Giáo trình kim loại thiết bị nhiệt - đúc kim loại

§¹i häc ®μ n½ng -

Tr−êng §¹i häc kü thuËt

TS. §inh Minh DiÖm

Kim lo¹i thiÕt bÞ nhiÖt

§μ n½ng, 2003

Gi¸o tr×nh

§¹i häc ®μ n½ng -

Tr−êng §¹i häc kü thuËt

TS. §inh Minh DiÖm

Tãm t¾t bμi gi¶ng

PhÇn 2

§óc kim lo¹i

§μ n½ng, 2003

§¹i häc ®μ n½ng -

Tr−êng §¹i häc kü thuËt

TS. §inh Minh DiÖm

Tãm t¾t bμi gi¶ng

Ch−¬ng 4

Gia c«ng c¾t gät kim lo¹i

§μ n½ng, 2003

§¹i häc ®μ n½ng -

Tr−êng §¹i häc kü thuËt

TS. §inh Minh DiÖm

Tãm t¾t bμi gi¶ng

Kü thuËt c¬ khÝ

§μ n½ng, 2003

1

Ch−¬ng 1: vËt liÖu kim lo¹i

1.1. TÝnh chÊt cña kim lo¹i

1.1.1 TÝnh chÊt ho¸ häc

• Kim lo¹i lµ c¸c nguyªn tè ho¸ häc ë phÝa tr¸i b¶ng tuÇn hoµn Men®eleÐp.

• Kim lo¹i tham gia c¸c ph¶n øng víi ¸ kim;

• CÊu t¹o nguyªn tö: líp ®iÖn tö ngoµi cïng dÔ t¸ch khái h¹t nh©n trë thµnh ®iÖn

tö tù do vµ nguyªn tö trë thµnh ion d−¬ng.

• Ngoµi ra trong thùc tÕ chÕ t¹o c¸c chi tiÕt m¸y ta cÇn kÓ ®Õn tÝnh chÞu ¨n mßn,

tÝnh chÞu nhiÖt , tÝnh chÞu a xÝt, . . . cña kim lo¹i vµ hîp kim cña chóng.

1.1. 2 TÝnh chÊt vËt lý

• Kim lo¹i lµ vËt liÖu cã ¸nh kim;

• HÖ sè gi·n në nhiÖt kh¸c nhau;

• Cã tÝnh dÉn ®iÖn, dÉn nhiÖt tèt;

• Khèi l−îng riªng (γ) vµ nhiÖt ®é nãng ch¶y ( To

nc ) kh¸c nhau;

• Kim lo¹i cã cÊu tróc m¹ng tinh thÓ ;

1.1. 3 TÝnh c«ng nghÖ

Kim lo¹i cã ®é bÒn, ®é dÎo cao, cã kh¶ n¨ng gia c«ng nãng hoÆc gia c«ng

nguéi,... §Æc tr−ng cho tÝnh c«ng nghÖ cña vËt liÖu lµ : tÝnh ®óc, tÝnh rÌn, tÝnh hµn

vµ tÝnh gia c«ng c¾t gät vµ nhiÖt luyÖn (gia c«ng xö lý nhiÖt).

a. TÝnh ®óc

• TÝnh ch¶y lo·ng cao (nªn kh¶ n¨ng ®iÒn ®Çy lßng khu«n tèt);

• Cã tÝnh co ngãt khi kÕt tinh (®«ng ®Æc).

• TÝnh thiªn tÝch: Sù kh«ng ®ång nhÊt vÒ thµnh phÇn ho¸ häc cña kim lo¹i

trong vËt ®óc.

• TÝnh hoµ tan khÝ

b. TÝnh rÌn

Kh¶ n¨ng biÕn d¹ng vÜnh cöu cña kim lo¹i khi chÞu t¸c dông cña ngo¹i lùc

®Ó t¹o nªn h×nh d¸ng nhÊt ®Þnh mµ kh«ng bÞ ph¸ huû.

c. TÝnh hµn

Kh¶ n¨ng t¹o nªn mèi liªn kÕt kh«ng thÓ th¸o rêi ®−îc gäi lµ mèi hµn.

d. TÝnh c¾t gät

Kh¶ n¨ng cho phÐp gia c«ng trªn c¸c m¸y c¾t gät nh−: tiÖn, phay, bµo,

khoan, mµi ... TÝnh c¾t gät phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè .

VÝ dô : ThÐp Ýt c¸c bon dÔ c¾t gät h¬n thÐp c¸c bon cao;

Gang x¸m dÔ gia c«ng c¾t gät h¬n gang tr¾ng).

e. TÝnh NhiÖt luyÖn : Kh¶ n¨ng cho phÐp thay ®æi c¬ tÝnh vµ mét sè tÝnh chÊt cña

vËt liÖu nhê qu¸ tr×nh xö lý nhiÖt.

1. 2 Ph©n lo¹i vËt liÖu kim lo¹i (®¬n chÊt)

Theo mµu s¾c

Kim lo¹i ®en : Fe; theo [12] cßn cã Co, Ni, Mn,... ( mµu ®en x¸m)

Kim lo¹i mµu : Al, Cu, Pt, Au, ....

2

Theo nhiÖt ®é nãng ch¶y

NhiÖt ®é Khèi l−îng riªng

nãng ch¶y o

C g/cm3

Cu : 1083 8,93

Ni : 1450 8,90

Kim lo¹i khã ch¶y T nc Fe : 1539 7,87

Ti : 1668 4,51

Pt : 1769 21,45

Zr : 1855 6,51

Cr : 1875 7,19

V : 1950 6,02

Nb : 2468 8,57

Mo : 2620 10,2

Ta : 2996 16,65

W : 3395 19,35

Kim lo¹i dÔ ch¶y Zn : 419 7,11

Sn : 232 7,29

Bi : 271,3 9,80

Pb : 327 11,34

Kim lo¹i nhÑ Be : 1284 1,85

Mg : 650 1,74

Al : 660 2,72

Kim lo¹i quý Au : 1063 19,32

Ag : 960 10,5

Pt : 1769 21,45

Kim lo¹i phãng x¹ U : 1133 19,0

Ra (radi), Th (th«ry) Pu (plutoni), Co,...

Kim lo¹i hiÕm La, Cs (Xªzi), Nd (Nª«dim), Pr (Prasc«®im) ...

1.3 kim lo¹i mμu :

Kim lo¹i mµu vµ hîp kim mµu lµ kim lo¹i mµ hÇu nh− kh«ng cã chøa s¾t. Kim

lo¹i mµu th−êng cã c¸c tÝnh chÊt ®Æc biÖt vµ −u viÖt h¬n kim lo¹i ®en : tÝnh dÎo cao, c¬

tÝnh kh¸ cao, cã kh¶ n¨ng chèng ¨n mßn, chèng mµi mßn, cã tÝnh dÉn ®iÖn, dÉn nhiÖt

tèt. C¸c kim lo¹i mµu th«ng dông lµ nh«m, ®ång, titan, manhª, thiÕc, vµng b¹c vµ c¸c

hîp kim cña chóng.

Kim lo¹i mµu cã thÓ ph©n lo¹i theo mét sè ®Æc ®iÓm sau :

1.3.1 Kim lo¹i nÆng (cã khèi l−îng riªng γ >= 5 g/ cm3)

VÝ dô : γ W = 19,35 g/ cm3

γ cu = 8,94 g/ cm3

γ Ni = 8,92 g/ cm3

γ Sn = 7,30 g/ cm3

γ Zn = 7,14 g/ cm3

1.3.2 Nhãm kim lo¹i nhÑ γ <= 5 g/ cm3)

VÝ dô : γ Ti = 4,51 g/ cm3

3

γ Al = 2,70 g/ cm3

γ Be = 1,85 g/ cm3

γ Mg = 1,74 g/ cm3

1.3.3 Nhãm kim lo¹i quý : Au, Ag, Pt vµ kim lo¹i thuéc nhãm platin

1.3.4 Kim lo¹i hiÕm : Titan (Ti), Ga, W, Li, Mo,

1.3.5 Kim lo¹i b¸n dÉn : Se len (Se), As, Si, Ge , ...

1.3.6 Nh«m vμ hîp kim nh«m

Nh«m thuéc nhãm kim lo¹i nhÑ (kim lo¹i bay) cã khèi l−îng riªng nhá (2,7

g/cm3

), cã tÝnh dÉn ®iÖn dÉn nhiÖt tèt, cã kh¶ n¨ng chèng ¨n mßn cao vµ cã tû bÒn cao

vµ tÝnh dÎo cao.

