ỦY BAN NHÂN DÂN TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG CĐKT LÝ TỰ TRỌNG KHOA ĐỘNG LỰC TIỂU LUẬN MÔN HỌC Tên đề tài : THÀNH PHẦN CẤU TẠO THÉP CACBON 0.006 - 2.14%C GVHD :Thầy Quỳnh SVTH : HỒ NHẬT TIẾN MSSV: 11D0030147 LÊ VĂN NHỰT MSSV: 11D003008 NGUYỄN HOÀNG KHÁNH MSSV: 10D00300247 LỚP : 12CĐ_02 TP HỒ CHÍ MINH Ngày 17/12/2014 THÀNH PHẦN CẤU TẠO CỦA THÉP CACBON 0,006 – 2,14%C I THẾ NÀO LÀ THÉP CACBON - thép cacbon có hai thành phần sắt cacbon, nguyên tố khắc có mặt thép cacbon không đáng kể Thành phần phụ thép cacbon mangan, silic, đồng Lượng cacbon thép càn giảm độ dẻo thép cacbon càn cao Hàm lượng thép cacbon tăng lên làm cho thép có độ cứng, tăng thêm độ bền làm giảm tính dễ uốn giảm tính hàn Hàm lượng cacbon thép tăng lên làm giảm tính hàn thép Thép mềm - Thép mềm cacbon: với lượng cacbon từ 0.05 – 0.29%C (Ví dụ theo tiêu chuẩn AISI có thép 1018 Thép mềm có độ kéo vừa phải, lại rẻ tiền dễ cán, rèn Thép mềm sử dụng nhiều xây dựng, cán tấm, rèn phôi,… - Thép mềm sử dụng thực tế làm ốc vít, bu lông Thép cacbon trung bình - thép cacbon trung bình với lượng cacbon khoản 0.30 - 0.59%C (Ví dụ theo tiêu chuẩn AISI có thép 1040) Có cân độ mềm độ cứng, có khã chống bào mòn tốt, phạm vi ứng dụng rộng rãi thép chi tiết may… - Thép cacbon trung bình sử dụng thực tế cửa trượt hôp 1040 Thép có hàm lượng cacbon cao - Thép cacbon cao khoảng 0.6 - 0.99%C Rất bền vững sử dụng để sản xuất nhíp, lò xo, kéo thành sợi dây thép chịu cường độ lớn - Thép cacbon cao sử dụng thực tế làm lò xo chịu lực lớn Thép cacbon đặc biệt cao - Thép cacbon đặc biệt cao có lượng cacbon khoảng từ 1.0 – 2.0%C Thép đạt độ cứng cao Dùng việc dân dụng dao cắt, trục xe đầu búa, phần lớn thép với hàm lượng 1.2%C sử dụng công nghê luyện kim bột xép vào với thép có lượng cacbon cao - Một số ứng dụng thép với hàm lượng cacbon đặc biệt cao làm đầu búa, dao cắt luyện kim bột - Sử dụng làm đầu búa cúng bền II THÀNH PHẦN HÓA HỌC THÉP THEO TCVN Thép TOCT 380 - 89 a Mác thép CT31 - Theo tiêu chuẩn Nga thép CT3/CT31 có hàm lượng cacbon vào khoản 0.14 – 0.22%C có kết cấu chất lượng bình thường so với thép khác Nhưng tính chất thép CT3/CT31 có tính hàn không giới hạn không nhạy cảm với độ nhảy điểm trắng (Khuyết tật thép), khuynh hướng giòn - Thép CT3/CT31 sử dụng làm thép cường độ cao CT3/Q345B/SB410 b Mác thép CT51 - Thép CT51 ( Theo tiêu chuẩn Nga la CT5/CT51) có hàm lượng cacbon từ 0.28 – 0.37%C có kết cấu chất lương cao thép CT31/CT3 sử dụng nhiều công trình - Thép CT5/CT51 sử dụng để làm phôi thép c Thép hình chữ V - Thép chữ V công dụng, ứng dụng công trình công nghiệp, nông nghiệp, dân dụng, khí chế tạo máy công nghệ đống tau III HIỂU RÕ HƠN VỀ THÉP, CACBON a Ảnh hưởng thép cacbon đến công dụng, tổ chức, tính chất thép thường - Tuy nguyên tố hóa học bình thường song nói cacbon nguyên tố quan trọng nhất, định chủ yếu đến tổ chức, tính chất(cơ tinh), công dụng thép(cả thép cacbon lẫn thép hợp kim thấp) - Như thấy rõ từ giãn đồ pha Fe-C, hàm lượng cacbon tăng lên tỷ lệ xementit pha giòn tổ chức tăng lên tương ứng (cứ thêm 0.10%C tăng thêm 1.50% xementit) làm thay