Cơ sở kỹ thuật cơ khí đỗ xuân đinh, bùi lê gôn, phạm đình sùng

Theo các nhà kĩ thuật, kim loại được quan niệm là các vật thể có những dấu hiệu chung đặc trưng như: khả năng dãn điện, dãn nhiệt cao, có độ bền tương đối cao, cố khá năng biến dạng dẻo

cợ sơ

KỸ T H U Â T

C ơ KHI

LỜI NÓI ĐẦU

Giáo trình "Cơ sở kỹ thuật cơ khí " dùng đ ể giảng dạy vù học tập cho sinh viên

thuộc các chuyên ngành phi cơ khí tại trường Đại học Xảy dựng.

Hiện tại, đây là giáo trình chính cung cấp những kiêh thức cơ bản nhất về kỹ thuật

cơ khí cho các sinh viên chính quy và tại chức chuyên ngành Vật liệu xây dựng, Kỹ thuật môi trường Giáo trình có 3 phần, bao gồm 16 chương : Sáu chương đầu cung cấp những kiến thức cơ bản về vật liệu cơ khí, những khái niệm về nhiệt luyện, các phương pháp gia công kim loại Năm chương tiếp theo là những khái niệm về cơ cấu và máy, động học và động lực học của cơ câu và máy đặc trưng Năm chương cuối là những khái niệm cơ bản về tính toán thiết k ế những chi tiết máy có công dụng chung.

Giáo trình "Cơ sở kỹ thuật cơ khí”do nhóm cán bộ giảng dạy bộ môn Cơ sở cơ khí

biên soạn với sự phân công như sau:

- ThS Phạm Đình Sùng viết các chương 1 ,2 ,3 , 4, 5, 6.

- ThS Bùi Lê Gôn viết các chương 7, 8, 9 ,1 0 ,1 1

- PGS.TS Đ ỗ Xuân Đinh chủ biên và viết các chương 12,13,14,15,16.

Với giáo trình này, những người biên soạn chúng tôi mong muốn cung cấp cho bạn đọc những khái niệm cơ bản nhất, tối thiểu nhất và dễ hiểu nhất về kỹ thuật cơ khí, tạo thuận lợi cho người đọc trong quá trình học tập, tìm hiểu và khai thác hợp lý các thiết bi và máy chuyên ngành Trong quá trình biên soạn sẽ không tránh khỏi những khiếm khuyết, do vậy chúng tôi rất mong nhận được các ý kiến đóng góp b ổ sung đ ể cuốn sách được hoàn thiện hơn.

Mọi ỷ kiến đóng góp xin gửi về:

- Bộ môn Cơ sở cơ khí, khoa Cơ khí xây dựng, trường Đại học Xây dựng, s ố 55 đường Giải Phóng, Hà Nội.

- Nhà xuất bản Xây dựng - 37 Lê Đại Hành - Hà Nội.

Các tác giả

PHẦN IKIM LOẠI HỌC, NHIỆT LUYỆN

VÀ CÔNG NGHỆ GIA CÔNG KIM LOẠI

Chương 1

NHŨNG KHÁI NIỆM c ơ BẢN VỂ KIM LOẠI VÀ HỢP KIM

1.1 KIM LOẠI VÀ NHŨNG TÍNH CHẤT QUAN TRỌNG CỦA NÓ

1.1.1 Kim loại

Theo các nhà hoá học, kim loại được định nghĩa là những nguyên tố mà trong quá trình tham gia các phản ứng hoá học chúng có xu hướng nhường điện tử ở lớp ngoài

cùng (các điện tử hoá trị) Theo các nhà kĩ thuật, kim loại được quan niệm là các vật

thể có những dấu hiệu chung đặc trưng như: khả năng dãn điện, dãn nhiệt cao, có độ bền tương đối cao, cố khá năng biến dạng dẻo khi bị ngoại lực tác dụng, có ánh kim (nếu không bị che phủ bởi một lớp là sản phẩm của phản ứng hoá học, ví dụ lớp oxit) Trừthuỷ ngân, tất cả các kim loại ở nhiệt độ bình thường đều có cấu trúc tinh thể.

Khoảng 3/4 các nguyên tố trong bảng hệ thống tuần hoàn là kim loại, còn lại khoảng 1/4 các nguyên tố là á kim, song giữa

kim loại và á kim không có ranh giới rõ rệt

Liên kết kim loại được hình thành do lực hút

giữa các ion dương và các điện tử không bị ràng

buộc vào một nguyên tử cụ thể nào Có thể hình

dung liên kết kim loại như sau (hình 1.1): các

ion dương tạo thành mạng xác định, trong đó

các điện tử hoá trị tự do chuyển động như chất

khí lý tưởng

Liên kết ion là kết quả của các lực hút tĩnh

điện giữa các ion trái dấu, ví dụ NaCl Liên kết

đồng hoá trị được hình thành do sự góp chung

các điện tử giữa hai hay nhiều nguyên tử

Hình 1.1: Liên kết kim loại

5

Năng lượng liên kết là tổng họp lực đẩy và hút tĩnh điện giữa các ion dương và mây điện tử tự do Chính điều đó dẫn tới việc xuất hiện các cấu trúc hỗn họp và tạo sự dịch chuyên các nguyên tử mà liên kết vẫn không bị phá huỷ (liên quan đến biến dạng dẻo).Trong liên kết ion và đồng hoá trị, các điện tử hoá trị bị hút chặt và khổng thể tham gia trong quá trình tạo ra dòng điện, trong liên kết kim loại, các điện tử hóa trị tự do là nguyên nhân gây ra độ dẫn điện của kim loại.

Hợp kim được sử dụng rộng rãi vì các lí do sau:

- Dễ chế tạo, giá thành 1'ẻ hơn kim loại nguyên chất

- Có tính tổng hợp tốt hơn kim loại nguyên chất

- Một số họp kim có tính chất đặc biệt mà kim loại nguyên chất không có như độ bền cao, khối lượng riêng nhỏ, không gi, chịu nhiệt

- Tính công nghệ tốt (tính đúc, tính gia công cắt gọt )

1.1.3 Những tính chất quan trọng của kim loại và hợp kim

a) Lí tính: Tính dẫn điện, dẫn nhiệt, khối lượng riêng,

từ tính, nhiệt độ nóng chảy Các tính chất này được

nghiên cứu để sứ dụng kim loại và hợp kim một cách tối

ưu trong khi vãn đảm bảo các yêu cầu về kinh tế và kỹ

thuật Ví dụ: các họp kim có khối lượng riêng nhỏ, có độ

bền cao (ví dụ đuyra) được sử dụng trong lĩnh vực hàng

không và vũ trụ Đồng và nhôm có độ dẫn điện cao được

sử dụng trong lĩnh vực điện, điện tử

h) Hoú tính: Tính chống ăn mòn trong các môi trường

khác nhau

c) Cơ tính: Cơ tính của vật liệu được xác định bằng

các phương pháp thử khác nhau tuỳ theo bản chất tải

(chủng loại, độ lớn, tốc độ) và môi trường tải (nhiệt

độ, thời gian, hoạt tính) Đơn giản và thông dụng là

phương pháp thử kéo, trone đó mẫu thử kéo chịu lực

Hình 1.2: Đường cong ứng suất hiển dạng (lực túc dụng - hiến dạng)

kéo một chiều trùng với trục mẫu, tăng dần cho tới khi mẫu đứt Kết quả thử được ghi trên giản đồ kéo biểu thị quan hệ giữa lực kéo và độ giãn dài (hoặc ứng suất và biến dạng, trong đó phân biệt 3 giai đoạn) (hình 1.2):

- Biến dạng thuận nghịch,

mất ngay sau khi bỏ tải hoặc

sau một thời gian xác định

- Biến dạng không thuận

nghịch, còn giữ lại sau khi bỏ tải

lại sự xâm nhập của vật khác

vào vật liệu Độ cứng được xác

Brinell(H B), R ockw ell (HRC,HRB), V icker (HV), Knoop (HK) Phương pháp

đo độ cứng Brrinell sử dụng viên bi thép tôi, mũi đo của phương pháp Rokw ell thường là mũi kim cương hình nón; hai phương pháp sau là mũi kim cương hình tháp đều và hình tháp cho vết đo hình thoi Giữa độ cứng và giới hạn bền kéo của một số vật liệu (đặc biệt là đối với thép cacbon thấp và thép hợp kim thấp) có mối quan hệ:

ơ b = (3 ,1 ^4 ,l)H B (1.1)

Đối với thép cacbon thấp sau thường hoá, người ta sử dụng giá trị 3,6; như vậy có thê từ việc đo đơn giản độ cứng ta có thể xác định tương đối giá trị độ bền kéo của vật liệ u

7

d) Tính công nghệ

Tổng hợp các tính chất cơ học và vật lí của vật liệu cho phép trong những điều kiện nhất định và với phương pháp xử lí nhất định để chế tạo ra bán thành phẩm hoặc thành phẩm được gọi là tính công nghệ của vật liệu Những tính chất công nghệ quan trọng của vật liệu như: tính hàn, tính đúc, tính gia công bằng áp lực, tính cắt gọt

Ví dụ: Thép có tính hàn tốt hơn gang vì trong những điều kiện như nhau, thép có thể

tạo nên liên kết hấn tốt hơn vạ dễ dàng hơn so với liên kết hàn giữa hai chi tiết bằng gang; tính đúc của gang tốt hơn của thép vì nhiệt độ nóng chảy của nó thấp, độ chảy loãng cao

