Thời gian ( ) CHƯƠNG II: GANG VÀ THÉP Tổng số Lý thuyết Thực hành Bài tập Kiểm tra* (LT TH) 21 14 06 MỤC TIÊU - Vẽ giải thích giản đồ sắt – bon - Trình bày đặc điểm, phân loại ký hiệu loại gang thép - Nhận dạng loại gang thép - Tuân thủ quy định, quy phạm vật liệu học NỘI DUNG Giản đồ trạng thái fe – C ( 04 giờ) 1.1 Ý nghĩa giản đồ - Biết quy 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 việc nhiệt luyện 1.2 Dạng giản đồ Điểm A B C D E F Nhiệt độ 1539 911 1147 1600 1147 1147 %C 0 4,3 6,67 2,14 6,67 G H K 727 727 727 0,02 0,8 6,67 tº D 1539 A 1500 I Lỏng I 1400 III Lỏng + Xêmentit1 Øσδ²≤÷º II Lỏng + Ơstenit E C 1200 F IV Ôstenit 1100 1000 B VI VII 900 V Ô + Xê2 + Lê Xê1 + Lê 800 VIII Ô+F Ô + Xê2 700 H G 600 IX P+F 0,02 0,8 K X P + Xê2 2,84 XI P + Xê2 + Lê XII Xê1 + Lê 4,3 6,67 %C Hình 7.2.2 Giản đồ trạng thái hợp kim Fe – C 1.3 Các tổ chức hợp kim Fe – C giản đồ a Các khu vực giản đồ - Khu vực I : Hợp kim Fe – C pha lỏng ( L ) - Khu vực II : Lỏng + Ôsentit1 ( L + Ô ) - Khu vực III : Lỏng + Xêmentit1 ( L + Xê1 ) - Khu vực IV : Ôstenit ( Ô) - Khu vực V : Ôstenit + Xêmentit2 ( Ô + Xê2 ) - Khu vực VI : Ôstenit + Xêmentit2 + Lêđêburit ( Ô + Xê2 + Lê ) - Khu vực VII : Xêmentit1 + Lêđêburit Xê1 + Lê - Khu vực VII : Ôstenit + Ferit ( Ô + F ) - Khu vực IX : Peclit + Ferit ( P + F ) - Khu vực X : Peclit + Xêmentit2 ( P + Xê2 ) - Khu vực XI : Peclit + Xêmentit2 + Lêđêburi( P + Xê2 + Lê ) - Khu vực XII : Xêmentit1 + Lêđêburit (Xê1 + Lê) b Các tổ chức hợp kim Fe – C - Xêmentit : ( Fe3C, Xê ) hợp chất hóa học Fe C, có độ cứng cao (700HB ) có dạng : + Xêmentit1 : Kết tinh từ pha lỏng + Xêmentit2 : Kết tinh từ pha rắn + Xêmentit3 : Tiết từ dung dịch rắn Ferit - Ferit ( F ) dung dịch rắn C Feα, có độ cứng thấp ( 80HB ), có độ dẻo cao, có từ tính - Ôstenit ( Ô ) dung dịch rắn C Feγ Ô dẻo dai, phù hợp với công nghệ rèn - Peclit ( P ) hỗn hợp học cu F Xê Trong P có 88% F 12% Xê, có tính cắt gọt tốt, P có dạng : + Peclit : Xê dạng tấm, phiến, HB = 200 – 220 + Peclit hạt : Xê dạng hạt HB = 180 – 200 - Lêđêburit (Lê ) hỗn hợp học Ô Xê hỗn hợp học P Xê Lêđêburit cứng Đặc điểm chung sắt thép( 03 giờ) 2.1.Tính chất vật lý - Trọng lượng riêng : Là trọng lượng đơn vị thể tích vật thể P d = — ( Kg/mm³ N/mm³) V Trong : P trọng lực vật (KG, KG = 10 N ) - Nhiệt độ nóng chảy : Là nhiệt độ nung nóng đến thì làm cho kim loại từ thể rắn trở thành thể lỏng + Sắt nguyên chất có nhiệt độ nóng chảy 1539°C + Gang có nhiệt độ nóng chảy 1130 - 1350°C + Thép có nhiệt độ nóng chảy 1400 - 1500°C - Tính dãn nở : Là khả dãn nở kim loại nung nóng Độ giãn nở lớn hay bé biểu thị hệ số giãn nở chiều dài đơn vị ( 1mm ) gọi hệ số giãn nở theo chiều dài - Tính dẫn điện : Là khả dẫn điện kim loại hợp kim Kim loại vật dẫn điện tốt, bạc, sau đến đồng nhơm bạc đắt tiền nên kim loại dùng nhiều kỹ thuật để làm vật dẫn điện đồng nhôm Hợp kim có tính dẫn điện so với kim loại - Tính dẫn nhiệt : Là khả truyền nhiệt kim loại hợp kim đốt nóng làm nguội Độ dẫn nhiệt kim loại hợp kim khơng giống - Tính nhiễm từ : Chỉ có số kim loại có tính nhiễm từ tức bị từ hóa sau đặt từ trường 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 - Tính chống mịn : Là khả kim loại hợp kim chống lại phá hủy nước oxy khơng khí nhiệt độ thường nhiệt độ cao - Tính chịu axit : Là khả kim loại hợp kim chống lại tác dụng mơi trường có axit 2.3 Tính chất học Tính chất học biểu thị khả chống lại tác dụng ngoại lực 2.3.1 Độ bền - Là khả vật liệu chịu tác động ngoại lực mà không bị phá hủy Độ bền ký hiệu chữ σ ( xích ma ) - Có loại độ bền : độ bền kéo , độ bền uốn, độ bền nén Độ bền tính theo cơng thức P