BÀI BÁO CÁO - VẬT LIỆU VÀ CƠ TÍNH CỦA VẬT LIỆU

Gang không có kh n ng rèn vì gang giòn... - Gang tr ng không có ký hi u riêng... Thép này có ch tl ng không cao, hàm l ng các nguyên t th ng kém Thép cacbon thông d ng hay còn g i là thé

1.2.4 Ky thu t nhi t luy n thép

1.2.5 Ky thu t hoa nhi t luy n

1.3 Kim lo i màu va h p kim

1.4 V t li u phi kim

1.5 V t li u Composite

1.1 CÁC KHÁI NI M C B N V V T LI U CH T O

Polyme

1.1.1 Phân lo i v t li u

1.1.2 C u trúc c a v t li u kim lo i

a) C u t o va s k t tinh c a kim lo i nguyên ch t

Khác v i h u h t các v t li u phi kim có c u trúc vôđ nh

hình, kim lo i va h p kim có c u t o tinh thê Trong m tđ n

tinh thê, các nguyên t kim lo i phân bô theo m t qui lu t

nh t đ nh

- Các nguyên t kim lo i phân b theo m t quy lu t nh t đ nh

- Nhi u m ng tinh th s p x p thành m ng không gian

- M i nút m ng đ c coi là tâm c a các nguyên t

M i kim lo i nguyên ch t có m t

đ ng ngu i riêng

S k t tinh c a kim lo i

S k t tinh c a kim lo i

S k t tinh c a kim lo i

S k t tinh c a kim lo i

D ng ô c b n ho c

thông sô m ng có thê

bi n đ i tuy theo đi u

ki n bên ngoài

Ví d đ i v i s t Fe, trong

quá trình làm ngu i,

m ng tinh thê có thê bi n

đ i theo nhi u d ng thu

hình khác nhau

S thayđ i m ng tinh th

trong quá trình k t tinh

ng bi n đ i m ng tinh th c a s t

t o nên các pha c a h Trong m t s tr ng h p nguyên

c ng là các nguyên t hoá h c ho c là h p ch t hoá h c có

tính nđ nh cao.

CÁC T CH C H P KIM - H p kim có nhi u NGUYÊN có

thê hình thành t nhi u tô ch c khác nhau nh : dung d ch

đ c, h p ch t hoa h cva h n h p c h c

Dung d ch đ c

Hai ho c nhi u nguyên t có kh n ng hoa tan vào nhau

tr ng tháiđ c g i là dung d ch đ c Có hai lo i dung d ch đ c:

H p ch t hoá h c

Phađ c t o nên do s liên k t gi a các nguyên t khác

nhau theo m t t l xácđ nh g i là h p ch t hoá h c

Ví d : H p ch t hoá h c Fe3C r t nđ nh

H n h p c h c

Nh ng nguyên t không hoa tan vào nhau c ng không liên

k tđ t o thành h p ch t hoá h c mà ch liên k t v i nhau

b ng l c c h c thu n tuý, thi g i h h p kimđó là h n h p

c h c H n h p c h c không làm thayđ i m ng nguyên

t c a các nguyên t thành ph n

1.1.3 Các tính ch t c a v t li u

xúc tác

1.1.3.1 M t sô ly tính quan tr ng c a v t li u

Ngo i l c P(N) tác d ng trên m t thanh kim lo i có di n tích

ti t di n ngang F0(mm2) Khi P đ t đ n m t giá tr nào đó làm

thanh kim lo i b đ t s ng v iđ b n kéo c a v t li u đó:

b c ng

c ng là kh n ng c a v t li u ch ng l i bi n d ng d o c c

b khi có ngo i l c tác d ng thông qua v t nén N u cùng m t

giá tr l c nén, lõm bi n d ng trên v tđo càng l n, càng sâu

thìđ c ng c a m u đô càng th p

Brinell – HB, Rockwell – HR, Vickers - HV

c ng Brinell HB

- đo đ c ng Brinell ta dùng t i tr ng P đ n lên viên bi b ng

thép đã nhi t luy n có đ ng kính D lên b m t v t li u mu n th

- Tu theo chi u dày c a m u th mà ch n đ ng kính viên bi D =

+ i v i nhôm, babit và các h p kim m m khác P = 2,5D 2.

c ng Brinell đ c tính theo công th c [kG/mm 2 ]

trong đó F là di n tích m t c u c a v t lõm (mm 2 )

D là đ ng kính viên bi (mm);

d là đ ng kính c a v t lõm (mm).

