BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI CỤC ĐƯỜNG THỦY NỘI ĐỊA VIỆT NAM GIÁO TRÌNH ĐÀO TẠO MÁY TRƯỞNG HẠNG BA MÔN VẬT LIỆU CƠ KHÍ Năm 2014 LỜI GIỚI THIỆU Thực chương trình đổi nâng cao chất lượng đào tạo thuyền viên, người lái phương tiện thủy nội địa quy định Thông tư số 57/2014/TT-BGTVT ngày 24 tháng 10 năm 2014 Bộ trưởng Bộ Giao thông vận tải Để bước hoàn thiện giáo trình đào tạo thuyền viên, người lái phương tiện thủy nội địa, cập nhật kiến thức kỹ Cục Đường thủy nội địa Việt Nam tổ chức biên soạn “Giáo trình vật liệu khí” Đây tài liệu cần thiết cho cán bộ, giáo viên học viên nghiên cứu, giảng dạy, học tập Trong trình biên soạn không tránh khỏi thiếu sót, Cục Đường thủy nội địa Việt Nam mong nhận ý kiến đóng góp Quý bạn đọc để hoàn thiện nội dung giáo trình đáp ứng đòi hỏi thực tiễn công tác đào tạo thuyền viên, người lái phương tiện thủy nội địa CỤC ĐƯỜNG THỦY NỘI ĐỊA VIỆT NAM Chương BÀI MỞ ĐẦU Bài : VAI TRÒ, VỊ TRÍ CỦA KIM LOẠI 1.1 Vai trò kim loại Các kim loại (sắt, đồng, nhôm, thiếc, chì, kẽm, vàng, bạc…) hợp kim (gang, thép, đồng thau, đồng thanh, đuyara…) từ lâu sử dụng rộng rãi ngành kinh tế quốc dân, lĩnh vật quốc phòng đời sống ngày người Các kim loại hợp kim đóng vai trò quan trọng phát triển xã hội loài người Chúng có nhiều tính chất quí : có độ bền, độ dẻo cao, chống ăn mòn chịu mài mòn tốt, tính dẫn điện, dẫn nhiệt tốt….nhờ đáp ứng yêu cầu đa dạng ngành công nghiệp Vì vậy, kim loại hợp kim loại vật liệu chủ yếu quan trọng công nghiệp đại Một tiêu để đánh giá phát triển quốc gia khối lượng kim loại hợp kim sản xuất sử dụng năm 1.2 Vị trí kim loại Để chế tạo máy móc thiết bị phải có vật liệu Trong kim loại hợp kim vật liệu chủ yếu có nhiều tính chất đặc điểm quan trọng bậc hẳn so với loại vật liệu khác Không thể có máy móc thiết bị kim loại hợp kim Hàng năm, ngành công nghiệp chế tạo khí sử dụng khối lượng lớn kim loại hợp kim để chế tạo sản phẩm khí Để lựa chọn vật liệu thích hợp, thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật tính kinh tế phục vụ cho việc chế tạo chi tiết máy người công nhân, người cán kỹ thuật khí cần phải có kiến thức đầy đủ loại vật liệu Chương TÍNH CHẤT CHUNG CỦA KIM LOẠI VÀ HỢP KIM Bài : KHÁI NIỆM VỀ KIM LOẠI 1.1 Khái niệm Kim loại vật thể sáng, dẻo rèn được, có tính dẫn nhiệt dẫn điện cao Ngoài ra, đặc điểm phân biệt kim loại kim hệ số điện trở : Ở kim loại hệ số dương (khi nhiệt độ tăng điện trở tăng), kim hệ số âm 1.2 Ưu, nhược điểm Kim loại đóng vai trò quan trọng phát triển xã hội loài người Vì chúng có nhiều tính chất quí : có độ bền, độ dẻo cao, chống ăn mòn chịu mài mòn tốt, tính dẫn điện, dẫn nhiệt tốt….nhờ đáp ứng yêu cầu đa dạng ngành công nghiệp Vì vậy, kim loại loại vật liệu chủ yếu quan trọng công nghiệp đại Bài : TÍNH CHẤT CHUNG CỦA KIM LOẠI VÀ HỢP KIM 2.1 Tính chất vật lí 2.1.1 Vẻ sáng mặt : Chia làm loại : kim loại đen kim loại màu - Kim loại đen hợp kim đen : sắt hợp kim sắt với bon (như thép, gang) - Kim loại màu hợp kim màu : tất kim loại hợp kim lại 2.1.2 Khối lượng riêng : Là số đo khối lượng vật chất chứa đơn vị thể tích vật thể γ= m V (Kg/m3) Trong : - m : khối lượng vật thể (Kg) - V : thể tích vật thể (m3) 2.1.3 Trọng lượng riêng : Là trọng lượng đơn vị thể tích vật thể d= P V (Kg/mm3 N/mm3) Trong : P : trọng lực vật (KG, 1KG ≈ 10 N) 2.1.4 Tính nóng chảy : Là tính chất kim loại chảy loãng nung nóng đông đặc