TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CƠ KHÍ
TIỂU LUẬN MÔN HỌC
VẬT LIỆU KỸ THUẬT
TÊN SẢN PHẨM:
MŨI KHOAN
THÉP DỤNG CỤ
GVHD: Th.S LÊ VĂN BÌNH
SVTH: PHẠM HẢI HỌC
MSSV:51130648
Lớp: 51CKCD
Nha Trang,ngày 24 tháng 12 năm 2010
1
MỤC LỤC
Lời nói đầu Trang 3
I.Tên sản phẩm
1.Mô tả: Trang 4
2.Khả năng thích nghi.khả năng thay thế Trang 4
3.Ký hiệu vật liệu Trang 5
II.Cấu trúc tổ chức của thép dụng cụ.
1.Tổng quan về một số loại dụng cụ cắt T rang 7
2.Thép dụng cụ: Trang 9
III.Cấu tạo của mũi khoan. Trang 13
IV.Các phương pháp tạo ra sản phẩm. Trang 15
V.Hóa bền và nhiệt luyện.
1.Khái quát chung về nhiệt luyện Trang 20
2.Các phương pháp nhiệt luyện đơn giản Trang 22
3.Hóa nhiệt luyện Trang 27
VI.Các phương pháp kiểm tra đánh giá sản phẩm Trang 34
VII.Chống ăn mòn và bảo vệ vật liệu,
bảo vệ sản phẩm Trang 35

I:Tên Sản phẩm : Mũi khoan
1.1.Mô tả:
là một dụng cụ được sử dụng khá phổ biến trong đời sống của chúng ta
hiện nay.Từ nhũng việc nhỏ như tạo ra những cái bàn cái ghế…đến những công
trình lớn,từ những vật liệu mềm…đến những vật liệu rất cứng.Và mũi khoan
được chế tạo từ nhiều vật liệu khác nhau nhưng phổ biến nhất là thép dụng cụ.
Tùy theo những mục đích sử dụng khác nhau mà mũi khoan sẻ có hình
dạng,kích thước khác nhau.
Mũi khoan cũng là dụng cụ được dùng chủ yếu để gia công lỗ trên vật
liệu đặc với hai chuyển động:
-Chuyển động quay của mũi khoan hoặc của chi tiết gia công.
-Chuyển động dọc theo trục của dao.

Hình minh họa chi tiết: Mũi khoan
1.2.Khả năng thích nghi,khả năng thay thế.
Đặc điểm cấu tạo:
Mũi khoan rất đa dạng.tùy theo nhu cầu sử dụng mà người ta lựa chọn
kiểu dáng,kích thước và vật liệu khác nhau.
Ngoài thép thép gió chúng ta có thể chế tạo mũi khoan từ thép hợp kim,thép chế
tạo và nhiều vật liệu khác.

4
1.3.ký hiệu vật liệu tạo nên sản phẩm:
Dưới đây là một số tiêu chuẩn của các nước về thép.
Tiêu chuẩn Việt Nam :
1,thép cacbon:
Dùng tập hợp những chữ và số để ký hiệu.
-Chữ CDđúng đầu mác thép chỉ thép dụng cụ cacbon(C:cacbo.D:dụng cụ)
-Nhóm số đúng sau chử chỉ lượng cacbon trung bình trong thép theo phần vạn.
-Nếu có chử A đứng cuối cùng lá thép chất lượng cao.

