Chơng 1: nghiên cứu tổng quan về tính gia công của các loại vật liệu chế tạo máy 1.1. Các loại vật liệu chế tạo máy. 1.1.1. Thép và gang. Thép và gang là những hợp kim trên cơ sở sắt và các bon, sản phẩm của nghành luyện kim nói chung và nghành luyện kim đen nói riêng. Ngày nay, loài ngời đã biết sử dụng rất nhiều vật liệu trong đời sống cũng nh trong sản xuất. Những loại vật liệu mới đợc sáng tạo ra ngày một nhiều để đáp ứng nhu cầu con ngời, thép và gang là vật liệu cổ truyền, tuy nhiên cho tới nay nó vẫn có vai chò quan trọng trong đời sống của con ngời, từ dụng cụ gia đình tới các tác phẩm nghệ thuật, trong công nghiệp cơ khí, trong nghành xây dựng, trong giao thông vận tải, trong nghành năng lợng, trong quốc phòng Chúng hiện vẫn chiếm khoảng 90% kim loại dùng trong công nghiệp của thế giới. Trớc những thành tựu mới về vật liệu, ngày một phong phú về chủng loại và phát triển về số lợng, công nghệ thì gang và thép vẫn đang chiếm giữ vị trí hàng đầu. Thép các bon. Thép các bon là hợp kim của sắt và các bon với hàm lợng C< 2,14%. so với thép hợp kim thì thép các bon có chất lợng thấp hơn. Tuy nhiên nó vẫn đáp ứng đợc nhiều yêu cầu trong kỹ thuật, mặt khác thép các bon lại đợc sử dụng rất nhiều, giá thành thấp. Thành phần hoá học của thép các bon thông thờng ngoài Fe ra còn có C <2%, Mn<0,5-0,8%, Si <0,3-0,6%, P<0,05-0,06%, S < 0,05-0,06%. Thép các bon có những đặc tính sau: - Độ cứng của thép các bon sau khi tôi và ram đạt khoảng 60 - 62 HRC, độ cứng của nó tăng lên theo hàm lợng % các bon trong thép. - Tính thấm tôi thấp nên phải làm nguội nhanh trong nớc hoặc muối. - Độ bền nhiệt kém vì không đợc hợp kim hoá nên mactenxít của thép dễ phân tích khi nung nóng sẽ làm cho độ cứng bị giảm nhanh. Thép các bon còn chia thành nhiều nhóm, trong mỗi nhóm lại có nhiều số hiệu, ứng với những thành phần cụ thể hơn. Từng nguyên tố sẽ ảnh hởng khác nhau đến cơ tính của thép, nh hai nguyên tố Mn, Si có khả năng hoà tan vào ferit vì vậy làm tăng độ bền của thép. Các nguyên tố khác nh P, S, O2 là những tạp chất có hại, làm giảm cơ tính của thép (gây ra tính giòn nguội, giòn nóng và mất tính liên tục của kim loại). Thép các bon đợc phân loại theo nhiều cách khác nhau: - Theo chất lợng: + Thép có chất lợng thờng , có thể chứa tới 0,06%S và 0,07%P; + Thép có chất lợng tốt, chứa không quá 0,04%S và 0,035%P; + Thép có chất lợng cao, chứa không quá 0,025% mỗi nguyên tố; + Thép có chất lợng đặc biệt cao, chứa không quá 0,015% S và 0,025% P; - Theo phơng pháp khử oxy: Theo mức độ khử oxy, phân ra: thép sôi, thép lặng và nửa lặng. - Theo công dụng: Gồm bốn nhóm chính: + Thép cán nóng thông dụng, loại này dùng chủ yếu trong xây dựng và các công việc thông thờng tơng tự, nói chung không cần qua nhiệt luyện; + Thép kết cấu, chủ yếu để làm các chi tiết máy thờng phải qua nhiệt luyện; + Thép dụng cụ, chủ yếu để làm dụng cụ cắt gọt (cắt gọt, biến dạng, đo lờng) thờng bắt buộc phải qua nhiệt luyện; + Thép có công dụng riêng, chủ yếu để làm đờng ray, dây thép các loại, thép lá để dập nguội. Cacbon là nguyên tố quan trọng nhất quyết định chủ yếu đến tổ chức và tính chất của thép các