làm nguội 2.1.5 Tính dẫn điện : Là khả dẫn điện kim loại hợp kim 2.1.6 Tính truyền nhiệt : Là khả truyền nhiệt kim loại hợp kim đốt nóng làm nguội 2.1.7 Tính nhiệt nung : Là nhiệt lượng cần thiết để làm tăng nhiệt độ kim loại lên 10C 2.2 Tính chất hóa học 2.2.1 Khái niệm : Là khả kim loại hợp kim chống lại tác dụng hóa học môi trường xung quanh 2.2.2 Các đặc trưng : 1.2.2.1 Tính chống mòn : Là khả kim loại hợp kim chống lại phá hủy nước oxy không khí nhiệt độ thường nhiệt độ cao 1.2.2.2 Tính chịu axit : Là khả kim loại hợp kim chống lại tác dụng môi trường có axit 2.3 Tính công nghệ 2.3.1 Khái niệm : Tính công nghệ khả chịu dạng gia công khác 2.3.2 Các đặc trưng : Gồm tính đúc, tính hàn, tính gia công cắt gọt, gia công áp lực, tính nhiệt luyện Một kim loại hay hợp kim có tính chất quan trọng tính công nghệ khó sử dụng rông rãi khó chế tạo thành sản phẩm 2.4 Tính học (còn gọi tính) 2.4.1 Khái niệm : Tính chất học biểu thị khả chống lại tác dụng ngoại lực 2.4.2 Các đặc trưng tính : 1.4.2.1 Độ dẻo :là khả thay đổi hình dáng kim loại hợ kim mà không bị phá hủy tác dụng ngoại lực 1.4.2.2 Độ bền : khả kim loại hợp kim chống lại phá hủy có ngoại lực tác dụng 1.4.2.3 Độ cứng : khả kim loại hợp kim chống lại biến dạng dẻo cục bề mặt kim loại hợp kim tác dụng cùa tải trọng bên chỗ ta ấn vào vật cứng 1.4.2.4 Độ đàn hồi : khả kim loại hợp kim trở lại hình dáng trạng thái ban đầu sau bỏ lực tác dụng Cơ tính kim loại hợp kim xác định cách thử nghiệm mẫu vật thiết bị chuyên dung : máy thử kéo nén, máy thử độ cứng CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG Hãy nêu khái niệm kim loại ? Hãy nêu tính chất chung kim loại hợp kim ? Chương HỢP KIM SẮT – CÁC BON Bài : ĐẶC ĐIỂM Trong thực tế người ta sử dụng hợp kim nhiều kim loại nguyên chất, hợp kim có tính chất cao hơn, có số tính chất đặc biệt khác thích hợp cho nhu cầu thực tế Nhưng mặt khác hợp kim có cấu tạo phức tạp hơn, để phân biệt rõ ràng hợp kim cần phải làm quen với số khái niệm sau : 1.1 Pha Là phần tử hợp kim có thành phần đồng trạng thái ngăn cách với pha khác bề mặt phân chia (nếu trạng thái rắn phải có đồng kiểu mạng thông số mạng) Một tập hợp pha trạng thái cân gọi hệ hợp kim 1.2 Nguyên Là vật chất độc lập có thành phần không đổi, tạo nên pha hệ Trong số trường hợp nguyên nguyên tố hóa học hợp chất hóa học có tính ổn định cao Bài : GIẢN ĐỒ TRẠNG THÁI SẮT – CÁC BON 2.1 Khái niệm Là biểu đồ rõ phụ thuộc tổ chức hợp kim Fe – C (cụ thể gang thép) vào thành phần hóa học nhiệt độ 2.2 Giản đồ Điểm Nhiệt độ A 1539 B 1499 H 1499 J 1499 N 1392 E 1147 C 1147 Q 200 F 1147 D 1600 G 911 P 727 S 727 K 727 %C 0,51 0,1 0,16 2,14 4,3 6,67 6,67 0,02 0,8 6,67 2.3 Ý nghĩa giản đồ - Biết qui luật kết tinh chuyển biến tổ chức hợp kim Fe- C nung nóng làm nguội - Xác định nhiệt độ nung nóng cho loại thép rèn, dập nhiệt luyện - Là tài liệu thiếu người làm công việc nhiệt luyện 2.4 Các tổ chức hợp kim Fe-C giản đồ 2.4.1 Các khu vực giản đồ - Khu vực I : Hợp kim Fe-C pha lỏng (L) - Khu vực II : Lỏng + O6stenit (L + Ô) - Khu vực III : Lỏng + Xêmentit1 (L + Xê1) - Khu vực IV : Ôstenit (Ô) - Khu vực V : Ôstenit + Xêmentit11(Ô + Xê11) - Khu vực VI : Ôstenit + Xêmentit11 + Lêđêburit (Ô + Xê11+ Lê) - Khu vực VII : Xêmentit1 + Lêđêburit (Xê1 + Lê) - Khu vực VIII : Ôstenit + Ferit (Ô + F) - Khu vực IX : Peclic + Ferit (P + F) - Khu vực X : Peclic + Xêmentit11 (P + Xê11) - Khu