vai trò của vật liệu cơ khí trong quá trình hiện đại hóa đất nước

PHẦN 1: VAI TRÒ CỦA VẬT LIỆU CƠ KHÍ TRONG QUÁ TRÌNH CNH-HĐH ĐẤT NƯỚCTrong quá trình CNH-HĐH đất nước, vât liệu cơ khí trong ngành Công nghiệp có vai trò hết sứcquan trọng trong việc giúp

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

PHẦN 1: VAI TRÒ CỦA VẬT LIỆU CƠ KHÍ TRONG QUÁ TRÌNH CNH-HĐH ĐẤT NƯỚC 3

PHẦN 2: QUÁ TRÌNH KẾT TINH CỦA HỢP KIM Fe-C VỚI 0.4%, 0.8%, 1.2%C KHI LÀM NGUỘI CHẬM TỪ TRẠNG THÁI LỎNG 7

A. GIẢN ĐỒ TRẠNG THÁI Fe-C VÀ CÁC TỔ CHỨC 7

I Giảnđồtrạngtháisắt-cacbonvàcáctổchức 7

1.Giảithíchcácthuậtngữ 7

2.TươngtácgiữaFe– C 8

3.Giảnđồ phaFe– C 9

4.Cáctổchứcmộtpha 11

5 Các tổ chức 2 pha 13

B QUÁ TRÌNH KẾT TINH CỦA HỢP KIM Fe-C VỚI 0.4%, 0.8%, 1.2%C KHI LÀM NGUỘI CHẬM TỪ TRẠNG THÁI LỎNG 14

PHẦN 3: QUÁ TRÌNH KẾT TINH CỦA HỢP KIM Fe-C VỚI 3.0%, 4.5%, 5.0% C KHI LÀM NGUỘI ĐỦ NHANH 16

PHẦN 4 : TỔ CHỨC, HÌNH ẢNH, TÍNH CHẤT MINH HỌA CỦA CÁC HỢP KIM Fe-C I PHÂN LOẠI : 19

1 Thép 19

2 Gang 19

II Đặc điểm cơ tính của thép và gang theo giản đồ trạng thái 20

1. Thép 20

2. Gang 20

3. Cơ tính của M 20

PHẦN 5: 10 MÁC THÉP THEO TCVN VÀ HÌNH ẢNH CỦA CÁC CHI TIẾT TƯƠNG ỨNG VỚI CÁC MÁC THÉP ĐÓ, YÊU CẦU CƠ TÍNH CỦA CÁC CHI TIẾT ĐÓ 22

I.10 MÁC THÉP THEO TCVN 22

II.MỘT SỐ HÌNH ẢNH CÁC CHI TIẾT ỨNG VỚI CÁC MÁC THÉP VÀ YÊU

CẦU CƠ TÍNH 27

1.Hộp số ( mác thép C45) 27

2.Khớp nối ( mác thép C15) 27

3.Chi tiết ứng với mác thép CT 35 28

4.Chi tiết ứng với mác thép C8 28

5.Chi tiết ứng với mác thép CT31 28

6.Chi tiết ứng với mác thép CT 33 29

7.Chi tiết ứng với mác thép CT38 29

8.Chi tiết ứng với mác thép C35,C45 30

9.Chi tiết ứng với mác thép C60 30

10.Chi tiết ứng với C65 31

PHẦN 1: VAI TRÒ CỦA VẬT LIỆU CƠ KHÍ TRONG QUÁ TRÌNH CNH-HĐH ĐẤT NƯỚC

Trong quá trình CNH-HĐH đất nước, vât liệu cơ khí trong ngành Công nghiệp có vai trò hết sứcquan trọng trong việc giúp các ngành công nghiệp chính phát triển bền vững, tạo điều kiện để cácdoanh nghiệp sản xuất hỗ trợ được tiếp cận các hướng dẫn kỹ thuật, thiết kế sản phẩm của doanhnghiệp sản xuất lắp ráp chính, giúp doanh nghiệp không nhất thiết phải đầu tư vào sản xuất từ Ađến Z mà vẫn có thể tổ chức sản xuất các sản phẩm công nghiệp có chất lượng cao cũng như tạođiều kiện thuận lợi để thu hút đầu tư nước ngoài