1.2 CẤU TẠO TINH THỂ CỦA KIM LOẠI

1.2.1 Mạng tinh thể

Trong các chất có cấu tạo tinh thể,

trong đó có kim loại, các nguyên tử

được sắp xếp trong không gian theo

một trật tự hình học nhất định và tạo

thành mạng tinh thể Phần không gian

nhỏ nhất mang mọi quy luật đặc trưng

cho 1 kiểu mạng gọi là ô cơ hản Như

vậy có thể coi vô số các ô cơ bản xếp

liên tiếp nhau tạo thành mạng tinh thể

Kích thước của ô cơ bản gọi là thông

số mạng

1.2.2 Các kiểu mạng tinh thể

thường gặp

a) Mạng tinh thể lập phương tâm

khối (Body Centered Cuhic - BCC)

Ô cơ bản là một khối lập phương có

cạnh là a Các nguyên tử nằm tại đỉnh

và tâm của hình lập phương (hình.4b)

Một số kim loại có kiểu mạng này như

Fe- a , Cr, w, Mo

b) Mạng tinh th ể lập phương tâm

mặt ịFace Centeved Cuhic-FCC)'

Ô cơ bản là một khối lập phương

cạnh là a Các nguyên tử nằm tại đỉnh

Hình 1.4 : Các kiểu ô cơ bản thường

gặp của kim loại a- 0 cơ bản mạng lập phương tâm mặt b- o cơ bản mạng lập phương tàm khôi

của khối lập phương và tâm của các mặt (hình 1.4a) Một số kim loại có kiểu mạng này như Fe-y, Cu, Al, Ni, Pb, Au, Ag

c) Mạng tinh thể sáu phương xếp chặt (Hexagonal Close-Packed - HCP)

Ô cơ sở của mạng sáu phương xếp chặt là khối lăng trụ lục giác với hằng số mạng là

a và c, các nguyên tử nằm ở 12 góc, tâm của 2 mặt đáy và tâm của 3 khối láng trụ tam giác đều, cách nhau (hình 1,4c) Một số kim loại có kiểu mạng này như Zn, Mg, Ti, Co

1.2.3 Một sô đặc trung của mạng tinh thể

a) Thông số mạng (hằng sô'mạng), là kích thước cơ bản của ô cơbản

Hệ BCC: Thông số mạng là a, đường chéo của hình lập phương là d, bán kính nguyên tử là r, các nguyên tử tiếp xúc nhau theo đường chéo của hình lập phương, ta có:

4r = d = a-\/3 => r = aV 3/4

Hệ FCC: Tương tự trên ta có 4r = aV2 => r = aV 2/4(các nguyên tử tiếp xúc nhau trên đường chéo của hình vuông mặt của hình lập phương)

Hệ HCP: Thông số mạng là a và c, ta có c/a = 1,633

b) Mật độ nguyên tử của mạng tinh thể

Mật độ nguyên tử của mạng tinh thể M là tỉ số giữa thể tích các nguyên tử nằm trọn trong 1 ô cơ bản và thể tích của ô cơ bản tính ra phần trăm :

VTrong đó: n - Số nguyên tử nằm trọn trong 1 ô cơ bản

r = —:—

4

o 4 _ /a^ \ 32,— 7 ĩ ( - )

M = - 3 X100% = 68%

aTương tự ta có đối với mạng lập phương tâm mặt M = 74% và mạng sáu phương xếp chặt M = 74%

9

1.2.4 Chuyển biến pha của kim loại

Thông thường mỗi kim loại có một kiểu mạng nhất định Một sô kim loại khi ở các khoảng nhiệt độ khác nhau có các kiểu mạng khác nhau và quá trình chuyển biến từ kiểu mạng này sang kiểu mạng khác phụ thuộc vào nhiệt độ gọi là chuyển biến pha (chuyển biến thù hình) Tính chất này của kim loại được gọi là tính thù hình

Người ta kí hiệu các dạng thù hình của 1 nguyên tố bằng các chữ Hi Lạp a , p, Ỵ

Ví dụ: Sắt

Ở nhiệt độ dưới 91 l°c sắt có mạng tinh

thể là lập phưomg tâm khối (a « 2,88KX)

Tại nhiệt độ 768°c là nhiệt độ chuyển

biến từ (nhiệt độ Curie): ở dưới nhiệt độ

768°c sắt có từ tính, trên nhiệt độ 768°c

sắt mất từ tính Như vậy ở nhiệt độ 768°c

chỉ có chuyển biến từ chứ không có

chuyển biến về cấu trúc mạng tinh thể,

chuyển biến tại nhiệt độ này còn được gọi

là chuyển pha loại II theo Landao Ó

khoảng nhiệt độ từ 911°c đến 1392°c sắt

có mạng tinh thể lập phương tâm mặt

(a = 3,64KX) được kí hiệu là Fe - Ỵ Trong

khoảng nhiệt độ 1392°c đến 1539°c

(nhiệt độ nóng chảy của sắt nguyên chất),

sắt có mạng lập phương tâm khối

số tính chất của kim loại như ứng xử của kim loại khi có ngoại lực tác dụng (biến cứng, biêh dạng dẻo), độ dẫn điện,

H ình 1.6: Sơ đổ sai ì ệch điểm a- Nút trống ;

h- Xen kẽ (nguyên tử của kim loại cơ hem); c- Xen kể (tạp chất);

d- Nguyên tử thay th ể (tạp chất).

Nút trống có ảnh hưởng lớn đến cơ chế và tốc độ khuyếch tán của kim loại và hợp kim (ví dụ khi ủ đồng đều hóa thành phần hợp kim) Nguyên tử xen kẽ dễ khuyếch tán hơn so với nguyên tử thay thế vì không cần nút trống làm trung gian Các nguyên tử tạp

có thể tương tác và cản trở chuyển động của lệch, vì vậy chúng có ảnh hưởng đến cơ chế, hình thái biến dạng dẻo

1.3.2 Sai lệch đường - lệch

Sai lệch đường - gọi là lệch (dislocation) là loại sai lệch có kích thước nhỏ (cỡ

nguyên tử) theo hai chiều và rất lớn theo chiều thứ 3 trong tinh thể

a) Lệch hiên

Có thể hình dung lệch biên bằng cách chèn thêm một nửa mặt phẳng nguyên tử ABCD vào nửa phần trên của tinh thể lí tưởng (hình 1.7a) sự xuất hiện thêm nửa mặt làm cho cạc mặt phẳng nguyên tử khác nằm về hai phía trở nên không hoàn toàn song song với nhau Nửa tinh thể phía trên đường AB chịu ứng suất nén, nửa dưới chịu ứng suất kéo Đường AB có chiều dài hàng vạn hằng số mạng gọi là trục lệch, là biên giới phía trong của nửa mặt ABCD, vì vậy gọi là lệch biên

11

Hình 1.7 : M ô hình tạo lệch trong mạng tinh th ể b) Lệch xoắn

Có thể hình dung bằng mô hình trượt ép (hình 1.8) c ắ t tinh thể lí tưởng theo một nửa mặt phẳng ABCD, xê dịch hai mép ngoài ngược chiều nhau sao cho các nguyên tử mặt ngoài xê dịch một đoạn bằng hằng số mạng theo đường CD Như vậy các nguyên tử

sẽ xắp xếp lại quanh AB theo đường xoắn ốc (hình 1.8b),AB gọi là trục của lệch xoắn

là nhiệt độ kết tinh Tkt Đối với các chất có cấu trúc tinh thể, Tkt = const

Sự phụ thuộc của năng lượng tự do của pha rắn và pha lỏng vào nhiệt độ như trên hình 1.11

Tại nhiệt độ Tkt, Gr = Ge, có sự cân bằng giữa thể rắn và thể lỏng, chưa xảy ra kết tinh

Khi T > Tkt, G, > Ge, vật chất tồn tại ở thể lỏng (có năng lượng thấp).

Khi T < Tkt, Gr < Ge, vật chất tồn tại ở thể

lỏng (có năng lượng thấp)

1.4.2 Cơ cấu của quá trình kết tinh

Quá trình kết tinh được đặc trưng bằng 2

quá trình:

- Tốc độ tạo ra các mầm kết tinh, tức là số

lượng mầm kết tinh (N) xuất hiện trong một

đơn vị thể tích pha-lỏng trong đơn vị thời

gian

- Tốc độ lổn lên của mầm kết tinh (s), tức

là tốc độ dịch chuyển biên tinh thể - pha lỏng

vào trong kim loại lỏng

Có hai loại mầm kết tinh: {Ul) vao

- Mầm tự sinh: sinh ra từ bản thân kim loại lỏng

- Mầm không tự sinh: sinh ra trên bề mặt các chất

rắn có sẵn như thành khuôn, tạp chất hoặc các chất

khác có mặt trong kim loại lỏng

Việc xuất hiện tâm mầm thể tích V làm giảm năng

lượng tự do (eltalpy tự do) của hệ một lượng V.AGV

(ÀGV - chuyển biến năng lượng tự do khi kết tinh 1 g

nguyên tử chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái

rắn) Mặt khác năng lượng để tạo ra bề mặt là Q.y (y -

sức căng bề mặt).Sự biến đổi năng lượng tự do phụ

thuộc vào bán kính tâm mầm như trên hình 1.10

Từ hình 1.10 ta có thể rút ra nhận xét: chỉ có những

tâm mầm có bán kính lớn hơn bán kính tới hạn rc mới

phát triển lớn lên được vì nó gắn liền với quá trình

giảm năng lượng tự do (entalpy) của hệ

1.4.3 Độ hạt

Mỗi tâm mầm sau này phát triển lên thành 1 hạt và

tạo nên đa tinh thể Các hạt có định hướng khác nhau

và phân cách nhau bằng biên giới hạt Nếu vật tinh thể có mạng thống nhất và phương không đổi trong toàn bộ thể tích thì gọi là đơn tinh thể Có thể coi đơn tinh thể là một hạt duy nhất.'

