2. 6.1 Thép carbon
• Fe, C – thành phần chính
• Một số tạp chất khác: Mn, Si, P, S, H, N, O,
Cr, Ni,…
• Giới hạn thành phần:
• C < 2%; Mn 0,5 – 0,8%; Si 0,3 – 0,6%;
• P 0,05 – 0,06%; S 0,05 – 0,06%
2
ThS Lương Thị Quỳnh Anh
3. 6.1.1 Phân loại thép
carbon
3
ThS Lương Thị Quỳnh Anh
THÉP CACBON
CHẤT LƯỢNG
ĐẶC
BIỆT
TỐT
THƯỜNG CAO
PHƯƠNG
PHÁP KHỬ
OXY
CÔNG DỤNG
THÉP
LẶNG
THÉP
SÔI
THÉP
NỬA
LẶNG
THÉP
CÁN
NÓNG
THÔNG
DỤNG
THÉP
KẾT
CẤU
THÉP
DỤNG
CỤ
THÉP CÓ
CÔNG
DỤNG
RIÊNG
4. Theo chất lượng
• Thép có chất lượng thường: max 0,06%S và 0,07% P
• Thép có chất lượng tốt: max 0,04%S và 0,035%P
• Thép có chất lượng cao: max 0,025% mỗi nguyên tố
• Thép có chất lượng đặc biệt: max 0,015%S và 0,025%P
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 4
5. Theo phương pháp khử oxy
• Thép sôi: khử oxy không triệt để, chỉ dùng fero – Mn
• Thép lặng: được khử oxy triệt để hơn, dùng fero – Mn +
fero – Si và Al
• Thép nửa lặng: loại trung gian, khử bằng fero – Mn và
Al
5
ThS Lương Thị Quỳnh Anh
6. Theo công dụng (PHỔ BIẾN)
• Thép cán nóng thông dụng dùng trong xây dựng,
thường không qua nhiệt luyện
• Thép kết cấu: làm chi tiết máy, thường qua nhiệt luyện
• Thép dụng cụ: làm dụng cụ (cắt gọt, biến dạng, đo
lường), bắt buộc qua nhiệt luyện
• Thép có công dụng riêng: thép đường ray, dây thép
các loại, thép lá để dập nguội
6
ThS Lương Thị Quỳnh Anh
7. 6.1.2 Ảnh hưởng của C và
các tạp chất đến tổ chức và
tính chất thép Cacbon
Ảnh hưởng của nguyên tố carbon
• Khi lượng chứa C tăng lên lượng xementit cũng tăng
làm thay đổi tổ chức tế vi của thép
7
ThS Lương Thị Quỳnh Anh
THÉP TRƯỚC
CÙNG TÍCH
(C < 0,8% )
F + P
THÉP CÙNG
TÍCH
(C = 0,8% )
P
THÉP SAU
CÙNG TÍCH
(C > 0,8% )
P + XêII
8. • C tăng độ bền, độ cứng tăng; độ dẻo và độ dai giảm
• Cứ tăng 0,1%C làm
độ cứng tăng 20 – 25HB,
giới hạn bền tăng 60 – 80 MPa,
độ giãn dài giảm 2 – 4 %,
độ thắt tỷ đối giảm 1 – 5%,
độ dai va đập giảm 200kJ/m2
8
ThS Lương Thị Quỳnh Anh
9. 9
ThS Lương Thị Quỳnh Anh
Thép C thấp
(<0,25%C): mềm,
dẻo, độ bền, độ cứng
thấp, tăng hiệu
quả thấm C
Chi tiết dập nguội,
kết cấu xây dựng
Thép C trung bình
(0.3 – 0.5 %C): cơ tính
tổng hợp cao (hài hòa
giữa độ bền, độ cứng,
độ dẻo + độ dai)
Chi tiết máy chịu tải
trọng tĩnh, va đập
cao (trục truyền lực,
bánh răng....)
Thép C tương đối cao
(0.55 – 0.7 %C):
độ cứng cao + giới hạn
đàn hồi cao nhất
Dụng cụ cắt gọt,
dụng cụ đo, khuôn
dập nguội....
Thép C cao (> 0.7 %C):
độ cứng + tính chống
mài mòn cao nhất
Lò xo, nhíp.....
10. Ảnh hưởng của các tạp chất
• Cho vào khi tinh luyện dưới dạng fero – Mn để khử Oxy
và Lưu huỳnh theo phản ứng:
FeO + Mn Fe + MnO
FeS + Mn Fe + MnS
• MnO và MnS nổi lên đi vào xỉ
• Mn dư hòa tan vào ferit sẽ nâng cao độ bền, độ cứng
tăng cơ tính
10
ThS Lương Thị Quỳnh Anh
MANGAN (Mn)
11. Dùng để khử O một cách triệt để (kết hợp với Al) theo
phản ứng:
2FeO + Si 2Fe + SiO2
(3FeO + 2Al 3Fe + Al2O3)
• SiO2 và Al2O3 nổi lên đi vào xỉ
• Si dư hòa tan vào ferit nâng cao độ bền, độ cứng
11
ThS Lương Thị Quỳnh Anh
SILIC (Si)
12. • Thường có mặt từ quặng hoặc than (khi luyện gang)
• Hòa tan trong ferit hoặc liên kết dưới dạng Fe3P làm
thép bị giòn, khi ở trạng thái nguội giòn nguội (bở nguội)
• Riêng thép dễ cắt thì có thể tồn tại lượng P từ 0,08 – 0,15%
để nâng cao khả năng gẫy phoi
12
ThS Lương Thị Quỳnh Anh
PHOTPHO (P)
13. • Có từ quặng hoặc than
• Tạo cùng tinh (Fe + FeS) ở nhiệt độ nóng chảy thấp
(9880C) nằm ở biên giới hạt.
• Khi nung nóng thép để gia công, cùng tinh bị mềm và
chảy ra, làm thép bị đứt ở biên hạt (bở nóng)
• Riêng thép dễ cắt để nâng cao khả năng gãy phoi,
lượng S có thể 0,08 – 0,3%
13
ThS Lương Thị Quỳnh Anh
LƯU HUỲNH (S)
14. 6.1.3 Các loại thép carbon
1/ Thép carbon cán nóng chất
lượng thường
Phân nhóm A: chi tiết, kết cấu không qua gia công nóng
• Kí hiệu: CT31, CT33, CT31s, CT42n,....