Tiêu chuẩn MỸ:
5
Thép dụng cụ của mỹ trước đay dung hệ thống ký hiệu AISI, nhưng sau này
hầu như không còn hiệu lực nữa.Do vậy ở đây chỉ nêu mọt số loại thường gặp
để ta nhận biết.
-Thép gió có các mác sau:M8, M15, M35, M45, T3, T7, T9
-Thép làm khuôn đập nóng:H15, H16, H20, H41, H43.
- Thép làm khuôn đập nguội:D1, D6,A5
- Thép làm dụng cụ va đập:S3,S4.
-Thép dụng cụ có công dụng riêng:L1, L3, L4, L5, L7, F1, F2, F3.
Thép các bon thấp làm khuôn ép nhựa:P2, P3, P4, P5, P6, P20, P21
Tiêu chuẩn NHẬT:
1,Thép các bon:
Sử dụng tiêu chuẩn JJS G4401-83 có các mác thép sau: SK1, SK2, SK3,
SK4, SK5, SK6, SK7.Muốn biết cụ thể về thành phần,tính chất ,thành phần phải
tra bảng.
2,Thép hợp kim:
Sử dụng tiêu chuẩn JJS G4403-83, cũn không có quy luật chung ,
Ví dụ:
-Thép làm dao cắt: SKS11, SKS2, SKS21, SKS5, SKS51, SKS7, SKS8.,
-thép làm dụng cụ va đập: SKS4, SKS41, SKS43, SKS44.
-Thép làm khuôn biến dạng nguội: : SKS3, SKS31, SKS93, SKS94, SKS95,
SKDL, SKD1, SKD12.
-Thép làm khuôn biến dạng nóng: SKD4, SKD5, SKD6, SKD61, SKD62,
SKD7, SKD8
Thép làm khuôn ép,đúc áp lực:SKT3,SKT4.
Tiêu chuẩn ĐỨC:
1,Thép các bon:
Các mác thép dụng cụ của Đức được bắt đầu từ chử C và số tiếp theo chỉ
lượng các bon trung bình theo phàn vạn và kết thúc bằng W.

thường xuất hiện ứng suất tiếp xúc rất lớn, khoảng 4000 5000 N/mm2, đồng
thời áp lực riêng lớn gấp 100 200 lần so với áp lực cho phép của chi tiết máy.
Nhiệt độ tập trung trên vùng cắt lên tới 600 900oC. Trong điều kiện như vậy,
việc cắt chỉ thực hiện có hiệu quả khi dụng cụ cắt có khả năng giữ được tính cắt
trong khoảng thời gian dài. Điều đó đòi hỏi vật liệu dụng cụ cắt cần phải có đầy
đủ những tính chất cơ lý cần thiết như độ cứng, độ bền nhiệt, độ chịu mòn, độ
bền cơ học, độ dẫn nhiệt Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật
- Độ cứng: Độ cứng là một trong những chỉ tiêu quan trọng của vật liệu
dụng cụ cắt.
7
Muốn cắt được, vật liệu phần cắt của dụng cụ cắt thường phải có độ cứng lớn
hơn vật liệu gia công khoảng HRC25. Độ cứng phần cắt của dụng cụ cắt
thường đạt trong khoảng HRC60 65. Nâng cao độ cứng phần cắt của dụng cụ
cắt cho phép tăng khả năng chịu mòn và tăng tốc độ cắt.
Trong quá trình cắt, cần quan tâm nhiều đến độ cứng nhiệt của lưỡi cắt tức là
độ cứng xét trong trạng thái lưỡi cắt bị nung nóng. Vì nó ảnh hưởng trực tiếp
tới khả năng cắt của dao.
- Độ bền cơ học: Trong quá trình cắt, dụng cụ cắt thường chịu những lực và
những xung lực rất lớn. Mặt khác, dụng cụ cắt còn chịu rung động do hệ thống
máy - dao - đồ gá - chi tiết không đủ độ cứng vững hoặc do dao làm việc trong
điều kiện tải trọng động lớn hoặc do sự thay đổi liên tục cuả lực cắt. Do đó dẫn
đến tình trạng lưỡi cắt dễ bị phá hỏng sớm do mẻ, vỡ, tróc, mòn, Vì vậy để
nâng cao tính năng cắt và tuổi bền của dao, vật liệu dụng cụ cắt cần phải có
độ bền cơ học cao.
Việc nâng cao độ bền cơ học của vật liệu dụng cụ cắt, nhất là đối với hợp kim
cứng và vật liệu sứ là một trong những hướng chính trong lĩnh vực thiết kế và
chế tạo dụng cụ cắt.
- Độ bền nhiệt: Độ bền nhiệt là khả năng giữ được độ cứng cao và các tính
năng cắt khác ở nhiệt độ cao trong khoảng thời gian dài. Độ bền nhiệt được đặc
trưng bởi nhiệt độ giới hạn mà khi nung liên tục vật liệu dụng cụ cắt trong

