Điều kiện làm việc và yêu cầu đối với thép chế tạo máy 2.. Đặc điểm thành phần của thép chế tạo máy 3.. Phân loại thép chế tạo máy 4.. Các loại thép chế tạo máy thông dụng Yêu cầu tín
Trang 1Ch
Ch−¬ −¬ −¬ng 6 ThÐp kÕt cÊu ng 6 ThÐp kÕt cÊu
Kh¸i niÖm chung thÐp kÕt cÊu
• A- ThÐp chÕ t¹o m¸y
• B- ThÐp x©y dùng
Lµ lo¹i thÐp chuyªn dïng lµm c¸c kÕt cÊu
trong chÕ t¹o m¸y vµ x©y dùng
Trang 26.1 Thép chế tạo máy
1 Điều kiện làm việc và yêu cầu đối với
thép chế tạo máy
2 Đặc điểm thành phần của thép chế
tạo máy
3 Phân loại thép chế tạo máy
4 Các loại thép chế tạo máy thông
dụng
Yêu cầu tính năng
(1) Độ bền, giới hạn chảy đủ lớn trên tiết diện làm việc của chi
tiết máy để không bị biến dạng hoặc phá hỏng khi quá tải;
(2) Độ bền mỏi cao đối với các chi tiết chịu tải trọng thay đổi;
(3) Đủ độ dẻo và độ dai để chống phá huỷ giòn
(4) Có độ cứng nhất định để chống mài mòn;
(5) Có khả năng chống ăn mòn trong môi trường làm việc của
chi tiết
(6) Có tính công nghệ thích hợp
(7) Giá thành có tính cạnh tranh cao
Trang 3Đặc điểm thành phần
• Thành phần cacbon : 0,10 ữ 0,65%
• Thành phần hợp kim:
Nhóm nguyên tố chính Cr, Ni, Mn, Si
Nhóm nguyên tố phụ : Mo, W, V, Ti, B
Thép chế tạo máy
• Đặc điểm thành phần :
a) Hàm l−ợng cacbon : 0,10 ữữữữ 0,65%
- Nhóm yêu cầu nặng về độ dẻo, độ dai 0,10 ữ ữ
0,25%C.
- Nhóm yêu cầu nặng về giới hạn chảy và độ dai
:0,30 ữ ữ 0,50%
- Nhóm yêu cầu nặng về giới hạn đàn hồi : 0,55
ữ 0,65%
Trang 4Thép chế tạo máy
• b) Thành phần hợp kim
• Mn, Si ≈ ≈ 1 ữ ữ 2%, Cr ≈ ≈ 1 ữ ữ 3% Ni ≈ ≈ 1 ữ ữ 3%,
rất ít khi dùng tới 5 ữ ữ 6% B chỉ dùng vi lượng
0,002 ữ ữ 0,005%,
• Nguyên tố phụ : Ti, Zr, Nb, V với hàm lượng
0,1 ữ ữ 0,2%
• Mo ≈ ≈ 0,30 ữ ữ 0,50% ; khắc phục giòn ram II,
Phân loại thép chế tạo máy
a) Phân loại theo công dụng và đặc điểm nhiệt luyện
- Thép thấm cacbon: C = 0,10 ữ 0,25%,
- Thép hoá tốt: C = 0,30 ữ 0,55%,
- Thép lò xo C = 0,5 ữ 0,65%,
- Thép có công dụng riêng: thép lá dập nguội, thép dễ
cắt, thép ổ lăn thép siêu bền
b) Phân loại theo độ thấm tôi
- Nhóm có độ thấm tôi thấp: δ ≤ 15mm
- Thép có độ thấm tôi trung bình: δ ≤ 35mm ,
- Thép có độ thấm tôi tương đối cao: δ ≤ 75mm,
- Thép có độ thấm tôi lớn: δ ≥ 100mm (trong nước),
Trang 5Thép thấm Cacbon
1) Hà H àà àm l m l m l−ợ −ợ −ợng cacbon l ng cacbon l ng cacbon lớớớớp thấm kh p thấm kh p thấm khôôôông ng ng đ−ợ đ−ợ đ−ợc qu c qu c quá áá á