Vật liệu cơ khí là nguyên liệu để sản suất ra các máy móc, trang thiết bị cho các ngành côngnghiệp phục vụ cho sự nghiệp CNH-HĐH đất nước Tiêu biểu:

1 Các máy móc, thiết bị phục vụ các ngành công nghiệp quan trọng (có tổng doanh thu nhiều tỷUSD): công nghiệp hóa (khai thác dầu khí và lọc dầu, giấy, phân bón), khai thác mỏ, năng lượng(nhiệt điện, thủy điện, sản xuất và truyền tải điện, máy và trạm biến áp, năng lượng tái tạo, nănglượng sinh học, pin nhiên liệu, các loại thiết bị điện kỹ thuật cao, hệ thống quản lý năng lượng theoISO 50001), dệt may, giày dép, nhựa và cao su, phương tiện giao thông dân dụng và quân sự (tàuthủy, ô tô, xe máy, xe điện, xe lai, các loại động cơ, hộp số), điện tử - máy tính - công nghệ thôngtin - viễn thông - thiết bị di động

2 Các máy móc, thiết bị, dụng cụ, phụ tùng phục vụ khai thác và chế biến sản phẩm nông nghiệp(nông sản, thực phẩm, thủy sản, đồ gỗ )

3 Các hệ thống sản xuất tích hợp nhờ máy tính, thiết bị di động và Internet, bao gồm các thànhphần: thu thập dữ liệu, giám sát và điều khiển (số, thích nghi, phân tán, ), robot, máy công cụ/máy công nghiệp CNC, hệ thống vận chuyển và lưu kho tự động, hệ thống thông tin quản lý, hệthống CAD/CAM/CAE (mô hình hóa và mô phỏng), mạng máy tính liên kết với các siêu máy tínhhiệu năng cao, các thiết bị không dây (Wifi, Bluetooth, RFID, NFC, )

4 Các máy móc, thiết bị, hệ thống kỹ thuật phục vụ các khoa học đời sống: y tế, chăm sóc sứckhỏe, thiết bị y sinh (chẩn đoán, điều trị, hỗ trợ con người), các sản phẩm nhân tạo thay thế một số

bộ phận của con người; thiết bị dược và Pharma 3.0; sinh học; an toàn và môi trường

5 Các dịch vụ thiết kế (kỹ thuật và công nghiệp), CNC hóa máy công cụ và máy công nghiệp, đolường, giám sát, kiểm định, bảo trì (phòng ngừa và giám sát tình trạng) phục vụ cho dân dụng, côngnghiệp, nông nghiệp, an ninh và quốc phòng

6 Vật liệu cơ khí là nguyên liệu để chế tạo ra các sản phẩm, dụng cụ, phụ tùng, chi tiết thuộc cáccông nghiệp hỗ trợ: sản phẩm đúc, rèn, dập, hàn kỹ thuật cao; các loại khuôn kỹ thuật có độ chínhxác và độ tin cậy cao (cho sản phẩm cơ khí, nhựa, ); các chi tiết chính xác (vi gia công), các loại

vi mạch và chip chuyên dụng,

Cơ khí tạo ra các máy và các phương tiện thay lao động thủ công thành lao động bằng máy và tạo năng suất cao Cơ khí giúp cho lao động và sinh hoạt của con người trở nên nhẹ nhàng và thú vị hơn Nhờ có cơ khí, tầm nhìn của con người được mở rộng, con người có thể chiếm lĩnh được không gian và thời gian

Cơ khí có vai trò quan trọng trong việc sản xuất ra thiết bị, máy và công cụ cho mọi ngành trong nền kinh tế quốc dân, tạo điều kiện để các ngành khác phát triển tốt hơn