GIỚI HẠN BỀN KÉO TỐI THIỂU
14
Mác thép b, Mpa 0,2, MPa 5, %
CT31 310 - 20
CT33 320 – 420 - 31
CT34 340 – 440 200 29
CT38 380 – 490 210 23
CT42 420 – 540 240 21
CT51 500 – 640 260 17
CT61 600 300 12
ThS Lương Thị Quỳnh Anh
16. Phân nhóm C: kết cấu hàn
• Được quy định về cả cơ tính và thành phần hóa học.
• Kí hiệu bằng chữ C trước CT: CCT34, CCT34s....
• TCVN 5709 – 93 những mác thép chuyên làm kết cấu
thép trong xây dựng có XCT 34, XCT38, XCT 42, XCT
52 với thành phần: C < 0,22%; Mn < 0,85%; Si = 0,15 –
0,3%; Al < 0,02%; P < 0,05%; S < 0,05%
16
ThS Lương Thị Quỳnh Anh
17. 2. Thép carbon kết cấu
• Nhóm thép chất lượng tốt
• P 0,035%; S < 0,04%; Si = 0,17 – 0,37%
• Quy định về thành phần hóa học và cơ tính
• Chủ yếu dùng làm chi tiết máy
• Mác thép: C8, C10, C15,…C85
Lượng Cacbon trung bình trên phần vạn
17
ThS Lương Thị Quỳnh Anh
18. 3. Thép cacbon dụng cụ
• Thành phần C cao ( 0,7%), chất lượng tốt
• Quy định khá chặt về thành phần hóa học
• S 0,03%; P 0,035%
• Nếu P, S 0,025% thì kí hiệu thêm chữ A sau mác thép
18
Mác thép Thành phần các nguyên tố, % Độ cứng sau
khi ủ, HB
C Si Mn
CD70 0,65 – 0,74 0,15 – 0,35 0,20 – 0,40 187
CD80 0,75 – 0,84 0,15 – 0,35 0,20 – 0,40 187
CD90 0,85 – 0,94 0,15 – 0,35 0,15 – 0,35 192
CD100 0,95 – 1,04 0,15 – 0,35 0,15 – 0,35 197
CD110 1,05 – 1,14 0,15 – 0,35 0,15 – 0,35 207
CD120 1,15 – 1,24 0,15 – 0,35 0,15 – 0,35 207
CD130 1,25 – 1,35 0,15 – 0,35 0,15 – 0,35 217
ThS Lương Thị Quỳnh Anh
19. 4. Thép có công dụng riêng
Thép đường ray
• Loại chất lượng cao với lượng chứa C = 0,5 – 0,8%; Mn
= 0,6 – 1%; S < 0,05%; P < 0,04%
Dây thép các loại
• Sản xuất bằng cách kéo nguội, dùng trong dây điện
thoại và trong sinh hoạt
• C thấp thì thường tráng Sn
• C = 0,5 – 0,7% dùng để cuốn thành lò xo tròn
Thép lá để dập nguội
• Đòi hỏi tính dẻo cao, C thấp 0.05 – 0.2%C (ferit)
• Lượng Si phải thấp (0.07 – 0.17%)
• Thường là thép sôi C5s, C8s, C10s, C15s...
• Thường tráng Sn (sắt tậy ) hoặc Zn (tôn) chống ăn mòn
19
ThS Lương Thị Quỳnh Anh
20. 6.1.4 Ưu, nhược điểm thép C
Ưu điểm
• Rẻ tiền, dễ nấu luyện, không dùng nguyên tố hợp kim đắt tiền
• Có cơ tính nhất định, tính công nghệ tốt
Nhược điểm
• Độ bền ở trạng thái cung cấp ( thường hóa) và trạng thái ủ
thấp, giới hạn đàn hồi ko vượt quá 700MPa, độ dẻo và độ dai
giảm đi rất mạnh
• Độ thấm tôi của thép C thấp, nếu môi trường tôi mạnh dễ làm
chi tiết biến dạng và gây nứt.
• Độ bền, nhất là độ cứng ở nhiệt độ cao (>3000C) rất thấp.
một phần do ko còn mactenxit nữa, một phần do hiện tượng
dão.
• Độ bền, tính chống mài mòn kém
• Độ bền chống ăn mòn thấp thép bị gỉ
20
ThS Lương Thị Quỳnh Anh
21. 6.2 Thép hợp kim
6.2.1 Định nghĩa, tính chất, phân loại
và kí hiệu
Định nghĩa
• Ngoài Fe, C, tạp chất còn có nguyên tố hợp kim (Cr, Ni,
Mn, Si, W, V, Mo, Ti,…)
Mn: 0,8 – 1%;
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 >1%;
B > 0,002% 21
ThS Lương Thị Quỳnh Anh
22. Tính chất
• Cơ tính:
+ Trạng thái không nhiệt luyện (VD trạng thái ủ) độ
bền của thép hợp kim không cao hơn nhiều so với
thép carbon
+ Sau nhiệt luyện, độ bền rất cao, độ dẻo, độ dai
giảm
+ Tính công nghệ giảm khi tăng lượng hợp kim hóa
• Tính chịu nhiệt (tính cứng nóng và tính bền
nóng) cao, giữ độ cứng cao ở trạng thái tôi và tính
chống dão tới 6000C, tính chống oxy hóa tới 800 –
10000C
• Tính chất vật lý và hóa học đặc biệt
Tính chống ăn mòn hóa học (thép ko gỉ, thép giản
nở, đàn hồi đặc biệt, thép từ tính, …)
22
ThS Lương Thị Quỳnh Anh
23. 6.2.2 Ảnh hưởng của nguyên tố hợp kim
a/ Sự hòa tan của nguyên tố hợp kim trong sắt
• Nguyên tố hợp kim có thể thay thế Fe trong mạng
- Fe (ferit hợp kim), hay mạng - Fe (austenit hợp
kim)
b/ Ảnh hưởng của nguyên tố hợp kim đến giản
đồ trạng thái Fe-C
• Ni, Mn, C, N, Cu,…
mở rộng vùng ổn định và
làm hạ nhiệt độ chuyển biến .
Đặc biệt, khi Mn > 10%, Ni >20% thép có tổ chức
austenit ở nhiệt độ thường.
• Cr, V, Ti, Mo, W, Nb, Si,…
thu hẹp vùng ổn định của và
nâng cao nhiệt độ chuyển pha (Cr có thể
hòa tan vô hạn trong - Fe) 23
ThS Lương Thị Quỳnh Anh
25. c/ Ảnh hưởng của nguyên tố hợp kim đến sự tạo thành
carbit trong thép hợp kim
• Các nguyên tố tạo cacbit là các kim loại thuộc nhóm
chuyển tiếp
• Nguyên tố nào có số điện tử ở phân lớp d của lớp ngoài
cùng lớn hơn 6 sẽ không có khả năng tạo cacbit (Ni, Co,
Al , Si, Cu, Zn – chỉ tạo thành dung dịch rắn với Fe)
• Nguyên tố có số điện tử ở phân lớp d nhỏ hơn 6 và càng
nhỏ thì khả năng tạo cacbit càng mạnh.