cao, kho
cao, khoả ảả ảng 0,9 ng 0,9 ng 0,9 ữữữữ 1,0%; 1,0%;
Yêu cầu đối với lớp thấm
2) Gradient nồng độ cacbon từ ngoài vào lõi không quá dốc;
Đ
Đặ ặặ ặc c c đ đ điiiiểểểểm th m th m thà àà ành ph nh ph nh phầ ầầ ần thép n thép
thấm cacbon
• Thành phần cacbon : 0.1- 0,25%
• Thành phần hợp kim : Σ Σ NTHK < 5 %
• Nguyên tố hợp kim chính : Cr, Ni, Mn
• Nguyên tố hợp kim phụ : Ti ( <1%)
Trang 6thép thấm cacbon th
1)Nhóm thép thấm cacbon không hợp kim hoá
C15, C20, C25 - dẻ tiền, độ bền thấp, độ thấm tôi nhỏ
Cơ tớnh: Rm= 500ữữ600 N/mm2;
R0,2= 300 ữữ400N/mm2,
A = 15 ữữ20%;
Độ cứng bề mặt ≥≥60HRC 2) Nhóm thép thấm cacbon hợp kim hoá
*Các mác thép 15Cr, 20Cr, 15CrV, 20CrB) có độ thấm tôi không
lớn, dùng để chế tạo các chi tiết có tiết diện < 25mm, độ bền trung
bình
**12CrNi3A, 20CrNi2A, 12Cr2Ni4A, 18Cr2Ni4MoA) Thuộc loại có
độ bền cao và độ thấm tôi cao,
Chế tạo những chi tiết quan trọng, có thể tôi thấu tới tiết diện
100mm
Thép ho
Thép hoá áá á ttttố ố ốtttt
1)
1) Đ Đ Đặặặặc c c đđđđiiiiểểểểm th m th m thàààành ph nh ph nh phầầầần ho n ho n hoáááá hhhhọọọọcccc
Giòn ram I Giòn ram 2
Nguội nhanh
0C
100 300 500 700
aK Hàm l−ợng cacbon ≈ 0,30 ữ 0,50%;
Nguyên tố hợp kim chính : Cr, Ni, Mn, Si
Nguyên tố hợp kim phụ
Mo (0,3 ữữ0,5%), W (0,8 ữữ1,0%),
d
Thêm B
Thêm B ( 0,02-0,03%) để tăng độ thấm tôi
Trang 7ả
ảả
ảnh h nh h nh hưở ưở ưởng c ng c ng củ ủ ủa nguy a nguy a nguyêêêên t n t n tố ố ố h h hợ ợ ợp kim p kim
đ
đến m ến m ến mứ ứ ức c c độ độ độ ho ho hoá áá á bền thép bền thép
240mm
900
1000
800
700
600
500
Bề mặt
Bề mặt
Lừi
N
Nâ ââ âng cao ng cao ng cao độ độ độ thấm t thấm t thấm tô ô ôiiii
Thép cacbon
Vth
Thép hợp kim
Vth
Trang 8ccccá áá ác lo c lo c loạ ạạ ại Thép ho i Thép ho i Thép hoá áá á ttttố ố ốtttt
1 - Nhóm thép các bon hoá tốt : C35, C40, C45, C50
Chi tiết < 10 ữ15mm
2 - Nhóm thép hợp kim hoá tốt:
-Được hợp kim hoá bằng một nguyên tố :
40Cr, 40CrB, 45Cr, 45Mn
-Được hợp kim hoá bằng 2-3 nguyên tố :
Cr-Mn; Cr-Ni; Cr-Mn-Si; Cr-Ni-Mo
30CrMnSiA, 30CrNiMoA, 38CrNi3MoVA, 45CrNiMoVA
18Cr2Ni4WA chi tiết Φ140mm nung 860 ữ 8800C tôi nguội
trong không khí, ram 150 ữ 1600C đạt Rm = 1128MPa Re=
884MPa, A = 50%, Z = 11%, KCU = 1166kJ/m2
3 - Thép mactenxit cacbon thấp
•Nhiệệệệt luy Nhi t luy t luyệệệện thép ho n thép ho n thép hoáááá ttttốốốốtttt: Tôi + ram cao