bon (và cả thép hợp kim). Từ giản đồ pha Fe-C thấy rằng ở nhiệt độ thờng tổ chức của thép các bon chỉ có hai pha là ferit và xêmentit, hai pha này trái nhau về tính chất cơ học. Ferit mềm nhng dẻo dai, xêmentit cứng nhng giòn. Khi hàm lợng các bon tăng lên thì lợng xêmentit cũng tăng lên trong thép, ferit giảm đi (cơ tính của thép do tỉ lệ những pha này quyết định ). Do vậy các bon tăng lên thì độ bền độ cứng tăng còn độ dẻo dai lại giảm. Thép dụng cụ. Thép dụng cụ là loại thép dùng để chế tạo các loại dụng cụ gia công kim loại và các loại vật liệu khác (gỗ, chất dẻo ) không phụ thuộc vào phơng pháp gia công cụ thể nào, ngời ta luôn yêu cầu các dụng cụ có chất lợng cao, vì điều kiện làm việc của chúng thờng khắc nghiệt. Có thể nói với thép dụng cụ, đòi hỏi về mặt chất lợng là chỉ tiêu số một. Mặc dù thép dụng cụ chỉ chiếm khoảng 0,1% lợng thép dùng của thế giới, nh- ng số lợng các loại thép dụng cụ lại rất nhiều, bởi vì mỗi loại chỉ thích hợp với những ứng dụng riêng biệt (cụ thể) nào đó. Thép dụng cụ đợc phân chia làm ba loại: - Thép dụng cụ cắt gọt: Yêu cầu đối với thép làm dao cắt: + Độ cứng cao: đây là yêu cầu tối thiểu đầu tiên, vì để có thể cắt gọt đ- ợc thì độ cứng của dao phải cao hơn độ cứng của phôi. + Tính chống mài mòn cao: khi làm việc, dao cắt luôn bị mài sát vào phôi và phoi, để đảm bảo tuổi thọ của dao và tính chính xác gia công, dao phải có tính chống mài mòn cao. Tính chống mài mòn của dao trớc hết phụ thuộc vào độ cứng của nó, độ cứng càng cao tính chống mài mòn càng cao. + Tính cứng nóng: Là khả năng duy trì đợc độ cứng cao ở nhiệt độ cao. Đây là chỉ tiêu rất quan trọng, nó quyết định tốc độ cắt của dao. - Thép khuôn dập nguội: Để biến dạng dẻo đợc phôi kim loại ở trạng thái nguội, các khuôn dập nguội chịu áp lực rất lớn, chịu uốn, chịu ma sát và va đập, do vậy thép làm khuôn dập nguội phải đạt đợc các yêu cầu về cơ tính nh độ cứng và tính chống mài mòn cao, độ bền và độ dai đảm bảo để chịu đợc tải trọng va đập ở mức vừa phải. Để đạt đợc các yêu cầu về cơ tính trên, thép làm khuôn dập nguội phải có thành phần các bon cao (xấp xỉ 1%), nếu khuôn chịu va đập nhiều thì dùng loại có lợng các bon thấp hơn(0,4- 0,6%C). - Thép khuôn dập nóng: Khi làm việc, khuôn dập nóng chịu tải trọng lớn và va đập, luôn tiếp xúc với phôi có nhiệt độ cao hơn 1000C. Để đảm bảo điều kiện làm việc nh vậy, thép dùng để chế tạo khuôn phải đáp ứng đợc các yêu cầu về cơ tính nh tính chống mài mòn cao, tính chịu nhiệt độ cao, độ bền và độ dai cao. Ngoài ra, khuôn dập nóng thờng có kích thớc lớn nên để đảm bảo cơ tính đồng nhất, thép còn phải có độ thấm tôi lớn. Do độ cứng không cần cao nên thành phần các bon chỉ cần trung bình, khoảng 0,4- 0,6%; đôi khi chỉ 0,3%C. Các nguyên tố hợp kim đảm bảo tính thấm tôi, tính bền nóng, tính chống ram tốt nh: Cr, Ni, Mo, W - Thép làm dụng cụ đo lờng: Dụng cụ đo trong cơ khí thờng xuyên cọ xát với chi tiết cần đo, do đó dễ bị mòn, làm sai kết quả đo. Vì vậy, để đảm bảo độ chính xác thép làm dụng cụ đo phải đạt đợc các yêu cầu nh có độ cứng và tính chống mài mòn cao, kích thớc không thay đổi trong suốt thời gian làm viêc lâu