Bài giảng Cơ khí đại dương - Chương 3: Hợp kim Fe-C - Vũ Đình Toại

5.2.4. Thấm Kim loại: Hợp kim hoá lớp bề mặt là quá trình tăng cường các nguyên tố KL (nhôm, crôm, silic, bo, beri, v.v ) vào lớp bề măt của sản phẩm bằng thép để làm cho thép có thêm những tính năng quý như chịu nhiệt, chống gỉ, chống mài mòn, v.v. -> Trong một số trường hợp có thể dùng thép thấm kim loại để thay thế cho những thép hợp kim cao cấp, hiếm - Thấm kim loại được tiến hành bằng cách nung nóng sản phẩm thép đến nhiệt độ nhất định và giữ sản phẩm ở vị trí tiếp xúc với một trong các nguyên tố cần thấm, các nguyên tố này có thể ở dạng rắn, lỏng hoặc khí. Nhờ vậy các nguyên tố kim loại sẽ khuyếch tán vào bề mặt sản phẩm VI. Phun phủ: là quá trình phun các kim loại hoặc hợp kim cứng lên bề mặt của chi tiết máy, sau khi phun ta nhận được chi tiết với lớp bề mặt có các đặc tính đặc biệt - Phun bằng ngọn lửa khí cháy - Phun bằng Hồ quang điện - Phun bằng Plasma - Phun Cao tốc – phun nổ

pdf20 trang | Chia sẻ: linhmy2pp | Ngày: 17/03/2022 | Lượt xem: 154 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Bài giảng Cơ khí đại dương - Chương 3: Hợp kim Fe-C - Vũ Đình Toại, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Bản quyền của ThS. Vũ Đỡnh Toại 13.08.2009 IV. Hợp kim Sắt - Các bon (Fe-C): 1. Giản đồ trạng thái của hợp kim Fe-C: o t C B A C C 1500 – – Lỏng (L) Fe Fe kim kim L + Ostenit (L+γ) p p ợ ợ L + Xêmentit (L+Xê) H H o C NG: 1147 Ostenit (γ) E 1147 C F ƯƠ I C 911 G Am γ + Xê + Lê Xê + Lê ĐẠ γ + α A3 γ + Xê KHÍ S Lêđêbuarit (Lê) Ơ P A1 727oC C 727 K α+ α P + Xê γ + Xê + Lê Xê + Lê P Peclit Q 0,8%C 2,14%C 4,43%C 6,67%C 0,02%C â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 1 / 39 - ACB là đường lỏng phõn biệt pha lỏng hoàn toàn với pha lỏng đócútinhthể rắn -AECF làđường đặc ứng với điểmbắt đầunúngchảyhoặc hoỏ rắn hoàn toàn - GS (A3); SE (Am); GP và PQ tương ứng vớigiớihạn chuyểnbiến pha trong trạng thỏi hoỏ rắn - PSK (A1) là đường chuyểnbiến cựng tớch khi nguội đến đúsẽ bắt đầusự chuyểnbiến cựng tớch hỗnhợpcơ học C C – – 1.1. Các tổ chức của hợp kim Fe-C: Fe Fe 1.1.1. Các tổ chức 1 pha: kim kim p p 1.1.1.1. Tổ chức xêmentit (Xê) là hợp chất hoá học của Fe và C (C% = 6,67%) ặ Fe3C ợ ợ H H >> Tổ chức này đ−ợc kết tinh qua ba giai đoạn và nằm trong hầu hết các khu vực NG: >> Đây là một tổ chức có độ cứng cao, tính công nghệ kém, độ giòn lớn nh−ng chịu mài mòn tốt ƯƠ >> Trên từng khu vực độ giàu xêmentit (Xê) giảm dần từ Xê1 đên Xê3 I C ĐẠ KHÍ Ơ C â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 2 / 39 1 Bản quyền của ThS. Vũ Đỡnh Toại 13.08.2009 1.1.1.2. Tổ chức ôstennit (γ, Os) là dung dịch đặc xen kẽ của cacbon trong Fe (Feγ) >> L−ợng hoà tan C trong Fe tối đa là 2,14%ở 11470C. Tại 7270C l−ợng hoà tan C là 0,8% >> Khu vực AESG chỉ tồn tại một pha ôstenit riêng biệt >> ôstenit là pha dẻo và dai, rất dễ biến dạng >> Vì nó tồn tại riêng biệt chỉ ở nhiệt độ trên 7270C nên không quyết định tính chất cơ học khi kim C C – – loại chịu tải mà chỉ có ý nghĩa khi gia công áp lực nóng và nhiệt luyện Fe Fe kim kim p p ợ ợ H H NG: ƯƠ I C ĐẠ KHÍ Ơ C â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 3 / 39 1.1.1.3. Ferit (α, F) là dung dịch đặc xen kẽ của C trong Fe (Feα) >> ở 7270C hoà tan 0,02%C >> Nhiệt độ càng giảm l−ợng hoà tan càng giảm nên có thể coi ferit là sắt nguyên chất >> Ferit rất dẻo, mềm và có độ bền thấp C C – – Fe Fe kim kim p p ợ ợ H H NG: 1.1.2. Các tổ chức 2 pha: ƯƠ 1.1.2.1. Peclit (P) là hỗn hợp cơ học của ferit và xêmentit (Xê2) I C o 0 ĐẠ >> Khi hạ t xuống 727 C, cả ferit và xêmentit cùng kết tinh ở thể rắn tạo nên cùng tích peclit (điểm S >> Cơ tính của Peclit phụ thuộc vào l−ợng F và Xê và phụ thuộc vào hình dạng của Xê (tấm hay hạt) KHÍ Ơ C â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 4 / 39 2 Bản quyền của ThS. Vũ Đỡnh Toại 13.08.2009 1.1.2.2. Lêđêbuarit (Lê) là hỗn hợp cơ học cùng tinh của γ và Xê (Xê1) >> Tại 1147oC và 4,43%C cùng tinh Lê hình thành tại điểm C >> Xuống d−ới 727oC, một phần γ chuyển thành P >> L−ợng Xê trong Lê khá lớn nên Lê có độ cứng cao, dòn C C – – Fe Fe kim kim p p ợ ợ H H NG: ƯƠ I C ĐẠ KHÍ Ơ 1.1.2.3. Graphit (Gr) là cacbon ở trạng thái tự do C >> Gr kém bền, dòn, nở thể tích khi kết tinh â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 