MoC, VC, ZrC, TiC, NbC
Fe, Mn, Cr, W, Mo, V, Zr, Ti, Nb
(Fe,Mn)3C Cacbit or Cr23C6, Cr7C3, Fe3W3C6
25
ThS Lương Thị Quỳnh Anh
26. d/ Tác dụng riêng biệt của các nguyên tố hợp kim chủ yếu
Các nguyên tố mở rộng vùng
Mangan
• Hòa tan vào ferit hóa bền ferit
• Làm tăng độ thấm tôi 4 lần (1% Mn đk tới hạn tăng 4 lần)
• Nhược điểm: làm hạt tinh thể lớn nhanh khi nung, tăng tính
giòn ram, giảm độ dẻo và độ bền
Niken
• Không tạo cacbit, làm tăng độ bền và độ dai va đập cho
ferit.
• Tác dụng làm nhỏ hạt cho thép thấm C.
• Hệ số tăng độ thấm tôi là 1.4 (trung bình)
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 26
27. Các nguyên tố mở rộng vùng α
Silic
• Không tạo cacbit
• Tăng tính ổn định ram, không tăng tính giòn
• Tăng tính chống oxy hóa cho thép ở nhiệt độ cao, tăng
độ bền chống dão (thép Cr)
• Tăng độ đàn hồi (1.5 – 2%Si, 0.5 – 0.9 Mn lò xo,
nhíp,…
• Hệ số tăng độ thấm tôi là 1.7 (trung bình)
Crom
• Tăng độ bền chống mài mòn
• Tạo cacbit dạng phức và hòa tan vào austenit ở nhiệt độ
>9000C.
• Cải thiện tính chống ram, độ bền ở nhiệt độ cao
• Hệ số tăng độ thấm tôi là 3.2
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 27
28. Môlipđen
• Tạo cacbit mạnh, khó hòa tan vào khi nung, thu hẹp vùng mạnh
(hơn cả Cr).
• Cải thiện tính chống ram do độ cứng thứ hai (Mo2C) khi ram
• Hệ số tăng độ thấm tôi mạnh: 3.8
Vanadi
• Gần giống Mo. VC nhỏ mịn nằm ở biên giới hạt, ngăn sự lớn lên của
hạt khi nung
• Tăng tính chống ram, tăng khả năng chống mài mòn
• Khó hòa tan vào thép nên giảm độ thấm tôi + độ cứng
Bo
• Tăng độ thấm tôi lên gấp 2 lần (0.001%B) thép C thấp + tb
• B tiết ra ở biên hạt austenit, ngăn cản sinh mầm P (C>0.7%)
Lưu huỳnh
• Kết hợp với Mn tạo MnS ( S: 0.08 – 0.13%), tác dụng làm gẫy vụn
phoi thép khi gia công cắt gọt thép cắt nhanh
ThS Lương Thị Quỳnh Anh
28
29. Tóm lại
Tăng độ thấm tôi Sử dụng Mn, Cr hay Ni
Cải thiện tính chống ram
(giữ độ cứng ở nhiệt độ cao khi
ram)
Sử dụng Cr, Mo, V và W
Nâng cao độ bền, chống mài
mòn
Sử dụng các nguyên tố tạo
cacbit
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 29
30. Nguyên
tố
Nâng cao độ
thấm tôi
Hóa bền
ferit
Làm nhỏ hạt Hình thành
cacbit
Cản trở sự
ram
Công dụng nổi bật
Cr Mạnh Trung bình Yếu Trung bình Trung bình Nâng cao độ thấm
tôi, chống ăn
mòn,chịu nhiệt
Mn Mạnh Mạnh Làm hạt to
nhanh
Yếu Yếu Thay cho Ni trong
thép ostenit
Si Yếu Mạnh Không Không, thúc đẩy
sự graphit hóa,
thoát C
Trung bình,
dưới 2500C
mạnh
Chống oxy hóa, chế
tạo thép kỹ thuật
điện, thép đàn hồi
Ni Trung bình Trung bình Không Không Không Nâng cao độ dai ak,
tạo thép ostenit
Mo Rất mạnh Yếu Trung bình Mạnh Mạnh Chống giòn ram loại
II và nâng cao độ
bền ở nhiệt độ cao
W Trung bình Yếu Trung bình Mạnh Mạnh
V Mạnh nhưng
VC khó hòa tan
vào γ
Yếu Mạnh Mạnh Mạnh Làm nhỏ hạt
Ti Không, TiC
không hòa tan
vào γ
Mạnh Rất mạnh Rất mạnh Không, vì TiC
không hòa
tan vào dung
dịch rắn
Làm nhỏ hạt mạnh
hơn cả V
31. e/ Khuyết tật trong thép hợp kim
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 31
Thiên tích nhánh cây
Đốm trắng
Giòn ram
32. Thiên tích nhánh cây
• Khi nguội từ lỏng:
DDR ít C + NTHK kết tinh trước nhánh cây
DDR giàu C + NTHK kết tinh sau vùng giữa các nhánh
cây
Sự khác về tphh giữa các nhánh cây thiên tích nhánh
cây
Nhiều NTHK nhiều nhánh cây
• Ảnh hưởng:
Khi cán, tạo thành thớ, cơ tính khác nhau theo các phương
khác nhau
Liên kết giữa các nhánh kém (tính dẻo thấp) nứt khi cán,
rèn
• Khắc phục:
Ủ khuếch tán trước rèn (1050 – 1100oC trong 8-10h)
Làm nguội chậm khi đúc
ThS Lương Thị Quỳnh Anh
32
33. Đốm trắng
• Vết nứt nhỏ dạng lốm đốm trắng trên bề mặt vật, thỏi cán
• Nguồn gốc để phát sinh phá hủy giòn
• Chỉ xảy ra ở thỏi cán của thép HK có độ thấm tôi cao: thép
Cr-Ni, Cr-Ni-W (Mo), ko xảy ra thỏi đúc
• Nguyên nhân:
1/ Do Hydro
• Hydro có khi luyện thép
• Độ hòa tan H2 trong thép rắn giảm dần khi < 200oC
• Trong thép cán, rèn với mật độ lớn, ko còn lỗ xốp, H2 bị
tích tụ dưới p lớn gây vết nứt chân chim
2/ Do chuyển biến và M ko đều th/gian và nhiệt độ
giữa vùng nhánh cây & vùng giữa nhánh cây Ứng suất
Đốm trắng (chỉ thép HK tb và cao)
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 33
34. Đốm trắng
• Biện pháp:
Sấy khô phế liệu (sắt, thép vụn), nhiên liệu, trợ dung
trước khi luyện
Nguội thép xuống dưới A1 từ 50 – 100oC (sau biến
dạng nóng) giữ nhiệt dài (có thể hơn 10h) để hydro
kịp khuếch tán khỏi ferit
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 34
35. Giòn ram
• Giòn ram loại I (280 – 350oC) do:
Cacbit dạng tấm tiết ra khỏi mactenxit trên biên giới pha
dư Mram
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 35
36. • Giòn ram loại II (500 – 600oC)
Nguội ngoài không khí sau ram
Nguội nhanh ram lại 500 – 600oC (thời gian lâu)
Nguyên nhân:
Có thể nguội chậm gây tiết pha giòn kích thước nhỏ trên
biên hạt.