σ = — ( N/ mm²) F0 Trong : P ngoại lực ( N) F0 diện tích tiết diện ngang (mm²) 2.3.2 Độ cứng - Là khả kim loại hợp chống lại biến dạng dẻo cục bề mặt kim loại hợp kim tác dụng tải trọng bên chỗ ta ấn vào vất cứng - Độ cứng Brinen tính theo cơng thức : P HB = — ( Kn/m² ) F 10 Trong : F diện tích mặt cầu vết lõm (mm² ) P tải trọng nén ( N ) 2.3.3 Độ đàn hồi - Là khả kim loại thay đổi hình dạng tác dụng lực bên trở lại cũ bỏ lực tác dụng, độ đàn hồi xác định trình thử kéo Bằng cách máy thử kéo ta tăng lực kéo mẫu thử lên dần dần theo dõi dãn dài mẫu thử lực kéo đạt tới giá trị Pp gí trị bỏ lực kéo thì mẫu thử co lại chiều dài ban đầu tức kim loại có tính đàn hồi - Khi lực kéo đạt tới giá trị Pc bỏ lực kéo thì mẫu thử co lại không chiều dài cũ mà dài gọi biến dạng dư Biến dạng dư không 0.005% chiều dài ban đầu Pe Tỷ số — F0 Gọi giới hạn đàn hồi ký hiệu chữ Pe σB = — KG/mm²(MN/m²) F0 2.3.4 Tính biến hình : Tính biến hình khả mà kim loại hợp kim thay đổi hình dạng ban đầu 2.4 Tính cơng nghệ Tính cơng nghệ kim loại hợp kim khả mà kim loại hợp kim thực phương pháp công nghệ để sản xuất sản phẩm Tính cơng nghệ bao gồm tính cắt gọt, tính hàn, tính rèn, tính đúc, tính nhiệt luyện… - Tính cắt gọt Là khả kim loại gia cơng cắt gọt dễ hay khó xác định tốc độ cắt, lực cắt gọt dộ bóng bề mặt kim loại sau cắt gọt - Tính hàn Là khả tạo thành liên kết phân tử hàn nung nóng sơ chỗ mối hàn đến trạng thái chảy hay dẻo - Tính đúc + Tính đúc đặc trưng độ chảy lỗng, độ co tính thiên tích + Độ chảy lỗng biểu thị khả điền đầy khn kim loại hợp kim Nếu độ chảy loãng cao thì tính đúc tốt + Độ co lớn thì tình đúc - Tính rèn dập 11 + Là khả biến dạng vĩnh cửu kim lọai chịu tác dụng ngoại lực để tạo thành hình dạng chi tiết mà không bị phá hủy + Thép có tính rèn cao nung nhiệt độ phù hợp vì tính dẻo tương đối lớn.Gang khơng có khả rèn vì giịn, đồng, chì có tính rèn tốt trạng thái nguội - Tính nhiệt luyện Là khả thay đổi độ cứng, độ bền, độ dẻo dai…của kim loại cách nung nóng kim loại tới nhiệt độ định giữ nhiệt độ thời gian làm nguội theo chế độ định Gang ( 03 giờ) 3.1 Các loại gang thường dùng Gang loại vật liệu rẻ tiền dùng nhiều ngành kinh tế quốc dân, loại gang thường dùng gang xám, gang trắng, gang cầ, gang dẻo, gang giun, gang biến tính 3.1.1 Gang trắng a Thành phần tổ chức C - Thành phần : C = ( 3,5 ÷ 4,3 )% - Tổ chức C : tồn dạng Fe3C, pha chiếm tỷ lệ lớn ( 50% tổ chức gang ) b Tính chất - Lý tính : bề mặ gãy gang có màu sáng trắng Các bon dạng hợp chất hóa học Fe3C Do gọi gang trắng - Cơ tính : + Do bon dang Fe3C nên gang cứng ( 600 ÷ 700 ) HB dịn Do khơng thể gia cơng cắt gọt, dùng gang thuần trắng để làm chi tiết máy có độ xác cao + Độ dẻo, độ bền thấp + Có khả chịu mài mịn tốt - Tính kinh tế : Phương pháp chế tạo gang trắng đơn giản, giá thành rẻ c Cơng dụng - Do gang trắng cứng có tính chống mài mịn tốt nên dùnh làm chi tiết yêu cầu độ cứng cao bề mặt làm việc điều kiện chịu mài mòn : Bi nghiền, bề mặt trục cán, mép lưỡi cày…, ( cần ý khơng làm tồn chi tiết gang trắng vì dễ bị gãy, vỡ tạo cho lớp bề mặt gang trắng, lõi gang graphít Muốn bề mặt bị biến trắng người ta làm nguội nhanh bề mặt vật đúc - Phần lớn gang trắng dùng để sản xuất thép, phần dùng để ủ thành gang dẻo d Ký hiệu : Gang trắng ký hiệu công thức hóa học Fe3C ( hợp chất hóa học ) 12 3.1.2 Gang xám a Thành phần tổ chức C - Thành phần : C = ( 2,8 ÷ 3,2 )% Ngồi cịn có Mn = ( 0,5 ÷ 0,8 )% Si = ( 0,5 ÷ )% P = ( 0,15 ÷ 0,4 )% S = ( 0,12 ÷ 0,2 )% - Tổ chức tế vi : Gang xám lọai gang mà phần lớn Cacbon nằm dạng tự ( gọi graphit ) Graphit gang xám có dạng hay phiến cong tự nhiên - Phân