5 / 39 1.2. Phân loại hệ hợp kim Fe-C (Fe-Fe3C): Hệ hợp kim Fe-C C C – – Thép cacbon C 2,14% Fe Fe kim kim p p ợ ợ H H Thép Thép Thép Gang Gang Gang NG: tr−ớc cùng tích sau tr−ớc cùng tinh sau cùng tinh cùng tinh ƯƠ cùng tích cùng tích C = 0,8% C =4,43% I C C 0,8% C 4,43% ĐẠ KHÍ Ơ C â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 6 / 39 3 Bản quyền của ThS. Vũ Đỡnh Toại 13.08.2009 2. Thép cacbon: 2.1. Khái niệm về Thép cacbon: Thép cacbon là hợp kim của Fe-C với hàm l−ợng cacbon nhỏ hơn 2,14%. Ngoài ra trong thép cacbon còn chứa một l−ợng tạp chất nh− Si, Mn, S, P, ặ Nguyên tố ảnh h−ởng lớn nhất trong thép là cacbon. Chỉ cần thay đổi một l−ợng C C rất nhỏ C, đ∙ làm thay đổi nhiều tính chất lý, hoá của thép – – Fe Fe -C tăngặ độ cứng và độ bền của thép tăng lên còn độ dẻo và độ dai lại giảm xuống kim - Thay đổi hàm l−ợng cacbon ặ làm thay đổi cả tính công nghệ, tính đúc, tính hàn và kim p p tính rèn dập ợ ợ H H * Các tạp chất có lợi trong thép cacbon: Si và Mn NG: - Khi hàm l−ợng của chúng thích hợp (Mn ≤ 0,75% và Si ≤ 0,35%) có khả năng khử ƯƠ ôxy khỏi các ôxyt sắt, làm tăng độ bền, độ cứng của thép I C - Tuy nhiên không nên cho nhiều tạp chất loại này vì nó sẽ ph−ơng hại đến một số ĐẠ tính công nghệ nh− gia công cắt gọt nhiệt luyện v.v KHÍ Ơ * Các tạp chất có hại cho thép cacbon: P và S C - Nguyên tố S sẽ làm cho thép bị dòn nóng (bở nóng) - Nguyên tố P lại làm thép bị phá huỷ ở trạng thái nguội – dòn nguội ) Vì thế cần hạn chế S và P d−ới mức 0,03% â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 7 / 39 2.2. Phân loại Thép cacbon: 2.1.1. Phân loại theo tổ chức tế vi và hàm l−ợng C trên giản đồ trạng thái - Thép tr−ớc cùng tích với tổ chức Ferit + Peclit (C < 0,8%) - Thép cùng tích: thép có tổ chức Peclit (C = 0,8%) - Thép sau cùng tích trong đó có Peclit + Xêmentit (C > 0,8%) C C – – 2.1.2. Phân loại theo hàm l−ợng C th−ờng dùng Fe Fe - Thép cacbon thấp: C < 0,25% kim kim - Thép cacbon trung bình: C = 0,25% ... 0,5% p p ợ ợ - Thép cacbon cao: C > 0,5% H H NG: 2.1.3. Phân loại theo ph−ơngphápluyệnkim ƯƠ - Thép lò chuyển: chất l−ợng không cao, hàm l−ợng kém chính xác I C - Thép lò mác tanh (Martin): chất l−ợng cao hơn trong lò chuyển một ít ĐẠ - Thép lò điện: chất l−ợng cao hơn nhiều, khử hết tạp chất tới mức thấp nhất KHÍ Ơ C 2.1.4. Phân loại theo ph−ơngphápkhửÔxy - Thép sôi: chứa nhiều rỗ khí nên kém dẻo và dai - Thép nửa sôi: chất l−ợng cao hơn thép sôi vì còn ít rỗ khí hơn - Thép lắng: độ bền cao hơn thép sôi và thép nửa sôi â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 8 / 39 4 Bản quyền của ThS. Vũ Đỡnh Toại 13.08.2009 2.1.5. Phân loại theo công dụng 1 - Thép cacbon thông dụng (thép th−ờng): cơ tính không cao, chỉ dùng để chế tạo các chi tiết máy, các kết cấu chịu tải nhỏ. Th−ờng dùng trong ngành xây dựng, giao thông ặ Thép cacbon thông dụng đ−ợc ký hiệu bằng hai chữ CT và chia ba nhóm A, B và C Nhóm A: chỉ đánh giá bằng các chỉ tiêu cơ tính (độ bền, độ dẻo, độ cứng, v.v) C C – – Nhóm B: đánh giá bằng thành phần hoá học Fe Fe Nhóm C: đánh giá bằng cả hai chỉ tiêu cơ tính và thành phần hoá học kim kim Liên bang Nga (GOST2772- p p Liên Xô (GOST 380 - 71) Việt Nam (TCVN1765-75) ợ ợ 88) H H CT0 CT31 NG: CT1 CT33 ƯƠ CT2 CT34 I C ĐẠ CT3 CT245* CT38 CT4 CT275 CT42 KHÍ Ơ CT5 CT285 CT51 C CT6 CT345 CT375 CT61 * Biểu thị độ bền σ02= 245MPa â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 9 / 39 ) TCVN 1756 -75 quy định ký hiệu thép thông dụng: sau CT ghi chỉ số giới hạn bền σb [kG/mm2] thấp nhất ứng với mỗi ký hiệu 2 2 Ví dụ: TC38 có giới hạn bền σb = 38 ữ 49kG/mm (380 ữ 490N/mm ) ) Các nhóm B và C cũng có ký hiệu trên cơ sở nhóm A nh−ng thêm vào phía tr−ớc chữ cái B hay C để phân biệt Ví dụ: CT31 → BCT31 → CCT31 C C – – >> Thép sôi: thêm ký tự S vào phần cuối, ví dụ CT31S Fe Fe >> Thép nửa sôi: thêm ký tự n vào phần cuối, ví dụ: CT31n kim kim >> Thép không có ký hiệu thêm là thép lắng p p ợ ợ H H 2- Thép cacbon kết cấu: là loại thép có hàm l−ợng tạp chất S, P rất nhỏ, tính năng lý NG: hoá tốt, hàm l−ợng cacbon chính xác và chỉ tiêu cơ tính rõ ràng ƯƠ Ký hiệu: t−ơng tự nh− ký hiệu của Liên Xô chỉ khác ở chỗ có thêm chữ cái C phía I C tr−ớc để phân biệt là thép cacbon ĐẠ Ví dụ: KHÍ Ơ Liên Xô: 08; 10; 15; 20;...; 85 C Việt Nam: C08; C10; C 15; C20; ...; C85 Ký hiệu