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 36
37. 6.2.3. Phân loại thép hợp kim
• a. Theo tổ chức tế vi:
• ở trạng thái cân bằng:
• Thép trước cùng tích (F + P)
• Thép cùng tích (P)
• Thép sau cùng tích (P + cacbit thứ hai)
• Thép Le (cùng tinh Le)
• Thép Austenit ( austenit)
• Thép ferit (F)
• ở trạng thái thường hóa
• Thép P: thép HK thấp, tổ chức vẫn là P (xocbit, trustit)
• Thép mactenxit: thép HK trung bình và cao, tổ chức là
Mactenxit (thép tự tôi)
• Thép austenit: thép HK cao, tổ chức austenit
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 37
38. • b. Phân loại theo nguyên tố hợp kim: dựa vào
nguyên tố hợp kim chính của thép
• c. Phân loại theo tổng lượng các nguyên tố
hợp kim
• Thép HK thấp: tổng lượng HK <2.5% (loại P)
• Thép HK trung bình: 2.5 – 10% (P – M)
• Thép HK cao: >10% (M hay A)
• d. Phân loại theo công dụng
• Thép cán nóng thông dụng
• Thép kết cấu
• Thép dụng cụ
• Thép HK đặc biệt
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 38
39. • 4. Ký hiệu thép HK
• Theo hệ thống chữ và số
• Vd: 18CrMnTi, 60Si2
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 39
40. Thép cán nóng thông dụng
• Thành phần hóa học: C không quá 0.2%, nguyên tố
HK: ở mức vi lượng (thấp) thường ≤ 2%
• Tính chất
• Độ bền cao,đặc biệt giới hạn chảy
• Tính dẻo đảm bảo từ 18 – 20%
• Tính hàn tốt
• Tính chống ăn mòn trong khí quyển
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 40
41. 1. Thép HK vi lượng
• Mn ≤ 1.5%, chứa lượng < 0.1% các nguyên tố V,Ti,Nb
• Cơ tính rất cao do sự giảm kích thước hạt và sự có mặt
pha thứ hai tiết ra (VC, TiC, NbC)
• Sử dụng làm chi tiết đòi hỏi có giới hạn đàn hồi cao, độ
dai va đập ở nhiệt độ thấp đảm bảo (ống dẫn khí, dẫn
dầu, kết cấu ở vùng băng giá, chi tiết trong ôtô,..)
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 41
42. 2. Nhóm thép hai pha đối nghịch (F – M)
• Hàm lượng C (0.08 – 0.15%), Mn (1 – 1.5%)
• Tổ chức tế vi gồm nền F ko chứa Xe và “hòn
đảo nhỏ” M (10 – 20%)
• Giới hạn đàn hồi: 300 – 350MPa. sau tạo hình
bằng rèn, dập tăng lên không thấp hơn 500MPa
• Độ bền kéo: 650 – 700 MPa
• Độ dẻo: 25 – 30%
• Có hai cách chế tạo:
Cách 1: nung lên trên nhiệt độ nằm giữa
AC1 và AC3 và làm nguội nhanh (tôi)
Cách 2: tôi trực tiếp sau cán nóng
• Cải thiện khả năng tôi: thêm 0.5% Cr, 0.4% Mo
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 42
43. 3. Nhóm thép HK thấp
• Giới hạn chảy cao, tính chống ăn mòn tốt, rẻ
• Cu: 0.2 – 0.55% (cải thiện tính chống ăn mòn – tạo
oxit đồng xen kẽ với oxit sắt, cấu trúc sít chặt)
• Ni, Cr: 0.5%, P≤ 0.15% (tăng tác dụng của Cu, tăng
độ bền kéo) vỏ lò cao thiết bị thu bụi
• 19Mn, 09Mn2, 14Mn2: tính hàn cao (làm ống dẫn
dầu, khí đốt dưới áp lực cao
• 17MnSi, 14CrMnSi: cơ tính cao, làm kết cấu chịu lực
trong vận tải (dầm ôtô, đóng toa xe,…)
• 35CrSi, 25Mn2Si: làm cốt cho bê tông cường độ cao
• 15CrSiNiCu: kết cấu tại vùng khí hậu biển
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 43
44. Thép HK kết cấu
• Chế tạo chi tiết máy (các loại trục, bánh răng, thanh
truyền lực, lò xo, vòng bi,…)
• Đặc điểm:
• Tính chất: có tính công nghệ tốt và cơ tính tổng hợp tốt
(độ dai va đập ở lõi, độ cứng bề mặt, chịu tải tốt)
• Thành phần C: giới hạn 0.1 – 0.6%
• Nguyên tố hợp kim: nâng cao độ thấm tôi và cơ tính.
Thường chỉ 1 – 3%
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 44
45. 1. Thép thấm C
• Lượng C thấp (0.1 – 0.25%) – đảm bảo chi tiết có độ dai
va đập cao
• Nguyên tố hợp kim: tăng tính thấm tôi, không làm hạt
lớn, tăng tính chống mài mòn
• Các mark thép:
• Thép C: C10, C15, C20, C25, C38 chi tiết nhỏ, mỏng
• Thép HK: 15Cr, 20Cr, 20CrNi, 15CrV chi tiết cho máy
móc, ô tô.....
• Thép HK chất lượng cao: 18CrMnTi, 20CrMnTi (thép di
truyền hạt nhỏ). Nhóm này có Ti cacbit TiC tạo lớp
bền trên lớp bề mặt độ bền cao.