loại : Tùy theo mức độ tạo thành graphit mạnh hay yếu, gang xám chia tổ chức sau : + Gang xám Ferit : có mức độ tạo thành graphit mạnh Tất cacbon dạng tự do, khơng có Xêmentit Gang có pha : Graphit kim loại ferit + Gang xám Fertit – Peclit : Có mức độ tạo thành graphit mạnh, lựợng cacbon liên kết ( Fe3C) khoảng 0,1 ÷ 0,6%., tạo kim loại Ferit – Peclit + Gang xám Peclit : Có mức độ tạo thành graphit bình thường, lựợng cacbon liên kết ( Fe3C) khoảng 0,6 ÷ 0,8%., tạo kim loại Peclit Hình 1.2.2 Gang Xám b Tính chất - 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 13 - Cơ tính : + Do graphit có độ cứng, độ bền thấp Xementit nên gang xám có độ cứng, độ bền thấp gang trắng nhiều ( 150 ÷ 250 HB, σk = 150 ÷ 400 N/mm² ) + Độ dẻo, độ bền thấp thép, độ bền nén gần + Không chịu biến dạng va đập - Tính cơng nghệ : + Biến dạng kém, tính cắt gọt cao, cho phoi vụn + Tính đúc tốt thép + Có khả khử cộng hưởng tự bôi trơn tốt ( hệ số ma sát nhỏ ) - Tính kinh tế : Chế tạo gang xám đơn giản so với thép c 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 bơi trơn Ví dụ : Thân máy, bệ máy, ổ trựot, bánh chịu tải trọng nhỏ… d Ký hiệu : Theo TCVN 1659 – 75 ký hiệu gang xám gồm phần, chữ dạng gang GX nhóm số thứ tự độ bền kéo độ bền uốn Ví dụ GX 21- 40 có nhóm số độ bền : σkéo = 210 N/mm², σuốn = 400 N/mm² 3.1.3 Gang cầu a Thành phần tổ chức C - Thành phần : C = ( 3,2 ÷ 3,6 )% : Mn = ( 0,5 ÷ 1,0 )% : Si ≤ ( 2,0 ÷ 3,0 )% : S ≤ 0,35% : P ≤ 0,15% - Tổ chức tế vi : Graphit thu nhỏ, hình cầu có chất biến tính Mg Ce(Xêri) - Chế tạo gang lỏng : ( 0,05 – 1)% Mg Ce Gang lỏng ( Xê ri ) Gang cầu b Tính chất - Có độ dẻo dai cấu trúc bền chặt vì kim loại bị chia cắt ( graphit hình cầ dạng thu gọn ) 14 - 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 nhiệt độ 400°C ( gang xám nhiệt độ nhỏ 200°C) Hình 1.3 Gang cầu c 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 d Ký hiệu Theo tiêu chuẩn TCVN gang cầu ký hiệu : gồm phần, chữ dạng gang GC nhóm số thứ tự độ bền kéo độ dãn dài tương đối Ví dụ : GC 42- 12 gang cầu có σk = 420 N/mm² δ =12% 3.1.4 Gang dẻo a Thành phần tổ chức C - Thành phần : C = ( 2,2 ÷ 2,8 )% : Si = ( 0,8 ÷ 1,4 )% : Mn ≤ 1,0% : S ≤ 0,1% : P ≤ 0,2% - Tổ chức tế vi dạng cụm 15 - Chế tạo: Đúc Gang trắng Fe3C + Gang lỏng Nguội nhanh Ủ Gang dẻo + Gang trắng t° = (860 – 900) °C Hình 1.4 Gang dẻo b Tính chất Do graphit tập trung đêu, gọn nên gang dẻo có độ dẻo cao bền gang xám c 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 dạng phức tạp - Tiết diện (thành) mỏng - Chịu va đập d Ký hiệu Theo tiêu chuẩn TCVN gang dẻo ký hiệu : gồm phần, chữ dạng gang GZ nhóm số thứ tự độ bền kéo độ dãn dài tương đối Ví dụ : GZ 42- 12 gang dẻo có σk = 420 N/mm² δ =12% 16 17 Ký hiệu trạng thái gia công hợp kim nhôm Nga, Mỹ Canada Nga Ký hiệu Mỹ, Canada Ý nghĩa Hợp kim nhôm biến dạng Ủ mềm Ký hiệu ý nghĩa Hợp kim nhôm biến dạng đúc F Trạng thái phôi thô O Ủ kết tinh lại H Trạng thái biến dạng H Biến cứng Biến cứng khơng hồn tồn H11 Biến dạng với mức biến cứng nhỏ H1 Biến cứng mạnh H12 M T T1 TH T1H T1H1 Tối hố già tự nhiên Tơi hố già nhan tạo Tơi, hóa già tự nhiên, biến cứng Tôi, biến cứng, già nhân tạo Tôi, biến cứng 20%, hoá già nhân tạo H14 H16 H18 Hợp kim nhôm đúc H19 T1 H2X H2X T2 H3X H3X T4 T1 T1 T5 T3 T3 T6 T4 T4 T7 T5 T5 T8 T6 T6 T7 T7 T8 T8 T9 Biến dạng với mức 1/4 biến cứng Biến dạng với mức 1/2 biến cứng Biến dạng với mức 3/4 biến cứng Biến dạng với mức 4/4 biến cứng Biến dạng với múc biến cứng lớn Biến dạng ủ hồi phục (X=2 9) Biến dạng ổn định hóa¸ (X=2 9) Tơi sau biến dạng nóng,hóa già tự nhiên Tơi, biến dạng nguội, hố¸ già tự