đổi tổ chức tế vi trạng thái căng - Chính cacbon có ảnh hưởng lớn đến tính nên có định phần lớn công dụng thép Muốn dùng thép vào việc cần xem xét trước tiên hàm lượng cacbon sau tới nguyên tố hợp kim Đều kỳ diệu cần thay đổi chút hàm lượng cacbon( chênh lệch không 0.50%C) tạo mác thép có tính đối lập mà không nguyên tố có Theo hàm lượng cacbon chia làm ba đến bốn nhóm với công dụng tính khác sau: - Thép cacbon thấp (70%C) với ưu điểm có độ cứng tương đối cao Được dùng làm khuôn dập, dao cắt, dụng cụ đo Vd: Một khuôn dập chi tiết có độ cứng tương đối cao - Thép có cacbon tương đối cao (0.55 – 0.65%C) với ưu điểm có độ cứng tương đối cao Giới hạn đàn hồi cao nhất, dùng làm chi tiết đàn hồi Vd: Một hệ thống treo - Trong số kiểu phân loại, nhóm thép trung bình có lượng cacbon thay đổi từ - - 0.30 – 0.65%C Thật giới hạn thành phần cacbon kể để định ranh giới nhóm không hoàn toàn cứng nhắc, xê dịch đôi chút Tính hàn khã dập nguội, dập sâu thép phụ thuộc nhiều vào hàm lượng cacbon có ảnh hưởng đến tính gia công cắt thép Nói chung thép cang cứng khó cắt nên thép có hàm lượng cacbon có tính gia công Song thép qúa mềm dẻo gây khó khăn cho cắt gọt, nên thép cacbon thấp có tinh gia công cắt Cacbon thấp ≤ 0,20%C, thường dùng ≤ 0,10%C với tổ chức chủ yếu ferit (có thể có lượng không đáng kể peclit); ferit định đặc tính thép Hạt nhỏ Thường yêu cầu cấp - biết hạt nhỏ có độ dẻo, độ dai cao hơn, nứt thường xuất hạt lớn cấp hạt chênh lệch Các mác thép để dập sâu dập chi tiết phức tạp C5s, C8s, C10s, C15s, song phổ biến C8s (mác 08K Π ΓOCT) Các thép mỏng dùng công nghiệp tráng thiếc (gọi sắt tây) dùng công nghiệp thực phẩm làm đồ hộp, tráng kẽm hay kẽm - nhôm (gọi tôn lợp) để làm tăng tính chống ăn mòn khí - Lượng cacbon thép giới hạn 0.10 – 0.40%C để bảo đảm có độ cứng thấp vừa phải, dễ cắt gọt với tổ chức phần lớn ferit phần peclit Đặc điểm quan trọng tổ chức thép dễ cắt phải tạo pha có tính giòn Nhất định làm cho phoi dễ gãy nhờ mà bề mặt gia công nhẵn, bóng - thép C10 có lượng cacbon chiếm 0.07 – 0.14%C có độ cứng cao làm chi tiết cứng khó bị mòn bu lông - C15 điều kiện thông thường sản xuất luyện kim mác thép có khoảng 0,20%C - Như thép cacbon với mác thép áp dụng cho chi tiết nhỏ (ф < 20mm), hình dạng đơn giản, tính chống mài mòn yêu cầu bình thường - C20 điều kiện thông thường sản xuất luyện kim mác thép có khoảng 0,20%C, có độ dai cao, độ bền tốt b Phân loại thép cacbon - Có nhiều cách phân loại thép cacbon mà cách cho biết đặc trưng riêng biệt cần để ý để sử dụng thép tốt Theo độ tạp chất có hại phương pháp luyện - Rõ ràng thép tạp chất có hại (P , S) khí (H, O, N) có độ dẻo độ dai cao tức có tinh tổng hợp cao Các phương pháp luyện thép khác có khã loại trừ tạp chất có hại khác mức cao, thấp khác tạo cho thép chất lượng tốt, xấu khác Có nhiều phương pháp luyện thép xong giới lại ba phương pháp lò mactanh, lò điện hồ quang lò thổi Oxy từ đỉnh( nước 10 ta sử dụng lò điện hồ quang) Ngoài vài phương pháp làm tạp chất lò - Lò điện hồ quang - Lò luyện thép mactanh 11 - Lò luyện thép thổi Oxy - Theo mức độ tạp chất khác có mức độ chất lượng