• Thép HK chất lượng đặc biệt cao: 12CrNi4WA,
18CrNi4WA chế tạo trục cán, vòng bi xe tải (y/c P,S
rất thấp)
• NL: Thấm C, tôi + ram thấp
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 45
46. 2. Thép hóa tốt
• Lượng C trung bình (0.3 – 0.5%) – chịu tải trọng tĩnh và va
đập cao, độ bền độ dai cao tăng bền tăng dẻo
• Nguyên tố HK: tăng độ thấm tôi (Cr, Mn, Si, Ni <1%, B
<0.005%), làm nhỏ hạt và tránh giòn ram (Ti < 0.1%, Mo
<0.3%)
• Có 2 nhóm:
• Nhóm thép C: C35, C40, C45, C50
• Nhóm thép HK: 40Cr, 40CrNi, 30CrMnSi, 38CrNi3Mo,
38CrNi3MoV
• Dùng cho chi tiết chịu tải dưới dạng trục, bánh răng....
• NL: Tôi + ram cao + tôi TSC
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 46
47. 3. Nhóm thép đàn hồi
• Lượng C cao (0.5 – 0.7%) – không bị biến dạng
dẻo khi làm việc
• Nguyên tố HK: chủ yếu Mn và Si (1 -2%) – nâng
cao tính đàn hồi, Cr, Ni, V – tăng độ thấm tôi, ổn
định tính đàn hồi
• Dùng chế tạo chi tiết đàn hồi: lò xo, nhíp....
• Các mark thép:
• Nhóm thép C: C60, C70, C80
• Nhóm thép HK: 60Si2, 65Mn, 65CrMnSi, 65CrV
• NL: Tôi + ram trung bình (trustit ram)
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 47
48. 4. Nhóm thép công dụng riêng
a. Thép dễ cắt
• Yêu cầu độ cứng vừa phải, phoi thép dễ gãy, không bám
dính vào dao cắt, đảm bảo tốc độ cắt cao, bề mặt nhẵn
bóng (Bulong, ốc, vít, bạc, bánh răng,…)
• Dùng chế tạo chi tiết máy không quan trọng
• Thành phần hóa học:
• Lượng C: không quá 0.5%
• P: 0.05 – 0.15%; S: 0.1 – 0.3% dễ gãy phoi
• Mn cao giảm tác hại của S, tạo pha MnS
• Mác thép: 12S, 20S, 30S, 40MnS
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 48
49. • b. Thép ổ lăn (ổ bi, ổ đũa)
• Chịu ứng suất tiếp xúc cao với số lượng chu kì
ứng suất lớn yêu cầu độ bền mỏi tiếp xúc và
chống mài mòn cao
• Thành phần hóa học:
• Lượng C cao (khoảng 1%) độ cứng cao
• S < 0.02%, P < 0.027% không có rỗ xốp
• Cr: 0.6 – 1.5%; Mn, Si, Mo tăng độ thấm tôi
• Tổ chức: đồng nhất,không thiên tích cacbit,
cacbit dư nhỏ mịn và phân bố đều thép chất
lượng cao
• Mác thép: OL100Cr2. OL100Cr2SiMn
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 49
50. 6.2.4 Thép HK dụng cụ
1. Nhóm thép dụng cụ cắt gọt
• Độ cứng cao: > 60 HRC
• Tính chống mài mòn cao (% C từ 0.6 – 1.4%)
• Tính cứng nóng: > 58 HRC ở nhiệt độ ram lớn nhất
• Độ bền uốn cao, độ bền xoắn cao
• Độ thấm tôi cao
• NL: Tôi + ram thấp
• Công dụng: dụng cụ cắt gọt (dao cắt), dụng cụ cầm tay
(dũa), mũi khoan tay......
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 50
51. • a. Thép HK dụng cụ cắt năng suất thấp
• Tốc độ cắt chỉ 5 – 10m/phút
• Tăng độ thấm tôi: Cr (1%), Mn (1 – 2%)
• Tăng độ cứng, tính chống mài mòn: Si (1%), W (4 – 5%)
• Mác thép: 100Cr2, 90CrSi, 90Mn2, 140CrW5
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 51
52. b. Thép dụng cụ cắt năng suất cao (thép gió)
• %C = 0.7 – 1.5%
• v = 15 – 30m/ph
• Phải có độ cứng, tính chống mài mòn cao
• Độ thấm tôi cao
• Tính cứng nóng cao ở 500 – 600oC
• Đảm bảo độ bền nóng
• Nguyên nhân:
o Oxh bong tróc kim loại, cần HK hóa bằng Cr, Si
o Phá hủy trên biên giới hạt, cần HK hóa nâng cao
kết tinh lại bằng Co
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 52
53. Cr (4%): tăng độ thấm tôi
• W (9 – 18%): tạo tính cứng nóng cao
• V (1 – 2%): tăng mạnh tính chống mài mòn
• Co (5 – 10%): cải thiện tính cứng nóng
• Mo (1%): 1% Mo thay thế được 2% W theo trọng lượng
• Chia làm hai nhóm:
• Năng suất cắt bình thường (tốc độ cắt khoảng 25m/ph):
80W18Cr4VMo, 90W9Cr4V2Mo,…
• Năng suất cắt cao (tốc độ cắt >35m/ph):
90W18Cr4V2Mo, 95W9Co5Cr4V2Mo,…
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 53
54. 2. Thép làm khuôn dập
• a. Thép khuôn dập nguội (dập ở t < to
KTL)
• Yêu cầu:
• Độ cứng cao: 56 – 62 HRC
• Tính chống mài mòn cao
• Độ bền và độ dai: đảm bảo chịu được tải trọng va đập ở
mức vừa phải
• Thành phần C cao (1%)
• Cr, Mn, Si, W: tăng độ thấm tôi – lượng nguyên tố phụ
thuộc vào kích thước khuôn, tính cứng nóng, tính chống
mài mòn
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 54
55. • Cac mark thep:
• 1. 100CrWMo, 90CrSi, 100Cr2, 80W18Cr4MoV,
90W9Cr4VMo
• 2. 210Cr12, 160Cr12, 130Cr12V
• 3. 40CrSi, 40CrMnSi
• NL:
• Nhóm 1: Tôi + ram thấp (trừ thép gió)
• Nhóm 2: Tôi + ram thấp hoặc tôi + ram cao
• Nhóm 3: Tôi + ram cao
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 55
56. b. Thép làm khuôn dập nóng
• Chịu tải trọng lớn và va đập ở nhiệt đô >10000C
• Yêu cầu:
• Độ bền và độ dai cao
• Tính chống mài mòn cao
• Tính chịu nhiệt cao
• Độ thấm tôi lớn
Thành phần C trung bình (0.3 – 0.6%)
• Cr, Ni, Mo, W,.. Đảm bảo tính thấm tôi, tính bền nóng,
tính chống ram tốt
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 56
57. • Có 2 loại:
• Thép làm khuôn rèn: kích thước lớn, chịu va đập mạnh,
bề mặt nóng 500 – 5500C (50CrNiMo, 50CrNiW,
50CrMnMo)
• Thép làm khuôn chèn, ép: kích thước bé, chịu nhiệt cao,
tính chống ram tốt (30Cr2W8V, 40Cr2W5MoV,
40Cr5W2VSi)
• NL: Tôi + ram cao
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 57
58. 3. Thép làm dụng cụ đo lường
• Yêu cầu:
• Độ cứng và tính chống mài mòn cao: 63 – 65 HRC
• Kích thước không thay đổi: hệ số giản nở nhiệt nhỏ,
sự ổn định của tổ chức tế vi
• Khả năng mài bóng cao, ít biến dạng khi nhiệt luyện
• Thành phần C cao (1%) cho cấp đo chính xác cao
• Cr, Mn (1%): tôi ít bị biến dạng
• Công dụng: thước panme, thước kẹp, elip...
