Vật liệu kim loại

Chia sẻ: Le Linh | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:21

Thêm vào BST

Báo xấu

518
lượt xem 194
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Kim loai: là vật thể sáng dẻo, có thể rèn, tính dẫn điện, dẫn nhiệt cao. Đặc trưng cơ bản của kim loại: độ cứng, độ bền, độ dẻo, độ dai va đập. Độ bền là tập hợp của các đặc trưng cơ học phản ánh sức chịu đựng tải trọng cơ học tĩnh của vật liệu.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Vật liệu kim loại

• Kim loai: là vât thể sang deo, có thể ren, tinh dân ̣ ̣ ́ ̉ ̀ ́ ̃ ̣ điên, dân nhiêt cao. ̃ ̣ • Đăc trưng cơ tinh cua kim loai: ̣ ́ ̉ ̣ - Độ cứng (HB, HR – HRA, HRB, HRC, HV ) - Độ bên (σp, σc, σb) ̀ - Độ deo (δ ,ψ) ̉ - Độ dai va đâp ̣ 1. Độ cứng: Brinen (HB), Rocvel (HR – HRA, HRB, HRC), Vicke (HV) 2. Độ bên: (KG/mm2,,, Pa, MPa, N/mm2,,, Psi, Ksi) ̀ Là tâp hợp cua cac đăc trưng cơ hoc phan anh sức ̣ ̉ ́ ̣ ̣ ̉ ́ chiu đựng tai trong cơ hoc tinh cua vât liêu. Chung ̣ ̉ ̣ ̣ ̃ ̉ ̣ ̣ ́ được xac đinh băng ứng suât quy ước cua tai ́ ̣ ̀ ́ ̉ ̉ trong gây ra cac đôṭ biên về hinh hoc cho mâu đo. ̣ ̣ ́ ́ ̀ ̣ ̃
• Độ bên được xac đinh băng ứng suât quy ước cua ̀ ́ ̣ ̀ ́ ̉ tai trong gây ra cac đôṭ biên về hinh hoc cho mâu ̉ ̣ ̣ ́ ́ ̀ ̣ ̃ đo. - Giới han đan hôi: là ứng suât lớn nhât tac dung lên ̣ ̀ ̀ ́ ́ ́ ̣ mâu và khi bỏ tai trong mâu không bị thay đôi hinh ̃ ̉ ̣ ̃ ̉ ̀ dang và kich thước ̣ ́ σP=Pđh/F0 F0 - tiêt diên ban đâu cua mâu ́ ̣ ̀ ̉ ̃ - Giới han chay: là ứng suât tai đó kim loai bị chay ̣ ̉ ́ ̣ ̉ tức là tiêp tuc bị biên dang với ứng suât không đôi ́ ̣ ́ ̣ ́ ̉ σc=Pc/F0 Giới han chay quy ước σ0,2 là ứng suât tai đó sau ̣ ̉ ́ ̣ khi bỏ tai trong mâu có độ biên dang dư băng 0,2% ̉ ̣ ̃ ́ ̣ ̀ ̀ ̀ chiêu dai ban đâu cua mâu. ̀ ̉ ̃ • Giới han bên: Là ứng suât với tai trong tac dung ̣ ̀ ́ ̉ ̣ ́ ̣ lớn nhât Pb (Pmax) ́ σb=Pb/F0
3. Độ deo: Là tâp hợp cac chỉ tiêu cơ tinh ̉ ̣ ́ ́ phan anh độ biên dang dư cua vât liêu khi ̉ ́ ́ ̣ ̉ ̣ ̣ bị phá huy dưới tai trong tinh ̉ ̉ ̣ ̃ - Độ gian dai tương đôi %:δ = (l1- ̃ ̀ ́ l0)/l0*100% - Độ thăt tương đôi %: ψ = (F1-F0)/F0*100% ́ ́ L0, F0 chiêu dai và diên tich măt căt ngang ̀ ̀ ̣ ́ ̣ ́ ̀ ban đâu cua mâu ̉ ̃ 4. Độ dai va đâp: Là công (Ak) tiêu phí khi ̣ phá huy đông mâu có vêt khia chia cho ̉ ̣ ̃ ́ ́ diên tich tiêt diên ngang (F0) tai chỗ khia ̣ ́ ́ ̣ ̣ ́
Câu tao mang tinh thể ́ ̣ ̣ • Trong kim loai cac nguyên tử (ion) săp xêp theo ̣ ́ ́ ́ trât tự xac đinh tao nên măt tinh thể song song và ̣ ́ ̣ ̣ ̣ cach đêu nhau. Phân nhỏ nhât đăc trưng cho ́ ̀ ̀ ́ ̣ mang tinh thể goi là ô cơ ban. ̣ ̣ ̉ Cac kiêu mang tinh thể thường găp: ́ ̉ ̣ ̣ - Lâp phương thể tâm (cac nguyên tử năm ở tâm và ̣ ́ ̀ ở đinh cua khôi lâp phương) ̉ ̉ ́ ̣ - Lâp phương diên tâm (cac nguyên tử năm ở đinh ̣ ̣ ́ ̀ ̉ và tâm cac măt cua hinh lâp phương) ́ ̣ ̉ ̀ ̣ - Luc giac xêp chăt (cac nguyên tử năm ở đinh cua ̣ ́ ́ ̣ ́ ̀ ̉ ̉ hinh luc giac, giữa cac măt cua đay luc giac và 3 ̀ ̣ ́ ́ ̣ ̉ ́ ̣ ́ nguyên tử năm ở trung tâm cua 3 khôi lăng trụ tam ̀ ̉ ́ ́ giac cach đêu nhau) ́ ̀