nhiên Giống T3 khơng có biến dạng nguội Giống T1 hố¸ già nhân tạo Giống T4 hố¸ già nhân tạo Giống T6 hố¸ già Tơi sau biến dạng nóng, hố¸ già nhân tạo Tơi, hố già nhân tạo, biến dạng nguội 18 Tiêu chuẩn, ký hiệu hợp kim nhôm theo Aluminum Association 41 Hợp kim nhôm biến dạng Hợp kim nhôm đúc Hệ thống hợp kim Loại ký hiệu Hệ thống hợp kim Loại ký hiệu Al≥99% 1000 Al công nghiệp 100.0 Al-Cu Al-Mg-Cu 2000 Al-Cu 200.0 Al-Mn 3000 Al-Si-Mg Al-Si-Cu 300.0 Al-Si 4000 Al-Si 400.0 Al-Mg 5000 Al-Mg 500.0 Al-Mg-Si 6000 Al-Zn 700.0 Al-Zn-Mg vàAl-Zn-Mg-Cu 7000 Al-Sn 800.0 Al-Các nguyên tố khác 8000 19 Bảng quy đổi thành phần, ký hiệu số HK nhôm theo TCVN Aluminum Association (AA) Hệ hợp kim Ký hiệu Thành phần TCVN AA Hợp kim biến dạng 1060 Al Al 99.60 Al công nghiệp Al99.00 Al- Cu AlCu4.4Mg0.5Mn0.8 Al- Cu – Mg AlCu4.4gMg1.5Mn0.6 Al-MN AlMn1.2 Al- Mg AlMg1.4 5050 Al- Mg- Si AlMg1Si0.6 6061 1100 2014 2024 3004 99.60 Al 99.00 Al 4.4Cu-0.5Mg-0.8Mn 4.4Cu-1.1Mg-0.6Mn 12Mn-0.12Cu 1.4Mg 1Mg-0.6Si-0.2Cr0.4Mn-0.15Zr 42 Al- Zn- Mg AlZn4.5Mg1.4 Al- Zn- Mg- Cu AlZn5.6Mg2.5Cu4.6 7005 7075 4.5Zn-1.4Mg-0.12Cr0.4Mn-0.15Zr 5.6Zn-2.5Mg-1.6Cu Hợp kim đúc Al- Cu AlCu4.5Đ 295.0 Al- Si- Cu AlSi5.5Cu4.5Đ 308.0 Al- Si- Mg AlSi7Mg0.3Đ 356.0 Al- Si- Mg- Cu AlSi12Mg1.3Cu4Mn0.6Đ - 4.5Cu-1Si 5.5Si-4.5Cu 7Si-0.3Mg 12Si-1.3Mg-2Cu0.6Mn-1Ni-0.2Ti 7.3 Đối với hợp kim màu sau: 7.3.1 Trung quốc GD ký hiệu sau: - LF hợp kim nhôm chống gỉ, LY đuy (cả hai loại, tiếp sau số thứ tự), ZL: Hợp kim nhơm đúc với số (trong số đầu tiên loại, ví dụ Al-Si, Al – Cu) - H latông tiếp sau phần trăm đồng, Q brông tiếp sau nguyên tố kim chính, số phần trăm nguyên tố tổng nguyên tố khác 7.3.2 Đối với Mỹ - Đối với hợp kim nhôm, tiêu chuẩn AA (Aluminum Association) có uy tín Mỹ giới nhiều nước chấp nhận, ký hiệu chữ số loại dạng: 1xxx lớn 99%Al 5xxx Al - Mg 2xxx Al – Cu 6xxx Al - Si-Mg 3xxx Al – Mn 7xxx Al - Zn 4xxx Al - Si 8xxx Al - nguyên tố khác 43 - Hợp kim nhơm đúc có chữ số song trước số cuối (thường số O) có dấu chấm (.) 1xx.0 Nhôm thương phẩm 2xx.0 Al-Cu 3xx.0 Al-Si-Cu (Mg) 4xx.0 Al-Si 5xx.0 Al-Mg 7xx.0 Al-Zn 8xx.0 Al-Sn - Đối với hợp kim đồng người ta dùng hệ thống CDA (Copper Development Association) Không nhỏ 99% Cu (riêng 19x lớn 1xx 97%Cu) 2xx Cu-Zn (latông) 3xx 4xx 5xx 60x-64x 65x – 69x 7xx Cu-Zn-Pb Cu-Zn-Sn Cu-Sn Cu-Al Cu – Al – nguyên tố khác Cu-Si Cu-Zn-nguyên tố khác Cu-Ni Cu-Ni-nguyên tố khác - Ngoài tổ chức tiêu chuẩn trên, Mỹ hàng chục tổ chức khác có ký hiệu riêng vật liệu kim loại, việc phân biệt chúng khó khăn Xuất phát từ ý muốn có ký hiệu thống cho thành phần cụ thể, SAE SATM từ 1967 đ• đưa hệ thơng số thống UNS (Unified Numbering System) sở 44 số ký hiệu truyền thông UNS gồm có số chữ đứng đầu loại vật liệu, giới thiệu số: A – nhôm, C - đồng, F – gang, G – thép bon thép hợp kim, H – thép bảo đảm độ thấm tôI, S – thép không gỉ chịu nhiệt, T – thép dụng cụ - Trong số số có nhóm – số (đầu hay cuối) lấy từ ký hiệu truyền thông kể (trừ gang, thép dụng cụ) - VD: UNS G 10400 xuất phát từ AISI/SAE 1040 (thép 0,40%C); UNS A 91040 xuất phát từ AA 1040 (hợp kim nhơm biến dạng có 99,40%Al) 45 Thời gian ( ) CHƯƠNG III: VẬT LIỆU PHI KIM LOẠI Tổng số Lý thuyết Thực hành Bài tập Kiểm tra* (LT TH) 09 08 01 MỤC TIÊU - Trình bày định nghĩa, tính chất phạm vi ứng dụng số chất dẻo thông thường - Trình bày cơng dụng, tính chất, phân loại dầu, mỡ bôi trơn, nước làm mát dùng ô tơ - Phát biểu cơng dụng, tính chất xăng, dầu diesel dùng động ô tô - Tuân thủ quy định, quy phạm vật liệu học NỘI DUNG Chất dẻo ( 02 giờ) 1.1 Định nghĩa, tính chất a Định nghĩa Chất dẻo loại vật liệu nhân tạo sản xuất