liệu làm dao tốt là loại vật liệu có nhiệt độ chảy dính cao. Qua nghiên cứu thực
nghiệm, nhiệt độ chảy dính của các loại kỹ thuật hợp kim cứng có cacbit
vonfram ( WC), cacbit titan (TiC) với thép (10000C ) cao hơn các hợp kim
coban với thép (6750C)
1.3. Tính công nghệ
Dụng cụ cắt thường có hình dáng hình học phức tạp, đòi hỏi những yêu
cầu kỹ thuật khá cao về độ chính xác hình dáng kích thước, độ nhẵn bề mặt. Vì
vậy, vật liệu dụng cụ cắt cần phải có tính công nghệ tốt.
Tính công nghệ tốt là khả năng của vật liệu cho phép gia công hợp lý, dễ dàng
bằng các phương pháp gia công khác nhau như hàn, gia công bằng áp lực, bằng
cắt, bằng nhiệt luyện, bằng hóa nhiệt
Tính công nghệ của vật liệu phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thành phần hóa
học, cấu trúc tế vi, kích thước hạt, độ cứng, độ bền cơ học, độ dẫn nhiệt
1.4. Tính kinh tế
Khi chọn vật liệu dụng cụ cắt, ngoài việc chú ý đến tính năng cắt, tính công
nghệ, còn cần phải chú ý đến giá thành của chúng nữa. Vật liệu dụng cụ cắt
thường đắt tiền. Chi phí vật liệu thường chiếm một tỷ lệ cao trong giá thành chế
tạo dụng cụ cắt.
Do đó cần phải chọn vật liệu dụng cụ cắt phù hợp với yêu cầu kỹ thuật của dao,
của chitiết gia công, nhằm giảm chi phí chế tạo dao cho một đơn vị chi tiết gia
công.
II.2.Thép dụng cụ

Thép dụng cụ là loại thép dùng chế tạo các loại dụng cụ cắt gọt, dụng cụ biến
dạng và dụng cụ đo.
Tính chất cơ bản của dụng cụ là tác động lực vào phôi nên thép dụng cụ có yêu
cầu cơ bản là có độ cứng cao, tính chống mài mòn cao.
9
Độ cứng cao phải đảm bảo cao hơn hẳn độ cứng của phôi. Tuỳ từng loại phôi,
sản phẩm mà có yêu cầu khác nhau về độ cứng tối thiểu.

Thép làm dụng cụ biến dạng
Thép làm dụng cụ biến dạng nguội
Thép làm khuôn nhỏ, trung bình (theo đặc tính, phân loại khác nhau)
Thép làm khuôn lớn và có tính chống mài mòn rất cao.
Thép làm khuôn chịu tải trọng va đập
Thép làm dụng cụ biến dạng nóng
Thép làm khuôn rèn
Thép làm khuôn ép chảy
Thép làm dụng cụ đo
Thép làm dụng cụ đo cấp chính xác cao
Thép làm dụng cụ đu cấp chính xác thấp
10
II.3. Thép cacbon
3.1. Thành phần hoá học
Thành phần hoá học của thép cacbon gồm chủ yếu là Fe và C, ngoài ra
còn có chứa một số nguyên tố khác nữa tuỳ theo điều kiện luyện thép. Nhưng
nhìn chung hàm lượng của các nguyên tố trong thép cacbon khống chế trong
phạm vi sau
C < 2%, Mn< 0,8%, Si < 0,5%, P,S < 0,05%, Cr, Ni. Cu, W, Mo, Ti rất ít 0,1
đến 0,2%.
Mn và Si là hai tạp chất có tác dụng nâng cao cơ tính của thép cacbon, P, S là
tạp chất giảm chất lượng thép, nâng cao tính giòn nguội trong thép, nhưng lại
tạo tính dễ cắt gọt cho thép.
3.2.Phân loại thép cacbon
a. Theo độ sạch tạp chất có hại và phương pháp luyện
Rõ ràng là thép càng ít tạp chất có hại (P,S) và các khí ( H,O,N) có độ
dẻo, độ dai càng cao tức có cơ tính tổng hợp cao, chất lượng càng cao. Các
phương pháp nhiệt luyện thép khác nhau có khả năng loại trừ tạp chất có hại
khác nhau này ở các mức khác cao thấp khác nhau do đó tạo cho thép chất
lượng tốt, xấu khác nhau. Có nhiều phương pháp luyện thép song cho đến hiện

