Giáo trình cơ khí đại cương phần 2

Độ bền: là khả n ng củ vật liệu chịu tác dụng củ ngoạ lực mà không bị phá huỷ... Lý tính: là những tính chất củ kim loạ thể hiện qua các hiện tượng vật lý khi thành phầ hoá h c củ kim lo

Trang 1

â ThS KSHQT V ỡnh To i - B mụn Hàn & CNKL - HBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 1 / 28

Chương II: Các khái niệm cơ bản về Kim loại và Hợp kim

1 Cơ tính: là những đ c trưng cơ h c biểu thị khả n ng củ kim loại hay h p

kim chịu tác dụng củ các loạ tải trọng

1.1 Độ bền: là khả n ng củ vật liệu chịu tác dụng củ ngoạ lực mà không

bị phá huỷ Độ bền đượ đượ c ký hiệu là σ

S đồ mẫ đo độ bền kéo σ k

σ k : độ bền kéo

σ n : độ bền nén

σ u : độ bền u n

σ x : độ bền xoắ

) /

0

mm N

F

P

k =

σ

Trang 2

1.2 Độ cứng: là khả n ng củ vật liệu chống lạ biến d ng dẻo cục b khi có

ngoạ lực tác dụng

1.2.1 Độ cứng Brinen - Brinell: HB [kG/mm 2 ]

ồ Tuỳ theo chiều dày của mẫu thử mà chọn đư đư ờng kính viên bi:

D = 10mm, D = 5mm hoặc D = 0,25mm

ồ Tuỳ theo tính chất của vật liệu mà chọn tải trọng P cho thích hợ

- Gang: P = 30D 2

- Đồng và Hợ kim đ ng P = 10D 2

- Nhôm, batit và các h p kim mềm khác P = 2,25D 2

F

P

2

D D

1.2.2 Độ cứng Rôcoen - Rockwell: HRA, HRB, HRC

đ c x c đ nh b ng c ch d ng t i tr ng P n viờn bi b ng thộ đó nhi t luy n c đ ng kớnh 1,587mm t c là 1/16’’ ( thang B ) hoặc mũi cô b ng kim cương có góc ở đỉnh 120 0 ( thang C ho c A ) lờn b m t v t

li u th

>> Viờn bi thộ d ng đ th nh ng v t li u ớ c ng

>> M i cụn kim c c ng ng d ng đ th c c v t li u c đ c ng cao: thộ đó nhi t luy n,

T i tr ng tỏ d ng hai l n

- i tr ng s b P0 = 10kG

- i tr ng chớnh P:

+ Bi thộ : P = 100kG + M i kim c c ng ng : P = 150kG

- Thang B: giỏ tr đo đ c ký hi u HRB (P = 100kG)

- Thang C: giỏ tr đo đ c ký hi u HRC (P = 150kG)

- Thang A: giỏ tr đo đ c ký hi u HRA (P = 60kG)

Trang 3

© ThS KSHQT V ình To i - B môn Hàn & CNKL - HBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.3868 4542, Fax: 04.3868 4543 5 / 28

1.2.3 §é cøng Vicke - Vicker: HV [kG/mm 2 ]

T¶i träng P tõ 5 – 120kG th−êng P = 5; 10; 20; 30;50;100 vµ 120kG

2

8544 , 1

d

P

* Ph Ph ng ng phá đo đ c ng Vicke c đo cho c v t li u m m v v t li u

c ng c l p m ng c a b m t sau khi th m than, th m nit , nhi t luy n v.v

1.3 §é d n d i t−¬ng ® i δ % : lµ tû lÖ tÝnh theo phÇ tr¨m gi÷ l−îng d∙n d i

sau khi kÐo vµ chiÒu d i ban ® u

% 100 1

1 1

0

1 −

=

l o : chiÒu d i ban ® u [mm]

1.4 §é dai va ch¹m a k :

§¬n vÞ: [J/mm 2 ] hay [kJ/m 2 ]

lµ kh¶ n ng cñ vËt liÖu chÞu ® ng ®−î ®−î c c¸c t¶i träng va ® p mµ kh«ng bÞ ph¸ huû

