Đang tải... (xem toàn văn)
làm bài slide theo mãu về chế tạo máy ô tô học tập thêm tìm hiểu theo mẫu và có những chuyên môn phù hợp sát với những giáo trình.Nội dung chi tiết tỉ mỉ và ko thiếu điều gì.Hoạt động tiềm năng về công nghiệp chế tạo máy và công nghiệp ô tô
Trang 1CHƯƠNG 5
Vật liệu thông dụng trong Chế tạo máy và Công nghiệp ô tô
Trang 2GANG1 Định nghĩa về Gang
- Gang là hợp kim của Fe và C với hàm lượng %C>2,14 - Thực tế hay dùng gang với hàm lượng %C =(2,14-4).
Theo Tổ chức tế vi gang được chia làm 4 loại chính: • Gang trắng
• Gang xám • Gang cầu • Gang dẻo
Trang 3GANG2 Phân loại Gang
a Gang trắng
-là loại gang mà C ở dạng liên kết trong dung dịch rắn hoặc pha xen kẽ Tổ chức tế vi của gang trắng hòan
tòan phù hợp với giản đồ trạng thái Fe –Fe3C và luôn có chứa hỗn hợp cơ học cùng tinh Ledeburit.
- Hàm lượng C cao: 2,8%<%C<3,8%
-Gang trắng có độ cứng cao không cắt gọt được Khả năng chống mài mòn cao.
- Gang trắng không có ký hiệu
-Gang trắng dùng để luyện thép, chế tạo trục cán thô, mép lưỡi máy cày, bánh răng tốc độ chậm…
Trang 4GANG2 Phân loại Gang
a Gang trắng
* Theo tổ chức tế vi có 3 loại gang trắng
- Gang trắng trước cùng tinh:
Tổ chức tế vi (P+XeII+Le)
- Gang trắng cùng tinh: Tổ chức tế vi (Le)
- Gang trắng sau cùng tinh: Tổ chức tế vi (XeI+Le)
Trang 5GANG2 Phân loại Gang
b Gang xám
- là loại gang mà C ở trạng thái tự do là graphit với các hình dạng khác nhau: vảy, vạch, đường nhọn hai đầu.
* Các thành phần khác
-Si: là nguyên tố thúc đẩy mạnh quá trình graphit hóa (nguyên tố quan trọng nhất trong gang xám) (1,53) %.
- Mn: là nguyên tố cản trở quá trình graphit hóa làm hoá
trắng gang (0,51) %.
-S: Là nguyên tố cản trở mạnh quá trình graphit
hóa, làm xấu tính đúc của gang do làm giảm độ chảy loãng
- P: Làm tăng tính chảy loãng, Làm tăng tính chống mài mòn (0,10,2)%
Trang 7- Dùng làm các chi tiết chịu tải trọng tĩnh và tải trọng động cao như:
xylanh, piston, thân máy, bánh răng và các vật đúc khác.
Trang 8- Có cơ tính cao nhất do graphít nhỏ mịn, thường được dùng rộng rãi làm thân máy bơm, máy nén, …
Trang 10GANG2 Phân loại Gang
c Gang cầu
-Gang cầu còn được gọi là gang có độ bền cao với
graphit ở dạng hình cầu, có độ bền cao nhất đồng thời có thể chịu được tải trọng va đập.
-Để có được graphít dạng cầu người ta đã phải cho vào gang chất biến tính đặc biệt (Mg, Ce (xêri)) trong khi nấu luyện gang.
Trang 11GANG2 Phân loại Gang
c Gang cầu
- Tùy theo mức độ graphit hóa chia gang cầu làm 3 loại + Gang cầu pherít: (F+Gcầu)
+ Gang cầu pherít+peclít: (F+P+Gcầu) + Gang cầu peclít: (P+Gcầu)
- Thành phần hóa học giống gang xám nhưng có thêm lượng chất biến tính Mg=(0,04-0,08)%
Trang 12GANG2 Phân loại Gang
c Gang cầu
- Gang cầu có graphit ở dạng cầu là dạng thu gọn nhất, ít chia cắt nền kim loại nhất, ít tập trung ứng suất.