Thép dụng cụ loại này chủ yếu là công cụ nên yêu cầu chủ yếu là độ cứng và
tính chống mài mòn cao.
12

III.Cấu tạo của sản phẩm.
13
CẤU TẠO MŨI KHOAN.
Gồm:
-Phần mũi khoan.
+lưỡi ngang
+lưỡi cắt chính
-Phần than khoan.
+cạnh viền.
+rãnh khoan.
-Chuôi khoan
14
HÌNH DÁNG PHẦN MŨI KHOAN.
15
MẶT CẮT PHẦN MŨI KHOAN.
IV.Các phương pháp tạo ra sản phẩm :
Quá trình luyện thép

Oxit Sắt → Gang → Thép
Từ quặng sắt với thành phần chính là sắt ôxyt Fe
2
O
3
, Fe
3
O

Đúc trong khuôn kim loại là thuật ngữ chỉ một phương pháp sản xuất vật đúc
bằng cách rót kim loại lỏng vào khuôn kim loại. Vật đúc đông đặc dưới tác
dụng của trọng trường mà không chịu bất kỳ tác động nào khác. Đây là phương
pháp rất phổ biến hiện nay do nó có các đặc điểm sau đây:
 Khuôn được sử dụng nhiều lần;
 Độ sạch và độ chính xác được nâng cao đáng kể. Điều này sẽ làm giảm
khối lượng gia công cơ khí;
 Nâng cao độ bền cơ học của vật đúc, đặc biệt là độ bền ở lớp bề mặt tiếp
giáp với khuôn kim loại.
 Nâng cao sản lượng hàng năm do giảm được kích thước đậu ngót và phế
phẩm đúc.
 Nâng cao năng suất lao động.
 Tiết kiệm diện tích nhà xưởng do không cần chế tạo hỗn hợp làm khuôn
và quá trình làm khuôn.
18
 Giảm giá thành sản phẩm.
 Dễ cơ khí và tự động hoá, điều kiện vệ sinh lao động tốt.
Nhược điểm:
Chế tạo khuôn kim loại phức tạp và đắt tiền; độ bền khuôn hạn chế khi đúc
thép, khó đúc những vật thành mỏng và hình dáng phức tạp; vật đúc có ứng suất
lớn do khuôn kim loại cản co mạnh; vật đúc gang dễ bị biến trắng; quy trình
đúc phải chặt chẽ.
Tuy có những đặc điểm trên nhưng công nghệ đúc trong khuôn kim loại vẫn
được sử dụng rộng rãi để đúc gang, hợp kim và kim loại màu trong sản xuất
hàng loạt và loạt lớn bởi vì có những chi tiết không thể chế tạo được nếu không
sử dụng khuôn kim loại, ví dụ các tấm lớn thân máy bay, các chi tiết nhỏ nhưng
đòi hỏi độ bền cao trong động cơ.
Đúc phôi thép
-Thiết bị đúc khuôn
Thiết bị đúc khuôn thường được chia thành đúc trên và đúc dưới, đúc thép