Nh«m nguyªn chÊt : TCVN 1859-75 ký hiÖu :

TCVN TC Liªn x«

Al 99,60 (99,60%Al) A999 (99,999%Al)

. . .

Al 99,00 (99%Al) A0 (99,00%Al)

Hîp kim cña nh«m :

Al - Mg

Al - Cu, Al - Cu - Mg (§ua - ra dïng lµm vµnh xe ®¹p,...)

Al - Cu - Li; Al - Mg - Li (RÊt nhÑ dïng trong ngµnh hµng kh«ng)

Hîp kim nh«m cã 2 lo¹i : nh«m biÕn d¹ng vµ nh«m ®óc.

1.3.7 §ång vμ hîp kim cña ®ång

§ång nguyªn chÊt : TCVN 1659-75 ký hiÖu :

VN Liªn x«

Cu99,99 ( 99,99%Cu) M00 (99,99%Cu)

Cu99,90 (99,90%Cu) M1 (99,90%Cu)

Hîp kim cña ®ång cã :

Br«ng (®ång thanh lµ hîp kim cña Cu víi Sn hoÆc c¸c nguyªn tè kh¸c trõ kÏm (Zn) :

TCVN TCLX

BCuSn5P0,5 БpA5 5%Al

Lat«ng (®ång thau lµ hîp kim cña Cu + Zn)

LCuZn30 (Zn=30%) л70 70%Cu cßn l¹i lµ Zn

Trªn ®©y lµ b¶ng ph©n lo¹i cã tÝnh t−¬ng ®èi. VÝ dô Li cã thÓ lµ kim lo¹i nhÑ

nh−ng còng cã thÓ lµ kim lo¹i b¸n dÉn. Nãi chung c¸c kim lo¹i b¸n dÉn lµ kim lo¹i

hiÕm.

Gi¸ c¶ so s¸nh t−¬ng ®èi : Fe = 1 W = 75 lÇn

Au = 11.000 lÇn Ni = 17 lÇn

Pt = 27.000 lÇn Ag = 290 lÇn

Rh = 45.000 lÇn ( R« ®i)

1 . 4 C¬ tÝnh cña kim lo¹i

1. 4.1 §é bÒn

4

Lµ kh¶ n¨ng cña vËt liÖu chÞu t¸c dông cña ngo¹i lùc mµ kh«ng bÞ ph¸ huû.

§ã lµ tËp hîp c¸c ®Æc tr−ng c¬ häc ph¶n ¸nh søc chÞu ®ùng t¶i träng c¬ häc tÜnh

cña vËt liÖu. Chóng ®−îc x¸c ®Þnh b»ng øng suÊt cña t¶i träng g©y ra.

øng suÊt ®−îc ký hiÖu lµ σ; Giíi h¹n bÒn lµ øng suÊt cao nhÊt mµ mÉu chÞu

®ùng ®−îc tr−íc khi ph¸ huû vµ ®−îc ký hiÖu σB . Tuú theo d¹ng lùc t¸c dông mµ ta

cã

Cã c¸c kh¸i niÖm : ®é bÒn kÐo (σk) ; ®é bÒn uèn (σu) ; ®é bÒn nÐn (σn) ...

Giíi h¹n bÒn kÐo ®−îc tÝnh theo c«ng thøc :

σB = Pmax/ Fo;

T−¬ng tù ta cã thÓ tÝnh giíi h¹n bÒn uèn, giíi h¹n bÒn nÐn.

§¬n vÞ tÝnh lµ : N/mm2

; KN/m2

; MN/m2

.

1 KG/mm2

= 9,8 . 106

Pa

BiÕn d¹ng ®µn håi lµ biÕn d¹ng mµ khi khö bá lùc t¸c dông nã vÉn trë vÒ

tr¹ng th¸i ban ®Çu víi h×nh d¹ng, kÝch th−íc kh«ng bÞ thay ®æi (tøc lµ ch−a x¶y ra

biÕn d¹ng dÎo hay l−îng biÕn d¹ng kh«ng ®¸ng kÓ kho¶ng 0,001 - 0,005 % ).

Giíi h¹n ch¶y quy −íc lµ σ0,2 - lµ øng suÊt t¹i thêi ®iÓm mµ mÉu bÞ biÕn d¹ng

d− lµ 0,2 % so víi chiÒu dµi ban ®Çu.

1. 4. 2 §Æc tr−ng cho tÝnh dÎo cña vËt liÖu :

• §é gi¶n dµi t−¬ng ®èi δ = [(l1 - lo) / lo] . 100 %

• §é co th¾t mÈu ψk = [(Fo - F1) / Fo] . 100 %

Trong ®ã :

lo, l1 - ®é dµi cña mÉu thö tr−íc vµ sau khi kÐo (mm)

Fo, F1 - DiÖn tÝch tiÕt diÖn cña mÉu tr−íc vµ sau khi kÐo (mm2

)

1. 4. 3 §é dai va ®Ëp

Lµ c«ng tiªu phÝ ®Ó ph¸ huû mét ®¬n vÞ diÖn tÝch tiÕt diÖn ngang khi cã lùc

t¸c dông ®ét ngét víi gia tèc lín.

ak = A / F ; KG.m/cm2

hay KJ/m2

.

F - DiÖn tÝch tiÕt diÖn ngang t¹i vÞ trÝ c¾t r·nh;

A - C«ng sinh ra ®Ó ph¸ huû mÈu thö; ( KG.m)

S¬ ®å thö mÈu va ®Ëp nh− h×nh 1-1

H×nh 1-1 S¬ ®å x¸c ®Þnh ®é dai va ®Ëp

A1 = m ho A2 = m h1

Ak = A1 - A2 = m (ho - h1) ho = lo - l1 l1 = lo.Cosβ

m - Khèi l−îng con l¾c kg

1. 4. 4 §é cøng :

L1

ho Lo

h1

5

Lµ kh¶ n¨ng chèng l¹i biÕn d¹ng dÎo côc bé cña kim lo¹i vµ hîp kim d−íi

t¸c dông cña t¶i träng ngoµi. §é cøng ®Æc tr−ng cho tÝnh chÞu mµi mßn, kh¶ n¨ng

gia c«ng c¾t, kh¶ n¨ng mµi bãng cña vËt liÖu.

a. §é cøng Brinen ( HB)

§Çu ®o lµ mét viªn bi thÐp ®· nhiÖt luyÖn. DiÖn tÝch vÕt lâm cña bÒ mÆt viªn

bi t¸c dông lªn bÒ mÆt vËt liÖu ®Æc tr−ng cho ®é cøng cña vËt liÖu. DiÖn tÝch nµy

cµng nhá th× vËt liÖu cµng cøng vµ ng−îc l¹i.

HB ∼ P/S;(KG/mm2

)

S - DiÖn tÝch bÒ mÆt chám cÇu (mm2

) cã ®−êng kÝnh d (mm);

H×nh 1-2 H×nh d¸ng mòi ®©m khi ®o ®é cøng Brinel

P - Lùc t¸c dông lªn viªn bi KG;

D - §−êng kÝnh viªn bi (mm) ; d ®−êng kÝnh vÕt lâm (mm)

§−êng kÝnh viªn bi cã thÓ lµ: D = 10mm; 5mm; 2,5 mm; 2 mm vµ 1 mm

§é cøng Brinel ®−îc tÝnh theo c«ng thøc : HB = P/F

F - diÖn tÝch mÆt chám cÇu cña vÕt lâm viªn bi khi ®o (mm2

)

2 2

2

2 2

D d D D F = − − π π

§é bÒn cña vËt liÖu cã thÓ tÝnh gÇn ®óng theo c«ng thøc [12]

σB = a . HB

§èi víi thÐp : a = 0,33 - 0,36;( HB ≈ 3σB )

®ång : a = 0,48 - 0,53;

®ua ra : a = 0,37;

.( ) 2

2 2 D D d D

P

S

P HB

− −

= = π

§èi víi thÐp vµ gang th× th−êng dïng : P = 3000 KG, D = 10mm

§¬n vÞ tÝnh : KG/mm2

.

b . §é cøng Rokwell (Rèc ven) ( HRA, HRB, HRC)

H×nh 1-3 H×nh d¸ng mòi ®©m khi ®o ®é cøng Roocwell

Mòi ®©m ®−îc lµm b»ng kim c−¬ng cã d¹ng h×nh nãn, gãc ë ®Ønh lµ 120o

,

Khi ®o HRA, HRC b¸n kÝnh r = 0,2 mm,

Khi ®o HRB b¸n kÝnh r ≈ 1,588 mm.