vực XI : Peclic + Xêmentit11 + Lêđêburit (P + Xê11 + Lê) - Khu vực XII : Xêmentit1 + Lêđêburit (Xê1 + Lê) 2.4.2 Các tổ chức hợp kim Fe-C 2.4.2.1 Xêmentit (Fe3C, Xê) : hợp chất hóa học Fe C, có độ cứng cao(700HB) có dạng : - Xêmentit1 : Kết tinh từ pha lỏng - Xêmentit11 : Kết tinh từ pha rắn - Xêmentit111 : Tiết từ dung dịch rắn Ferit 2.4.2.2 Ferit (F) : dung dịch rắn C Feα, có độ cứng thấp (80HB), độ dẻo cao, có từ tính 2.4.2.3 Ôstenit (Ô) : dung dịch rắn C Feγ, Ô dẻo dai, phù hợp với công nghệ rèn 2.4.2.4 Peclic (P) : hỗn hợp học F Xê Trong P có 88% F 12% Xê, có tính cắt gọt tốt, P có dạng : - Peclic : Xê dạng HB = 200 ÷ 220 - Peclic hạt : Xê dạng hạt HB = 180 ÷ 200 2.4.2.5 Lêđêburit (Lê) : hỗn hợp học Ô Xê (ở t > 7270c) hỗn hợp học P Xê (ở t0 > 7270c), Lêđêburit cứng CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG Thế Pha, Nguyên ? Hãy trình bày giản đồ Sắt – Cácbon ? Chương THÉP CÁC BON Bài : ẢNH HƯỞNG CỦA CACBON VÀ CÁC TẠP CHẤT ĐẾN TÍNH CHẤT CỦA THÉP 1.1 Ảnh hưởng Các bon Các bon nguyên tố quan trọng nhất, định chủ yếu đến tổ chức tính thép Khi thay đổi lượng C, tính thép thay đổi nhiều Nghĩa thành phần C tăng lên, độ bền, độ cứng tăng, độ dẻo, độ dai giảm Thép có % C khác có tính khác nhau, dùng vào mục đích khác : 1.1.1 Thép có C ≤ 0,25 % : Tính dẻo dai cao, độ bền thấp, dung làm kết cấu xây dựng, chi tiết dập 1.1.2 Thép có C = (0,35 ÷ 0,5) % : Độ bền, độ cứng, độ dẻo dai cao Do thích hợp cho chi tiết máy chịu tải trọng tĩnh va đập 1.1.3 Thép có C = (0,5 ÷0,65) % : Độ cứng, độ bền cao giới hạn đàn hồi cao nhất, dùng làm chi tiết có yêu cầu độ đàn hồi cao : lò xo, nhíp… 1.1.4 Thép có C ≥ 0,65 % : Độ cứng tính chống mài mòn cao, thích hợp cho loại dụng cụ cắt, dụng cụ đo, khuôn dập 1.2 Ảnh hưởng Mn, Si, P, S 1.2.1 Ảnh hưởng Mn + Mn đưa vào thép dạng Feromangan để khử FeO tạp chất có hại thép FeO + Mn → MnO + Fe + Mn hòa tan Ferit làm tăng độ bền, độ cứng làm giảm độ giãn dài thép 1.2.2 Ảnh hưởng Si + Si đưa vào thép dạng Ferosilic, làm tăng độ bền, độ cứng giảm độ giãn dài tương đối + Tuy nhiên lượng Mn Si có thép nên ảnh hưởng chúng không lớn 1.2.3 Ảnh hưởng P, S + P tạp chất có hại, làm cho thép dòn nhiệt độ thường, làm giảm tính gia công cắt gọt + S làm cho thép dòn nhiệt độ cao (tính nóng dòn) 1.3 Ảnh hưởng tạp chất khí Ôxy, Nitơ, Hyđrô Các nguyên tố ảnh hưởng xấu đến tính thép chỗ làm giảm độ dẻo, tăng khuynh hướng phá hủy dòn Bài : PHÂN LOẠI THÉP CÁC BON 2.1 Phân loại theo phương pháp luyện thép 2.1.1.Thép Besme (B) : Là thép luyện từ lò Besme, có chất lượng thường 2.1.2.Thép Mactanh (M) : Là thép luyện từ lò Mactanh, có chất lượng tốt thép Besme 2.1.3 Thép lò điện : Là thép luyện từ lò điện(chủ yếu lò điện hồ quang), có chất lượng cao 2.2 Phân loại theo phương pháp khử Ôxy 2.2.1 Thép sôi : Không khử oxy triệt để, khử Feromangan, để sản xuất thép C thấp 2.2.2 Thép lặng : Được khử ôxy triệt để, dung chất khử Feromangan,Ferosilic nhôm, chất lượng thép cao, để làm chi tiết máy 2.2.3 Thép nửa lặng : Là thép có vị trí trung gian thép sôi thép lặng 2.3 Phân loại theo thành phần Cac bon 2.3.1 Thép C thấp : với C ≤ (0,2 ÷ 0,25) % Thép có độ dẻo cao, độ bền, độ cứng thấp 2.3.2 Thép C trung bình : với C = (0,25 ÷ 0,65) % Thép có tính tổng hợp cao nhất, độ dẻo, độ dai, độ cứng trung bình, độ bền độ chịu va đập cao 2.3.3 Thép C cao : với C > 0,65 % Thép có độ dẻo thấp, độ cứng độ bền cao 2.4 