Do tính chất của việc đúc thép rất khắc nghiệt, đều kiện làm việc của khuôn
thép mang tính chu kỳ: gia nhiệt, làm nguội, tức là giãn nở, co ngót nên khuôn
đúc dễ bị hỏng bởi nứt hoặc chóc.
Tuổi thọ khuôn đúc phần lớn được quyết định bởi thành phần hoá học
Để nâng cao tính đúc cần duy trì một hàm lượng các bon tương đối cao:
Thường khoảng 3,2 -4,0%, Si líc (Si) chọn theo yêu cầu của tổ chức: thường
khoảng 1,2 - 2,2 %. Hiện tượng tróc khuôn tăng theo hàm lượng Si tăng, nhưng
nứt thì ngược lại. "test"
V.Hóa bền và nhiệt luyện:
20

1.Khái quát chung về nhiệt luyện

Ta đưa ra khẳng định rằng:
Nhiệt luyện là một phương pháp tác động nhiệt độ lên vật chất nhằm
làm thay đổi vi cấu trúc chất rắn, đôi khi tác động làm thay đổi cả thành phần
hóa học và đặc tính của vật liệu. Đó là nói chung cho tất cả các lĩnh vực trong
đời sống hàng ngày của chúng ta. Nếu nói riêng trong ngành cơ khí chế tạo máy
thì: Nhiệt luyện là công nghệ nung nóng kim loại, hợp kim đến nhiệt độ xác
định giữ nhiệt tại đó một thời gian cần thiết sau đó làm nguội với tốc độ thích
hợp, làm thay đổi tổ chức do đó biến đổi cơ tính và các tính chất theo mong
muốn.
Như vậy ta có thể thấy rằng: Quá trình nhiệt luyện bao gồm sự nung
nóng và làm nguội với mức độ chênh lệch đáng kể, hoặc xử lý nhiệt theo một
thời gian biểu nhằm mục đích làm mềm hay làm cứng vật liệu, cũng như tạo ra
sự cứng hay mềm khác nhau trên cùng một vật liệu ví dụ như “tôi bề mặt” thì
vật liệu chỉ bị biến cứng lớp bề mặt bên ngoài chi tiết ( tăng tính chống mài
mòn) nhưng lớp lõi bên trong của chi tiết thì vẫn giữ được độ dẻo và độ dai cần
thiết ( chịu va đập cũng như chịu uốn rất tốt).
Nhiệt luyện đòi hỏi một quy trình chặt chẽ và có kiểm soát thời gian cũng như

Ba thông số cơ bản vừa nêu trên đây người ta còn gọi bằng một tên khác đó là
chế độ nhiệt luyện.
Bảng 1: Chế độ ủ thép các bon, thép hợp kim và thép gió.
Mác thép Nhiệt độ nung P
2
làm nguội Độ cứng (HB)
Y7, Y7A, Y8, Y8A 740 – 760
0
C Trong lò với tốc độ
50 - 60
0
/h tới nhiệt độ
187
Y9, Y9A, Y10, Y10A,
Y11, Y11A, Y12,
Y12A, Y13, Y13A

750 – 770
0
C

192 - 217
X

780 – 800
0
C
Trong lò với tốc độ
nguội 30
0

Bảng 2: Chế độ ủ đẳng nhiệt thép dụng cụ.
Mác thép Nung nóng bước đầu Ủ đẳng nhiệt Độ cứng HB
Nhiệt độ
(
0
C)
Thời gian ủ
(giờ)
Nhiệt độ
(
0
C)
Thời gian ủ
(giờ)
Y9, Y9A
Y10,Y10A
Y12,Y12A
700 – 770
700 – 770
700 – 770
1 – 2
1 – 2
1 – 2
600 – 650
620 – 660
640 – 680
1 – 2
1 – 2
1 – 2
170 – 187