§é cøng tû lÖ víi chiÒu s©u lón cña mòi ®©m ( 1/h );

Tuú thuéc vµo lùc t¸c dông P ta cã 3 thang ®o ®é cøng øng víi c¸c t¶i träng P nh−

sau :

P

d

D

H×nh nãn

6

HRA: khi P = 60 KG

HRB: khi P = 100 KG

HRC: khi P = 150 KG

c . §é cøng VÝc - Ker (HV)

Mòi ®o b»ng kim c−¬ng d¹ng h×nh th¸p cã gãc ë gi÷a 2 mÆt ®èi xøng lµ

136o

, ®¸y vu«ng, ®é cøng ®−îc ký hiÖu lµ

HV = P/F = (2 P.Sin α/2)/d2 ≈ 1,8544 (P/d2

)

Trong ®ã P - Lùc t¸c dông lªn mòi ®o (KG) ;

d - ChiÒu dµi ®−êng chÐo vÕt lâm (mm)

H×nh 1-4 H×nh d¸ng mòi ®©m khi

®o ®é cøng Viker

Ghi chó: §é cøng HRC - Th−êng dïng ®Ó ®o vËt cøng

HB vµ HRB - Th−êng dïng ®Ó ®o vËt mÒm

HV - Th−êng dïng ®Ó ®o vËt máng

d. §é cøng KNOOP (®o vËt liÖu dßn nh− gèm sø) [2] T606)

HK

P

F

P

L = = 14 2 2 , .

H×nh 1-4 H×nh d¸ng mòi ®©m khi ®o ®é cøng Knoop

1 . 5 gang vμ c¸c øng dông cña nã

H×nh th¸p

L

B

7

S¶n phÈm chñ yÕu cña luyÖn kim ®en lµ gang vµ thÐp . ThÐp chiÕm kho¶ng

90% vµ gang kho¶ng 10%. Trong c¸c lo¹i thÐp cã kho¶ng 90 % thÐp c¸c bon vµ 10

% thÐp hîp kim .

Gang Lµ hîp kim cña s¾t víi c¸c bon vµ 1 sè nguyªn tè kh¸c trong ®ã thµnh phÇn

c¸c bon : 2,14% < C < 6,67 %. Thùc tÕ trong gang th−êng cã c¸c nguyªn tè kh¸c

nh− : Si, Mn, ... P, S lµ c¸c t¹p chÊt .

1.5.1 §Æc ®iÓm chung cña gang

• Gang cã tÝnh ®óc tèt ( tÝnh ch¶y lo·ng cao, kh¶ n¨ng ®iÒn ®Çy khu«n

tèt);

• Gang cã kh¶ n¨ng gi¶m chÊn tèt, chÞu xung nhiÖt tèt, chÞu mµi mßn

trong ®iÒu kiÖn kh«ng b«i tr¬n ®Çy ®ñ.

• Gi¸ thµnh rÎ h¬n thÐp; v× thÕ gang ®−îc sö dông nhiÒu trong viÖc chÕ t¹o

m¸y vµ trong c«ng nghiÖp nãi chung.

• Gang cã tÝnh dßn nªn hÇu nh− kh«ng cã kh¶ n¨ng biÕn d¹ng, tÝnh bÒn

thÊp .

1.5.2 Ph©n lo¹i gang

Dùa vµo tr¹ng th¸i c¸c bon ë trong gang ng−êi ta chia ra:

a- Gang tr¾ng

C¸c bon ë tr¹ng th¸i liªn kÕt ë d¹ng Fe3C, mÆt g·y cã mµu s¸ng tr¾ng lµ mÇu

cña Fe3C. Gang tr¾ng th−êng chøa Ýt Si.

Gang tr¾ng cã ®é cøng lín (450 - 650 HB). §Ó t¨ng tÝnh chÞu mµi mßn cã va

®Ëp, tÝnh chÞu nhiÖt, gang tr¾ng ®−îc cho thªm c¸c nguyªn tè hîp kim : Cr, Mo, Ni

V× gang tr¾ng khã gia c«ng c¾t gät nªn nã Ýt ®−îc sö dông ®Ó chÕ t¹o c¸c chi

tiÕt m¸y, mµ phÇn lín dïng ®Ó luyÖn thÐp, hoÆc dïng nã ®Ó ñ ra gang dÏo dïng

trong ®óc c¸c chi tiÕt chÞu mµi mßn nh− bi nghiÒn xi m¨ng, ...