0,8 50
12 1100 1200
k.khí 600
850/dầu
38CrNi3MoA
0,8 50
12 950 1100 dầu
620 850/dầu
40CrNiMoA
0,6 45
11 800 1000 dầu
500 820/dầu
40CrCrNi
0,5 45
10 850 1100 dầu
540 880/dầu
30CrMnSi
0,4 40
9 900 1100 dầu
520 830/dầu
50Cr
0,6 45
10 800 1000 nước,dầu
500 860/dầu
40Cr
KCU (MJ/m 2 )
Z (%)
A (%)
R0,2 (MPs)
Rm (MPa)
Môi trường nguội
Nhiệt độ ( 0 C)
Cơ tính Ram
Chế độ tôi
0 C/MT
nguội
Mác thép
Trang 9Thép l
Trong l
Trong lààààm vim vim việệệệc luc luc luôôôôn chịu tn chịu tn chịu tảảảải tri tri trọọọọng va ng va ng va đậđậđập hop hop hoặặặặc thay c thay c thay đổđổđổi lii lii liêêêên n
tục, y
tục, yêêêêu cu cu cầầầầu chi tiết trong lu chi tiết trong lu chi tiết trong lààààm vim vim việệệệc chc chc chỉỉỉỉ biến dbiến dbiến dạạạạng ng ng đàn hn hn hồi, i,
kh
khôôôông xng xng xảảảảy ra biến dy ra biến dy ra biến dạạạạng dng dng dẻẻẻẻo, o, o, đồđồđồng thời phng thời phng thời phảảảải có gii có gii có giớớớới hi hi hạạạạn n
bền m
bền mỏỏỏỏi cao.i cao
YYYYêêêêu c u c u cầ ầầ ầu c u c u cơ ơ ơ bbbbả ảả ản v n v n vớ ớ ới v i v i vậ ậậ ật li t li t liệệệệu l u l u lò ò ò xo xo
• Gi Gi Giớớớới h i h i hạ ạạ ạn n n đà đà đàn h n h n hồồồồi cao i cao
• Kh Kh Khôôôông cho phép có biến d ng cho phép có biến d ng cho phép có biến dạ ạạ ạng d ng d ng dẻẻẻẻo, o,
• T TTTỷỷỷỷ llllệệệệ R RR R0,02/Rm (t (tứứứức c c σ σch////σ σb bb b) = 0,85 ) = 0,85 ữữữữ 0,95 0,95.
• Độộộộ ccccứứứứng trong kho Đ ng trong kho ng trong khoả ảả ảng 35 ng 35 ng 35 ữữữữ 45HRC 45HRC
• Gi Gi Giớớớới h i h i hạ ạạ ạn bền m n bền m n bền mỏỏỏỏi cao i cao i cao để để để thích thích thích ứứứứng v ng v ng vớớớới i i i đđđđiều iều
ki
kiệệệện l n l n là àà àm vi m vi m việệệệc t c t c tả ảả ải tr i tr i trọọọọng thay ng thay ng thay đổ đổ đổi chu k i chu k i chu kỳỳỳỳ
Trang 10đặ
đặc di c di c diểểểểm thép l m thép l m thép lò ò ò xo xo
Đ Đ Đặ ặặ ặc c c đ đđ điiiiểểểểm th m th m thà àà ành ph nh ph nh phầ ầầ ầnnnn
Đ Đ Đặ ặặ ặc c c đ đđ điiiiểểểểm nhi m nhi m nhiệệệệt luy t luy t luyệệệện l n l n lòòòò xo xo
H
Hà àà àm l m l m l−ợ −ợ −ợng cacbon ng cacbon ng cacbon ≈≈≈≈ 0,50 0,50 0,50 ữữữữ 0,70% 0,70%
H
Hà àà àm l m l m l−ợ −ợ −ợng h ng h ng hợợợợp kim : p kim : p kim : Si, Mn (1 Si, Mn (1 Si, Mn (1 ữữữữ 2%) 2%)
Cr
Cr để để để ttttă ăă ăng ng ng độ độ độ thấm t thấm t thấm tôôôôi i i i