P14Φ4
860 – 880
860 – 880
860 – 880
1 – 2
1 – 2
1 – 2
740 – 760
740 – 760
740 – 760
6 – 8
6 – 8
6 – 8
≤ 241
≤ 255
≤ 241

Xét về mặt bản chất thì: Bản chất của nhiệt luyện là làm thay đổi tổ chức của
vật liệu. Khi nung vật liệu thì tổ chức của vật liệu bị thay đổi, tùy thời điểm
nâng hạ nhiệt độ với các tốc độ khác nhau cũng như các phương pháp nhiệt
luyện khác nhau mà người ta có thể thu được các loại sản phẩm khác nhau. Và
để làm thay đổi mạnh hơn nữa các tính chất của kim loại và phi kim người ta
còn kết hợp đồng thời giữa biến dạng dẻo và nhiệt luyện hay tác dụng hóa học
với nhiệt luyện như vậy thì nhiệt luyện nói chung bao gồm có ba loại:
+Nhiệt luyện đơn giản
+Cơ nhiệt luyện
+Hóa nhiệt luyện
Trong bài viết này chúng ta chỉ chú trọng vào hai dạng nhiệt luyện phổ biến
nhất và thường được dùng nhất trong ngành cơ khí chế tạo của chúng ta đó là:
+ Nhiệt luyện đơn giản.

Khi nhiệt độ ủ dừng ở mức 200 – 300
0
C thì chỉ khử bỏ được một phần ứng suất
bên trong của chi tiết
Khi nhiệt độ ủ vào khoảng 450 – 600
0
C ta sẽ khử bỏ được hoàn toàn ứng suất
bên trong.
Chính vì những lý do này cho nên ủ thấp được dùng cho các chi tiết máy quan
trọng chỉ đòi hỏi việc làm giảm hay khử bỏ ứng suất bên trong.
b, Ủ kết tinh lại
Ủ kết tinh lại được tiến hành cho thép đã qua biến dạng nguội, bị biến cứng và
cần khôi phục lại tính dẻo, độ cứng ở mức như trước khi bị biến dạng.
Đối với thép các bon ủ kết tinh lại được tiến hành ở nhiệt độ 600 – 700
0
C. Khác
với ủ thấp, ủ kết tinh lại làm giảm độ cứng và làm thay đổi kích thước hạt, vì
vậy phương pháp này thường không được áp dụng cho thép vì phần bị biến
dạng tới hạn sau khi kết tinh lại sẽ có hạt rất lớn làm cho thép trở nên giòn –
một điều mà không bất kỳ một ai muốn nó xảy ra. Để tránh thiếu sót này thì đối
với thép người ta áp dụng các phương pháp ủ có chuyển biến pha.
Phương pháp ủ kết tinh lại chỉ được áp dụng cho các kim loại, hợp kim không
có chuyển biến thù hình như Nhôm và Đồng.
2.1.2. Các phương pháp ủ có chuyển biến pha
a, Ủ hoàn toàn
Ủ hoàn toàn là phương pháp ủ áp dụng cho thép trước cùng tích với
lượng các bon trong khoảng 0,30 – 0,65% với đặc điểm là nung nóng thép tới
trạng thái hoàn toàn austenits
Mục đích của phương pháp ủ hoàn toàn này là:
Làm nhỏ hạt thép

T
th
=A
c3
+ (30 – 50
0
C)
Thép sau cùng tích:
T
th
=A
cm
+ (30 – 50
0
C)
2, Tốc độ nguội:
Tốc độ nguội của phương pháp thường hóa nhanh hơn ủ, không phải dùng lò
khi làm nguội, tổ chức đạt được là gần cân bằng với độ cứng cao hơn ủ.
Ba mục đích cơ bản của thường hóa:
Đạt độ cứng thích hợp để gia công cắt cho thép cacbon thấp
Làm nhỏ xementit chuẩn bị cho nhiệt luyện kết thúc
Làm mất lưới xementit II của thép sau cùng tích.
2.3 Tôi
1, Khái niệm
Tôi là phương pháp nhiệt luyện gồm nung nóng chi tiết đến nhiệt độ cao hơn
nhiệt độ tới hạn A
c1
hoặc là A
c3
tùy thuộc vào loại thép để làm xuất hiện tổ chức