá trình sản xuất cơ khí

Tài nguyên thiên nhiên Quặng, nhiên liệu, trợ dung

Chi tiết máy Phế phẩm

và phế liệu

1.3.1 Nguyên công: là một phần của qui trình công nghệ do một nhóm công

nhân thực hiện liên tục trên một chỗ làm việc để gia công một hay nhiều nhóm chi tiết

cùng được gia công một lần

Chú ý: Chỗ làm việc là không đổi và chỉ chiếm một vị trí trong phân xưởng, tại

đó CN làm việc với đầy đủ trang bị, máy móc, dụng cụ, thiết bị vận chuyển Vì vậynếu một chi tiết được chuyển từ chỗ làm việc này sang chỗ làm việc khác thì mặc dùcông việc gia công giống nhau nhưng vẫn là hai nguyên công riêng biệt

Tính liên tục thể hiện ở chỗ nguyên công cần thực hiện một cách liên tục không

bị gián đoạn bởi công việc khác

Việc qui định phạm vi một nguyên công đúng đắn rất quan trọng vì nguyêncông là một đơn vị chủ yếu của qui trình công nghệ Đường lối thực hiện qui trìnhcông nghệ thể hiện ở chỗ phân chia và sắp xếp thứ tự các nguyên công Sắp xếp vàphân chia các nguyên công không hợp lý sẽ ảnh hưởng tới độ chính xác và năng suấtsản xuất Mặt khác trong tính toán kinh tế người ta dùng nguyên công làm cơ sở, muốntính giá thành sản phẩm phải tính chi phí cho từng nguyên công

1.3.2 Bước: là một phần của nguyên công để làm thay đổi trạng thái hình dáng

kỹ thuật của bề mặt chi tiết bằng một hay một tập hợp dụng cụ với chế độ làm việckhông đổi của dụng cụ Khi thay đổi bề mặt gia công, thay đổi dụng cụ, thay đổi chế

độ làm việc của dụng cụ, chúng ta có một bước mới

1.3.3 Động tác: là một tập hợp các hành động thao tác của người công nhân để

hoàn thành nhiệm vụ hay chuẩn bị hoàn thành nhiệm vụ Trong công tác tính toán kinh

tế định mức thời gian gia công thì động tức hợp lý là yếu tố rất quan trọng để rút ngắnthời gian và tăng năng suất

1.4 Các dạng sản xuất

Tuỳ theo qui mô sản xuất và những đặc trưng về tổ chức, công nghệ… dạng sảnxuất trong các xí nghiệp, công ty cơ khí được phân thành 3 dạng chủ yếu:

1.4.1 Sản xuất đơn chiếc: là dạng sản suất trong đó vật phẩm được chế tạo ra

với số lượng nhỏ, đồng thời việc chế tạo một hoặc một số ít sản phẩm đó thường lặplại rất ít và không theo một khoảng thời gian nhất định

Xí nghiệp sản xuất theo dạng này rất nhiều mặt hàng, số lượng từng mặt hàng

ít, nên thiết bị, dụng cụ thường được sử dụng là vạn năng có thể làm được nhiều việc,yêu cầu về trình độ công nhân tương đối cao Đặc điểm của hình thức sản xuất này làmáy móc trong xưởng xếp đặt theo từng nhóm cùng loại Vấn đề cơ khí hoá, tự độnghoá khó khăn và chi phí lớn

1.4.2 Sản xuất hàng loạt: là dạng sản suất trong đó vật phẩm được chế tạo ra

theo từng loạt hay từng lô được lặp lại thường xuyên sau một khoảng thời gian nhấtđịnh Sản phẩm điển hình của nền sản xuất hàng loạt là sản xuất máy công cụ, động cơđiện, động cơ đốt trong…

Tuỳ theo số lượng sản phẩm trong loạt, mức độ chính xác hay yêu cầu của vậtphẩm mà người ta chia ra sản xuất hàng loạt nhỏ, vừa và lớn

Tuỳ theo dạng di chuyển của sản phẩm mà người ta chia ra sản xuất hàng loạtgián đoạn (có giai đoạn phôi phải nằm chờ, thiết bị được phân bố theo nhóm), sản xuấthàng loạt chuyển tiếp (có giai đoạn phôi phải nằm chờ, nhưng sự phân bố chỗ làm việctheo trình tự thực hiện các nguyên công của qui trình công nghệ) và sản xuất hàng loạttheo dây chuyền (có chuyển động liên tục hoặc đứt quãng ngắn của sản phẩm, chỗ làmviệc được bố trí theo nguyên tắc chuyển tiếp ngắn nhất để đạt hiệu quả cao nhất)

1.4.3 Sản xuất hàng khối: hay còn gọi là sản xuất đồng loạt là dạng sản xuất

mà vật phẩm được chế tạo với một số lượng rất lớn và liên tục trong một khoảng thời

Hình 1.2 Độ nhẵn bề mặt

gian dài Nhà máy sản xuất hàng khối thường có ít mặt hàng nhưng sản lượng mỗi mặthàng thì rất lớn, thiết bị thường dùng là thiết bị chuyên dùng, có điều kiện để cơ khíhoá và tự động hoá Sản phẩm điển hình trong sản xuất hàng khối là ôtô, xe máy, máykéo, đồng hồ…

1.5 Khái niệm về chất lượng bề mặt của sản phẩm

Chất lượng của bề mặt chi tiết máy được đánh giá trên các cơ sở sau:

1.5.1 Độ nhẵn bề mặt: được đặc trưng bởi dáng hình học tế vi (độ nhấp nhô) và

các vết trên bề mặt

Bề mặt chi tiết sau khi gia công không bằng phẳng một cách lý tưởng như trênbản vẽ mà có những nhấp nhô, những nhấp nhô này là hậu quả của vết dao để lại, củarung động trong quá trình cắt và của nhiều nguyên nhân khác nữa…

Khi nghiên cứu về độ nhắn bề mặt ta cần chú ý các khái niệm sau:

Bề mặt hình học là bề mặt được xác định bởi các kích thước trên bản vẽ không

Chiều dài chuẩn L là

chiều dài phần bề mặt được

chọn để đánh giá độ nhấp

nhô bề mặt

Độ nhẵn bề mặt là tập

hợp những mấp mô có bước

tương đối nhỏ trên bề mặt thực được xét trong phạm vi chiều dài chuẩn L

Chiều dài đo là chiều dài tối thiểu của phần bề mặt cần thiết để xác định mộtcách tin cậy nhấp nhô bề mặt Nó bao gồm một số chiều dài chuẩn L

Đường trung bình của prôfin là đường chia prôfin đo được sao cho tổng bìnhphương khoảng cách từ các điểm của prôfin đến đường đó (y1, y2, …yn) là nhỏ nhấttrong giới hạn chiều dài chuẩn Đường trung bình của prôfin dùng làm chuẩn để xácđịnh độ nhấp nhô bề mặt Đường trung bình được xác định sao cho tổng diện tích haibên đường trung bình và prôfin là bằng nhau

Sai lệch trung bình số học Ra là trị số trung bình các khoảng cách từ nhữngđiểm của prôfin đo được đến đường trung bình của nó, trong giới hạn chiều dài chuẩnL

i i

L 0

L

1dx.yL

1RChiều cao mấp mô trung bình Rz là trị số trung bình của những khoảng cách từ

5 đỉnh cao nhất đến 5 đáy thấp nhất của prôfin đo được, trong giới hạn chiều dàichuẩn

5

)h

hh()h

hh(

1.5.2 Tính chất cơ lý của lớp kim loại bề mặt: được biểu hiện dưới dạng các

thông số cơ lý như độ cứng, trị số và dấu của ứng suất dư bề mặt và cấu trúc tế vi bềmặt

Cấu trúc của lớp bề mặt kim loại sau khi gia công cơ bao gồm các lớp sau:Lớp thứ 1 là một màng khí hấp thụ trên bề mặt, lớp này tạo thành rất nhanhchóng khi tiếp xúc với không khí và cũng rất dễ mất đi khi đốt nóng Chiều dàykhoảng 2÷3angston (1angston = 10-

Hình 1.5 Kích thước chi tiết đo

đổi Lớp này gọi là lớp cứng nguội và hiện tượng này xẩy ra khi gia công cơ gọi làhiện tượng nguội Như vậy lớp cứng nguội hình thành là do kết quả của biến dạng dẻokim loại

1.6 Khái niệm về độ chính xác gia công cơ khí

1.6.1 Khái niệm về tính lắp lẫn và dung sai: Hiện nay trong ngành công nghiệp

nói chung và ngành chế tạo máy nói riêng ngày càng sử dụng nhiều những dây chuyềnsản xuất chuyên dùng Như vậy con người mong muốn có năng xuất cao, nhưng cũngcần có những chi tiết cùng loại phải có khả năng thay thế cho nhau

Những chi tiết mà lúc thay thế cho nhau không cần phải lựa chọn, không cầnphải sửa chữa hay gia công mà vẫn đảm bảo các điều kiện kỹ thuật và kinh tế hợp lýthì nó có tính lắp lẫn cho nhau

Các chi tiết có tính lắp lẫn phải đảm

bảo yêu cầu kỹ thuật cho trong bản vẽ thiết

kế hay nói khác đi là chỉ được sai lệch trong

phạm vi cho phép nào đó, phạm vi cho phép

đó gọi là dung sai

Để đảm bảo yêu cầu làm việc, kích

thước của sản phẩm phải nằm giữa hai kích

thước giới hạn cho phép, hiệu giữa hai kích

thước thước này là dung sai:

δ = Dmax – Dmin hoặc δ(IT) = ES(es) + EI(ei)

Ở đây IT, ES, es, EI, ei là ký hiệu

dung sai, sai lệch trên, sai lệch dưới theo tiêu chuẩn ISO, trong đó chữ in cho lỗ, chữthường cho trục

Để tiện cho việc sử dụng, trên các tài liệu kỹ thuật thường ghi kích thước chitiết gồm kích thước danh nghĩa chi tiết có kèm theo dung sai

Kích thước danh nghĩa là kích thước cơ bản, được xác định theo chức năng củachi tiết và làm căn cứ để tính sai lệch Kích thước danh nghĩa sử dụng trong các kếtcấu phải được chọn tương ứng với kích thước trong TCVN 192-66 “Kích thước ưutiên”

Dung sai có trị số phụ thuộc vào kích thước danh nghĩa và được kí hiệu bằngcác chữ số - cấp chính xác Tiêu chuẩn VN được qui định 20 cấp chính xác theo thứ tự

độ chính xác giảm dần: 01, 0, 1, 2,…17, 18 Miền dung sai theo TCVN và ISO được

ký hiệu bởi một chữ (ký hiệu sai lêch cơ bản) và một số (ký hiệu dung sai) Ví dụ H7,H11, D6… (đối với lỗ), g6, f5, e6… (đối với trục) Trên các tài liệu kỹ thuật, mỗi kíchthước cần qui định dung sai theo TCVN và ISO được ký hiệu như sau: 20H6, 45g6,40H11…

Lắp ghép được tạo thành do sự nối ghép giữa hai chi tiết Nó đặc trưng bởi sự

tự do dịch chuyển tương đối của các chi tiết nối ghép hoặc mức độ cản lại sự dịchchuyển tương đối đó Tính chất của mối ghép được đặc trưng bởi hiệu các kích thướccủa hai chi tiết trước khi lắp nghĩa là trị số độ hở hay độ dôi có trong mối ghép

Độ hở là hiệu giữa các kích thước của lỗ và trục nếu kích thước của lỗ lớn hơncủa trục, lắp ghép này gọi là lắp lỏng

Độ dôi là hiệu giữa các kích thước của trục và lỗ trước khi lắp nếu kích thướccủa trục lớn hơn của lỗ, lắp ghép này gọi là lắp chặt

1.6.2 Khái niệm về độ chính xác gia công: Độ chính xác gia công của chi tiết

là một đặc tính cơ bản của ngành chế tạo cơ khí nhằm đáp ứng yêu cầu đòi hỏi của

Hình 1.6 Hệ thống lắp ghép a/ Cách ghi ký hiệu trên bản vẽ thiết kế

b/ Cách ghi ký hiệu trên bản vẽ lắp

máy móc thiết bị là cần độ chính xác để chịu được tải trọng lớn, tốc độ cao, áp lực vànhiệt độ lớn Muốn máy móc chính xác trước hết cần thiết phải gia công từng chi tiếtmáy đạt độ chính xác thiết kế đề ra

Độ chính xác gia công là mức độ đạt được khi gia công các chi tiết thực so với

độ chính xác thiết kế đề ra Trong thực tế độ chính xác gia công được biểu thị bằng sailệch về kích thước và sai lệch hình dáng Sai lệch gia công càng lớn tức là độ chínhxác gia công càng kém

Sai lệch kích thước được biểu thị bằng dung sai, còn sai lệch hình dáng chialàm 3 loại: sai lệch hình dáng hình học (độ phẳng, độ côn, độ ô van), sai lệch về vị trítương quan giữa các yếu tố hình học của chi tiết (độ song song giữa hai đường tâm, độvuông góc) và độ chính xác của hình dáng hình học tế vi (độ nhẵn bề mặt) Các loạisai lệch này không hoàn toàn tách rời nhau mà có liên quan đến nhau Có lúc đạt độchính xác về mặt này nhưng lại sai lệch về mặt khác

khác nhau; miền dung sai ký

hiệu bằng chữ in hoa; tại miền

dung sai lỗ cơ bản H có ES>0,

a, b, g, h

Lắp chặt: là phương pháp lắp ghép mà kích thước trục luôn luôn lớn hơn kíchthước lỗ Khi lắp ghép giữa 2 chi tiết có độ dôi nên cần có lực ép chặt hoặc gia côngnhiệt cho lỗ (hoặc trục), thường dùng cho các mối lắp ghép có truyền lực Dạng lắpghép này, theo TCVN lỗ có miền dung sai P, R, , Zc trục có miền dung sai p, r, , zc