dài. Ngoài ra, thép còn phải có khả năng mài bóng cao và ít biến dạng khi nhiệt luyện. Thép hợp kim. Trong kỹ thuật nhiều trờng hợp thép các bon không đáp ứng đợc yêu cầu về độ bền và khả năng chịu đựng trong những môi trờng đặc biệt hoặc cần phải có những tính chất lý hoá đặc biệt Ngời ta sáng tạo ra thép hợp kim nhằm khắc phục những nhợc điểm ấy. Trên cơ sở hợp kim sắt các bon ngời ta tinh luyện cẩn thận để loại bỏ tối đa những tạp chất có hại nh P, S, O2, N2, H2, đồng tời bổ xung vào một hay nhiều nguyên tố có ích với hàm lợng xác định để nâng cao cơ tính và các tính chất khác theo mong muốn, sản phẩm ta thu đ- ợc gọi là thép hợp kim. Các nguyên tố hợp kim thờng gặp là: Cr, Ni, Mn, Si, W, V, Mo, Ti, Nb, Zr, Cu, B, N và gianh giới về lợng để phân biệt tạp chất và nguyên tố hợp kim là nh sau: Mn: 0,8-1,0%; Si: 0,5-0,8%; Cr: 0,2-0,8%; Ni: 0,2-0,6%; W: 0,1-0,6%; Mo: 0,05-0,2%; Ti, V, Nb, Zr, Cu > 0,1%; B > 0,002%. Do việc khử tạp chất và phải cho vào các nguyên tố hợp kim khác nên thép hợp kim đắt tiền hơn thép các bon, nhng thép hợp kim lại có những đặc điểm nổi trội hơn hẳn so với thép các bon. - Về cơ tính: Độ bền thép hợp kim cao hơn hẳn thép các bon, thể hiện đặc biệt rõ ràng sau khi nhiệt luyện (tôi và ram). - Về tính chịu nhiệt (tính cứng nóng và tính bền nóng): Các nguyên tố hợp kim cản trở khả năng khuếch tán của các bon, làm mactenxit phân hoá và cácbít kết tụ ở nhiệt độ cao hơn, vì thế nó giữ đợc độ cứng cao của trạng thái tôi và tính chống dão tới 600C, tính chống ô xy hoá tới 1000C. Tuy nhiên muốn đạt đợc tính chất này, thép cần đợc hợp kim hoá bởi một số nguyên tố với lợng tơng đối cao (u việt này của thép hợp kim đợc ứng dụng trong thép dụng cụ và thép bền nóng). - Về tính chất vật lý và hoá học đặc biệt: Nh đã biết thép các bon bị gỉ trong không khí, bị ăn mòn trong môi trờng axit, bazơ, muối Nhờ hợp kim hoá mà có thể tạo ra thép không gỉ, thép có tính giãn nở và đàn hồi đặc biệt, thép có từ tính cao Trong những trờng hợp nh vậy, phải dùng những loại thép hợp kim đặc biệt, với thành phần đợc khống chế. Thép hợp kim có các phơng pháp phân loại sau: + Phân loại theo tổ chức tế vi: Thờng phân loại thép hợp kim theo tổ chức ở trạng thái cân bằng và sau khi thờng hoá. + Phân loại theo nguyên tố hợp kim: Cách phân loại này dựa vào tên các nguyên tố hợp kim chính của thép. Ví dụ, thép có chứa Cr đợc gọi là thép Crôm + Phân loại theo tổng lợng các nguyên tố hợp kim: - Thép hợp kim thấp (tổng lợng các nguyên tố hợp kim <2,5%); - Thép hợp kim trung bình (tổng lợng các nguyên tố hợp kim từ 2,5- 10%); - Thép hợp kim cao (tổng lợng các nguyên tố hợp kim >10%); + Phân loại theo công dụng: Đây là cách phân loại thờng dùng nhất, theo công dụng, thép hợp kim đợc phân ra các nhóm chính sau : a, Thép kết cấu: Là loại thép trên cơ sở thép kết cấu các bon cho thêm các nguyên tố hợp kim. Nh vậy thép hợp kim kết cấu có hàm lợng các bon khoảng 0,1- 0,85% và lợng phần trăm nguyên tố hợp kim thấp (thép hợp kim kết cấu phải qua thấm cacbon rồi mới nhiệt luyện thì cơ tính sẽ cao). - Thép thấm các bon: Là loại thép có lợng cacbon thấp (0,10-0,25%C), dùng để chế tạo các