- Cơ tính của Gang cầu phụ thuộc vào tổ chức nền kim loại
+ Nếu nền kim loại là pherit thì gang có tính dẻo cao + Nếu nền là peclit thì có độ bền cao.
Trang 14GANG2 Phân loại Gang
d Gang dẻo
-Gang dẻo là gang có graphít ở dạng cụm nên có độ dẻo có thể rèn tốt nên còn được gọi là gang rèn - theo tổ chức tế vi chia gang dẻo làm 3 loại:
+ Gang dẻo pherít: (F+ Gcụm)
+ Gang dẻo pherít+peclít: (F+P+ Gcụm) + Gang dẻo peclít: (P+ Gcụm)
Trang 15GANG2 Phân loại Gang
d Gang dẻo
- Khác với gang xám và gang cầu graphit của gang dẻo không phải tạo nên khi đúc mà tạo ra khi ủ gang trắng vì thế gang dẻo còn có tên gọi là gang cácbon ủ.
- Để đảm bảo cho quá trình graphit hóa không được xảy ra khi kết tinh thì tổng lượng C và Si không được
nhiều quá (hàm lượng C+Si=3,5% là đủ)
Trang 16GANG2 Phân loại Gang
d Gang dẻo
-Để đạt được tổ chức gang trắng thì chiều dày vật đúc cũng vừa phải không lớn lắm (10-20mm)
-Nhược điểm chủ yếu của gang dẻo là giá thành khá cao do thời gian ủ kéo dài.
* Ký hiệu gang dẻo
Trang 17GANG3 Nhiệt luyện Gang
a Gang trắng
- Chủ yếu ủ gang trắng trước cùng tinh (2,1-2,8)%C thành gang dẻo, gồm 3 giai đoạn:
+ Nung nóng (OA): Tn= 1000oC [γ+Xeγ+XeII+Le] thời gian
Trang 19GANG3 Nhiệt luyện Gang
a Gang trắng
+ Làm nguội (BC): từ 1000oC xuống 700oC
~ Giữ nhiệt ở 700oC trong thời gian 10h (P+Gcụm)
~ Giữ nhiệt ở 700oC trong thời gian 10<t<30h (α+P+Gcụm) ~ Giữ nhiệt ở 700oC trong thời gian 30h (α+Gcụm)
Trang 20GANG3 Nhiệt luyện Gang
b Gang xám
- Chủ yếu làm biến đổi tổ chức nền kim loại hay lớp vỏ biến trắng không làm biến đổi dạng tấm của graphit và kích thước nó
*Ủ khử ứng suất bên trong: bảo quản vật đúc (6-12)
tháng sau đó mới gia công cơ khí (hóa già tự nhiên)
*Ủ khử lớp võ biến trắng: do nguội nhanh lớp bền mặt
bị biến trắng rất cứng khó gia công cắt gọt nên cần ủ bằng cách nung nóng (800-850) oC giữ nhiệt (1-2)h để phân
hóa Xe→γ+Gγ+G tiếp tục làm nguội thì Xe tiếp tục phân hóa phân hóa Xe→γ+Gα+G
Trang 21GANG3 Nhiệt luyện Gang
b Gang xám
* Ủ khử để thay đổi nền kim loại:
- Ủ giảm C liên kết: nung tới 700 oC giữ nhiệt Xe→γ+Gα+G -Ủ tăng C liên kết: nung tới T>A1 hay A3 giữ nhiệt để nền
kim loại có tổ chức P
* Tôi và ram: làm tăng độ cứng, tăng độ chống mài mòn
c Gang cầu và gang dẻo
- Các phương pháp nhiệt luyện cho gang xám cũng áp dụng cho gang cầu và gang dẻo
- Chu ý: gang cầu có nhiều Mg nên dễ hóa trắng nên nhiệt
độ ủ phải cao hơn (850-900) oC
Trang 221 Định nghĩa
- Thép cacbon là hợp kim của Fe và C với hàm lượng
C < 2.14% ngoài ra còn có một số nguyên tố khác ở giới hạn cho phép gọi là tạp chất.
một số tạp chất Mn ≤ 0,8%; Si ≤ 0,4%; P ≤ 0,05%; S ≤ 0,05%.