2 2 2

22

d D D D

F P

HB 

c ng Rockwell

- c ng Rockwell đ c xác đ nh b ng cách dùng t i tr ng P

n lên viên bi b ng thépđã nhi t luy n có đ ng kính 1/16”

t c là 1,587mm (thang B) ho c m i côn b ng kim c ng có

thép thì P=100KG (thang B trênđ ng h , màu đ ); còn đ i v i

m i côn kim c ng thì P=60KG (xem thang A trênđ ng h ,

màuđen)

1.1.3.3 M t sô tính ch t công nghê quan tr ng

 Tính đúc đ c đ c tr ng b i đ ch y loãng, đ co ngót và

tính thiên tích ch y loãng là kh n ngđi n đ y khuôn c a

kim lo i và h p kim N uđ ch y loãng càng cao thì tính đúc

càng t t co ngót càng l n thì tínhđúc càng kém Tính thiên

tích là s khôngđ ng nh t v thành ph n hoá h c c a kim lo i

trong các ph n khác nhau c a v tđúc Thiên tích càng l n thì

ch t l ng v tđúc càng kém

 Tính rèn là kh n ng bi n d ng v nh c u c a kim lo i khi ch u

tác d ng c a ngo i l c đ t o thành hình d ng c a chi ti t mà

không b phá hu Thép có tính rèn cao khi nung nóng nhi t đ

phù h p vì khiđó tính d o l n Gang không có kh n ng rèn vì

gang giòn ng, chì có tính rèn t t ngay c tr ng thái ngu i

 Tính hàn là kh n ng t o s liên k t gi a các chi ti t hàn khi

đ c nung nóng c c b ch m i hàn đ n tr ng thái ch y hay

d o

1.2 H P KIM EN

Xementit là h p kim Fe-C 6,67%

C ng, giòn, ch u mài mòn, tính công nghê kém

Xementit là h p kim Fe-C 6,67%

C ng, giòn, ch u mài mòn, tính công nghê kém Xementit là h p kim Fe-C

6,67%

C ng, giòn, ch u mài mòn,

tính công nghê kém

- Ch có ý ngh a khi gia công

rèn d p nhi t đô cao

Ferit : Dung d ch đ c xen

Peclit: (T ch c hai pha)