Hình 1.10 : Sự thay đổi năng lượng tự do ỀG của tâm mẩm phụ thuộc vào hán kính

tâm mầm

Hình 1.9 : Sự phụ thuộc của năng lượng tự do của pha rắn (G,) và pha lỏng

13

Độ hạt có ý nghĩa quan trọng vì nó ảnh hưởng đến cơ tính (giới hạn chảy) theo biểu thức Hall-Petch:

Trong đó: ÕD, k - hằng số của vật liệu

D- kích thước trung bình của hạtVậy để tăng cơ tính, người ta dùng các biện pháp để làm nhỏ hạt, có thể dùng một số phương pháp sau:

- Tăng tốc độ làm nguội

- Pha thêm một số chất đóng vai trò mầm không tự sinh (ví dụ cho AI vào thép lỏng,

AI phản ứng với ô xy tạo A1,03 và nó đóng vai trò mầm kết tinh) số lượng mầm kết tinh lớn dẫn đến kích thước dưới hạt nhỏ

- Cho vào kim loại lỏng chất biến tính làm giảm tốc độ phát triển mầm

- Dùng cơ hoc vât lí để tăng số lương tâm mầm giảm tốc đô Dhát triển mầm như:

Hình 1.11: T ổ chức

ha vùng của thỏi đúc 1) Vùng da đúc; 2) Vùng tinh t h ể

hình trụ;

3) Vùng tinh th ể thô

vù đều trục (LC : lõm co).

Hợp kim là sự kết hợp của hai hoặc nhiều nguyên tố trong đó nguyên tô' chính ì à kim loại và bản thân hợp kim mang tính chất kim loại.

1.5.1 Tính chất của hợp kim

So với kim loại nguyên chất, hợp kim có một số tính chất sau:

a) Có cơ tính cao hơn so với kim loại: giới hạn bền, độ cứng cao hơn so với kim loại,

độ dãn dài tương đối, độ thất tỷ đối và độ dai va chạm vẫn đảm bảo

b) Tính công nghệ như tính đúc, tính hàn, tính gia công cắt gọt được cải thiện hơn so với kim loại.

dùng rung động, siêu âm, từ trường

c) Một s ố hợp kim có tính chất hoá lí đặc biệt: thép hợp kim có hàm lượng

Cr > 12,5% có khả năng chống ăn mòn tốt (thép không gỉ);thép có hàm lượng Mn > 2% chịu va đập tốt; thép có chứa Ni, Co có khả năng làm việc ở nhiệt độ cao

1.5.2 Các thành phần chủ yếu của tổ chức hợp kim

a) Dung dịch rắn (dung dịch đặc)

Phần lốn các kim loại có thể pha trôn vófi nhau (hoà tan) ở trạng thái lỏpg tạo nên chất lỏng đồng nhất Ở một số họp kim, khả năng pha trộn này vẫn giữ được ở trạng thái rắn tạo nên pha có cấu tạo riêng biệt được gọi là dung dịch rắn Dưới kính hiển vi, tổ chức của dung dịch rắn giống tổ chức của kim loại nguyên chất (hình 1.12a) Trong dung dịch rắn, kim loại

cơ sở chiếm phần lớn và được gọi là dung môi, nguyên tố khác chiếm hàm lượng ít hơn gọi là nguyên tố hoà tan Tuỳ theo vị trí của nguyên tố hoà tan ta phân biệt:

- Dung dịch rắn thay thế: Nguyên tử của nguyên tố hoà tan thay thế vị trí nguyên tử của dung môi

- Dung dịch rắn xen kẽ: Nguyên tử của nguyên tố hoà tan nằm xen kẽ giữa các nguyên tử của dung môi

b) Hợp chất hoá học

Các nguyên tử của các nguyên tố có tính chất điện hoá khác nhau kết hợp với nhau ứng với một công thực hoá học nhất định tạo nên hợp chất hoá học (Ví dụ: Fe3C, TiC ) Chúng có mạng tinh thể khác với mạng tinh thể của kim loại thành phần, thường

có độ cứng cao, nhiệt độ nóng chảy cao

c) Hỗn hợp cơ học

Hai nguyên tố A và B không có khả năng hoà tan vào nhau tạo thành dung dịch rắn, không có phản ứng hoá học với nhau để tạo thành hợp chất hoá học mà chỉ tạo thành những hạt riêng rẽ liên kết với nhau bằng lực cơ học thuần tuý tạo nên hỗn hợp cơ học, (hình 1.12b)

Hình 1.12 a) Du nạ dich rắn; b) Hỗn hợp cơ học

15

Hỗn hợp cơ học có thể giữa hai kim loại, giữa hai dung dịch đặc, giữa dung dịch đặc với hợp chất hoá học.

1.6 HỢP KIM SẮT - CAC BON

Hợp kim được sử dụng rộng rãi nhất trong công nghiệp là hợp kim sắt - cacbon Tuỳ theo hàm lượng của cacbon , ta có thể có sắt nguyên chất, thép hoặc gang

1.6.1 Một sô khái niệm cơ bản

Trước hết ta xét một số khái niệm:

- Cấu tử là các nguyên tố hay hợp chất hoá học bền vững tạo nên vật liệu

- Hệ là từ dùng để chỉ một tập hợp vật thể riêng biệt của vật liệu trong điều kiện xác định hoặc là một loại hợp kim khác nhau với các cấu tử giống nhau

- Pha là tổ hợp có thành phần đổng nhất của hệ (hợp kim) có cấu trúc và tính chất vật

lí, hoá học, cơ học xác định, được phân cách vói pha khác bởi bề mặt phân cách pha mà tại đó các tính chất thay đổi đột ngột

V í dụ: Kim loại nguyên chất (C = 1) khi nóng chảy hoặc kết tinh tồn tại hai pha

(lỏng, rắn) số bậc tự do F = 1 - 2 + 1 = 0 Điều này chứng tỏ kim loại nguyên chất kết

‘tinh hay nóng chảy ở nhiệt độ không đổi

Hợp kim Cu - Ni ở nhiệt độ thường là dung dịch rắn, khi nung nóng sẽ trở thành dung dịch lỏng, trong quá trình nóng chảy, số pha là 2, số bậc tự do bằng 1 (F = 2 - 2 + 1= 1), điều này chứng tỏ quá trình trên xảy ra trong một khoảng nhiệt độ (nhiệt độ biến đổi), hoặc tại một nhiệt độ nào đó trong quá trình nóng chảy ta có thê thay đổi chút ít thành phần mà vẫn giữ cho hợp kim ở trạng thái hai pha này

1.6.2 Giản đồ pha và công dụng

Giản đồ pha (hay còn gọi là giản đồ trạng thái) của một hệ là công cụ biểu thị mối quan hệ giữa nhiệt độ, thành phần và số lượng các pha của hệ đó ở trạng thái cân bằng

Các giản đồ pha được xây dựng bằng thực nghiệm Từ giản đổ pha của hệ hai cấu tử dễ dàng xác định được các thông tin sau cho một thành phần xác định ở nhiệt độ nào đó:

- Các pha tồn tại: căn cứ vào nhiệt độ và thành phần đã cho ta sẽ xác định được tổ chức pha tương ứng

- Thành phần pha

- Tỷ lệ giữa các pha

- Nhiệt độ chảy (kết tinh) của vật liệu

- Các chuyển biến pha: sự xuất hiện và biến mất của các pha khi nung nóng và làm nguội

1.6.3 Giản đồ pha Fe - c (Fe - Fe3C)

Trong thực tế chỉ khảo sát giản đồ với lượng c từ 0% đến 6,67% (tương ứng với hợp chất xêmemtít Fe3C)

Fe có hai loại mạng tinh thể với ba dạng thù hình: mạng lập phương tâm mặt tồn tại trong khoảng 911° - 1392°c có kí hiệu là y - Fe, còn ngoài khoảng đó là mạng lập phương tàm khối: dưới 911°c có ký hiệu là a - Fe và 1392 - 1539°c (nhiệt độ nóng chảy của Fe) có kí hiệu 8 - Fe Khi đưa c vào, trước tiên nó hoà tan trong Fe tạo nên các dung dịch rắn xen kẽ và làm thay đổi các nhiệt độ chuyển biến thù hình, khi vượt quá giới hạn hoà tan lượng c thừa kết hợp với Fe thành Fe3C

17

ABCD - đường lỏng; AHJECF - đường đặc ; ES - giới hạn hoà tan c trong Y - Fe;

p ọ - giới hạn hoà tan c trong a - Fe ; ECF - đường cùng tinh; PSK đường cùng tích.Trong giản đổ pha này có 3 chuyên biến điển hình:

- Chuyển biến bao tinh xảy ra ở 1499°c trong các hợp kim 0,1 - 0,5%c (đường HJB):

1.63.1 Các tổ chức một pha

Các tổ chức một pha trên giản đồ là L, ô, Y, a , Fe3C, graphit:

Hình 1.14 T ổ chức tế vi của Fei lt (a) vù austenit (h) ( x5 0 0 )

