TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỶ THUẬT LÝ TỰ TRỌNG KHOA CƠ KHÍ LỚP 13CĐ-CK3 TÌM HIỂU VỀ VẬT LIỆU GANG Sinh viên thực Nguyễn Đình Truyền Lê Quốc Khánh 12/2014 Mục Lục I) II) III) IV) Các khái niệm chung Định nghĩa Sự hình thành graphit gang Các đặc tính gang Phân loại Gang xám Định nghĩa Thành phần hóa học Đặc tính Ký hiệu TCVN ứng dụng Cơ tính, yếu tố ảnh hưởng biện pháp nâng cao tính gang xám Gang cầu Định nghĩa Thành phần hóa học Đặc điểm Ký hiệu TCVN ứng dụng Cơ tính biện pháp nâng cao tính gang cầu Gang dẻo Định nghĩa Thành phần Ký hiệu TCVN ứng dụng 1 2 2 3 6 8 10 VẬT LIỆU GANG I) Các khái niệm chung Định nghĩa - Gang hợp kim sắt với cacbon có thành phần cacbon lớn 2,14% - Ngoài có số nguyên tố thường gặp Mn, Si, S, P - Mn Si có tác dụng điều chỉnh tạo thành graphit tính gang, S P có hại nên tốt Sự hình thành graphit gang a) Các dạng Graphit tấm: phổ biến nhất, có hình phiến đỉnh nhọn, nằm phân cách Graphit cầu: có tính cao gần thép Graphit giun: trung gian Graphit Graphit cầu Than Graphit: sử dụng nhiều có độ bền thấp thép rẻ, dễ sản xuất, tinh giảm chấn chịu nhiệt, chịu mài mòn tốt, tính đúc cao b) Quá trình Graphit hóa trạng thái lỏng Để thúc đẩy trình Graphit hóa, có số biện pháp như: - Đưa vào nguyên tố Graphit hóa: Al, Si, Cu, Co…và hạn chế số nguyên tố ngăn cản Graphit hóa(Mn, Mo, S, Cr, V…) Nếu lấy hệ số Graphit hóa Si +1 mức độ ảnh hưởng Graphit: Si Al +1 +0.5 Ti Ni Cu Mn Mo S Cr V +0.4 +0.35 +0.25 -0.25 -0.35 -1 -1 -2 Biến tính gang lỏng cách tạo mầm Graphit Không nên hóa nhiệt lỏng cao làm mầm kết tinh chúng lên bề mặt gang lỏng hóa tan vào gang lỏng c) Quá trình Graphit hóa trạng thái rắn Đây trình chuyển từ trạng thái cân không ổn định (xementit) sang trạng thái ổn định (Graphit) Cơ chế gồm giai đoạn kế tiếp: Cacbit phân hủy Nguyên tử cacbon hòa tan vào dung dịch rắn Nguyên tử cacbon khuếch tán vào dung dịch rắn Nguyên tử cacbon kết tinh nên mầm Graphit Các đặc tính gang - Nhiệt độ nóng chảy thấp, dễ nóng chảy thép - Dễ nấu, luyện Tính đúc tốt Dễ gia công(trừ gang trắng) Chịu nén tốt Phân loại Người ta phân loại gang thành loại chính, gang trắng gang graphit + Gang trắng: Có tổ chức tế vi gang hoàn toàn phù hợp với giản đồ trạng thái Fe-C chứa hỗn hợp tinh ledeburit + Gang graphit: loại gang mà toàn cacbon nằm dạng graphit Tùy theo hình dạng graphit lại chia làm loại: gang xám, gang cầu, gang dẻo Trong tổ chức gang ledeburit nên tổ chức tế vi không phù hợp với giản đồ trạng thái Fe-C Gang xám Định nghĩa Gang xám trạng thái nhiều trạng thái gang mà dựa vào vi cấu trúc chúng để người ta phân loại Bề mặt gang xám mặt gãy gang có màu xám, đặc trưng ferit graphit tự Trong trình đông đặc, tốc độ tản nhiệt chậm khuôn đúc cát, dẫn đến lượng graphit hòa tan sắt lỏng có đủ thời gian để giải phóng thành phiến nhỏ, có hình thù tự do( thường dạng tấm) Thành phần hóa học - II) + Cacbon: Lượng cacbon nhiều khả graphit hóa mạnh, nhiệt độ nóng chảy thấp nên dễ đúc, tính thấp Lượng cacbon khống chế vào khoảng 2.8 đến 3.5% + Silic: Silic nguyên tố thúc đẩy tạo thành graphit gang Hàm lượng khống chế vảo khoảng 1.5 đến 3% + Magan: Là nguyên tố cản trở tạo thành graphit Làm tăng độ cứng, độ bền gang Hàm lượng khống chế vào khoảng 0.5 đến 1% + Phốt pho: Làm tăng độ chảy loãng Làm tăng tính chống mài mòn Hàm lượng khống chế vào khoảng 0.1 đến 0.5% + Lưu huỳnh: Làm cản trở tạo thành graphit Làm xấu tính đúc, giảm độ chảy loãng Là nguyên tố có hại, khống chế vào khoảng 0.06 đến 0.12% Đặc tính Gang xám có giá thành rẻ dễ nấu luyện, có nhiệt độ nóng chảy thấp(1350ºC) không đòi hỏi khắt khe tạp chất Gang xám có tính đúc tốt khả tắt âm cao, tổ chúc xốp nên ưu điểm cho vật cần liệu bôi trơn có chứa dầu nhớt Tuy vậy, gang xám giòn, khả chống uốn nên rèn Khi làm nguội nhanh khuôn gang bị biến trắng khó gia công khí Ký hiệu TCVN ứng dụng Theo tiêu chuẩn