Khoa học và công nghệ (KH&CN) cơ khí chế tạo của thế giới trong thế kỷ XX đã có những bước phát triển vượt bậc nhờ ứng dụng các công nghệ hiện đại như: Công nghệ thông tin, vật liệu nano,

tự động hoá Trong kinh tế, ngành công nghiệp cơ khí chế tạo vẫn đóng vai trò chủ đạo, góp phần làm thay đổi diện mạo thế giới,với trên 20 triệu doanh nghiệp đang hoạt động trên các châu lục, chiếm tới 28% số lượng việc làm và đóng góp 25% giá trị tổng sản phẩm của thế giới Bài viết này,tác giả giới thiệu một số thành tựu công nghệ cơ khí chế tạo thế giới trong thế kỷ XX và xu hướng phát triển đến năm 2030

Công nghệ gia công chế tạo:Sự đổi mới liên tục của CAD/CAM đã giúp cho các nhà chế tạo tiết kiệm về tài chính, thời gian, nguồn lực

Vật liệu chế tạo:Trong ngành công nghiệp cơ khí chế tạo, có 3 nhóm vật liệu có tính truyền thống, đó là vật liệu kim loại, vật liệu hữu cơ polyme và vật liệu vô cơ ceramic Một loại vật liệu mới khác - vật liệu compozit đang được ưu tiên phát triển Compozit chính là sự kết hợp nhân tạo của hai hoặc ba loại vật liệu cơ bản nói trên

Vật liệu kim loại, trước hết là thép, vẫn giữ vai trò then chốt trong ngành công nghiệp chế tạo Trong những thập kỷ gần đây công nghệ vật liệu đang đi vào nghiên cứu và sử dụng các loại thép

có chất lượng cao như thép hợp kim thấp độ bền cao, thép hợp kim hoá vi lượng, thép nitơ, thép kếtcấu siêu bền Bên cạnh đó, nhôm cũng đóng vai trò không nhỏ trong ngành công nghiệp chế tạo Hợp kim nhôm có độ bền cao, chống ăn mòn tốt, đã trở thành loại vật liệu thích hợp trong ngành công nghiệp chế tạo ô tô, máy bay, tàu thuỷ

Vật liệu polyme, có nhiều ưu điểm như tính dẻo cao, tính ổn định hoá học cao trong nhiều môi trường cùng với khả năng dễ tạo hình và gia công nếu có, phạm vi ứng dụng rộng Tuy nhiên, polyme là vật liệu kết cấu nên có những hạn chế vì độ bền chưa cao, khả năng chịu nhiệt thấp, tuổi thọ ngắn

Vật liệu gốm thường, chỉ sử dụng giới hạn trong nhóm vật liệu chịu lửa, vật liệu cắt gọt nhưng hiện người ta đang phát triển vật liệu gốm kết cấu Các loại động cơ chế tạo từ gốm kết cấu hệ cacbit đã được nghiên cứu chế thử và mở ra kỷ nguyên mới cho việc sử dụng động cơ chạy bằng nhiên liệu hydro có hiệu quả cao, không gây ô nhiễm môi trường Gốm thuỷ tinh cũng là một loại

Vật liệu compozit, về thực chất là một kiểu lai, giữa hai hoặc nhiều loại vật liệu, sao cho tính chất của chúng bổ sung cho nhau Đối với compozit kết cấu thì yêu cầu về độ bền cao, tính dẻo tốt

là những yêu cầu hàng đầu Việc kiểm soát được quá trình xảy ra khi chế tạo compozit có tầm quantrọng đặc biệt để phát triển loại vật liệu này

Vai trò của khoa học vật liệu cũng không hề thay đổi ở kỷ nguyên thông tin ngày nay, nếu không chế tạo được vật liệu silic có độ tinh khiết đến 99,99999% thì sẽ không có chip máy tính, điện thoại tế bào hoặc mạng cáp quang Những thập kỷ vừa qua, ngành hoá vô cơ đã điều chế được

vô số kim loại, hợp kim và gốm, giúp máy bay có thể bay cao hơn và nhanh hơn, giúp ôtô trở nên nhẹ hơn và tiết kiệm nhiên liệu hơn

Ngày nay, một lần nữa khoa học vật liệu lại đang chuẩn bị biến đổi thế giới Không thoả mãn với những nguyên vật liệu khai thác được trong lòng đất, các nhà nghiên cứu đang lao vào khám phá và tạo ra các cấu trúc hoàn toàn mới

