thống giảm sóc, chịu tải Kim loại học và nhiệt luyện (Vật liệu kim loại) Nhíp ô tô tải nặng, chịu va dập mạnh , lực đổi đấu(ít chịu va đập)

          Nhíp ô tô tải nặng ,là hệ thống giảm sóc , chịu tải trọng xe ,  chịu va dập mạnh , lực đổi đấu(ít chịu va đập).

• I. ĐƯA BẢN VẼ CHI TIẾT ,ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT TRÊN ,YÊU CẦU VỀ CƠ TÍNH ĐỂ ĐÁP ỨNG YÊU CẦU LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT. 

   1)Bản vẽ chi tiết:                                             

                       Hình1. Chốt nhíp ôtô tải nặng

   2)Điều kiện làm việc và yêu cầu cơ tính :

     Nhíp ô tô làm việc trong điều kiện: chịu tải trọng tĩnh của xe và  chịu va đập mạnh nhưng không cho phép biến dạng dẻo.Khi xe chuyển động còn xuất hiện lực đổi dấu.Vi vậy thép cần phải đạt được các yêu cầu như sau:

-   Giới hạn đàn hồi cao,tức khả năng chống biến dạng dẻo cao(ở đây giới hạn bền là không có ý nghĩa vì không cho phép biến dạng dẻo),do vậy ta cần quan tâm chủ yếu tới tỉ lệ dh/b càng gần tới 1 càng tốt , thường đạt trong giới hạn 0,85-0,95.

-   Độ cứng khá cao trong khoảng HRC:35 45 là thích hợp ; độ dẻo , độ dai thấp dể  không xảy ra biến dạng dư trong quá trình làm việc,nhưng nếu quá thấp thì chi tiết dễ bị phá hỏng do quá giòn.

-   Giới hạn mỏi phải cao để thích ứng với điều kiện làm việc có tải trọng thay đổi theo chu kỳ.

• II.MÁC THÉP ĐIỂN HÌNH ĐỂ CHẾ TẠO CHI TIẾT TRÊN LÀ:                              

                                              60Si2Ni2A

1. Thành phần hoá học và cơ sở dể chọn mác thép với thành phần như trên .

-     Chi tiết chúng ta cần gia công la nhíp ô tô thuộc loại vật liệu đàn hồi do vậy hàm lượng C= (0,550,65)% .Ta cần phải chọn ở khoảng này bởi nếu:

    Hàm lượng các bon mà có %C<0,55 thì nêú ta có gia công và nhiệt luyện thì cũng  không cho ra được độ cứng , giới hạn đàn hồi đạt  yêu cầu .Lúc này độ cứng sẽ thấp, độ dẻo dai lớn do vậy không phù hợp với yêu cầu làm việc của tiết máy.

    Hàm lượng các bon mà cao tức %C>0,7 thì sau khi tôi va ram cững không cho giới hạn dàn hồi là lớn mà sẽ cứng ,giòn ,tính đàn hồi không cao nên cũng không phù hợp.

-    Chi tiết cần gia công, chế tạo phải có độ đàn hồi, độ cứng cao với yêu cầu này nên chọn Mn ,Si  .Hai nguyên tố này làm tăng rất mạnh độ cứng (độ bền) song cũng làm giảm mạnh độ dai(độ dẻo) chúng ta cũng không được chọn hàm lượng chúng quá lớn vì nếu quá lớn sẽ gây ra cho chi tiết quá cứng và giòn. Hàm lượng Si và Mn trong thép đàn hồi chỉ nên dùng 1%Mn,2%Si, với mác thép ở trên thì hàm lượng 2 nguyên tố trên sau sẽ như sau:Mn=( 0,40,7);Si=(1,41,8)

Nhưng nếu hàm lượng của Si quá thấp thì chi tiết sẽ có độ dẻo dai cao  dễ bị biến dạng dẻo.

-Nâng cao độ thấm tôi để đảm bảo giới hạn đàn hồi cao và đồng nhất trên toàn tiết diện Cr- Ni  là tốt nhất ,nhưng Si và Mn cũng có tác dụng này,Cr- Ni cũng có giới hạn (hàm lượng <4%),với chi tiết trên ta chọn hàm lượng Ni=(1.41.7)%

2. Bảng các ký hiệu và thành phần của mác thép tương đương với thép trên theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN), Mỹ (ASTM) , Nga (OCT) , Nhật (JIS) ,Trung

Bảng các ký hiệu và thành phần của mác thép:

Nhận xét về sự khác nhau về thành phần của các mác thép của các nước:

Sự khác nhau giữa thành phần của các mác thép là do nguyên tố hợp kim được sử dụng ở các nước là khác nhau . Như ở Mỹ thì không sử dụng nguyên tố hợp kim Ni mà sử dụng thay vào đó là nguyên tố Mo ,  ở một số nước cũng như vậy.

• III.VAI TRÒ CỦA CÁC NGUYÊN TỐ HỢP KIM CHÍNH TRONG THÉP TRÊN ĐỐI VỚI CƠ TÍNH VÀ VỚI CÔNG NGHỆ NHIỆT LUYỆN

1. Vai trò của nguyên tố trong thép trên đối với Cơ Tính :

5. Tác dụng của nguyên tố C :

Hàm lượng các bon là rất quan trọng bởi nó quyết định tới độ cứng , độ bền , độ dẻo dai , giới hạn đàn hồi của chi tiết . Với chi tiết như trên thì hàm lượng các bon C=(0,56-0,64)%  có tác dụng chủ yếu là đạt được độ cứng vào khoảng HRC=35-45,và ở hàm lượng các bon này nếu chọn phương pháp nhiệt luyện thích hợp sẽ cho giới hạn đàn hồi là lớn nhất .

5. Với các nguyên tố hợp kim:

  Các nguyên tố hợp kim có thể làm thay đổi được các đặc tính của vật liệu .Tuỳ theo nguyên tố hợp kim ảnh hưởng dến các tổ chức chính:

 dung dịch ferit , austenit , hợp chất xêmentit …và chúng hoà tan vào sắt thành dung dịch rắn hay kết hợp với các bon thành các bít .

-Nguyên tốMn, Si: hoà tan vào ferit ở nhiệt độ thấp và vào austenit ở nhiệt độ cao.Khi hoà tan vào ferit (ở dạng thay thế ) làm xô lệch mạng do đó làm tăng rất mạnh độ cứng( độ bền) song làm giảm mạnh độ dai(độ dẻo) .

-Nguyên tố Cr,Ni:hoà tan ở dạng thay thế làm tăng độ cứng , mà lại có thể cho độ thấm tôi cao hơn so với Si và Mn  . Mặc dù giá thành cao nhưng ở nước ta và một số nước vẫn sử dụng Ni với những chi tiết đòi hỏi độ tin cậy cao .

- Nguyên tố P : Là  nguyên tố có  khả năng hoà tan vào ferit  và làm xô lệch mạng rất  mạnh mạng tinh thể của pha này làm tăng mạnh tính giòn ; khi lượng phôtpho vượt quá giới hạn hoà tan nó sẽ tạo nên Fe3P  cứng và giòn .Do đó P là nguyên tố gây giòn nguội hay bở nguội (ở nhiệt độ thường ) .Chỉ cần 0,1 % P hoà tan ,ferit trở nên giòn . Phôtpho là nguyên tố thiên tích rất mạnh nên đẻ tránh giòn thì phôtpho phải nhỏ hơn 0,05% .

- Nguyên tố S :Lưu huỳnh không hoà tan trong Fe mà tạo nên hợp chất FeS , cùng tinh (Fe + FeS ) tạo thành ở nhiệt độ thấp (988-C) , kết tinh sau cùng do đó nằm ở biên giới hạt , khi nung thép nên để cán ,kéo ( thường ở nhiệt độ 1100-1200-C ) biên giới hạt bị chảy ra làm thép dễ bị

 đứt ,gãy như là rất giòn .Người ta gọi đây là hiện tượng giòn nóng hay bở nóng .

Khi có Mn vào , do ái lực với S mạnh hơn Fe nên thay vì tạo nên FeS thì tạo nên MnS  pha này kết tinh ở 1620-C dưới dạng các hạt nhỏ rời rạc và ở nhiệt độ cao có độ dẻo nhất định nên không bị chảy hoặc đứt ,gãy .

  Như vậy nguyên tố P và S  gây giòn nguội và giòn nóng cho thép do vậy hàm lượng của chúng phải rất nhỏ  .Với những mác thép chất lượng cao ( hàm lượng P , S -- 0,03% )  ở cuối có kí hiệu chữ A  như mác thép của ta “60Si2Ni2A”  .