chi tiết truyền lực (bánh răng, cam, đĩa ma sát ), đòi hỏi trong lõi dẻo dai chịu va đập, sau khi thấm cacbon, tôi và ram thấp, cơ tính của các thép thấm các bon có thể đạt đợc: độ cứng bề mặt : 59-63HRC; lõi : 30-42HRC; độ dai va đập : ak = 700-1200kj/m ; độ bền kéo : 600-1200 MPa. Ví dụ: C10, C20, 15Cr, 20CrNi, 12CrNi3A, 12CrNi4A - Thép hoá tốt: Là loại thép có lợng cacbon trung bình (0,30- 0,50%C), để chế tạo các chi tiết chịu tải trọng tĩnh và va đập cao, yêu cầu độ bền và độ dai cao. Cơ tính tổng hợp cao nhất của thép đạt đợc bằng cách nhiệt luyện hoá tốt (tôi và ram cao). Ví dụ: 40Cr, 40CrMn, 35CrMnSi - Thép đàn hồi: Là loại thép có lợng cacbon tơng đối cao (0,5-0,7%C), sau tôi và ram trung bình nhận đợc tổ chức trustit ram, có giới hạn đàn hồi cao, đợc dùng để chế tạo các chi tiết đàn hồi nh lò xo, nhíp các loại. Ví dụ: C70, 65Mn, 60SiMn, 50Si2 Ngày nay trên thế giới hầu hết các nớc đều có nhóm thép hợp kim thấp với độ bền cao (so với thép cacbon). Thép này đợc hợp kim hoá với lợng hợp kim thấp, nó đợc dùng nhiều trong các nghành công nghiệp. Đặc điểm chung của loại thép này là có độ bền cao (đặc biệt giới hạn bền chảy 0,2> 350 MPa) có tính chống ăn mòn tốt, tính hàn tốt và giá thành rẻ. b, Thép hợp kim dụng cụ: Là loại thép có độ cứng cao sau khi nhiệt luyện, độ chịu nhiệt và độ chịu mài mòn cao. Hàm lợng cacbon trong hợp kim dụng cụ từ 0,7-14%; các nguyên tố hợp kim cho vào là Cr, W, Si và Mn. Thép hợp kim dụng cụ có tính nhiệt luyện tốt. Sau nhiệt luyện có độ cứng đạt 60-62 HRC. - Thép dao cắt năng suất thấp: Là những loại dao cắt mà tốc độ cắt chỉ khoảng 5-10m/ph. Để chế tạo những loại dao này có thể dùng thép dụng cụ cacbon loại CD7, CD8, CD13. Hay thép hợp kim thấp nh 130Cr05, 100Cr2, 90CrSi, 100CrW5. - Thép dao cắt năng suất cao (thép gió): Là một dạng thép hợp kim đặc biệt để làm dụng cụ cắt gọt và các chi tiết máy có yêu cầu cao. Trong tổ chức của thép gió gồm các nguyên tố C, Cr, W, Co, Vvà Fe. Thép gió có độ cứng cao và chịu nhiệt đến 650c. Trong thép gió có hàm lợng các nguyên tố hợp kim nh sau : 8,5-19%W, 0,7-14%C, 3,8-4,4%Cr, 1-2,6%V và một lợng nhỏ Mo hay Co. Những mác thép gió thờng dùng nh 90W9V2, 75W18V, 140W9V5, 90W18V2. c, Thép không gỉ: Là loại thép có hàm lợng Cr khá cao (>12%), có khả năng chống lại môi trờng ăn mòn (ăn mòn hoá học và ăn mòn điện hoá). Trong thép thờng có nhiều pha, mỗi pha có điện thế, điện cực khác nhau. Trong môi trờng điện ly chúng tạo ra các pin điện tế vi, kết quả là tạo ra sự ăn mòn điện hoá. Do đó ngời ta đã tạo ra đợc các mác thép không gỉ khác nhau có khả năng chống đợc hiện tợng trên. - Thép không gỉ mactenxit: Lợng crôm trong loại thép này từ 12-17%, nếu vợt qua sẽ trở thành thép austenit. Nếu lợng crôm ở mức giới hạn dới (12,5-13%) thì lợng cacbon phải hạn chế không vợt quá 0,4% để tránh tạo thành quá nhiều pha cacbit crôm dẫn tới làm nghèo crôm ở phần kim loại nền và giảm khả năng chống gỉ của thép. Ví dụ nh 12X13, 20X13, 30X13, 40X13, tơng đơng với các mác thép của ta là 12Cr13, 20Cr13, 30Cr13, 40Cr13. Nếu tăng lợng crôm lên tới 17% thì lợng cacbon có thể cao tới 0,9-1,1% (nh số hiệu 440 hay 