từ chất hữu ( fênol, anđêhit, rượu ) Là vật liệu có khả bị biến dạng chịu tác dụng nhiệt, áp suất giữ biến dạng thơi khơng tác dụng Trong chất dẻo tùy theo công dụng người ta pha thêm số chất khác để nâng cao tính chất dẻo chất độn, chất làm dẻo, chất bôi trơn, chất làm rắn, chất màu, chất ổn định - Chất độn làm tăng độ bền, độ cứng, giảm độ co ngót tạo hình - Chất làm dẻo làm tăng tính dẻo bền vững nhiệt độ thấp - Chất bôi trơn làm cho chất dẻo không bị dính vào khn tạo hình - Chất làm rắn làm chất dẻo thể loãng trở thành thể rắn nguội - Chất màu làm cho chất dẻo có màu sắc theo ý muốn - Chất ổn định làm cho chất dẻo giữ tính chất ban đầu b Tính chất - Chất dẻo có trọng lượng riêng nhỏ 0,9 ÷ 2g/cm³ - Độ bền học cao có độ bền nhiệt, chống ăn mịn tốt, hệ số ma sát nhỏ tính cách điện, cách âm tốt - Chất dẻo có tính bền hóa học cao khơng bị tác dụng axit, kiềm 46 - Tính công nghệ cao ( công nghệ chế tạo chi tiết chất dẻo đơn giản) * Nhược điểm chất dẻo bị hóa già theo thời gian làm biến đổi tính chất ban đầu, để khắc phục nhược điểm người ta cho thêm số chất phụ vào chất dẻo 1.2 Các loại chất dẻo 1.2.1 Polyme tự nhiên : Cao su - Cao su tự nhiên : Được lấy từ nhựa cao su Khi lấy có màu trắng đục, để lâu ánh sáng biến thành màu nâu - Tính chất bật cao su tính đàn hồi Cao su lưu hóa giữ tính đàn hồi khoảng nhiệt độ từ 20ºC ÷ 100ºC Cao su cịn có số tính chất q khác : Độ bền cao, chiu mài mịn tốt, khơng thấm nước khí, có khả dập tắt nhanh rung động, cách nhiệt, cách điện tốt, chịu tác dụng hóa học axit, kiềm ; khối lượng riêng nhỏ - Nhược điểm cao su : Bị giảm dần tính chịu tác dụng ánh sáng nhiệt độ, bị hòa tan số dung môi hữu xăng, dầu Cao su sử dụng rộng rãi công nghiệp đời sống Trong ngành khí, cao su dùng rộng rãi để chế tạo loại sản phẩm sau : - Đai truyền chyển động, đai truyền vận chuyển ( băng tải vận chuyển cát, đá, than ) - Vịng đệm làm kín bề mặt tiếp xúc chi tiết máy nhằm tránh chảy dầu, nước, tránh dị khí, tránh bụi 1.2.2 Polyme nhân tạo : polyme a Polyme chất dẻo Là loại chất dẻo làm nóng chảy tạo hình lại được, bao gồm - Poly etylen ( PE ) : sản xuất từ khí etylen, loại chất dẻo không dẫn nhiệt điện, không thấm nước Được dùng để bọc dây điện, chai, lọ, màng bao gói, áo mưa - Poly vynil clorua ( PVC ) : sản xuất từ clorua vinil, chất dẻo bền với axit kiềm Thường dùng sản xuất vải giả da, dép nhựa, ống nhựa, hoa nhựa - Poly propylen ( PP ) : Được sản xuất từ polylen nhờ có chất xúc tác đặc biệt Có tính chịu ăn mịn hóa học tương tự poly etylen độ bền học tính chịu nhiệt cao Dùng để chế tạo loại ống, cánh quạt bơm nước ly tâm, dụng cụ y tế, điện tử, vô tuyến điện b Polyme nhiệt rắn - Chất dẻo Fenol ( Bakelit ) : Được sản xuất từ fenol – fomandehit Có độ bền học cao,chịu nhiệt, chịu axit kiềm tốt Được dùng nhiều công nghiệp điện điện tử - Chất dẻo có thớ Tectolit Hetynac : Được sản xuất cách tẩm nhựa fenol fomandehit vào sợi bơng sợi vải tổng hợp, để tăng tính dẫn nhiệt chống mịn cho thêm chất độn graphit vào tectolit Tectolit dùng để chế tạo bánh răng, bạc lót 47 Hetinac dùng sản xuất cách tẩm nhựa fenol fomandehit vào giấy Hetynac hẳn tectolit chỗ có tính cách điện cao chịu ẩm tốt Được dùng làm vật liệu cách điện, kể với điện áp cao áp Cao su – amiăng – compozit ( 02 giờ) 2.1 Cao su 2.1.1 Phân loại : Có hai loại cao su cao su tự nhiên cao su nhân tạo - Cao su tự nhiên : Được lấy từ nhựa cao su Khi lấy có màu trắng đục, để lâu ánh sáng biến thành màu nâu - Cao su nhân tạo : Là vật liệu polyme tương tự cao su tự nhiên, có người điều chế từ chất hữu đơn giản hơn, thường phản ứng trùng hợp Ví dụ : Cao su butadien ( cao