Bảng cơ tính các vật liệu :

2. Vai trò của các nguyên tố trong Nhiệt Luyện:

Các nguyên tố hợp kim có ảnh hưởng rất lớn tới quá trình nhiệt luyện , đặc biệt là :Tôi +Ram ,do vậy ảnh hưởng tới cơ tính và đây là đặc tính nổi bật của thép hợp kim.

Trừ  các thép hợp kim đặc biệt ,  các thép hợp kim thông thường  vẫn có tổ chức pecnit , các bít hoà tan vào autenit ,hạt austenit phát triển (giống như thép các bon với các bít là xêmantit ) song có các đặc điểm sau:

-Sự hoà tan cacbit hợp kim khó hơn , đòi hỏi nhiệt độ tôi cao và thời gian giữ nhiệt dài hơn so với xêmantit  trong thép cacbon

-Cacbit hợp kim do khó hoà tan vào autenit, nằm ở biên giới hạt,như hàng rào giữ cho hạt nhỏ . Tác dụng này rất mạnh với Ti, Zr, Nb , mạnh V , và tương đối mạnh W, Mo. Riêng thép có Mn lại có khuynh hướng làm to hạt   austenit . Các nguyên tố Cr, Ni, Si, Al được coi là trung tính  chính vì  vậy mà  thép hợp kim thường giữ được hạt nhỏ hơn thép cacbon khi cả hai cùng nung nóng ở mọt nhiệt độ .

-Sự phân hoá đẳng nhiệt của austenit quá nguội :Khi hoà tan vào autenit tất cả các nguyên tố hợp kim (trừ Co) với các mức độ khác nhau dều làm chậm tốc độ phân hoá đẳng nhiệt của austenit quá nguội tức làm đường cong chữ “C”  dịch sang phải do đó làm giảm tốc độ tôi tới hạn Vth ,tác dụng rất mạnh là Mo( riêng rẽ) và Cr-Ni (khi kết hợp) , mạnh là Cr, Mn, B.

-Độ thấm tôi: Do làm giảm Vth các nguyên tố hợp kim( trừ Co) khi hoà tan vào austenit sẽ làm tăng độ thấm tôi . Nhờ hiệu quả này trong thép hợp kim xảy ra các trường hợp mà thép cacbon không có được :

    + Vth  bé tới mức nhỏ hơn vận tốc nguội của lõi ,do đó sau khi tôi lõi cũng có tổ chức mactẽnit, đây là trường hợp tôi thấu .

    +Vnguội  trong không khí cũng có thể lớn  hơn vận tốc tới hạn Vth  do đó thường hoá cũng đạt được tổ chức mactenxit , đó là hiện tượng tự tôi ( nếu là thép cacbon thì thường hoá chỉ cho xoocbit  là cùng ).

-Chuyển biến Mactenxit:  Khi hoà tan vào austenit ,các nguyên tố ( trừ Co, Al ,Si ) đều hạ thấp nhiệt độ chuyển biến austenit, do đó làm tăng lượng austenit dư sau khi tôi .

Cứ 1% nguyên tố hợp kim làm giảm Ms  như sau: Mn -45 C , Cr -35 C ,Ni -26 C ,Mo -25 C, còn Co làm tăng 12 C, Al làm tăng 18 C , Si không ảnh hưởng gì .Do austenit dư tăng mạnh ở các thép có cacbon cao -hợp kim cao , độ cứng sau khi tôi có thể bị giảm khoảng 1 10 đơn vị  HRC   so với  mức cao nhất có thể đạt được .Tuy đây là nhược điểm song hoàn toàn có thể khắc phục được bằng gia công lạnh hay ram nhiều lần ở nhiệt độ  thích hợp để austenit dư   mactenxit  , độ cứng lại đạt mức cao nhất.

      Các vai trò ở trên là chung cho tất cả các nguyên tố hợp kim ,như vậy các  nguyên  tố hợp kim trong thành phần của thép  trên cũng thể hiện các vai trò đó.

• IV.   ĐỐI VỚI THÉP ĐÃ CHỌN :    60Si2Ni2A

1. Nhiệt độ chảy hoàn toàn và các nhiệt độ quan trọng như: nhiệt độ ủ,thường hoá và tôi.

Nhiệt độ  chảy hoàn toàn :

Do khi mua về thép này chỉ cần phải tiến hành tôi và ram hoặc đã  được tôi và ram ,nên ta quan tâm tới nhiệt độ tôi và ram.

Nhiệt độ tôi :880 C

Nhiệt độ ram:420 C