440B của Mỹ) để tăng cơ tính (chủ yếu là độ cứng) mà vẫn đảm bảo tính chống gỉ. Nói chung thép không gỉ mactenxit có tính chống ăn mòn cao trong không khí, nớc sông Nên đợc sử dụng để làm đồ trang sức, cánh tuốcbin hơi, bộ phận crăcking dầu mỏ, lò xo không gỉ, dụng cụ đo - Thép không gỉ ferit: Tuỳ theo lợng crôm, thép không gỉ ferit đợc chia thành ba nhóm: - Nhóm thép chứa khoảng 13%Cr, nh số hiệu 403 của Mỹ. - Nhóm thép chứa 17%Cr nh số hiệu 12Cr17 (tơng đơng với số hiệu 430 của Mỹ). - Nhóm thép chứa từ 20-30%Cr nh số hiệu 15Cr25Ti (tơng đơng với số hiệu 446 của Mỹ). Nói chung thép không gỉ ferit có giới hạn đàn hồi cao hơn thép austenit, nhng mức độ hoá bền do biến dạng dẻo lại thấp hơn, nên chúng thích hợp cho việc gia công bằng biến dạng dẻo nguội (cán, kéo, gò, dập ). Chúng đợc sử dụng trong công nghiệp dầu mỏ, công nghiệp sản xuất ni tơ, hoá thực phẩm, kiến trúc - Thép không gỉ austenit: Các thép kể trên, pha không tồn tại hoặc chỉ tồn tại ở nhiệt độ cao. Nếu cho thêm Ni, nguyên tố mở rộng vùng với lợng thích hợp, sẽ làm cho thép có tổ chức ngay cả ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ thờng, đó là thép không gỉ austenit. Nó có u điểm là tính chống ăn mòn cao, tính dẻo cao ( = 45-60%), dễ cán, gò ở trạng thái nguội, cơ tính đảm bảo nhất là khi đợc biến cứng bằng biến dạng nguội có thể đạt độ bền rất cao: = 750MPa, 0,2 = 750MPa. Tuy nhiên nhợc điểm là khó gia công cắt gọt do dẻo quánh, phoi khó gẫy. Ví dụ một số mác nh: 10Cr14Mn14Ni4Ti, 4Cr18Ni10 và đợc ứng dụng để làm các thiết bị hoá học, làm đồ gia dụng - Thép không gỉ austenit - ferit: Nếu tăng lợng crôm và giảm lợng niken (18- 28%Cr và 5-9%Ni) thép sẽ có tổ chức là hỗn hợp và , đó là thép không gỉ austenit - ferit, ví dụ nh mác 12Cr21Ni5Ti. Đặc điểm quan trọng của loại thép này là cơ tính của chúng rất tốt, hầu nh không có hiện tợng giòn của thép ferit, còn giới hạn đàn hồi lại cao gấp 3 lần so với thép austenit. Ngoài ra độ bền chống ăn mòn đảm bảo, đặc biệt trong điều kiện chịu áp lực (ăn mòn ứng suất) hoặc chịu ăn mòn tập trung (ăn mòn điểm) và ăn mòn dạng hang hốc trong khí quyển có tính xâm thực mạnh (ống xả, lỗ van xả, ống dẫn hơi hoá chất ). - Thép không gỉ hoá cứng tiết pha (thép austenit - mactenxit): Thép không gỉ hoá cứng tiết pha u điểm của nó là có thể tiến hành gia công bằng biến dạng nguội và cắt gọt ở trạng thái tơng đối mềm, nó cũng có thể hoá bền bằng hoá già ở vùng nhiệt độ tơng đối thấp dể tránh sự biến dạng hoặc là sự oxy hoá. Loại thép này dùng để chế tạo một số chi tiết máy làm việc trong điều kiện chịu ăn mòn lại cần có độ cứng, độ bền tơng đối cao (nhng không ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ hoá già). d, Thép bền nóng: Là loại thép làm việc đợc ở nhiệt độ cao mà độ bền không giảm, không bị oxy hoá bề mặt. Ngời ta thờng sử dụng các loại thép với mức chịu nhiệt khác nhau. Ví dụ loại thép peclit gồm 12CrMo, 04Cr9Si2 chịu nhiệt độ 300-500c Thép hợp kim có khả năng chịu nhiệt độ cao hơn 800C dùng để chế tạo các loại dây dẫn, điện trở, hợp kim đó gọi là NiCr. Nh vậy, có thể nói rằng nguyên tố hợp kim có tác dụng rất tốt, thép hợp kim là