Bài giảng Vật liệu học: Chương 4 - Nguyễn Thanh Điểu

Bài giảng "Vật liệu học - Chương 4: Thép" do Nguyễn Thanh Điểu biên soạn cung cấp cho người học các kiến thức: Sản xuất thép, khái niệm về thép cacbon và thép hợp kim, thép xây dựng, thép chế tạo, thép dụng cụ. Mời các bạn cùng tham khảo.

Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Vật liệu học: Chương 4 - Nguyễn Thanh Điểu Chương 4: Thép4.1.Sản xuất thép4.2.Khái niệm về thép cacbon & thép hợp kim4.3.Thép xây dựng4.4.Thép chế tạo4.5.Thép dụng cụ 14.1.Sản xuất thép Gang lỏng Khử cacbon Khử oxy Hợp kim hóa Thép 2 •Nguyên liệu chínhGang Thép vụn 3 Chất khử ôxyFe-Si Fe-Mn Al 4• Lò nấu thép Lò thổi oxy Lò điện hồ quang• Phản ứng nấu thép Khử cacbon: Fe + 1/2 O2 = FeO C + FeO = CO + Fe Khử ôxy : Mn + FeO = Fe + MnO Si + 2FeO = 2Fe + SiO2 Hợp kim hóa 5• Đúc hoặc cán sản phẩm Thép thỏi Thép tròn : trơn - gân (thép vằn) Thép ống Thép hình Thép dây Thép lá 6 4.2.Khái niệm về thép cacbon & thép hợp kim4.2.1. Định nghĩa các loại thép1.1. Thép Cacbon: là hợp kim của Fe-C vớilượng C ≤ 2,14%. Ngoài ra còn có một số tạpchất Mn ≤ 0,8%; Si ≤ 0,4%; P ≤ 0,05%; S ≤0,05%.1.2. Thép hợp kim: Thực chất từ thép C, ngườita thêm vào một số nguyên tố như: Mn,Si,W, Cr,Ni, Mo, Ti....để làm tăng cơ tính của thép. 7 4.2.Khái niệm về thép cacbon & thép hợp kim4.2.2. Tính chất chung của thép2.1 Cơ tính: Thép có cơ tính tốt hơn gang cả về độ bền, độ dẻo, độ chịu đàn hồi và độ chịu va đập…2.2 Tính công nghệ ( so với gang)- Tính gia công biến dạng tốt.- Tính cắt gọt cao hơn.- Dễ hóa bền bằng nhiệt luyện.- Tính hàn tốt hơn.- Tính đúc kém hơn gang. 8 4.2.Khái niệm về thép cacbon & thép hợp kim4.2.3. Ảnh hưởng của cacbon Cacbon: là nguyên tố quan trọng nhất, quyết định chủ yếu đến tổ chức và cơ tính của thép.+ Tổ chức tế vi - C < 0,8% tổ chức Ferit + Peclit – thép trước cùng tích; - C = 0,8% tổ chức Peclit – thép cùng tích; - C > 0,8% tổ chức Peclit + XeII – thép sau cùng tích. + Về cơ tính : Thép có %C khác nhau sẽ có cơ tính khác nhau - Thép Cacbon thấp: C ≤ 0,25%, có độ dẻo, độ dai rất cao, nhưng độ bền, độ cứng rất thấp nên hiệu quả tôi và ram không cao. -Dùng làm kết cấu xây dựng, làm thép lá, tấm để dập nguội,... 94.2.3 Ảnh hưởng của cacbon - Thép Cacbon trung bình: C =(0,3  0,5)%, có độ bền, độ cứng, độ dẻo, độ dai đều cao( có cơ tính tổng hợp cao). +Dùng làm chi tiết máy chịu tải trọng tĩnh và va đập như: trục, bánh răng,... - Thép Cacbon tương đối cao: C = (0,5  0,7)%, có độ cứng, độ bền cao, độ dẻo, độ dai không quá thấp, có giới hạn đàn hồi cao nhất so với các thép khác;(không cho phép có biến dạng dẻo) + Dùng làm các chi tiết cần tính đàn hồi cao như: lò xo, nhíp,... - Thép Cacbon cao: C  0,7%, có độ cứng và tính chống mài mòn cao nhất. + Dùng làm dụng cụ như dao cắt, dụng cụ đo, khuôn dập nguội.. Khi thành phần C tăng lên,độ bền,độ cứng cũng tăng lên, còn độ dẻo,dai giảm đi. Tuy nhiên riêng độ bền chỉ tăng theo C đến giới hạn 0,8  1%C, vượt quá giới hạn này độ bền lại giảm đi. 104.2.3 Ảnh hưởng của cacbon Ảnh hưởng của Cacbon đến cơ tính của thép. 11 4.2.4. Ảnh hưởng của Mn,Si,P,Sa, Mangan: Mn được cho vào thép dưới dạng fero-Mn(FeMn) đểkhử ôxy và lưu huỳnh ở trạng thái lỏng theo các phản ứng sau: FeO +Mn  Fe + MnO và FeS +Mn  Fe + MnS( MnO nổi lên, đi vào xỉ và được cào ra khỏi lò)- Mn hòa tan vào nền Ferit, làm tăng độ bền, độ cứng và giảm độgiãn dài của thép. ảnh hưởng tốt cơ tính, khử oxy hạn chế tác hạicủa lưu huỳnh - Hàm lượng: 0,5  0,8%Mn.b, Silic: Si được cho vào thép dưới dạng fero-Si(FeSi) để khử ôxytriệt để ở trạng thái lỏng: Si + FeO  Fe + SiO2 (SiO2 nổi lên, đi vào xỉ và được cào ra khỏi lò) - Si hòa tan vào nền Ferit, làm tăng độ bền, cứng; - Hàm lượng: 0,2  0,4%Si. - Tuy nhiên, lượng Mn,Si có ít trong thép nên ảnh hưởng củachúng không lớn. 12 4.2.3. Ảnh hưởng của Mn,Si,P,Sd, Phốtpho - P có khả năng hòa tan vào Fe tạo nên Fe3P cứng và dòn; - P là tạp chất có hại, làm cho thép dòn ở nhiệt độ thường gọi là dòn nguội (bở nguội). - Hàm lượng: ≤ 0,05%.e, Lưu huỳnh : - S kết hợp với Fe tạo thành hợp chất FeS có nhiệt độ nóng chảy thấp (9880C) nằm ở biên giới hạt. Khi nung thép để cán,rèn,kéo (1100 - 12000C) biên giới hạt bị mềm và chảy ra làm thép bị đứt, gãy, hiện tượng này gọi là dòn nóng( bở nóng). - Hàm lượng: ≤ 0,05%. Tuy nhiên P,S làm tăng tính gia công cắt gọt, nâng ...