THÉP CABON
Trang 23Cacbon: là nguyên tố quan trọng nhất, quyết định chủ yếu
đến tổ chức, tính chất(cơ tính), công dụng của thép(cả thép
hợp kim).
+ Tổ chức tế vi: từ giản đồ Fe-C, khi hàm lượng Cacbon tăng lên tỷ lệ xementit là pha giòn trong tổ chức cũng tăng lên
tương ứng( cứ 0,1%C sẽ tăng lên 1,5%Xe)
- C < 0,8% tổ chức Ferit + Peclit – thép trước cùng tích;- C = 0,8% tổ chức Peclit – thép cùng tích;
- C > 0,8% tổ chức Peclit + XeII – thép sau cùng tích.
2 Ảnh hưởng của C tới tinh chất của thépTHÉP CABON
Trang 24Cacbon: là nguyên tố quan trọng nhất, quyết định chủ yếu
đến tổ chức, tính chất(cơ tính), công dụng của thép(cả thép
Trang 252 Ảnh hưởng của Cacbon đến cơ tính của thép.
- Thép Cacbon thấp: C ≤ 0,25%, có độ dẻo, độ dai rất cao, nhưng độ bền, độ cứng rất thấp nên hiệu quả nhiệt luyện tôi và ram không cao.
-Dùng làm kết cấu xây dựng, làm thép lá, tấm để dập nguội,
THÉP CABON
Trang 26- Thép Cacbon trung bình: C =(0,3 0,5)%, có độ bền, độ cứng, độ dẻo, độ dai đều cao( có cơ tính tổng hợp cao).hiệu quả tôi + ram cao.
+Dùng làm chi tiết máy chịu tải trọng tĩnh và va đập như: trục, bánh răng,
THÉP CABON
Trang 27-Thép Cacbon tương đối cao: C = (0,5 0,7)%, có độ cứng, độ bền cao, độ dẻo, độ dai không quá thấp, có giới hạn đàn hồi cao nhất so với các thép khác;
-Dùng làm các chi tiết cần tính đàn hồi cao như: lò xo, nhíp,
THÉP CABON
Trang 28- Thép Cacbon cao: C 0,7%, có độ cứng và tính chống mài mòn cao nhất, độ deo,dai thấp nhất
+ Dùng làm dụng cụ như dao cắt, dụng cụ đo, khuôn dập
THÉP CABON
Trang 29Khi thành phần C tăng lên,độ bền,độ cứng cũng tăng lên, còn độ dẻo,dai giảm đi Tuy nhiên riêng độ bền chỉ tăng theo C đến giới hạn 0,8 1%C, vượt quá giới hạn này độ bền lại giảm đi.
THÉP CABON
Trang 303 Ảnh hưởng của tạp chất đến tính chất của thép
a Mangan: là tạp chất có lợi
Mn được cho vào thép dưới dạng fero-Mn(FeMn) để khử ôxy và lưu huỳnh ở trạng thái lỏng theo các phản ứng sau:
FeO +Mn Fe + MnO FeS +Mn Fe + MnS
( MnO nổi lên, đi vào xỉ và được cào ra khỏi lò)
-Mn hòa tan vào nền Ferit, làm tăng độ bền, độ cứng và giảm độ deo,dai của thép. ảnh hưởng tốt cơ tính
-Hàm lượng: 0,5 0,8%Mn
THÉP CABON
Trang 31b Silic: là tạp chất có lợi
Si được cho vào thép dưới dạng fero-Si(FeSi) để khử ôxy triệt để ở trạng thái lỏng:
Si + FeO Fe + SiO2
(SiO2 nổi lên, đi vào xỉ và được cào ra khỏi lò)
- Si hòa tan vào nền Ferit, làm tăng độ bền, cứng, giảm
Trang 323 Ảnh hưởng của tạp chất đến tính chất của thép
d Phốtpho:
P là tạp chất có hại,
P hòa tan vào Ferit có tác dụng hóa bền, nhưng làm cho thép giòn ở nhiệt độ thường gọi là giòn nguội (bở nguội).