su buna), cao su Isopren - Cao su thường dùng công nghiệp đời sống cao su lưu hóa tức pha thêm ÷ 2% lưu huỳnh 2.1.2 Tính chất - Tính chất bật cao su tính đàn hồi Cao su lưu hóa giữ tính đàn hồi khoảng nhiệt độ từ 20ºC ÷ 100ºC Cao su cịn có số tính chất q khác : Độ bền cao, chiu mài mòn tốt, khơng thấm nước khí, có khả dập tắt nhanh rung động, cách nhiệt, cách điện tốt, chịu tác dụng hóa học axit, kiềm ; khối lượng riêng nhỏ - Nhược điểm cao su : Bị giảm dần tính chịu tác dụng ánh sáng nhiệt độ, bị hòa tan số dung môi hữu xăng, dầu 2.1.3 Công dụng Cao su sử dụng rộng rãi công nghiệp đời sống Trong ngành khí, cao su dùng rộng rãi để chế tạo loại sản phẩm sau : - Đai truyền chyển động, đai truyền vận chuyển ( băng tải vận chuyển cát, đá, than ) - Vịng đệm làm kín bề mặt tiếp xúc chi tiết máy nhằm tránh chảy dầu, nước, tránh dị khí, tránh bụi - Ống dẫn chất lỏng, chất khí chịu áo suất thấp 2.2 Amiăng 2.2.1 Tính chất - Amiăng lấy từ quặng mỏ gồm chất canxi, silicat magiê màu trắng mịn có thớ nhỏ Amiăng cung cấp dạng sợi, - Đặc tính quan trọng Amiăng không bị cháy, chịu axit, cách điện, cách nhiệt 2.2.2 Công dụng Trong công nghiệp Amiăng sử dụng rộng rãi làm chất cách nhiệt, làm đệm chịu nhiệt, găng tay cản nhiệt, quần áo cứu hỏa, lợp, lát, tường phòng hỏa Ngồi ra, Amiăng cịn dùng để chế tạo má phanh ô tô 48 2.3 Compozit 2.3.1 Khái niệm, tính chất a Khái niệm Compozit vật liệu tổ hợp từ hai vật liệu có chất khác Vật liệu tạo thành có đặc tính trội đặc tính thành phần xét riêng rẽ b Tính chất - Một vật liệu Compozit gồm hay nhiều pha gián đoạn đươc phân bố pha liên tục - Khi vật liệu gồm nhiều pha gián đoạn gọi Compozit hỗn tạp Pha gián đoạn thường có tính trội pha liên tục - Pha liên tục gọi - Pha gián đoạn gọi cốt hay vật liệu tăng cường - Cơ tính vật liệu Compozit phụ thuộc vào : + Cơ tính vật liệu thành phần + Luật phân bố hình học vật liệu cốt + Tác dụng tương hỗ vật liệu thành phần Hình 2.3 Vật liệu Compozit 2.3.2 Một số vật liệu Compozit thông dụng - Vật liệu Compozit cốt sợi : + Dạng có độ bền mơ đun đàn hồi riêng cao Loại thường dùng vật liệu phải tương đối dẻo, cốt sợi phải có độ bền, độ cứng vững cao, ngồi cịn phụ thuộc vào hình dạng, kích thước phân bố sợi + Các dạng Compozit sợi thường dùng : Compozit polyme sợi thủy tinh dùng để chế tạo vỏ xe ô tô, tàu biển, ống dẫn, lát sàn công nghiệp + Compozit polyme cốt sợi cacbon thường dùng chế tạo chi tiết máy bay + Compozit kim loại sợi, ví dụ : nhơm, đồng, magiê sợi cacbon, bo, cacbit silic loại chịu nhiệt cao, dùng chế tạo chi tiết tua bin 49 + Người ta điều khiển việc phân bố phương sợi để có vật liệu dị ứng theo ý muốn - Vật liệu Compozit cốt hạt : + Loại có đặc điểm phần tử cốt hạt thường cứng nền, thường dùng oxit, nitorit, borit, cacbit Ví dụ : Hợp kim cứng loại Compozit hạt coban cốt phần tử hạt cacbit vonfram, cacbit titan Hợp kim cứng có độ cứng độ chịu nhiệt cao, dùng để chế tạo dụng cụ cắt gọt, khuôn ép + Bê tông loại Compozit hạt, ximăng cốt đá, sỏi, cát vàng + Hợp kim bột : sở nhôm ( Al) oxit nhôm (Al2O3) nhôm bột nguyên tố hợp kim ( ví dụ : Cr, Fe, Mn ) thiêu kết nhiệt độ định Vật liệu bôi trơn làm mát ( 02 giờ) 3.1 Dầu bôi trơn Dầu bơi trơn chế biến từ dầu mỏ, có màu đen, màu lục màu nâu 3.1.1 Công dụng - Dầu nhờn chất bơi trơn máy móc có cơng dụng : + Làm giảm ma sát bề mặt tiếp xúc chi tiết máy, nhờ làm giảm mài mịn chi tiết hạn chế tiêu hao lượng ma sát gây cho chi tiết + Làm mát chi tiết máy chịu ma sát trình máy làm việc, dầu vì dầu có tác dụng truyền dẫn nhiệt nhờ hệ thống dẫn dầu chuyển động liên tục + Làm kín bề mặt cần làm kín + Làm chất chống