§¬n vÞ: [%]

Trang 4

2 Lý tính: là những tính chất củ kim loạ thể hiện qua các hiện tượng vật lý

khi thành phầ hoá h c củ kim loạ đó không bị thay đ i

2.1 Khối ượng riêng: là khối ượng củ 1cm 3 vật chất

] /

V

P

=

2.2 Nhiệt độ nóng chả : là nhiệt độ nung nóng đến đó sẽ làm cho kim loạ

từ thể rắn chuyển sang thể lỏng

2.3 Tính d n n : là khả n ng d∙n n củ kim loạ khi nung nóng

2.4 Tính d n nhiệt là khả n ng d n d ng nhiệt củ kim loạ

2.5 Tính d n điện: là khả n ng truyền d ng điện củ kim loạ

2.6 Từ tính: là khả n ng nhiễm từ củ kim loạ

3 Hoá tính: là độ bền củ kim loạ đ i với những tác dụng hoá h c củ các

chất khác như ôxy, ước axit v.v…mà không bị phá huỷ

3.1 Tính chịu ăn mò : là độ bền củ kim loạ đ i với sự ăn mò củ các môi

trường xung quanh

3.2 Tính chịu nhiệt

3.1 Tính chịu axit:

là độ bền củ kim loạ đ i với sự ăn mò củ ôxy trong không khí ở nhiệt cao hoặc hoặc đ i với ác dụng ăn

mò củ một vài thể lỏng hoặc thể khí đ c biệt ở nhiệt

độ cao

là độ bền củ kim loạ đ i với sự ăn mò củ axit

Trang 5

4 Tính công nghệ: là khả n ng củ kim loại và h p kim cho phép gia công

nóng hay gia công nguội

4.1 Tính đ c: đ c tr−ng b i độ chảy lo∙ng, độ co và tính thiên tích

- Độ chảy lo∙ng biểu thị khả năng điều đ y khuôn của kim loại và hợ kim

- Độ co biểu thị sự co ngót của kim loạ khi kết tinh từ lỏng sang đ c

- Tính thiên tích là sự không đ ng nhất về thành phần hoá học của kim loạ trong các phần khác nhau của vật đúc

4.2 Tính rèn: là khả n ng biến d ng vĩnh cử củ kim loạ khi chịu tác dụng

củ ngoạ lực để tạo thành hình d ng củ chi tiết mà không bị phá huỷ

4.3 Tính h n: là khả n ng tạo thành sự liên kết giữ các chi tiết h n khi

đ−ợ

đ−ợ c nung nóng cục b chỗ mối h n đến trạng thái chảy hay dẻo

Một số chi tiết má

bằng kim loại

Cấu trúc ủa kim loại

Cấu trúc KL nhìn qua kính hiển vi điện tử

Liên kết kim loạ nhờ

đám mâ điện tử

Trang 6

Ghi nhớ:

- Các nguyên tử KL phân b theo một quy luật nhất định

- Nhiều mạng tinh thể sắp xếp thành mạng không gian

- Mỗi n t mạng đ−ợ đ−ợ c coi là tâm của các nguyên tử

H Kim loạ có cấu tạo tinh thể

là phần không gian nhỏ nhất của mạng tinh thể đ c tr−ng cho mạng không gian

Trang 7

Ký hiÖu:

Trang 8

Thông số mạng là giá trị độ d i đo theo chiều cạnh của ô cơ b n

Khi điều kiện ngoài thay đ i áp suất, nhiệt độ, v.v ) tổ chức kim loạ sẽ thay đ i theo Dạng ô cơ b n thay đ i

Thông số mạng có giá trị thay đ i } S biển đổi mạng tinh thể

- Mạng lập phương: chỉ có một thông số mạng là

- Mạng lục giác: có 2 thông số mạng là a và c

Đường nguội

toC

τ (s)

α

tn 0

T1

T2

H ối với mỗi kim loạ nguyên chất,

b ng thí nghiệm người ta x c định đượ đượ c một đư đư ờng nguội nhất định

Trang 9

Khi kim loạ ở trạng thái ỏng chuyển sang trạng thái rắn đượ đượ c g i à sự kết tinh