Lắp trung gian là loại lắp ghép mà tuỳ theo kích thước của lỗ và kích thướctrục mối lắp có thể có độ hở hoặc độ dôi Giữa 2 chi tiết lắp ghép có thể có độ hở rấtnhỏ hoặc độ dôi rất nhỏ Khi lắp có thể ép nhẹ để có mối lắp Dạng lắp ghép này, theoTCVN lỗ có miền dung sai JS, K, M, N hoặc các trục có miền dung sai js, k, m, n s

1.6.4 Các phương pháp đo và dụng cụ đo: Tuỳ theo nguyên lý xác định giá trị

thực của đại lượng đo và nguyên lý làm việc của dụng cụ đo, các phương pháp đođược chia ra:

+ Đo trực tiếp: Phương pháp này giá trị của đại lượng đo được xác định trựctiếp theo chỉ số trên dụng cụ đo hoặc theo độ sai lệch kích thước của vật đo so với kíchthước mẫu Đo trực tiếp bao gồm đo trực tiếp tuyệt đối (đo trực tiếp KT cần đo và giá

trị của KT nhận được trực tiếp trên dụng cụ đo) và đo trực tiếp so sánh (đo trực tiếp

KT cần đo nhưng khi đo chỉ xác định trị số sai lệch của KT so với mẫu, giá trị của KTđược tính bằng phép cộng đại số KT mẫu và trị số sai lệch)

+ Đo gián tiếp: Giá trị của đại lượng cần đo được xác định gián tiếp qua kết quả

đo trực tiếp các đại lượng có liên quan đến đại lượng đo

+ Đo phân tích: Với phương pháp này các thông số của chi tiết được đo riêng rẽ(từng phần) không phụ thuộc vào nhau

Độ chính xác của KT trên sản phẩm được đo bằng các dụng cụ đo khác nhau vàbằng các phương pháp khác nhau Những dụng cụ đo thường dùng là thước mét,compa, dưỡng đo, thước cặp, đồng hồ đo, ca líp … và chúng có độ chính xác khácnhau Trong công nghệ người ta còn dùng các dụng cụ đo khác phức tạp như đo khínén, đo siêu âm, la de … Độ chính xác của KT đo phụ thuộc vào độ chính xác củadụng cụ đo Tuỳ thuộc vào độ chính xác của chi tiết cần đo mà sử dụng dụng cụ đocho phù hợp

1.6.5 Tiêu chuẩn hoá trong ngành cơ khí: Tiêu chuẩn hoá là một lĩnh vực

công tác nhằm xây dựng và áp dụng các tiêu chuẩn với mục đích ổn định và phát triểnsản xuất, bảo đảm chất lượng, nâng cao năng suất lao động và tiết kiệm

Tiêu chuẩn hoá cũng là một trong những biện pháp chủ yếu để hợp lý hoá sảnxuất, kế hoạch hoá nền sản xuất, mở rộng việc phân công, hợp tác sản xuất và chuyênmôn hoá sản xuất

Tiêu chuẩn hoá có những chức năng chủ yếu sau đây:

+ Chức năng chất lượng: Tiêu chuẩn hoá qui định chất lượng sản phẩm

+ Chức năng thống nhất hoá: qui định kiểu, loại mặt hàng thống nhất, hợp lý, có

cơ sở khoa học

+ Chức năng lắp lẫn: Giữa các máy móc thiết bị hay giữa các sản phẩm có liênquan với nhau cũng đều có những yêu cầu lắp lẫn về các mặt kích thước, công suất,tuổi thọ… Nguyên tắc lắp lẫn ngày nay được áp dụng rộng rãi và trở thành nguyên tắcchủ đạo Nhờ đó các chi tiết chế tạo ở các nhà máy khác nhau thậm chí ở các nướckhác nhau mới có thể lắp lẫn cho nhau được

+ Chức năng tiết kiệm: Tiêu chuẩn hoá là một biện pháp hiệu quả để hạn chếhao phí lao động của con người và tư liệu sản xuất

+ Chức năng pháp lý: Trong tiêu chuẩn có những qui định về qui cách và chấtlượng sản phẩm là những qui định thống nhất, hợp lý, có nhiều nhân tố tiến bộ vàkhông tách rời thực tế Tiêu chuẩn hoá do cơ quan nhà nước có thẩm quyền ban hành

nó mang tính pháp lệnh về kỹ thuật trong sản xuất Nó là cơ sở pháp lý để ký kết hợpđồng, để thiết kế sản xuất…

+ Chức năng giáo dục: Tiêu chuẩn hoá cần được nêu trong các giáo trình đểsinh viên làm quen dần với những nguyên tắc, cách sử dụng vào việc thiết kế, chế tạosau này Việc bồi dưỡng tiêu chuẩn hoá cho các cán bộ kỹ thuật, cán bộ quản lý, cán

bộ kinh tế và công nhân có một ý nghĩa giáo dục rất tốt, giúp họ nắm được nội dung

và ý nghĩa của việc tiêu chuẩn hoá, tích cực xây dựng và chấp hành các tiêu chuẩn

Ngoài ra tiêu chuẩn hoá còn nhiều chức năng khác như đơn giản hoá, hệ thốnghoá

Tuỳ theo phạm vi có hiệu lực của tiêu chuẩn mà tiêu chuẩn hoá được phân cấpnhư sau:

+ Tiêu chuẩn Nhà nước TCNN áp dụng cho tất cả các ngành, các cơ quan xínghiệp trong toàn quốc TCNN là cấp tiêu chuẩn có hiệu lực cao nhất trong các cấp

TC

+ Tiêu chuẩn ngành TCN thực chất là TC Bộ hoặc Tổng cục chỉ áp dụng chotừng Bộ từng Tổng cục

+ Tiêu chuẩn địa phương TCV áp dụng cho từng khu, tỉnh, thành phố trực thuộctrung ương và chỉ có hiệu lực trong từng địa phương đó

+ Tiêu chuẩn xí nghiệp chỉ có hiệu lực trong xí nghiệp đó

Mỗi nước có tiêu chuẩn riêng cho mình Nhưng ngày nay cùng với sự phát triểnkinh tế với xu hướng toàn cầu hoá hoạt động thương mại và dịch vụ, chất lượng đãđược nhìn nhận toàn diện đúng đắn hơn nên tiêu chuẩn quốc tế ISO-9000 đã ra đời.Tiêu chuẩn cho thấy chất lượng không tự sinh ra nên cần phải quản lý ISO-9000 là bộtiêu chuẩn tập hợp toàn bộ những kinh nghiệm, những chuẩn mực quốc tế trong vẫn đềquản lý chất lượng Nó vạch ra phương hướng quản lý chất lượng và bảo đảm chấtlượng một cách hữu hiệu nhất, nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho sản phẩm hội nhậpvào thị trường TG

1.7 Những khái niệm về chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật

Muốn phát triển nhanh nền kinh tế thì phải tăng năng suất lao động và hạ giáthành sản phẩm Có nhiều biện pháp và phương hướng tăng năng suất lao động và hạgiá thành sản phẩm Nhưng muốn chọn đúng được biện pháp và nhằm đúng hướng thìtrước tiên phải có những chỉ tiêu để đánh giá, phân tích năng suất và giá thành sau đó

đề ra phương hướng tăng năng suất mới và phải có chỉ tiêu đánh giá năng suất mới.Như vậy chúng ta cần phải hiểu rõ khái niệm về chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật và vấn đềnăng suất lao động

1.7.1 Khái niệm về chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật: Về định mức, chỉ tiêu kinh tế kỹ

thuật có một ý nghĩa rất lớn đối với việc sử dụng thiết bị một cách có hiệu lực, chốngthời gian lãng phí và áp dụng các biện pháp lao động tiên tiến Nhiệm vụ cơ bản củaviệc định mức chỉ tiêu kỹ thuật là tìm ra trong hệ thống công việc những nguyên nhân

có thể nâng cao năng suất lao động, giảm thời gian chế tạo sản phẩm

Nội dung của vấn đề chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật bao gồm chỉ tiêu về thời gian T vàchỉ tiêu về năng suất N

+ Chỉ tiêu kỹ thuật về thời gian T biểu thị thời gian cần thiết và hoàn toàn vừa

đủ để hoàn thành một việc nhất định trong những điều kiện sản xuất bình thường củanhà máy, có tính đến kinh nghiệm tiên tiến và thành tựu mới về kỹ thuật tổ chức sảnxuất

Thời gian để hoàn thành việc gia công hàng loạt chi tiết n có thể viết như sau:

Tht = Tcbkt + Ttc.n

Tht thời gian hoàn thành cho loạt sản phẩm

Tcbkt thời gian chuẩn bị kết thúc cho mỗi loạt

n là số chi tiết gia công

Ttc thời gian gia công từng chiếc cho mỗi nguyên công

Ttc = T0 + Tp + Tpv + Tk

(thời gian cơ bản + thời gian phụ + thời gian phục vụ + thời gian nghỉ ngơi, vệ

sinh, sinh lý tự nhiên)+ Chỉ tiêu về năng suất:

Năng suất lao động là số sản phẩm được tính bằng chiếc hay qui thành tiền hoặcbằng khối lượng sản phẩm mà một công nhân làm việc trên một hay một số công cụnhất định tạo ra được trong một đơn vị thời gian (giờ, ngày, tháng) Nc

Thời gian lao động mà một công nhân với một hay một số công cụ lao động cần

bỏ ra để tạo một đơn vị sản phẩm tính bằng chiếc, khối lượng hay qui đổi thành tiền thìgọi là khối lượng lao động Tc Nc = 1/Tc

Năng suất lao động cao có được nhờ các kỹ thuật viên biết sử dụng tốt thànhtựu KHKT mới, hiểu biết về phương pháp chế tạo, công cụ chế tạo, biết chọn qui trìnhcông nghệ đúng đắn, hiểu rõ tính chất vật liệu, hiểu rõ công việc mình làm, công nhân

có tay nghề, quản lý tổ chức sản suất tốt, công cụ lao động tiên tiến, mức độ cơ khí hoá

và tự động hoá cao…

1.7.2 Khái niệm về giá thành: Để tính được đóng góp của tất cả mọi người

tham gia vào việc tạo ra sản phẩm người ta đánh giá qua giá thành sản phẩm

Giá thành sản phẩm cũng có thể nói là năng suất lao động xã hội, là tất cả chiphí bằng tiền của xã hội trong một đơn vị sản phẩm Giá thành bao gồm tiền vật liệu,tiền lương, tiền khấu hao công cụ lao động và tất cả các chi phí khác như thuế đất, tiềnnhà, tiền quản lý vật tư…

Muốn có giá thành sản phẩm thấp trước tiên phải có năng suất lao động cao,mặt khác phải biết tiết kiệm nguyên vật liệu, sức lao động trực tiếp, gián tiếp, biết sửdụng các thành tựu KHKT mới, biết tổ chức, quản lý tốt …

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 1 Câu 1

Anh(chị) hãy nêu khái niệm thế nào là : chi tiết máy, cơ cấu máy, bộ phận máy, máy, liên hiệp máy ? Lấy ví dụ minh họa ?

PHẦN 2 VẬT LIỆU DÙNG TRONG CƠ KHÍ

Chương 2 KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ KIM LOẠI, HỢP KIM VÀ VẬT LIỆU

PHI KIM

Mục tiêu: Sau khi học, sinh viên có khả năng:

+ Kiến thức: trình bày được tính chất chung của kim loại và hợp kim; cấu tạo của kim

loại, sự biến đổi mạng tinh thể và sự kết tinh của kim loại; các khái niệm cơ bản vềhợp kim; giản đồ trạng thái của hợp kim Fe-C; khái niệm về thép hợp kim, hợp kimcứng và hợp kim màu,ký hiệu của chúng

+ Kỹ năng: Vẽ và đọc được giản đồ trạng thái Fe-C; đọc được các ký hiệu về thép hợp

kim, hợp kim cứng và hợp kim màu Phân biệt được các tổ chức của hợp kim

+ Thái độ: Học tập nghiêm túc, cần cù chịu khó học hỏi.

Tài liệu học tập: Vũ Cao Điền – Lê Trạch Trưởng (2013), Vật liệu công nghệ cơ khí.

