Giáo trình Cơ khí đại cương

Nội dung text: Giáo trình Cơ khí đại cương

1. giáo trình: cơ khí đại c−ơng 11 • Panme: dùng đo đ−ờng kính ngoài, lỗ, rãnh với độ chính xác cao, có thể đạt ±(0,005ữ0,01)mm. Panme chỉ đo đ−ợc kích th−ớc giới hạn. Ví dụ panme ghi 0 - 25 chỉ đo đ−ợc kích th−ớc ≤ 25mm. • Calíp - căn mẫu: là loại dụng cụ kiểm tra dùng trong sản xuất hàng loạt, hàng khối để kiểm tra kích th−ớc giới hạn các sản phẩm đạt yêu cầu hay không. • Đồng hồ so: có độ chính xác đến ± 0,01mm, dùng kiểm tra sai số đo so với kích th−ớc chuẩn bằng bàn rà, bàn gá chuẩn nên có thể kiểm tra đ−ợc nhiều dạng bề mặt. Dùng đồng hồ so có thể xác định đ−ợc độ không song song, độ không vuông góc, độ đồng tâm, độ tròn, độ phẳng, độ thẳng, độ đảo v.v • D−ỡng: chỉ dùng kiểm tra một kích th−ớc hoặc hình dáng. đà nẵng - 2002
2. giáo trình: cơ khí đại c−ơng 12 Ch−ơng 2 Vật liệu dùng trong cơ khí 2.1. Tính chất chung của kim loại và hợp kim Kim loại và hợp kim đ−ợc sử dụng rộng rãi trong công nghiệp để chế tạo các chi tiết máy. Mỗi loại chi tiết máy phải có những tính năng kỹ thuật khác nhau để phù hợp với điều kiện làm việc. Muốn vậy phải nắm đ−ợc các tính chất cơ bản của chúng sau đây: 2.1.1. Cơ tính Cơ tính là đặc tr−ng cơ học biểu thị khả năng của kim loại hay hợp kim khi chịu tác dụng của các tải trọng. Chúng đặc tr−ng bởi: a/ Độ bền: là khả năng của vật liệu chịu tác dụng của ngoại lực mà không bị phá huỷ. Độ bền đ−ợc ký hiệu σ. Tuỳ theo các dạng khác nhau của ngoại lực ta có các loại độ bền: độ bền kéo (σk); độ bền uốn (σu); độ bền nén (σn). Giá trị độ bền kéo tính theo công thức : F P 2 P(N) 0 P(N) σ k = (N/mm ). F0 H.2.1.Sơ đồ mẫu đo độ bền kéo Tại thời điểm khi P đạt đến giá trị nào đó làm cho thanh kim loại có F0 bị đứt sẽ ứng với giới hạn bền kéo của vật liệu đó. T−ơng tự ta sẽ có giới hạn bền uốn và bền nén. b/ Độ cứng: là khả năng chống lún của vật liệu khi chịu tác dụng của ngoại lực. Nếu cùng một giá trị lực nén, lõm biến dạng trên mẫu đo càng lớn, càng sâu thì độ cứng của mẫu đo càng kém. Độ cứng đ−ợc đo bằng cách dùng tải trọng ấn viên bi bằng thép cứng hoặc mủi côn kim c−ơng hoặc mũi chóp kim c−ơng lên bề mặt của vật liệu muốn thử, đồng thời xác định kích th−ớc vết lõm in trên bề mặt vật liệu đo. Có các loại độ cứng Brinen; độ cứng Rôcoen; độ cứng Vicke. • Độ cứng Brinen: dùng tải trọng P (đối với thép và gang P = 30D2) để ấn viên bi bằng thép đã nhiệt luyện, có đ−ờng kính D (D = 10; 5; 0,25 mm) lên bề mặt vật liệu muốn thử (H.2.2.a). Độ cứng Brinen đ−ợc tính theo công thức: P HB = (kG/mm2). F ở đây, F - diện tích mặt cầu của vết lõm (mm2). đà nẵng - 2002