Kỷ nguyên này sẽ ra đời những loại vật liệu mà ngay cả tạo hoá cũng phải ghen tỵ Đó sẽ là những chất phun phủ có chứa những hạt gốm vô cùng nhỏ, giúp vật liệu có khả năng chống mài mòn, những dược phẩm và chất dẻo mới, là những pin sắt - polyme có điện lượng lớn gấp đôi so với những loại pin chúng ta dùng hiện nay Có thể, chúng ta sẽ có được những tấm kim loại - compozit để làm vỏ ôtô có khả năng phục hồi lại hình dáng cũ sau khi bị biến dạng bởi những cú vađập Sẽ ra đời những vật liệu compozit nhẹ và dai để tăng công suất của động cơ phản lực Sẽ xuất hiện những vật liệu thông minh, mô phỏng các hệ thống sinh học, có khả năng thích ứng với điều kiện môi trường, bù đắp lượng hao mòn và cảnh báo khi sắp có sự cố Với kỹ thuật và công nghệ nano, hầu hết các vật liệu mà ta muốn có đều có thể sản xuất ra được - đây là nhận định của W Lance Haworth, chuyên gia điều hành hoạt động nghiên cứu vật liệu của Quỹ Khoa học Quốc gia

Mỹ (NSF)

Những nước phát triển như Mỹ, Nhật Bản, Anh, Pháp đã có những công trình nghiên cứu và đã tạo ra được những vật liệu nano ứng dụng vào trong ngành cơ khí chế tạo để chế tạo ra các loại rôbôt mini, các dụng cụ y sinh phục vụ công việc chữa bệnh Các vật liệu nano khác được sử dụng trong việc chế tạo các loại máy chính xác, máy siêu chính xác, trong ngành hàng không vũ trụ, trong công nghiệp quốc phòng, trong công nghệ khám phá và khai thác tài nguyên biển và đại dương

PHẦN 2: QUÁ TRÌNH KẾT TINH CỦA HỢP KIM Fe-C VỚI 0.4%, 0.8%, 1.2%C KHI LÀM NGUỘI CHẬM TỪ TRẠNG THÁI LỎNG

giảnđồtrạngthái

Từ giảnđồ+ trasách,xinchúgiải(ở mứcđơngiản)chogiảnđồ:

Austenitesolidsolutionofcarboningammairon:dungdịchrắnaustenitecủa cacbon trong sắt Gamma

0,1241nm)nêncacbonchỉ cóthểhòatancóhạn vàosắtởdạngdungdịchrắnxen kẽ.Như đã

biết, sắt cóhaikiểumạngtinhthể:lậpphươngtâmkhốiA2(tồntạiở<9110C-Feα và1392–

15390C-Feδ)vàlậpphươngtâmmặtA1(911–13920C-Feγ)vớicáclỗhổngcókíchthước

khácnhauvàdođókhả nănghòatancacbonkhácnhau

BằngnhữngtínhtoánhìnhhọcđơngiảncóthểthấyrằngFeαvàFeδ vớimạnglập phươngtâmkhốituymậtđộxếpthấp,cónhiềulỗhổng,songmỗilỗhổnglạicókíchthước quánhỏ(lỗtámmặtcór=0,154rFe,lỗbốnmặtlớnhơncór=0,291rFe),lớnnhấtcũngchưa

bằng30%kíchthướccủanguyêntửsắthaygầnmộtnửakíchthướcnguyêntửcacbon, chỉ chứanổikhốicầur=0,0364nm,khôngthể nàochứanổi nguyêntửcacbon.Dovậyvềnguyên lýFeα vàFeδkhông cókhảnănghòatancacbonhayđộhòatancacbontrong chúnglàkhông đángkể(cóthểcoibằngkhông)

