Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu tham khảo dành cho giáo viên, sinh viên chuyên ngành cơ khí - Giáo trình cơ khí đại cương.
Chơng khái niệm sản xuất khí Khái niệm sản phẩm, chi tiết máy, phận máy, cấu máy, phôi 1.1 Sản phẩm Trong sản xuất khí nh lĩnh vực khí khác, sản phẩm danh từ quy ớc vật phẩm đợc tạo giai đoạn chế tạo cuối sở sản xuất Sản phẩm không máy móc hoàn chỉnh đem sử dụng đợc mà cụm máy hay chi tiết máy Ví dụ: nhà máy sản xuất xe đạp có sản phẩm xe đạp, nhà máy sản xuất ôtô có sản phẩm ôtô, nhng nhà máy sản xuất ổ bi sản phẩm lại ổ bi 1.2 Chi tiết máy Đây đơn vị nhỏ hoàn chỉnh máy, đặc trng tách đợc đạt yêu cầu kỹ thuật Ví dụ: bánh răng, trục xe đạp, bulông, đai ốc Có thể xếp chi tiết máy thành hai nhóm: - Chi tiết máy có công dụng chung: chi tiết máy dùng đợc nhiều máy khác nhau.Ví dụ: bulông, bánh răng, trục - Chi tiết máy có công dụng riêng: chi tiết máy đợc dùng số máy định Ví dụ: trục khuỷu, trục cam, van 1.3 Bộ phận máy Đây phần máy, bao gồm hai hay nhiều chi tiết máy đợc liên kết với theo nguyên lý máy định liên kết động hay liên kết cố định Ví dụ: moay trớc, moay sau xe đạp, hộp giảm tốc Có nhiều loại máy khác tính năng, hình dáng, kích thớc Tuy nhiên máy cấu tạo nhiều phận máy VÝ dơ: m¸y tiƯn gåm c¸c bé phËn m¸y nh bàn máy, ụ động, ụ đứng, hộp tốc độ, bàn dao 1.4 Cơ cấu máy Đây phần máy phận máy có chức định máy Ví dụ: đĩa, xích, líp xe đạp tạo thành cấu chuyển động xích xe đạp Một cấu phận máy, nhng chi tiết cấu cã thĨ n»m ë nhiỊu bé phËn m¸y kh¸c 1.5 Phôi Đó từ kỹ thuật có tÝnh chÊt quy íc dïng ®Ĩ chØ mét vËt phÈm đợc tạo từ trình sản xuất chuyển sang trình sản xuất khác Ví dụ: kết thúc trình đúc, ta nhận đợc vật đúc có hình dáng, kích thớc theo yêu cầu, vật đúc là: - Sản phẩm trình đúc - Chi tiết đúc, nh không cần gia công thêm - Phôi đúc, vật đúc phải qua gia công cắt gọt nh tiện, phay, bào Nh trờng hợp này, sản phẩm trình đúc đợc gọi phôi đúc Hiện phơng pháp chế tạo phôi sản xuất khí bao gồm đúc, gia công áp lực, hàn cắt kim loại khí, hộp quang điện, tia lửa điện Khái niệm chất lợng bề mặt sản phẩm 2.1 Độ nhẵn bề mặt (độ nhấp nhô bề mặt) Bề mặt chi tiết sau gia công thờng không phẳng cách lý tởng nh vẽ mà có nhấp nhô Những nhấp nhô vết dao để lại, rung động trình cắt nhiều nguyên nhân khác 2.1.1 Các khái niệm định nghĩa * Bề mặt hình học bề mặt đợc xác định kích thớc vẽ nhấp nhô sai lệch hình dáng * Bề mặt thực bề mặt giới hạn vật thể, ngăn cách với không gian xung quanh * Bề mặt đo đợc bề mặt nhận đợc đo bề mặt thực dụng cụ đo * Chiều dài chuẩn L chiều dài phần bề mặt đợc chọn để đánh giá độ nhấp nhô bề mặt (hình 1.1) Hình 1.1 Các thông số prôfin thực tế bề mặt * Độ nhẵn bề mặt tập hợp nhấp nhô có bớc tơng đối nhỏ bề mặt thực, đợc xét phạm vi chiều dài chuẩn L * Chiều dài đo chiều dài tối thiểu phần bề mặt cần thiết để xác định cách tin cậy nhấp nhô bề mặt, bao gồm số chiều dài chuẩn * Đờng trung bình prôfin đờng chia prôfin đo đợc cho tổng bình phơng khoảng cách từ điểm prôfin đến đờng ®ã (y1, y2, , yn) lµ nhá nhÊt giíi hạn chiều dài chuẩn (hình 1.1) Đờng trung bình prôfin đợc dùng làm chuẩn để xác định trị số nhấp nhô bề mặt Đờng trung bình biểu đồ prôfin phải chia prôfin cho tổng diện tích phần nằm prôfin đờng trung bình hai phía đờng trung bình phạm vi chiều dài chuẩn F1+ F3+ + Fn-1 = F2+ F4+ + Fn * Sai lÖch trung bình số học Ra số trung bình khoảng cách từ điểm prôfin đến đờng trung bình giới hạn chiều dài chuẩn L Ra = y dx L0 tính gần ®óng: n Ra = ∑ yi n i =1 * Chiều cao nhấp nhô trung bình Rz trị số trung bình khoảng cách từ đỉnh cao đến đáy thấp prôfin đo đợc giới hạn chiều dài chuẩn Rz = (h1 + h3 + + h9 ) − (h2 + h4 + + h10 ) Trong ®ã h1, h3, , h9 h2, h4, , h10 khoảng cách từ đỉnh cao đày thấp prôfin đến đờng song song với đờng trung bình (hình 1.1) 2.1.2 Phân cấp ký hiệu đỗ nhẵn bề mặt Độ nhẵn bề mặt đợc xác định hai tiêu sau: - Sai lƯch trung b×nh sè häc Ra - ChiỊu cao nhấp nhô trung bình Rz Tiêu chuẩn Nhà nớc Việt Nam TCVN 2511-78 quy định 14 cấp độ nhẵn bề mặt (bảng 1.1) Đối với cấp từ ữ 12 chủ yếu dùng thông số Ra, cấp từ ữ cấp 13, 14 chủ yếu dùng thông số Rz Để ký hiệu độ nhấp nhô bề mặt, quy định dùng dấu hiệu ghi bề mặt chi tiết kèm theo trị số Rz Ra tính theo àm Bảng 1.1 Các giá trị số thông số độ nhẵn bề mặt theo TCVN 2511-78 Độ nhẵn bề mặt Sai lƯch trung b×nh sè häc Ra ChiỊu cao nhÊp nhô profin theo điểm Rz Chiều dài chuẩn L (mm) Không lơn àm Cấp - 320 - 160 - 80 - 40 - 20 2,5 - 1,25 - 0,63 - 0,32 - 10 0,16 - 11 0,08 - 12 0,04 - 13 - 0,1 14 - 0,05 2,5 0,8 0,25 0,08 Bảng 