• Gang là h p kim c a s t và cacbon, v i hàm l ng cacbon

l n h n 2,14% và cao nh t là 6,67% C ng nh thép trong

gang ch a các t p ch t Si, Mn, S, P và các nguyên t khác

Trong gang ch có 0,8~0,9 % d ng liên k t Fe 3 C còn l i

- Là lo i gang mà h u h t cacbon d ng liên k t Fe3C T

ch c xêmentit có nhi u trong gang làm m t gãy c a nó có

màu sáng tr ng nên g i là gang tr ng

- Gang tr ng r t c ng và giòn, tính c t g t kém, nên ch dùng

đ ch t o gang rèn ho c ch t o các chi ti t c n tính ch ng

mài mòn cao nh bi nghi n, tr c cán

- Gang tr ng ch hình thành khi có hàm l ng C, Mn thích

h p và v iđi u ki n ngu i nhanh

- Gang tr ng không có ký hi u riêng

Gang xám

- Là lo i gang mà h u h t cacbon d ng graphít Nh có

graphít nên m t g y có m u xám Gang xám có đ b n nén

Gang d o

- Là lo i gang đ c ch t o t gang tr ng b ng ph ng pháp

Gang d o có đ b n cao, đ d o l n nh graphít phân hu

t Fe3C trong gang tr ng t o nên d ng c m

- Gang d o th ng có giá thành cao h n vì khóđúc h n và

th i gian lâu Chúng th ng dùng đ ch t o các chi ti t

- Gang Niken có ch a 20% Ni và 5~6% Cu, ch u ki m nhi t

đ cao, ch u đ c HCl và H2SO4loãng nhi tđ th ng,

ch u mài mòn t t

• Thép cacbon là h p kim c a s t và cacbon v i hàm l ng

cacbon nh h n 2,14% Ngoài ra trong thép cacbon còn ch a

m t l ng t p ch t nh Si, Mn, S, P

• Nhi tđ nóng ch y kho ng 1400~1500°C, h s d n nhi t

=46~58 W/mK,  = 7850kg/m3, nhi t dung riêng cp= 460

J/Kg K

• Nguyên t có nh h ng l n nh t trong thép là cacbon, ch

c n thayđ i m t l ng r t nh đã làm thay đ i nhi u đ n tính

ch t lý, hoá c a thép

• Cùng v i s t ng hàm l ng cacbon, đ c ng và đ b n

t ng lên còn đ d o và đ dai l i gi m xu ng S thay đ i

hàm l ng cacbonđ ng th i làm thay đ i c tính công ngh ,

c a thép Tuy nhiên, không nên cho nhi u t p ch t lo i này vì

nó có nh h ng x tđ n tính công ngh nh gia công c t

• Thép cacbon là v t li u đ c s d ng r ng rãi nh giá thành

không cao Tuy nhiên thép cacbon có c tính t ng h p không

cao, ch dùng làm các chi ti t máy ch u t i tr ng nh và v a

trongđi u ki n áp su t và nhi t đ th p

- Thép luy n trong lò chuy n th ng Thép này có ch t

l ng không cao, hàm l ng các nguyên t th ng kém

Thép cacbon thông d ng (hay còn g i là thép th ng)

- Lo i thép này c tính không cao, ch dùngđ ch t o các chi

ti t máy ch u t i tr ng nh , th ng dùng trong ngành xây d ng

Thép cacbon thông d ngđ c chia ra làm ba nhóm: A, B và C

Nhóm A ch đánh giá b ng các ch tiêu c tính (đ b n, đ d o,

đ c ng ) Nhóm B đ c tr ng b ng thành ph n hoá h c, và

nhóm C đ c tr ng b ng c hai ch tiêu c tính và thành ph n hoá

h c Ví d CT31 (nhóm A); BCT31 (nhóm B); CCT31 (nhóm C)

Thép cacbon k t c u

- Là lo i thép có hàm l ng t p ch t S, P r t nh , tính n ng lý

hoá t t, hàm l ng cacbon chính xác và ch tiêu c tính rõ

ràng

- Thép k t c u cacbon dùngđ ch t o các chi ti t máy ch u

t i tr ng cao h n, v t li u lo i này th ngđ c cung c p

• Thép h p kim là thép cacbon có ch a m t l ng thành ph n

các nguyên t h p kim thích h p Tu theo hàm l ng và lo i

nguyên t h p kimđ a vào mà s t o ra tính ch t m i c a

thép Các nguyên t th ng dùng là Mn, Si, Cr, Ni, Ti, W, Cu,

- C i thi n c tính: đó là thép h p kim có tính nhi t luy n t t

h n thép cacbon Tr c nhi t luy n hai lo i thép cacbon và

h p kim có c tính t ng t , nh ng sau nhi t luy n và ram

h p lý thép h p kim s có c tính t ng lên rõ r t

- Thép h p kim gi đ c đ b n cao h n thép cacbon nhi t

đ cao nh s t ng tác c a nguyên t h p kim trong các t

ch c c a thép cacbon

- T o ra nh ng tính ch t lý hoá đ c bi t: ch ng n mòn trong

các môi tr ng n mòn, có th t o ra thép t tính cao ho c

PHÂN LO I THÉP H P KIM

a Phân lo i theo thành ph n h p kim trong thép

- Thép h p kim th p có t ng l ng các nguyên t h p kim

c Phân lo i theo công d ng

Thép h p kim k t c u là lo i thép trên c s thép cacbon k t

c u cho thêm các nguyên t h p kim Nh vây thép h p kim

k t c u có hàm l ng cacbon kho ng 0,10,85% và l ng

ph n tr m nguyên t h p kim th p

Thép h p kim k t c u ph i qua th m than (th m cacbon) r i

m i nhi t luy n thì c tính cao

Lo i thép này đ c dùng đ ch t o các chi ti t ch u t i tr ng

cao, c nđ c ng, đ ch u mài mòn, ho c c n tính đàn h i

cao

Các ký hi u trên ch s đ u tiên ch hàm l ng cacbon tính

theo ph n v n, các ch ch nguyên t h p kim có trong thép,

n u hàm l ng các nguyên t này <1% thì không c n ghi kèm

theo ch s hàm l ng, còn n u hàm l ng nguyên t h p

kim >1% thì ghi kèm theo ch s hàm l ng Ví d 12XN3A

(12CrNi3A), s 3 ch 3% Ni, ch A th hi n lo i thép t t

Thép h p kim d ng c là lo i thép có đ c ng cao sau khi

nhi t luy n, kh n ng ch u nhi t và ch u mài mòn cao Hàm

l ng cacbon trong thép h p kim d ng c t 0,71,4%, các

nguyên t h p kim cho vào là Cr, W, Si và Mn

- Thép h p kim d ng c có tính nhi t luy n t t, sau nhi t luy n

đ c ng đ t 60~62HRC

- Ký hi u thép h p kim d ng c :