KhácvớiFeα vàFeδ,FeγvớimạnglậpphươngtâmmặtA1tuycómậtđộthểtíchcaohơn,ítlỗhổnghơnnhưnglạicóloạicókíchthướclớnhơn(lỗbốnmặtr=0,225rFe, lỗtámmặtr=0,414rFe).Ởlỗhổngtámmặtnàycóthểchứađượckhối cầur=0,052nm,nêncókhảnăngthuxếpđểnguyêntửcacbonlọtvàobằngcáchgiãncácnguyên tửsắtraxa.DovậychỉcóFeγmớihòatanđượccacbon,tuynhiênnhưđãnóinguyêntửhòatankhôngthểxenkẽ

vàomọilỗhổngtámmặtđónêngiớihạnhòatancacbontrongFeγ chỉlàtrêndưới10% nguyêntử

b.TươngtáchóahọcgiữaFevàC

Khilượngcacbonđưavàosắtvượtquágiớihạnhòatan(phụthuộcvàodạngthùhìnhvà

nhiệtđộ),saukhiđivàocáclỗhổngđểtạo nêndungdịchrắnxenkẽ,cácnguyên tửcacbonthừarasẽkếthợpvớisắtthànhFe3Cgọilàxêmentit Nhưđãbiết đólàphaxenkẽvớikiểumạngphứctạp,cóthànhphần6,67%C+93,33%Fe

Thựcracòncógrafitlàphaổnđịnhhơnxêmentit,tuynhiêntronghợpkimthuầnFe-C

sựtạothànhgrafitlàrấtkhó khănnếukhôngmuốnnóilàkhông thểđược,vìvậyxêmentit làphagiảổnđịnhvàđượccoilàổnđịnh.Trongthựctếsựtạothành grafitcó thểdễdànghơnnhiềukhicócácyếutốthuậnlợi vềthànhphầnvàtốcđộnguội

3.Giảnđồ phaFe- C

Giảnđồ phaFe-C(Fe–Fe3C) đượctrìnhbàyvớicáckýhiệu cáctọađộ(nhiệt độ,0C-thành phầncacbon,

%)đãđượcquốctếhóa nhưsau:

Theo lý thuyết, giản đồ trạng thái Fe - C phải được xây dựng từ 100% Fe đến 100%C song dokhông dùng các hợp kim Fe - C với lượng các bon nhiều hơn 5% nên ta chỉ xây dựng giản đồ đến6,67% các bon tức là ứng với hợp chất hóa học Fe3C Trong thực tế, Fe với C tồn tại ở 3 dạng hợpchất là FeC, Fe2C, Fe3C song xêmentít (Fe3C) ổn định về thành phần hóa học ở mọi nhiệt độ nhỏhơn nhiệt độ nóng chảy nên dùng Fe3C làm cấu tử.

- ES- giới hạn hòa tancacbontrongFeγ

- PQ- giới hạn hòa tancacbontrongFeα

Ởtrạngtháirắncó thể gặpbốn pha sau

Ferit(cóthểkýhiệubằngα hayFhayFeα)làdungdịchrắnxenkẽcủacacbontrong Feαvớimạnglậpphươngtâmkhối(a=0,286-0,291nm)songdolượng hòatan quánhỏ(lớn nhất là0,02%Cở7270C-điểmP,ởnhiệtđộthườngthấpnhấtchỉ còn0,006%C-điểmQ)nên cóthểcoinólà.Feritcótínhsắttừnhưngchỉđến7680C.Trêngiản đồnótồntạitrongvùng GPQ(tiếpgiápvớiFeαtrêntrụcsắt).Dokhôngchứacacbonnêncơtínhcủaferitchínhlàcủa sắtnguyênchất:dẻo,dai,mềmvàkémbền.Trong

nênsẽcứngvàbềnhơnsongcũngkémdẻodaiđi.Feritlàmộttronghaiphatồntạiởnhiệt độthườngvàkhisửdụng(<727oC),songvớitỷlệcaonhất (trêndưới90%),nênnóđónggóp mộttỷlệquantrọng trongcơtính củahợp kimFe-C.Tổchứctếvicủaferittrìnhbàyởhình

2.5acó dạngcáchạtsáng,đacạnh

Tổchứctếvicủa ferit(a)vàaustenit(b)(x500).