vật liệu không thể thiếu đợc trong chế tạo máy, thiết bị nhiệt điện, công nghiệp hoá học Nó thờng đợc làm các chi tiết quan trọng nhất trong điều kiện làm việc nặng nhọc. 4, Các loại gang. Gang là hợp kim sắt các bon, trong đó hàm lợng C >2,14%. Nguyên liệu để luyện gang trong lò cao là quặng sắt, than và các chất nh đá vôi, huỳnh thạch Dođó, không thể loại trừ hết các tạp chất lẫn vào gang, cho nên thành phần hoá học của gang ngoài sắt và cacbon còn có các tạp chất khác nh Si, Mn, P, S, Tuỳ từng loại gang cụ thể mà thành phần hoá học của nó khác nhau về hàm lợng các nguyên tố cũng nh về tổ chức tế vi. Trong nghành chế tạo cơ khí, đặc biệt là cơ khí nặng nh máy xây dựng, máy nông nghiệp, máy mỏ, tỷ trọng gang trong cỗ máy lên tới 70-90%. So với thép các bon, gang kém bền nhng lại có nhiều tính tốt nh dễ cắt gọt, dễ đúc, dễ bôi trơn và đặc biệt là rẻ hơn nhiều. a, Gang trắng. Gang trắng là gang mặt gẫy của nó có mầu trắng. Các bon hoà tan vào sắt và liên kết với sắt thành xêmentit, không tồn tại graphit, tổ chức hoàn toàn phù hợp với trạng thái giả ổn định Fe-Xe. Gang trắng có đặc điểm sau: - Gang trắng thông thờng chứa C, Si thấp. Gang trắng cùng tinh và sau cùng tinh chỉ đợc tạo ra khi làm nguội chúng rất nhanh. - Gang trắng có độ cứng rất cao và đạt tới 450-650 HB. Độ cứng cao nhất của gang ứng với tổ chức mactenxit- cacbit. Để tăng tính chịu nhiệt, chịu mài mòn có va đập, gang trắng còn đợc hợp kim hoá bằng Cr, Mo và Ni. Do cứng, gang trắng không thể gia công cơ đợc - Gang trắng ít đợc sử dụng mà hầu hết dùng làm nguyên liệu luyện thép, chỉ làm chi tiết máy trong mức độ hạn chế nh bi nghiền, trục cán, xe gòng b, Gang xám. Gang xám là gang mà mặt gẫy của nó có mầu xám. Tổ chức gang xám có hai phần rõ rệt. Phần kim loại gọi là nền cơ bản (giống nh thép các bon), phần còn lại gọi là graphit. Graphit tồn tại trong gang xám ở dạng tấm hoặc phiến. Kích thớc những tấm hoặc phiến có liên quan đến độ bền của gang. Vì độ bền của graphit rất nhỏ, cho nên ngời ta xem graphit nh những vết nứt trong gang làm cho nền cơ bản của gang không liên tục (tấm graphit càng nhỏ càng mỏng thì gang càng bền hơn). Có thể nhiệt luyện gang để thay đổi nền cơ bản cũng nh thay đổi hình dạng kích thớc tấm graphit để nâng cao độ bền của gang. Gang xám có đặc điểm chịu nén tốt, dập tắt dao động và bôi trơn tốt, nhng ít chịu kéo và ít chịu va đập. Những mác có độ bền thấp thờng dùng làm bệ máy, vỏ hộp, nắp đậy. Gang có độ bền trung bình cỡ k=20-30KG/mm có thể làm các chi tiết chịu tải trọng nh bánh răng cỡ lớn, tốc độ quay chậm làm việc ngoài trời hay trong phân xởng. Những số hiệu có độ bền cao hơn k>30KG/mm có thể làm các chi tiết quan trọng nh mố kê cầu, sơ mi séc măng trong ôtô, xe máy c, Gang xám biến trắng. Gang này có tổ chức thay đổi từ ngoài vào trong. Ngoài cùng là gang trắng, lớp trung gian là gang hoa râm và trong cùng là gang xám. Gang biến trắng thờng có thành phần thích hợp và đợc tạo ra một lớp trắng bề mặt bằng cách làm nguội rất nhanh lớp bề mặt khi đúc. Gang xám biến trắng chứa không quá 3,5%C; 0,7-0,8%Si; không quá 3%Mn; P,S càng thấp càng tốt. Độ cứng của gang