Tinh thù hinh cua kim loai ́ ̀ ̉ ̣ Nhiêu kim loai ở nhiêt độ khac nhau có kiêu ̀ ̣ ̣ ́ ̉ mang tinh thể khac nhau. Khả năng thay đôi ̣ ́ ̉ kiêu mang theo sự thay đôi nhiêt độ goi là ̉ ̣ ̉ ̣ ̣ tinh thù hinh cua kim loai. ́ ̀ ̉ ̣ Sự chuyên biên từ kiêu mang nay sang kiêu ̉ ́ ̉ ̣ ̀ ̉ mang khac goi là chuyên biên thù hinh. ̣ ́ ̣ ̉ ́ ̀ Cac dang thù hinh cua kim loai được ký hiêu: ́ ̣ ̀ ̉ ̣ ̣ α,β,γ ,δ Ví du: Săt nguyên chât ̣ ́ ́ 0 - 9110C: lâp phương thể tâm Feα̣ 911 – 13920C lâp phương diên tâm Feγ ̣ ̣ 1392 – 15390C lâp phương thể tâm Feα ̣
Hợp kim Là vật thể mang tính chất của kim loại gồm hai hay nhiều nguyên tố mà trong đó ít nhất một nguyên tố là kim loại (nguyên tố chính) còn nguyên tố phụ có thể là á kim hay kim loại. Tính chất • Tính công nghệ: Hợp kim tốt hơn kim loại nguyên chất ở tính đúc, hàn, gia công cắt gọt, gia công áp lực. • Cơ tính: Hợp kim có độ bền độ cứng cao hơn kim loại nguyên chất, độ dẻo nhỏ hơn kim loại nguyên chất
Một số khái niệm • Pha: là phần đồng nhất của một hệ thống (hệ) có thành phần như nhau ở cùng một trạng thái, cùng một kiểu mạng tinh thể, phân cách với các bề mặt khác bằng bề mặt phân cách. • Tập hợp các pha ở cùng một trạng thái được gọi là hệ thống • Nguyên: là phần độc lập, nguyên tử hóa học, chất hóa học cấu tạo nên pha. Các nguyên không thể đổi lẫn cho nhau nhưng có thể chuyển từ pha này sang pha khác.
Ví dụ • Nước muối: gồm 1 pha (lỏng), 2 nguyên (NaCl và H2O) • Nước đá: gồm 2 pha (lỏng và rắn), 1 nguyên(H2O)
Các dạng cấu tạo của hợp kim dung dịch rắn, hợp chất hóa học, hỗn hợp cơ học • Dung dịch lỏng: Là trạng thái lỏng của nhiều chất, trong đó có dung môi và chất tan, nồng độ chất hòa tan có thể thay đổi trong một phạm vi nào đó. Trong dung dịch lỏng ta không thể phân chia các nguyên của chúng với nhau. • Dung dịch rắn: là tổ chức tinh thể của hợp kim trong đó mạng tinh thể của dung môi có chứa những nguyên tử của chất tan với nồng độ thay đổi trong một phạm vi nào đó. Trong dung dịch rắn mạng tinh thể phải là mạng tinh thể của dung môi.
Có hai loại dung dịch rắn là dung dịch rắn thay thế và dung dịch rắn xen kẽ. • Dung dịch rắn thay thế: những nguyên tử của nguyên tố hòa tan thay thế những nguyên tử của dung môi. Kiểu mạng và số nguyên tử trong một ô cơ bản không thay đổi. • Dung dịch rắn xen kẽ: Là dung dịch rắn trong đó các nguyên tử chất tan nằm xen vào giữa các lỗ hổng trong mạng tinh thể của dung môi, nó làm thay đổi thông số mạng và số nguyên tử trong một ô cơ bản tăng lên.
• Hợp chất hóa học: Các nguyên tử khác nhau trong hợp kim có tính chất điện hóa khác nhau, kết hợp với nhau tạo thành hợp chất hóa học. về cấu tạo hợp chất hóa học là một thể đặc đồng nhất. khi tạo thành hợp chất hóa học nó có mạng phức tạp, thường rất cứng và rất giòn khác hẳn với mạng tinh thể tạo thành nó. • Hỗn hợp cơ học: Hai nguyên A và B tạo thành hỗn hợp cơ học khi nào chúng không có khả năng hòa tan vào nhau ở trạng thái đặc và không có phản ứng hóa học với nhau để tạo thành hợp chất hóa học