Ferit (a, F, a - Fe(c)) Là dung dịch rắn xen kẽ của c trong a - Fe với mạng lập

phương tâm khối (a = 0,286 - 0,290nm), có tính sắt từ đến 728°c (nhiệt độ Curie) Cơ tính của ferit chính là của sắt nguyên chất: dẻo dai, mềm, kém bền

Austenit (y, A, Y - Fe(C)) là dung dịch rắn xen kẽ của c trong Y - Fe với mạng lập

phương tâm mặt (a « 0,364nm) vớí lượng hoà tan đáng kể (tới 2,14% c ở 1147°c - điểm E; ở 727°c còn 0,8 % c - điểm S) Austenit chỉ tồn tại ở nhiệt độ cao trong vùng NJESG, không có quan hệ gì đến hợp kim ở nhiệt độ phòng, nhưng lại đóng vai trò chủ yếu trong gia công và nhiệt luyện, làm nguội austenit với tốc độ khác nhau sẽ nhận được các

tổ chức đáp ứng được các yêu cầu khác nhau khi sử dụng và gia công

Xêmeiĩtit (Xê, Fe3C) là hợp chất hoá học có công thức F e,c và thành phần 6,67%C;

Đặc tính của Xê là cứng và giòn, cùng với ferit nó tạo nên tổ chức của hợp kim Fe-C, lượng Xê phân tán trong ferit làm tãng mạnh độ bền, độ cứng

Graphit chỉ được tạo thành trong hợp kim Fe-C cao và chứa lượng Si đáng kế, là một

pha quan trọng trong tố chức của gang

Hình 1.15: Tố chức tế vi của peclit tấm (a) và peclit hạt (h) ( x500) Lêđêbtirit (viết tắt Lê) là hỗn hợp cùng

tinh của austenit và xêmentit tạo thành từ

pha lỏng với 4,3% c ở 1147°c, khi làm

nguội tiếp tục austenit chuyển biến thành

peclit nên tổ chức tế vi (hình 1.16) cuối

cùng là hỗn hợp của peclit (tấm) với

xêmemtit, Lê cứng và giòn (vì có tới 2/3 là

Xê) và chỉ có trong hợp kim Fe-C ở dạng

19

khác) trong đó: ít hơn 2,14% c là thép, nhiều hơn 2,14% c là gang Một cách khác: bên trái điểm E trên giản đồ pha là thép, bên phải điểm E là gang.

Ẹ)ể đơn giản hoá việc gọi tên các chuyển pha trong hợp kim Fe-C người ta kí hiệu các đường trên giản đổ pha bằng chữ A (từ arrêt tiếng Pháp nghĩa là dừng, vì khi có chuvển biến pha nhiệt độ bị dừng lại) vói thứ tự:

A ị đường PSK ứng với chuyển biến austenit peclít

A2 - 768°c nhiệt độ chuyển biến từ (nhiệt độ Curie)

A3 - đường GS tiết ra fent trước cùng tích

Acm - đường ES tiết ra xêmentit sau cùng tích

A4 - đường JN chuyển biến ô <-» y

Để phân biệt, cùng một điểm tới hạn trong hai trường hợp: nung nóng (cao hơn) và làm nguội (thấp hơn nhiệt độ cân bằng theo giản đồ pha) người ta thêm chữ r cho trường họp làm nguội (refroidissement) và c cho nung nóng (chauffage) đặt sau chữ A

ví dụ: A rt, A c j

1.6.5 Phân loại và kí hiệu thép cacbon

1.6.5.1 Phân loại

Thường gặp các cách phân loại thép sau:

Theo chất lượng: theo chất lượng luyện kim tức là mức độ đồng nhất của thành phần

hoá học, tổ chức và tính chất của thép, nhất là mức độ chứa các chất có hại P, s ta có:

- Thép chất lượng thường, có thể chứa tới 0,06 % s và 0,07%p

- Thép chất lượng tốt, chứa không quá 0,04% s và 0,035%p

- Thép chất lượng cao, chứa không quá 0,025 % mỗi nguyên tố

- Thép có chất lượng đặc biệt cao, chứa không quá 0,015% s và 0,025%p

Theo phương pháp khử ô xy:

- Thép sôi: thép khử ô xy chưa triệt để, vẫn còn FeO nên có thể phản ứng với c tạo thành khí c o bay lên trong khi rót thép lỏng, giống như bị sôi

- Thép lặng là thép đã được khử ô xy triệt để bằng fero -Mn, fero-Si và Al, lượng FeO còn rất ít trong thép lỏng, mặt thép lỏng phẳng lặng

- Thép nửa lặng là loại trung gian giữa hai loại trên

Theo công dụng: Đây là cách phân loại thường dùng nhất, gồm 4 nhóm thép chính:

- Thép cán nóng thông dụng, loại này chủ yếu trong xây dựng, nói chung không qua nhiệt luyện

- Thép kết cấu, chủ yếu để làm các chi tiết máy, thường phải qua nhiệt luyện

- Thép dụng cụ, chủ yếu để làm dụng cụ cắt gọt, đo lường, thường bắt buộc qua nhiệt luyện

- Thép có công dụng riêng

l.ố.5.2 K í hiệu và công dụng của các nhóm thép các bon

- Phân nhóm A: chỉ quy định về cơ tính, không quy định về thành phần hoá học;

- Phân nhóm B: chỉ quy định về thành phần hoá học, không quy định về cơ tính, kí hiệu BCT

- Phân nhóm C: được quy định cả vể cơ tính và thành phần hoá học, cơ tính giống nhóm A, thành phần hoá học giống nhóm B, thêm chữ c trước CT; nếu là thép sôi thêm chữ s, nửa lặng thêm chữ n, VD: CCT34s, cơ tính tương tự CT34s và thành phần tương

Đày là nhóm thép cacbon chất lượng tốt, s < 0,04%, p < 0,035% được quy định cả

về thành phần hoá học và cơ tính; theo TCVN 1766 - 75, nhóm này được kí hiệu bằng chữ c với con số chỉ lượng cac bon trung bình theo phần vạn, ví dụ CIO ~ 0,10%C; có C8, CIO, C15, C20 , C85 giới hạn bền keo tương ứng từ 320 MPa đến 1150 MPa

c) Nhóm thép dụng cụ

Đây là nhóm thép có thành phần cacbon cao ( > 0,7%C) thuộc loại thép chất lượng tốt, dùng để làm các dụng cụ với năng suất thấp và trung bình Theo TCVN 1822 - 76, nhóm này được kí hiệu bằng chữ CD, với con số chỉ lượng các bon trung bình theo phần vạn ; ví dụ CD 80 - có khoảng 0,8%c

d) Nhóm thép cacbon có công dụnq riêng

Thép đường ray: đường ray xe lửa yêu cầu có độ bền và tính chống mài mòn cao Đó

là thép cacbon chất lượng cao, lượng cacbon và mangan tương đối cao: 0,5 - 0,8 %C; 0,6 - 1,0 % Mn, lượng phốt pho và lưu huỳnh thấp:< 0,05%s, 0,04%p

Dây thép các loại: dây thép được sản xuất bằng cách kéo nguội, cơ tính của dây thép phụ thuộc vào thành phần cacbon và mức độ biến dạng Dây thép cacbon thấp thường được mạ ưầng kẽm hoặc thiếc dùng làm dày điện thoại và trong sinh hoạt Dây cáp có

độ bền cao là do các sợi thép nhỏ được kéo nguội có độ bền cao bện lại

21

Thép lá để dập nguội: thép để dập nguội thường ở dạng tấm mỏng, phải có tính dẻo cao, do vậy lượng cacbon rất thấp, 0,05 - 0,2 % c, tố chức ferit, lượng Si thấp, do vậy thường là thép sôi, VD: C5s, C8s.

1.7 THÉP HỢP KIM

1.7.1 Khái niệm

Thép hợp kim là loại thép mà ngoài sắt, cacbon và các tạp chất ra, người ta còn cố ý đưa vào các nguyên tố đặc biệt với một lượng nhất định để làm thay đổi tổ chức và tính chất của thép cho hợp với yêu cầu sử dụng Các nguyên tố được đưa vào như vậy được gọi là nguyên tố hợp kim Những nguyên tố hợp kim thường gặp là: Cr, Ni, Mn, Si, w,

V, Mo, Ti

Mục đích của việc hợp kim hoá thép là để nâng cao một hoặc nhiều trong những tính chất sau: cơ tính, độ thấm tôi, tính chịu nhiệt, khả năng chống mài mòn, chống gỉ,

từ tính

1.7.2 Phân loại thép hợp kim

1.72.1 Theo tổng lượng nguyên tô hợp kim

Nếu tổng lượng nguyên tố hợp kim:

- < 2,5% là thép hợp kim thấp;

- 2,5 -V- 10% là thép hợp kim trung bình;

- > 10% là thép hợp kim cao

1.72.2 Theo tổ chức ở trạng thái thường hoá

Ta có thép Peclít, Ferit, Austenit, Mactenxit

1.72.3 Theo thành phần nguyên tô hợp kim chủ yếu

Cách này dựa trên các nguyên tố hợp kim chính, ví dụ thép có chứa Cr được gọi là thép Crôm; chứa Cr, Mn gọi là thép Crôm - Mangan

Kí hiệu: Thép hợp kim được kí hiệu theo hệ thống chữ và số: chữ kí hiệu các nguyên

tố hợp kim theo kí hiệu hoá học, số đầu chỉ lượng cacbon trung bình theo phần vạn, số sau nguyên tố nào thì chỉ lượng trung bình của nguyên tố đó theo phần trăm, nếu lượng nguyên tố < 1% thì không ghi con số, VD: 18CrMnTi có chứa 0,18% c, nhỏ hơn hoặc bằng 1% mỗi nguyên tố Cr, Mn, Ti