Tôi thành mactenxit, sau đó
Ram trung bình (400 ữ 500oC) → xoocbit ram
CCCCá áá ác lo c lo c loạ ạạ ại thép l i thép l i thép lò ò ò xo xo
C
Cáááác loc loc loạạạại thép li thép li thép lòòòò xo cacbon nhxo cacbon nhxo cacbon nh−−−− C65, C60 C65, C60 C65, C60 đ−ợđ−ợđ−ợc sc sc sửửửử dụng dụng
rrrrộộộộng rng rng rããããi Do thép có i Do thép có i Do thép có độđộđộ thấm tthấm tthấm tôôôôi nhi nhi nhỏỏỏỏ nnnnêêêên thn thn th−−−−ờng dờng dờng dùùùùng ng
ởởởở ddddạạạạng sng sng sợợợợi thép vui thép vui thép vuốốốốt ngut ngut nguộộộội (i (i (ΦΦΦ ≤≤5mm)
Thép CD90A, CD100A, CD110A, CD120A có
Thép CD90A, CD100A, CD110A, CD120A có độđộđộ bền rất bền rất
cao, gi
cao, giớớớới hi hi hạạạạn n n đàđàđàn hn hn hồồồồi cao di cao di cao dùùùùng bng bng bệệệện cn cn cáááác sc sc sợợợợi di di dâââây cy cy cááááp p
chịu l
chịu lựựựực, ruc, ruc, ruộộộột dt dt dâââây phanh, dy phanh, dy phanh, dâââây y y đàđàđàn v.v.n v.v
C
Cáááác thép lc thép lc thép lòòòò xo hxo hxo hợợợợp kim p kim 60Si, 60Si2, 60SiMn, 55SiMn,
ho
hoặặặặc 55Si2Mn 60Si2Mn có gic 55Si2Mn 60Si2Mn có gic 55Si2Mn 60Si2Mn có giớớớới hi hi hạạạạn n n đàđàđàn hn hn hồồồồi cao,i cao, độ
thấm t
thấm tôôôôi i i i đ−ợđ−ợđ−ợc nc nc nââââng cao, có thng cao, có thng cao, có thểểểể ttttôôôôi trong di trong di trong dầầầầu, u,
Trang 11CCCCá áá ác thép kết cấu có c c thép kết cấu có c c thép kết cấu có cô ô ông dụng ri ng dụng ri ng dụng riêêêêng ng
Thép siêu bền : (R m ) > 1462MPa, đồng thời có đủ độ dẻo dai.
1) Thép siêu bền hợp kim thấp : 40CrNiMo
2) Thép siêu bền dạng mactenxit hoá già:
Thép
Thép ổổổổ llllăăăăn : n : OL100Cr2 [C (0,95 ữ1,05%); Cr (1,30 ữ 1,65%)]
• Có độ cứng bề mặt cao, khả năng chống mài mòn cao;
- Có giới hạn bền mỏi tiếp xúc cao, không bị tróc rỗ
Thép d
Thép dậậậập ngu p ngu p nguộộộộiiii : : : : C05s, C08s, C10s, C15s
Thép dễ c
Thép dễ cắắắắt g t g t gọọọọt : t : 0,08 ữ0,2% S; 0,08 ữ0,15%P
Thép x Thép xâ ââ ây d y d y dự ự ựng th ng th ng thô ô ông dụng ng dụng
-PhPhPhâââân nhóm An nhóm A: mác thép ký hiệu bằng ký hiệu CTxx,
chỉ đ−ợc bảo đảm về mặt cơ tính
-Phân nhóm B: mác thép ký hiệu bằng ký hiệu BCTxx,
chỉ đ−ợc bảo đảm về mặt thành phần hoá học
-Phân nhóm C: mác thép ký hiệu bằng ký hiệu CCTxx,
qui định cả cơ tính lẫn thành phần hoá học
Trang 12ThÐp kÕt cÊu dïng trong x©y dùng