+ Theo tiêu chu n Liên Xô: 9XC, X12, X15

+ Theo TCVN: 90CrSi, 100Cr1,2, OL100Cr1,5

Thép gió là m t d ng thép h p kim đ c bi t dùng đ làm d ng

c c t g t và các chi ti t máy có yêu c u cao

Trong t ch c c a thép gió g m các nguyên t C(0,71,4%),

Cr(3,84,4%), W(8,519%), V(12,6%) và m t l ng nh Mo hay

Co

Ký hi u thép gió:

+ Theo tiêu chu n Liên Xô: P9, P18, P95, P182 ch P là ký

hi u cho ch dao c t theo Liên Xô

+ Theo TVCN: 90W9V2, 75W18V, 140W9V5, 90W18V2

Thép không g là lo i thép có kh n ng ch ng l i môi tr ng

n mòn hoá h c và n mòn đi n hoá

Trong thép không g , hàm l ng Cr khá cao (> 12%), ngoài ra

còn có m t hàm l ng nguyên t Ni hay Ti

Austenitic là lo i thép không g thông d ng nh t Thu c dòng này có th

k ra các mác thép SUS 301, 304, 304L, 316, 316L, 321, 310s… Lo i

này có ch a 17~25% Cr , 8~20% Ni và Mn và C 0.08% max Thành ph n

nh v y t o ra cho lo i thép này có kh n ng ch u n mòn cao trong

ph m vi nhi t đ khá r ng, không b nhi m t , m m d o, d u n, d hàn

- Ferritic là lo i thép không g có tính ch t c lý t ng t thép m m,

nh ng có kh n ng ch u n mòn cao h n thép m m (thép đen), b nhi m

t Thu c dòng này có th k ra các mác thép SUS 430, 410, 409,… Lo i

này có ch a kho ng >17% Chrom đ c s d ng đ làm đ gia d ng,

n i h i, máy gi t, các ki n trúc trong nhà …

- Austenitic-Ferritic (Duplex) ây là lo i thép có tính ch t “ gi a” lo i

Ferritic và Austenitic có tên g i chung là DUPLEX Thu c dòng này có

th k ra LDX 2101, SAF 2304, 2205, 253MA Lo i thép duplex có ch a

thành ph n Nickel ít h n nhi u so v i lo i Austenitic DUPLEX có đ c

tính tiêu bi u là đ b n ch u l c cao và đ m m d o Do nickel khan hi m

thì dòng DUPLEX đ c ng d ng đ thay th cho m t s mác thép thu c

dòng thép Austenitic nh SUS 304, 304L, 316, 316L, 310s…

- Martensitic Lo i này ch a kho ng 2% C và 11% đ n 13% Chrom, có đ

b n ch u l c và đ c ng t t, ch u n mòn m c đ t ng đ i c s

d ng nhi u đ ch t o cánh tuabin, l i dao.

AISI: American Iron and Steel Institute

cao (800~10000C) Vì v y h p kim nàyđ c dùng ph bi n

làm các d ng c c t g t kim lo i và phi kim lo i có đ c ng

cao c bi t h p kim c ng không c n nhi t luy n v n đ t đ

c ng t 85-92HRC

Ng i ta th ng dùng hai nhóm h p kim c ng sauđây:

+ Nhóm m t cacbit: WC + Co g i t t theo Liên Xô là nhóm BK

Nhóm này g m các ký hi u BK2, BK3, BK4, BK8, BK10, ,

BK25 Con s sau ch BK ch ph n tr m hàm l ng Co, còn

l i là ph n tr m hàm l ng WC Ví d BK8 có 8%Co và

92%WC Nhóm này có đ d o thích h p v i gia công v t li u

giòn, làm các khuôn kéo, khuôn ép

+ Nhóm hai cacbit: WC + TiC + Co g i t t theo Liên Xô là

nhóm TK Nhóm này g m các ký hi u sau: T30K4, T15K6,

1.2.4.1 Khái ni m v nhi t luy n kim lo i

- Nhi t luy n kim lo i là quá trình làm thayđ i tính ch t c a kim

lo i b ng cách nung nóng nó t i m t nhi tđ nh t đ nh, gi

nhi tđ đó m t th i gian và sau đó làm ngu i theo m t ch đ

nh tđ nh, nh đó mà thay đ i đ c tính ch t c a kim lo i theo ý

mu n Tác d ng c a quá trình gia công nhi t là làm thayđ i c u

t o m ng tinh th bên trong c a kim lo i khi n cho nh ng tính

ch t c a nó nh đ c ng, đ b n, tính d o, tính dai c ng thay

đ i

-Khi nhi t luy n, các kim lo i có m cđ thay đ i tính ch t khác

nhau M t s kim lo i h u nh không thayđ i tính ch t khi nhi t

luy n, m t s thayđ i r t ít, m t s khác l i thay đ i nhi u h n

- Lo i thép ít cacbon (ch a d i 0,3%) ít thayđ i khi nhi t luy n,

lo i thép cacbon trung bình thayđ i tính ch t khá rõ r t, còn lo i

thép d ng c thì thayđ i tính ch t rõ r t nh t khi nhi t luy n

1.2.4 K THU T NHI T LUY N THÉP

Các ph ng pháp nhi t luy n:

-

- Tôi

- Th ng hoa

- Ram

1.2.4.1 Khái ni m v nhi t luy n kim lo i

1.2.4 K THU T NHI T LUY N THÉP

1.2.4.2 Các ph ng pháp nhi t luy n kim lo i

a

- là quá trìnhđ t nóng v t ph m thép lên t i nhi t đ nh t

đ nh phù h p v i t ng lo i thép, gi nhi tđ đó m t th i

gian, sauđó làm ngu i r t ch m trong vài ti ng đ ng h

(th ng ti n hành làm ngu i trong lò) Sau khi có th kh

đ c nh ng ng l c d bên trong c a kim lo i do vi c làm

ngu i không đ u tr c đó gây ra, làm gi m đ c ng, làm t ng

b Th ng hoá

- Th ng hoá khác ch v t ph m thép sau khiđ c nung

nóng thìđ c làm ngu i t nhiên (đ ngu i ngoài tr i), th i

gianđ ngu i c ng nhanh h n so v i khi Nhi t đ nung

nóng v t ph m khi th ng hoá c ng gi ng nh nhi tđ nung

nóng v t ph m khi Sau khi th ng hóa, thép c ng có c u

trúcđ ng nh t và h t nh nh sau khi nh ng đ b n, đ dai

có ph n cao h n khi

- Vì th ng hoáđòi h i ít th i gian h n nên ng i ta

th ng dùng nó thay cho đ i v i thép cacbon th p và trung

bình M t s lo i thép h p kim sau khi gia công áp l c (cán,

rèn, d p) c ngđ c th ng hoá đ c i thi n c u trúc

- So v i th ng hoá là ph ng pháp kinh t h n vì không

đòi h i ph i làm ngu i trong lò

c Tôi

- Tôi là quá trình nung nóng v t ph m thép lên t i nhi t đ

nh tđ nh t ng ng v i t ng lo i thép, gi nhi tđ đó m t

th i gianđ nđ nh c u trúc c a kim lo i và sau đó làm ngu i

đ t ng t trong môi tr ng t ng ng v i t ng lo i thép Sau

khi tôi thép r t c ng và b n nh ng đ dai c a nó b gi m

xu ng, ng l c d c a thép t ng lên và thép tr nên giòn

- Mu n gi m ng l c d bên trong và gi m tính giòn c a thép

sau khi tôi ph i ti n hành ram

- Nhi u chi ti t quan tr ng b ng thép đ c tôiđ nâng cao c

tínhđáp ng yêu c u s d ng

- Nhi tđ nung nóng c a thép ph thu c vào thành ph n hoá

h c c a nó

Bi u đ thay đ i nhi t đ nung nóng các lo i thép khi tôi

- V t c n tôiđ c nung nóng trong lò đi n, lò than hay lò

mu i Th i gian gi nhi t c a v t c n tôi có th t vài phút

đ n n a gi tu theo chi u dày c a v t đ c tôi

- Ti p sauđó v t c n tôi đ c nhúng vào môi tr ng làm

ngu i có th là n c, d u ho c dung d ch mu i T c đ làm

ngu i có ý ngh a quy t đ nh c a quá trình tôi V t tôi càng c n

đ c ng cao bao nhiêu thì t c đ làm ngu i càng nhanh b y

nhiêu Môi tr ng có kh n ng làm ngu i nhanh nh t là dung

d ch n c mu i 10%, sauđó đ n n c nhi t đ th ng và

cu i cùng là d u

- N u theo yêu c u, v t ph m ch c n có b m t c ng, còn