- Hàm lượng: ≤ 0,05%
THÉP CABON
Trang 333 Ảnh hưởng của tạp chất đến tính chất của thép
e Lưu huỳnh :
S là tạp chất có hại, làm cho thép bị giòn khi gia công nóng bằng áp lực.Hiện tượng này gọi là giòn nóng( bở nóng)
- Hàm lượng: ≤ 0,05%.
Tuy nhiên P,S làm tăng tính gia công cắt gọt, nâng cao sản lượng chế tạo và hạ giá thành.
Ngoài ra còn có oxy, nito và hidro là các tạp chất ẩn có hại
THÉP CABON
Trang 344 Phân loại thép Cacbon
- Có 5 cách phân loại thép Cacbon
a Phân loại theo tổ chức
Trang 354 Phân loại thép cacbon
b Phân loại theo phương pháp nấu luyện
- Phương pháp cổ điển luyện bằng lò Mác tanh
+ Khi tường lò mang tính Bazo có thể khử được P và S nên luyện được thép chất lượng tốt
+ Khi tường lò mang tính Axit để luyện thép chất lượng cao
- Phương pháp L-D thổi oxy từ đỉnh
+ Để sản xuất thép chất lượng thường
+ Phương pháp này hay dùng, năng suất cao, nhưng không khử được P và S.
THÉP CABON
Trang 364 Phân loại thép cacbon
b Phân loại theo phương pháp nấu luyện
- Phương pháp dùng lò điện
+ Dùng luyện thép chất lượng cao, thép hợp kim
+ Có khả năng khử P và S cao, giá thành của thép cao.
c Phân loại theo phương pháp khử O
* Thép sôi
- Là thép khử O không triệt để nên khi rót vào khuôn khí CO bay lên giống hiện tượng sôi.
- Dùng Phero mangan để khử O nên khử không mạnh vì vậy còn lại FeO và FeO sẽ tiếp tục có phản ứng với C
FeO + C →γ+G Fe + CO
- Thép sôi chứa ít Si (<0,07%) nên dẻo dai, Thép này rẻ tiền.
THÉP CABON
Trang 374 Phân loại thép cacbon
c Phân loại theo phương pháp khử O
* Thép sôi
- Thường để sản xuất các dạng tấm, lá mỏng dùng trong dập nguội.
* Thép lặng
-Là thép khử O triệt để nên khi rót vào khuôn không có khí CO bay lên, trên bền mặt im lặng
-Ngoài chất khử phero mangan còn dùng thêm phero silic và nhôm để khử O nên khử mạnh
-Thép lặng là thép tốt chứa ít bọt khí dùng để chế tạo các chi tiết máy
THÉP CABON
Trang 384 Phân loại thép cacbon
c Phân loại theo phương pháp khử O
* Thép lặng
- Thép lặng có giá thành cao do chi phí khử O cao.
* Thép nửa lặng
Dùng chất khử phero mangan và nhôm để khử O nên không triệt để bằng thép lặng nhưng hơn thép sôi.