3. giáo trình: cơ khí đại c−ơng 13 Độ cứng Brinen dùng đo vật liệu có độ cừng thấp ( 4500 N/mm2). Chọn thang đo độ cứng Brinen - Rôcoen Độ cứng Thang đo Mũi thử Tải trọng Ký hiệu độ Giới hạn cho Brinen Rôcoen chính P (N) cứng Rôcoen phép thang HB (màu) Rôcoen 60ữ230 B (đỏ) Viên bi thép 1000 HRB 25ữ100 230ữ700 C (đen) Viên bi thép 1500 HRC 20ữ67 > 700 A (đen) Mũi kim c−ơng 600 HRA > 70 • Độ cứng Vicke (HV) dùng mũi đo 1 (hình chóp góc vát α = 1360) bằng kim c−ơng (H.2.2.c) dùng đo cho vật liệu mềm, vật liệu cứng và vật liệu có độ cứng nhờ lớp mỏng của bề mặt đã đ−ợc thấm than, thấm nitơ.v.v P HV = 18544, . d 2 Trong đó d - đ−ờng chéo của vết lõm (mm); P- tải trọng (kg). c/ Tính dẻo: là khả năng biến dạng vĩnh cửu của kim loại và hợp kim khi chịu tác dụng của ngoại lực. Khi thử mẫu nó đ−ợc thể hiện qua độ dãn dài t−ơng đối (δ%) là tỷ lệ tính theo phần trăm giữa l−ợng dãn dài sau khi kéo và chiều dài ban đầu: ll− δ = 10*100% . l0 ở đây l1 và l2 - độ dài mẫu tr−ớc và sau khi kéo (mm). Vật liệu có (δ%) càng lớn thì càng dẻo và ng−ợc lại. đà nẵng - 2002
4. giáo trình: cơ khí đại c−ơng 14 d/ Độ dai va chạm (ak): Có những chi tiết máy làm việc th−ờng chịu các tải trọng tác dụng đột ngột (tải trọng va đập). Khả năng chịu đựng các tải trọng đó mà không bị phá huỷ của vật liệu gọi là độ dai va chạm. A a = (J/mm2). k F Trong đó: A - công sinh ra khi va đập làm gảy mẫu (J); F - diện tích tiết diện mẫu (mm2). 2.1.2. Lý tính Lý tính là những tính chất của kim loại thể hiện qua các hiện t−ợng vật lý khi thành phần hoá học của kim loại đó không bị thay đổi. Nó đ−ợc đặc tr−ng bởi: khối l−ợng riêng, nhiệt độ nóng chảy, tính dãn nở, tính dẫn nhiệt, tính dẫn điện và từ tính 2.1.3. Hoá tính Hoá tính là độ bền của kim loại đối với những tác dụng hoá học của các chất khác nh− ôxy, n−ớc, axít v.v mà không bị phá huỷ. a/ Tính chịu ăn mòn: là độ bền của kim loại đối với sự ăn mòn các môi tr−ờng xung quanh. b/ Tính chịu nhiệt: là độ bền của kim loại đối với sự ăn mòn của ôxy trong không khí ở nhiệt độ cao. c/ Tính chịu axít: là độ bền của kim loại đối với sự ăn mòn của axít. 2.1.4. Tính công nghệ Tính công nghệ là khả năng của kim loại và hợp kim cho phép gia công theo ph−ơng pháp nào là hợp lý. Chúng đ−ợc đặc tr−ng bởi: a/ Tính đúc: đ−ợc đặc tr−ng bởi độ chảy loãng, độ co, độ hoà tan khí và tính thiên tích. Độ chảy loãng càng cao thì càng dể đúc; độ co, độ hoà tan khí và tính thiên tích càng lớn thì càng khó đúc. b/ Tính rèn: là khả năng biến dạng vĩnh cửu của kim loại khi chịu tác dụng của ngoại lực để tạo thành hình dạng của chi tiết mà không bị phá huỷ. Thép dễ rèn vì có tính dẻo cao, gang không rèn đ−ợc vì dòn; đồng, chì rất dễ rèn. c/ Tính hàn: là khả năng tạo sự liên kết giữa các chi tiết hàn. Thép dễ hàn, gang, nhôm, đồng khó hàn. đà nẵng - 2002