b- Gang x¸m

PhÇn lín hoÆc toµn bé c¸cbon ë tr¹ng th¸i tù do (grafit d¹ng tÊm); mÆt gÉy

cã mµu x¸m (mµu cña grafit). Gang x¸m cã ®é bÒn thÊp, tÝnh dÎo kÐm, nh−ng cã

®é bÒn nÐn tèt, cã kh¶ n¨ng tù b«i tr¬n khi lµm viÖc trong ®iÒu kiÖn chÞu mµi mßn

kh«, cã tÝnh chÞu xung nhiÖt vµ tÝnh gi¶m chÊn tèt, gi¸ thµnh rÎ nªn ®−îc sö dông

rÊt réng r·i trong viÖc chÕ t¹o th©n m¸y, bÖ m¸y, c¸c chi tiÕt chÞu lùc kh«ng lín,

c¸c chi tiÕt cã tÝnh nghÖ thuËt,...

Gang x¸m ®−îc ký hiÖu lµ GX xx - yy

víi 2 chØ sè gåm : xx Gi¸ trÞ tèi thiÓu cña ®é bÒn kÐo

yy ®é bÒn uèn tèi thiÓu cña gang ( KG / mm2

).

VÝ dô : GX 12-28, GX15-32, GX 18-36, GX 21-40, GX 24-44,

GX 28-48, GX 32-52, GX 36-56,... )

Trong thùc tÕ ta hay dïng c¸c ký hiÖu theo tiªu chuÈn cña Liªn x« (ΓOCT : Cч) vµ

theo TCVN ®−îc ký hiÖu lµ : GX

Trong thùc tÕ do c¸c ®iÒu kiÖn nÊu luyÖn kh¸c nhau cã thÓ cã d¹ng gang

x¸m biÕn tr¾ng. Lo¹i gang nµy cã tæ chøc thay ®æi tõ ngoµi vµo trong: líp ngoµi

cïng lµ gang tr¾ng, líp trung gian lµ gang hoa r©m ( chøa ledeburÝt vµ grafÝt tù do)

vµ líp trong cïng lµ gang x¸m.

Gang x¸m biÕn tr¾ng th−êng ®−îc dïng ®Ó ®óc trôc c¸n, b¸nh xe gßng, c¸c

chi tiÕt cam, m¸ nghiÒn, ®Çu phun c¸t, ®Çu phun bi, ...

8

σ kÐo σ uèn δ HB [12] trang 217

Theo TCVN KG/mm2 KG/mm2 %

GX 12 - 28 12 (120 Mpa)28 143 - 229

GX 15 - 32 15 32 163 - 229

GX 18 - 36 18 36 170 - 229

GX 21 - 40 21 40 170 - 241

GX 24 - 44 24 44 170 - 241

GX 28 - 48 28 48 170 - 241

GX 32 - 52 32 52 187 - 255

GX 35 - 56 35 56 197 - 269

GX 38 - 60 38 60 207 - 269

c . Gang bÒn cao (hay cßn gäi lµ gang cÇu)

PhÇn lín hoÆc toµn bé c¸c - bon ë tr¹ng th¸i tù do grafit cã d¹ng h×nh cÇu;

hîp kim lµm biÕn tÝnh gang lµ Mg hoÆc Ce (xezy) vµ c¸c nguyªn tè ®Êt hiÕm.

Ký hiÖu theo Liªn x« : Bч

Ký hiÖu theo ViÖt nam :GC vµ 2 chØ sè giíi h¹n bÒn kÐo vµ ®é d·n dµi t−¬ng

®èi cña gang δ5 (%) .

VÝ dô GC 40-10 : cã σK ≥ 400 MPa , δ5 ≥ 10 %

σ K σ Ch δ HB

KG/mm2 KG/mm2 %

GC 45 - 0 45 36 187 - 225

GC 50 - 1,5 50 38 1,5 187 - 255

GC 60 - 2 60 42 2,0 197 - 269

GC 45 - 5 45 33 5,0 170 - 207

GC 40 -10 40 30 10,0 156 - 197

d. Gang dÎo (cßn gäi lµ gang rÌn)

§−îc chÕ t¹o tõ gang tr¾ng ( b»ng c¸ch ®em ñ gang tr¾ng, lóc ®ã c¸cbon

trong gang tr¾ng sÏ chuyÔn sang d¹ng b«ng ) cã ®é bÒn cao vµ cã tÝnh chÞu mµi

mßn tèt, cã tÝnh dÎo t−¬ng ®èi tèt nªn cã thÓ gia c«ng b»ng ¸p lùc.