1.2 Giới thiệu độ nhẵn bề mặt nhận đợc từ phơng pháp gia công khác Phơng pháp gia công Gia công mặt trụ Tiện ngoài: - Thô - Nửa tinh - Tinh - Siêu tinh Mài tròn - Thô - Tinh - Siêu tinh Mài rà, supefinis Lăn bề mặt, miết phẳng kim cơng Gia công lỗ Khoan Khoét - Thô - Nửa tinh tinh Doa - Bình thờng - Chính xác - Siêu tinh Chuốt - Thô - Tinh Tiện lỗ - Thô - Tinh - Siêu tinh Mài lỗ - Thô - Tinh - Siêu tinh Mài rà, mài doa Miết lỗ, miết phẳng kim cơng Gia công mặt phẳng Phay bào: -Thô Cấp độ nhẵn bỊ mỈt 2-3 3-5 4-6 7-8 6-7 7-8 8-10 8-10 7-11 3-5 3-4 4-5 7-8 3-4 5-6 7-9 7-8 8-10 9-12 8-11 3-4 2.2 TÝnh chất lý lớp bề mặt kim loại Nếu đánh giá chất lợng bề mặt chi tiết qua độ nhẵn bề mặt cha đủ mà phải ý đến tính chất lý lớp bề mặt Tính chất lý biểu dới dạng thông số lý nh độ cứng tế vi lớp bề mặt, trị số dấu ứng suất d bề mặt cấu trúc tế vi bề mặt Cấu trúc lớp bề mặt kim loại sau gia công bao gồm lớp sau: (hình 1.2) Hình 1.2 Cấu tạo bề mặt kim loại sau gia công * Lớp thứ màng khí hấp thụ bề măt, lớp tạo thành nhanh chóng tiếp xúc với không khí dễ bị nung nóng Chiều dày lớp khoảng ữ A0 (một A0=10-8cm) * Lớp thứ hai lớp bị ôxi hoá, lớp có chiều dày khoảng 40 ữ 80A0 * Lớp thứ ba lớp kim loại bị biến dạng có chiều dày lớn 50 000A0, mức độ biến dạng giảm dần theo chiều sâu lớp Lớp có độ cứng cao, độ cứng tăng mức độ biến dạng lớp tăng, lớp đợc gọi lớp cứng nguội Khái niệm độ xác gia công khí 3.1 Khái niệm tính lắp lẫn dung sai Hiện ngành công nghiệp nói chung ngành khí nói riêng sản phẩm máy móc đợc chế tạo từ nhiều sở sản xuất khác nhằm chuyên môn hoá để tăng suất Tuy nhiên chi tiết loại phải có khả thay cho Ví dụ: - Các đai ốc cung cỡ ren phải vặn vào đợc với bulông cỡ ren - Những vòng bi số hiệu phải lắp vừa vào trục vào ổ máy định Điều có nghĩa chi tiết loại muốn thay đợc cần đạt hai yêu cầu sau: + Khi thay cho không cần lựa chọn mà lấy chi tiết chi tiết loại + Khi thay không cần sửa chữa gia công thêm Những chi tiết đạt hai yêu cầu có tính lắp lẫn Nh chi tiết lắp lẫn phải bảo đảm yêu cầu kỹ thuật cho vẽ thiết kế Nói cách khác kích thớc chi tiết lắp lẫn đợc sai lệch phạm vi cho phép đó, phạm vi cho phép gọi dung sai (hình 1.3) Để đảm bảo yêu cầu làm việc, kích thíc cđa chi tiÕt ph¶i KÝch thíc lín nhÊt Dmax nằm hai kích thớc giới hạn cho phép, hiệu hai kÝch thíc nµy lµ dung sai: δ = DmaxKÝch thíc danh nghÜa Dn Dmin hc cã thĨ viÕt: IT=ES(es)+EI(ei) Trong ®ã IT, KÝch thíc bÐ nhÊt Dmin ES, es, EI, ei ký hiệu dung sai, sai lệch trên, sai lệch dới theo tiêu chuẩn ISO ES, EI Đường tâm chi tiết biểu thị cho lỗ es, ei biểu thị cho trục Hình 1.3 Sơ đồ biểu diễn kích thước dung sai Để thuận tiện cho sử dụng, vẽ kỹ thuật thờng ghi kích thíc danh nghÜa cđa chi tiÕt cã kÌm dung sai KÝch thíc danh nghÜa sư dơng thiÕt kÕ ph¶i đợc chọn tơng ứng với kích thớc TCVN Việc chän kÝch thíc danh nghÜa theo tiªu chn cho phÐp giảm số lợng, chủng loại dụng cụ cắt gọt đo lờng, tạo điều kiện phân loại trình công nghệ đơn giản hoá sản xuất Để thoả mÃn yêu cầu kỹ thuật chi tiết riêng biệt để lắp ghép chúng theo yêu cầu mối ghép, kích thớc danh nghĩa cần có dÃy trị sô dung sai sai lệch đặc trng cho vị trí dung sai so với kích thớc danh nghĩa (đờng không hình 1.4) Dung sai có trị số phụ thuộc vào kích thớc danh nghĩa, cấp xác đợc ký hiệu chữ số TCVN quy định 19 cấp xác theo thứ tự độ xác giảm dần: 01, 0, 1, 2, , 17 Sai lệch (và dới) hiệu đại số kích thớc giới hạn lớn (và nhỏ nhất) với kích thớc danh nghĩa Sai lệch sai lệch dới gần với đờng không (hình 1.4) Các sai lệch theo TCVN ISO đợc ký hiệu chữ (hoặc số trờng hợp hai chữ cái), chữ in hoa dùng cho lỗ, chữ in thờng dùng cho trục * Trị số dung sai sai lệch xác định miền dung sai: Miền dung sai theo TCVN ISO đợc ký hiệu chữ (ký hiệu sai lệch số (ký hiệu dung sai) Ví dụ: lỗ H7, H11, D6 trục g6, f5, e6 Trên vẽ kỹ thuật, kích thớc cần quy định dung sai theo TCVN ISO đợc ký hiệu nh sau: 18H7, 40g6, 40H11 số đầu kích thớc danh nghĩa, chữ số ký hiệu miền dung sai Mối ghép đợc hình thành lắp ghÐp cña hai chi tiÕt TÝnh chÊt cña mèi ghÐp đợc đặc trng hiệu kích thớc hai chi tiết trớc lắp ghép nghĩa trị số độ hở độ dôi mối ghép KÝch thíc danh nghÜa KÝch thíc danh nghÜa H×nh 1.4 Miền dung sai hệ trục lỗ Trục tên gọi đợc dùng để ký hiệu bề mặt trụ bị bao chi tiết Lỗ tên gọi đợc dùng để ký hiệu bề mặt trụ chi tiết Trục trục mà sai lệch không Lỗ lỗ mà sai lệch dới không Kích thớc danh nghĩa mối ghép kích thớc danh nghĩa chung cho lỗ trục Dung sai lắp ghép tổng dung sai lỗ trục Độ hở hiệu kích thớc lỗ trục kích thớc lỗ lớn kích thớc trục