Austenit[cóthểkýhiệubằngγ,A,Feγ(C)+ làdungdịchrắnxenkẽcủacacbontrong

Feγvớimạnglậpphươngtâmmặt(a≈0,364nm)vớilượnghòatanđángkểcacbon(cao

nhấttới2,14%haykhoảng 8,5%vềsốnguyên tửở11470C-điểmE,tứctốiđatínhbình

quâncứba-bốnôcơsởmớicóthểchophépmộtnguyên tửcacbon địnhvịvàomộtlỗ

hổngtámmặttrongchúng,ở7270Cchỉcòn0,80%C-điểmS).Khácvớiferit,austenit

khôngcótínhsắttừmàcótínhthuậntừ,nóchỉtồntạiởnhiệtđộcao(>7270C)trong

vùngNJESG(tiếpgiápvớiFeγtrêntrụcsắt)nênkhôngcóquanhệtrựctiếpnàođếnkhả

năngsửdụngcủahợpkimnhưng lại cóvaitròquyếtđịnhtrongbiếndạngnóngvànhiệt luyện

Vớitínhdẻo rấtcao(làđặcđiểmcủamạng A1)vàrấtmềmởnhiệt độcaonên biếndạngnóng(dạngchủyếuđểtạophôivàbánthànhphẩm) thépbaogiờcũngđượcthực hiệnởtrạngtháiaustenit đồngnhất(thườngởtrêndưới10000C).Vìthếcóthểtiếnhành biếndạngnóngmọihợpkimFe-CvớiC<2,14%dùchoởnhiệtđộthường thểhiệnđộ cứngvàtínhgiònkhá cao Làmnguộiaustenit vớitốc

rãicácyêucầusửdụngvàgiacông.Tổchứctếvicủaaustenittrìnhbàyở hình3.19b cócáchạtsáng,cóthểvớimàuđậmnhạtkhácnhauđôichút(dođịnhhướng

khitẩmthực)vàcácđườngsongtinh(songsong)cắtnganghạt(thểhiệntínhdẻocao)

Xêmentit(cóthểký hiệubằng Xe,Fe3C)làphaxenkẽvới kiểumạngphứctạpcócôngthứcFe3Cvàthànhphần6,67%C, ứngvớiđường thẳng đứngDFKLtrêngiảnđồ.Đặctính của

xêmentitlàcứngvàgiòn,cùngvớiferitnótạonêncáctổchứckhácnhaucủahợp kim C.Ngườitaphânbiệtbốnloại xêmenntit

Fe Xêmentitthứnhất(XeI)đượctạothànhdogiảmnồngđộcacbontronghợpkimlỏng theođườngDCkhihạnhiệtđộ,chỉcóởhợpkimcó>4,3%C.Dotạothànhởnhiệtđộcao

(>11470C)nênxêmentitthứnhấtcódạngthẳng,thôto(hình2.5b)đôikhicóthểthấy đượcbằngmắtthường-Xêmentitthứhai(XeII)đượctạothànhdogiảmnồngđộcacbontrongaustenittheo

đườngESkhihạnhiệtđộ,thườngthấyrấtrõởhợpkimcó>0,80%Cchotới2,14%C.Do

tạothànhởnhiệtđộtươngđốicao(>727oC)tạođiều kiện cho sựtậptrungởbiêngiớihạt,nênkhixêmentitthứhai với lượngđủlớnsẽtạothànhlướiliêntụcbaoquanhcáchạtaustenit((peclit),tứctạorakhunggiòn,làmgiảmmạnhtínhdẻovàdaicủahợpkim

-Xêmentit thứba(XeIII)đượctạo thành đogiảmnồngđộcacbon trongferittheođường PQkhihạnhiệtđộ, vớisốlượng(tỷ lệ)rất nhỏ(nhiềunhấtcũngchỉ là2%) nênrất khóphát hiệntrêntổchứctếvivàthườngđược bỏqua

-Xêmentit cùngtíchđượctạothànhdochuyển biếncùngtíchaustenit→peclit.Loạixêmentitnàycóvaitròrấtquantrọng,đượctrìnhbàyởmụctiếptheo

Grafitchỉ đượctạothànhtronghợpkimFe-Ccaovàchứalượngđángkểsilic,là pha quantrọngtrongtổchứccủa gang