Việt Nam ký hiệu GX, với hai số giới hạn bền kéo giới hạn bền uốn tính Kg/mm GX 12-28 _ gang xám ferit với graphit thô độ bền thấp (@bk=120N/mm , @bu = 280N/mm ), không chịu mài mòn, thường dùng làm vỏ máy, nắp máy GX 15-32, GX 18-36 _ gang xám ferit – peclit với graphit tương đối thô, có tính trung bình, chịu mài mòn, dùng làm chi tiết tải trọng nhẹ vỏ hộp giảm tốc, bích, cacte GX 21-40, GX 24-44 _ gang xám peclit với graphit nhỏ mịn qua tính, để làm chi tiết tải trọng cao bánh rang (tốc độ chậm) bánh đà, sơ mi, xécmăng, thân máy quan trọng GX 32-52, GX 36-56 _ gang xám peclit nhỏ mịn, để làm chi tiết chịu tải trọng cao, chịu mài mòn bánh chữ V, trục chính, vỏ bơm thủy lực Hình 1: GX 12-28 dùng làm vỏ máy a b Cơ tính, yếu tố ảnh hưởng biện pháp nâng cao tính gang xám Cơ tính Độ bền thấp: 150 đến 400MPa(=0.5 thép thông d ụng) Độ cứng thấp: 150 đến 250 HB Độ dẻo, độ dai thấp Chống mài mòn tốt Graphit có khả làm tắt dao động Các yếu tố ảnh hưởng tới tính + Graphit : Số lượng, độ lớn, hình dạng va phân bố graphit + Nền kim loại : Nền kim loại có sơ tính cao gang xám có tính cao c Các biện pháp nâng cao tính Làm giảm lượng grafit, tức giảm số lượng vết nứt, rỗng Muốn trước hết phải làm giảm lượng cacbon (tổng) gang (vì Ctổng = Ctự + Clk) Để nấu chảy gang cacbon thấp ([...]... Hình 5: Cuốc bàn làm từ gang dẻo Những chi tiết làm bằng gang dẻo phải thỏa mãn đồng thời ba yêu cầu là: hình dạng phức tạp, thành mỏng, chịu va đập Chỉ cần không thỏa mãn một trong các yêu cầu trên việc chế tạo bằng gang dẻo hoặc là không thể được hoặc là không kinh tế, lúc đó làm bằng vật liệu khác rẻ hơn (ví dụ nếu không chịu va đập làm bằng gang xám, nếu hình dạng đơn giản làm bằng thép hàn ) 13... độ A1 gang có tổ chức g0, 8 + G và làm nguội xuống dưới A1có tổ chức P + G Giữ nhiệt lâu ở 7000C (khoảng 30h) xêmentit trong cùng tích peclit bị phân hoá theo phản ứng: Fe3C 7000C a+ G Sau khi xêmentit cùng tích phân hoá hết, gang chỉ có tổ chức F + G tức là gang dẻo ferit Kết quả việc ủ lâu 70 – 80 giờ, toàn bộ cácbon được tiết ra dưới dạng tự do à hình thành tổ chức gồm fectil và các bon ủ b Gang. .. là gang dẻo ferit – peclit 3 Ký hiệu TCVN và ứng dụng Theo tiêu chuẩn Việt Nam ký hiệu là GZ với hai số tiếp theo có ý nghĩa như gang cầu GZ35 – 10; GZ37 – 12; GZ50 – 04; GZ60 – 03 Gang dẻo được dùng làm các chi tiết nhỏ, hình dạng phức tạp, có thành phần mỏng, chịu va đập như trong công nghiệp dệt, ôtô như các chi tiết trục khuỷu(bơm dầu khí), guốc hãm, máy dệt, cuốc bàn 12 Hình 5: Cuốc bàn làm từ gang. ..Để có gang dẻo ferit, Người ta tiến hành ủ trong môi trường trung tính trong thời gian dài bảo đảm sù graphit hoá toàn bộ các loại xêmentit của gang trắng Gang trắng ban đầu bao gồm tổ chức cùng tinh với tổ chức P + Xe II + (P + Xe) được nung nóng tới 1000 0C, tại nhiệt độ này gang trắng có tổ chức g + (g + Xe) khoảng 1,8% (ứng với giới hạn... phân hoá của xêmentit cùng tinh (g + Xe) – lêđêburit theo phản ứng: Fe3 10000C g1, 8 + G C Sau khi xênmentit cùng tinh phân hoá hết, tổ chức của gang chỉ còn austenit với 1, 8%C và graphit Cuối giai đoạn graphit hoá lần mét, gang có tổ chức gồm austenit và vật lẫn cácbon ủ (graphit côm) Sau đó giảm nhiệt độ chậm dần Khi đó xảy ra giai đoạn trung gian của sù graphit hoá, đó là sự phân huỷ của xêmentit... Gang dẻo péclit Gang dẻo pectit nhận được bằng cách ủ trong môi trường ôxy hoá Trong trường hợp này thời gian giữ nhiệt của qúa trình graphit hoá lần thứ nhất được tăng lên sau đó tiến hành làm nguội liên tục cho đến nhiệt độ 20 0C Bởi vậy sù graphit hoá xêmentit của peclit thực tế không xảy ra, gang có tổ chức péctlil và cácbon ủ Trường hợp xêmentit của cùng tích chưa phân hoá hết, gang sẽ có tổ chức... đơn giản làm bằng thép hàn ) 13 NHẬN XÉT 14 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 TaiLieu.vn – google.com 2 sites.google.com – google.com 15