Lắp ghép đợc gọi lắp ghép lỏng Độ dôi hiệu kích thớc trục lỗ kích thớc củaổtục lớn kích thớc lỗ Lắp ghép đợc gọi lắp ghép chặt 3.2 Khái niệm độ xác gia công Độ xác gia công chi tiết đặc tính ngành chế tạo máy nhằm đáp ứng yêu cầu máy móc cần độ xác để chịu đợc tải trọng lớn, tốc độ cao, áp lực nhiệt độ lớn Độ xác gia công mức độ đạt đợc độ xác thiết kế đề gia công chi tiết Độ xác gia công đợc biểu thị sai lẹch kích thớc sai lệch hình dáng Sai lệch gia công lớn tức độ xác gia công Sai lệch kích thớc đợc biểu thị dung sai, sai lệch hình dáng đợc chia làm loại: * Sai lệch hình dáng hình học sai lệch hình dáng thực chi tiết gia công so với hình dáng chi tiết thiết kế Ví dụ: độ phẳng, độ côn, độ ô van * Sai lệch vị trí tơng quan yếu tố hình học chi tiết Ví dụ: độ không song song đờng tâm bề mặt hình trụ, độ không vuông góc mặt đầu đờng tâm, v.v * Độ xác hình dáng hình học tế vi (độ nhẵn bề mặt) Hình 1.5 Ký hiệu quy ớc sai số tơng quan cách ghi vẽ chơng vật liệu dùng khí Tính chất chung kim loại hợp kim 1.1 Cơ tính Là đặc trng học biểu thị khả kim loại hay hợp kim chịu tác dụng tải trọng Các đặc trng bao gồm: 1.1.1 Độ bền Độ bền khả vật liệu chịu tác dụng ngoại lực mà không bị phá huỷ Độ bền đợc ký hiệu chữ (xích ma) Tuỳ theo dạng khác ngoại lực mà ta có loại độ bền sau: ®é bÒn kÐo ( σ k); ®é bÒn uèn( σ u); độ bền nén ( n) v.v Hình 2.1 Sơ đồ mẫu đo độ bền kéo Trên hình 2.1 giới thiệu sơ đồ đo độ bền kéo đặt ngoại lực P(N) kim loại có diện tích tiết diện ngang F0(mm2) Giá trị độ bền kÐo tÝnh theo c«ng thøc: σk = ( P N / mm F0 ) Khi P đạt đến giá trị làm kim loại bị đứt sÏ øng víi ®é bỊn kÐo cđa vËt liƯu ®ã Tơng tự ta đo đợc độ bền uốn độ bền nén 1.1.2 Độ cứng Độ cứng khả vật liệu chống lại biến dạng deo cục có ngoại lực tác dụng thông qua vật nén Nếu giá trị lực nén, lõm biến dạng vật đo lớn, sâu độ cứng mẫu đô thấp a.Độ cứng Brinen Để ®o ®é cøng Brinen ta dïng t¶i träng P ®Ĩ ấn lên viên bi thép đà nhiệt luyện có đờng kính D lên bề mặt vật liệu muốn thử (hình 2.2) Hình 2.2 Sơ đồ đo độ cứng Brinen 10 Bảng 2.1 Chọn thang độ cứng Rôcoen Brinen §é cøng Brinen HB Ký hiƯu thang R«coen Mịi thư Tải trọng P (kG) Ký hiệu độ cứng Rôcoen Giới hạn cho phép thang Rôcoen 60-230 B (đỏ) Viên bi thép 100 HRB 25-100 230-700 C (đen) Mũi kim cơng 150 HRC 20-67 Lớn 700 A (đen) Mịi kim c¬ng 60 HRA Lín h¬n 70 1.2 Lý tính Lý tính kim loại tính chất thể qua tợng vật lý thành phần hoá học kim loại không bị thay đổi Lý tính kim loại bao gồm: khối lợng riêng, nhiệt độ nóng chảy, tính giÃn nở, tính dẫn nhiệt, tính dẫn điện từ tính 1.2.1 Khối lợng riêng Khối lợng riêng kim loại đợc ký hiệu đợc xác định nh sau: M ( g / cm ) V Trong M khối lợng kim loại tính gam (g); V thể tích khối kim loại tính cm3 1.2.2 Nhiệt độ nóng chảy Là nhiệt độ mà kim loại chuyển từ thể rắn sang thể lỏng Sắt nguyên chất nóng chảy nhiệt độ 1535 0C Gang nóng chảy nhiệt độ từ 1130 ữ 1350 0C (do hàm lợng C gang định) Thép nóng chảy nhiệt độ từ 1400 ữ 1500 0C (do hàm lợng C thép định) Tính chất quan trọng công nghệ đúc (là công nghệ rẻ tiền nhất) tÝnh chÈy lo·ng cđa kim lo¹i ë thĨ láng tèt hay xấu điểm nóng chảy kim loại định 1.2.3 Tính giÃn nở Là khả giÃn nở kim loại nung nóng Độ giÃn nở lớn hay bÐ cã thĨ biĨu thÞ b»ng hƯ sè gi·n nở chiều dài đơn vị 1mm gọi hƯ sè gi·n në theo chiỊu dµi VÝ dơ: hƯ số giÃn nở theo chiều dài sắt nguyên chất lµ 0,0000118, cđa thÐp lµ 0,0000120 γ = 12 1.2.4 Tính dẫn nhiệt Là khả dẫn nhiệt kim loại Độ dẫn nhiệt kim loại hợp kim không giống Ví dụ: gang, thép có tính dẫn nhiệt tốt nhng đồng nhôm Nếu lấy hệ số dẫn nhiệt bạc 1, đồng 0,9, nhôm 0,5 sắt 0,15 1.2.5 Tính dẫn điện Là khả truyền dòng điện kim loại Kim loại vật dẫn điện tốt, bạc dẫn điên tốt nhất, sau đến đồng nhôm Nói chung kim loại có tính dẫn nhiệt tốt tính dẫn điện tốt Hợp kim nói chung có tính dẫn điện kim loại 1.2.6 Từ tính Là khả dẫn từ kim loại Sắt, niken, côban hợp kim chúng có từ tính thể rõ rệt nên chúng đợc gọi kim loại từ tính 1.3 Hoá tính Hoá tính kim loại độ bền kim loại tác dụng hoá học chất khác nh ôxi, nớc, axít mà không bị phá huỷ Tính hoá học kim loại chia thành loại sau: - Tính chịu ăn mòn độ bền kim loại ăn mòn môi trờng xung quanh - Tính chịu nhiệt độ bền kim loại ăn mòn ôxi không khí nhiệt độ cao tác dụng ăn mòn vài thể lỏng thể khí khác nhiệt độ cao Tính chịu axit độ bền kim loại ăn mòn axit 1.4 Tính công nghệ Tính công nghệ bao gồm tính chất sau: * Tính đúc đợc đặc trng độ chảy loÃng, độ co ngót tính thiên tích Độ chảy loÃng khả điền đầy khuôn kim loại hợp kim Nếu độ chảy loÃng cao tính đúc tốt Độ co ngót lớn tính đúc Tính thiên tích không đồng thành phần hoá học kim loại phần khác vật đúc Thiên tích lớn chất lợng vật đúc * Tính rèn khả biến dạng vĩnh cửu kim loại chịu tác dụng ngoại lực để tạo thành hình dạng chi tiết mà không bị phá huỷ Thép có tÝnh rÌn cao nung nãng ë nhiƯt ®é phï hợp tính dẻo lớn Gang khả rèn gang giòn Đồng, chì có tính rèn tốt trạng thái nguội * Tính hàn khả tạo liên kết chi tiết hàn đợc nung nóng cục chỗ mối hàn đến trạng thái chảy hay dẻo 13 Sắt hợp kim sắt 2.1 Thép cacbon 2.1.1.Khái niệm thép cacbon Thép cacbon hợp kim sắt cacbon với hàm lợng cacbon nhỏ 2,14% Ngoài thép cacbon chứa lợng tạp chÊt nh Si, Mn, S, P Nguyªn tè cã ảnh hởng lớn thép cacbon, cần thay đổi lợng nhỏ đà làm thay đổi nhiều đến tính chất lý, hoá thép Cùng với tăng hàm lợng cacbon, độ cứng độ bền tăng lên độ dẻo độ dai lại giảm xuống Sự thay đổi hàm lợng cacbon đồng thời làm thay đổi tính công nghệ, tính đúc, tính hàn tính rèn dập Ví dụ, tăng cacbon tính rèn xấu nhng tính đúc lại tốt Thành phần tạp chất Si, Mn tạp chất có lợi Khi hàm lợng chúng thích hợp (Mn 0,75% Si 0,35%) có khả khử ôxy khỏi ôxit sắt, làm tăng độ bền, độ cứng thép Tuy nhiên, không nên cho nhiều tạp chất loại có ảnh hởng xất đến tính công nghệ nh gia công cắt gọt, nhiệt luyện Lu huỳnh (S) phôtpho (P) đặc biệt có hại cho thép cacbon Nguyên tố S làm cho thép bị giòn nóng (ở nhiệt độ cao, tạp chất có chứa S mềm gây ảnh hởng đến liên kết bền vững thép, ngời ta gọi giòn nóng) Ngợc lại, P lại làm thép bị phá huỷ trạng thái nguội nên gọi giòn nguội Vì vậy, cần hạn chế S P dới mức 0,03% Thép cacbon vật liệu đợc sử dụng rộng rÃi nhờ giá thành không cao Tuy nhiên thép cacbon có tính tổng hợp không cao, dùng làm chi tiết máy chịu tải trọng nhỏ vừa điều kiện áp suất nhiệt độ thấp 2.1.2 Phân loại thép cacbon * Theo hàm lợng cacbon có thÐp ta chia ra: - ThÐp cacbon thÊp C < 0,25% - ThÐp cacbon trung b×nh C = 0,25 ÷ 0,50% - ThÐp cacbon cao C > 0,50% * Theo phơng pháp luyện kim ngời ta chia ra: - Thép luyện lò chuyển thờng Thép có chất lợng không cao, hàm lợng nguyên tố thờng xác - Thép luyện lò Mac có chất lợng cao lò chuyển - Thép luyện lò điện Thép có chất lợng cao nhiều, khử hết tạp chất đến mức thấp * Theo c«ng dơng ngêi ta chia ra: - ThÐp cacbon thông dụng (hay gọi thép thờng) Loại thép tính không cao, dùng để chế tạo chi tiết máy chịu tải trọng nhỏ, thờng dùng ngành xây dựng 14 Thép cacbon thông dụng đợc chia lµm ba nhãm: A, B vµ C Nhãm A đánh giá tiêu tính (độ bền, độ dẻo, độ cứng ) Nhóm B đặc trng thành phần hoá học, nhóm C đặc trng hai tiêu tính thành phần hoá học Ký hiệu thép cacbon thông dụng: + Theo tiêu chuẩn Liên Xô: CT0, CT1,CT2, CT3, CT4, CT5, CT6, theo số hàm lợng cacbon tăng dần tõ ÷ + Theo TCVN 1765-75: CT31, CT33, CT34, CT38, CT42, CT51, CT61 Trong ký hiệu chữ CT để thép cacbon thông dụng, chữ số giới hạn bền thấp ứng với ký hiƯu VÝ dơ CT38 cã giíi h¹n bỊn σ b= 38 ữ 49KG/mm2 Các nhóm B C có ký hiệu sở nhóm A nhng thêm vào phía trớc chữ B hay C để ph©n biƯt VÝ dơ CT31 (nhãm A); BCT31 (nhãm B); CCT31 (nhóm C) - Thép cacbon kết cấu Là loại thép có hàm lợng tạp chất S, P nhỏ, tính lý hoá tốt, hàm lợng cacbon xác tiêu tính rõ ràng Thép kết cấu cacbon dùng để chế tạo chi tiết máy chịu tải trọng cao hơn, vật liệu loại thờng đợc cung cấp dới dạng bán thành phẩm Ký hiệu thép cacbon kết cấu: + Theo tiêu chuẩn Liên Xô: 08, 10, 15, 20, 25, , 85 + Theo TCVN: C08, C10, C15, C20, C25, , C85 chữ C thép cacbon; chữ số hàm lợng cacbon tính theo phần vạn Ví dụ thép C45 có 0,45% C - Thép cacbon dụng cụ Là loại thép có hàm lợng cacbon cao (0,7 ữ 1,3%), có hàm lợng tạp chất S P thấp (< 0,025%) Thép cacbon dơng cã ®é cøng sau nhiƯt lun cao nhng chịu nhiệt thấp nên dùng để làm dụng cụ nh: đục, dũa hay loại khuôn, chi tiết cần độ cứng Ký hiệu thép cacbon dụng cụ: + Theo tiêu chuẩn Liên Xô: Y7, Y8, Y8A, Y9, , Y13 Ch÷ Y chØ thÐp cacbon dơng cơ, chữ số hàm lợng cacbon tính theo phần nghìn + Theo TCVN: CD70, CD8, CD8A, CD90, , CD130 Ch÷ CD chØ thÐp dơng cacbon, ch÷ sè hàm lợng cacbon tính theo phần vạn 2.2 Gang 2.2.1 Khái niệm gang Gang hợp kim sắt cacbon, với hàm lợng cacbon lớn 2,14% cao 6,67% Cũng nh thép gang chứa tạp chất Si, Mn, S, P nguyên tố khác Do có hàm lợng cacbon cao nên đặc tính gang cứng giòn, có nhiệt độ nóng chảy thấp, dễ đúc 15 2.2.2 Phân loại gang * Theo tổ chức cấu tạo gang ngời ta chia ra: - Gang trắng Là loại gang mà hầu hết cacbon dạng liên kết Fe3C Tổ chức xêmentit có nhiều gang làm mặt gÃy có màu sáng trắng nên gọi gang trắng Gang trắng cứng giòn, tính cắt gọt kém, nên