- Ferit (ký hiệu là F hay α): là dung dịch rắn xen kẽ của cacbon ở trong Fe(α), có mạng lập phươngthể tâm nên khả năng hòa tan của cacbon ở trong Fe(α) là không đáng kể, lớn nhất ở 7270C là0,02% và nhỏ nhất ở nhiệt độ thường là 0,006%

- Auxtenit (kí hiệu là As hay γ): là dung dịch rắn xen kẽ của cacbon trong Fe(γ), có mạng lậpphương diện tâm nên khả năng hòa tan cacbon của Fe(γ) khá lớn, lớn nhất ở nhiệt độ 11470C với2,14% và nhỏ nhất ở 7270C với 0,8%C

Auxtenit rất dẻo và dai khi các nguyên tố khác hòa tan vào không những làm độ cứng tăng lên và

độ dẻo độ dai giảm đi đáng kể mà còn làm thay đổi động học chuyển biến do đó ảnh hưởng lớn tớinhiệt luyện

5 Các tổ chức 2 pha

- Peclit (ký hiệu là P hay [α+Xe]): Peclit là hỗn hợp cơ học cùng tích của Ferit và Xementit (α+Xe) tạo thành ở 7270C từ dung dịch rắn Auxtenit chứa 0,8%C Trong Peclit có 88% Ferit và 12%Xementit Từ giản đồ trạng thái Fe - C ta thấy trong quá trình làm nguội, thành phần cacbon củaAuxtenit sẽ biến đổi và khi đến 7270C có 0,8%C (các hợp kim có lượng cacbon nhỏ hơn 0,8% thìthành phần Auxtenit biến đổi theo hướng tiết ra Ferit để làm tăng cacbon còn các hợp kim có lượngcacbon lớn hơn 0,8% thì thành phần Auxtenit biến đổi theo hướng tiết ra Xementit làm giảm

cacbon, cả 2 trường hợp trên đều đưa đến lượng cacbon trong Auxtenit là 0,8% ở 7270C) Lúc đó,Auxtenit có 0,8% C sẽ chuyển biến thành hỗn hợp cùng tích của Ferit và Xementit:

Tùy theo hình dạng Xêmentit ở trong hỗn hợp, người ta chia ra 2 loại peclit là peclit tấm và peclithạt (Peclit tấm Xe ở dạng tấm phiến còn Peclit hạt thì Xe ở dạng hạt) Peclit là hỗn hợp cơ học nên

có tính chất trung gian Kết hợp giữa tính dẻo, dai của α và cứng, dòn của Xe nên nói chung P có

độ cứng, độ bền cao, tính dẻo dai thấp Tuy nhiên cơ tính của nó có thể thay đổi trong phạm vi khárộng phụ thuộc vào độ hạt của Xe

- Ledeburit (ký hiệu là Le hoặc [γ+Xe] hay [P+Xe]): Ledeburit là hỗn hợp cơ học cùng tinh, kếttính từ pha lỏng có nồng độ 4,3%C ở 11470C

Lúc đầu mới tạo thành nó gồm γ và Xe (trong khoảng 7270C γ 11470C) Khi làm nguội xuống dưới

7270C, γ chuyển biến thành P do vậy Lêdeburit là hỗn hợp cơ học của Peclit và Xementit Như vậycuối cùng Lêdeburit có 2 pha làα và Xe trong đó Xe chiếm tỉ lệ gần 2/3 nên Leđeburit rất cứng vàdòn

B QUÁ TRÌNH KẾT TINH CỦA HỢP KIM Fe-C VỚI 0.4%, 0.8%, 1.2%C KHI LÀM NGUỘI CHẬM TỪ TRẠNG THÁI LỎNG

Nhưđã nói, trong giảnđồnàycókháđầy đủcácchuyểnbiến đã khảosátở trên

LC→ (γE+ Fe3CF)hay L4,3→ (γ2,14+Fe3C6,67) (2)

- Chuyển biến cùng tích xảy ra ở 727 0C hầu như với mọi hợp kim (đường PSK)

Phần trên củagiản đồtrạng tháiFe–Cứngvớisựkếttinhtừtrạng tháilỏngthấycó ba khuvựcrõrệtứngvớibakhoảngthànhphầncacbonkhácnhau.