gỉ cho bề mặt kim loại + Tạo lớp bảo vệ chống ăn mòn kim loại + Làm bề mặt chi tiết máy, nhờ làm hạn chế mài mịn chi tiết Ví dụ : Trong động đốt trong, màng dầu mỏng vách xi lanh ngồi tác dụng bơi trơn cịn có tác dụng làm kín khe hở xecmang pittơng đảm bảo cho hỗn hợp khí cháy khơng bị rị ngồi - Chất bơi trơn phải có độ nhớt cho trình chi tiết máy làm việc chất bơi trơn cịn bám bề mặt tiếp xúc không bị tuột không nhớt làm cản trở chuyển động chi tiết máy + Độ nhớt dầu người ta dùng độ nhớt động học đơn vị m²/s gọi stốc ( st) 1st = 0,0001 m²/s = 100 xentistốc ( cst) + Trong kĩ thuật dngf độ nhớt Engle kí hiệu ºE đo cách so sánh thời gian chảy (T) dầu với thời gian chảy (t) cùng lượng nước cất cùng dụng cụ đo gọi nhớt kế 50 T Tỷ số gọi độ nhớt dầu t 3.1.2 Tính chất Dầu nhờn có tính chất : - Dùng để bơi trơn chi tiết máy - Bảo vệ chống ăn mòn chi tiết máy - Làm giảm ma sát bề mặt tiếp xúc chi tiết máy - Làm mát chi tiết máy chịu ma sát - Làm kín bề mặt cần làm kín - Làm chất chống gỉ cho bề mặt kim loại 3.1.3 Phân loại, kí hiệu a Phân loại - Dầu nhờn chế biến từ dầu mỏ, có mầu đen, màu lục, màu nâu - Có nhiều loại dầu nhờn Dầu nhờn phân chia thành nhóm chủ yếu sau: + Dầu nhờn cho động ( bôi trơn cho động máy bay, cầu ô tô, máy kéo…) + Dầu truyền động ( dung để bôi trơn loại hộp số, cầu ô tô, hộp truyền lực, hộp giảm tốc…) + Dầu công nghiệp + Dầu đặc biệt ( đầu tuabin, đầu biến thế…) b Ký hiệu - Các số SAE 20W-40 API SF, SG… in chai nhớt, lốc máy, thăm nhớt… có ý nghĩa : + API (chữ viết tắt American Petroleum Institute) hiệp dầu khí Hoa Kỳ Cấp chất lượng API cho động chạy xăng SA, SB, SC, SE, SF, SG, … cấp chất lượng SM (đụng nóc) API cho động diesel ký hiệu CA, CB, CC, CD, … + JASO (chữ viết tắt Japanese Automotive Standards Organization) tổ chức chứng nhận tiêu chuẩn ơtơ Nhật Bản Có nhiều tiêu chuẩn JASO, nhiên loại xe thì JASO MA, xe thì JASO FC + SAE (chữ viết tắt Society of Automotive Engineers) dịch hiệp hội kỹ sư tự động hóa, để dễ hiểu thì cơng ty dầu nhớt gắn liền với tiếng Việt cho dễ nhớ “Độ nhớt” Độ nhớt phân làm loại: đơn cấp đa cấp Nếu ký kiệu có số thì loại đơn cấp (ví dụ: SAE10W, SAE15W, SAE40) Loại dầu nhớt đơn cấp thì dải nhiệt độ môi trường phù hợp hẹp Nếu ký kiệu có số thì loại 51 đa cấp (ví dụ: SAE10W-40, SAE15W-50, SAE20W-50) Loại dầu đa cấp thì dải nhiệt độ môi trường phù hợp rộng Chữ W ký hiệu viết tắt từ chữ Winter (mùa đông), nghĩa dầu nhớt sử dụng nơi có thời tiết lạnh 3.2 Mỡ bơi trơn Là chất bơi trơn thể đặc, có màu vàng nhạt, nâu sẫm đen 3.2.1 Đặc điểm - Mỡ chất bôi trơn thể quánh thay cho dầu làm nhiệm vụ bôi trơn cho bề mặt chi tiết máy dung dầu không phù hợp - Mỡ có trọng lượng riêng 1g/cm³ chế tạo cách trộn dầu với sáp xà phòng nhiệt độ cao có pha thêm lượng chất biến tính mỡ có màu vàng nhạt đến nâu sẫm hay đen - Độ nhỏ giọt: nhiệt độ mỡ bị nóng chảy từ thể đặc sang thể lỏng gồm có độ nhỏ giọt thấp, độ nhỏ giọt trung bình cao, mỡ chảy nhiệt độ thấp mỡ có độ nhỏ giọt thấp chịu nóng - Độ lún mỡ: độ cứng mềm mỡ, mỡ cứng lún dung cho phận có lực ma sát nhỏ - Tính ổn định mỡ: khả bị biến chất trình sử dụng, chịu nóng, khơng bị vón cục chống oxi hóa - Khơng có tạp chất ăn mịn kim loại, cặn bẩn nước lã 3.2.2 Tính chất Mỡ bơi trơn có tính chất : - Dùng để bảo quản dụng cụ, chi tiết máy lúc vận chuyển chờ sử dụng, Mỡ sử dụng để bôi trơn phận khó giữ dầu, khó tra dầu lâu phải thay chất bôi trơn - Bảo vệ chống ăn mòn chi tiết máy - Làm giảm ma sát bề mặt tiếp xúc chi tiết máy - Làm mát chi tiết máy chịu ma sát - Làm kín bề mặt cần làm kín - Làm chất chống gỉ cho bề mặt kim loại 3.2.3 Phân loại, ký hiệu