1.72.4 Theo công dụng:

Đây là cách thường dùng nhất, gồm các nhóm:

a) Thép kết cẩu: là thép dùng để chế tạo các loại chi tiết máy Yêu cầu chủ yếu của

loại này là có độ bền, dẻo cao Muốn vậy phải có hàm lượng cacbon thấp hoặc trung bình (0,1 - 0,5%C), thép kết cấu được chia ra:

- Thép thấm cacbon: có hàm lượng cacbon 0; 1 - 0,25% làm chi tiết chịu tải trọng, chịu va đập, mài mòn mạnh như bánh răng, trục, đĩa ma sát Thành phần hợp kim

Cr > 2%, Ni > 4%, Mn >2%

- Thép hoá tốt: có thành phần cacbon 0,3 - 0,5% để đảm bảo kết hợp tốt nhất giữa độ bền và độ dai, có một số nguyên tố hợp kim để tăng độ thấm tôi như Si, Mn, Cr, Ni nhiệt luyện hoá tốt: tôi +ram cao

- Thép lò xo: có 0,5 - 0,7% c và các nguyên tố Mn, Si nhằm làm tăng khả năng đàn hồi dùng làm lò xo, nhíp các loại

Ví dụ: C70, 65Mn, 60SĨ2

b) Thép dụng cụ: dùng làm dụng cụ cắt gọt (dao cắt, tiện, phay ), dụng cụ đo lường,

khuôn rập có yêu cầu độ cứng cao, chịu nóng tốt, chống mài mòn cao

- Thép dụng cụ cacbon: CD7 CD13 (C- cacbon, D-dụng cụ)

- Thép dụng cụ hợp kim: 130Q05, 100Cr2, 140CrW5 dùng làm dụng cụ cắt gọt, khuôn dập nóng, dập nguội

- Thép gió: chứa nhiều w nên có khả năng cắt gọt cao Thường dung:

90W 18Cr4V2Mo, 95W9Co5Cr4V2Mo

- Thép làm dụng cụ đo: cần có kích thước và hình dạng ít thay đổi, ít bị mài mòn và biến dạng khi nhiệt độ thay đổi; ví dụ : C15; 15Cr; C50; C55

c) Thép không gỉ: thường có thành phần cacbon thấp, hợp kim cao Thường dùng

crôm và crôm- ni ken

Ví dụ: 12 Crl3, 4 0 C rl3 , 12QT8NÍ9, 12Crl8Ni9Ti

1.7.3 Yật liệu bột

Không phải là thép mà là các hạt cacbit w và cacbit Ti dính lại với nhau bằng Co

nên rất cứng Vật liệu bột (hợp kim cứng) được sản xuất bằng phương pháp ìuyện kim

hột: đầu tiên chế tạo bột sau đó trộn các bột với nhau theo tỷ lệ nhất định và ép tạo

hình, cuối cùng là sấy và nung (thiêu kết) ở nhiêt độ thích hợp Có thế chế tạo các sản phẩm có nhiệt độ nđng chảy cao, vật liệu cứng và siêu cứng, vật liệu chịu nhiệt, sản phẩm có rỗ xốp

23

Ví dụ:

- Nhóm 1 cacbit, WC: WCCo2 (98%wc + 2%Co), HRA = 90

WCCo25 (75%wc + 25% Co), HRA = 82

- Nhóm hai cacbit, wc + TiC: WCTÍC 30Co4 (66%Wc + 30% Tic + 4%C), HRA = 92

- Nhóm ba cacbit, wc +TÍC +TaC:

WCTTC7Col2 (8 1%WC +4% TiC + 3%TaC + 12% Co), HRA = 87

Do hợp kim cứng dòn và khả năng thoát nhiêt kém (so với thép) nên dụng cụ cắt thường được cấuTặõ gổm hai phần: phần lưỡi cắt bằng hợp kim cứng và phần thân bằng thép thường, liên kết vói nhau bằng hàn đồng hoặc kẹp kiểu ép hay bắt vít

c) Bạc xốp tự bôi trơn.

- Loại Brông thiếc: bạc xốp bằng brông thiếc (10% Sn) với độ xốp 25% sau khi tẩm dầu trong chân không ở 70°c có thể làm việc suốt cả tuổi thọ mà không phải cho thêm dầu mỡ Khi trục quay, ma sát làm bạc nóng lên, dầu tiết ra từ các rỗ xốp, tạo sự bôi tron, trục quay êm kiểu cân bằng thuỷ động Khi trục ngừng quay, nhiệt độ hạ xuống dầu được hút trở lại các rỗ xốp

tại của cacbon chứa 100%C) Gang xám là gang mà

trong tổ chức tế vi có các tấm graphit trên nền của p, hay

p + F hay F (tuỳ theo mức độ graphit hoá)

hình 1.17 Mặt gẫy hấp thụ ánh sáng nên gọi là gang xám

Cơ tính: độ bền kéo rất thấp vì các tấm graphit

chia cắt mạnh nền kim loại, các đỉnh và mép của

graphit nhọn, nên có thể coi là các vết nứt và là nơi

tập trung ứng suất

Hình 1.17 T ổ chức t ế vi

iỊang xám F + p

Công dụng: dùng làm các chi tiết chịu nén, chịu kéo, có khả năng dập tắt dao động như bệ máy, hộp máy, ống

Kí hiệu: GX và hai cặp số chỉ giá trị tối thiểu của độ bền kéo và bền uốn (kG/mm2), VD: GX 1 2 -2 8 , GX 15- 32

1.8.3 Gang cầu

Gang cầu còn gọi là gang bền cao có graphit ở

dạng cầu nhờ biến tính bằng các nguyên tố cầu hoá

graphit như Mg, Ce và các nguyên tố đắt hiếm

Tổ chức tế vi của gang cầu gồm graphit cầu và nền

kim loại là Ferit, ferit-peclit, peclit (Hình 1.18)

Cơ tính: do graphit ở dạng cầu - ít bị tập trung ứng

s u ấ t, nên gang cầu có độ bền, độ dẻo cao, có thể gia

công biến dạng được (ơ bk = 400 -r- 600 MPa)

- Công dụng: Do cơ tính tương đối tốt, tính đúc tốt

nên có thể làm các chi tiết phức tạp thay thép (làm

trục khuỷu động cơ nhẹ )

Hình 1.18 T ổ chức t ế

vi của iịơn cẩu

Kí hiệu: gang cầu được kí hiệu GC với hai cặp chữ số chỉ giá trị tối thiểu của giới hạn bền kéo a H (kG/mnr) và độ dẻo 5, (%) Ví dụ: GC 40 -10 cho ơ ỉ > 400 MPa, s , > 10%

1.8.4 Gang giun

Gang giun là gang có graphit ở

dạng giun - dạng trung gian giữa

graphit tấm và graphit cầu, có thể

tạo ra gang giun bằng cách:

- Biến tính gang lỏng bằng

lượng chưa đủ để cầu hoá graphit

nhờ Ce, Mg, đất hiếm

- Biến tính gang lỏng bằng phối

hợp các nguyên tố cầu hoá như

Mg, Ce, đất hiếm và nguyên tố

khử cầu như Ti, Al

Tổ chức tế vi bao gồm

80 - 100% graphit ở dạng giun và

0 - 20% graphit dạng cầu, nền kim

loại là ferit, ferit - peclit, peclit

(hình 1.19)

Hỉnh 1.19: TỔ chức tế vi của gang giun Ferit - pecìit (x2 0 0 )

25

- Tính chất: giữa gang xám và gang cầu.

- Công dụng: dùng làm các chi tiết chịu lực, chịu va đập như nắp và blốc xilanh, séc măng, phanh tầu cao tốc

1.8.5 Gang dẻo

Gang dẻo là gang có graphit ở dạng cụm (quả

bông) hình thành do ủ gang trắng trước cùng tinh

Tổ chức tế vi: graphit dạng cụm và nền kim lọại

Ferit, Ferit -Peclit, Peclit (hình 1.20)

- Cơ tính: cao hơn của gang xám ơ b = 300 -ỉ- 600 MPâ;

ô = 5 -r 10%

- Công dụng: làm các chi tiết có hình dáng phức

tạp, thành mỏng (khó chế tạo bằng thép), chịu tải

trọng động như chi tiết ô tô, máy kéo, máy dệt, máy

nông nghiệp

- Kí hiệu: Gang dẻo được kí hiệu GZ với hai cặp

chữ số chỉ giá trị tối thiểu của giới hạn bền kéo

a) Đồng đỏ

Đồng đỏ là đồng nguyên chất, màu đỏ, có khối lượng riêng lớn (8,94 g/cm3), các chỉ tiêu cơ lí, hoá tính tương đối cao nên được sử dụng khá phổ biến

Đặc điểm: là kim loại dẻo vì có cấu trúc lập phương tâm mặt Các chỉ tiêu cơ tính

tăng cao sau khi qua gia công biến dạng, nhiệt độ nóng chảy 1083°c, độ chảy loãng

kém; tính chống ăn mòn khá cao, độ dẫn điện cao, chỉ sau bạc

Đổng nguyên chất được sử dụng làm dây dẫn điện, các thiết bị điện, các thiết bị nhiệt

Hình 1.20 T ổ chức t ế vi của gam> clẻo/erit - peclit ( x500)

b) La tông (đồng thau)