dùng để chế tạo gang rèn hoạc chế tạo chi tiết cần tính chống mài mòn cao nh bi nghiền, trục cán Gang trắng hình thành có hàm lợng C, Mn thích hợp với điều kiện nguội nhanh Gang trắng ký hiệu riêng - Gang xám Là loại gang mà hầu hết cacbon dạng graphít Nhờ có graphít nên mặt gẫy có mầu xám Gang xám có độ bền nén cao, chịu mài mòn, đặc biệt có tính đúc tốt Ký hiệu gang xám: + Theo tiêu chuẩn Liên Xô: C21-40 + Theo TCVN: GX21-40 Các chữ loại gang xám, nhóm số độ bền Trong ký hiệu kéo=21KG/mm2, uốn=40KG/mm2 Các loại gang xám GX12-28, GX15-32, GX18-36 có độ bền không cao thờng dùng để chế tạo vỏ hộp, nắp che ; GX21-40, GX28-48 có tính cao thờng dùng chế tạo chi tiết chịu lực cao nh bánh đà, thân máy GX36-56, GX40-60 có tính tốt đợc dùng để chế tạo vỏ xilanh - Gang cầu Là loại gang có tổ chức nh gang xám, nhng graphít có dạng thu nhỏ thành hình cầu, nhờ mà gang cầu có độ bền cao gang xám nhiều, đặc biệt có độ dẻo bảo đảm Gang cầu có tính xấp xỉ thép cacbon mác thấp Ký hiệu gang cầu: + Theo tiêu chuẩn Liên Xô: B 42-12 + Theo TCVN: GC42-12 Các chữ loại gang cầu, nhóm số độ bền độ giÃn dài tơng đối Trong ký hiệu kéo = 42KG/mm2, = 12% Gang cầu dùng để chế tạo phơng pháp đúc chi tiết trung bình lớn, hình dạng phức tạp, chịu tải trọng lớn, chịu va đập nh loại trục khuỷu, trục cán - Gang dẻo 16 Là loại gang đợc chế tạo từ gang trắng phơng pháp ủ Gang dẻo có độ bền cao, độ dẻo lớn nhờ graphít phân huỷ từ Fe3C gang trắng tạo nên dạng cụm Ký hiệu gang dẻo: + Theo tiêu chuẩn Liên Xô: K33-8 + Theo TCVN: GZ33-8 Các chữ loại gang dẻo, nhóm số độ bền độ giÃn dài tơng đối Trong ký hiệu kéo = 33KG/mm2, = 8% Gang dẻo thờng có giá thành cao khó đúc thời gian ủ lâu Chúng thờng dùng để chế tạo chi tiết phức tạp thành mỏng 2.3 Thép hợp kim 2.3.1 Khái niệm thép hợp kim Thép hợp kim thép cacbon có chứa lợng thành phần nguyên tố hợp kim thích hợp Tuỳ theo hàm lợng loại nguyên tố hợp kim đa vào mà tạo tính chất thép Các nguyên tố thờng dùng Mn, Si, Cr, Ni, Ti, W, Cu, Co, Mo Hàm lợng chúng phải đủ đến mức làm thay đổi tính đợc gọi chất cho thêm, dới mức tạp chất Nhờ nguyên tố hợp kim cho thêm mà thép hợp kim nói chung có đặc tính sau: - Cải thiện tính: thép hợp kim có tính nhiệt luyện tốt thép cacbon Trớc nhiệt luyện hai loại thép cacbon hợp kim cã c¬ tÝnh t¬ng tù, nhng sau nhiƯt lun ram hợp lý thép hợp kim có tính tăng lên rõ rệt - Thép hợp kim giữ đợc độ bền cao thép cacbon nhiệt độ cao nhờ tơng tác nguyên tố hợp kim tổ chức thép cacbon - Tạo tính chất lý hoá đặc biệt: chống ăn mòn môi trờng ăn mòn, tạo thép từ tính cao từ tính, độ giÃn nở nhiệt nhỏ Mặc dù thép hợp kim có giá thành cao hơn, nhng nhờ đặc tính trên, đợc sử dụng để chế tạo chi tiết chịu lực, chịu nhiệt, chịu ăn mòn nâng cao tuổi thọ thiết bị, giảm nhẹ khối lợng kích thớc máy 2.3.2 Phân loại thép hợp kim a Phân loại theo thành phần hợp kim thÐp - ThÐp hỵp kim thÊp cã tỉng lỵng nguyên tố hợp kim đa vào < 2,5% - Thép hợp kim trung bình có tổng lợng nguyên tố hợp kim đa vào từ 2,5% ữ 10% - Thép hợp kim cao có tổng lợng nguyên tố hợp kim đa vào >10% b Phân loại theo tên gọi nguyên tố hợp kim chủ yếu Ví dụ thép Si, thép Mn, thép Cr-Ni c Phân loại theo công dụng 17 - Thép hợp kim kết cấu loại thép sở thép cacbon kết cấu cho thêm nguyên tố hợp kim Nh vây thép hợp kim kết cấu có hàm lợng cacbon khoảng 0,1 ữ 0,85% lợng phần trăm nguyên tố hợp kim thấp Thép hợp kim kết cấu phải qua thấm than (thấm cacbon) nhiệt luyện tính cao Loại thép đợc dùng để chế tạo chi tiết chịu tải trọng cao, cần độ cứng, độ chịu mài mòn, cần tính đàn hồi cao Ký hiệu thép hợp kim kết cấu: + Theo tiêu chuẩn Liên Xô: Loại hàm lợng cacbon thấp: 15X, 20X, 20XH Loại hàm lợng cacbon trung bình: 40X, 40X , 35X C Loại hàm lợng cacbon cao: 50C2, 65 Γ , 65C2 + Theo TCVN: Loại hàm lợng cacbon thấp: 15Cr, 20Cr, 20CrNi Loại hàm lợng cacbon trung bình: 40Cr, 40CrMn, 35CrMnSi Loại hàm lợng cacbon cao: 50Si2, 65Mn, 65Si2 Các ký hiệu chữ số hàm lợng cacbon tính theo phần vạn, chữ nguyên tố hợp kim có thép, hàm lợng nguyên tố 1% ghi kèm theo số hàm lợng Ví dụ 12XN3A (12CrNi3A), sè chØ 3% Ni, ch÷ A thĨ loại thép tốt - Thép hợp kim dụng cụ loại thép có độ cứng cao sau nhiệt luyện, khả chịu nhiệt chịu mài mòn cao Hàm lợng cacbon thép hợp kim dụng cụ từ 0,7 ữ 1,4%, nguyên tố hợp kim cho vào Cr, W, Si Mn Thép hợp kim dụng cã tÝnh nhiƯt lun tèt, sau nhiƯt lun ®é cứng đạt 60 ữ 62HRC Ký hiệu thép hợp kim dụng cụ: + Theo tiêu chuẩn Liên Xô: 9XC, X12, ШX15 + Theo TCVN: 90CrSi, 100Cr1,2, OL100Cr1,5 - ThÐp giã dạng thép hợp kim đặc biệt dùng để làm dụng cụ cắt gọt chi