Nội dung chương:

2.1 Tính chất chung của kim loại và hợp kim

Kim loại và hợp kim của chúng được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp để chếtạo các chi tiết máy Tuy nhiên khi sử dụng chúng, chế tạo chúng cần phải dựa vào cácyêu cầu KT để lựa chọn kim loại hay hợp kim một cách thích hợp, bảo đảm chất lượng

và tính kinh tế của sản phẩm Muốn vậy phải nắn được tính chất của chúng Thôngthường kim loại và hợp kim của chúng được đánh giá bằng các tính chất cơ bản sauđây:

2.1.1 Cơ tính: là những đặc trưng cơ học biểu thị khả năng của kim loại hay

hợp kim chịu tác dụng của các loại tải trọng Các đặc trưng đó bao gồm:

+ Độ bền là khả năng của vật liệu chịu tác dụng của ngoại lực mà không bị pháhuỷ Độ bền kỹ hiệu là σ Tuỳ theo trạng thái khác nhau của ngoại lực ta có các loại độbền kéo σk, độ bền uốn σu, độ bền nén σn…

+ Độ cứng là khả năng của vật liệu chống lại biến dạng dẻo cục bộ khi có ngoạilực tác dụng thông qua vật nén Nếu cùng một giá trị lực nén, biến dạng lõm trên mẫu

đo càng lớn, càng sâu thì độ cứng của mẫu đo càng kém

Để đo được độ cứng người ta có nhiều phương pháp nhưng đều dùng tải trọng

ấn lên viên bi bằng thép nhiệt luyện cứng hoặc mũi côn, mũi chóp kim cương lên bềmặt của vật liệu muốn thử đồng thời xác định kích thước vết lõm in trên bề mặt vật đo

Độ cứng Brinen: Phương pháp này người ta dùng tải P ấn viên bi bằng thép đãnhiệt luyện có đường kính D lên bề mặt vật liệu muốn thử

Đơn vị độ cứng Brinen là HB (kG/mm2) Tuỳ theo chiều dạy mẫu thử mà người

ta dùng đường kính viên bi khác nhau D = 10mm, 5mm, 0,25mm Đồng thời tuỳ theotính chất vật liệu mà chọn tải trọng P cho thích hợp:

Đối với thép và gang chọn P =30D2 (D = 10mm thì P = 3000kG)

Đối với đồng và hợp kim chọn P =10D2 (D = 10mm thì P = 1000kG)

Đối với nhôm, babít và các hợp kim mềm khác chọn P =2,5D2

Độ cứng HB được tính như sau: HB = P/F

F là diện tích vết lõm mm2 F = D d

2

D2

2D

PHB

2 2

Độ cứng HB của vật liệu kiểm tra không được lớn hơn 450kG/mm2

15

Hình 2.1 Sơ đồ các phương pháp đo độ cứng

Độ cứng Rôcoen HRA, HRB, HRC: được xác định bằng cách dùng tải trọng P

ấn viên bi bằng thép đã nhiệt luyện có đường kính 1,587mm (thang B) hoặc mũi cônbằng kim cương có góc ở đỉnh 1200 (thang C hoặc A) lên bề mặt vật thử Trong khithử, số độ cứng được chỉ trực tiếp ngay trên kim đồng hồ Số độ cứng Rôcoen đượcbiểu thị bằng đơn vị quy ước

Viên bi thép được sử dụng để đo vật có độ cứng không lớn, mũi côn kim cương

để thử các vật có độ cứng cao như thép đã nhiệt luyện

Tải trọng tác dụng hai lần, tải trọng sơ bộ Po = 10kG, sau đó đến tải trọng chính

P, đối với viên bi thép P = 100kG thang đo B ở trên đồng hồ, đối với mũi côn kimcương P = 150 kG thang đo C trên đồng hồ hoặc P = 60kG thang đo A (trang 41 GT)

Độ cứng Vicke HV: Dùng mũi kim cương hình chóp đáy vuông, góc giữa haimặt đối xứng bằng 1360 ấn lên bề mặt của mẫu thử hoặc chi tiết với tải trọng P từ 5-120kG Thông thường P = 5, 10, 20, 30, 50, 100 và 120kG

HV = 1,8544P/d2

P là tải trọng kG, d là đường chéo của vết lõm mm

Phương pháp đo độ cứng Vicke có thể đo cho tất cả vật liệu mềm và vật liệucứng có lớp mỏng của bề mặt sau khi thấm than, thấm nitơ, nhiệt luyện…

+ Độ giãn dài tương đối δ%: Là tỷ lệ tính theo phần trăm giữa lượng dãn dài

sau khi kéo và chiều dài ban đầu.Vật liệu có độ dãn dài càng lớn thì càng dẻo và ngượclại

%100l

ll

0

0

1−

=δ+ Độ dai va chạm ak: Có những chi tiết khi làm việc phải chịu tải trọng tác dụng

đột ngột (tải trọng va đập) Khả năng chịu đựng của vật liệu bởi các tải trọng đó màkhông bị phá huỷ gọi là độ dai va chạm J/mm2

2.1.2 Lý tính: Lý tính của kim loại là những tính chất của kim loại thể hiện qua

các hiện tượng vật lý khi thành phần hoá học của kim loại đó không bị thay đổi

Lý tính cơ bản của kim loại gồm: khối lượng riêng, nhiệt nóng chảy, tính dãn

nở, tính dẫn nhiệt, dẫn điện và từ tính

2.1.3 Hoá tính: Hoá tính của kim loại là độ bền của kim loại đối với những tác

dụng hoá học của các chất khác như ôxy, nước, axit… mà không bị phá huỷ

Tính năng hoá học cơ bản của kim loại có thể chia thành những loại như:

+ Tính chịu ăn mòn là độ bền của kim loại đối với sự ăn mòn của môi trườngxung quanh

+ Tính chịu nhiệt là độ bền của kim loại đối với sự ăn mòn của ôxy trong khôngkhí ở nhiệt độ cao hoặc đối với tác dụng ăn mòn của một vài thể lỏng hoặc thể khí đặcbiệt ở nhiệt độ cao

+ Tính chịu axit là độ bền của kim loại đối với sự ăn mòn của axit

2.1.4 Tính công nghệ: là khả năng của kim loại và hợp kim cho phép gia công

nóng hay gia công nguội Tính công nghệ bao gồm các tính chất sau:

+ Tính đúc được đặc trưng bởi độ chảy loãng, độ co và tính thiên tích.

Độ chảy loãng thể hiện khả năng điền đầy khuôn của kim loại và hợp kim Nếu

độ chảy loãng càng cao thì tính đúc càng tốt Độ co càng lớn thì tính đúc càng kém

Tính thiên tích là sự không đồng nhất về thành phần hoá học của kim loại trongcác phần khác nhau của vật đúc Thiên tích càng lớn thì chất lượng vật đúc càng kém

+ Tính rèn là khả năng biến dạng vĩnh cửu của kim loại khi chịu tác dụng củangoại lực để tạo thành hình dạng của chi tiết mà không bị phá huỷ

Thép có tính rèn cao khi nung ở nhiệt độ phù hợp vì tính dẻo tương đối lớn,gang không có khả năng rèn vì dòn Đồng, chì có tính rèn tốt ngay ở trạng thái nguội

+ Tính hàn là khả năng tạo thành sự liên kết giữa các chi tiết hàn khi được nungnóng cục bộ chỗ mối hàn đến trạng thái chảy hay dẻo

2.2 Cấu tạo và sự kết tinh của kim loại

2.2.1 Cấu tạo của kim loại nguyên chất

Khác với vật liệu phi kim có cấu tạo định hình, kim loại có cấu tạo tinh thể.Trong một đơn vị tinh thể xét ở trạng thái rắn, các nguyên tử kim loại phân bố theomột qui luật nhất định Tuỳ thuộc vào loại kim loại và các điều kiện bên ngoài, mỗiđơn tinh thể đặc trưng cho kim loại đó có các nguyên tử sắp xếp theo một trật tự riêngdưới dạng hình học xác định - người ta gọi là mạng tinh thể Nhiều mạng tinh thể sắpxếp thành mạng không gian Mỗi nút mạng được coi là tâm của các nguyên tử Mạngtinh thể đó gọi là đơn tính thể

Mỗi mạng tinh thể có đặc trưng riêng Để dễ nghiên cứu, người ta lấy ra phầnkhông gian nhỏ nhất của mạng và gọi là ô cơ bản Các kiểu mạng thường gặp tươngứng có các ô cơ bản như: lập phương điện tâm, lập phương thể tâm, lục giác xếp chặt(GT-tr46)

2.2.2 Sự biến đổi mạng tinh thể của kim loại

Ở trạng thái rắn, khi điều kiện ngoài thay đổi, tổ chức kim loại sẽ thay đổi theo.Nghĩa là dạng ô cơ bản thay đổi hoặc thống số mạng có giá trị thay đổi Người ta gọi

đó là sự biến đổi mạng tinh thể Ví dụ xét sự biến đổi của nguyên tồ Fe, ở mỗi thangnhiệt độ thì Fe có sự thay đổi không chỉ về cấu tạo (ô cơ bản) mà còn thay đổi cả tínhchất vật lý

2.2.3 Sự kết tinh của kim loại: Khi kim loại lỏng chuyển trạng thái sang kim

loại rắn được gọi là sự kết tinh

Kim loại nguyên chất kết tinh theo một quá trình gồm nhiều giai đoạn Khi hạdần nhiệt độ của chúng đến một nhiệt độ nhất định, bắt đầu xuất hiện các trung tâm kếttinh (tâm mầm) Các tâm mầm đó (có thể có sẵn từ các phân tử tạp chất không nóngchảy như bụi tường lò, chất sơn khuôn…) là loại tâm mầm rất có lợi Cũng có loại tâmmầm tự sinh hình thành ở những nhóm nguyên tử có trật tự đạt đến kích thước đủ lớn.Chúng ổn định và không tan nữa để phát triển thành mầm Số lượng mầm tự sinh sẽcàng nhiều khi độ nguội càng lớn Độ nguội là hiệu số giữa nhiệt độ kết tinh lý thuyết

và nhiệt độ kết tinh thực tế Các tâm mầm phát sinh cùng với sự phát triển của chúnglàm cho pha lỏng dần dần giảm cho đến khi hoàn toàn hoá rắn Các đơ tinh thể kết tinhtheo hướng khác nhau Ranh giới giữa chúng gọi là tinh giới Tại tinh giới đơn tinh thểchứa tạp chất và có mạng bị xô lệch

Tuỳ theo vận tốc nguội khác nhau mà lượng tâm mầm xuất hiện nhiều hay ít, sựkết tinh sẽ tạo ra số lượng đơn tinh thể hay hạt nhất định

Đối với mỗi kim loại nguyên chất, người ta xác định được một đường nguộinhất định Mỗi kim loại có giá trị nhiệt độ kết tinh xác định

2.3 Khái niệm cơ bản về hợp kim

Hình 2.2 Giản đồ trạng thái của hợp kim Pb-Sb

Trong thực tế người ta sử dụng hợp kim nhiều hơn là sử dụng kim loại nguyênchất, vì hợp kim có tính chất tốt hơn, có một số tính chất đặc biệt khác thích hợp hơncho nhu cầu thực tế

Nhưng mặt khác hợp kim có cấu tạo phức tạp hơn, vì vậy để phân biệt rõ ràngcác hợp kim cần phải làm quen với một số khái niệm sau:

2.3.1 Pha: Là những phần tử của hợp kim có thành phần đồng nhất ở cùng một

trạng thái và ngăn cách với các pha khác bằng bề mặt phân chia (nếu ở trạng thái rắnthì phải có sự đồng nhất về cùng một kiểu mạng và thông số mạng)

Một tập hợp các pha ở trạng thái cân bằng gọi là hệ hợp kim

2.3.2 Nguyên: là một vật chất độc lập có thành phần không đổi, tạo thành các

pha của hệ Trong một số trường hợp, nguyên cũng là các nguyên tố hoá học hoặc làhợp chất hoá học có tính ổn định cao

2.3.3 Các tổ chức của hợp kim: Trong hệ hợp kim có nhiều nguyên ở trạng thái

đặc có thể hình thành nhiều dạng tổ chức khác nhau như dụng dịch đặc, hợp chất hoáhọc, hỗn hợp cơ học

+ Dung dịch đặc: hai hay nhiều nguyên tố có khả năng hoà tan vào nhau ở trạngthái đặc gọi là dung dịch đặc Có hai dung dịch đặc:

Dung dịch đặc thay thế nếu nguyên tử của nguyên tố hoà tan thay thế vị trí củanguyên tử của nguyên tố dung môi thì ta có dung dịch đặc thay thế (GT – tr50)

Dung dịch đặc xen kẽ nếu nguyên tử của nguyên tố hoà tan xen kẽ chỗ hở củacác nguyên tử của nguyên tố dung môi thì ta có dung dịch đặc xen kẽ Sự hoà tan xen

kẽ bao giờ cũng có giới hạn

+ Hợp chất hoá học: trong nhiều loại hợp kim, nhiều pha được tạo nên do sựliên kết giữa các nguyên tố khác nhau theo một tỷ lệ xác định gọi là hợp chất hoá học.Mạng tinh thể của hợp chất hoá học khác với mạng thành phần Hợp chất hoá họctrong hệ có tính ổn định cao hoặc có nhiều dạng hợp chất khác nhau

+ Hỗn hợp cơ học: trong hệ hợp kim, có những nguyên tố không hoà tan vàonhau cũng không liên kết để tạo thành hợp chất hoá học mà chỉ liên kết với nhau qualực cơ học thuần tuý thì gọi hệ hợp kim đó là hỗn hợp cơ học Như vậy hỗn hợp cơ họckhông làm thay đổi mạng nguyên tử của các nguyên tố thành phần

2.3.4 Giản đồ trạng thái của hợp kim

Giản đồ trạng thái là sự biểu diễn

quá trình kết tinh của hợp kim Quá trình

đó phụ thuộc vào loại pha được tạo

thành từ dung dịch lỏng, cụ thể là phụ

thuộc vào nhiệt độ và nồng độ của các

chất tạo thành Giản đồ trạng thái chỉ rõ

cả tổ chức của hợp kim trong các điều

kiện cân bằng

Người ta thường xây dựng giản

đồ trạng thái bằng phương pháp phân

tích nhiệt, có nghĩa là thiết lập các

đường nguội Dựa vào các điểm dừng và

điểm uốn của đường nguội do hiệu ứng

nhiệt của sự chuyển biến mà người ta

xác định các nhiệt độ chuyển biến của hệ thống gọi là các điểm tới hạn Đưa tất cả cácđiểm tới hạn lên giản đồ tổng hợp ta có giản đồ trạng thái cửa hợp kim Ví dụ giản đồhợp kim Chì – antimoon Pb-Sb

Hình 2.3 Giản đồ trạng thái Fe-C (Fe-Fe 3 C)

Theo giản đồ ứng với hợp kim có 13%Sb và 87%Pb (điểm C) bắt đầu kết tinh

và kết thúc kết tinh ở một nhiệt độ 2460C Nghĩa là từ trạng thái lỏng các tinh thể Pb và