Phân loại theo thành phần nguyên tố hợp kim 2.4.1 Thép hợp kim thấp : thép có tổng hàm lượng nguyên tố hợp kim < (2,5 ÷ 3) % 2.4.2 Thép hợp trung bình : thép có tổng hàm lượng nguyên tố hợp kim = (3 ÷ 10) % 2.4.3 Thép hợp cao : thép có tổng hàm lượng nguyên tố hợp kim > 10 % 2.5 Phân loại theo chất lượng Dựa vào lượng tạp chất có hại S, P 5.5.1 Thép có chất lượng thường : Có thể chứa tới 0,06 % S 0,07 % P 2.5.2 Thép có chất lượng tốt : Không cho phép 0,04 % S 0,03 % P 2.5.3 Thép có chất lượng cao : có S ≤ 0,015 % P ≤ 0,025 % 2.6 Phân loại theo công dụng 2.6.1 Thép kết cấu : Dùng làm kết cấu xây dựng kết cấu chi tiết máy 2.6.2 Thép dụng cụ : Dùng làm loại dụng cụ cắt, dụng cụ đo kiểm 2.6.3 Thép có công dụng riêng : Đây thép có tính chất đặc biệt sử dụng vào công việc có yêu cầu đặc biệt CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG Hãy nêu ảnh hưởng C, Mn, P, S, Si đến thép ? Hãy nêu cách phân loại thép cacbon ? Chương GANG Bài : GANG XÁM 1.1 Thành phần tổ chức cac bon 1.1.1 Thành phần : C = (2,8 ÷ 3,2) % Ngoài có : Mn = (0,5 ÷ 0,8) %; Si = (0,5 ÷ 3) % P = (0,15 ÷ 0,4) % S = (0,12 ÷ 0,2) % 1.1.2 Tổ chức tế vi : Gang xám loại gang mà phần lớn C nằm dạng tự Graphit gang xám có dạng tấm, cong tự nhiên Mặt gãy có màu xám nên gọi gang xám 1.2 Tính chất 1.2.1 Lý tính : - Do Graphit có màu xám nên mặt gãy gang có màu xám - Dẫn nhiệt, dẫn điện so với thép - Nhiệt độ nóng chảy thấp 1.2.2 Cơ tính : - Gang xám có độ cứng, độ bền thấp gang trắng nhiều - Độ dẻo, độ bền thấp thép, độ bền nén gần - Không chịu biến dạng va đập 1.2.3 Tính công nghệ : - Biến dạng kém, tính cắt gọt cao, cho phoi vụn - Tính đúc tốt thép - Có khả khử cộng hưởng tự bôi trơn tốt 1.2.4 Tính kinh tế : Chế tạo gang xám đơn giản so với thép 1.3 Phạm vi sử dụng Dùng để chế tạo sản phẩm đúc có đặc điểm : Kích thước sản phẩm lớn, kết cấu phức tạp, chi tiết không chịu va đập làm việc mà chịu nén chủ yếu, cần giảm rung động làm việc có khả tự bôi trơn VD : Thân máy, bệ máy, ổ trượt, bánh chịu tải trọng nhỏ… 1.4 Ký hiệu 1.4.1 Theo tiêu chuẩn Nga : CЧ vớ số giới hạn bền kéo giới hạn bền uốn, đơn vị Kg/mm2 VD : CЧ24-14 gang xám có σK = 240 N/mm2, σu = 140 N/mm2 Các loại gang xám thường dùng : CЧ12-28, CЧ15-32, CЧ21-40, CЧ24-44, CЧ36-58 1.4.2 Theo tiêu chuẩn Việt nam : GX số giống nga Ví dụ : GX 12 – 28 Bài : GANG CẦU 2.1 Thành phần tổ chức C 2.1.1 Thành phần : C = (3,2 ÷ 3,6) %; Si ≤ (2,0 ÷ 3,0) %; 1,0) %; S ≤ 0,35 %; P ≤ 0,15 % Mn = (0,5 ÷ 2.1.2 Tổ chức tế vi : Graphit thu nhỏ, hình cầu có chất biến tính Mg Ce(Xe6ri) 2.1.3 Chế tạo gang lỏng : + Gang lỏng (0,05 ÷ 1) % Mg Ce (Xêri) Gang cầu 2.2 Tính chất - Có độ dẻo dai cấu trúc bền chặt kim loại bị chia cắt - Có tính tổng hợp cao gần thép C - Gang cầu vừa có tính chất gang, vừa có tính chất thép - Các chi tiết máy làm gang cầu làm việc bền vững t = 4000C 2.3 Phạm vi sử dụng Để chế tạo chi tiết máy quan trọng thay cho thép : Trục cán, thân tuốc bin, trục khuỷu, chi tiết quan trọng khác 2.4 Ký hiệu 2.4.1 Theo tiêu chuẩn Nga : BЧ 38-17 gang cầu có giới hạn bền kéo : σK = 380 N/mm2, độ giản dài tương đối : δ = 17% 2.4.2 Theo TCVN : GC số tương tự tiêu chuẩn Nga Ví dụ GC 42 – 12 2.4.3 Các loại gang cầu thường dùng : BЧ 38-17, BЧ 42-12, BЧ 45-5, BЧ 50-2, BЧ 60-2 Bài : GANG DẺO 3.1 Thành phần tổ chức C 3.1.1 Thành phần : C = (2,2 ÷ 2,8) %; Si = (0,8 ÷ 1,4) %; Mn ≤ 1,0 %; S ≤ 0.1 %; P = 0,2 % 