tiết máy có yêu cầu cao Trong tổ chức thép gió gồm nguyên tố C(0,7 ữ 1,4%), Cr(3,8 ữ 4,4%), W(8,5 ữ 19%), V(1 ữ 2,6%) lợng nhỏ Mo hay Co Ký hiƯu thÐp giã: + Theo tiªu chuẩn Liên Xô: P9, P18, P9 5, P18 chữ P ký hiệu cho chữ dao cắt theo Liên Xô + Theo TVCN: 90W9V2, 75W18V, 140W9V5, 90W18V2 d Thép hợp kim đặc biệt 18 - Thép không gỉ loại thép có khả chống lại môi trờng ăn mòn hoá học ăn mòn điện hoá Trong thép không gỉ, hàm lợng Cr cao (> 12%), có hàm lợng nguyên tè Ni hay Ti Ký hiƯu thÐp kh«ng gØ: + Theo tiêu chuẩn Liên Xô: 12X13, 20X13, 30X13, 12X18H9, 12X18H9T + Theo TCVN: 12Cr13, 20Cr13, 30Cr13, 12Cr18Ni9, 12Cr18Ni9Ti - ThÐp bền nóng loại thép làm việc nhiệt độ cao mà độ bền không giảm, không bị ôxi hoá bề mặt Thép bền nóng có loại với mức độ chịu nhiệt khác + Loại 12XM (12CrMo), 4X9C2 (04Cr9Si2) chịu đợc nhiệt độ 300 ữ 5000C + Loại X18N12 (10Cr18Ni12), 4X14H14B2M (04Cr14Ni4W2Mo) chịu đợc nhiệt độ từ 500 ữ 7000C +Thép bền nóng Cr-Ni (X20N80, X15N60) chịu đợc nhiệt độ cao 8000C, nhng loại thờng có độ bền thấp nên dùng để chế tạo chi tiết chịu lực nh loại dây dẫn, điện trở - Thép từ tính loại thép có khả khử từ cao Có thể dùng thép dụng cụ cacbon đợc hợp kim hoá lợng từ ữ 3%Cr để tạo thép từ tính Hợp kim cứng Bằng phơng pháp chế tạo đặc biệt ngời ta đà tạo hợp kim cứng từ cacbit (cacbit vonfram, cacbit titan, cacbit tantan) cïng víi mét lỵng coban làm chất kết dính Hợp kim cứng loại vật liệu điển hình với độ cứng nóng cao (800 ữ 10000C) Vì hợp kim đợc dùng phổ biến làm dụng cụ cắt gọt kim loại phi kim loại có độ cứng cao Đặc biệt hợp kim cứng không cần nhiệt luyện đạt độ cứng tõ 85 ÷ 92HRC Ngêi ta thêng dïng hai nhãm hợp kim cứng sau đây: - Nhóm cacbit: WC + Co gọi tắt theo Liên Xô nhóm BK Nhóm gồm ký hiệu BK2, BK3, BK4, BK8, BK10, , BK25 Con số sau chữ BK phần trăm hàm lợng Co, lại phần trăm hàm lợng WC Ví dụ BK8 có 8%Co 92%WC Nhóm có độ dẻo thích hợp với gia công vật liệu giòn, làm khuôn kéo, khuôn ép - Nhóm hai cacbit: WC + TiC + Co gäi t¾t theo Liên Xô nhóm TK Nhóm gồm ký hiƯu sau: T30K4, T15K6, T14K8, T5K10 VÝ dơ T15K6 cã 15%Ti, 6%Co 79%WC Nhóm có độ dẻo thấp nhóm BK Kim loại màu hợp kim chúng 19 Sắt hợp kim (thép, gang) gọi kim loại đen Kim loại màu hợp kim màu kim loại mà thành phần chúng không chứa sắt, chứa lợng nhỏ Kim loại màu có tính chất đặc biệt u việt kim loại đen chỗ: tính dẻo cao, tính cao, có khả chống ăn mòn chống mài mòn, tính dẫn điện tính dẫn nhiệt tốt Các kim loại màu thờng gặp nhôm, đồng, magiê, titan 4.1 Nhôm hợp kim nhôm Nhôm kim loại nhẹ có khối lợng riêng 2,7g/cm3, có tính dẫn điện dẫn nhiệt tốt, tính chống ăn mòn tốt Nhiệt độ nóng chảy 6600C Độ bền thấp =60N/mm2, mềm (HB=25) nhng dẻo Trên bề mặt nhôm có lớp ôxit nhôm tự hình thành tác dụng với không khí nhiệt độ thờng để bảo vệ chống ăn mòn Ngời ta dùng cách ôxi hoá bề mặt nhôm phơng pháp điện hoá hoá học để tạo nên lớp ôxit bảo vệ vững môi trờng không khí số môi trờng khác Nhôm nguyên chất sau luyện có màu sáng trắng đợc chia theo ba nhóm: - Loại tinh khiết: ký hiệu A999 nghĩa có 99,999%Al - Loại có độ cao: có ký hiệu A995, A99, A97 A95 nghĩa có từ 99,995 ữ 99,95%Al - Loại nhôm kỹ thuật: có ký hiệu A85, A8, A7, , A0 nghÜa lµ cã tõ 99,85; 99,80; ; 99,00%Al Có hai loại hợp kim nhôm: hợp kim nhôm đúc hợp kim nhôm gia công áp lực đợc Để nâng cao tính nhôm nhiệt luyện nhôm đúc nhiệt độ 520 ữ 5400C hoá già 170 ữ 1900C nhiều Hợp kim nhôm gia công áp lực đợc sản xuất dới dạng mỏng, băng dài, thỏi định hình dây nhôm ống Hợp kim nhôm rèn, dập, cán ép gia công hình thức gia công áp lực khác 4.2 Đồng hợp kim đồng Đồng có tính dẫn điện dẫn nhiệt tốt, tính chống ăn mòn cao, dễ gia công áp lực trạng thái nóng nguội, dát mỏng thành có chiều dày 0,05mm Một số tính chất vật lý chung đồng: - Khối lợng riêng 200C (g/cm3) 8,94 - Nhiệt độ nóng ch¶y ( C) 1083 0 - HƯ sè dÉn nhiÖt ë 20 C (kalo/cm.s C) 0,923 - HÖ sè giÃn dài (0 ữ 1000C) 16,5.10-6 - Điện trở suất ë 200C ( Ω mm2/m) 0,01784 - §é dÉn ®iƯn ë 20 C (m/ Ω mm ) 57 20 - Độ bền (N/mm2) 160 Đồng nguyên chất sau luyện đợc phân theo độ tinh khiết Ta thờng gặp loại đồng cho bảng 2.2 Bảng 2.2 Các loại đồng phạm vi sử dụng Mác đồng Thành phần đồng không % Phạm vi sử dụng MO 99,95 Dùng làm dây điện hợp kim tinh khiết MI 99,9 Dùng làm dây điện hợp kim cao cấp M2 99,7 Dùnglàm bán thành phẩm cao cấp hợp kim ®ång M3 99,5 Dïng lµm ®ång ®óc vµ ®ång cã thể gia công áp lực với chất lợng thờng M4 99 Dùng làm hợp kim phụ Đồng nguyên chất bền tính công nghệ nên dùng Thờng dùng hai hợp kim có tính gia công cắt gọt tính đúc tốt, có độ bền cao