Sb đồng thời được tiết ra và tạo thành tổ chức hỗn hợp có học và gọi là cùng tinh Cáchợp kim trước cùng tinh khi nguội đến đường AC thì tiết ra tinh thể Pb vì nồng độ Pblớn Các hợp kim sau cùng tinh (có nồng độ Pb < 87%) khi nguội đến đường CB sẽ bắtđầu tiết ra Sb Tất cả các hợp kim trong hệ này khi nguội đến đường DCE (2460) thìpha lỏng còn lại trong chúng đều có nồng độ ứng với điểm C nên sẽ cùng kết tinh tạothành hỗn hợp cơ học cùng tinh Trong các điểm khác của đường này xẩy ra sự hoá rắnhoàn toàn của hợp kim Pb hoặc Sb và cùng tinh được tạo thành trong đó, trên đường

DC tổ chức được tạo thành bao gồm các tinh thể Pb và hỗn hợp cùng tinh L, còn trênđường CE tổ chức được tạo thành bao gồm các tinh thể Sb và hợp kim cùng tinh

2.4 Hợp kim sắt – cácbon (Fe-C)

2.4.1 Giản đồ trạng thái của hợp kim Fe-C

Hợp kim hệ Fe-C có hàm lượng C% chỉ gặp với giá trị đến 6,67% Trên giá trịnày không gọi là hợp kim

Fe-C

Các tổ chức của hợp

kim Fe-C: Ở trạng thái rắn,

hệ hợp kim Fe-C tồn tại các

tổ chức một pha và hai pha

nằm trong các đường biểu

diễn và đường giới hạn

thành phần

+ Đường ACB là

đường lỏng phân biệt pha

lỏng hoàn toàn và pha lỏng

đã có tinh thể rắn

+ Đường AECF là

đường đặc ứng với điểm bắt

đầu nóng chảy hoặc hoá rắn

hoàn toàn

+ Đường GS (A3); ES (Acm); GP và PQ tương ứng với giới hạn chuyển biến phatrong trạng thái hoá rắn

+ Đường PSK (A1) là đườngchuyển biến cùng tinh khi nguội đến đó sẽ bắt đầu

sự chuyển biến cùng tinh để tạo ra hỗn hợp cơ học

Chú ý: Khi thiết lập giản đồ nếu vận tốc làm nguội nhỏ các đường trên có dịch chuyển toạ độ một ít sang trái.

+ Tổ chức Xêmentit (Xê) là hợp chất hoá học của Fe và C (%C = 6,67%) Tổchức này được kết tinh qua 3 giai đoạn và nằm hầu hết các khu vực Đây là một tổchức có độ cứng cao, tính công nghệ kém, độ giòn lớn nhưng chịu mài mòn tốt Trêntừng khu vực độ giàu Xêmentít (Xê) giảm dần từ XêI đến XêIII

+ Tổ chức Ôstennit (γ, Os) là dung dịch đặc xen kẽ của C trong Feγ Lượng hoàtan C tối da là 2,14% ở 11470C Tại 7270C lượng hoà tan C là 0,8% Khu vực AESGchỉ tồn tại 1 pha γ riêng biệt Ôstennit γ là pha dẻo và dai rất dễ biến dạng Vì nó tồntại riêng biệt chỉ ở nhiệt độ trên 7270C nên không quyết định tính chất cơ học khi kimloại chịu tải mà chỉ chỉ có ý nghĩa khi gia công áp lực nóng và nhiệt luyện

+ Tổ chức Ferit (α, F) là dung dịch đặc sen kẽ của C hoà tan trong Feα Lượnghoà tan C trong F nhỏ Ở 7270C hoà tan 0,02% Nhiệt độ càng giảm lượng hoà tancàng giảm nên có thể coi F là sắt nguyên chất F rất dẻo, mềm và có độ bền thấp.

+ Tổ chức Peclit (P) là một tổ chức gồm hai pha Nó là hỗn hợp cơ học của F và

XeII Tại điểm S, khi hạ nhiệt độ xuống 7270C, cả F và Xê cùng kết tinh ở thể rắn tạonên cùng tinh P có số lượng lớn nhất Lượng P giảm dần về cả hai phía Tính chất cơhọc của P tuỳ thuộc vào lượng F và Xê và phụ thuộc vào hình dạng của Xê là dạng hạthay tấm

+ Tổ chức Lêdêburit (Lê) là hỗn hợp cơ học cùng tinh của Os và XêI Tại

11470C và 4,43%C cùng tinh Lê hình thành tại điểm C Xuống dưới 7270C một phần

Os chuyển thành P Lượng Xê trong nó khá lớn nên Lê có độ cứng cao, dòn

+ Tổ chức Graphit (G) là cắc bon ở trạng thái tự do Như đã lưu ý ở trên, vì giản

đồ Fe-C thiết lập theo hệ Fe-Fe3C nên không hình thành G Nhưng trong thực tế, tổchức G vẫn tồn tại ở một số hợp kim có C và Si hàm lượng cao, tốc độ nguội chậm Gkém bền, dòn, nở thể tích khi kết tinh

Hợp kim hệ Fe-C theo giản đồ trạng thái gồm nhiều tổ chức và nhiều khu vựcứng với các nhiệt độ khác nhau và giới hạn thành phần C khác nhau Trên hình giớithiệu sự phân biệt các hợp kim Fe-C theo giản đồ của chúng

Hình 2.4 Phân loại hệ hợp kim theo giản đồ trạng thái

2.4.2 Thép cácbon

+ Khái niệm về thép Cácbon

Thép cácbon là hợp kim của Fe-C với hàm lượng cácbon nhỏ hơn 2,14% Ngoài

ra trong thép cácbon còn chứa một lượng tạp chất như Si, Mn, S, P Nguyên tố ảnhhưởng lớn nhất trong thép là C Chỉ thay đổi một lượng rất nhỏ C trong thép đã làmthay đổi nhiều tính chất lý, hoá của thép

Cùng với sự tăng hàm lượng cácbon, độ cứng và độ bền tăng lên còn độ dẻo và

độ dai lại giảm xuống Điều đó giải thích là do có sự thay đổi số lượng XêII và P trong

tổ chức thép Sự thay đổi hàm lượng C làm thay đổi cả tính công nghệ, tính đúc, tínhhàn và tính rèn dập

Si, Mn là những tạp chất có lợi Khi hàm lượng của chúng thích hợp Mn<0,75%

và Si≤0,35% có khả năng khử ôxy khỏi các ôxit sắt làm tăng độ bền, độ cứng của thép.Nhưng không nên cho quá nhiều tạp chất loại này vì ảnh hưởng đến tính công nghệnhư gia công cắt gọt và nhiệt luyện…

ThépsaucùngtíchC>0,8%

Gangtrướccùngtinh C <

4,43%

Gangcùngtinh C =4,43%

Gangsaucùngtinh C

>4,43%

S và P thì có hại cho thép các bon S sẽ làm cho thép bị dòn nóng Ở nhiệt độcao, tạp chất S sẽ mềm ra gây ảnh hưởng lớn đến liên kết bền vững của thép Ngượclại P lại làm cho thép bị phá huỷ ở trạng thái nguội – dòn nguội Vì vậy cần hạn chế S

và P < 0,03%

Thép các bon là vật liệu sử dụng rộng rãi nhờ giá thành không cao, tuỳ theohàm lượng C chúng được sử dụng với các mục đích khác nhau Đánh giá chung thìthép các bon có cơ tính tổng hợp không cao, chỉ dùng làm các chi tiết máy chịu tảitrọng nhỏ và vừa trong điều kiện áp suất và nhiệt độ thấp

+ Phân loại thép cácbon

Có nhiều cách phân loại thép cácbon nhưng cơ bản có một số cách như sau:

* Theo tổ chức tế vi và hàm lượng C trên giản đồ trạng thái ta có:

Thép trước cùng tích với tổ chức α+P

Thép cùng tích với tổ chức P (C = 0,8%)

Thép sau cùng tích với tổ chức P+Xê

* Theo hàm lượng cácbon

Thép cácbon thấp C < 0,25%

Thép cácbon trung bình C = 0,25 - 0,5%

Thép cácbon cao C > 0,50%

* Theo phương pháp luyện kim

Thép luyện trong lò chuyển thường có chất lượng không cao, hàm lượng cácnguyên tố thường không chính xác

Thép luyện trong lò mác tanh có chất lượng cao hơn trong lò chuyển một chút.Thép luyện trong lò điện có chất lượng cao hơn nhiều, khử hết được tạp chất tớimức thấp nhất

* Theo công dụng: Phân loại theo công dụng có tính thực tiễn dễ sử dụng

Thép cácbon thông dụng hay gọi là thép chất lượng thường: loại này cơ tính

không cao, chỉ dùng để chế tạo các chi tiết máy, các kết cấu chịu tải trọng nhỏ.Thường dùng trong ngành xây dựng, giao thông Nhóm thép thông dụng này hiệnchiếm tới 80% khối lượng thép dùng trong thực tế, thường được cung cấp ở dạng quacán nóng (tấm, thanh, dây, ống, thép hình: chữ U, I, thép góc, ) Nhóm thép này cócác mác thép sau:

Hình 2.5 Tiêu chuẩn các mác thép thông dụng

Theo TCVN 1765-75 nhóm thép này được ký hiệu bằng chử CT với con số tiếptheo chỉ giới hạn bền kéo tối thiểu

Thép cácbon kết cấu: là loại thép có hàm lượng tạp chất S, P rất nhỏ, cụ thể: S≤

0,04%, P≤0,035%, tính năng lý hoá tốt thuận tiện, hàm lượng cácbon chính xác và chỉtiêu cơ tính rõ ràng Theo TCVN 1766-75, nhóm thép này được ký hiệu bằng chữ Cvới con số chỉ lượng cácbon trung bình theo phần vạn Ví dụ: thép C40 là thép cácbon

kết cấu với lượng cácbon trung bình là 0,40% Thép cácbon kết cấu dùng để chế tạocác chi tiết máy chịu lực cao như các loại trục, bánh răng, lò xo v.v Loại này thườngđược cung cấp dưới dạng bán thành phẩm với các mác thép sau: C08, C10, C15, C20,C30, C35, C40, C45, C50, C55, C60 C65, C70, C80, C85

Thép cácbon dụng cụ: là loại thép có hàm lượng cácbon cao (0,70 1,3%), có

hàm lượng tạp chất P và S thấp (< 0,025%) Thép cácbon dụng cụ tuy có độ cứng caosau khi nhiệt luyện nhưng chịu nhiệt thấp nên chỉ dùng làm các dụng cụ như đục, dũahay các loại khuôn dập, các chi tiết cần độ cứng cao

Theo TCVN 1822-76, nhóm thép này được ký hiệu bằng chữ CD với con số chỉlượng cácbon trung bình theo phần vạn Ví dụ: CD70 là thép cácbon dụng cụ với0,70% C Loại thép này gồm các mác thép: CD70, CD80, CD90, CD130 tươngđương với thép Liên xô là: Y7, Y8, Y9, Y13

Thép cácbon có công dụng riêng:

Thép đường ray cần có độ bền và khả năng chịu mài mòn cao đó là loại thépcácbon chất lượng cao có hàm lượng C và Mn cao (0,50 ÷0,8% C, 0,6÷1,0% Mn) Rayhỏng có thể dùng để chế tạo các chi tiết và dụng cụ như đục, dao, nhíp, dụng cụ giacông gỗ, Dây thép các loại: dây thép cácbon cao và được biến dạng lớn khi kéo nguội(d ≥ 0,1mm), giới hạn bền kéo có thể đạt 400÷450 kG/mm Dây thép các bon thấpthường được mạ kẽm hoặc thiếc dùng làm dây điện thoại và trong sinh hoạt Dây thép

có thành phần 0,5÷0,7% C dùng để cuốn thành các lò xo tròn Trong kỹ thuật còndùng các loại dây cáp có độ bền cao được bện từ các sợi dây thép nhỏ

Thép lá để dập nguội: có hàm lượng cácbon và Si nhỏ (0,05÷0,2% C và 0,07

÷0,17% Si) Để tăng khả năng chống ăn mòn trong khí quyển, các tấm thép lá mỏng cóthể được tráng Sn (gọi là sắt tây) hoặc tráng Zn (gọi là tôn tráng kẽm)

2.4.3 Gang

+ Khái niệm về gang: Gang là hợp kim Fe-C, hàm lượng cácbon lớn hơn 2,14%

C và cao nhất cũng < 6,67% C Cũng như thép trong gang có chứa các tạp chất Si, Mn,

S, P và các nguyên tố khác Đặc tính chung của gang là cứng và dòn, có nhiệt độ nóngchảy thấp, dể đúc

Thành phần tạp chất trong gang gây ảnh hưởng tới gang khác so với thép cácbon Cùng với C, nguyên tố Si thúc đẩy quá trình graphít hoá, nghĩa là phân huỷ Fe3Cthành Fe và C tự do khi kết tinh Ngược lại Mn gây cản trở sự graphít hoá, nhằm tạo ra

Fe3C của gang trắng Lượng Si trong gang khoảng 1,5÷3,0%, Mn trong khoảng0,5÷1,0%

Tạp chất S và P làm hại đến cơ tính của gang Nhưng nguyên tố P phần nào làmtăng tính chảy loãng, chống mài mòn của gang nên hàm lượng có thể tới 0,1÷0,2%

C cùng với Fe tạo ra các tổ chức trong gang C càng nhiều khả năng graphít hoátrong gang càng lớn, nhiệt độ chảy giảm làm tăng tính đúc của gang Nhưng tăng hàmlượng C sẽ giảm độ bền, tăng dòn Vì vậy trong gang xám giới hạn C trong khoảng2,8÷3,5%

+ Phân loại gang:

Theo giản đồ trạng thái chia gang làm 3 loại: Gang trước cùng tinh (C<4,43%) chứa tổ chức P, Xê và Lê; Gang cùng tinh (C=4,43%) chỉ có tổ chức Lê; Gang sau cùng tinh (C>4,43%) chứa tổ chức Xê và Lê.

Theo tổ chức và cấu tạo người ta chia ra:

Gang trắng: là loại gang mà hầu hết các bon ở dạng liên kết Fe3C Tổ chức Xê

có nhiều trong gang làm mặt gãy của nó có màu trắng sáng nên gọi là gang trắng.Gang trắng rất cứng và dòn, khó cắt gọt Nó chỉ dùng để chế tạo gang dẻo hoặc dùng

để chế tạo các chi tiết máy cần tính chống mài mòn cao như bi nghiền, trục cán Gangtrắng chỉ hình thành khi có hàm lượng C và Mn… phù hợp với điều kiện nguội nhanh

ở các vật đúc thành mỏng, nhỏ Gang trắng không có ký hiệu riêng

Gang xám: là loại gang mà hầu hết cácbon ở trạng thái graphit nên mặt gãy có

màu xám Gang xám có độ bền nén cao, chịu mài mòn, đặc biệt là có tính đúc tốt Kýhiệu gang xám gồm 2 phần các chữ cái chỉ loại gang và nhóm số chỉ thứ tự độ bền kéo

và bền uốn Ví dụ: GX 21-40 có σk = 21 kG/mm2; σu = 40kG/mm2 Hiện nay thườngdùng các mác gang xám GX 12-28, GX 15-32 để chế tạo võ hộp số, nắp che, GX 28-

48 để đúc bánh đà, thân máy hoặc GX 36-56, GX 40-60 để chế tạo vỏ xi lanh

Gang cầu: có tổ chức như gang xám nhưng graphit có dạng thu nhỏ thành hình

cầu Gang cầu có độ bền rất cao và có độ dẻo bảo đảm dùng để chế tạo bằng phươngpháp đúc các chi tiết máy trung bình và lớn, hình dạng phức tạp, chịu tải cao, chịu vađập như các loại trục khuỷu, trục cán

Gang cầu được ký hiệu theo TCVN như sau: ví dụ GC 42-12 là loại gang cầu có

σk = 42 kG/mm2, độ dãn dài tương đối δ = 12% Thường có các loại: GC45-15, GC

60-2, GC 50-2

Gang dẻo: là loại gang được chế tạo từ gang trắng bằng phương pháp nhiệt

luyện, chúng có độ bền cao, độ dẻo lớn Chúng có ký hiệu như gang cầu và có các mácsau: GZ 33-8, GZ 45-6, GZ 60-3 dùng để chế tạo các chi tiết phức tạp và thành mỏng.Gang dẻo thường có giá thành cao hơn vì khó đúc và thời gian ủ lâu

2.5 Thép hợp kim

2.5.1 Khái niệm về thép hợp kim: Thép hợp kim là loại thép mà ngoài sắt,

cácbon và các tạp chất ra, người ta còn cố ý đưa vào các nguyên tố đặc biệt với mộtlượng nhất định để làm thay đổi tổ chức và tính chất của thép để hợp với yêu cầu sửdụng Các nguyên tố đưa vào gọi là nguyên tố hợp kim thường gặp là: Cr, Ni, Mn, Si,

W, V, Mo, Ti, Nb, Cu, với hàm lượng như sau:

Mn: 0,8 - 1,0%; Si: 0,5 - 0,8%; Cr: 0,2 - 0,8%; Ni: 0,2 - 0,6%;

W: 0,1 - 0,6%; Mo: 0,05 - 0,2; Ti, V, Nb, Cu > 0,1%; B > 0,002%

Trong thép hợp kim, lượng chứa các tạp chất có hại như S, P và các khí ôxy,hyđrô, nitơ là rất thấp so với thép cácbon Nhờ các nguyên tố hợp kim cho thêm, théphợp kim nói chung có các đặc tính cơ bản như sau:

Về cơ tính: thép hợp kim có độ bền cao hơn hẳn so với thép cácbon đặc biệt là

sau khi nhiệt luyện và ram hợp lý

Về tính chịu nhiệt: Thép hợp kim giữ được độ cứng cao và tính chống dão tới

6000C trong khi thép các bon chỉ đến 2000C, tính chống ôxy hoá tới 800-10000C

Về các tính chất vật lý và hoá học đặc biệt: thép cácbon bị gỉ trong không khí,

bị ăn mòn mạnh trong các môi trường axit, bazơ và muối, Nhờ hợp kim hoá mà cóthể tạo ra thép không gỉ, thép có tính giãn nở và đàn hồi đặc biệt, thép có từ tính cao vàthép không có từ tính…

Mặc dù thép hợp kim có giá thành cao hơn nhưng với các đặc tính trên nó được

sử dụng để chế tạo nhiều chi tiết chịu lực, chịu nhiệt, chịu ăn mòn và trong các lĩnhvực khác thích hợp để nâng cao tuổi thọ, giảm khối lượng và kích thước của máy móc

Sở dĩ thép hợp kim có được các đặc tính tốt ở trên là nhờ các biến đổi sau:Các dung dịch đặc trong thép các bon hoà tan thêm nguyên tố hợp kim tạo nênsựu thay đổi có lợi các toạ độ trên giản đồ trạng thái hoạc tạo nên các Ferit hợp kimbền hơn

Trừ một số nguyên tố như Ni, Si, Al… đa số các nguyên tố như Cr, W, Ti…đều kết hợp với các bon tạo nên cácbit hợp kim

Một số nguyên tố kết hợp với thép các bon và môi trường tạo nên lớp vỏ ôxitrất bền để bảo vệ.

2.5.2 Phân loại thép hợp kim

Có nhiều cách phân loại thép hợp kim nhưng đơn giản và thông dụng nhất làphân loại theo công dụng:

+ Thép hợp kim kết cấu

Trên cơ sở là thép cácbon kết cấu cho thêm các nguyên tố hợp kim Thép hợpkim kết cấu có hàm lượng cácbon khoảng 0,1÷0,85% và lượng phần trăm nguyên tốhợp kim thấp Thép này phải qua thấm than rồi nhiệt luyện thì cơ tính mới cao Loạithép này được dùng để chế tạo các chi tiết chịu tải trọng cao, cần độ cứng, độ chịu màimòn, hoặc cần tính đàn hồi cao v.v

Các mác thép hợp kim kết cấu thường gặp: 15Cr, 20Cr, 40Cr, 20CrNi,12Cr2Ni4, 35CrMnSi; các loại có hàm lượng cácbon cao dùng làm thép lò xo như50Si2, 60Si2CrA

Ký hiệu mác thép biểu thị chữ số đầu là hàm lượng cácbon tính theo phần vạn,các chữ số đặt sau nguyên tố hợp kim là hàm lượng của nguyên tố đó (nếu không ghithì hàm lượng < 1%), chữ A là loại tốt Ví dụ: thép 12Cr2Ni4A trong đó có 0,12% C,2% Cr, 4% Ni và là thép tốt

+ Thép hợp kim dụng cụ

Là loại thép dùng để chế tạo các loại dụng cụ gia công kim loại và các loại vậtliệu khác như gỗ, chất dẻo v.v Thép hợp kim dụng cụ cần độ cứng cao sau khi nhiệtluyện, độ chịu nhiệt và chịu mài mòn cao Hàm lượng cácbon trong thép hợp kim dụng

cụ cao từ 0,7÷1,4%; các nguyên tố hợp kim cho vào là Cr, W, Si và Mn

Thép hợp kim dụng cụ sau khi nhiệt luyện có độ cứng đạt 60÷62 HRC Có một

số mác thép chuyên dùng như sau:

Thép dao cắt: dùng chế tạo các loại dao cắt như dao tiện, dao bào, dao phay,

mũi khoan v.v như 90CrSi, 140CrW5, 100CrWMn, hoặc một số thép gió như75W18V, 80W18Cr4VMo, 90W9V2, các loại thép gió có độ cứng cao, bền, chịu màimòn và chịu nhiệt đến 6500C

Thép làm khuôn dập: đối với khuôn dập nguội thường dùng mác thép

100CrWMn, 160Cr12Mo, 40CrSi Đối với khuôn dập nóng hay dùng các mác thép:50CrNiMo, 30Cr2W8V, 40Cr5W2VSi

Thép ổ lăn: là loại thép dùng để chế tạo các loại ổ bi hay ổ đũa là loại thép

chuyên dùng như OL100Cr2, OL100Cr2SiMn Các ổ lăn làm việc trong môi trườngnước biển phải dùng thép không gỉ như 90Cr18 và làm việc trong điều kiện nhiệt độcao phải dùng thép gió loại 90W9Cr4V2Mo

Các ký hiệu của thép hợp kim dụng cụ cũng được biểu thị như các loại thép hợpkim khác trừ thép ổ lăn là có thêm chữ OL ban đầu

+ Thép hợp kim đặc biệt

Trong công nghiệp có nhiều chi tiết máy phải làm việc trong những điều kiệnđặc biệt vì vậy chúng cần phải có những tính chất đặc biệt để đáp ứng yêu cầu củacông việc

Thép không gỉ: là loại thép có khả năng chống lại môi trường ăn mòn Thường

dùng các mác thép có hàm lượng Cr khá cao >12%: 12Cr13, 20Cr13, 30Cr13,12Cr18Ni9, 12Cr18Ni9Ti

Thép bền nóng: là loại thép làm việc ở nhiệt độ cao mà độ bền không giảm,

không bị ôxy hoá bề mặt Ví dụ 12CrMo, 04Cr9Si2 chịu được nhiệt độ 300-5000C;

loại bền nóng 10Cr18Ni12, 04Cr14Ni14W2Mo chịu được nhiệt độ 500-7000C; hoặc làthép NiCr chuyên chế tạo dây điện trở Cr15Ni60, Cr20Ni80

Thép từ tính: là loại thép có độ nhiễm từ cao Thép hợp kim từ cứng thường

dùng các thép Cr, Cr-W, Cr-Co hoặc dùng hợp kim hệ Fe-Ni-Al, Fe-Ni-Al-Co để chếtạo các loại nam châm vĩnh cữu bằng phương pháp đúc và qua một quá trình nhiệtluyện đặc biệt trong từ trường Thép và hợp kim từ mềm có lực khử từ nhỏ, độ từ thẩmlớn dùng làm lõi máy biến áp, stato máy điện, nam châm điện các loại, Thường dùng:sắt tây nguyên chất kỹ thuật (<0,04% C), thép kỹ thuật điện (thép Si) có 0,01÷0,1% C

và 2÷4,4% Si; có thể dùng hợp kim permaloi có thành phần 79% Ni, 4% Mo còn lại là

Fe

Thép không từ tính: là loại vật liệu không nhiễm từ như 55Mn9Ni9Cr3

Ngoài ra người ta còn phân loại thép hợp kim theo thành phần hợp kim trongthép:

+ Thép hợp kim thấp có tổng lượng nguyên tố hợp kim đưa vào < 2,5%

+ Thép hợp kim trung bình có tổng lượng nguyên tố hợp kim đưa vào 2,5÷10%+ Thép hợp kim cao có tổng lượng nguyên tố hợp kim đưa vào >10%

Phân theo tên gọi các nguyên tố hợp kim chủ yếu

Ví dụ thép Si, thép Mn, thép Cr-Ni…

2.5.3 Cách ký hiệu vật liệu của một số nước

+ Mỹ là nước có nhiều hệ tiêu chuẩn, trong đó có hai hệ thống tiêu chuẩn có uytín là SAE và ASTM Ký hiệu mác thép của Mỹ thường được biểu thị bằng 4 chữ sốviết liên tiếp nhau trong đó:

Chữ số đầu chỉ loại thép: Số 1 chỉ thép C, 2 chỉ thép niken, 3 chỉ thép niken, 4 chỉ thép molipden, 5 chỉ thép crôm, 6 chỉ thép crôm-vanadi, 7 chỉ thépvonfram, 8 chỉ thép silic-mangan

crôm-Chữ số thứ 2 chỉ hàm lượng gần đúng theo phần trăm nguyên tố hợp kim chứatrong thép

Hai chữ số tiếp theo chỉ hàm lượng C chữa trong thép theo phần vạn

VD: 5140 là thép crôm có 1% crôm và 0,4%C

+ Nhật dùng một tiêu chuẩn JIS dùng hoàn toàn hệ đo lường quốc tế Ký hiệuthép đầu tiên bằng chữ S, nhôm và hợp kim nhôm là A, đồng và hợp kim đồng là C.Thép cácbon để chế tạo máy kí hiệu là SSxxC hoặc SSxxCK trong đó xx là phần vạncácbon có trong thép Thép hợp kim để chế tạo máy kí hiệu theo nguyên tố hợp kim vàcacbon VD: SCr, SMn, SNiCr Thép không gỉ SUSxxx; thép chịu nhiệt SUHxxx, thép

dễ cắt SUMx, thép cácbon dụng cụ SKx, thép ổ lăn SUPx Gang được kí hiệu làFCxxx – gang xám, FCDxxx – gang cầu

2.6 Hợp kim cứng

Bằng phương pháp đặc biệt: nén thành từng bánh hợp kim cứng dạng bột dưới

áp suất hàng nghìn at rồi thiêu kết ở 15000C người ta tạo ra hợp kim cứng từ các cácbít(cacbit vonfram WC, cacbit titan TiC, cacbit tantan TaC) cùng với một lượng côbanlàm chất dính kết

Hợp kim cứng là một loại vật liệu điển hình với độ cứng nóng rất cao (800 ÷

10000C) Vì vậy hợp kim này được dùng phổ biến làm các dụng cụ cắt gọt kim loại vàphi kim loại có độ cứng cao Đặc biệt là không cần nhiệt luyện vật liệu này vẫn đạt độcứng 85÷92 HRC Có các loại hợp kim cứng thường dùng:

+ Nhóm một cacbit: WC + Co gồm các ký hiệu: WCCo2; WCCo4; WCCo6;WCCo8; WCCo10; WCCo20; WCCo25 Ví dụ: WCCo8 có 8% Co và 92% WC