3.1.2 Tổ chức tế vi : dạng cụm 3.1.3 Chế tạo gang dẻo : Ủ gang trắng thành gang dẻo Đúc + Gang lỏng Gang trắng (Fe3C) Nguội nhanh Ủ + Gang trắng Gang dẻo to = (860 ÷ 900)0C 3.2 Tính chất Do Graphit tập trung đều, gọn nên gang dẻo có độ dẻo cao bền gang xám ( σK = 300 ÷ 600 N/mm2, δ = ÷ 10 %) 3.3 Phạm vi sử dụng Gang dẻo có tính tổng hợp tốt gang xám đắt trình nấu luyện, chế tạo lâu, tốn nhiệt thời gian ủ nên gang dẻo chủ yếu dùng làm chi tiết máy, đồng thời thỏa mãn yêu cầu sau : - Hình dáng phức tạp - Tiết diện (thành) mỏng - Chịu va đập 3.4 Ký hiệu 3.4.1 Theo tiêu chuẩn Nga : KЧ với số giới hạn bền kéo (đơn vị N/mm2) độ giãn dài tương đối (đơn vị %) VD : KЧ 33-8 gang dẻo có ( σK = 330 N/mm2, δ = %) 3.4.2 Theo TCVN : GZ số giống tiêu chuẩn Nga Ví dụ : GZ 33 – 3.4.3 Các loại gang dẻo thường dùng : KЧ 30-6, KЧ 33-8, KЧ 37-12, KЧ 45-12, KЧ 56-4 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG Hãy nêu tính chất gang xám ? Hãy nêu thành phần tính chất gang cầu ? Hãy nêu cách chế tạo gang dẻo ? Chương NHIỆT LUYỆN Bài : KHÁI NIỆM CHUNG 1.1 Khái niệm Nhiệt luyện khâu gia công kim loại hợp kim nhiệt Bao gồm trình : - Nung nóng kim loại hợp kim đến nhiệt độ xác định - Giữ nhiệt thời gian hợp lý - Làm nguội với tốc độ qui định Để làm thay đổi tổ chức, thay đổi tính chất hợp kim theo mục đích định 1.2 Công dụng - Giảm độ cứng, khử ứng suất, cải thiện tính gia công cắt gọt, làm đồng thành phần tổ chức hợp kim - Nâng cao tính : Tăng độ cứng, khả chịu mài mòn tăng độ bền Do nâng cao tuổi thọ chi tiết máy - Các phương pháp nhiệt luyện : Thường hóa, ủ, ram 1.3 Ý nghĩa nhiệt luyện Là nguyên công có tác dụng định đến chất lượng độ bền sản phẩm khí, phận thiếu nhà máy khí chế tạo dụng cụ cắt gọt Bài : Ủ VÀ THƯỜNG HÓA 2.1 Phương Pháp Ủ 2.1.1 Định nghĩa Ủ phương pháp nhiệt luyện bao gồm trình nung nóng thép đến nhiệt độ qui định, giữ nhiệt thời gian hợp lý làm nguội chậm lò 2.1.2 Mục đích - Làm giảm độ cứng để cải thiện tính cắt gọt - Làm giảm khử ứng suất bên sau nguyên công mài, cắt gọt, đúc, hàn - Làm đồng thành phần hóa học vật đúc bị thiên tích - Làm nhỏ hạt thép, chuẩn bị tốt tổ chức cho nguyên công 2.1.3 Nhiệt độ Ủ Nhiệt độ ủ khoảng 7270C 2.1.4 Các phương pháp Ủ Các phương pháp ủ gồm có : ủ non, ủ hoàn toàn, ủ không hoàn toàn, ủ cầu hóa, ủ đẳng nhiệt ủ khuếch tán 2.2 Thường hóa 2.2.1 Định nghĩa Thường hóa bao gồm trình nung nóng thép đến nhiệt độ qui định, giữ nhiệt thời gian hợp lý sau làm nguội không khí tĩnh 2.2.2 Mục đích Về giống ủ : Giảm ứng suất, giảm độ cứng, làm nhỏ mịn hạt thép… thường hóa đạt hiệu kinh tế cao 2.2.3 Nhiệt độ thường hóa Nhiệt độ thường hóa khoảng 7270C 2.2.4 Các trường hợp áp dụng thường hóa - Thép có C < 0,3 % thường hóa có độ cứng cao phoi dễ gãy - Khử xêmemti để tránh cho thép bớt giòn Bài : TÔI THÉP 3.1 Định nghĩa Tôi thép bao gồm trình nung nóng thép đến nhiệt độ định, giữ nhiệt thời gian hợp lý, sau làm nguội nhanh dung dịch để thép có độ cứng cao 3.2 Mục đích - Tăng độ cứng tính chịu mài mòn thép Do kéo dài thời gian làm việc chi tiết máy - Nâng cao độ bền nâng cao sức chịu tải chi tiết máy 3.3 Nhiệt độ - Nhiệt độ vào khoảng 760 ÷ 7800C Nhiệt thép hợp kim thường cao thép Cacbon từ 20 ÷ 300C 3.4 Các phương pháp Các phương pháp gồm có : bề mặt xuyên tâm CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG Hãy nêu khái niệm công dụng nhiệt luyện ? Thế Ủ Thường hóa, nêu mục