5. giáo trình: cơ khí đại c−ơng 15 2.2. Thép 2.2.1. Thép cácbon a/ Khái niệm chung về thép cácbon Thép cácbon là hợp chất của Fe-C với hàm l−ợng cácbon nhỏ hơn 2,14%. Ngoài ra trong thép cácbon còn chứa một l−ợng tạp chất nh− Si, Mn, S, P Cùng với sự tăng hàm l−ợng cácbon, độ cứng và độ bền tăng lên còn độ dẻo và độ dai lại giảm xuống. Si, Mn là những tạp chất có lợi còn S và P thì có hại vì gây nên dòn nóng và dòn nguội nên cần hạn chế 0,50%. b/ Phân loại theo công dụng • Thép cácbon chất l−ợng th−ờng: loại này cơ tính không cao, chỉ dùng để chế tạo các chi tiết máy, các kết cấu chịu tải trọng nhỏ. Th−ờng dùng trong ngành xây dựng, giao thông. Nhóm thép thông dụng này hiện chiếm tới 80% khối l−ợng thép dùng trong thực tế, th−ờng đ−ợc cung cấp ở dạng qua cán nóng (tấm, thanh, dây, ống, thép hình: chữ U, I, thép góc, ). Nhóm thép này có các mác thép sau: 2 Mác thép Mác thép σk (kG/mm ) σ0,2 δ (%) LX VN (kG/mm2) CT0 CT31 ≥ 31 - 20 CT1 CT33 32ữ42 - 31 CT2 CT34 34ữ44 20 29 CT3 CT38 38ữ49 21 23 CT4 CT42 42ữ54 24 21 CT5 CT51 50ữ64 26 17 CT6 CT61 ≥ 60 30 12 đà nẵng - 2002
6. giáo trình: cơ khí đại c−ơng 16 Theo TCVN 1765-75 nhóm thép này đ−ợc ký hiệu bằng chử CT với con số tiếp theo chỉ giới hạn bền kéo tối thiểu. • Thép cácbon kết cấu: là loại thép có hàm l−ợng tạp chất S, P rất nhỏ, củ thể: S ≤ 0,04%, P ≤ 0,035%, tính năng lý hoá tốt thuận tiện, hàm l−ợng cácbon chính xác và chỉ tiêu cơ tính rõ ràng. Theo TCVN 1766-75, nhóm thép này đ−ợc ký hiệu bằng chữ C với con số chỉ l−ợng cácbon trung bình theo phần vạn. Ví dụ: thép C40 là thép cácbon kết cấu với l−ợng cácbon trung bình là 0,40%. Thép cácbon kết cấu dùng để chế tạo các chi tiết máy chịu lực cao nh− các loại trục, bánh răng, lò xo v.v Loại này th−ờng đ−ợc cung cấp d−ới dạng bán thành phẩm với các mác thép sau: C08, C10, C15, C20, C30, C35, C40, C45, C50, C55, C60 C65, C70, C80, C85. • Thép cácbon dụng cụ: là loại thép có hàm l−ợng cácbon cao (0,70ữ1,3%), có hàm l−ợng tạp chất P và S thấp (< 0,025%). Thép cácbon dụng cụ tuy có độ cứng cao sau khi nhiệt luyện nh−ng chịu nhiệt thấp nên chỉ dùng lamf các dụng cụ nh− đục, dũa hay các loại khuôn dập, các chi tiết cần độ cứng cao. Theo TCVN 1822-76, nhóm thép này đ−ợc ký hiệu bằng chữ CD với con số chỉ l−ợng cácbon trung bình theo phần vạn. Ví dụ: CD70 là thép cácbon dụng cụ với 0,70% C. Loại thép này gồm các mác thép: CD70, CD80, CD90, CD130 t−ơng đ−ơng với thép Liên xô là: Y7, Y8, Y9, Y13. • Thép cácbon có công dụng riêng: Thép đ−ờng ray cần có độ bền và khả năng chịu mài mòn cao đó là loại thép cácbon chất l−ợng cao có hàm l−ợng C và Mn cao (0,50ữ0,8% C, 0,6ữ1,0% Mn). Ray hỏng có thể dùng để chế tạo các chi tiết và dụng cụ nh− đục, dao, nhíp, dụng cụ gia công gỗ, Dây thép các loại: dây thép cácbon cao và đ−ợc biến dạng lớn khi kéo nguội (d = 0,1 mm), giới hạn bền kéo có thể đạt đến 400ữ450 kG/mm2. Dây thép cácbon thấp th−ờng đ−ợc mạ kẽm hoặc thiếc dùng làm dây điện thoại và trong sinh hoạt. Dây thép có thành phần 0,5ữ0,7% C dùng để cuốn thành các lò xo tròn. Trong kỹ thuật còn dùng các loại dây cáp có độ bền cao đ−ợc bện từ các sợi dây thép nhỏ. Thép lá để dập nguội: có hàm l−ợng cácbon và Si nhỏ (0,05ữ0,2% C và 0,07ữ0,17% Si). Để tăng khả năng chống ăn mòn trong khí quyển, các tấm thép lá mỏng có thể đ−ợng tráng Sn (gọi là sắt tây) hoặc tráng Zn (gọi là tôn tráng kẽm). 2.2.2.Thép hợp kim a/ Khái niệm về thép hợp kim Thép hợp kim là loại thép mà ngoài sắt, cácbon và các tạp chất ra, ng−ời ta còn cố ý đ−a vào các nguyên tố đặc biệt với một l−ợng nhất định để làm thay đổi tổ chức và tính chất của thép để hợp với yêu cầu sử dụng. Các nguyên tố đ−a đà nẵng - 2002
7. giáo trình: cơ khí đại c−ơng 17 vào gọi là nguyên tố hợp kim th−ờng gặp là: Cr, Ni, Mn, Si, W, V, Mo, Ti, Nb, Cu, vói hàm l−ợng nh− sau: Mn: 0,8 - 1,0%; 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, Cu > 0,1%; B > 0,002%. Trong thép hợp kim, l−ợng chứa các tạp chất có hại nh− S, P và các khí ôxy, hyđrô, nitơ là rất thấp so với thép cácbon. Về cơ tính thép hợp kim có độ bền cao hơn hẳn so với thép cácbon dặc biệt là sau khi nhiệt luyện. Về tính chịu nhiệt: Thép hợp kim giữ đ−ợc độ cứng cao và tính chống dão tới 6000C (trong khi thép cácbon chỉ đến 2000C), tính chống ôxy hoá tới 800-10000C. Về các tính chất vật lý và hoá học đặc biệt: thép cácbon bị gỉ trong không khí, bị ăn mòn mạnh trong các môi tr−ờng axit, bazơ và muối, Nhờ hợp kim hoá mà có thể tạo ra thép không gỉ, thép có tính giãn nở và đàn hồi đặc biệt, thép có từ tính cao và thép không có từ tính, b/ Phân loại thép hợp kim Có nhiều cách phân loại thép hợp kim nh−ng đơn giản và thông dụng nhất là phân loại theo công dụng: a/ Thép hợp kim kết cấu Trên cơ sở là thép cácbon kết cấu cho thêm các nguyên tố hợp kim. Thép hợp kim kết cấu có hàm l−ợng cácbon khoảng 0,1ữ0,85% và l−ợng phần trăm nguyên tố hợp kim thấp. Thép này phải qua thấm than rồi nhiệt luyện cơ tính mới cao. Loại thép này đ−ợc dùng để chế tạo các chi tiết chịu tải trọng cao, cần độ cứng, độ chịu mài mòn, hoặc cần tính đàn hồi cao v.v