Nhóm này có độ dẻo thích hợp với gia công vật liệu dòn, các loại khuôn kéo,

2.7 Kim loại mầu và hợp kim của chúng

Sắt và hợp kim của nó (thép và gang) gọi là kim loại đen Kim loại và hợp kimmàu là kim loại mà trong thành phần của chúng không chứa Fe, hoặc chứa một liềulượng rất nhỏ

Kim loại màu có nhiều ưu điểm như tính công nghệ tốt, tính dẻo cao, cơ tínhkhá cao, có khả năng chống ăn mòn và chống mài mòn tốt, có độ dẫn nhiệt, dẫn điệntốt, Các kim loại thường gặp là đồng, nhôm, manhê và titan

2.7.1 Nhôm và hợp kim của nhôm

+ Nhôm nguyên chất có màu trắng bạc, có khối lượng riêng nhẹ khoảng2,7G/cm3 có tính dẫn điện, dẫn nhiệt cao, chống ăn mòn tốt do có lớp ôxít nhôm Al2O3

bên ngoài Nhiệt độ nóng chảy 6600C, độ bền thấp σ = 60N/mm2, mềm HB = 25 nhưngdẻo Nhôm nguyên chất được chia thành 3 nhóm:

Al 99,999 - là loại nhôm tinh khiết

Al 99,995; Al 99,97; Al 99,95 - là loại có độ sạch cao

Al 99,85; Al 99,80; Al 99,70, Al 99,00 - là loại nhôm kỹ thuật

Nhôm sạch kỹ thuật được dùng chế tạo cáp tải điện trong khí quyển, các ốngbức xạ nhiệt, các đường ống dẫn và bồn chứa xăng, dầu,

+ Hợp kim nhôm biến dạng được sản xuất ra dưới dạng tấm mỏng, băng dài,

các thỏi định hình và các loại ống Hợp kim nhôm này có thể rèn, dập, cán, ép hoặccác phương pháp gia công áp lực khác Hợp kim nhôm biến dạng có các hệ sau:

Hệ Al-Mn: chịu gia công biến dạng nóng và nguội tốt, có tính hàn và chống ănmòn trong khí quyển cao Chúng được sử dụng thay cho nhôm nguyên chất kỹ thuậtkhi có yêu cầu cao hơn về cơ tính

Hệ Al-Mg: có tính hàn tốt, khả năng chống ăn mòn trong khí quyển cao, giớihạn bền mỏi cao, bề mặt sau khi gia công đẹp nên được dùng nhiều trong công nghiệpchế tạo ôtô và xây dựng công trình

Hệ Al-Cu và Al-Cu-Mg: chúng có hiệu ứng hoá bền cao được gọi là đuyra Vídụ: AlCu4,5Mg0,5MnSi - dùng trong ôtô và hàng không

Hệ Al-Mg-Si: được dùng để chế tạo các chi tiết chịu hàn, các cấu kiện tàu thuỷ

Hợp kim Al-Si và một số nguyên tố khác nữa ta sẽ được một loại hợp kim cótính đúc tốt, hệ số dãn nở nhiệt nhỏ, chống mòn tương đối dùng chế tạo piston động cơ

đốt trong như: AlSi12CuMg1Mn0,6NiĐ Chữ Đ là hợp kim nhôm đúc để phân biệt với hợp kim nhôm biến dạng

Hợp kim Al-Cu và một số nguyên tố khác có khả năng bền nóng cao và giớihạn mỏi khá lớn rất thích hợp để chế tạo các chi tiết nhẹ, hình dáng phức tạp làm việc

ở nhiệt độ cao như: AlCu5Mg1Ni3Mn0,2Đ

Một số hệ hợp kim nhôm đúc khác như Al-Mg; Al-Zn-Mg được sử dụng nhiềutrong nước biển và một số môi trường điện ly khác

Theo TCVN 1659-75 đồng đỏ có 5 loại sau đây:

Cu99,95 dùng làm dây dẫn điện và các hợp kim tinh khiết;

Cu99,90 dùng làm dây điện và các hợp kim cao cấp;

Cu99,70 dùng làm bán thành phẩm cao cấp và hợp kim cơ bản là đồng;

Cu99,50 dùng làm đồng đúc và đồng có thể gia công bằng áp lực;

Cu99,00 dùng làm các hợp kim phụ như Brông không Sn;

+ Hợp kim đồng - Latông

La tông (đồng thau) là hợp kim đồng, trong đó kẽm là nguyên tố hợp kim chính.Latông có màu sắc đẹp, dẻo, dễ biến dạng, mạ tốt, giá thành thấp hơn đồng đỏ, phổbiến nhất trong thực tế

Để nâng cao một số tính chất đặc biệt của latông người ta đưa vào hợp kim một

số nguyên tố như thiếc để tăng khả năng chống ăn mòn trong nước biển Latông vớithành phần 29%Zn-1%Sn-70%Cu rất thông dụng trong ngành đóng tàu; hoặc thêmnhôm, Mn và sắt tăng cơ tính và khả năng chống ăn mòn của latông Hợp kim đồng có17-27%Zn, 8-18%Ni gọi là mayxo dùng làm dây điện trở

Có các mác Latông thường dùng: LCuZn30, LCuZn40, LCuZn29Sn1,LCuZn27Ni18, Latông được ký hiệu bằng chữ L rồi lần lượt các chữ Cu, Zn, sau đó

là các nguyên tố hợp kim khác nếu có Các con số đứng phía sau mỗi nguyên tố chỉhàm lượng trung bình của nguyên tố đó theo phần trăm

+ Hợp kim đồng Brông

Brông (đồng thanh) là hợp kim của đồng với các nguyên tố hợp kim khác như

Sn, Al, Pb, Đồng thanh có một số loại sau:

Brông thiếc: Cu-Sn (8-10%Sn) có cơ tính cao và khả năng chống ăn mòn trongnước biển tốt Chúng được sử dụng làm công tắc điện, đĩa ly hợp, lò xo, bánh răng vàđôi khi làm bạc lót Có các mác sau: BCuSn5P0,15; BCuSn5Zn5Pb5,

Brông nhôm: Cu-Al có chứa khoảng <13% Al có cơ tính tổng hợp cao, khảnăng chống mài mòn và giới hạn mỏi tương đối lớn thường dùng để chế tạo hệ thốngtrao đổi nhiệt, các chi tiết máy bơm Các mác Brông nhôm như: BCuAl5, BCuAl9Fe4,

Brông chì: Cu-Pb được sử dụng nhiều để chế tạo ổ trượt, thông dụng nhất làhợp kim BCuPb30

Brông berili: là một thế hệ hợp kim mới có độ bền, khả năng chống mòn, chốngmỏi, độ bền nóng cao Đặc biệt là giới hạn đàn hồi rất cao Brông berili thường chứakhoảng 2% Be Nó được sử dụng làm lò xo, màng đàn hồi và các chi tiết đòi hỏi chịunhiệt, đàn hồi và dẫn điện cao Ví dụ: BCuBe2

2.7.3 Niken và hợp kim của niken

Niken có độ bền hoá học, độ bền cơ học, độ dẻo dai, chịu nóng và là chất bắt từ.Niken được dùng để chế tạo dây niken, các ấm niken và các bán thành phẩm khác giacông bằng áp lực để sản xuất các hợp kim cơ bản là niken, đồng, nhôm, thép hợp kim,gang và để mạ niken Niken có một số tính chất vật lý như sau:

Khối lượng riêng ở 200C: 8,9 G/cm3;

Nhiệt độ nóng chảy (99,94%Ni): 11450C;

Hệ số dẫn nhiệt ở 200C: 0,14calo/cm.s.0C

Hệ số dãn dài (0-1000C): 16,5.10-6

Điện trở suất ở 200C: 0,092Ω.mm2/m

Nhiệt độ sôi: 33770C

Hợp kim niken có tính chịu nhiệt tốt, tính bền nhiệt cao, điện trở lớn, tính chống

ăn mòn tốt và dẻo dai nhiệt độ thường và nhiệt độ cao

2.7.4 Kẽm và hợp kim của kẽm

Trong môi trường không khí ẩm, bề mặt ngoài của kẽm tạo nên lớp ôxit bảo vệ,

do đó người ta thường phủ kẽm lên bề mặt các kim loại khác để chống bị ăn mòn.Kẽm có một số tính chất vật lý như sau:

Khối lượng riêng ở 200C: G/cm3;

2.7.6 Magiê và hợp kim của magiê

Magiê được sử dụng nhiều trong hợp kim Magiê có độ bền riêng cao hơn cảthép kết cấu, gang và hợp kim nhôm Hợp kim magiê ở trạng thái nóng dễ rèn, dập,cán và gia công cắt Hợp kim magiê dùng tốt cho các chi tiết chịu uốn khi làm việc, nókhông bị nhiễm từ và không bị toé lửa khi va chạm mạnh hoặc ma sát Hợp kim magiê

Gỗ thường được dùng trong ngành chế tạo để làm thùng và trang bị nội thất ôtô,các bộ phận của máy móc nông nghiệp, công cụ lao động, thùng hàng…

Những chất dẻo thường dùng trong ngành cơ khí thường có chất độn như vải,giấy, gỗ, sợi thuỷ tinh, sợi dệt và chất kết dính như:

Tếctôlít là loại chất dẻo có chất độn bằng vải có độ bền cao, tính chống màimòn cao và tính cách điện tốt Nó được dùng để chế tạo bánh răng, ống lót ổ trục,bạc…

Giêtinat là loại chất dẻo có chất độn là giấy có cơ tính kém têctôlit nhưng tínhcách điện cao và giá rẻ Nó được dùng làm vật liệu cách điện kkể cả đối với điện caoáp

Lignophôn được tạo thành bằng cách ép chất dẻo với gỗ và được dùng làmvòng đệm, ống lót ổ trục…

Plêxigat (thuỷ tinh hữu cơ) được dùng rộng rãi trong ngành hàng không để làmcửa kính máy bay cũng như trong ngành ôtô, chế tạo khí cụ kỹ thuật và dân dụng

Các chất dẻo là vật liệu tương đối rẻ, có cơ tính và công nghệ cao, ngày càngđược sử dụng nhiều và rộng rãi trong ngành cơ khí để thay thế cho kim loại và hợpkim

2.8.3 Composit

Composit là vật liệu mới hiện nay Chúng được chế tạo từ nhiều vật liệu kết hợp

lại gồm vật liệu cốt (thường dưới dạng sợi) như sợi thuỷ tinh, sợi graphít, sợi vải, sợithép và vật liệu cơ bản (nền) thường là các chất dẻo hoặc kim loại có độ dẻo cao như

Al, Cu Vật liệu composit có ưu điểm bền, nhẹ, chịu nhiệt tốt, có tính mài mòn vàchống ăn mòn cao…Hiện nay nó được dùng nhiều trong các ngành công nghiệp nhưhàng không, xây dựng chế tạo máy

2.8.4 Cao su

Cao su là vật liệu có tính dẻo cao, có độ dãn dài lớn, khả năng giảm chấn độngtốt và độ cách điện, cách âm cao Cao su được dùng là săm, lốp, ống dẫn, các phần tửđàn hồi, đai truyền, vòng đệm, sản phẩm cách điện… Khi lượng lưu huỳnh trong cao

su cao tới 45% ta có ebônít là một loại vật liệu có tính cách điện rất cao và bền dướitác dụng hoá học của môi trường

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 2 Câu 1

Giản đồ trạng thái và cách xây dựng giản đồ trạng thái của một hệ hợp kim? Vẽ giản đồ trạng thái của hợp kim Fe _C, các tổ chức trên giản đồ trạng thái hợp kim Fe _C?

Câu 2

Tại sao trong chế tạo máy thường dùng các loại thép hợp kim ? Hãy lấy ví dụ minh họa về các nguyên tố kim loại được pha vào thép tương ứng với các tính chất đặcbiệt của thép hợp kim ?

Câu 7

Cho các ký hiệu gang sau: GX18-36; GC 60-10; GZ45-5

Yêu cầu: Phân tích các ký hiệu trên; Phân loại gang và nêu công dụng cơ bản củachúng? Tìm một sản phẩm bằng cơ khí được chế tạo từ gang có ký hiệu như trên?

Chương 3 Xử lý kim loại

Mục tiêu: Sau khi học, sinh viên có khả năng:

+ Kiến thức: trình bày được khái niệm về nhiệt luyện kim loại, hoá nhiệt luyện; các

phương pháp nhiệt luyện và hoá nhiệt luyện kim loại

+ Kỹ năng: Phân tích được bản chất các phương pháp nhiệt luyện và hoá nhiệt luyện

kim loại dẫn đến sự thay đổi tính chất của kim loại

+ Thái độ: Học tập nghiêm túc, cần cù chịu khó học hỏi.

Tài liệu học tập: Vũ Cao Điền – Lê Trạch Trưởng (2013), Vật liệu công nghệ cơ khí.