biến trắng giảm dần từ ngoài vào trong. Độ cứng lớp biến trắng có thể đạt tới 450-650HB. Giới hạn bền của gang biến trắng có thể đạt 100-550MPa (gang cầu biến trắng cho độ bền cao nhất). Gang biến trắng thờng đợc dùng để đúc trục cán, các chi tiết cam, má nghiền, đầu phun bi, phun cát d, Gang cầu. Gang cầu còn đợc gọi là gang bền cao có graphit dạng hình cầu (nó giống gang xám ở nền cơ bản). Cũng tuỳ theo nền cơ bản mà ta có loại gang cầu ferit, ferit-peclic, peclic và peclic-xementit. Dạng graphit có dạng hình cầu nên trong gang ít chịu ứng suất tập trung, các "lỗ" làm gián đoạn nền kim loại nhỏ hơn các "vết nứt" trong gang xám. Vì vậy, gang cầu có độ bền và độ dẻo cao hơn gang xám, độ bền gần bằng thép cácbon thờng, ngoài ra gang cầu còn chịu đợc va đập, gang cầu hoàn toàn có thể gia công bằng biến dạng đợc và có thể áp dụng các phơng pháp nhiệt luyện thép cho gang cầu để có thể đạt đợc tổ chức nền kim loại khác nhau nh: xocbit, bainit, mactenxit và cho các tính chất mong muốn. Thành phần hoá học của gang cầu dao động nh sau : 3,0-3,6%C; 2,0- 3,0%Si; 0,2-1,0%Mn; ít hơn 0,15%P; ít hơn 0,03%S; 0,04-0,08%Mg. Gang cầu có độ bền và độ dẻo dai cao, đặc biệt sau khi nhiệt luyện thích hợp. Gang cầu có cơ tính tốt nhất trong các loại gang, có tính đúc tốt hơn thép vì thế nó đợc dùng thay thế thép để chế tạo các chi tiết có hình dạng phức tạp. Công dụng điển hình của gang cầu là đúc trục khuỷu trong động cơ điêzen, vừa đảm bảo kỹ thuật, vừa rẻ, tuổi thọ lại không kém thép cácbon. e, Gang dẻo. [...]... định tính gia công của từng loại vật liệu, tìm cách cải thiện, nâng cao tính gia công, để xác định điều kiện gia công tối u Tính gia công của vật liệu liên quan trực tiếp với thành phần hoá học và cấu trúc của vật liệu, nó còn chịu ảnh hởng rất lớn, rất phức tạp, đa dạng của tính chất cơ học, tính nhiệt vật lý Những vấn đề trên lại phụ thuộc vào mạng tinh thể của vật liệu Tính gia công của vật liệu. .. tính gia công theo quan điểm chất lợng bề mặt gia công, tính gia công theo quan điểm độ mòn và tuổi bền của dao, do lực cắt, nhiệt cắt ) 1.3.2 Nghiên cứu về tính gia công trong chế tạo máy: Từ khi các phơng pháp gia công cắt gọt hình thành thi việc nghiên cứu tính gia công của các loại vật liệu đợc bắt đầu đợc nghiên cứu, cùng với sự phát triển của vật liệu chế tạo máy và ngành chế tạo máy vấn đề tính. .. giá tính gia công : 2.2.1 Đánh giá TGCVL từ quan điểm tính chất cơ học của vật liệu: + Tính chất cơ lý của vật liệu gia công: đợc đặc trng bởi: - Độ bền (nhiệt, cơ học, hoá ) - Độ cứng Vật liệu có độ bền, độ cứng càng cao thì sự ảnh hởng không tốt của nó tới quá trình gia công là rất lớn Vì vậy ta thấy rằng tính gia công sẽ tỷ lệ nghịch với tính chất cơ lý của vật liệu gia công Vật liệu chế tạo máy. .. tính gia công phơng pháp đánh giá tính gia công Xác định tính gia công của vật liệu ứng dụng (xđcđ cắt) Quan hệ giữa tính gia công và các nhân tố ảnh hởng 2.2 Các quan điểm đánh giá tính gia công Do tính gia công là một khái niệm tơng đối và phức tạp, nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố của quá trình gia công, do vậy để nghiên cứu và đánh giá tính