Các mác thép hợp kim kết cấu th−ờng gặp: 15Cr, 20Cr, 40Cr, 20CrNi, 12Cr2Ni4, 35CrMnSi; các loại có hàm l−ợng cácbon cao dùng làm thép lò xo nh− 50Si2, 60Si2CrA v.v Ký hiệu mác thép biểu thị chữ số đầu là hàm l−ợng cácbon tính theo phần vạn, các chữ số đặt sau nguyên tố hợp kim là hàm l−ợng của nguyên tố đó, chữ A là loại tốt. Ví dụ: thép 12Cr2Ni4A trong đó có 0,12% C, 2% Cr, 4% Ni và là thép tốt. b/ Thép hợp kim dụng cụ Là loại thép dùng để chế tạo các loại dụng cụ gia công kim loại và các loại vật liệu khác nh− gỗ, chất dẻo v.v Thép hợp kim dụng cụ cần độ cứng cao sau khi nhiệt luyện, độ chịu nhiệt và chịu mài mòn cao. Hàm l−ợng cácbon trong thép hợp kim dụng cụ cao từ 0,7ữ1,4%; các nguyên tố hợp kim cho vào là Cr, W, Si và Mn. Thép hợp kim dụng cụ sau khi nhiệt luyện có độ cứng đạt 60ữ62 HRC. Có một số mác thép chuyên dùng nh− sau: đà nẵng - 2002
8. giáo trình: cơ khí đại c−ơng 18 • Thép dao cắt dùng chế tạo các loại dao cắt nh− dao tiện, dao bào, dao phay, mủi khoan v.v nh− 90CrSi, 140CrW5, 100CrWMn, hoặc một số thép gió nh− 80W18Cr4VMo, 90W9V2, 75W18V các loại thép gió có độ cứng cao, bền, chịu mài mòn và chịu nhiệt đến 6500C. • Thép làm khuôn dập: đối với khuôn dập nguội th−ờng dùng 100CrWMn, 160Cr12Mo, 40CrSi. Đối với khuôn dập nóng hay dùng các mác thép: 50CrNiMo, 30Cr2W8V, 40Cr5W2VSi. • Thép ổ lăn: là loại thép dùng để chế tạo các loại ổ bi hay ổ đũa là loại thép chuyên dùng nh− OL100Cr2, OL100Cr2SiMn. Các ổ lăn làm việc trong môi tr−ờng n−ớc biển phải dùng thép không gỉ nh− 90Cr18 và làm việc trong điều kiên nhiệt độ cao phải dùng thép gió loại 90W9Cr4V2Mo. Các ký hiệu của thép hợp kim dụng cụ cũng đ−ợc biểu thị nh− các loại thép hợp kim khác trừ thép ổ lăn là có thêm chữ OL ban đầu. c/ Thép hợp kim đặc biệt Trong công nghiệp có nhiều chi tiết máy phải làm việc trong những điều kiện đặc biệt vì vậy chúng cần phải có những tính chất đặc biệt để đáp ứng yêu cầu của công việc. • Thép không gỉ: là loại thép có khả năng chống lại môi tr−ờng ăn mòn. Th−ờng dùng các mác thép: 12Cr13, 20Cr13, 30Cr13, 12Cr18Ni9, 12Cr18Ni9Ti, • Thép bền nóng: là loại thép làm việc ở nhiệt độ cao mà độ bền không giảm, không bị ôxy hoá bề mặt. Ví dụ 12CrMo, 04Cr9Si2 chịu đ−ợc nhiệt độ 300ữ5000C; loại bền nóng 10Cr18Ni12, 04Cr14Ni14W2Mo chịu đ−ợc nhiệt độ 500ữ7000C; hoặc là thép NiCrôm chuyên chế tạo dây điện trở 10Cr150Ni60. • Thép từ tính: là loại thép có độ nhiễm từ cao. Thép hợp kim từ cứng th−ờng dùng các thép Cr, Cr-W, Cr-Co hoặc dùng hợp kim hệ Fe-Ni-Al, Fe-Ni-Al- Co để chế tạo các loại nam châm vĩnh cữu bằng ph−ơng pháp đúc và qua một quá trình nhiệt luyện đặc