Sơ lược về giản đồ trạng thái • Giản đồ trạng thái là loại biểu đồ trong đó biểu thị sự thay đổi trạng thái và thành phần của hợp kim theo nhiệt độ ở điều kiện áp suất không đổi. Công dụng • Xác định nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ kết tinh, nhiệt độ chuyển biến pha của tất cả hợp kim trong hệ • Xác định cấu tạo pha và tỉ lệ giữa chúng
Giản đồ trạng thái Fe- C
Các tọa độ (nhiệt độ, thành phần C) của các điểm trên giản đồ. Ký Nhiệt độ Thành phần Ký Nhiệt độ Thành phần hiệu cacbon,%C hiệu cacbon,%C điểm 0c điểm 0c A 1539 0 D 1600 6,67 B 1499 0,5 G 911 0 H 1499 0,1 P 727 0,02 J 1499 0,16 S 727 0,8 N 1392 0 K 727 6,67 E 1147 2,14 Q 0 0,006 C 1147 4,3 L 0 6,67
Các tổ chức của hợp kim Fe – C Đường ABCD: đường lỏng Đường AHJECF: đường đặc Đường HJB: xảy ra phản ứng bao tinh Đường ECF: xảy ra phản ứng cùng tinh Đường PSK: xảy ra phản ứng cùng tích S: điểm cùng tích ES: giới hạn sự hòa tan của cacbon vào sắt γ PQ: giới hạn sự hòa tan của cacbon vào sắt α khi làm nguội
Các tổ chức một pha Pha lỏng: Là trạng thái lỏng của hợp kim Fe – C, tồn tại trên đường lỏng ABCD Ferrit (ký hiệu F,Feα(C), α) Là dung dịch rắn xen kẽ của C trong Feα, mạng lập phương thể tâm, tồn tại trong vùng GPQ, lượng cacbon lớn nhất ở t0 7270C, 0,02%C. Ở nhiệt độ thường hàm lượng cacbon nhỏ 0,006 (điểm Q). Ngoài ra ferit còn tồn tại ở khu vực AHN với %C lớn nhất =0,1% ứng với nhiệt độ 14990C Ferit dẻo dai, độ cứng độ bền thấp, là pha cơ bản trong tổ chức cơ bản của thép và gang. Thực tế coi ferit là sắt nguyên chất.
Austenit (ký hiệu A,Feγ (C), γ ) • là dung dịch rắn xen kẽ của C trong Feγ có mạng lập phương diện tâm nằm trong khu vực NJESG. A là pha mềm, dẻo dai là tổ chức trung gian quan trọng khi nhiệt luyện thép • hàm lượng C hòa tan tối đa trong Feγ là 2,14%
Xêmentít(Xe, Fe3C) Là hợp chất hóa học giữa Fe và C có công thức Fe3C, có mạng phức tạp, rất cứng và giòn. Hàm lượng cacbon trong Xe là 6,67% ứng với đường thẳng DFKL Các tổ chức hai pha trên giản đồ Lêđêburit(Le): Là hỗn hợp cơ học (cùng tinh của Xe và γ ). Là pha rất cứng và giòn, lượng Xe trong Le lớn (chiếm 2/3 trong Le). Ở nhiệt độ < 7230C Le là hỗn hợp cơ học của P và Xe.
Peclit (P) Là hỗn hợp cơ học cùng tích của Ferit và Xe. Cơ tính của P phụ thuộc vào độ phân tán của Xe trong ferit. Theo hình dạng của Xe trong hỗn hợp có 2 loại peclit - Peclit tấm: là hỗn hợp của F và Xe tấm - Peclit hạt: là hỗn hợp của F và Xe hạt - P tấm cứng và bền hơn P hạt nhưng kém dẻo dai hơn.
• Các phương pháp nhiệt luyện kim loại • Ủ: là phương pháp nung nóng kim loại đến nhiệt độ nhất định, giữ nhiệt lâu rồi làm nguội chậm cùng với lò để đạt được tổ chức ổn định với độ cứng thấp nhất và độ dẻo cao • Thường hóa: là phương pháp nhiệt luyện gồm nung nóng thép đến trạng thái hoàn toàn austenit, giữ nhiệt rồi làm nguội tiếp theo trong không khí tĩnh để austenit phân hóa thành peclit phân tán hay xoocbit với độ cứng tương đối thấp