Ký hiÖu theo Liªn x« : Kч

Ký hiÖu ViÖt nam: GZ + chØ sè giíi h¹n bÒn tèi thiÓu + ®é d·n dµi t−¬ng ®èi ( %)

Do gi¸ thµnh ®¾t nªn gang dÏo th−êng ®−îc dïng ®Ó chÕ t¹o c¸c chi tiÕt

nhá, thµnh máng, chÞu va ®Ëp trong c«ng nghiÖp ( guèc h·m xe löa, «t«, m¸y kÐo,

m¸y dÖt, m¸y n«ng nghiÖp, ...

Thµnh phÇn gang rÌn :

C 2,4 - 2,8 Mn ≤ 1 % S ≤ 0,2 % Si 0,8 - 1,4 P ≤ 0,2%

C¬ tÝnh cña gang rÌn :

σ kÐo KG/mm2

δ % HB

GZ 30 - 6 30 6.0 163

GZ 38 - 8 38 8.0 149

GZ 35 - 10 35 10.0

GZ 37 - 12 37 12.0

GZ 45 - 6 45 6 241

9

GZ 50 - 4 50 4 241

GZ 60 - 3 60 3 269

GZ 60 - 2 60 2

e. Gang biÕn tÝnh

§−îc chÕ t¹o tõ gang x¸m b»ng c¸ch cho c¸c chÊt biÕn tÝnh vµo nh−: Si, Al,

Ca, Fe-Si, Ca-Si,...

øng dông gang biÕn tÝnh: ®óc c¸c chi tiÕt cã thµnh máng vµ phøc t¹p.

f. Gang giun

Lµ gang cã grafÝt d¹ng giun,. §©y lµ d¹ng trung gian gi÷a grafÝt d¹ng tÊm vµ

d¹ng cÇu. Lo¹i gang nµy ®−îc chÕ t¹o b»ng c¸ch biÕn tÝnh gang láng b»ng phèi hîp

c¸c nguyªn tè cÇu ho¸ grafÝt nh− Mg, Ce vµ c¸c nguyªn tè ®Êt hiÕm víi c¸c nguyªn

tè khö cÇu nh− Ti, Al. §Ó chèng khuynh h−íng t¹o xªmentÝt tù do khi kÕt tinh,

gang láng ®−îc biÕn tÝnh lÇn 2 b»ng c¸c chÊt grafÝt ho¸ nh− FeSi, CaSi, ...

TÝnh chÊt cña gang giun n»m gi÷a gang x¸m vµ gang cÇu, nh−ng c¬ tÝnh gÇn

gièng gang cÇu, cßn lý tÝnh vµ tÝnh ®óc th× gÇn gièng gang x¸m.

g . C¸c lo¹i gang ®Æc biÖt kh¸c

Gang chÞu ¨n mßn

Lµ mét lo¹i gang hîp kim cao. C¸c nguyªn tè hîp kim cã thÓ lµ : Si, Cr, Ni .

Chóng cã c¸c lo¹i gang sau :

Gang silic cao

( Si = 12 - 17 % cã thÓ chÞu ®−îc m«i tr−êng HNO3, H2SO4, H3PO4 .

Khi cho thªm Si ≈ 17 %, Mo ≈ 3,5 - 4 % th× gang cã thÓ lµm viÖc ®−îc

trong HCl víi mäi nång ®é.

Gang Cr«m cao

(1,0 - 2,2 % C; 0,5 - 2,5 % Si, 0,3 - 1,0 % Mn, 20 - 26 % Cr )

Cã c¬ tÝnh kh¸ cao, ®é cøng cao nªn khã gia c«ng c¬; lµm viÖc tèt trong

HNO3, H3PO4, trong dung dÞch muèi vµ trong chÊt h÷u c¬ kh«ng hoµn nguyªn.

Gang ni ken cao

(1,8 - 3,0)%C; (1,0 - 2,75)%Si; (0,4 - 1,5)% Mn; 14 - 30% Ni)

Cã c¬ tÝnh kh¸, dÔ gia c«ng c¾t gät. Chóng lµm viÖc tèt trong H2SO4, HCl, trong a

xÝt cã tÝnh « xy ho¸ yÕu, vµ kiÒm ë ®iÒu kiÖn chÞu ¨n mßn, mµi mßn vµ chÞu nãng.