biệt trong từ tr−ờng. Thép và hợp kim từ mềm có lực khử từ nhỏ độ từ thẩm lớn dùng làm lõi máy biến áp, stato máy điện, nam châm điện các loại, Th−ờng dùng: sắt tây nguyên chất kỹ thuật (<0,04% C), thép kỹ thuật điện (thép Si) có 0,01ữ0,1% C và 2ữ4,4% Si; có thể dùng hợp kim permaloi có thành phần 79% Ni, 4% Mo còn lại là Fe. • Thép không từ tính: là loại vật liệu không nhiễm từ nh− 55Mn9Ni9Cr3. đà nẵng - 2002
9. giáo trình: cơ khí đại c−ơng 19 2.3. Gang 2.3.1. Khái niệm chung Gang là hợp kim Fe-C, hàm l−ợng cácbon lớn hơn 2,14% C và cao nhất cũng < 6,67% C. Cũng nh− thép trong gang có chứa các tạp chất Si, Mn, S, P và các nguyên tố khác. Đặc tính chung của gang là cứng và dòn, có nhiệt độ nóng chảy thấp, dể đúc. 2.3.2. Phân loại gang a/ Gang trắng: rất cứng và dòn, khó cắt gọt. Nó chỉ dùng để chế tạo gang dẻo hoặc dùng để chế tạo các chi tiết máy cần tính chống mài mòn cao nh− bi nghiền, trục cán Gang trắng không có ký hiệu riêng. b/ Gang xám: là loại gang mà hầu hết cácbon ở trạng thái graphit. Gang xám có độ bền nén cao, chịu mài mòn, đặc biệt là có tính đúc tốt. Ký hiệu gang xám gồm 2 phần các chữ cái chỉ loại gang và nhóm số chỉ 2 thứ tự độ bền kéo và bền uốn. Ví dụ: GX 21-40 có σk = 21 kG/mm ; σu = 40 kG/mm2. Hiện nay th−ờng dùng các mác gang xám GX 12-28, GX 15-32 để chế tạo võ hộp số, nắp che, GX 28-48 để đúc bánh đà, thân máy hoặc GX 36-56, GX 40-60 để chế tạo vỏ xi lanh. c/ Gang cầu: có tổ chức nh− gang xám nh−ng graphit có dạng thu nhỏ thành hình cầu. Gang cầu có độ bền rất cao và có độ dẻo bảo đảm dùng để chế tạo các loại trục khuỷu, trục cán. Gang cầu đ−ợc ký hiệu theo TCVN nh− sau: ví dụ GC 42-12 là loại gang 2 cầu có σk = 42 kG/mm , độ dãn dài t−ơng đối δ = 12%. Th−ờng có các loại: GC 45-15, GC 60-2, GC 50-2. d/ Gang dẻo: là loại gang đ−ợc chế tạo từ gang trắng, chúng có độ bền cao, độ dẻo lớn. Chúng có ký hiệu nh− gang cầu và có các mác sau: GZ 33-8, GZ 45-6, GZ 60-3 dùng để chế tạo các chi tiết phức tạp và thành mỏng. đà nẵng - 2002
10. giáo trình: cơ khí đại c−ơng 20 2.4. Kim loại và hợp kim màu Sắt và hợp kim của nó (thép và gang) gọi là kim loại đen. Kim loại và hợp kim màu là kim loại mà trong thành phần của chúng không chứa Fe, hoặc chứa một liều l−ợng rất nhỏ. Kim loại màu có nhiều −u điểm nh− tính công nghệ tốt, tính dẻo cao, cơ tính khá cao, có khả năng chống ăn mòn và chống mài mòn tốt, có độ dẫn nhiệt, dẫn điện tốt, Các kim loại th−ờng gặp là đồng, nhôm, manhê và titan. 2.4.1.