Trung tâm kết tinh – tâm mầm

Quá trình kết tinh phát triển

Kết thúc quá trình kết tinh

H Kim loạ kết tinh theo một quá trình g m nhiều giai đo n:

- có thể là các phân tử tạp chất không nóng ch y như bụi tường lò

- chất sơn khuôn v.v…

- âm mầm t sinh hình thành ở nh ng nhóm nguyên tử có trật ự đạt ến kích thước đủ lớn

H Tuỳ theo vận tốc nguội khác nhau mà lượng tâm mầm xuất hiện nhiều hay ít, sự kết tinh sẽ tạo ra số lượng đơn tinh thể (hay hạt) nhất định

toC

τ (s)

Nhi t độ kết tinh

toC

τ (s)

Pha lỏng

Pha rắn

Trang 10

Kết tinh kiểu nhánh câ

Biên giới hạt

ng n cách với các pha khác b ng bề mặt phân chia (nếu ở trạng thái rắn thì phải có sự

đ ng nhất về cùng một kiểu mạng và thông số mạng)

H Một ập hợp các pha ở trạng thái cân bằng g i à hệ hợp kim

Trong một số trường hợ nguyên cũng là các nguyên tố hoá học hoặc là hợ chất hoá

học có tính ổn định cao

3.1 Dung dịch đ c :

Hai hoặc nhiều nguyên tố có khả n ng hoà tan và nhau ở trạng thái đ c g i à dung dịch đ c

Có hai loại dung dịch đặc:

- dung dịch đặc thay thế

- dung dịch đặc xen kẽ

Trang 11

- Dung dịch đ c thay thế:

- Dung dịch đặc xen kẽ:

H S hoà tan xen kẽ bao giờ cũng có giới hạn

B

3.2 Hợ chất hoá học :

Pha đ−ợ đ−ợ c tạo nên do sự liên kết gi a các nguyên tố khác nhau theo một ỷ lệ x c định

g i à hợ chất hoá học

3.3 Hỗn hợ cơ học :

Nh ng nguyờn t khụng hoà tan v o nhau c ng khụng liờn k t đ t o thành h p ch t hoỏ h c mà ch liờn k t v i nhau b ng l c c h c thu n tuý, thỡ g i h h p kim đ ú là h n h p c h c

Trang 12

C u trỳ c a h p kim:

Nguyên tử Hydro

Nguyên

tử Titan

Nguyên

tử ắt

Nguyên tử ắt Nguyên tử

Titan

H Xây dựng giản đồ trạng thái

b ng phương phá phân tích nhiệt, nghĩa là thiết lậ các đư đư ờng nguội

Trang 13

H Quá trình kết tinh phụ thuộc à nhiệt độ và nồng độ của các chất tạo thành

1

1 1

1 1’

2’

2

2’

3

toC toC toC toC toC

200 246 325

375

5%Sb

90%Pb 10%Sb

87%Pb 13%Sb

75%Pb 25%Sb

H Giản đồ trạng thái chỉ rõ cả tổ chức ủa hợ kim trong các điều kiện cân b ng

H Dựa và các đ− đ− ờng nguội, ta x c định đ−ợ đ−ợ c các điểm tới hạn của mỗi hợ kim

H −a tất cả các điểm tới hạn lên 1 giản đồ tổng hợ , ta có giản đồ trạng thái của hệ

hợ kim

ACB: đ− đ− ờng lỏng DCE: đ− đ− ờng đặc DCE: đ− đ− ờng cùng tinh

Pha lỏng

A

C

B

246

375

200

Trang 14

toC toC

Pha láng

toC toC

A + L B+L

A + [A+B]

B + [A+B]

Cá lo i gi n đ tr ng thái c a h p kim 2 nguyên:

Pha láng

α

α + L

Pha láng

AmBm

L + β

β α

L + α

Cá lo i gi n đ tr ng thái c a h p kim 2 nguyên:

Pha láng

Định dạng
Số trang	14
Dung lượng	1,37 MB