d Phân loại theo chất lượng
- Dựa vào mức độ đồng nhất về thành phần hóa học, tổ chức tế vi, và tính chất của thép Đặc biệt là mức độ tạp chất có hại như P, S, và chất khí Để phân loại ra các loại thép C
THÉP CABON
Trang 394 Phân loại thép cacbon
d Phân loại theo chất lượng
Trang 404 Phân loại thép cacbon
e Phân loại theo công dụng
Dựa vào đặc điểm sử dụng người ta chia làm 3
Là loại thép chủ yếu làm các chi tiết máy trong lĩnh vực chế tạo máy như: trục, bánh răng
* Thép dụng cụ
Là loại thép chủ yếu để làm các dụng cụ như: dao cắt, khuôn dập nguội
THÉP CABON
Trang 425 Ký hiệu thép cacbon
Dựa vào đặc điểm, tính chất và cơ tính của thép người ta ký hiệu các loại thép như sau
a Nhóm thép C chất lượng thường
- Là các loại thép được cung cấp ở dạng: tấm, thanh, dây, thép ống, thép hình…chủ yếu để làm các kết cấu xây dựng nhà xưởng, cầu…và có thể làm một số chi tiết máy không quan trọng Thép này người ta chia làm 3 phân
Trang 445 Ký hiệu thép cacbon
a Nhóm thép C chất lượng thường:
* Phân nhóm B
-Loại thép C thường chỉ qui định về thành phần hóa học không qui định về cơ tính
Trang 46-Thép này thường được cung cấp ở dạng vật cán rèn hay các bán thành phẩm được qui định cả về thành phần hóa học lẫn cơ tính.
-Nhóm thép này thường hay sử dụng để chế tạo các chi tiết máy
Trang 47aa: chỉ số phần vạn cacbon trung bình
b: Cách khử oxy [sôi (s); lặng ( ); nửa lặng (n)] Cho mác thép C45
Trang 49aa: chỉ số phần vạn cacbon trung bình
A: Nếu thép chất lượng cao thêm chữ A ở
Ví dụ: Cho mác thép CD 70 ; CD 70A
- Thép C dụng cụ
- Có 70 phần vạn Cacbon (0,7%C)
Trang 506 Ưu nhược điểm của thép cacbon
- Có tính công nghệ tốt: dễ đúc, cán, rèn, kéo sợi, hàn, gia công cắt hơn thép hợp kim.
b Nhược điểm
- Độ thấm tôi thấp nên kém hiệu quả khi nhiệt luyện - Tính chịu nhiệt độ cao kém.
- Không có các tính chất đặc biệt như: chống ăn mòn,tính chịu nhiệt cao.
THÉP CABON
Trang 51CÁC LOẠI THÉP
I Thép hợp kim thấp có độ bền cao (HSLA)1 Đặc điểm
- Độ bền cao hơn thép thông dụng (300-320 MPa) Để nâng cao độ bền, hợp kim hóa thép bằng nhiều nguyên tố hợp kim hòa tan vào Fe nhưng ít làm hại tinh hàn (Mn, Si, Cr, Cu, Ni, B, N).
- Hiệu quả theo HSLA rất tốt, riêng về mặt tiết kiệm kim loại khi thay thế thép C bằng thép HSLA
2 Một số mác thép điển hình
14Mn; 9Mn2; 14Mn2; 18Mn2; 12MnSi; 16MnSi; 17MnSi; 14CrMnSi; 9Mn2Si; 10Mn2Si; 9Mn3Si2
Trang 52II Thép kết cấu
1 Khái niệm chung về thép kết cấu
- Thép kết cấu là loại thép được sử dụng nhiều trong công nghiệp Dùng để chế tạo các chi tiết máy và các kết cấu chịu lực.
Đặc điểm:
- Tính chất: Có tính công nghệ tốt ở trạng thái gia công và có cơ tính tổng hợp ở trạng thái làm việc.
- Hàm lượng C: 0,1-0,6%
- Thành phần hợp kim: Nâng cao độ thấm tôi và nâng cao cơ tính ở trạng thái liên kết
- Cho thêm B (0,001-0,002%); Ti (<0,1%) vào thép Mn để tránh tạo hạt lớn; Thêm Mo, W vào thép Cr, Ni để tránh giòn.