đồng thau đồng Đồng thau hợp kim đồng kẽm, thành phần kẽm chứa đồng thau không 45% Đồng hợp kim đồng có pha thêm thiếc, nhôm, kẽm, silic, bêrili, crôm Có loại đồng thanh: đồng thiếc, đồng silic, đồng kẽm Đồng có nhiều loại, ta lu ý hai loại sau: - Đồng đen hợp kim đồng thiếc đồng chì, nhôm, silic Đồng đen có tính chống ăn mòn, chống mài mòn cao, có tính công nghệ cao (có loại dùng để đúc loại để gia công áp lực), dễ gia công cắt gọt Đồng đen đợc sử dụng rộng rÃi để làm ổ trợt, mặt trợt, bánh vít, trục vít dùng thiết bị chứa nớc, nớc dầu mỡ Nó loại vật liệu chống ma sát quan trọng - Babit hợp kim đồng (1,5 ữ 6%) với antimon (10 ữ 17%), lại chì thiếc Babit đợc dùng làm ổ trục chịu áp lực tốc đọ lớn Nhờ mềm dẻo có hệ số ma sát thấp nên bảo vệ cho ngõng trục bị mòn tạo điều kiện cho dầu mỡ lu thông bề mặt tiếp xúc đợc dễ dàng 4.3 Niken hợp kim niken Niken có độ bền hoá học, độ bền học, độ dẻo dai, chịu nóng chất bắt từ Niken đợc dùng để chế tạo dây niken, ấm niken, bán thành phẩm khác gia công áp lực để sản xuất hợp kim niken, đồng, nhôm, thép hợp kim, gang để mạ niken 21 Một số tính chất chung niken: - Khối lợng riêng 200C (g/cm3) 8,9 - Nhiệt độ nóng chảy (99,94%Ni) ( C) 1455 - Nhiệt độ sôi ( C) 3377 - HƯ sè dÉn nhiƯt (99,94%Ni) ë ÷ 1000C (Calo/cm.s) 0,14 - §iƯn trë st víi niken cøng ( Ω mm2/m) 0,092 Hợp kim niken có tính chịu nhiệt tốt, tính bền nhiệt cao, điện trở lớn, tính chống ăn mòn tốt dẻo dai nhiệt độ thờng nhiệt độ cao 4.4 Kẽm hợp kim kẽm Trong môi trờng không khí ẩm, bề mặt kẽm tạo nên lớp ôxit bảo vệ, ngời ta phủ kẽm lên bề mặt kim loại để chống bị ăn mòn Một số tính chất vật lý chung kẽm - Khối lợng riêng kẽm 200C (g/cm3) 9,053 0 - HÖ sè dÉn nhiÖt ë C (calo/cm.s C) 0,30 - HÖ sè gi·n dài (20 ữ 1000C) 3,95.10-5 - Điện trở suất ( mm2/m) 0,062 - Nhiệt độ nóng chảy (0C) 420 - Nhiệt độ sôi (0C) 907 4.5 Chì hợp kim chì Chì hoà tan axit nitric, axit sunfuric axit clohidric, axit tác dụng lên bề mặt chì tạo thành lớp muối mỏng ngăn cản phản ứng sâu Trong môi trờng không khí ẩm, bề mặt chì bị mờ bị phủ lớp ôxit mỏng Một số tính chất vật lý chung chì - Khối lợng riêng (g/cm3) 11,34 - Nhiệt độ nóng chảy (0C) 375 - Hệ sè dÉn nhiÖt ë 200C (calo/cm.s.0C) 0,093 - HÖ sè giÃn dài (20 ữ 1000C) 29,5.10-6 - Điện trở suất 200C ( mm2/m) 0,206 - Môđun đàn hồi E (MN/m2) 15000 ữ 19000 4.6 Magiê hợp kim magiê Magiê đợc sử dụng nhiều hợp kim Magiê có độ bền riêng cao thép kết cấu, gang hợp kim nhôm Hợp kim magiê trạng thái nóng dễ rèn, dập, cán gia công cắt gọt 22 Hợp kim magiê dùng tốt cho chi tiết chịu uốn làm việc, không bị nhiễm từ không bị toé lửa va chạm mạnh ma sát Hợp kim magiê dễ hàn đặc biệt hàn hồ quang acgông Một số tính chất chung magiê - Khối lợng riêng (99,99%Mg) ë 200C (g/cm3) 1,738 0 - HÖ sè dÉn nhiÖt ë C (calo/cm.s C) 0,37 - HÖ sè giÃn dài (20 ữ 1000C) 25,5.10-6 - Điện trở suất ( mm2/m) 0,047 - Nhiệt độ nóng chảy (99,99%Mg) ( C) 650 - Nhiệt độ sôi (0C) 1107 Vật liệu phi kim loại 5.1 Chất dẻo Chất dẻo hợp chất hữu cao phân tử Sản phẩm làm chất dẻo chế tạo phơng pháp khác nh ép, đúc, gia công cắt gọt đặc điểm đa số loại chất dẻo nhẹ, độ cách điện, cách nhiệt tính chống ăn mòn cao, có khả chông rung, có hệ số ma sát lớn, có hình dáng bề đẹp Chất dẻo thờng đợc kết hợp với số chất độn nh vải, giấy, gỗ, bột gỗ, sợi thuỷ tinh, sợi amiăng, sợi dệt chất kết dính Những chất dẻo thờng dùng ngành khí téctôlít, giêtinác, lignôphôn, plêxiglat, bakêlít Téctôlít loại chất dẻo có chất độn vải có độ bền cao, tính chống mài mòn cao tính cách tốt Nó đợc dùng để làm bánh răng, ống lót ổ trục, bạc Giêtinác loại chất dẻo có chất độn giấy có tính téctôlít nhng tính cách điện cao hơn, giá rẻ Nó đợc dùng để làm vật liệu cách điện kể điện cao áp Lignôphôn loại chất dẻo có chất độn gỗ đợc dùng để làm vòng đệm, ống lót ổ trục Plêxiglat (thuỷ tinh hữu cơ) đợc dùng rộng tÃi ngành hàng không ngành ôtô để làm cửa kính, chế tạo khí cụ kỹ thuật dân dụng Bakêlít (ký hiệu PF = Phnoplat) loại chất dẻo nhiệt cứng thờng đợc chế tạo dới dạng bán thành phẩm (tấm, thanh, ống ) dùng để chế tạo chi tiết có dộ bền chịu nhiệt Các chất dẻo không chịu nhiệt nh PE (polylene) dïng c«ng nghiƯp thùc phÈm; PVC (polyclorua de nyl.) dùng để chế tạo ống nớc; PS (polystylene) dùng để chế tạo dụng cụ gia đình; PA (poly amid) để chế tạo chi tiết nh bánh răng, lót trục 5.2 Composit 23 Composit loại vật liệu mới, chúng đợc chế tạo từ nhiều vật liệu kết hợp thành: vật liệu cốt (thờng dới dạng sợi) nh sợi thuỷ tinh, sợi graphít, sợi thép vật liệu (nền thờng chất dẻo kim loại có độ dẻo cao nh Al, Cu Vật