thép C Chỉ hàm l−ợng C tính theo % â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 10 / 39 5 Bản quyền của ThS. Vũ Đỡnh Toại 13.08.2009 3- Thép cacbon dụng cụ: là loại thép có hàm l−ợng cacbon cao (0,7 ữ1,3%C), có hàm l−ợng tạp chất S và P thấp (<0,025%) Ký hiệu thép cacbon dụng cụ C C – – Liên Xô: Y7, Y8, Y8A, Y9, , Y13 Fe Fe TCVN: CD70, CD80, CD80A, CD90, , CD130 kim kim Chỉ thép tốt p p ợ ợ H H thép dụng cụ cacbon hàm l−ợng cacbon là 0,7% NG: ƯƠ I C ĐẠ KHÍ Ơ C â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 11 / 39 3. Gang: 3.1. Khái niệm về Gang: Gang là hợp kim Fe- C, hàm l−ợng lớn hơn 2,14% và cao nhất cũng < 6,67%C. Cũng nh− thép, trong gang chứa các tạp chất Si, Mn, S, P và các nguyên tố khác Do hàm l−ợng cacbon cao hơn nên tổ chức của gang ở nhiệt độ th−ờng cũng nh− ở C C nhiệt độ cao tồn tại l−ợng xementit cao. Đặc tính chung của gang là cứng và dòn, có – – nhiệt độ nóng chảy thấp và dễ dúc Fe Fe kim ) Thành phần tạp chất trong gang gây ảnh h−ởng khác so với thép cacbon kim ) Thành phần tạp chất trong gang gây ảnh h−ởng khác so với thép cacbon p p ợ ợ - Cùng với C, nguyên tố Si thúc đẩy sự graphit hoá, nghĩa là phân huỷ Fe3C thành Fe H 3 H và cacbon tự do khi kết tinh NG: - Ng−ợc lại Mn lại cản trở sự graphit hoá nhằm tạo ra Fe3C của gang trắng ƯƠ I C ) L−ợng Si thay đổi trong gang ở giới hạn từ 1,5 ữ 3,0 còn Mn thay đổi t−ơng ứng với ĐẠ Si ở giới hạn 0,5 ữ 1,0% KHÍ - Tạp chất S và P làm hại đến cơ tính của gang. Nh−ng nguyên tố P phần nào làm tăng Ơ C tính chảy lo∙ng, tăng tính chống mài mòn do đó có thể hàm l−ợng đến 0,1 ữ 0,2%P - Cacbon càng nhiều thì khả năng graphit hoá càng mạnh, nhiệt độ chảy càng giảm làm tính đúc càng tốt. Nh−ng tăng hàm l−ợng cacbon sẽ làm giảm độ bền, tăng dòn. Vì vậy trong gang xám chẳng hạn, hàm l−ợng cacbon giới hạn từ 2,8 ữ 3,5% â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 12 / 39 6 Bản quyền của ThS. Vũ Đỡnh Toại 13.08.2009 3.2. Phân loại Gang: 3.1.1. Phân loại theo tổ chức tế vi và hàm l−ợng C trên giản đồ trạng thái - Gang tr−ớc cùng tinh có tổ chức Peclit + Lêđêbuarit (C < 4,43%) - Gang cùng tinh: có tổ chức Lêđêbuarit (C = 4,43%) - Gang sau cùng tinh có tổ chức Lêđêbuarit + Xêmentit (C > 4,43%) 3.1.2. Phân loại theo tổ chức và cấu tạo C C – – 1- Gang trắng là loại gang mà hầu hết cacbon ở dạng liên kết Fe3C Fe Fe ) Gang trắng chỉ hình thành khi có hàm l−ợng C, Mn thích hợp và với điều kim kim kiện nguội nhanh ở các vật đúc thành mỏng, nhỏ p p ợ ợ ) Gang trắng không có ký hiệu riêng H H * Tổ chức xementit có nhiều trong gang trắng làm mặt g∙y của nó có màu sáng NG: trắng! ƯƠ 2- Gang xám là loại gang mà hầu hết cacbon ở dạng graphit. Nhờ có vậy grathit I C nên mặt g∙y có màu xám ĐẠ KHÍ Ơ C GX Ferit GX Ferit-Peclit â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 13 / 39 ) Tổ chức tế vi của gang xám gồm: nền cơ sở và các garaphit dạng tấm ) Nền của gang xám có thể là: ferit, pherit - peclit , peclit Cơ tính của gang xám phụ thuộc vào hai yếu tố: * Tổ chức của nền: độ bền của nền tăng lên từ nền pherit đến peclit * Số l−ợng, hình dạng và phân bố graphit C C – – ) Gang xám có độ bền nén cao nh−ng bền kéo kém, chịu mài mòn tốt, đặc biệt có tính Fe Fe đúc tốt kim kim p p Ký hiệu Gang xám: GX xx-yy (Liên xô: Cч xx-yy) ợ ợ H H xx = hai con số chỉ độ bền kéo NG: yy = hai con số chỉ độ bền uốn ƯƠ 3- Gang cầu là loại gang có thể có tổ chức nh− gang xám, nh−ng graphit có dạng thu I C nhỏ thành hình cầu ĐẠ KHÍ Ơ C â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 14 / 39 7 Bản quyền của ThS. Vũ Đỡnh Toại 13.08.2009 ) Gang cầu có độ bền cao hơn gang xám nhiều, đặc biệt có độ dẻo bảo đảm. Có thể so sánh cơ tính gang cầu xấp xỉ bằng thép mác thấp ) Để có tổ chức gang cầu, phải nấu chảy gang xám và dùng ph−ơng pháp biến tính đặc biệt gọi là cầu hoá để tạo ra graphit hình cầu. Kết quả là cũng trên các nền t−ơng tự nh− 2 gang xám với grathit cầu ta có độ dẻo δ = 5 ữ 15%; độ bền kéo σk = 400 - 1000N/mm C C Ký hiệu Gang cầu: GC xx-yy (Liên xô: Bч xx-yy) – – xx = hai con số chỉ độ bền kéo Fe Fe yy = hai con số chỉ độ d∙n dài t−ơng đối δ% kim kim p p 4- Gang dẻo là loại gang chế tạo từ gang trắng bằng ph−ơng pháp nhiệt luyện (ủ) ợ ợ H H t 0u NG: Fe 3 C ⎯⎯→ Peclit + C cum ƯƠ I C ĐẠ KHÍ Ơ C Ký hiệu Gang dẻo: GZ xx-yy (Liên xô: Kч