• Có 3 loại cho cấp đo thấp
• Thép thấm C: C15, C20, 15Cr, 20Cr, 12CrNi3A,…
• Thép hóa tốt: C50, C55
• Thép 38CrMoAlA
• NL: Tôi + gia công lạnh + ram thấp + hóa già
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 58
59. 6.2.5 Thép HK có tính chất lý, hóa đặc biệt
• 1. Thép không gỉ
• a. Khái niệm: họ hợp kim, chống ăn mòn trong
các môi trường khác nhau
• Dựa vào tốc độ ăn mòn để đánh giá tính “không
gỉ”:
• - Trong môi trường ăn mòn yếu (kk, nước
ngọt,…)
• + v < 0,01mm/năm thép hoàn toàn không gỉ
• + v < 0,1 mm/năm thép không gỉ
• + v > 0,1 m/năm bị gỉ
• - Trong môi trường ăn mòn mạnh (dung dịch
axit, muối, …):
• + v < 0,1 mm/năm chịu axit, muối tốt
• + v > 1mm/năm bị gỉ
• Cr có vai trò quyết định tính không gỉ
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 59
60. • b. Thép không gỉ mactenxit
• Các mác thép:
• + 12Cr13, 20Cr13: có tính mềm dẻo đồ trang
sức, ốc vít, chi tiết chịu nhiệt (<4500C) – cánh
tuabin hơi,…
• + 30Cr13, 40Cr13: độ cứng, giới hạn đàn hồi
cao làm lò xo, dụng cụ đo, chi tiết chịu ứng suất
cao, ăn mòn hoặc nhiệt độ cao (4500C), dụng cụ
y tế,…(nếu tôi thì cơ tính cao)
• Nhiệt luyện: tôi và ram cao
• Tóm lại: chống ăn mòn kém nhất trong các loại
thép không gỉ
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 60
61. c. Thép không gỉ ferit
• Chia làm ba nhóm:
• - 13% Cr, C < 0,08%, 0,2% Al (mở rộng vùng α): tính hàn
cao, dùng trong CN dầu mỏ
• - 17% Cr (12Cr17 – dùng nhiều nhất, có thể thay thế
thép không gỉ γ): dùng trong CN sx HNO3, hóa thực
phẩm...khó hàn thêm 0,8% Ti – 08Cr17Ti
• - 20 – 30%Cr (15Cr25Ti): tính chống oxy hóa cao
• Tóm lại: giới hạn đàn hồi cao hơn thép γ, dễ gia công
biến dạng dẻo nguội
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 61
62. d. Thép không gỉ γ
• Thêm Ni (mở rộng vùng γ)
• Mác thép: 12Cr18Ni9, 17Cr18Ni9, 12Cr18Ni9Ti,
04Cr18Ni10, 08Cr18Ni10, 1Cr18Ni10Ti,
12Cr18Ni10Ti
• Ưu điểm:
• - Tính chống ăn mòn cao: ổn định trong HNO3,
H2SO4 nguội, HCl loãng, nguội (dùng trong CN
SX axit, hóa dầu, thực phẩm)
• - Tính dẻo cao (δ = 45 – 60%): dễ cán nguội, sử
dụng được ở nhiệt độ rất thấp (vùng băng giá,
kỹ thuật lạnh,…)
• - Cơ tính đảm bảo: sau biến cứng bằng bd nguội
thì độ bền rất cao (thiết bị hóa học chịu tải)
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 62
63. • Nhược điểm:
• - Đắt tiền: do có nhiều Ni dùng Mn thay thế
một phần Ni. Vd: 10Cr14Mn14Ni4Ti thay cho
12Cr18Ni10Ti (cho môi trường ăn mòn yếu)
• - Khó cắt gọt
• - Dễ bị ăn mòn theo biên hạt giảm lượng C,
thêm nguyên tố tạo cacbit mạnh hơn Cr
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 63
64. e. Thép không gỉ γ – α
• Cr: 18 – 28%, Ni: 5 – 9% tổ chức là hỗn hợp γ và α
(12Cr21Ni5Ti)
• Cơ tính:
• - Không bị giòn như thép ferit
• - giới hạn đàn hồi cao gấp 3 lần thép γ
• - Độ chống ăn mòn đảm bảo, đặc biệt trong điều kiện
chịu áp lực, chịu ăn mòn tập trung, ăn mòn dạng hốc
trong khí quyển có tính xâm thực mạnh (ống xả, lỗ van
xả, ống dẫn hơi hóa chất,…)
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 64
65. f. Thép hóa cứng tiết pha (thép không gỉ γ – M)
• Có thể hóa bền bằng hóa già
• Ưu điểm:
• - Dễ gia công bằng biến dạng nguội và cắt gọt ở trạng
thái tương đối mềm
• - Hóa bền bằng hóa già ở vùng nhiệt độ tương đối thấp
để tránh biến dạng hoặc oxy hóa
• Mác thép: 361 (17 – 7 PH) theo tiêu chuẩn Mỹ
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 65
66. 2. Thép và HK có tính chống mài mòn cao
• Có 4 loại:
• - Thép có độ cứng cao, không có điểm mềm sau khi tôi
(thép ổ bi, thép khuôn dập nguội – 210Cr12, thép có độ
cứng bề mặt cao bằng tôi bề mặt, hóa nhiệt luyện,…
• - Thép mangan cao (Hadfield)
• - Thép graphit hóa
• - Hợp kim cacbit đúc
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 66
67. • a. Thép Hadfield
• Thành phần: 1,3%C, 13%Mn (130Mn13Đ)
• Tổ chức: γ độ cứng thấp, độ dẻo dai cao
• Khi làm việc dưới áp lực lớn, chịu tải va đập, lớp
bề mặt bị bd dẻo
• Ứng dụng: răng gàu xúc, xích xe tăng, xích máy
kéo, cổ biên máy đập đá, bi nghiền, vỏ máy
nghiền, cối nghiền đá,…
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 67
68. b. Thép graphit hóa
• Tồn tại graphit tác dụng bôi trơn
• 1,5 – 2%C; 1 – 2%Si
• Tạo graphit bằng ủ graphit hóa
• Sau tôi độ cứng đạt tới 63HRC, tính chống mài mòn rất
cao
• ứng dụng: khuôn kéo, khuôn dập nguội, bạc lót,…
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 68