đích nhiệt chúng ? Hãy nêu mục đích, nhiệt độ phương pháp ? Chương THÉP HỢP KIM Bài : KHÁI NIỆM 1.1 Khái niệm Thép hợp kim loại thép Fe, C người ta đưa vào số tạp chất khác để thay đổi tổ chức tính chất thép Các nguyên tố thường đưa vào Cr, Ni, Mn, W, V, Mo, Ti… 1.2 Tính chất - Cơ tính : có độ bền cao hẳn thép cacbon Điều thể đặc biệt rõ sau nhiệt luyện, ram - Tính chịu nhiệt cao : > 2000C - Tính chất hóa học tính chất vật lý : bị han rỉ ăn mòn không khí môi trường axit, bazơ, muối Đặc biệt thép hợp kim có số tính chất mà thép C : từ tính, giãn nở nhiệt, điện trở cao… Bài : PHÂN LOẠI VÀ KÝ HIỆU THÉP HỢP KIM 2.1 Ký hiệu 2.1.1 Theo tiêu chuẩn Nga : thường hệ thống chữ số Các chữ dùng để ký hiệu nguyên tố, thường từ chữ bảng hóa học Tên Ký hiệu Tên Ký hiệu Tên Ký hiệu Tên Ký hiệu Crôm X Titan T Bo P Vônfram B Mangan Γ Nhôm IO Niôbi Б Silic C Nitơ A Vanadi Ø Niken H Đồng π Môlipden M Ziêcôni Π Côban K Đất Ч Ký hiệu thép hợp kim gồm thành phần : 2.1.1.1 Thành phần : số đứng đầu hàm lượng cacbon, : + Không có số C ≥ 1% + Có số đứng trước C < 0,1% + Có số C tính theo phần nghìn (thép dụng cụ) + Có số C tính theo phần vạn (thép kết cấu) 2.1.1.2 Thành phần : số đứng sau chữ % nguyên tố hợp kim Nếu % nguyên tố hợp kim ≤ 1% không ghi số 2.1.1.3 Thành phần : Nếu có chữ A đứng cuối ký hiệu thép có chất lượng tốt VD : + 9XC2 thép HK dụng cụ có : C = 0,9%, Cr = 1%, Si = 2% + XΓ thép HK dụng cụ có : C = 1%, Mn = 1% + 38XHФ3A thép HK kết cấu chất lượng tốt có : C = 0,38%, Cr = 1%, Ni = 1%, V = 3% 2.1.2 Theo TCVN : Về giống ký hiệu Nga, khác : - Hàm lượng C tính theo phần vạn - Các nguyên tố HK ký hiệu theo ký hiệu hóa học VD : + 90CrSi2 = 9XC2 + 38CrNiV3A = 38XHФ3A 2.2 Phân loại Gồm : thép HK kết cấu, thép HK dụng cụ thấp, thép HK dụng cụ cao, thép có công dụng riêng 2.2.1 Thép HK kết cấu 1.2.1.1 Tính chất : Có giới hạn mỏi cao, giới hạn chảy cao, độ dẻo độ dai tốt, tính chống mài mòn cao, có khả nang8chiu5 va đập tốt, tính cứng nóng cao, tinh nhiệt luyện tốt, dễ gia công cắt gọt, % C tăng độ cứng độ bền tăng 1.2.1.2 Thành phần hóa học : Có C = (0,1 ÷ 0,65)%, nguyên tố HK thường dùng : Cr, Ni, Mn, Si với tổng hàm lượng < 5% 1.2.1.3 Phạm vi ứng dụng : thường dùng làm chi tiết máy : trục truyền, bánh răng, lò xo, nhíp… 2.2.2 Thép HK dụng cụ thấp 1.2.2.1 Tính chất : Đạt độ cứng khoảng (60 ÷ 64) HRC, tính cứng nóng đạt t = (200 ÷ 250)0C, độ thấm lớn thép C dụng cụ, môi trường thường dầu nên bị nứt, biến dạng, cong vênh 1.2.2.2 Thành phần hóa học : Hàm lượng C = (0,8 ÷ 1,4)%, nguyên tố HK thường dùng : Cr, Mn, Si, Ni, V, Ti 1.2.2.3 Phạm vi ứng dụng : thường dùng làm dụng cụ : đục, dũa, mũi khoan, khoét, thước lá, thước cặp, panme, calip, khuôn dập nóng, dập nguội… 2.2.3 Thép HK dụng cụ cao 1.2.3.1 Tính chất : Có độ cứng sau đạt 62 ÷ 64HRC, tính cứng nóng đạt tới 560 ÷ 6000C, độ thấm tốt, thấm với tiết diện 1.2.3.2 Thành phần hóa học : Hàm lượng C = (0,85 ÷ 0,95)%, nguyên tố HK thường dùng : Cr, V, W, Co, Mo 1.2.3.3 Phạm vi ứng dụng : thường dùng làm dụng cụ : dao tiện, dao phay, dao chuốt… 2.2.4 Thép có công dụng riêng Thường dùng thép lò xo, thép ổ lăn, thép không rỉ 2.2.4.1 Tính chất : thép lò xo (có độ đàn hồi cao), thép ổ lăn (có độ cứng cao, chịu mài mòn tốt), thép không rỉ (có khả chống mài mòn cao không rỉ sét) 2.2.4.2 Thành phần hóa học : thép lò xo ( có C = 0,5 ÷ 0,65%, có nguyên tố : Mn, Si, Cr, Ni, V), thép ổ lăn ( có C ≈ 1%, có nguyên tố : P, S, Cr, Mn, Si), thép không rỉ (có C thấp, có nguyên tố : Cr, Ti, Nb) 2.2.4.3 Phạm vi ứng dụng : thép lò xo (dùng làm lò xo, nhíp…), thép ổ lăn (dùng để chế tạo ổ lăn), thép không rỉ (dùng để làm chi tiết : cánh tuốt bin hơi, Supap, dụng cụ đo, đồng hồ đo, ổ lăn…) CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG Hãy nêu ký hiệu thép theo tiêu chuẩn Nga, Việt nam ? Thế thép HK Kết cấu, HK dụng cụ thấp ? Thế thép HK dụng cụ cao, thép có công dụng riêng ? Mục lục Lời nói đầu Chương 1: BÀI MỞ ĐẦU §1 Vai trò vị trí kim loại 1.1 Vai trò 1.2 Vị trí Chương 2: TÍNH CHẤT CHUNG CỦA KIM LOẠI VÀ HỢP KIM §1 Khái niệm kim loại 1.1 Khái niệm 1.2 Ưu – nhược điểm §2 Tính chất chung kim loại hợp kim : 2.1 Tính chất vật lí 2.2 TÍnh chất hóa học 2.3 Tính công nghệ 2.4 Tính học Chương 3: HỢP KIM SẮT – CAC BON §1 Đặc điểm : 1.1 Pha 1.2 Nguyên §2 Giải đồ trạng thái sắt – cacbon 2.1 Khái niệm 2.2 Ý nghĩa giản đồ 2.3 Giản đồ 2.4 Các tổ chức sắt cacbon đồ Chương 4: THÉP CAC BON §1 Ảnh hưởng cacbon tạp chất đến tính chất thép 1.1 Ảnh hưởng cacbon 1.2 Ảnh hưởng mangan, silic, photpho, lưu huỳnh 1.3 Ảnh hưởng nitơ, hiđro, oxi §2 Phân loại thép – cacbon 2.1 Phân loại theo phương pháp luyện thép 2.2 Phân loại theo phương pháp oxi 2.3 Phân loại theo thành phần cacbon 2.4 Phân loại theo thành phần nguyên tố hợp kim 2.5 Phân loại theo chất lượng 2.6 Phân loại theo công dụng Chương 5: GANG §1 Gang xám 1.1 Thành phần tổ chức cacbon 1.2 Tính chất 1.3 Phạm vi sử dụng 1.4 Kí hiệu §2 Gang cầu 2.1 Thành phần tổ chức cacbon 2.2 Tính chất 2.3 Phạm vi sử dụng 2.4 Kí hiệu §3.Gang dẻo 3.1 Thành phần tổ chức cacbon 3.2 Tính chất 3.3 Phạm vi sử dụng 3.4 Kí hiệu Chương 6: NHIỆT LUYỆN §1 Khái niệm chung 1.1 Khái niệm 1.2 Công dụng 1.3 Ý nghĩa nhiệt luyện §2 Ủ thường hóa 2.1 Phương pháp ủ 2.2 Thường hóa §3 Tôi thép 3.1 Định nghĩa 3.2 Mục đích 3.3 Nhiệt độ 3.4 Phương pháp Chương 7: THÉP HỢP KIM §1 Khái niệm 1.1 Khái niệm 1.2 Tính chất §2 Phân loại ký hiệu 2.1.Kí hiệu 2.2.Phân loại [...]... phần và tổ chức của hợp kim - Nâng cao cơ tính : Tăng độ cứng, khả năng chịu mài mòn và tăng độ bền Do đó nâng cao tuổi thọ của chi tiết máy - Các phương pháp nhiệt luyện : Thường hóa, ủ, tôi và ram 1.3 Ý nghĩa của nhiệt luyện Là nguyên công có tác dụng quyết định đến chất lượng và độ bền các sản phẩm cơ khí, là bộ phận không thể thiếu trong các nhà máy cơ khí và chế tạo dụng cụ cắt gọt Bài 2 : Ủ VÀ THƯỜNG... Ce(Xe6ri) 2.1.3 Chế tạo gang lỏng : + Gang lỏng (0,05 ÷ 1) % Mg hoặc Ce (Xêri) Gang cầu 2.2 Tính chất - Có độ dẻo dai và cấu trúc bền chặt vì nền kim loại ít bị chia cắt - Có cơ tính tổng hợp cao gần như thép C - Gang cầu vừa có tính chất của gang, vừa có tính chất của thép - Các chi tiết máy làm bằng gang cầu có thể làm việc và bền vững ở t 0 = 4000C 2.3 Phạm vi sử dụng Để chế tạo các chi tiết máy quan trọng... cụm bông 3.1.3 Chế tạo gang dẻo : Ủ gang trắng thành gang dẻo Đúc + Gang lỏng Gang trắng (Fe3C) Nguội nhanh Ủ + Gang trắng Gang dẻo to = (860 ÷ 900)0C 3.2 Tính chất Do Graphit tập trung đều, gọn hơn nên gang dẻo có độ dẻo cao và bền hơn gang xám ( σK = 300 ÷ 600 N/mm2, δ = 5 ÷ 10 %) 3.3 Phạm vi sử dụng Gang dẻo có cơ tính tổng hợp tốt hơn gang xám nhưng đắt do quá trình nấu luyện, chế tạo lâu, tốn nhiệt... và có khả năng tự bôi trơn VD : Thân máy, bệ máy, các ổ trượt, bánh răng chịu tải trọng nhỏ… 1.4 Ký hiệu 