sau: + Chất lượng thường, lượng P, S khử đến mức 0.005% (hay cao chút) cho nguyên tố Phương pháp luyện thép L – D thường đạt cấp chất lượng cho suất cao giá thành rẻ Cấp chất lượng thường áp dụng cho nhóm thép có yêu cầu không cao số thép xây dựng thông dụng 12 + Chất lượng tốt lượng P, S khử đến mức 0.040% cho nguyên tố Phương pháp luyện thép lò mactanh lò điện hồ quang dễ dàng đạt cấp chất lượng Cấp chất lượng thường áp dụng cho chế tạo máy thông dụng, tức có yêu cầu cao Vd: Một chi tiết máy dùng để cán 13 + Chất lượng cao, lương P, S khử cẩn thận đến mức 0.030% cho nguyên tố Với biện pháp kỹ thuật bổ sung (dùng chất khử mạnh, tuyển chọn nguyên liệu vào…) đạt cấp chất lượng cách luyện thép lò điện hồ quang Vd: Một ổ khóa cứng chắn +Chất lượng cao, lượng P, S khử mức độ triệt để 0.020% cho nguyên tố Chỉ với lò điện hồ quang đạt giới hạn Thép sau luyện lò tinh luyện tiếp tục, khử tạp chất lò xi tổng hợp, điện xi Ngoài để giảm lượng khí tối đa chứa thép người ta phải áp dụng đúc rót thép chân không 14 - Các thép cacbon cung cấp ba cấp chất lượng: Thường, tốt, cao( gập) Các thép hợp kim cấp chất lượng thường, có cấp: Tốt, cao cao Thép xây dựng thường yêu cầu cấp chất lượng thường, thép chế tạo máy phải có chất lượng từ tốt trở lên Riêng thép làm ổ lăn phải đạt cấp chất lượng cao Vd: ổ lăn làm thép cấp chất lượng cao chịu lực tốt - Theo mục đích sử dụng hay theo công dụng chia thép cacbon làm hai nhóm thép kết cấu thép dụng cụ 15 - Thép kết cấu loại thép dùng làm kết cấu, chi tiết chịu tải( lực) yêu cầu độ bền bảo đảm cần phải có đủ độ dẻo, độ dai yêu cầu tức tính tổng hợp Đây nhóm thép sử dụng thường xuyên với khối lương lớn - Thép dụng cụ loại thép chuyên dùng làm dụng cụ có từ 0.6 – 0.7%C nên yêu cầu độ cứng chống mài mòn cao c Ưu điểm nhược điểm thép cacbon - Ưu điểm: Thép cacbon sử dụng rộng rãi kỹ thuật nói chung chế tạo máy ba ưu điểm sau: 1) Rẻ, dễ kiếm dùng hợp kim đắt tiền 16 2) Có tính tổng hợp định phù hợp với điều kiện thông dụng 3) Có tính công nghệ tốt: dễ đúc, cán, rèn, kéo sợi, hàn, gia công cắt( so với thép hợp kim) - Nhược điểm: Thép cacbon có nhiều nhược điểm có nhược điểm đán ý là: 1) Độ thắm thấp nên hiệu hóa bền nhiệt luyện + ram không cao, ảnh hưởng xấu đến độ bền, đặc biệt tiết diện lớn Vd: thép có độ bền dẫn đến tình trang thép bị rỉ sét sau thời gian sử dụng 2) Tính chịu nhiệt độ cao kém: Khi nun nóng độ bền cao trạng thái giảm nhánh chống mectenxit bị phân hóa 200oC, 570oC bị Oxy hóa nhanh Vd: Thép không chiu nhiệt độ cao bị chảy 17 3) Không có tính chất vật lý hóa học đặc biệt cứng nóng, chống ăn mòn so với thép hợp kim lại tránh nhược điểm Vd: Thép hợp kim chống ăn mòn chịu nhiệt cao so với thép cacbon IV THÉP CACBON TRONG THỰC TẾ - Trong thực tế thép cacbon dùng làm chi tiết với mặt cắt ngang nhỏ, hình dạng đơn giản, chịu tải trọng nhẹ vừa phải, làm việc nhiệt độ thường thép hợp kim lại sử dụng ngược lai 18 [...]