La tông là hợp kim đổng, trong đó kẽm là nguyên tố hợp kim chính - kí hiệu bắt đầu bằng chữ L rồi lần lượt đến kí hiệu Cu, Zn sau đó là các nguyên tố hợp kim Các con số đứng sau mỗi kí hiệu chỉ hàm lượng trung bình theo phần trăm

Ví dụ: LCuZn40Pb2: La tông có 40% Zn, 2% Pb, 58% Cu

Thường sử dụng la tông có lượng Zn < 46% Ngoài ra có thể thêm một số chất như

Pb, Sn, Fe, Mg, Ni nhằm làm tăng cơ tính, tính chống án mòn và cải thiện tính gia công La tông được dùng làm các thiết bị dẫn nhiệt, toả nhiệt, các tấm mỏng để dập các chi tiết, làm ổ trục, trục vít, bánh vít

- Khối lượng riêng nhỏ (2,7g/cm3)

- Tính dẫn điện cao độ dẫn điện bằng 62% so với đồng song nhẹ hơn đồng 3,3 lần, nên để truyền điện cường độ như nhau dày nhôm nhẹ bằng nửa dây đồng, bị nung nóng

ít hơn

- Chống ăn mòn tốt do bề mặt có lớp A120 3 có độ sít chặt cao

- Độ bền thấp (ơb = 60 MPa), độ dẻo cao

- Nhiệt độ nóng chảy tương đối thấp (660°C)

- Kí hiệu (theo TCVN 1859 - 75): Bắt đầu bằng kí hiệu Al, sau đó là kí hiệu các nguyên tố hợp kim chính, sau đó là các nguyên tố họp kim phụ, các con số đặt sau kí hiệu chỉ hàm lượng theo phần trăm VD: AlMg5 là hợp kim nhôm biến dạng có 5% Mg; Hợp kim nhôm đúc có thêm chữ Đ

b) Hợp kim nhôm biến dạng

Chia làm hai nhóm nhỏ: Hợp kim nhôm biến dạng không hoá bền bằng nhiệt luyện

và nhóm hoá bền bằng nhiệt luyện

27

* Hợp kim nhôm biến dạng không hoá bền bằng nhiệt luyện:

- Hệ Al - Mn: lượng Mangan 1 -ỉ- 1,6%; để tăng độ bền người ta sử dụng phương pháp biến dạng nguội Hợp kim này biến dạng nóng và nguội tốt, tính hàn và chống ăn mòn trong khí quyển tốt hơn nhôm nguyên chất, có thể dùng để thay thế nhôm nguyên chất khi có yêu cầu cao hơn về cơ tính

- Hệ AI - Mg: Lượng magiê < 4% Hợp kim AI - Mg thuộc một trong những hệ hợp kim nhôm nhẹ nhất, tính hàn tốt, ổn định chống án mòn khí quyển, bề m ặt sau gia công đẹp, khả năng giảm chấn khá mạnh Sử dụng rộng rãi trong công nghiệp ô tô và xây dựng công trình

* Hợp kim nhôm biến dạng hoá bền bằng nhiệt luyện

- Hợp kim AI - Cu ; AI - Cu - Mg

Sau khi biến dạng, tôi và hoá già, chúng có độ bền rất cao còn được gọi là đuyra

Úng dụng: Trong các lĩnh vực hàng không, ô tô, kết cấu, tuốc bin

Nhược điểm: khả năng chống ăn mòn kém và khó hàn

- Hợp kim AI - Mg - Si: So với các hệ hợp kim nhôm biến dạng hoá bền bằng nhiệt luyện, cơ tính hệ này thuộc loại trung bình, tính hàn, gia công áp lực nóng tốt hơn Sử dụng để chế tạo các chi tiết chịu hàn, cấu kiện tàu thuỷ với nhiệt độ làm việc < 150°c

làm nguội để gây ra sự biến đổi mong

muốn về tổ chức của kim loại và hợp

kim do đó thay đổi được tính chất của

kim loại và hợp kim theo ý muốn

(hình 2.1)

Theo hình vẽ 2.1

T ị - Thời gian nung

x2 - Thời gian giữ nhiệt (duy trì ở

nhiệt độ tg n)

x3 - Thời gian làm nguội

2.1.2 Mục đích của nhiệt luyện

- Cải thiện cơ tính: tăng độ bền,

tăng độ dẻo, tăng độ cứng, tăng tính

chống mài mòn của các chi tiết

- Cải thiện tính công nghệ: ví dụ trước khi tiến hành gia công cắt gọt, ta tiến hành ủ

để tăng độ dẻo, tăng khả năng gia công cắt gọt Sau khi chi tiết qua cắt gọt, ta tiến hành tôi và ram để tăng độ cứng và như vậy tăng tuổi thọ của chi tiết

- Cải thiện tính chất vật lí và hoá học của một số thép đặc biệt

2.1.3 Chuyển biến của austenit khi làm nguội

Người ta tiến hành thực nghiệm như sau: Lấy mẫu của một loại thép nhất định, trước tiên nung nóng lên nhiệt độ trên Ac3 để có được 100% là tổ chức austenit sau đó làm nguội và giữ ở một nhiệt độ nhất định để tiến hành đo đạc Ta thấy sau một thời gian nhất định x00 bắt đầu có chuyển biến từ austenit —> peclit sau thòi gian x05 có 50% austenit

đã chuyển biến và sau thời gian Tj 0 đã có 100% austenit đã chuyển sang peclit (hình 2.2)

29

Như vậy, nếu tiến hành thực

nghiệm với một loạt mẫu của cùng

1 loại thép và duy trì ở các nhiệt độ

khác nhau ta được các tập hợp T0 G,

t 05, X ị 0 Biểu diễn chúng trên trục

tọa độ nhiệt độ - thời gian, ta thu

được đường cong chữ c (hay là

đường cong TTT) (hình 2.3) Trong

quá trình làm nguội từ tổ chức

austenit ta đều thu được hỗn hợp

(F + Xe), song ở các nhiệt độ khác

nhau (ứng với các tốc độ làm nguội

Điều đặc biệt là khi làm nguội

với tốc độ nhanh (tôi) lớn hơn tốc

độ Vc tới hạn (tiếp xúc với đường

cong chữ C) và giữ ở nhiệt độ thấp

hơn Mf - ta thu được tổ chức

Mactenxit Mactenxit lã dung dịch

rắn quá hão hoà của cachón trong

Fe -a, có mạng tinh th ể là chính

phương th ể tâm, trong đó nguyên

tử sắt nằm ở đỉnh và tâm ô cơ sở,

nguyền tử cachón nằm ở giữa các

cạnh trục c và tâm hai mặt đáy

(hình 2.4) Mactenxit là pha có độ

bền và độ cứng khá cao, độ dẻo dai

thấp, do vậy các chi tiết có tổ chức

Mactenxit có khả năng chống mài

mòn tốt, tuổi thọ được nâng cao

Chuyển biến Mactenxit xảy ra

khi đáp ứng một số điều kiện:

- Tốc độ làm nguội phải lớn hơn

tốc độ làm nguội tới hạn Vc

Hình 2.2: Chuyển hiến đẳng nhiệt peclit

Hình 2.3: Dường cong chữ c (ỉ T ỉ')

- Mactenxit hình thành sau khi làm nguội dưới nhiệt độ bắt đầu Ms và tổ chức được coi là 100% Mactenxit khi ở dưới nhiệt độ kết thúc chuyển biến Mf.

Một số hợp kim có nhiệt độ Mf < 0°c, do vậy muốn có Mactenxit phải làm nguội

dưới 0°c, quá trình này gọi là gia công lạnh.

2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP NHIỆT LUYỆN

- Tăng độ dẻo để dễ cán, kéo, dập

- Khử ứng suất dư sau gia công nguội

- Tác dụng: khử ứng suất trong, không thay đổi độ cứng, kích thước hạt

- Úng dụng: ủ các chi tiết sau khi gia công nguội như lò xo uốn nguội

h) ủ kết tinh lại

- Nhiệt độ: t = 600 -7- 700°c ( đối với thép)

- Tác dụng: Phục hồi các tính chất như trước khi biến dạng dẻo

- ứng dụng: dùng cho các chi tiết gia công nguội để tiếp tục gia công

- Nếu ủ và thường hoá đạt được cùng mục đích thì dùng thưòng hoá vì rẻ hơn, nhanh hơn.