a Phân loại Các loại mỡ thường dùng gồm có: - Mỡ sơliđơn thường chịu nước khơng chịu nóng dùng cho loại xe, máy nóng có loại YC – 1, YC – 2, YC – ( loại YC – dùng cho mùa đông, YC – dùng cho mùa hè, YC – dùng) - Mỡ Cơngtalin chịu nóng khơng chịu nước dùng cho xe, máy nóng tới 130ºC có loại YT – 1, YT – - Mỡ chịu nóng dùng cho xe, máy phận nóng từ 80ºC ÷ 100ºC gồm loại 1- 13, 1- 13C b Ký hiệu 52 Nhà sản xuất thường phân loại mỡ độ lún kim NLGI (National Lubricating Grease Institute), theo tiêu chuẩn mỡ có loại: 000; 00; 0; 1; 2; 3; 4; 5; Trong đó, số ký hiệu lớn thì độ lún kim nhỏ Loại mỡ rắn với NLGI 85-115 (gần đất sét), loại 000 loãng (gần dầu) với số lún kim lớn 445-475 Ký hiệu mỡ độ lún kim thường ghi bao gói, nhãn hàng hóa, ví dụ: Energrease LS2, LC2; mỡ PLC grease L2, L3 G310, G354 3.3 Nước làm mát động 3.3.1 Khái niệm: Chất làm nguội đông chất làm động ln có nhiệt độ ổn định khộng bi nóng làm việc Các chất làm nguội : Dầu bôi trơn, mỡ bôi trơn, Êmuxi, … 3.3.2 Thành phần - Dung dịch làm nguội có tác dụng : + Làm nguội dao cắt vật gia cơng, nhờ làm tăng tuổi thọ dao góp phần làm tăng độ xác chi tiết + Làm cho biến dạng dẻo kim loại cắt gọt dễ dàng hơn, nhờ làm giảm cơng tiêu hao máy để cắt gọt + Bôi trơn : Làm giảm ma sát dao phơi, nhờ làm giảm mịn dao qua trình gia cơng - Thành phần chất làm nguội : Oxy, hidro, cacbon, nitơ, lưu huỳnh, photpho,… Nhiên liệu ô tô ( 03 ) 4.1 Xăng * Thành phần: - Xăng có trọng lượng riêng từ 0,7 ÷ 0,775g/cm³ - Trong xăng chứa khoảng 86% cacbon, gần 14% hiđrơ , ngồi cịn số tạp chất khác không đáng kể oxi, nitơ, lưu huỳnh 4.1.1 Tính chất: - Xăng nhiên liệu lỏng dễ bốc hơi, cháy có mùi dễ nhận khơng hòa tan nước - Xăng dùng cho động phải đảm bảo yêu cầu sau: + Tính bốc tốt để máy dễ khởi động + Tính chống kích nổ: Sự kích nổ tượng cháy khơng bình thường xăng gây nên tiếng gõ kim loại động làm cho động nóng, chi tiết máy nhanh mịn Để chống kích nổ người ta pha vào xăng lượng Teetraêtyn chì nhỏ ( gọi xăng pha chì) + Sự ổn định cao hóa học khơng tạo lớp nhựa thùng chứa, tạo nên lớp muội than buồng cháy động + Khơng có tạp chất ăn mịn cặn bẩn + Không làm han gỉ chi tiết động 53 * Bảo quản xăng : - Xăng phải cất giữ thùng kín tránh dị gỉ không để lẫn nước tạp chất - Trong khu vực để xăng tuyệt đối cấm lửa tránh tượng gây nên nguồn lửa - Các thùng chứa xăng phải để nơi râm mát - Khi mở nắp thùng xăng di chuyển phải nhẹ nhàng không gõ, đập - Khi lấy xăng khỏi thùng không dùng miệng để hút vì xăng có pha chì độc 4.1.2 Kí hiệu - Theo kí hiệu Nga xăng kí hiệu chữ A Gồm loại A – 66, A -72, A – 76 Chữ A kí hiệu xăng cho động tơ Các số 66, 72,76, 93 biểu thị số oocstan nhỏ - Xăng sinh học : Xăng sinh học ký hiệu “EX” (trong đó, X % ethanol nhiên liệu biến tính cơng thức pha trộn xăng sinh học) Hiện thị trường có xăng sinh học E5 - Xăng Mogas : Mogas chữ viết tắt cụm từ Motor Gasoline - xăng thương mại dùng cho động Còn số 90, 92, 95 trị số ốc-tan Ron xăng Những số biểu thị khả chống kích nổ xăng Xăng Mogas 95 có khả chống kích nổ tốt 4.2 Dầu Điezel * Thành phần - Thành phần gồm có: 86 ÷ 87%C, 12 ÷ 15% hiđrơ, 0,3 ÷ 1% Oxi, chất lỏng có màu nâu - Trọng lượng riêng 0,78 ÷ 0,86G/cm³ 4.2.1 Tính chất - Nhiên liệu Điezel loại nhiên liệu dùng cho động Điezel nhiệt độ áp suất cao tự bốc cháy - Tính chất nhiên liệu Điezel đặc trưng số xeetan độ nhớt, hàm lượng chất dính kết 4.2.2 Ký hiệu Dầu Diezel có ký hiệu DO Diezel 54 Tài liệu tham khảo Ks Lương Văn Quân – năm 2010– Giáo trình Vật liệu khí – Nhà xuất Lao Động – Xã Hội PGS TS Hoàng Tùng – Năm 2003 – Giáo Trình vật liệu cơng nghệ khí – Nhà xuất Giáo Dục 55