Cáchợpkimcó0,1 –0,16%Csau phảnứngbaotinhcònthừapha δvàkhilàmnguộitiếp, phanàytiếptụcchuyểnbiếnthànhpha γ

Cáchợp kimcó0,16–0,51%Csauphản ứngbaotinhcònthừapha lỏngL,vàsau khi làm

nguội tiếptheophalỏngtiếptụcchuyểnbiếnthành pha γ.Nhưvậy,cuốicùnghợpkim 0,10–

0,51%C khhi làm nguội xuống dưới đường NJE chỉ có tổ chức một pha ôstenit

QUÁ TRÌNH KẾT TINH CỦA HỢP KIM Fe-C VÓI 0.4%C

Làm nguội:Pha lỏng -> Hai pha ¥ +L ( nhiệt độ t nằm trong khoảng từ đường AE- -> AC của giản đồ trạng thái Fe –C) -> ¥( nhiệt độ t nằm trong khoảng đường GS- -> AE của giản

đồ trạng thái Fe –C ) ->Hai pha F + ¥ (7270C < t< 911 o C ) ->Hai pha F + P(t<727oC)

QUÁ TRÌNH KẾT TINH CỦA HỢP KIM Fe-C VÓI 0.8%C

Làm nguội:Pha lỏng -> Hai pha ¥ +L ( nhiệt độ t nằm trong khoảngtừ đường AE ->AC củagiản đồ trạng thái Fe –C) -> ¥( 727 o C< t < đườngAE của giản đồ trạng thái Fe –C) -

>P=[F +Xe] (t<727oC )

QUÁ TRÌNH KẾT TINH CỦA HỢP KIM Fe-C VÓI 1.2%C

Làm nguội: Làm nguội:Pha lỏng -> Hai pha ¥ +L ( nhiệt độ t nằm trong khoảng từ đường

AE ->AC của giản đồ trạng thái Fe –C) -> ¥( nhiệt độ t nằm trong khoảng từ đường SE ->AE của giản đồ trạng thái Fe –C ) ->Hai pha ¥ +XeII (727 o C < t < đường SE của giản đồ trạng thái Fe –C) ->Hai pha P+ XeII (t<727oC )

PHẦN 3: QUÁ TRÌNH KẾT TINH CỦA HỢP KIM Fe-C VỚI 3.0%, 4.5%, 5.0% C KHI LÀM NGUỘI ĐỦ NHANH

Hợpkimthànhphần2,14–4,3%C:khilàmnguộihợpkimtớiđườnglỏngBCnósẽkết

tinhraôstenit.Làmnguộitiếptục,ôstenitcóthànhphầnthayđổitheođườngJE,hợpkim

lỏngcònlạithayđổitheođườngBC

Hợpkimcóthànhphần 2,14–4,3%C, kếtthúckếttinhbằngsựkếttinhcủadungdịchlỏngcóthànhphầnứngvớiđiểmCrahaipha:ôstenit cóthànhphần ứngvớiđiểmEvà xêmentitở11470C

Hỗnhợpcùngtinh lêđêburit

Saukhikếttinhxonghợpkimnàycótổchứcôstenit+lêđêburit(γ+Xe) Khu vựccóthànhphần4,3–6,67%C(kếttinhra xêmentitthứnhất)

Phầnhợpkim4,3–6,67%C: khihợpkimđượclàmnguộitớiđườnglỏngDCnókếttinhra xêmentitvàgọilàxêmentit thứnhất.Khilàmnguộitiếptụcsẽphảnứngtạonên cùngtinh lêđêburit xảyraở1147oC.Saukhikếttinhxong,hợp kimnàycótổchứcxêmentitthứnhất+ lêđêburit(γ+Xe)

Sựtiếtra ferittừôstenit

Cáchợpkimcóthànhphầncacbonnhỏhơn0,8%khilàmnguộitừ9110C÷7270C,

ôstenitcủanósẽtiếtraferitlàphaítcacbon, dovậyôstenitcònlạigiàucacbontheođường