Nội dung chương:

3.1 Nhiệt luyện thép

3.1.1 Khái niệm về nhiệt luyện kim loại

Nhiệt luyện kim loại là quá trình thay đổi tính chất của kim loại bằng cách nungnóng nó tới một nhiệt độ nhất định, giữ ở nhiệt độ đó một thời gian và sau đó làmnguội theo một chế độ nhất định, nhờ đó mà thay đổi được tính chất kim loại theo ýmuốn

Tác dụng của quá trình gia công nhiệt là làm thay đổi cấu tạo của mạng tinh thểbên trong của kim loại khiến cho những tính chất của nó như độ cứng, độ bền, tínhdẻo, tính dai cũng thay đổi

Khi nhiệt luyện, các kim loại đều có mức độ thay đổi tính chất khác nhau Một

số kim loại hầu như không thay đổi tính chất khi nhiệt luyện, một số thay đổi ít hoặcrất ít, một số khác lại thay đổi nhiều Loại thép ít cacbon (<0,3%C) ít thay đổi khinhiệt luyện, loại thép cacbon trung bình thay đổi tính chất khá rõ nét, còn loại thépdụng cụ thì thay đổi rõ rệt hẳn tính chất khi nhiệt luyện

3.1.2 Các phương pháp nhiệt luyện kim loại

Những phương pháp thông dụng dùng để nhiệt luyện kim loại thép là ủ, thườnghoá, tôi và ram Dưới đây là các phương pháp nhiệt luyện thép:

+ Ủ: Là quá trình đốt nóng vật phẩm thép lên tới nhiệt độ nhất định phù hợp vớitừng loại thép, giữ ở nhiệt độ đó một thời gian, sau đó làm nguội rất chậm trong vòngvài tiếng đồng hồ, làm nguội thường tiến hành ở trong lò Sau khi ủ có thể khử đượcnhững ứng suất dư ở bên trong của kim loại do việc làm nguội không đều trước đó gây

ra, làm giảm độ cứng của kim loại và làm tăng tính dẻo, tính dai của kim loại

Ủ là một phương pháp nhiệt luyện quan trọng và cần thiết vì trong các quá trìnhđúc, cán và rèn, việc làm nguội các vật phẩm bằng thép thường không đều ở các lớpchiều dày của kim loại nên bề mặt các vật phẩm đó thường cứng hơn và làm khó choviệc gia công bằng cắt gọt

+ Thường hoá: chỉ khác ủ ở chỗ vật phẩm thép sau khi được nung nóng thìđược làm nguội tự nhiên để nguội ở ngoài trời, thời gian để nguội cũng nhanh hơn sovới khi ủ Nhiệt độ đốt nóng vật phẩm cũng giống như nhiệt độ nhung nóng khi ủ Saukhi thường hoá, thép cũng có cấu trúc đồng nhất và hạt nhỏ như sau khi ủ nhưng độbền, độ dai có phần cao hơn thép ủ

Thường hoá đòi hỏi ít thời gian hơn ủ nên người ta thường dùng nó they cho ủđối với thép ít cacbon và thép cacbon trung bình Một số loại thép hợp kim sau khi giacông áp lực cũng được thường hoá để cải thiện cấu trúc (ổn định hạt và khử ứng suấtdư) So với ủ thì thường hoá kinh tế hơn vì không phải làm nguội trong lò

+ Tôi: là quá trình nung nóng vật phẩm thép lên tới nhiệt độ nhất định tươngứng với từng loại thép, giữ nhiệt ở nhiệt độ đó một thời gian nhất định để ổn định cấutrúc của kim loại và làm nguội đột ngột trong môi trường tương ứng với từng loại thép.Sau khi tôi thép rất cứng và bền nhưng độ dai bị giảm Ứng lực dư bên trong thép tănglên và thép trở nên dòn Muốn khử ứng lực dư bên trong và giảm tính dòn của thép saukhi tôi phải tiến hành ram

Nhiều chi tiết máy quan trọng bằng thép đều tôi để nâng cao tính chất đáp ứngđược yêu cầu sử dụng ví dụ các loại trục khuỷu, ổ trục và tất cả các loại dụng cụ

Nhiệt độ nung thép khi tôi phụ thuộc vào thành phần hoá học của thép Thờigian giữ nhiệt có thể từ vài phút đến nửa giờ tuỳ theo chiều dày của vật được tôi Vậtcàng dày thì càng cần nhiều thời gian để cho nhiệt độ phân bố đều trên vật, nhưng thời

gian giữ nhiệt càng lâu thì kim loại bị cháy càng nhiều vì vậy cần phải bảo vệ khôngcho kim loại bị cháy.

Sau đó vật cần tôi được nhúng vào môi trường làm nguội Môi trường làmnguội có thể là nước, dầu hoặc dung dịch muối Tốc độ làm nguội có một ý nghĩa quantrọng quyết định trong quá trình tôi Vật càng có độ cứng cao bao nhiêu thì càng cầnlàm nguội nhanh bấy nhiêu Chất có khả năng làm nguội nhanh nhất là dung dịch nướcmuối 10% sau đó đến nước chậm hơn nữa là dầu

Nếu theo yêu cầu vật chỉ cần bên ngoài bề mặt cứng, còn bên trong phải mềmnhư bánh răng, các loại trục… thì dùng phương pháp tôi bề mặt Trong trường hợp nàychỉ có một lớp mỏng bề mặt của vật được đốt nóng tới nhiệt độ tôi và khi làm nguộinhanh thì chỉ có bề mặt ngoài được tôi, còn lõi của vật vẫn giữ nguyên cấu tạo và tínhchất như cũ Muốn được như vậy người ta có thể dùng đèn khò hoặc dùng dòng điệncao tần để nung nóng bề mặt của vật Phương pháp dùng dòng điện cao tần hay được

sử dụng và có thể dễ dàng điều chỉnh chiều sâu của lớp vật liệu cần được tôi, nhiệt độlớp tôi đều và năng suất cao, có thể cơ khí hoá và tự động hoá toàn bộ quy trình côngnghệ

+ Ram: Sau khi tôi, ứng lực dư bên trong vật tôi tăng lên nên thép bị dòn Đểcải thiện tính chất của thép và nâng cao tuổi thọ của thép, cần phải khử hoặc giảmnhững ứng lực dư bên trong đó Muốn vậy sau khi tôi, vật lại được nung nóng một lầnnữa tới nhiệt độ thấp hơn 150-6800C, giữ nhiệt ở nhiệt độ đó một thời gian và đểnguội Phương pháp đó gọi là Ram

Trong thực tế có 3 cách Ram: Ram thấp: nung nóng chi tiết tới nhiệt độ

150-3000C; Ram trung bình: nung nóng chi tiết tới nhiệt độ 300-4500C và Ram cao: nungnóng chi tiết tới nhiệt độ 450-6800C Ram thấp giảm bớt được ứng lực dư bên trongcủa vật, nâng cao được độ dai đồng thời hầu như không giảm độ cứng, do đó thườngđược áp dụng để ram các loại dụng cụ cắt gọt kim loại Ram trung bình làm giảm độcứng và độ bền nhưng lại nâng cao độ dai, độ dãn dài và giảm ứng lực dư bên trongvật tôi nhiều hơn ram thấp Phương pháp này thường áp dụng cho ram lò xo, nhíp ôtô.Ram ở nhiệt độ cao khử được gần hết ứng lực dư bên trong và nâng cao độ bền, độ daicủa kim loại Hầu như tất cả các chi tiết máy quan trọng đều phải ram theo cách này

3.2 Hoá nhiệt luyện kim loại

3.2.1 Khái niệm về hoá nhiệt luyện kim loại

Hoá nhiệt luyện là phương pháp gia công nhiệt có thể làm thay đổi khôngnhững chỉ cấu tạo của kim loại mà còn cả thành phần hoá học của lớp bề mặt kim loạinữa Điều khác nhau cơ bản của phương pháp hoá nhiệt luyện với các phương phápnhiệt luyện thông thường là: với phương pháp nhiệt luyện thông thường sự thay đổi vềtính chất của kim loại chỉ dựa vào sự thay đổi về cấu tạo, còn thành phần hoá học vẫnkhông thay đổi

Nhờ vào phương pháp hoá nhiệt luyện mà ở các lớp kim loại khác nhau cóthành phần hoá học khác nhau, do đó tính chất của chúng khác nhau

Trong thực tế có rất nhiều sản phẩm yêu cầu tính năng bề mặt khác với tínhnăng của các phần bên trong như răng của bánh răng, bên ngoài phải có độ cứng vìchịu ma sát lớn nhưng bên trong không yêu cầu độ cứng cao mà phải có độ dai đểtránh bị vỡ mẻ khi va chạm

Muốn thay đổi thành phần hoá học của lớp bề mặt bên ngoài cần phải tăngcường cho nó những nguyên tố cần thiết bằng cách cho bề mặt đó tiếp xúc với môitrường có chứa nhiều nguyên tố cần bổ xung Sau một thời gian tiếp xúc lâu, dưới

nhiệt độ cao, các nguyên tố sẽ khuếch tán vào bề mặt của sản phẩm ở một chiều sâunhất định.

3.2.2 Các phương pháp hoá nhiệt luyện kim loại

Hiện nay các phương pháp hoá nhiệt luyện thép thường dùng trong ngành cơkhí là thấm cacbon, thấm nitơ, thấm nitơ và cacbon, thấm kim loại thể rắn hoặc lỏng.Mục đích cử các phương pháp thấm là tạo ra những bề mặt của chi tiết cứng hơn, cótính chống mài mòn cao hoặc tính chống ăn mòn cao

+ Thấm cacbon: là quá trình tăng cường thêm C vào bề mặt của sản phẩm thép.Thấm than được dùng cho các chi tiết hay bị va đập và ma sát nhiều trong quá trìnhlàm việc Những sản phẩm bằng thép dùng để thấm cacbon có thành phần C không cao(0,12÷0,25%), do đó mà sau khi thấm lớp bề mặt có hàm lượng C tăng tới 0,9÷1,0%

có đủ độ cứng cần thiết, trong khi đó bên trong sản phẩm vẫn là thép ít cácbon đảmbảo độ mềm và dai

Khi thấm sản phẩm được nung tới nhiệt độ 850÷9500C và giữ một thời gian lâutrong môi trường có nhiều cacbon ở thể rắn, lỏng hoặc khí để cácbon khuếch tán vàomặt kim loại Chiều sâu cacbon khuếch tán vào kim loại thường 0,5÷2mm

+ Thấm nitơ: là quá trình tăng cường thêm N vào bề mặt của sản phẩm thép đểlớp bề mặt của sản phẩm có độ cứng cao hơn và tính chống ăn mòn ở một chiều sâukhông lớn lắm (0,1÷0,5mm) Thấm N được dùng cho các chi tiết bằng thép hợp kim cóchứa Al, Cr, Mo hay bị va đập và ma sát nhiều trong quá trình làm việc và các chi tiếtbằng thép cacbon không cần độ cứng bề mặt cao nhưng lại cần tính chống ăn mòn bềmặt cao

Khi thấm sản phẩm được nung tới nhiệt độ 500÷6000C trong lò kín có khí NH3

đi qua Dưới nhiệt độ đó NH3 phân huỷ thành N và H N khuếch tán vào mặt kim loại.còn H theo khí NH3 đi ra ngoài

+ Thấm cacbon và nitơ (xyanua hoá): là quá trình tăng cường thêm C và N vào

bề mặt của sản phẩm thép để lớp bề mặt của sản phẩm có độ cứng cao hơn và tínhchống mòn và giới hạn mỏi của lớp bề mặt ở một chiều sâu không lớn lắm(0,1÷0,2mm) Thấm C và N có hiệu quả nhất đối với các chi tiết cỡ nhỏ và cỡ trung

Khi thấm có thể tiến hành trong môi trường rắn dưới nhiệt độ 540÷5600C, trongmôi trường lỏng dưới nhiệt độ khác nhau (thấp: 550÷6000C, trung bình: 800÷8500C,cao: 900÷9500C) và trong môi trường khí dưới nhiệt độ khoảng 850÷9300C

+ Thấm kim loại: là quá trình tăng cường thêm các nguyên tố nhôm, crôm, silic,

bo, berili …vào bề mặt của sản phẩm thép để lớp bề mặt của sản phẩm có thêm nhữngtính chất quý như chịu nhiệt, chống rỉ, chống mài mòn…Trong một số trường hợp cóthể dùng thép thấm kim loại để thay thế cho những thép hợp kim cao cấp, hiếm

Khi thấm sản phẩm được nung tới nhiệt độ nhất định và giữ sản phẩm ở vị trítiếp xúc với một trong các nguyên tố nêu trên, các nguyên tố này có thể ở trạng tháirắn hoặc khí Nhờ vậy các nguyên tố kim loại sẽ khuếch tán vào mặt sản phẩm

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 3 Câu 1

Trình bày khái niệm và công dụng của nhiệt luyện và hóa nhiệt luyện? Từ đó

có nhận xét gì để phân biệt nhiệt luyện và hóa nhiệt luyện?

Câu 2

Trình bày các phương pháp nhiệt luyện: tôi, ram, ủ, thường hóa và mục đích của từng phương pháp

Câu 3

Trình bày các phương pháp hóa nhiệt luyện? Một sản phẩm làm bằng thépcác bon thấp sau khi thấm cacbon có thể đạt được cơ tính như thế nào?

PHẦN 3 LUYỆN KIM

Chương 4 LUYỆN GANG VÀ THÉP

Mục tiêu: Sau khi học, sinh viên có khả năng:

+ Kiến thức: Trình bày được phương pháp luyện gang và thép

+ Kỹ năng: phân biệt được nguyên vật liệu, loại lò luyện gang và thép.

+ Thái độ: Học tập nghiêm túc, cần cù chịu khó học hỏi.

Tài liệu học tập: Vũ Cao Điền – Lê Trạch Trưởng (2013), Vật liệu công nghệ cơ khí.

Nội dung chương:

4.1 Luyện gang

4.1.1 Nguyên vật liệu

Gang là hợp kim của sắt và cacbon trong đó cacbon chiếm trên 2%, trong thực

tế sản xuất thường dùng gang có 3-4% cacbon Gang rẻ tiền hơn thép và có tính đúcrất tốt, có thể đúc thành những chi tiết hình dạng phức tạp nên được ứng dụng rộng rãitrong công nghiệp cơ khí Hiện nay các nước trên thế giới sản xuất gang chiếm 70% sovới thép

Gang được luyện từ quặng sắt trong các lò cao Vật liệu dùng để luyện gang là

quặng sắt nhiên liệu và chất trợ dung.