xx-yy) xx = hai con số chỉ độ bền kéo yy = hai con số chỉ độ d∙n dài t−ơng đối δ% â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 15 / 39 4. Thép hợp kim: 4.1. Khái niệm về Thép hợp kim: - Thép HK là loại thép có chứa trong nó một hàm l−ợng các nguyên tố HK thích hợp - Hàm l−ợng của chúng phải đủ đến mức có thể làm thay đổi cơ tính thì mới đ−ợc coi là chất cho thêm, nếu d−ới mức đó thì chỉ là tạp chất. C C Các đặc tính cơ bản của Thép hợp kim: – – Các đặc tính cơ bản của Thép hợp kim: Fe Fe - Cải thiện cơ tính: thép hợp có tính nhiệt luyện tốt hơn thép cacbon. Tr−ớc nhiệt kim luyện hai loại thép cacbon và hợp kim có cơ tính t−ơng tự, nh−ng nếu nhiệt luyện và kim luyện hai loại thép cacbon và hợp kim có cơ tính t−ơng tự, nh−ng nếu nhiệt luyện và p p ram hợp lý thép hợp kim sẽ tăng cơ tính rõ rệt ợ ợ H H - Thép hợp kim giữ đ−ợc độ bền cao hơn thép cacbon ở nhiệt độ cao nhờ sự t−ơng tác NG: của nguyên tố hợp kim trong các tổ chức của thép cacbon ƯƠ - Tạo ra những tính chất lý hoá đặc biệt, nh−: chống ăn mòn trong các môi tr−ờng ăn I C mòn; có thể tạo ra thép từ tính cao hay không có từ tính; độ gi∙n nở vì nhiệt rất nhỏ. ĐẠ KHÍ Các sự biến đổi khi Hợp kim hoá: Ơ C + Các dung dịch đặc trong thép cacbon hoà tan thêm nguyên tố hợp kim tạo nên sự thay đổi có lợi các toạ độ trên giản đồ trạng thái hoặc tạo ra các pherit hợp kim bền hơn. + Trừ một số nguyên tố nh− Ni, Si, Al đa số các nguyên tố khác nh− Cr, W, Ti đều kết hợp với cacbon tạo nên cacbit hợp kim â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 16 / 39 8 Bản quyền của ThS. Vũ Đỡnh Toại 13.08.2009 + Đa số các nguyên tố làm cho độ quá nguội tăng lên, nên đ−ờng cong chữ "C' dịch về bên phải. Điều đó sẽ tạo điều kiện để nhiệt luyện dễ dàng hơn. + Một số nguyên tố kết hợp với thép cacbon và môi tr−ờng ngoài tạo nên lớp vỏ ôxyt rất bền để bảo vệ. 4.2. Phân loại Thép hợp kim: C C 4.2.1. Phân loại theo thành phần hợp kim trong thép: – – - Thép hợp kim thấp: có tổng l−ợng các nguyên tố hợp kim đ−a vào < 2,5%. Fe Fe - Thép hợp kim trung bình: có tổng l−ợng các nguyên tố hợp kim từ 2,5 ữ 10%. kim kim - Thép hợp kim cao: có tổng l−ợng > 10% p p ợ ợ H H 4.2.2. Phân loại theo tên gọi các nguyên tố HK chủ yếu: NG: - Thép Mn, thép Si, thép Cr, thép Ni, thép Cr-Ni, ... ƯƠ 4.2.3. Phân loại theo công dụng: I C ĐẠ 1- Thép hợp kim kết cấu: là loại thép trên cơ sở thép cacbon kết cấu cho thêm các nguyên tố hợp kim (0,1 ữ 0,85% C và l−ợng phần trăm nguyên tố hợp kim thấp ) KHÍ Ơ C > Thép HK kết cấu phải qua thấm cacbon rồi mới nhiệt luyện thì cơ tính cao. > Loại thép này đ−ợc dùng để chế tạo các chi tiết chịu tải trọng cao, cần độ cứng, độ chịu mài mòn, hoặc cần tính đàn hồi cao v.v Ký hiệu: 15Cr, 20Cr, 20CrNi , 12CrNi 3A, 12Cr2Ni4A, 40CrMn, 35CrMnSi â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 17 / 39 2- Thép hợp kim dụng cụ: là loại thép cần có độ cứng cao sau khi nhiệt luyện, độ chịu nhiệt và chịu mài mòn cao. Hàm l−ợng cacbon trong thép HK dụng cụ từ 0,7 ữ 1,4%; các nguyên tố hợp kim cho vào là Cr, W, Si và Mn. > Thép HK dụng cụ có tính nhiệt luyện tốt.. Sau nhiệt luyện có độ cứng đạt 60 - 62 HRC. C C – – Ký hiệu: 90CrSi, 100CrWMn, 100Cr12 và OL100Cr1,5 Fe Fe kim ) Riêng loại thép làm ổ lăn th−ờng chứa hàm l−ợngCr cao hơn và ký hiệu kim ) Riêng loại thép làm ổ lăn th−ờng chứa hàm l−ợngCr cao hơn và ký hiệu p p theo tên riêng của nó. OLCr0,6; OLCr1; OLCr1,5 ợ ợ H H NG: 3- Thép gió: là một dạng thép HK đặc biệt để làm dụng cụ cắt và các chi tiết máy có yêu cầu cao ƯƠ I C ĐẠ > Trong tổ chức của thép gió gồm các nguyên tố cacbon, crôm, vonfram, côban, vanadi và sắt KHÍ > Thép gió có độ cứng cao, bền, chịu mài mòn và chịu nhiệt đến 6500C Ơ C > Hàm l−ợng các nguyên tố trong thép gió: 8,5 ữ 19% W; 0,7 ữ 1,4%C; 3,8 ữ4,4%Cr; 1 ữ 2,6V và một l−ợng nhỏ Mo hay Co Ký hiệu: 90W9V2; 75W18V; 140W9V5; 90W18V2 â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 18 / 39 9 Bản quyền của ThS. Vũ Đỡnh Toại 13.08.2009 4- Thép HK đặc biệt: + Thép không gỉ là loại thép có khả năng chống lại môi tr−ờng ăn mòn (ăn mòn hoá học và ăn mòn điện hoá) > Trong thép th−ờng có nhiều pha, mỗi pha có điện thế điện cực khác nhau > Trong thép không gỉ, hàm l−ợng crôm khá cao (>12%) C C > Có hai loại thép không gỉ: loại hai pha pherit + cacbit; loại một pha ostennit – – Fe Fe Ký hiệu: 12Cr13, 20Cr13, 30Cr13, 12Cr19Ni9, 12Cr18Ni9Ti, kim kim p p + Thép bền nóng là loại thép HK làm việc ở nhiệt độ cao mà độ bền khôn giảm, ợ + Thép bền nóng là loại thép HK làm việc ở nhiệt độ cao mà độ bền khôn giảm, ợ H H không bị ôxy hoá bề mặt NG: Ký hiệu: 12CrMo, 10Cr18Ni12N6, 04Cr14Ni14W2Mo, ƯƠ I C + Thép từ tính là loại thép có khả năng khử từ cao ĐẠ > Có thể dùng thép dụng cụ cacbon đ−ợc hợp kim hoá một l−ợng 2 ữ 3% Cr KHÍ Ơ > Cũng có thể dùng hệ hợp kim Fe- Al -Ni hoặc Al - Si - Fe C Ký hiệu: AlNi1, AlNi2, 50Ni - 50%Ni; 38NiSi - 38%Ni và 38%Si Các ký hiệu vật liệu của một số n−ớc: tự đọc SGK â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 19 / 39 5. Hợp kim cứng: Hợp kim cứng là loại vật liệu điển hình với độ cứng nóng rất cao (800 ữ 1000oC). Nó đ−ợc dùng phổ biến làm các dụng cụ cắt gọt kim loại và cắt gọt vật liệu phi kim có độ cứng cao. Hợp kim cứng không cần nhiệt luyện vẫn đạt độ cứng 85 ữ92 HRC. C C – – Th−ờng dùng hai nhóm hợp kim cứng sau: Fe Fe kim - Nhóm một cacbit: WC + Co ặ Ký hiệu theo Liên xô là BK, kim - Nhóm một cacbit: WC + Co ặ Ký hiệu theo Liên xô là BK, p p VD: BK2, BK3, BK8, BK10 : Con số chỉ % Co, còn lại là WC ợ ợ H H >> Nhóm này có độ dẻo thích hợp với gia công vật liệu dòn, làm các khuôn kéo, ép NG: ƯƠ - Nhóm hai cacbit: WC + TiC + Co ặ Ký hiệu theo Liên xô là TK, I C VD: T30K4; T15K6; T14K8; T5K10 : Con số chỉ % TiC và % Co, còn lại là WC ĐẠ >> Nhóm này có độ dẻo thấp hơn so với nhóm BK. KHÍ Ơ >> Riêng nhóm ba cacbit WC + TIC + TaC + Co ít dùng ở n−ớc ta vì khó chế tạo C ) Ph−ơng pháp chế tạo HK cứng: chế tạo bột ặ ép định hình ặ thiêu kết â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 20 / 39 10 Bản quyền của ThS. Vũ Đỡnh Toại 13.08.2009 6. Kim loại và Hợp kim màu: 6.1. Nhôm và hợp kim Nhôm: - Nhôm là kim loại nhẹ - Khối l−ợng riêng nhẹ: khoảng 2,7g/cm3 - Có tính dẫn điện, dẫn nhiệt cao C C - Chống ăn mòn tốt – – - Nhiệt độ nóng chảy: 6600C Fe Fe - Độ bền thấp: σ = 60N/mm2 kim kim - Độ cứng thấp: (HB = 25 ặ mềm), nh−ng dẻo cao p p ợ ợ - Trên bề mặt của nhôm có một lớp ôxyt bảo vệ chống ăn mòn trong môi tr−ờng H H không khí ở nhiệt độ bình th−ờng. Lớp ôxyt nhôm này luôn luôn tự hình thành NG: trên bề mặt nhôm do tác dụng với không khí. ƯƠ ) Ng−ời ta còn dùng cách ôxy hoá bề mặt nhôm bằng các ph−ơng pháp điện hoá I C hoặc hoá học, để tạo nên lớp ôxyt bảo vệ vững chắc trong môi tr−ờng không khí và ĐẠ một số môi tr−ờng khác KHÍ Ơ C + 3 nhóm nhôm: A999: 99,999% Al ặ loại tinh khiết A995, A99, A97 và A95: 99,995 ữ 99,95% Al ặ loại có độ sạch cao A85, A8, A7, ... A0: 99,85 ữ 99% Al ặ nhôm kỹ thuật + 2 loại HK Nhôm: HK nhôm đúc & HK nhôm biến dạng â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 21 / 39 6.2. Đồng & HK đồng: Khối l−ợng riêng ở 200C: 8,94 g/cm3 Nhiệt độ nóng chảy: 1083 oC Hệ số dẫn nhiệt ở 200C: 0.923 calo/cm.s.0C Hệ số gi∙n dài (0 - 1000C): 16,5.10-6 Điện trở suất ở 200C (Ω.mm2/m): 0,01784 C C 0 2 – – Độ dẫn điện ở 20 C: 57 m/Ω.mm 2 Fe Fe Độ bền thấp σb = 160 N/mm kim ) Đồng có tính dẫn điện và dẫn điện tốt, tính chống ăn mòn cao dễ gia công bằng kim ) Đồng có tính dẫn điện và dẫn điện tốt, tính chống ăn mòn cao dễ gia công bằng p p áp lực ở trạng thái nóng và nguội, có thể dát mỏng thành tấm có chiều dày 0,05mm ợ ợ H H Hai loại hợp kim đồng th−ờng dùng: NG: - Đồng thau là hợp kim đồng và kẽm, hàm l−ợng Zn trong đồng thau ≤ 45% ƯƠ I C ) Đồng thau đúc & đồng thau biến dạng ĐẠ - Đồng thanh là hợp kim đồng và: Sn, Al, Cr, ... KHÍ Ơ Các loại đồng thanh th−ờng dùng: C + Đồng đen: + Babit: 6.3. Ni, Zn, Pb, Mg, ...: ) tự đọc SGK â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 22 / 39 11 Bản quyền của ThS. Vũ Đỡnh Toại 13.08.2009 Ch−ơng III: Vật liệu phi kim I. Gỗ: Độ bền cao Khối l−ợng riêng nhỏ: (từ 0,35 đến 0,75g/cm3) và giá rẻ Độ cứng kém hơn và dễ gia công (c−a, bào, cắt, đục) hơn so với KL Độ bền của gỗ không đồng đều, độ bền dọc thớ cao hơn độ bền ngang thớ II. Chất dẻo, nhựa: C C – – Chất dẻo là những chất do các chất hữu cơ cao phân tử tạo thành. Vật phẩm làm Fe Fe làm bằng chất dẻo có thể đ−ợc chế tạo bằng ph−ơng pháp khác nhau nh− ép, đúc, kim kim gia công cắt gọt, v.v p p ợ ợ H H >> Đa số các loại chất dẻo: nhẹ, độ cách điện, hệ số ma sát lớn khi không có dầu mỡ, có hình dạng bên ngoài đẹp NG: >> Chất