gia công của vật liệu chế tạo máy một cách đầy đủ và chính xác... việc gia công vật liệu đó bằng một phơng pháp gia công là khó hay dễ Một trong những khái niêm về tính gia công thờng hay sử dụng là tính gia công động học và động lực học - Tính gia công động học là tính gia công đợc xác định theo quan điểm về vận tốc tách bóc vật liệu - Tính gia công động lực học là tính gia công đợc xét theo quan điểm lực cắt khi cắt (ngoài ra còn rất nhiều khái niệm tính gia công. .. dơng cực" dới tác dụng của chất điện phân và dòng một chiều 1.3 tính gia công 1.3.1 Khái niệm về tính gia công Tính gia công là một trong tính chất công nghệ quan trọng của vật liệu Xác định những tính chất của vật liệu ảnh hởng trực tiếp đến năng suất, chất lợng khi gia công bằng cắt gọt là rất cần thiết Nghiên cứu tính gia công của vật liệu khi sử dụng nhiều phơng pháp gia công, bằng nhiều loại dụng... giá tính gia công của 3 loại vật liệu Ví dụ, các vật liệu A, B và C đợc đánh giá tính gia công bằng dao hợp kim cứng Mòn đợc tạo ra là hàm của thời gian cho tất cả các vật liệu, các tuổi bền của dụng cụ tơng ứng với các vật liệu A, B và C ứng với mòn mặt sau 0,38mm là 50, 32 và 14 đợc cho trong hình 2-2 Vật liệu cắt cho tuổi bền thấp thì tính gia công thấp Ngời ta xem xét và so sánh tính gia công của. .. tính gia công của vật liệu chế tạo máy luôn đợc quan tâm đúng mức, vì các lợi ích từ việc nghiên cứu nó cho ngành chế tạo máy và nền kinh tế rất to lớn Tính gia công của vật liệu chế tạo máy là một khái niệm khá phức tạp do vậy việc nghiên cứu nó từ trớc đến nay cũng khá phức tạp có rất nhiều quan điểm và phơng pháp xác định tính gia công khác nhau Với một loại vật liệu và một phơng pháp gia công khác... gia công càng kém Tuy nhiên, thép với thành phần cacbon thấp dẻo hơn và có xu hớng hình thành lẹo dao với tính gia công thấp hơn là dự đoán (việc thêm một lợng nhỏ lu huỳnh hay phôt pho có thể cải thiện đáng kể tính gia công Do đó thành phần hoá học có tính quan trọng tơng đơng trong ớc tính gia công của thép) Ta thấy rằng, ảnh hởng của cơ lý tính của vật liệu gia công đến tính gia công của vật liệu chế. .. chi tiết gia công) Nhiệt sinh ra do sự chuyển đổi công ma sát - Nhiệt sinh ra do công đứt phoi Đánh giá tính gia công theo quan điểm nhiệt cắt là cắt vật liệu gia công với nhiệt cắt càng nhỏ thì tính gia công của vật liệu đó càng tốt, nhiệt cắt là hệ quả của lực cắt Khảo sát ảnh hởng của tính gia công vật liệu với nhiệt cắt cũng nh với lực cắt Các yếu tố ảnh hởng đến nhiệt cắt bao gồm : - Chế độ cắt . tổng quan về tính gia công của các loại vật liệu chế tạo máy 1.1. Các loại vật liệu chế tạo máy. 1.1.1. Thép và gang. Thép và gang là những hợp kim trên cơ sở sắt và các bon, sản phẩm của nghành. Samôt. - Vật liệu chịu lửa cao alumin. - Vật liệu chịu lửa kiềm tính. - Vật liệu chịu lửa sản xuất theo phơng pháp nấu chảy. - Vật liệu chịu lửa trên cơ sở graphit và silic cacbit. - Vật liệu chịu. nhận đợc vật liệu compozit hoặc chất dẻo tăng cờng. Các chất tăng cờng thông dụng nh : thuỷ tinh, các bon, mica, amian, 1.2. các phơng pháp gia công vật liệu chế tạo máy 1.2.1. Các phơng pháp gia công