CHUONG 4-VL

- Biến dạng dẻo là hình thức gia công kim loại không phoi rất phổ biến như: cán, rèn, dập, kéo, ép chảy,...- Tìm hiểu các ứng xử của vật liệu kim loại dưới tác dụng của ngoại lực: + Các

Trang 1

- Biến dạng dẻo là hình thức gia công kim loại không phoi rất phổ biến như: cán, rèn, dập, kéo, ép chảy,

- Tìm hiểu các ứng xử của vật liệu kim loại dưới tác dụng của ngoại lực:

+ Các tính chất của biến dạng dẻo?

+ Các tính chất của kim loại và hợp kim biến đổi?

+ Khảo sát sự biến đổi cấu trúc mạng tinh thể của kim loại và hợp kim

Kết luận:

- Làm rõ được bản chất các đặc trưng cơ tính của vật liệu;

- Điều chỉnh vật liệu (kim loại và hợp kim) có cơ tính phù hợp

Trang 2

4.1 CÁC GIAI ĐOẠN CỦA BIẾN DẠNG

Trang 3

4.2.1 Biến dạng dẻo đơn tinh thể

a, Sự trượt của đơn tinh thể

- Trượt là sự chuyển dời tưng đối giữa các phần tinh thể theo những mặt, và phương nhất định giọi là mặt và phương trượt.

Trang 5

+ Mạng lập phương diện tâm

- Mặt dày đặc nhất là mặt tạo bởi 3 đường chéo của 3 mặt bên Gồm có 4 mặt, mỗi mặt có 3 phương dày đặc nhất, nên các trượt cơ bản là: 4 x 3 = 12 hệ trượt cơ bản

[101]

Trang 6

+ Mạng lục giác xếp chặt

- Mặt dày đặc nhất là mặt đáy

Mặt này có 3 phương dày đặc nhất nên các trượt cơ bản là:

1 x 3 = 3 hệ trượt chính khác nhau

Trang 7

Trong thực tế các kim loại thuộc hệ lập phương như AL,

Cu, Fe, Ag, Au … Dễ biến dạng dẻo hơn, còn các kim loại có mạng lục giác xếp chặt rất khó biến dạng dẻo như Zn

- Khả năng biến dang dẻo của kim loại tỉ lệ với số hệ trượt chính;

- Mạng tinh thể hệ lập phương dễ biến dạng hơn hệ lục giác xếp chặt;

- Hệ lập phương diện tâm dẻo hơn và hệ lập phương thể tâm.

Trang 8

b, Ứng xuất gây ra trượt

Thực nghiệm và lý thuyết dã chứng tỏ rằng chỉ có phần ứng xuất tiếp của ngoại lực ở trên mặt và phương trượt mới gây ra trượt

Phương trượt

F Pháp

tuyến với mặt trượt

F

χ

=

cos S

S 0

Trang 9

S

σ

Trang 10

χ

Trang 11

c, Hình thái trượt

- Các mặt dịch chuyển đi tương đối với nhau 1 khoảng nhất định thì dừng lại?

- Các mặt trượt cũng cách nhau 1 khoảng nhất định;

- Hệ trượt đầu tiên này gọi là hệ trượt chính

- Những hệ trượt khác có τ > τth cũng trượt và các hệ trượt mới cắt chồng lên các hệ trượt cũ Do đó trở lực tăng lên

- Ngoài việc tạo ra các hệ trượt Còn có quá trình quay của mặt trượt, và phương trượt Mặt trượt có khuynh hướng quay sao cho đến vị trí ứng suất tiếp lớn nhất (tức thu hẹp góc ϕ)

Trang 13

+ Cơ chế nối tiếp – Sự trượt cú lệch

- Lệch luụn là nơi xuất phỏt của cỏc quỏ trỡnh trượt;

- Trượt tỏc động đến cỏc nguyờn tử ở trờn mặt trượt một cỏch nối tiờp nhau

Nguồn lệch

Mặt trượt

Chướng Ngại vật

`

Trang 15

+ Độ bền thực tế được phản ánh bằng cơ chế trượt có lệch:

4 3

.

10 8 10

.

h t

τ

Trang 16

Kết luận:

- Trong thực

- Trong thực tế độ bền của kim loại rất thấp, nguyên nhân là

do trong mạng tinh thể luôn có lệch;

- Nếu trong mạng tinh thể không có hoặc chứa rất ít thì sẽ được độ bền lý thuyết rất cao

Trang 17

4.2.2 Biến dạng dẻo đa tinh thể

a, Đặc điểm

+ Các hạt trong đa tinh thể bị biến dạng không đều.

Vì các hạt có sự định hướng về phương bề mặt khác nhau nên

chúng sẽ bị trượt khác nhau

+ Có tính đẳng hướng.