dẻo th−ờng có chất độn nh− vải, giấy, gỗ, bột gỗ, sợi thuỷ tinh, sợi amiăng, ƯƠ sợi dệt và chất kết dính (nhựa). I C ĐẠ III. Composit - Vật liệu tổ hợp: đ−ợc chế tạo từ nhiều loại vật liệu kết hợp lại KHÍ Ơ Gồm: - vật liệu cốt (th−ờng d−ới dạng sợi) nh− sợi thuỷ tinh; sợi graphit; sợi cacbon; sợi C thép, - vật liệu cơ bản (nền) th−ờng là các chất dẻo hoặc kim loại có độ dẻo cao (nh− Al ,Cu) Ưu điểm: Bền, nhẹ, chịu nhiệt tốt, có tính chống mài mòn và chống ăn mòn cao Hiện nay nó đ−ợc dùng nhiều trong các ngành công nghiệp nh−: hàng không, xây dựng, chế tạo máy â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 23 / 39 IV. Cao su: - Có tính dẻo cao (độ gi∙n dài khi kéo đạt tới 700 - 800%) - Khả năng giảm chấn động tốt và độ cách âm cao ặ Cao su đ−ợc dùng làm săm lốp, ống dẫn, các phần tử đàn hồi của khớp trục, đai truyền, vòng đệm, sản phẩm cách điện v.v C C ặ Khi l−ợng l−u huỳnh trong cao su cao tới (45%) ta có đ−ợc êbônit là một loại vật – – liệu có tính cách điện rất cao và bền tr−ớc những tác dụng hoá học Fe Fe kim kim p p ợ ợ V. Gốm, sứ: - Có độ cứng cao H H - Độ chịu nhiệt cao NG: - Chống mài mòn tốt ƯƠ ặ Dùng để lót trong các lò nhiệt luyện, làm hạt mài trong đá mài, làm dao I C cắt, chi tiết cách điện, cách nhiệt, ... ĐẠ KHÍ Ơ VI. Da, vải, vật liệu xốp cách nhiệt,... C â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 24 / 39 12 Bản quyền của ThS. Vũ Đỡnh Toại 13.08.2009 Ch−ơng IV: Xử lý nhiệt Kim loại I. Thực chất: Nhiệt luyện kim loại là quá trình thay đổi tính chất của kim loại bằng cách nung nóng nó tới một nhiệt độ nhất định, giữ ở nhiệt độ đó một thời gian và sau đó làm nguội theo một chế độ nhất định, nhờ đó mà thay đổi đ−ợc tính chất của kim loại C C theo ý muốn – – Fe Fe II. Đặc điểm: kim kim Gia công nhiệt làm thay đổi cấu tạo mạng tinh thể bên trong của kim loại khiến p p ợ ợ cho những tính chất của nó nh− độ cứng, độ bền, tính dẻo, tính dai cũng thay đổi H H NG: - Loại thép ít cacbon (chứa d−ới 0,3% cabon) ít thay đổi khi nhiệt luyện - Loại thép cacbon trung bình thay đổi tính chất khá rõ rệt ƯƠ I C - Loại thép cacbon dụng cụ thì thay đổi rõ rệt hẳn tính chất khi nhiệt ĐẠ III. Phân loại: KHÍ 1. Nhiệt luyện Ơ C 2. Hoá nhiệt luyện 3. Phun phủ bề mặt 4. Các ph−ơng pháp xử lý đặc biệt â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 25 / 39 IV. Các ph−ơng pháp nhiệt luyện: 4.1. ủ: là quá trình nung nóng vật phẩm thép lên tới nhiệt độ nhất định phù hợp với từng loại thép, giữ ở nhiệt độ đó một thời gian, sau đó làm nguội rất chậm trong vòng vài tiếng đồng hồ, làm nguội th−ờng tiến hành ở trong lò C C )Sau khi ủ có thể khử đ−ợc những ứng lực d− ở bên trong của kim loại do việc làm – – nguồi không đều tr−ớc đó gây ra, làm giảm độ cứng của kim loại và tăng tính dẻo, tính Fe Fe dai của kim loại kim kim p p ) ủ là một ph−ơng pháp nhiệt luyện quan trọng và cần thiết vì trong các quá trình đúc, ợ ợ H H cán và rèn, việc làm nguội các vật phảm bằng thép th−ờng không đ−ợc đều ở các lớp chiều dày của kim loại nên bề mặt của các vật phẩm đó th−ờng cứng hơn và làm khó NG: khăn cho việc gia công bằng cắt gọt ƯƠ I C 4.2. Th−ờng hoá: ĐẠ chỉ khác ủ ở chỗ vật phẩm thép sau khi đ−ợc nung nóng thì đ−ợc làm nguội tự nhiên (để nguội ở ngoài trời), thời gian để nguội nhanh hơn so với khi ủ, Nhiệt độ đốt nóng KHÍ Ơ vật phẩm cũng giống nh− nhiệt độ nung nóng khi ủ C )Sau khi th−ờng hoá, thép cũng có cấu trúc đồng nhất và nhỏ hạt nh− sau khi ủ. Nh−ng độ bền, độ dai có phần cao hơn thép ủ ) Một số loại thép hợp kim sau khi gi công áp lực (cán, rèn, dập) cũng đ−ợc th−ờng hoá để cải thiện cấu trúc (ổn định các hạt và khử ứng lực có hại trong kim loại) â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 26 / 39 13 Bản quyền của ThS. Vũ Đỡnh Toại 13.08.2009 4.3. Tôi: là quá trình nung nóng vật phẩm thép lên tới nhiệt độ nhất định t−ơng ứng với từng loại thép, giữ ở nhiệt độ đó một thời gian để ổn định cấu trúc của kim loại và làm nguội đột ngột trong môi tr−ờng t−ơng ứng với từng loại thép )Sau khi tôi thép rất cứng và bền nh−ng độ dai của nó bị giảm xuống. ứng lực d− bên C C trong của thép tăng lên và thép trở nên dòn. – – Fe Fe ) Muốn khử ứng lực d− bên trong và giảm tính dòn của thép sau khi tôi phải tiến hành ram kim kim p p  Nhiệt độ nung của thép phụ thuộc vào thành phẩm hoá học