- Giảm độ cứng của thép, thích hợp cho cắt gọt

- Chuẩn bị cho nhiệt luyện cuối cùng (tôi + ram)

- Đối với thép cacbon thấp mà không dùng tôi thì dùng thường hoá vì có cơ tính cao hơn ủ

r(r)

Hình 2.5: Vùng nhiệt (tộ nung

trên gián đổ Fe - FefC a) Ú thấp (để giám ứng suất) h) ủ kết tinh lại

c) Ú không hoàn toàn (!) u hoàn toàn

2.2.3 Tôi

2.2.3.1 Định nghĩa

Tôi là phương pháp nhiệt luyện bao gồm nung nóng thép lên trên nhiệt độ tới hạn giữ nhiệt để có tổ chức hoàn toàn austenit rồi làm nguội nhanh để đạt được tổ chức không cân bằng (Mactenxit)

2.2.3.2 Mục đích

- Nâng cao độ bền, độ cứng, tính chống mài mòn

- Nâng cao một sô' tính chất đặc biệt (tính chống ăn mòn, từ tính )

2.2.3.3 Công nghệ

a) Nhiệt độ tôi:

- Đối với thép trước cùng tích: t = Ac3 + (30 ^ 50 °C)

- Đối với thép sau cùng tích: t = Ac, + ( 30 -ỉ- 50 °C)

Nhiệt độ tôi của thép có thể tra trong sổ tay nhiệt luyện hoặc tính gần đúng bằngcách quan niệm các đoạn GS, SE trên giản đồ trạng thái Fe - Fe3C là các đoạn thẳng vàtính theo tỉ lệ giữa các tam giác đồng dạng

h) Môi trường tôi

- Nước: Thông dụng do giá rẻ, tốc độ làm nguội cao, dùng để tôi thép cacbon Do tốc

độ nguội cao nên dễ gây cong, vênh, nứt

- Nước pha muối, kiềm: thường pha thêm Nacl hoặc NaOH để tăng tốc độ làm nguội, dùng để tôi các chi tiết thép cacbon có tiết diện lớn

- Dầu: tốc độ làm nguội nhỏ, để tôi các chi tiết bằng thép hợp kim

c) Độ thấm tôi: Là chiều dầy lớp được tôi,

phụ thuộc vào thành phần hoá học của thép

Thường lấy khoảng cách từ bề mặt chi tiết đến

vùng có 50% M

2.23.4 Các phương pháp tôi (hình 2.6)

- Tôi một môi trường (đường 1): sau khi

nung chỉ làm nguội trong 1 môi trường

- Tôi hai môi trường (đường 2); Đầu tiên tôi

ở môi trường thứ nhất (nước) sau đó chuyển

sang môi trường thứ hai có tốc độ làm nguội

chậm hơn (dầu) để hạn chế ứng suất dư

- Tôi phân cấp (đường 3): Nhúng chi tiết vào

Hình 2.6: Sơ đồ minh hoụ cácphươmỊ pháp tôi thườnq dùm> dối với thép

33

môi trường có nhiệt độ cao hcm Ms, giữ nhiệt một thời gian ngắn, xong làm nguội tiếp trong dầu hoặc không khí nhằm hạn chế ứng suất dư.

- Tôi đẳng nhiệt (đường 4): nhúng chi tiết và giữ lâu trong môi trường có nhiệt độ của vùng chuyển biến bainit Ưu điểm của phương pháp này là ứng suất dư không đáng

kể, vật liệu có độ dẻo cao (tổ chức bainít), có thể không cần ram

2.2.4 Ram

Ram là dạng nhiệt luyện dùng cho các sản phẩm bằng thép sau khi tôi, nhằm giảm ứng suất dư, tạo tổ chức ổn định và tính chất cần thiết cho vật liệu Ram được tiến hành bằng cách nung lên tới nhiệt độ thấp hơn A c,

- Ram thấp: tiến hành ở nhiệt độ 150 - 250°c, dùng cho các sản phẩm yêu cầu độ

cứng cao như dụng cụ đo, dụng cụ cắt gọt sau khi ram có tổ chức Mactenxit ram, độ cứng xấp xỉ sau khi tôi

- Ram trung bình: t = 350 - 500°c, dùng cho sản phẩm yêu cầu tính đàn hồi cao như

lò xo, nhíp

- Ram cao: t = 500°c -r dưới Ac,, dùng cho các sản phẩm yêu cầu cơ tính tổng hợp

cao (bền + dẻo) như tay biên, trục chịu lực

2.3 CÁC DẠNG NHIỆT LUYỆN KHÁC

2.3.1 Tôi bề mặt

Nung nhanh bề mặt cần tôi đến nhiệt độ tôi trong khi lõi của chi tiết vẫn còn ở nhiệt

độ thấp Sau khi tôi, lớp bê mặt có tổ chức Mactenxit, cứng, chống mài mòn tốt, còn lõi vẫn dẻo, chống va đập tốt

Thường bể mặt chi tiết được nung nóng bằng hai phương pháp:

- Bằng dòng điện cao tần (f = 1000 -r- 20.000hz), chiều dày lớp được tôi từ 0,3mm đến 15mm (tần số càng cao, chiều dầy lóp được tôi càng nhỏ)

- Bằng ngọn lửa đèn xì, có độ nóng đạt tới 3000°c Chiều dầy lớp được tôi từ vài

milimét đến vài centimét

Tôi bề mặt có thòi gian nung nóng rất nhanh, chỉ vài giây đến vài phút, năng suất cao, bề mặt chi tiết ít bị ô xy hoá, cơ tính tốt

2.3.2 Hoá nhiệt luyện

Hoá nhiệt luyện là phương pháp nhiệt luyện có kèm theo sự thay đổi thành phần hoá học của lớp bề mặt Như vậy hoá nhiệt luyện gồm hai quá trình:

- Khuyếch tán vào lóp bề mặt chi tiết một hay nhiều nguyên tố nhằm thay đổi thành phần hoá học do đó thay đổi tổ chức và tính chất lớp bể mặt (chất thấm c , N2, Cr, Al )

- Nhiệt luyện tiếp theo, (ủ, tôi, ram ) nhằm cải thiện hơn nữa tính chất của lóp bề mặt và chi tiết.

a) Thấm cacbon: có thể tiến hành ở thể rắn, lỏng, khí Thường khuyếch tán cacbon

vào bề mặt chi tiết chế tạo từ thép cacbon thấp (0,1 - 0,3 %C) để nâng nồng độ cacbon đến 0,8 - 1 % trên một lớp bề mặt vài milimét sau tôi + ram, lóp bề mặt có độ bền, độ cứng cao, còn lõi vấn dẻo, dai Nhiệt độ nung để thấm chọn trên Ac3 (900 - 950°C)Thấm các bon ở thể rắn: Hỗn hợp chất thấm gồm than gỗ và lượng nhỏ các chất xúc tác (BaC03, Na2C 0 3 ) chi tiết xếp trong hộp kín có hỗn họp thấm bao xung quanh và được nung lên nhiệt độ thấm Trong điều kiện thiếu ô xy, than gỗ bị cháy không hoàn toàn với sản phẩm là c o Khi gặp bề mặt thép, c o bị phân hoá tạo nên cacbon phân tử theo phản ứng 2CO -» C 0 2 + Cngt

Cacbon nguyên tử có tính hoạt cao, được hấp thụ và khuyếch tán vào bên trong

b) Thấm Niter Là phương pháp khuyếch tán nitơ vào bề mặt chi tiết bằng thép để

nâng cao độ cứng và tính chống mài mòn, tăng khả năng chịu mỏi, chống ăn mòn Khi nitơ khuyếch tán vào sắt, có thể tạo thành các pha (Fe4N), (Fe2N) Nhiệt độ thấm nitơ thường thấp (480 - 650°C) nên hệ số khuyếch tán của N trong Fe rất nhỏ, nên tốc đô thấm Nitơ chậm hơn thấm cacbon hàng chục lần (sau khi thấm hàng chục giờ chỉ đạt được chiều dày 0,1 - 0,2mm)

Thấm Nitơ thường được tiến hành ở thể khí, ví dụ dùng khí NH3 Thấm cùng lúc nhiều nguyên tố, ví dụ: Cacbon - Nitơ, Cacbon - Nitơ - Lưu huỳnh, cho phép cải thiện tính chất lóp thấm, rút ngắn thời gian thấm, tuy nhiên cần chú ý đến các biện pháp phòng chống độc hại, ô nhiễm môi trường

35

thì gọi ỉà chỉ tiết đúc Phần lớn vật đúc còn phải qua gia công cắt gọt để tăng độ bóng bề mặt và nhận được kích thưóc chính xác - gọi là phôi đúc.

Sản xuất đúc là phương thức chế tạo sản phẩm kim loại rất phổ biến Có thể tiến hành đúc trong khuôn cát, đúc trong khuôn kim loại, đúc dưới áp lực Kỹ thuật đúc ngày càng được cải tiến nhằm tăng năng suất và nâng cao chất lượng sản phẩm

3.1.2 Đặc điểm

Đúc có những ưu điểm sau:

- Có thể đúc được tất cả các vật liệu nấu chẩy lỏng như: gang, thép, kim loại và hợp kim, vật liệu phi kim loại

- Có thể đúc được những vật có khối lượng rất khác nhau, từ vài gam đến vài trăm tấn

- Có thể đúc được những chi tiết có hình dạng phức tạp

- Vật đúc có độ bóng, độ chính xác cao nếu áp dụng các phương pháp đúc đặc biệt

- Có thể chế tạo được các chi tiết có cơ tính khác nhau trong một vật đúc

- Vốn đầu tư ít, năng suất cao, sản xuất đúc luôn có lãi

Ngành đúc đang cố gắng khắc phục các nhược điểm sau:

- Giảm bớt lượng dư gia công cơ khí để giảm chi phí vật liệu kim loại

- Áp dụng công nghệ thích hợp để giảm bớt các loại khuyết tật như rỗ, nứt trong vật đúc

- Theo loại khuôn ta có: Khuôn đúc một lần, khuôn bán vĩnh cửu, khuôn vĩnh cửu Nghĩa là loại khuôn hoặc chỉ đúc được một vật đúc, hoặc chỉ rót được một sô lần hạn chế hoặc rót được rất nhiều lần rót.