... thể chia thép cacbon ra làm hai nhóm thép kết cấu và thép dụng cụ 15 - Thép kết cấu là loại thép được dùng làm các kết cấu, chi tiết chịu tải( lực) do đó ngoài yêu cầu về độ bền bảo đảm còn cần phải có đủ độ dẻo, độ dai yêu cầu tức là cơ tính tổng hợp Đây là nhóm thép được sử dụng thường xuyên nhất với khối lương lớn nhất - Thép dụng cụ là loại thép chỉ chuyên dùng làm dụng cụ có từ 0. 6 – 0. 7%C nên... một số thép xây dựng thông dụng 12 + Chất lượng tốt lượng P, S được khử đến mức 0. 0 40% cho mỗi nguyên tố Phương pháp luyện thép bằng lò mactanh và lò điện hồ quang dễ dàng đạt được cấp chất lượng này Cấp chất lượng này thường được áp dụng cho chế tạo máy thông dụng, tức có yêu cầu cao hơn Vd: Một chi tiết máy dùng để cán 13 + Chất lượng cao, lương P, S được khử hết sức cẩn thận đến mức 0. 0 30% cho mỗi... đúc rót thép chân không 14 - Các thép cacbon có thể được cung cấp ở ba cấp chất lượng: Thường, tốt, cao( ít gập) Các thép hợp kim không có cấp chất lượng thường, chỉ có các cấp: Tốt, cao và rất cao Thép xây dựng thường chỉ yêu cầu cấp chất lượng thường, trong khi đó thép chế tạo máy phải có chất lượng từ tốt trở lên Riêng thép làm ổ lăn phải đạt cấp chất lượng rất cao Vd: một ổ lăn được làm bằng thép. .. điểm và nhược điểm của thép cacbon - Ưu điểm: Thép cacbon được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật nói chung và chế tạo máy vì ba ưu điểm sau: 1) Rẻ, dễ kiếm không phải dùng những hợp kim đắt tiền 16 2) Có cơ tính tổng hợp nhất định phù hợp với các điều kiện thông dụng 3) Có tính công nghệ tốt: dễ đúc, cán, rèn, kéo sợi, hàn, gia công cắt( so với thép hợp kim) - Nhược điểm: Thép cacbon cũng có nhiều nhược... diện lớn Vd: thép có độ bền kém dẫn đến tình trang thép bị rỉ sét sau thời gian sử dụng 2) Tính chịu nhiệt độ cao kém: Khi nun nóng độ bền cao của trạng thái tôi giảm đi nhánh chống do mectenxit bị phân hóa ở trên 20 0 oC, ở trên 570oC bị Oxy hóa nhanh Vd: Thép không chiu được nhiệt độ cao sẽ bị chảy ra 17 3) Không có các tính chất vật lý hóa học đặc biệt như cứng nóng, chống ăn mòn so với thép hợp kim... quang - Lò luyện thép mactanh 11 - Lò luyện thép thổi Oxy - Theo mức độ sạch tạp chất khác nhau có các mức độ chất lượng như sau: + Chất lượng thường, lượng P, S chỉ được khử đến mức 0. 005 % (hay cao hơn một chút) cho mỗi nguyên tố Phương pháp luyện thép L – D thường chỉ đạt được cấp chất lượng mặc dù nó cho năng suất rất cao và giá thành rẻ Cấp chất lượng này thường chỉ áp dụng cho nhóm thép có yêu cầu... chống ăn mòn so với thép hợp kim lại tránh được các nhược điểm nay Vd: Thép hợp kim chống ăn mòn chịu nhiệt cao hơn so với thép cacbon IV THÉP CACBON TRONG THỰC TẾ - Trong thực tế thép cacbon được dùng làm các chi tiết với mặt cắt ngang nhỏ, hình dạng đơn giản, chịu tải trọng nhẹ và vừa phải, làm việc ở nhiệt độ thường trong khi đó thì thép hợp kim lại được sử dụng ngược lai 18 ... bằng cách luyện thép trong lò điện hồ quang Vd: Một bộ ổ khóa rất cứng và chắc chắn +Chất lượng rất cao, lượng P, S được khử ở mức độ triệt để nhất 0. 0 20 % cho mỗi nguyên tố Chỉ với các lò điện hồ quang không thể đạt được giới hạn này Thép sau khi luyện ở lò này được tinh luyện tiếp tục, khử tạp chất ở ngoài lò bằng xi tổng hợp, bằng điện xi Ngoài ra để giảm lượng khí tối đa chứa trong thép người ta phải