của thép ợ ợ H H NG: ƯƠ I C ĐẠ KHÍ Ơ C â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 27 / 39 - Sự biến đổi tổ chức kim loại khi tôi: C C – – Peclit Fe Fe kim kim p p ợ ợ H H Xoocbit Trích giản đồ Fe-C NG: Trustit ƯƠ Bainit I C ĐẠ KHÍ Ơ C Mactensit Đ−ờng cong chữ “C” â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 28 / 39 14 Bản quyền của ThS. Vũ Đỡnh Toại 13.08.2009 C C – – Fe Fe kim kim p p ợ ợ H H NG: ƯƠ I C ĐẠ KHÍ Ơ C â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 29 / 39 -Vật cần tôi đ−ợc nung nóng trong lò điện, lò than hay lò muối. -Lò điện có −u điểm là quá trình đốt nóng trong lò đ−ợc đều, nhiệt độ đốt nóng dễ điều chỉnh, vật cần tôi không phải tiếp xúc với luồng khí đ−ợc tạo thành khi nhiên liệu C C cháy – cháy – Fe Fe - Thời gian giữ vật cần tôi ở nhiệt độ nung kim kim nóng có thể từ vài phút với nửa giờ tuỳ theo p p ợ ợ chiều dày của vật đ−ợc tôi H H NG: ƯƠ -Tiếp đó vật cần tôi đ−ợc nhúng vào môi tr−ờng làm nguội. I C - Môi tr−ờng đó có thể là n−ớc, dầu hoặc dung dịch muối. ĐẠ - Tốc độ làm nguội có một ý nghĩa quyết định trong quá trình tôi. KHÍ Ơ C - Vật càng cần có độ cứng cao bao nhiêu thì càng cần làm nguội nhanh bấy nhiêu. - Chất có khả năng làm nguội nhanh nhất là dung dịch muối 10% trong n−ớc, khả năng làm nguội vừa là n−ớc ở nhiệt độ bình th−ờng và làm nguội chậm hơn là dầu â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 30 / 39 15 Bản quyền của ThS. Vũ Đỡnh Toại 13.08.2009 ) Nếu theo yêu cầu, vật chỉ cần có bề mặt cứng, nếu bên trong mềm (răng bánh răng, ngõng trục khuỷu v.v) thì dùng ph−ơng pháp tôi bề mặt Ph−ơng pháp gia nhiệt: - Ngọn lửa Oxy + Gas hoặc Acetylen C C - Dòng điện cao tần – – - Tia Laser hoặc dòng Plasma Fe Fe kim 4.4. Ram: kim 4.4. Ram: p p ợ ợ  Sau khi tôi, ứng lực d− bên trong của thép tăng lên làm cho thép bị dòn. Để cải thiện H H tính chất của thép và nâng cao tuổi thọ của thép, cần phải khử hoặc giảm những ứng NG: lực d− bên trong đó ƯƠ ) Sau khi tôi, vật lại đ−ợc nung nóng lần nữa tới nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ nung (150 - I C 6800C), giữ nhiệt độ đó một thời gian và để nguội ĐẠ Các ph−ơng pháp ram: KHÍ Ơ C - Ram ở nhiệt độ thấp (150 - 3000C) - Ram ở nhiệt độ trung bình (350 - 4500C) - Ram ở nhiệt độ cao (500 - 6800C) â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 31 / 39 ) Ram ở nhiệt độ thấp giảm bớt đ−ợc ứng lực d− trên trong của vật cần nhiệt luyện, nâng cao độ dai đồng thời hầu nh− không làm giảm độ cứng của kim loại, do đó th−ờng đ−ợc dùng cho các loại dụng cụ cắt gọt kim loại (khoan, phay, chày, cối,) ) Ram ở nhiệt độ trung bình làm giảm độ cứng và độ bền của kim loại xuống nh−ng lại C C – – nâng cao độ dai, dộ gi∙n dài lên và giảm ứng lực d− bên trong của vật tôi nhiều hơn so Fe Fe với ram ở nhiệt độ thấp. Ph−ơng pháp ram này th−ờng đ−ợc dùng để nhiệt luyện lò xo. kim kim ) Ram ở nhiệt độ cao khử đ−ợc gần hết ứng lực d− bên trong và nâng cao độ bền, độ p p ợ ợ dai của kim loại. Hầu hết nh− tất cả các chi tiết máy quan trọng đều đ−ợc ram theo H H ph−ơng pháp này NG: ƯƠ I C ĐẠ KHÍ Ơ C â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 32 / 39 16 Bản quyền của ThS. Vũ Đỡnh Toại 13.08.2009 V. Hoá nhiệt luyện: 5.1. Khái niệm: Hoá nhiệt luyện là ph−ơng pháp gia công nhiệt có thể làm thay đổi không chỉ cấu tạo của kim loại mà còn cả thành phần hoá học của lớp bề mặt kim loại nữa Muốn thay đổi thành phần hoá học của lớp bề mặt, cần phải tăng c−ờng cho nó những C C nguyên tố cần thiết bằng cách cho bề mặt đó tiếp xúc với môi tr−ờng có chứa nhiều – – l−ợng nguyên tố cần bổ sung. Sau một thời gian tiếp xúc lâu, d−ới nhiệt độ cao, các Fe Fe nguyên tố sẽ khuếch tán vào bề mặt của sản phẩm ở một chiều sâu nhất định kim kim p p 5.2. Các PP Hoá nhiệt luyện KL: ợ ợ H H 5.2.1. Thấm cacbon: NG: là quá trình tăng c−ờng thêm cacbon vào lớp bề mặt của sản phẩm bằng thép ƯƠ I C - Thép dùng đẻ thấm cacbon là loại thép ít cacbon (chứa 0,12 - 0,25% cacbon) ĐẠ - Sau khi thấm cacbon xong lớp bề mặt sẽ trở thành thép nhiều cacbon (hàm l−ợng cacbon tăng tới 0,9 - 1,0%) có đủ độ cứng cần thiết, trong khi đó bên trong sản phẩm KHÍ vẫn là thép ít cacbon, mềm và dai. Ơ vẫn là thép ít cacbon, mềm và dai. C - Khi thấm cacbon, sản phẩm đ−ợc nung nóng tới nhiệt độ 850 - 9500C và giữ một thời gian lâu trong