- Theo mức độ ta có: Đúc trong khuôn cát, đúc đặc biệt

3.2.1 Quy trình sản xuất vật đúc trong khuôn cát

Hình 3.1: Quá trình sán xuất vật đúc tron ÍỊ khuôn cát

37

Quy trình sản xuất vật đúc trong khuôn cát có thể tóm tắt như sau:

- Bộ phận kỹ thuật căn cứ theo bản vẽ cơ khí vẽ ra bản vẽ vật đúc, trong đó có mặt phân khuôn, lõi, độ dốc đúc, lượng dư gia công cơ khí, dung sai, độ co ngót của kim loại khi đông đặc

- Bộ mẫu là một loạt các mẫu khác nhau như: tấm mẫu, mẫu hệ thống rót, đậu ngót Trong đó mẫu đúc và hộp lõi là bộ phận chủ yếu Mẫu đúc dùng để chế tạo lòng khuôn đúc trong hỗn hợp làm khuôn, hộp lõi dùng để làm lõi (nếu có) Mẫu, hộp lõi thường do xưởng mộc sản xuất

- Khuôn, mẫu, hộp lõi thường làm thành hai nửa và lắp với nhau bằng các chốt định vị

- Khuôn đúc và lõi thường phải sấy khô để tăng cơ tính và khả năng thông khí

- Bộ phận nấu chảy kim loại lỏng phải phối hợp nhịp nhàng với quá trình làm khuôn, lắp ráp khuôn để tiến hành rót kim loại lỏng vào khuôn kịp thời

- Sau khi kim loại đông đặc hình thành vật đúc trong khuôn, tiến hành dỡ khuôn, phá lõi, kiểm tra vật đúc bằng thủ công hoặc bằng máy

- Kiểm tra là khâu cuối cùng, gồm kiểm ha hình dáng, kích thước, chất lượng bên trong

3.2.2 Những bộ phận chính để đúc vật đúc trong khuôn cát

Hình 3.2: Các hộ phận của khuôn đúc a) Chi tiết ; h) Mẫu đúc ; c) Hộp lõi : d) Khuôn đúc ; e) Vật đúc.

1 ■ Tai mâu ; 2 Lõi ; 3 Chốt đinh vi ; 4 Hòm khuôn ; 5 Hệ thống rốt;

6 Vật đúc; 7 Lòng khuôn ; 8 Đậu ngót và đậu hơi ; 9 Hỗn hợp khuôn ;

10 Xam hơi ; 11 L ỗ thoát hơi của lỗi ; 12 M ặt phân khuôn.

3.2.3 Hỗn hợp làm khuôn và làm lõi

a) Yêu cầu đối với hỗn hợp làm khuôn và làm lõi

Hỗn hợp làm khuôn và làm lõi phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Tính dẻo: Là khả năng biến dạng vĩnh cửu của hỗn hợp sau khi ngoại lực thôi không tác dụng Tính dẻo của hỗn hợp đảm bảo tạo thành lòng khuôn, vết in khi ta lấy mẫu ra khỏi khuôn

Tính dẻo tăng khi lượng nước trong hỗn hợp tăng (đến 8%), đất sét, chất kết dính tăng, cát hạt nhỏ

- 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 trong quá trình vận chuyển, lắp ráp, áp lực của kim loại lỏng trong khi rót

Độ bền tăng khi lượng nưóc tăng đến 8%, cát nhỏ, không đồng đều, sắc cạnh và khi lượng đất sét tăng Khuôn khô có độ bền cao hcm khuôn tươi

- Tính lún: Là khả năng giảm thể tích của hỗn hợp khi có ngoại lực tác dụng Tính lún làm giảm sự cản trở của khuôn, lõi khi vật đúc đông đặc và nguội, tránh cong vênh, nứt

Tính lún đặc biệt quan trọng đối với hỗn hợp làm lõi

Tính lún tăng khi hạt to, chất kết dính ít, chất phụ tăng (ví dụ: mùn cưa, rơm rạ, bột than)

- Tính thông khí: Là khả năng cho khí thoát qua hỗn hợp ra ngoài tránh gây rỗ khí Tính thông khí tăng khi cát hạt to và đều, lượng đất sét và chất kết dính ít, chất phụ nhiều và lượng nước ít Để tăng tính thông khí, trong quá trình làm khuôn, làm lõi, người ta còn dùng xiên sắt tạo nên các xăm hơi

- Tính bển nhiệt: Là khả năng giữa được độ bền ở nhiệt độ cao, không bị chẩy, cháy, không bị mềm ở nhiệt độ cao, đảm bảo hình dạng vật đúc

Tính bền nhiệt tăng khi lượng Si02 trong hỗn hợp tăng, cát to và tròn, chất phụ ít

- Độ ẩm: Là lượng nước chứa trong hỗn hợp tính bằng % Độ ẩm tăng đến 8% làm cho độ bền, độ dẻo của hỗn hợp tăng Quá giới hạn đó sẽ có ảnh hưởng xấu

- Tính bền lâu: Khả năng có thể sử dụng hỗn hợp nhiều lần nhằm mục đích tăng hiệu quả kinh tế trong khi vẫn đảm bảo các yêu cầu kĩ thuật

b) Các vật liệu làm khuôn, làm lõi

Hỗn hợp làm khuôn, làm lõi bao gồm cát, đất sét, chất dính kết và chất phụ

- Cát: Là thành phần chủ yếu của hỗn hợp làm khuôn, lõi Thành phần của cát chủ yếu là thạch anh (S i02), ngoài ra còn có một ít đất sét và tạp chất khác

- Đất sét: Thành phần chủ yếu là cao lanh có công thức hóa học là mAl20 3.nSi02.qH2Q, ngoài ra còn có một số tạp chất khác như CaC03, Fe20 3, Na2C 03 Đất sét cho vào hỗn hợp làm khuỏn, lõi nhằm mục đích tăng độ dẻo, độ bền của hỗn họp

39

- Chất kết dính: Là những chất được đưa vào hỗn hợp để tăng độ dẻo, độ bển của hỗn hợp.Các chất kết dính thường dùng là: Dầu thực vật (dầu lanh, dầu bông, dầu trẩu) Các chất hòa tan trong nước ( đường, mật mía, bột hồ ), các chất dính kết hoá cứng (nhựa thông, xi măng, hắc ín ) và nước thủy tinh.

- Chất phụ: Là những chất đưa vào để tăng tính lún, tính thông khí, tăng độ bóng bề mặt khuôn và tăng khả năng chịu nhiệt của hỗn hợp, gồm hai dạng chính sau:

+ Những chất phụ như mùn cưa, rom rạ, bột than Kim loại lỏng có nhiệt độ cao, khi rót vào khuôn các chất này bị cháy tạo nên các khoảng trống trong hỗn hợp làm tâng độ xốp, độ lún và khả năng thoát khí

+ Chất son khuôn: Có thể dùng bột graphít, bột than, nước thủy tinh hoặc dung dịch của chúng với đất sét son lên bề mặt khuôn, lõi để tăng độ bóng, tính chịu nhiệt của chúng

c) C h ế tạo hỗn hợp làm khuôn và làm lõi

Đem trộn các vật liệu trên theo tỉ lệ nhất định phụ thuộc vào vật liệu, khối lượng vật đúc ta được hỗn hợp làm khuôn, làm lõi

Hỗn hợp làm khuôn chia làm hai loại:

- Cát áo: Dùng để phủ sát mẫu khi làm khuôn, nên phải có độ bền, độ dẻo cao và bền

nhiệt vì lớp cát này tiếp xúc trực tiếp với kim loại lỏng Cát áo thường được làm bằng

vật liệu mới và chiếm khoảng 10 - 15 % lượng cát làm khuôn Ngoài ra, cát áo phải có

độ hạt nhỏ, mịn để tăng độ bóng bề mặt của vật đúc

- Cát đệm: Dùng để đệm cho phần khuôn còn lại nhằm làm tăng độ bền của khuôn

Cát đệm không có yêu cầu cao như cát áo nhưng phải có tính thông khí cao Sử dụng cát đệm cũng chính để nhằm tăng hiệu quả kinh tế trong khi vẫn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật Thường dùng cát cũ để làm cát đệm và nó chiếm khoảng 85 - 90 % tổng lượng cát khuôn

Tỉ lệ các vật liệu trong hỗn hợp làm khuôn tuỳ thuộc vào vật liệu, trọng lượng vật đúc song nói chung cát chiếm khoảng 70 - 80 %, đất sét khoảng 8 - 20 %

So với hỗn hợp làm khuôn, hỏn hợp làm lõi có yêu cầu cao hom do lõi làm việc ở điều kiện khó khăn hom, nhất là yêu cầu với tính lún của hỗn hợp làm lõi Nếu tính lún

của hỗn hợp làm lõi kém, trong quá trình đông đặc, lõi có thể gây áp lực lớn lên vật đúc( Vì đa số kim loại giảm thể tích trong quá trình đông đặc), nếu áp lực vượt quá giới hạn bền của kim loại, có thể dẫn tới nứt Thông thường người ta tăng hàm lượng thạch anh (Si02), giảm tỷ lệ đất sét, chất kết dính, chất phụ và phải sấy lõi

3.2.4 Các phương pháp làm khuôn

a) Làm khuôn hằng tay

+ Khái niệm: Là phương pháp làm khuôn được tiến hành bằng tay nhờ một số dụng

cụ đơn giản Nó có đặc điểm:

- Cho phép chế tạo được các khuôn phức tạp hoặc có kích thước lớn.

- Dạng sản xuất linh động, phù hợp với sản xuất đơn chiếc, hàng loạt nhỏ

- Độ chính xác không cao, năng suất thấp

- Điều kiện lao động nặng nhọc, quy trình chế tạo khuôn dài, trình độ công nhân đòi hỏi tay nghề cao

+ Làm khuôn trong hai hòm khuôn: Hình 3.3 trình bầy quy trình làm khuôn trong hai hòm khuôn

C ạ t k r *

a) Ch/ tiê ị

^ 5 ^ - Tài mâu b) Bổ mâu