liệu composit có u điểm bền, nhẹ, chịu nhiệt tốt, có tính mài mòn chống ăn mòn cao Hiện đợc dùng nhiều ngành công nghiệp hàng không, xây dựng, chế tạo máy Theo đặc trng cốt, ngời ta phân thành loại composit sau: - Composit nỊn chÊt dỴo - Composit nỊn kim loại - Composit ceramic - Composit hỗn hợp Với dạng cốt khác nhau, chế tạo lớp composit khác Các loại cốt thờng dùng cốt hạt (hạt thô, hạt mịn); cốt sợi (sợi liên tục, sợi gián đoạn) 5.3 Cao su Cao su loại vật liệu có tính dẻo cao (độ giÃn dài kéo đạt tới 700 ữ 800%), khả giảm chấn động tốt cách điện, cách âm cao Cao su đợc dùng làm săm lốp, ống dẫn, phần tử đàn hồi khớp trục, đai truyền, vòng đệm, sản phẩm cách điện Khi lợng lu huỳnh cao su cao (tới 45%) ta có đợc êbônít loại vật liệu có tính cách điện cao bền trớc tác dụng hoá học 24 chơng xử lý nhiệt kim loại Nhiệt luyện thép 1.1 Khái niệm nhiệt luyện kim loại Nhiệt luyện kim loại trình làm thay đổi tính chất kim loại cách nung nóng tới nhiệt độ định, giữ nhiệt độ ®ã mét thêi gian vµ sau ®ã lµm nguéi theo chế độ định, nhờ mà thay đổi đợc tính chất kim loại theo ý muốn Tác dụng trình gia công nhiệt làm thay đổi cấu tạo mạng tinh thể bên kim loại khiến cho tính chất nh ®é cøng, ®é bỊn, tÝnh dỴo, tÝnh dai cịng thay đổi Khi nhiệt luyện, kim loại có mức độ thay đổi tính chất khác Một số kim loại hầu nh không thay đổi tính chất nhiệt luyện, số thay đổi ít, số khác lại thay đổi nhiều Loại thép cacbon (chứa dới 0,3%) thay đổi nhiệt luyện, loại thép cacbon trung bình thay đổi tính chất rõ rệt, loại thép dụng cụ thay đổi tính chất rõ rệt nhiệt luyện 1.2 Các phơng pháp nhiệt luyện kim loại Những phơng pháp thông dụng để nhiệt luyện thép là: ủ, thờng hoá, ram 1.2.1 ủ ủ trình đốt nóng vật phẩm thép lên tới nhiệt độ định phù hợp với loại thép, giữ nhiệt độ thời gian, sau làm nguội chậm vài tiếng đồng hồ (thờng tiến hành làm nguội lò) Sau ủ khử đợc ứng lực d bên kim loại việc làm nguội không trớc gây ra, làm giảm độ cứng, làm tăng tính dẻo, tính dai kim loại ủ phơng pháp quan trọng cần thiết trình đúc, cán rèn, việc làm nguội vật phẩm thép thờng không đợc chiều dày kim loại nên bề mặt vật phẩm thờng cứng gây khó khăn cho việc gia công cắt gọt 1.2.2 Thờng hoá Thờng hoá khác ủ chỗ vật phẩm thép sau đợc nung nóng đợc làm nguội tự nhiên (để nguội trời), thời gian để nguội nhanh so với ủ Nhiệt độ nung nãng vËt phÈm thêng ho¸ cịng gièng nh nhiƯt ®é nung nãng vËt phÈm ñ Sau thêng hóa, thép có cấu trúc đồng hạt nhá nh sau đ nhng ®é bỊn, ®é dai có phần cao ủ 25 Vì thờng hoá đòi hỏi thời gian ủ nên ngời ta thêng dïng nã thay cho đ ®èi víi thÐp cacbon thấp trung bình Một số loại thép hợp kim sau gia công áp lực (cán, rèn, dập) đợc thờng hoá để cải thiện cấu trúc So với ủ thờng hoá phơng pháp kinh tế không đòi hỏi phải làm nguội lò 1.2.3 Tôi Tôi trình nung nóng vật phẩm thép lên tới nhiệt độ định tơng ứng với loại thép, giữ nhiệt độ thời gian để ổn định cấu trúc kim loại sau làm nguội đột ngột môi trờng tơng ứng với loại thép Sau thép cứng bền nhng độ dai bị giảm xuống, ứng lực d thép tăng lên thép trở nên giòn Muốn giảm ứng lực d bên giảm tính giòn thép sau phải tiến hành ram Nhiều chi tiết quan trọng thép đợc để nâng cao tính đáp ứng yêu cầu sử dụng Nhiệt độ nung nóng thép phụ thuộc vào thành phần hoá học Hình 3.1 biểu ®å thay ®ỉi nhiƯt ®é nung nãng ®èi víi c¸c loại thép có hàm lợng cácbon khác Hình 3.1 Biểu đồ thay đổi nhiệt độ nung nóng loại thép Vật cần đợc nung nóng lò điện, lò than hay lò muối Lò điện có u điểm trình đốt nóng lò đợc ®Ịu, nhiƯt ®é ®èt nãng dƠ ®iỊu chØnh, vËt cÇn tiếp xúc với luồng khí đợc tạo thành nhiên liệu cháy Thời gian giữ nhiệt vật cần từ vài phút đến nửa tuỳ theo chiều dày vật đợc Tiếp sau vật cần đợc nhúng vào môi trờng làm nguội nớc, dầu dung dịch muối Tốc độ làm nguội có y nghĩa định trình Vật cần độ cứng cao tốc độ làm nguội nhanh nhiêu Môi trờng có khả làm nguội nhanh dung dịch nớc muối 10%, sau đến nớc nhiệt độ thờng cuối dầu 26 ... mặt phẳng Phay bào: -Thô Cấp độ nhẵn bề mặt 2-3 3-5 4-6 7-8 6-7 7-8 8-1 0 8-1 0 7-1 1 3-5 3-4 4-5 7-8 3-4 5-6 7-9 7-8 8-1 0 9-1 2 8-1 1 3-4 2.2 TÝnh chÊt c¬ lý lớp bề mặt kim loại Nếu đánh giá chất lợng... Thô - Tinh Tiện lỗ - Thô - Tinh - Siêu tinh Mài lỗ - Thô - Tinh - Siêu tinh Mài rà, mài doa Miết lỗ, miết phẳng kim cơng Gia công mặt phẳng Phay bào: -Thô Cấp độ nhẵn bề mặt 2-3 3-5 4-6 7-8 6-7 ... 251 1-7 8 Độ nhẵn bề mặt Sai lệch trung bình số học Ra Chiều cao nhấp nhô profin theo điểm Rz Chiều dài chuẩn L (mm) Không lơn àm Cấp - 320 - 160 - 80 - 40 - 20 2,5 - 1,25 - 0,63 - 0,32 - 10 0,16 -