69. • c. Hợp kim cacbit đúc
• Tồn tại chủ yếu là pha cacbit độ cứng rất cao, bền
vững
Hai phương pháp: thiêu kết và đúc
• Hợp kim cacbit đúc: chứa lượng C lớn (4%), nguyên
tố tạo cacbit tổ chức chứa lượng cacbit lớn (40 –
60%)
• 250Cr28, 300Cr23B2Si2Ti: tổ chức gồm cacbit và
ledeburit (chi tiết chịu va đập không cao: máy nông
nghiệp, xe chở quặng,…)
• 350Cr7Mn7Si, 300Cr26Ni4Mn: tổ chức gồm cacbit
nhỏ mịn trên nền γ – M (chi tiết chịu tải va đập tương
đối cao: răng máy xúc, đầu búa chèn, …)
• 110Mn13, 300Mn4, 110Cr14W13V2MnSi: tổ chức gồm
cacbit trên nền γ hoặc γ – M (chi tiết chịu tải va đập
cao: dao cắt đất cứng, gầu xúc quặng sắt,…)
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 69
70. 3. Thép và HK chịu nhiệt
• a. Yêu cầu
• - Tính ổn định nóng (tính bền hóa học ở nhiệt độ cao):
tránh oxy hóa, chống sự phá hủy của môi trường ở nhiệt
độ cao. Nguyên tố hợp kim sử dụng: 9 – 26%Cr, 1 –
2%Al và Si (tạo Cr2O3, Al2O3, SiO2 – màn bảo vệ)
• - Tính bền nóng (giữ được độ bền cơ học ở nhiệt độ
cao): nhiệt độ nóng chảy cao, nhiệt độ kết tinh lại cao
(thép γ), hạt to. Nguyên tố hợp kim cần dùng: Mo, W,
Nb, Ti, Zr, Mn,Ni
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 70
71. b. Thép làm supap xả
• Điều kiện làm việc: chịu tải trọng cao, chịu nhiệt cao
(650 – 7000C), không giảm độ cứng và độ bền, chịu va
đập, mài mòn, cơ tính tổng hợp cao
• Supap xả cho động cơ loại nhỏ và vừa: 40Cr9Si2,
40Cr10Si2Mo (thép M)
• Supap xả cho động cơ lớn: 30Cr13Ni7Si2,
45Cr14Ni14W2Mo (thép bền nóng γ)
• Supap nạp có nhiệt độ làm việc không cao nên thường
làm bằng thép 40CrNi
• NL: Tôi + ram cao + tôi bề mặt TSC
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 71
72. • c. Thép làm nồi hơi và tuabin hơi
• Điều kiện làm việc: nhiệt độ hơi nước 5400C với 250at
hoặc 5600C với 160at
• Chia làm hai nhóm:
• - Nhóm thép nồi hơi:
• + Nồi hơi áp suất trung bình (dưới 60at), t0 không quá
4500C: CT34, CT38, C15, C20
• + Ống dẫn hơi, ống quá hơi: t0 = 540 – 5600C (12CrMo,
12CrMoV),
• + Tuabin hơi (t0 = 540 – 5600C) dùng 15Cr12WNiMoV,
12Cr13, 15Cr11MoV,
• + Nồi hơi áp suất siêu cao: dùng thép HK loại γ như
9Cr14Ni19W2NbB
• - Nhóm thép bắt chặt: làm chi tiết bắt chặt như bulong,
vít cấy, …Yêu cầu có giới hạn chảy cao (30CrMo,
35CrNi3MoA, 38CrMoAlA, 25Cr2MoVA, 40CrNi2MoA,…)
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 72
73. d. Hợp kim bền nóng
• Tính bền nóng cao hơn 8000C
• Các loại hk bền nóng:
• - Trên cơ sở Ni: có hai loại Nicrom (Ni – Cr) và Nimonic
(77%Ni – 20%Cr – 2%Ti – 1%Al). Dùng làm dây điện
trở, chi tiết trong động cơ phản lực, tuabin khí,…
• Trên cơ sở Cr: chịu được nhiệt độ 11000C (dài hạn) và
tới 15000C (ngắn hạn)
• Trên cơ sở Mo: làm việc lâu dài ở 15000C
• Trên cơ sở W: làm việc lâu dài ở 2000 – 25000C
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 73
74. 4. Thép và hợp kim từ tính
a. Thép và hợp kim từ cứng
• Làm nam châm vĩnh cửu
• Yêu cầu: lực khử từ Hc lớn, năng lượng từ
(B.H)max cao và tổn thất từ trễ cao
• Các yếu tố gây ra xô lệch mạng đều làm tăng
Hc, tăng độ cứng
• Các loại thường dùng:
- Thép C: CD100 – CD120, tôi để tạo M
- Thép hợp kim Cr, Cr – W, Cr – Co,…nhiệt
luyện thích hợp
- Hợp kim từ cứng hệ Fe – Ni – Al, Fe – Ni – Al
– Co
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 74
75. b. Thép và hợp kim từ mềm
• Làm lõi máy biến áp, stator máy điện, nam châm
điện,…
• Yêu cầu: lực khử từ Hc nhỏ, khả năng từ hóa
cao (độ từ thẩm lớn), tổn thất từ trễ nhỏ
• Hk phải ở trạng thái cân bằng nhất, ít yếu tố gây
xô lệch mạng nhất và hạt lớn, mềm dẻo
• Các loại thường gặp:
- Sắt nguyên chất kỹ thuật: làm thiết bị có dòng
điện 1 chiều, xung nhỏ
- Thép kỹ thuật điện (thép Si): nam châm điện,
lõi máy biến áp, stator máy điện,…
- HK có độ từ thẩm ban đầu cao (hợp kim
permaloi)
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 75
76. 5. Thép và HK có tính chất vật lý đặc biệt
khác
• Hk có điện trở lớn (làm biến trở, dây đốt nóng)
• Hk có tính giản nở nhiệt và đàn hồi đặc biệt
• HK nhớ hình
• đọc thêm
• Thép Nito tự đọc
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 76
79. Đặc điểm
• Hk của Fe-C (C%>2.14)
• Ngoài ra còn 1 số nguyên tố khác như
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 79
80. BT1
• Cho thép C dùng làm kết cấu máy với QTNL: Thấm C +
tôi + ram thấp ứng dụng làm các chi tiết nhỏ, mỏng.