Gang chÞu nhiÖt Trong thµnh phÇn gang cã c¸c nguyªn tè hîp kim : Si, Cr, Al víi

mét hµm l−îng x¸c ®Þnh , ®ñ ®Ó t¹o ra trªn bÒ mÆt gang mét líp «xÝd bÒn sÝt chÆt ,

lµm cho gang kh«ng bÞ « xy ho¸.

C¸c lo¹i gang chÞu nhiÖt sau :

* Gang hîp kim silic Thµnh phÇn :1,6 - 2,5%C, 4-6% Si, 0,4 - 0,8%

Mn ) Cã thÓ lµm viÖc ë nhiÖt ®é 600 o

C nÕu lµ gang x¸m; Cã thÓ lµm viÖc ë nhiÖt

®é 950 - 1000 o

C nÕu lµ gang cÇu;

* Gang Cr«m cao

( 2,4-3,6% C, 12-18% Cr).

Lµm viÖc ë ®iÒu kiÖn chÞu mµi mßn vµ chÞu nhiÖt.

Gang chøa: (2,5-2,9)%C, (25-29)% Cr lµm viÖc ®−îc ë nhiÖt ®é 900 o

C.

* Gang c¸c bon thÊp

(1-2%C, 25-29%Cr)

Lµm viÖc trong ®iÒu kiÖn ¨n mßn vµ mµi mßn ®Õn nhiÖt ®é 1100 o

C.

10

* Gang nh«m cao

chøa l−îng nh«m kho¶ng > 7 %Al

( 1,3 -1,7 %C, 1,3-1,6 %Si, 0,4-1,0 %Mn, 18-25 %Al) .

Lµm viÖc ®Õn nhiÖt ®é 900 o

C.

1.6 ThÐp vμ c¸c øng dông cña nã

ThÐp lµ hîp kim cña s¾t víi c¸c bon vµ 1 sè nguyªn tè kh¸c trong ®ã thµnh

phÇn c¸c bon : C < 2,14%. Ngoµi ra cßn cã mét sè nguyªn tè kh¸c : Mn, Si,... c¸c

t¹p chÊt: S, P, O2, N2, H2

1.6.1 ThÐp c¸c bon th«ng dông

(hay cßn cã tªn gäi lµ thÐp c¸c bon chÊt l−îng th−êng). Chóng ®−îc chia thµnh 3

nhãm ( theo TCVN vµ tiªu chuÈn cña Liªn x« )

Nhãm A - §¶m b¶o vÒ c¬ tÝnh cña thÐp;

Nhãm B - §¶m b¶o vÒ thµnh phÇn ho¸ häc (cho phÐp hµn)

Nhãm C - §¶m b¶o c¬ tÝnh & thµnh phÇn ho¸ häc, dïng cho c¸c kÕt cÊu

yªu cÇu vÒ chÊt l−îng cao nh− kÕt cÊu hµn;...

Ký hiÖu theo TCVN 1765 - 75

ThÐp c¸c bon : ( ý nghÜa cña ký hiÖu : CT - C c¸c bon, T- thÐp )

3 nhãm A, B, C

Ký hiÖu theo %C %Mn T¹p chÊt

TCVN 1675-75 S P TCLX

Nhãm A CT31 <0,23 <0,07 <0,06 CT0

CT33 0,06-0,12 <0,045 <0,55 CT1

CT34 0,09-0,15 22 <0,45 <0,55 CT2

CT38 0,14-0,22 24 -/- -/- CT3

CT42 0,18-0,27 26 -/- -/- CT4

CT51 0,28-0,37 28 -/- -/- CT5

CT61 0,38-49 31 -/- -/- CT6

C¬ tÝnh cña thÐp nhãm A:

Ký hiÖu theo σb σ ch δ5 Ký hiÖu theo TCLX

TCVN 1675-75 KG/mm2 KG/mm2 %

CT31 32 22 CT0

CT33 32 - 40 33 CT1

CT34 34 - 42 22 31 CT2

CT38 38 - 47 24 21 - 27 CT3

CT42 42 - 52 26 25 CT4

CT51 50 - 62 28 15 - 21 CT5

CT61 60 - 72 31 11 - 16 CT6