1.4.1 Theo tiêu chuẩn Nga : CЧ vớ 2 số chỉ giới hạn bền kéo và giới hạn bền uốn, đơn vị Kg/mm2 VD : CЧ24-14 là gang xám có σK = 240 N/mm2, σu = 140 N/mm2 Các loại gang xám thường dùng là : CЧ12-28, CЧ15-32, CЧ21-40, CЧ24-44, CЧ36-58 1.4.2 Theo tiêu chuẩn Việt nam : GX và 2 số giống như của nga Ví... gồm có : ủ non, ủ hoàn toàn, ủ không hoàn toàn, ủ cầu hóa, ủ đẳng nhiệt và ủ khuếch tán 2.2 Thường hóa 2.2.1 Định nghĩa Thường hóa bao gồm quá trình nung nóng thép đến nhiệt độ qui định, giữ nhiệt trong thời gian hợp lý sau đó làm nguội ngoài không khí tĩnh 2.2.2 Mục đích Về cơ bản giống ủ như : Giảm ứng suất, giảm độ cứng, làm nhỏ mịn hạt thép… nhưng thường hóa đạt hiệu quả kinh tế cao hơn 2.2.3 Nhiệt... TÔI THÉP 3.1 Định nghĩa Tôi thép bao gồm quá trình nung nóng thép đến nhiệt độ nhất định, giữ nhiệt trong thời gian hợp lý, sau đó làm nguội nhanh trong một dung dịch nào đó để thép có độ cứng cao 3.2 Mục đích - Tăng độ cứng và tính chịu mài mòn của thép Do đó kéo dài được thời gian làm việc của chi tiết máy - Nâng cao độ bền do đó nâng cao được sức chịu tải của chi tiết máy 3.3 Nhiệt độ tôi - Nhiệt độ... Các nguyên tố thường được đưa vào là Cr, Ni, Mn, W, V, Mo, Ti… 1.2 Tính chất - Cơ tính : có độ bền cao hơn hẳn thép cacbon Điều này thể hiện đặc biệt rõ sau khi nhiệt luyện, tôi và ram - Tính chịu nhiệt cao : > 2000C - Tính chất hóa học và tính chất vật lý : ít bị han rỉ và ăn mòn trong không khí và trong các môi trường axit, bazơ, muối Đặc biệt thép hợp kim có một số tính chất mà thép C không có như... HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG 5 1 Hãy nêu tính chất của gang xám ? 2 Hãy nêu thành phần và tính chất của gang cầu ? 3 Hãy nêu cách chế tạo gang dẻo ? Chương 6 NHIỆT LUYỆN Bài 1 : KHÁI NIỆM CHUNG 1.1 Khái niệm Nhiệt luyện là khâu gia công kim loại và hợp kim bằng nhiệt Bao gồm quá trình : - Nung nóng kim loại và hợp kim đến nhiệt độ xác định - Giữ nhiệt trong thời gian hợp lý - Làm nguội với tốc độ qui định... 1.2.2 Cơ tính : - Gang xám có độ cứng, độ bền thấp hơn gang trắng nhiều - Độ dẻo, độ bền thấp hơn thép, độ bền nén gần bằng - Không chịu biến dạng và va đập 1.2.3 Tính công nghệ : - Biến dạng kém, tính cắt gọt cao, cho phoi vụn - Tính đúc tốt hơn thép - Có khả năng khử cộng hưởng và tự bôi trơn tốt 1.2.4 Tính kinh tế : Chế tạo gang xám đơn giản hơn so với thép 1.3 Phạm vi sử dụng Dùng để chế tạo các... Pháp Ủ 2.1.1 Định nghĩa Ủ là phương pháp nhiệt luyện bao gồm quá trình nung nóng thép đến nhiệt độ qui định, giữ nhiệt trong thời gian hợp lý rồi làm nguội chậm cùng lò 2.1.2 Mục đích - Làm giảm độ cứng để cải thiện tính cắt gọt - Làm giảm hoặc khử ứng suất bên trong sau các nguyên công mài, cắt gọt, đúc, hàn - Làm đồng đều thành phần hóa học của vật đúc khi bị thiên tích - Làm nhỏ hạt thép, chuẩn bị ... hoàn thiện giáo trình đào tạo thuyền viên, người lái phương tiện thủy nội địa, cập nhật kiến thức kỹ Cục Đường thủy nội địa Việt Nam tổ chức biên soạn Giáo trình vật liệu khí Đây tài liệu cần... bạn đọc để hoàn thiện nội dung giáo trình đáp ứng đòi hỏi thực tiễn công tác đào tạo thuyền viên, người lái phương tiện thủy nội địa CỤC ĐƯỜNG THỦY NỘI ĐỊA VIỆT NAM Chương BÀI MỞ ĐẦU Bài : VAI... bộ, giáo viên học viên nghiên cứu, giảng dạy, học tập Trong trình biên soạn không tránh khỏi thiếu sót, Cục Đường thủy nội địa Việt Nam mong nhận ý kiến đóng góp Quý bạn đọc để hoàn thiện nội