+ Quặng sắt nhiên liệu là những loại đất đá chứa sắt có thể dùng để luyện ra sắt

một cách có lợi về kinh tế Có rất nhiều khoáng vật chứa sắt, nhưng phần nhiều hàmlượng sắt của chúng thấp hoặc chính bản thân khoáng vật đó có ít trong thiên nhiên.Những khoáng vật chứa sắt quan trọng nhất là ôxit sắt, sắt cacbonat, sắt silicat và hợpchất sắt với lưu huỳnh Để luyện gang, người ta dùng những quặng giàu sắt có chứakhoảng 30-70% sắt, như quặng sắt từ (manhetit), quặng sắt đỏ, quặng sắt nâu…

Quặng sắt trước khi đưa vào nấu trong lò cao thường phải qua một quá trìnhtuyển như nghiền và phân loại theo độ hạt, nung, làm giàu, luyện cục và trộn đều thànhphần hoá học

Phân loại quặng theo độ hạt trước khi chất vào lò cao là công việc cần thiết đểtránh hiện tượng tập trung các cục quặng nhỏ tại một số vị trí và tập trung các cụcquặng lớn tại các vị trí khác nhau trong lò Ngoài ra việc phân loại quặng theo độ hạtcòn cần thiết cho việc trộn đều thành phần hoá học của quặng Quặng còn được làmgiàu để loại bớt một mức độ nào đó các đá bẩn và các tạp chất có hại nâng cao mộtcách thích đáng hàm lượng sắt trong quặng sắt nghèo Những phương pháp cơ bản đểlàm giàu quặng là rửa quặng, phương pháp trọng lực, phương pháp dùng nam châmđiện, phương pháp nổi tạp chất Các quặng vụn trước khi đưa vào lò còn được luyệncục bằng cách đóng bánh hoặc thêu kết

Nhiên liệu đầu tiên được dùng trong lò cao là than gỗ, nhưng từ thế kỷ 18 tớinay người ta bắt đầu dùng than cốc thay cho than gỗ vì nó là loại chất đốt có độ bền cơhọc cao và giá thành hạ Ngoài ra người ta còn dùng than đá nguyên với mức độ nào

đó để chạy lò Nhưng xu hướng chung là dùng than cám phun vào lò để tiết kiệm

+ Chất trợ dung là chất cho 35hem vào phối liệu lò cao nhằm mục đích tạo xỉ cóthành phần cần thiết Tuỳ theo thành phần đá bẩn trong quặng, trong tro và chất đốt,

mà người ta có thể dùng các loại đất đá khác nhau để làm chất trợ dung như loại kiềm,loại alumin, loại silic Thường dùng nhất là chất trợ dung loại kiềm như đá vôi

4.1.2 Lò cao

Lò cao là lò luyện gang thẳng đứng với chiều cao tới 30-35m Quặng, than cốc

và chất trợ dung được trút vào lò từ thiết bị chất liệu phía trên, gang tạo thành ở bụng

lò phía dưới chảy ra ngoài, xỉ tạo thành có khối lượng riêng nhỏ hơn nổi lên trên gangthoát ra ngoài Hiện nay ở các nước phát triển người ta sử dụng các lò có dung tích rấtlớn > 2000m3 và sản lượng có thể tới 100 triệu tấn/năm

4.1.3 Các loại gang luyện

Hình 4.1 Sơ đồ lò luyện gang

1- Cửa tháo gang; 2- Ống dẫn khí thoát ra khỏi lò; 3- Vật liệu vào lò; 5- Lỗ thổi

không khí nóng vào lò; 5- Cửa thoát xỉ

Gang luyện ra được phân thành 3 loại:

+ Gang phổ thông gồm có gang xám và gang trắng (phân loại theo màu của mặtgãy)

+ Gang cầu là loại gang có graphít dạng cầu nên có cơ tính cao hơn gang phổthông

+ Gang hợp kim là loại gang có chứa rất nhiều một nguyên tố nào đó như Mn,Si…

4.2 Luyện thép

Thép được luyện từ gang bằng cách khử bớt lượng C có trang gang Cho tới tayhai phương pháp luyện thép bằng lò Mactanh và lò chuyển là chủ yếu trong côngnghiệp và về kinh tế đó là hai phương pháp kinh tế nhất Luyện thép bằng lò chuyểnkinh tế hơn và năng suất cao hơn nhưng chất lượng thép kém hơn lò Mactanh Ngoài

ra để luyện thép chất lượng cao người ta dùng lò điện hồ quang

Về mặt kỹ thuật, luyện thép gồm hai bước, luyện quặng thành gang sau đóluyện gang thành thép là không hợp lý vì khi luyện gang tiến hành tăng hàm lượng C,còn khi luyện gang thành thép là làm giảm hàm lượng C Tuy nhiên cho tới ngày nayphương pháp một bước luyện quặng thành thép chưa chiếm được ưu thế

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 4 Câu 1

Trình bày khái niệm và nguyên vật liệu để luyện gang?Đặc điểm của các loạigang phổ thông luyện được?

Câu 2

Trình bày khái niệm và nguyên vật liệu để luyện thép?Đặc điểm của các lò luyện thép được dung trong công nghiệp hiện nay?

PHẦN 4 CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI

Chương 5 PHƯƠNG PHÁP ĐÚC

Mục tiêu: Sau khi học, sinh viên có khả năng:

+ Kiến thức: Trình bày được bản chất, đặc điểm của phương pháp đúc; trình bày được

quá trình sản xuất đúc và các bộ phận cơ bản của khuôn đúc, cách làm khuôn mẫu đúc;quy trình công nghệ quá trình sản suất đúc và các phương pháp đúc đặc biệt

+ Kỹ năng: Vẽ và đọc được bản vẽ công nghệ đúc; phân biệt được các phương pháp

đúc

+ Thái độ: Học tập nghiêm túc, cần cù chịu khó học hỏi.

Tài liệu học tập: Vũ Cao Điền – Lê Trạch Trưởng (2013), Vật liệu công nghệ cơ khí.

Nội dung chương:

5.1 Thực chất và đặc điểm của phương pháp đúc

5.1.1 Thực chất quá trình đúc kim loại

Đúc là phương pháp chế tạo phôi bằng cách nấu chảy và rót kim loại lỏng vàokhuôn có hình dạng nhất định, sau khi kim loại hoá rắn trong khuôn ta thu được vậtđúc có hình dáng giống như khuôn đúc

Nếu vật phẩm đúc ra dùng ngay gọi là chi tiết đúc, còn nếu vật phẩm đúc phảiqua gia công cắt gọt để nâng cao độ chính xác kích thước và độ bóng bề mặt gọi làphôi đúc

Đúc có những phương pháp sau: đúc trong khuôn cát, đúc trong khuôn kim loại,đúc dưới áp lực, đúc li tâm, đúc trong khuôn mẫu chảy, đúc trong khuôn vỏ mỏng, đúcliên tục v.v nhưng phổ biến nhất là đúc trong khuôn cát

Hình 5.1 Các kỹ thuật đúc

5.1.2 Đặc điểm quá trình đúc kim loại

+ Đúc có thể gia công nhiều loại vật liệu khác nhau: Thép, gang, hợp kim màuv.v có khối lượng từ một vài gam đến hàng trăm tấn

+ Chế tạo được vật đúc có hình dạng, kết cấu phức tạp như thân máy công cụ,

vỏ động cơ v.v mà các phương pháp khác chế tạo khó khăn hoặc không chế tạo được

+ Độ chính xác về hình dáng, kích thước và độ bóng không cao (có thể đạt caonếu đúc đặc biệt như đúc áp lực)

+ Có thể đúc được nhiều lớp kim loại khác nhau trong một vật đúc

+ Giá thành chế tạo vật đúc rẻ vì vốn đầu tư ít, tính chất sản xuất linh hoạt, năngsuất tương đối cao

+ Có khả năng cơ khí hoá và tự động hoá

+ Hao tốn kim loại cho hệ thống rót, đậu ngót, đậu hơi

+ Dễ gây ra những khuyết tật như: thiếu hụt, rỗ khí, cháy cát v.v

+ Kiểm tra khuyết tật bên trong vật đúc khó khăn, đòi hỏi thiết bị hiện đại

Hình 5.3 Các bộ phận cơ bản của khuôn đúc

1- Hòm khuôn trên; 2- Chốt định vị; 3- Mặt phân

5.2 Khái niệm về quá trình đúc và các bộ phận cơ bản của khuôn đúc

5.2.1 Quá trình sản xuất vật đúc

Hình 5.2 Quá trình sản xuất vật đúc

5.2.2 Các bộ phận cơ bản của khuôn đúc

Muốn đúc một chi tiết, trước hết phải vẽ bản vẽ vật đúc dựa trên bản vẽ chi tiết

có tính đến độ ngót của vật liệu và lượng dư gia công cơ khí Căn cứ theo bản vẽ vậtđúc, bộ phận xưởng mộc mẫu chế tạo ra mẫu và hộp lõi

Mẫu tạo ra lòng

khuôn 6 - có hình dạng

bên ngoài của vật đúc

Lõi 7 được chế tạo từ

kim loại lỏng qua hệ

thống rót này Sau khi

kim loại hoá rắn,

nguội, đem phá khuôn,

làm sạch ta được vật

đúc

Lòng khuôn 6 phù hợp với hình dáng vật đúc, kim loại lỏng được rót vào khuônqua hệ thống rót Bộ phận 11 để dẫn hơi từ lòng khuôn ra ngoài gọi là đậu hơi đồngthời còn làm nhiệm vụ bổ sung kim loại cho vật đúc khi hoá rắn còn gọi là đậu ngót

Hòm khuôn trên 1, hòm khuôn dưới 9 để làm nửa khuôn trên và dưới Để lắp 2nửa khuôn chính xác ta dùng chốt định vị 2 Vật liệu trong khuôn 4 gọi là hỗn hợp làmkhuôn (cát khuôn)

Để nâng cao độ bền của hỗn hợp làm khuôn trong khuôn ta dùng những xương

5 Để tăng tính thoát khí cho khuôn ta tiến hành xiên các lỗ thoát khí 8

5.3 Hỗn hợp làm khuôn và làm lõi

5.3.1 Yêu cầu

Hỗn hợp làm khuôn và làm lõi phải thoả mãn một số yêu cầu sau đây:

+ Tính dẻo là khả năng biến dạng vĩnh cửu của hỗn hợp khi thôi lực tác dụng(sau khi rút mẫu hay lõi) Tính dẻo của hỗn hợp đảm bảo dẽ làm khuôn, lõi và ta nhậnđược lòng khuôn, lõi rõ nét Tính dẻo tăng khi lượng nước tăng đến giới hạn 8%, cáthạt nhỏ, đất sét, chất dính kết tăng

+ Độ bền là khả năng của hỗn hợp chịu được tác dụng của ngoại lực mà không

bị phá huỷ Khuôn, lõi cần đảm bảo bền để không vỡ khi vận chuyển, lắp ráp khuôn,lõi và khi rót kim loại vào lòng khuôn Độ bền tăng khi lượng nước tăng đến giới hạn8%, cát nhỏ, không đồng đều, sắc cạnh và khi lượng đất sét tăng Khuôn khô có độ bềncao hơn khuôn tươi

+ Tính lún là khả năng giảm thể tích của hỗn hợp khi chịu lực tác dụng củangoại lực Tính lún làm giảm sự cản trở của khuôn lõi khi vật đúc co ngót trong quátrình kết tinh và nguội để tránh nứt, rỗ, cong vênh của vật đúc Tính lún tăng khi cáthạt to và chất dính kết ít, chất phụ như mùn cưa, rơm rạ, bột than nhiều

+ Tính thống khí là khả năng thoát khí từ lòng khuôn và trong hỗn hợp ra ngoài

để tránh rỗ khí vật đúc Tính thông khí tăng khi cát hạt to và đều, lượng đất sét và chấtdính kết ít, chất phụ nhiều và lượng nước ít

+ Tính bền nhiệt là khả năng giữ được độ bền ở nhiệt độ cao của hỗn hợp làmkhuôn Tính bền nhiệt đảm bảo cho thành khuôn và lõi khi tiếp xúc với kim loại lỏng ởnhiệt độ cao không bị cháy Tính bền nhiệt tăng khi lượng SiO2 trong hỗn hợp tăng, cát

to và tròn, chất phụ ít

+ Độ ẩm của hỗn hợp là lượng nước chứa trong hỗn hợp đó tính bằng % Độ

ẩm tăng đến giới hạn 8% làm cho độ bền, độ dẻo của hỗn hợp tăng Quá giới hạn đó sẽảnh hưởng xấu đến chất lượng của khuôn

5.3.2 Các loại vật liệu làm khuôn và làm lõi

Vật liệu làm khuôn, lõi chủ yếu là cát, đất sét, chất dính kết, chất phụ v.v + Cát: Thành phần chủ yếu là thạch anh SiO2, ngoài ra còn có tạp chất Al2O3,CaCO3, Fe2O3 Cát được chọn theo hình dáng hạt như cát núi, cát sông Cát sông hạttròn đều, cát núi hạt sắc cạnh Người ta xác định độ hạt của cát theo kích thước lỗ rây

+ Đất sét: thành phần chủ yếu của đất sét là cao lanh có công thức: mAl2O3,nSiO2 , qH2O, ngoài ra còn có tạp chất khác như: CaCO3, Fe2O3 , Na2CO3

Đặc điểm: Dẻo, dính khi có lượng nước thích hợp, khi sấy khô thì độ bền tăngnhưng dòn, dễ vỡ, không bị cháy khi rót kim loại vào

Đất sét thường hay cao lanh có sẵn trong tự nhiên Thành phần chủ yếu là

Al2O3.2SiO2.2H2O, loại này để làm khuôn đúc thường, có màu trắng, khả năng hútnước kém, tính dẻo và dính kém, bị co ít khi sấy Nhiệt độ nóng chảy cao (1750-

17850C)