CÁC LOẠI THÉP
Trang 53II Thép kết cấu
1 Khái niệm chung về thép kết cấu
- Thép kết cấu là loại thép được sử dụng nhiều trong công nghiệp Dùng để chế tạo các chi tiết máy và các kết cấu chịu lực
2 Yêu cầu đối với thép kết cấu
a Yều cầu về cơ tính tổng hợp cao
* Phải có giới hạn chảy cao
- Khi đó giảm được kích thước và khối lượng chi tiết máy mà vẫn đảm bảo bền.
* Phải có độ dẻo và độ dai tốt
- Khi giới hạn chảy cao thông thường độ dẻo độ dai giảm dể sinh ra phá hủy giòn nên cần có độ dẻo độ dai cao
CÁC LOẠI THÉP
Trang 54II Thép kết cấu
2 Yêu cầu đối với thép kết cấu
a Yều cầu về cơ tính tổng hợp cao
* Phải có về giới hạn mỏi cao
- cần cho những chi tiết làm việc dưới tải trọng thay đổi
* Phải có độ chống mài mòn cao
- Vì có những chi tiết làm việc bị mòn thiếu hụt kích thước không còn xài được nữa, Nên có độ cứng cao.
CÁC LOẠI THÉP
Trang 55II Thép kết cấu
2 Yêu cầu đối với thép kết cấu
b Yêu cầu về tính công nghệ
- Gia công bằng áp lực tốt
- Gia công bằng cắt gọt, đúc, hàn tốt.
- Gia công nhiệt luyện tốt, tôi dễ đạt độ cứng
c Yêu cầu về tính kinh tế
Đây cũng là yêu cầu quan trọng vì thép kết cấu sử dụng nhiều.
CÁC LOẠI THÉP
Trang 563 Các nhóm thép kết cấu và nhiệt luyện chúng.a Thép thấm cacbon
-Là thép có hàm lượng C thấp (0,1-0,25)%C, cá biệt lên tới 0.3%
-Thường dùng chế tạo các chi tiết chịu tải trọng tĩnh và va đập với bề mặt chịu mài mòn mạnh như bánh răng,
Trang 573 Các nhóm thép kết cấu và nhiệt luyện chúng.b Thép hóa tốt
-Là thép có hàm lượng C trung bình (0,3-0,5)%C cá biệt lên tới 0.55%
-Dùng chế tạo các chi tiết có tải trọng tĩnh và tải trọng va đập tương đối cao.
-Yêu cầu độ bền và độ dai cao, Cơ tính tổng hợp cao nhất.
- Cơ tính của thép đạt được nhờ phương pháp hóa nhiệt luyện nên gọi là thép hóa tốt.
- Thường dùng nhất là C45; 40Cr; 30CrMnSi; 40CrNi
Trang 58- Nguyên tố hợp kim chủ yếu là Mn, Si với lượng chứa 1- 2% vì chúng nâng tính đàn hồi cho thép.
- Các mác hay dùng: C65, C70, 60Mn, 70Mn; 55Si2, 60Si2, 60SiMn
Trang 60III THÉP DỤNG CỤ
A Thép và hợp kim làm dao cắt
1 Yêu cầu đối với vật liệu làm dao cắt
a Yêu cầu về cơ tính
* Thép làm dao cắt phải có độ cứng cao:
Trang 61III THÉP DỤNG CỤ
A Thép và hợp kim làm dao cắt
1 Yêu cầu đối với vật liệu làm dao cắt
b Yêu cầu về tính công nghệ
Trang 62III THÉP DỤNG CỤ
A Thép và hợp kim làm dao cắt
2 Các loại thép và hợp kim làm dụng cụ cắt
a Thép làm dao cắt có năng suất thấp
- Là các loại thép làm dao chỉ có khả năng cắt gọt được với tốc độ (510) m/phút.
* Thép Cacbon dụng cụ
- Làm các dao cắt nhỏ có năng suất thấp, hoặc bằng tay
với hình dạng đơn giản như: dũa, khoan, cưa, ta rô, hàn ren, dao tiện,
-Các mác hay dùng như: CD70, CD80, CD130 (Y7, Y8, Y13 )
CÁC LOẠI THÉP