môi tr−ờng có chứa nhiều cacbon (ở thể rắn, thể lỏng hoặc thể khí) để cacbon khuyếch tán vào mặt kim loại. - Chiều sâu cacbon khuyếch tán vào kim loại th−ờng 0,5 - 2mm â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 33 / 39 5.2.2. Thấm Nitơ: là quá trình tăng c−ờng thêm nitơ vào lớp bề mặt của sản phẩm bằng thép để lớp bề mặt đó có độ cứng cao và tính chống ăn mòn ở một chiều sâu không lớn lắm (0,1 - 0,5 mm) -Thấm nitơ đ−ợc dùng cho các chi tiết bằng thép hợp kim (chứa nhôm, crôm, môlipđen ) hay bị va đập và ma sát nhiều trong quá trình làm việc C C – – - Dùng cho các chi tiết bằng thép cacbon không cần độ cứng bề mặt cao nh−ng lại cần Fe Fe tính chống ăn mòn bề mặt cao - Khi thấm nitơ, sản phẩm đ−ợc nung nóng tới nhiệt độ 500 - 6000C trong lò kín có khí kim kim p p amôniac (NH3) đi qua. ợ ợ H H >> D−ới nhiệt độ đó, NH3 phân huỷ thành nitơ và hyđrô. >> Nitơ khuyếch tán vào kim loại còn hyđrô thì theo với khí NH3 ch−a phân huỷ đi ra NG: ngoài ƯƠ 5.2.3. Thấm Cacbon và Nitơ: thấm xyanua I C ĐẠ là quá trình tăng c−ờng cả cacbon và nitơ vào lớp bề mặt của sản phẩm bằng thép để nâng cao độ cứng; tính chống mòn và giới hạn mỏi của lớp bề mặt KHÍ Ơ - Chiều sâu thấm cacbon và nitơ không lớn (0,1 - 0,2mm). C - Thấm cacbon và nitơ có hiệu quả nhất đối với những chi tiết cỡ nhỏ và trung bình - Thấm cacbon và nitơ có thể tiến hành trong môi tr−ờng rắn d−ới nhiệt độ 540 - 5600C, trong môi tr−ờng lỏng với nhiệt độ khác nhau (thấp: 550 - 6000C, trung bình: 800 – 8500C, cao: 900 - 9500C) và trong môi tr−ờng khí d−ới nhiệt độ khoảng 850 - 9300C â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 34 / 39 17 Bản quyền của ThS. Vũ Đỡnh Toại 13.08.2009 5.2.4. Thấm Kim loại: Hợp kim hoá lớp bề mặt là quá trình tăng c−ờng các nguyên tố KL (nhôm, crôm, silic, bo, beri, v.v) vào lớp bề măt của sản phẩm bằng thép để làm cho thép có thêm những tính năng quý nh− chịu nhiệt, chống gỉ, chống mài mòn, v.v.. -> Trong một số tr−ờng hợp có thể dùng thép thấm kim loại để thay thế cho những thép hợp kim cao cấp, hiếm C C – – - Thấm kim loại đ−ợc tiến hành bằng cách nung nóng sản phẩm thép đến nhiệt độ nhất Fe Fe định và giữ sản phẩm ở vị trí tiếp xúc với một trong các nguyên tố cần thấm, các nguyên kim tố này có thể ở dạng rắn, lỏng hoặc khí. Nhờ vậy các nguyên tố kim loại sẽ khuyếch tán kim tố này có thể ở dạng rắn, lỏng hoặc khí. Nhờ vậy các nguyên tố kim loại sẽ khuyếch tán p p vào bề mặt sản phẩm ợ ợ H H NG: VI. Phun phủ: ƯƠ là quá trình phun các kim loại hoặc hợp kim cứng lên bề mặt của chi tiết máy, sau khi I C phun ta nhận đ−ợc chi tiết với lớp bề mặt có các đặc tính đặc biệt ĐẠ Các PP phun: - Phun bằng ngọn lửa khí cháy KHÍ Ơ - Phun bằng Hồ quang điện C - Phun bằng Plasma - Phun Cao tốc – phun nổ â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 35 / 39 Phun Ngọn lửa C C – – Fe Fe kim kim p p ợ ợ Phun Plasma H Phun Plasma H NG: ƯƠ I C ĐẠ KHÍ Ơ C â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 36 / 39 18 Bản quyền của ThS. Vũ Đỡnh Toại 13.08.2009 Phun Hồ quang điện C C – – Fe Fe kim kim p p ợ ợ H H NG: Phun Cao tốc - phun nổ: HVOF ƯƠ I C ĐẠ KHÍ Ơ C â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 37 / 39 VII. Các PP xử lý khác: 7.1. Xử lý nhiệt khuếch tán: là một tr−ờng hợp của hoá nhiệt luyện. Sự tạo thành lớp phủ là do tác động nhiệt làm nóng chảy (có thể chỉ chảy một phần) vật liệu phủ vào bề mặt chi tiết cần phủ, tạo điều kiện cho sự khuếch tán và hình thành lớp phủ. C C – – - Nhúng kẽm, nhúng thiếc, nhúng chì: bảo vệ khỏi tác động của môi tr−ờng Fe Fe kim kim 7.2. Công nghệ bốc bay trong chân không: PVD – Physic Vapor Deposit p p ợ ợ H H để tạo lớp phủ KL và Ceramic (gốm) lên bề mặt chi tiết NG: >> Tạo lớp phủ chịu mài mòn: TiC, TiN, Al2O3, ... ƯƠ >> Tạo lớp phủ chống ăn mòn: Cr, Al, Si, ... I C ĐẠ 7.3. Công nghệ bốc bay hoá học CVD – Chemical Vapor Deposit: ) đọc sách KHÍ Ơ C â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 38 / 39 19 Bản quyền của ThS. Vũ Đỡnh Toại 13.08.2009 Ch−ơng V: Luyện kim Tự đọc SGK C C – – Fe Fe kim kim p p ợ ợ H H NG: ƯƠ I C ĐẠ KHÍ Ơ C â ThS. KSHQT. VũĐỡnh Toại-Bộ mụn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 39 / 39 20

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfbai_giang_co_khi_dai_duong_chuong_3_hop_kim_fe_c_vu_dinh_toa.pdf