Đồng và hợp kim đồng a/ Đồng đỏ Đồng đỏ là một kim loại có nhiều tính chất quý nh−: độ dẻo cao, khả năng chống ăn mòn tốt trong nhiều môi tr−ờng, đặc biệt là độ dẫn nhiệt và dẫn đện rất cao. Đồng có khối l−ợng riêng: 8,94 G/cm3; nhiệt độ nóng chảy: 10830C; độ 2 bền: σb= 16 kG/mm . Theo TCVN 1659-75 đồng đỏ có 5 loại sau đây: Cu99,99, Cu99,97, Cu99,95 dùng làm dây dẫn điện; Cu99,90, Cu99,0 dùng chế tạo brông không Sn. b/ Hợp kim đồng Latông La tông là hợp kim đồng, trong đó kẽm là nguyên tố hợp kim chính. La tông có màu sắc đẹp, dẻo, dễ biến dạng, mạ tốt, giá thành thấp hơn đồng đỏ, phổ biến nhất trong thực tế. Để nâng cao một số tính chất đặc biệt của latông ng−ời ta đ−a vào hợp kim một số nguyên tố nh− thiếc để tăng khả năng chống ăn mòn trong n−ớc biển. Latông với thành phần 29%Zn-1%Sn-70%Cu rất thông dụng trong ngành đóng tàu; hoặc thêm nhôm, Mn và sắt tăng cơ tính và khả năng chống ăn mòn của latông. Hợp kim đồng có 17-27%Zn, 8-18%Ni gọi là mayxo dùng làm dây điện trở. Có các mác Latông th−ờng dùng: LCuZn30, LCuZn40, LCuZn29Sn1, LCuZn27Ni18, Latông đ−ợc ký hiệu bằng chữ L rồi lần l−ợt các chữ Cu, Zn, sau đó là các nguyên tố hợp kim khác nếu có. Các con số đứng phía sau mỗi nguyên tố chỉ hàm l−ợng trung bình của nguyên tố đó theo phần trăm. đà nẵng - 2002
11. giáo trình: cơ khí đại c−ơng 21 c/ Hợp kim đồng Brông Brông là hợp kim của đồng với các nguyên tố hợp kim khác nh− Sn, Al, Pb, Đồng thanh có một số loại sau: • Brông thiếc: Cu-Sn (8-10%Sn) có cơ tính cao và khả năng chống ăn mòn trong n−ớc biển tốt. Chúng đ−ợc sử dụng làm công tắc điện, đĩa ly hợp, lò xo, bánh răng và đôi khi làm bạc lót. Có các mác sau: BCuSn5P0,15; BCuSn5Zn5Pb5, • Brông nhôm: Cu-Al có chứa khoảng <13% Al có tổng hợp cơ tính cao, khả năng chống mài mòn và giới hạn mỏi t−ơng đối lớn th−ờng dùng để chế tạo hệ thống trao đổi nhiệt, các chi tiết máy bơm. Các mác Brông nhôm nh−: BCuAl5, BCuAl9Fe4, • Brông chì: Cu-Pb đ−ợc sử dụng nhiều để chế tạo ổ tr−ợt, thông dụng nhất là hợp kim BCuPb30. • Brông berili: là một thế hệ hợp kim mới có độ bền, khả năng chống mòn, chống mỏi, độ bền nóng cao. Đặc biệt là giới hạn đàn hồi rất cao. Brông berili th−ờng chứa khoảng 2% Be. Nó đ−ợc sử dụng làm lò xo, màng đàn hồi và các chi tiết đòi hỏi chịu nhiệt, đàn hồi và dẫn điện cao. Ví dụ: BCuBe2. 2.4.2. Nhôm và hợp kim nhôm a/ Nhôm nguyên chất Nhôm nguyên chất có màu trắng bạc, có khối l−ợng riêng nhẹ khoảng 2,7 G/cm3, có tính dẫn điện, dẫn nhiệt cao, chống ăn mòn tốt do có lớp ôxít nhôm 0 Al203 bên ngoài. Nhiệt độ nóng chảy 660 , độ bền thấp nh−ng dẻo. Nhôm nguyên chất đ−ợc chia thành 3 nhóm: • Al99,999 - là loại nhôm tinh khiết. • Al99,995; Al99,97; Al99,95 - là loại có độ sạch cao. • Al99,85; Al99,80; Al99,70, Al99,00 - là loại nhôm kỹ thuật. Nhôm sạch kỹ thuật đ−ợc dùng chế tạo cáp tải điện trong khí quyển, các ống bức xạ nhiệt, các đ−ờng ống dẫn và bồn chứa xăng, dầu, b/ Hợp kim nhôm biến dạng Hợp kim nhôm biến dạng đ−ợc sản xuất ra d−ới dạng tấm mỏng, băng dài, các thỏi định hình và các loại ống. Hợp kim nhôm này có thể rèn, dập, cán, ép hoặc các ph−ơng pháp gia công áp lực khác. Hợp kim nhôm biến dạng có các hệ sau: đà nẵng - 2002
12. giáo trình: cơ khí đại c−ơng 22 • Hệ Al-Mn: chịu gia công biến dạng nóng và nguội tốt, có tính hàn và chống ăn mòn trong khí quyển cao. Chúng đ−ợc sử dụng thay cho nhôm nguyên chất kỹ thuật khi có yêu cầu cao hơn về cơ tính. • Hệ Al-Mg: có tính hàn tốt, khả năng chống ăn mòn trong khí quyển cao, giới hạn bền mỏi cao, bề mặt sau khi gia công đẹp nên đ−ợc dùng nhiều trong công nghiệp chế tạo ôtô và xây dựng công trình. • Hệ Al-Cu và Al-Cu-Mg: chúng có hiệu ứng hoá bền cao đ−ợc gọi là đuyra. Ví dụ: AlCu4,5Mg0,5MnSi - dùng trong ôtô và hàng không. • Hệ Al-Mg-Si: đ−ợc dùng để chế tạo các chi tiết chịu hàn, các cấu kiện tàu thuỷ. Ví dụ: AlMgSi1,5Mn. • Hợp kim hệ Al-Zn-Mg và Al-Zn-Mg-Cu: đ−ợc sử dụng trong hàng không, chế tạo vũ khí, dụng cụ thể thao, v.v Ví dụ: AlZn5,5Mg2,5Cu1,5Cr. c/ Hợp kim nhôm đúc Hợp kim nhôm đúc cần tính đúc tốt để dể dàng tạo hình các chi tiết, chúng chứa l−ợng nguyên tố hợp kim lớn hơn. Có các dạng hợp kim nhôm đúc điển hình và thông dụng: • Hợp kim Al-Si: cho thêm một số nguyên tố khác nữa ta sẽ đ−ợc một loại hợp kim có tính đúc tốt, hệ số dãn nở nhiệt nhỏ, chống mòn t−ơng đối dùng chế tạo pittông động cơ đốt trong nh−: AlSi12CuMg1Mn0,6NiĐ. • Hợp kim Al-Cu và một số nguyên tố khác có khả năng bền nóng cao và giới hạn mỏi khá lớn rất thích hợp để chế tạo các chi tiết nhẹ, hình dáng phức tạp làm việc ở nhiệt độ cao nh−: AlCu5Mg1Ni3Mn0,2Đ. • Một số hệ hợp kim nhôm đúc khác nh− Al-Mg; Al-Zn-Mg đ−ợc sử dụng nhiều trong n−ớc biển và một số môi tr−ờng điện ly khác. Chú ý: Các ký hiệu của hợp kim nhôm đúc phía sau cùng có chữ Đ để phân biệt với hợp kim nhôm biến dạng. 2.5. Hợp kim cứng Bằng ph−ơng pháp đặc biệt: nén thành từng bánh hợp kim cứng dạng bột d−ới áp suất hàng nghìn at rồi thiêu kết ở 15000C ng−ời ta tạo ra hợp kim cứng từ các cácbít (cacbit vonfram, cacbit titan, cacbit tantan) cùng với một l−ợng côban làm chất dính kết. Hợp kim cứng là một loại vật liệu điển hình với độ cứng nóng rất cao (800ữ10000C). Vì vậy hợp kim này đ−ợc dùng phổ biến làm các dụng cụ cắt gọt kim loại và phi kim loại có độ cứng cao. Đặc biệt là không cần nhiệt luyện vật liệu này vẫn đạt độ cứng 85ữ92 HRC. Có các loại hợp kim cứng th−ờng dùng: đà nẵng - 2002