Chọn các mác thép thích hợp với yêu cầu trên (theo
TCVN)
• Nếu cho biết độ cứng bề mặt là 59-63HRC, độ cứng lõi
là 30-42 HRC, hãy chọn chính xác 1 mác thép phù hợp.
Nêu các yêu cầu thành phần hóa tương ứng, giới hạn
chảy, giới hạn bền ở trạng thái cán nóng
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 80
81. BT2
• Chi tiết bánh răng có độ chịu mài mòn thấp, sử dụng
thép C, QTNL: Thường hóa + tôi + ram cao, hãy chọn
các mác thép phù hợp yêu cầu đặt ra.
• Với các yêu cầu: giới hạn chảy 36 kg/mm2 , giới hạn
bền 61 kg/mm2 , độ cứng trạng thái ủ 197 HB, hãy
lựa chọn 1 mác thép thích hợp (theo TCVN). Từ đó cho
biết thành phần hóa và ký hiệu theo các tiêu chuẩn của
Nga, Nhật, Mỹ (theo AISI)
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 81
82. BT3
• Cho mác thép HK có công dụng làm khuôn dập nguội,
độ bền mài mòn cao với QTNL: Tôi + ram cao. Hãy chọn
ra các mác thép thích hợp (kí hiệu theo TCVN) và cho
biết yêu cầu độ cứng của nhóm thép này.
• Nếu biết loại khuôn này được tôi ở 950 – 1000oC (môi
trường nguội là dầu) và ram ở 200 – 250oC, hãy chọn 1
mác thép thích hợp trong nhóm này, nêu các tp hóa, các
mác tương đương kí hiệu theo tiêu chuẩn Nhật, Mỹ,
Trung Quốc.
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 82
83. 6.3.1 Phân loại gang
• Theo tổ chức tế vi: gang trắng, gang xám, gang cầu và
gang dẻo
6.1.2 Gang trắng ( carbon ở dạng liên kết )
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 83
84. 6.1.3 Gang có carbon ở dạng graphite
1- Sự graphite hóa
• Graphite được tiết ra trực tiếp từ pha lỏng hoặc
phân hủy Xê
• Thúc đẩy quá trình graphite hóa bằng:
- Nguyên tố graphite hóa: Si, Al, Ti, Ni, Cu, ...các
nguyên tố hạn chế qt graphite hóa như: Mn, Mo,
S, Cr, V,...
- Làm gang nguội chậm
- Biến tính gang lỏng bằng ng tố tạo mầm
graphite
- Không nên quá nhiệt gang lỏng (làm mất tâm
mầm kết tinh)
• Cơ chế hình thành:....
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 84
85. 2-Gang xám
a. Tổ chức tế vi:
• C ở dạng tự do là chủ yếu, 0 – 1% C dạng liên kết
(Fe3C)
• - Gang xám F: chỉ có 2 pha (graphit tấm và nền F)
• - Gang xám F – P: graphit tấm và nền F – P (0,1 – 0,6%
C liên kết)
• - Gang xám P: graphit tấm và nền P (0,6 – 0,8%C liên
kết)
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 85
86. b. Cơ tính gang xám
• Cơ tính thấp do ảnh hưởng của graphit (pha có độ bền
thấp)
• Giới hạn bền nén gần bằng thép
• Giới hạn bền kéo, độ dẻo, độ dai thấp hơn nhiều so với
thép
• Độ cứng thấp, dễ cắt gọt
• Cơ tính của gang xám phụ thuộc vào số lượng độ lớn và
sự phân bố của graphit. Ngoài ra, nền kim loại cũng ảnh
hưởng đến cơ tính
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 86
87. c. Các mác gang xám và công dụng
• - GX00, GX12-28, GX15-32: tổng lượng C cao, graphit
tấm nhiều, kích thước to, nền là F – P cơ tính thấp
(dùng cho chi tiết chịu va đập nhiệt)
• - GX21-40, GX24-44, GX32-52: graphit tấm ít, mịn, phân
bố đều, nền là P cơ tính cao (chi tiết chịu lực, chịu
mài mòn
• - GX36-56, GX40- 60: ít graphit, độ mịn cao, phân bố
đều, nền là P nhỏ mịn cơ tính cao (chi tiết chịu mài
mòn, chịu tải trọng nặng)
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 87
88. 3- Gang dẻo
• Tổ chức tế vi: graphit dạng cụm
• Có 3 loại gang dẻo: F, F – P, P
• Cơ tính: độ bền kéo cao hơn gang xám nhưng kém hơn
gang cầu, độ dẻo khá cao
• Mác thép: kí hiệu GZ – giới hạn bền kéo – độ dẻo
(GZ35-10, GZ70-02,...)
• ứng dụng: chi tiết nhỏ, hình dạng phức tạp, thành mỏng,
chịu va đập
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 88
89. • 4- Gang Cầu
• Tổ chức tế vi: graphit dạng cầu
• Có 3 loại gang cầu: F, F – P, P
• Cơ tính: cơ tính tổng hợp cao gần bằng thép C
phụ thuộc chủ yếu vào nền kim loại. Graphit
càng tròn, càng nhỏ, càng ít thì cơ tính càng cao
• Mác: kí hiệu GC – giới hạn bền kéo – độ dãn dài
tương đối (GC40 – 10, GC60-2,...)
• Ứng dụng: chi tiết chịu lực lớn, chịu tải trọng va
dập, chịu mài mòn như trục khuỷu ô tô, trục
cam, trục cán, thân tua bin hơi,...
• 5- Gang hợp kim – đọc thêm
ThS Lương Thị Quỳnh Anh 89