Do phương và mặt của các hạt định hướng ngẫu nhiên nên kết

quả tổng hợp theo mọi phương của các hạt là giống nhau

+ Độ bề cao hơn đơn tinh thể.

Các vùng biên giới hạt bị xô lệch nên rất khó tạo nên mặt và

phương trượt do đó chung có tác dụng cản trượt

+ Hạt càng nhỏ độ bền và độ dẻo càng cao.

Trang 18

b, Tổ chức và tính chất của kim loại sau khi biến dạng dẻo

- Khi trượt mạng tinh thể ở xung quanh mạt trượt bị xô lệch, các hạt bị biến dạng không đều;

+ Với độ biến dạng lớn(40 ÷ 50%), hạt bị phân nhỏ ra các tạp chất và pha thứ hai bị nhỏ vụn ra và kéo dài ra tạo nên thớ;

+ Khi độ biến dạng rất lớn (70 ÷ 90%), các hạt bị quay đến mức mặt và phương mạng của chúng trở lên song song với nhau, tạo nên hiện tượng định hướng vậy chúng lại có dị hướng;

- Sau biến dạng dẻo trong kim loại tồn tại ứng suất dư;

Trang 19

- Sau biến dạng dẻo cơ tính kim loại thay đổi:

+ Độ bền, độ cứng tăng lên (σđh,σ0,2 tăng mạnh);

+ Độ dẻo độ dai giảm đi;

⇒ gọi là hoá bền hoặc biến cứng

- Biến dạng dẻo cũng làm thay đổi tính chất lý hoá của kim loại như:

+ Tăng điện trở;

+ Giảm tính chống ăn mòn

4.3 CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ TÍNH THÔNG THƯỜNG

- Đọc sách

Trang 20

4.4.1 Khái niệm

4.4 SỰ KẾT TINH LẠI

- Khi nung nóng đến nhiệt độ nhất định, trong mạng tinh thể bị

xô lệch có quá trình hình thành các hạt mới không có sai lệch theo cơ chế tạo mầm và phát triển mầm giống như khi kết tinh

4.4.2 Các quá trình xảy ra khi kết tinh lại

a, Giai đoạn hồi phục

- Quá trình hồi phục xẩy ra ở nhiệt độ T0 = 0,1 ÷ 0,2.T0

s

Trong giai đoạn này chỉ xảy ra những biến đổi nhỏ như:

Trang 21

b, Giai đoạn kết tinh lại (kết tinh lại lần thứ nhất)

- Đây là giai đoạn có nhiều các đột biến về cấu trúc mạng tinh thể, tổ chức tế vi và tính chất

* Mầm được sinh ra chủ yếu ở những vùng bị xô lệch mạnh nhất như biên giới hạt, mặt trượt;

* Sự phát triển mầm tiếp theo là quá trình tự nhiên.

⇒ Mầm kết tinh được tạo ra càng nhiều thì hạt nhận được càng nhỏ

* Nhiệt độ kết tinh lại

T 0 ktl = k.T 0

S

Trong đó:

- k: hệ số phụ thuộc vào: Độ sạch của kim loại; mức độ biến dạng và thời gian giữ nhiệt; k = 0,5 ÷ 0,8

Trang 22

+ Mức độ biến dạng (Mức độ biến dạng càng tăng, số

mầm sinh ra càng nhiều do đó hạt sau khi kết tinh lại càng nhỏ);

+ Nhiệt độ ủ;

+ Thời gian giữ nhiệt khi ủ

Trang 23

c, Giai đoạn kết tinh lại lần thứ hai

- Khi tiếp tục nung nóng tới nhiệt độ cao hơn nhiệt độ kết tinh lại sẽ có hiện tượng các hạt nhỏ sát nhập vào cá hạt lớn làm cho kích thước hạt lớn thêm nữa

⇒ Hiện tượng đó gọi là kết tinh lại lần hai.

Kích thước hạt Giai đoạn Giai đoạn

Trang 24

b, Các quá trình xảy ra khi biến dạng nóng

Khi biến dạng nóng bao giờ cũng xảy ra đồng thời hai quá trình đối lập nhau:

Trang 25

- Khó đạt được sự đồng nhất về tổ chức và tính chất;

- Khó khống chế chính xác hình dạng và kích thước của sản phẩm;

- Kim loại có tính dị huớng mạnh.

c, Các đặc điểm của biến dạng nóng

- Kim loại có tính dẻo cao;

- Khi biến dạng không cần lực lớn, các nứt, rỗ có thể hàn kín nhờ sự khuếch tán, năng suất cao, gia công được phôi lớn;

- Nhờ quá trình kết tinh lại, kim loại luôn mềm dẻo, khó bị nứt;

- Có thể đạt được hạt nhỏ bằng cách tiến hành với mức độ biến dạng lớn và biến dạng với mức độ liên tục ở nhiệt độ cao;