CHƯƠNG II LÝ THUYẾT CHUNG VỀ VẬT LIỆU KIM LOẠI

Vô định hình: mọi loại than gỗ, than khoáng sản, được sử dụng chủ yếu làm nhiên liệu và một phần làm nguyên liệu Graphit: có kiểu mạng lục giác xếp lớp; thông số mạng a=2.5 , ca=2.74 + Lực liên kết hoá trị trong mỗi lớp khá lớn, còn giữa các lớp là lực hút phân tử Vanderwaal rất yếu + rất thấp, coi như không có độ bền + Hệ số ma sát bé cho nên khả năng chống mài mòn tốt (còn gọi là chất bôi trơn khô)

Giản đồ trạng thái

IV Giản đồ trạng thái Fe-C

=

δ

% 85

(8

.

0 = 120N/mm

σ

IV Giản đồ trạng thái Fe-C

1 Fe và C

b Cacbon

• Vô định hình: mọi loại than gỗ, than khoáng sản, được sử dụng chủ yếu làm nhiên liệu và một phần làm nguyên liệu

• Graphit: có kiểu mạng lục giác xếp lớp; thông số mạng

a=2.5 , c/a=2.74

+ Lực liên kết hoá trị trong mỗi lớp khá lớn, còn giữa các lớp là lực hút phân tử Vanderwaal rất yếu

+ rất thấp, coi như không có độ bền

+ Hệ số ma sát bé cho nên khả năng chống mài mòn

tốt (còn gọi là chất bôi trơn khô)

2

/ 2

~

1 N mm

b =

σ

Các kiểu thù hình của cacbon

IV Giản đồ trạng thái Fe-C

1 Fe và C

c Tương tác giữa Fe-C

Tạo dung dịch rắn

• Ferit: Dung dịch rắn xen kẽ của C trong

• Auxtenit: Dung dịch rắn xen kẽ của C trong

IV Giản đồ trạng thái Fe-C

2 Giản đồ trạng thái Fe-C

a Dạng giản đồ

IV Giản đồ trạng thái Fe-C

2 Giản đồ trạng thái Fe-C

IV Giản đồ trạng thái Fe-C

2 Giản đồ trạng thái Fe-C

b Giải thích giản đồ

• Các đường:

AECF đường rắn (đường đặc)

ECF=1147 0 C đường cùng tinh

điểm C (4.3%, 11470C): điểm cùng tinh

PSK= 727 0 C đường cùng tích

điểm S (0.8%, 7270C): điểm cùng tích

GS đường bắt đầu từ khi nguội

đường kết thúc từ khi nung nóng

ES đường giới hạn của C trong

PQ đường giới hạn hòa tan của C trong

IV Giản đồ trạng thái Fe-C

2 Giản đồ trạng thái Fe-C

IV Giản đồ trạng thái Fe-C

2 Giản đồ trạng thái Fe-C

Feα ( ) = α =

α

Fe

IV Giản đồ trạng thái Fe-C

2 Giản đồ trạng thái Fe-C

b Giải thích giản đồ

• Các tổ chức một pha:

Auxtenit:

- Là dung dịch rắn xen kẽ C trong

- Mạng lập phương diện tâm

Fe auxtenit = γ ( ) = γ =

IV Giản đồ trạng thái Fe-C

2 Giản đồ trạng thái Fe-C

b Giải thích giản đồ

• Các tổ chức một pha:

Xeme ntit : (ký hiệu Xe, Fe3C)

- Là pha xen kẽ với kiểu mạng phức tạp

- %C = 6.67%

- Có tính sắt từ chỉ đến 210 o C

- Rất cứng nên chống mài mòn tốt nhưng rất giòn

+ XeI được tạo thành do giảm nồng C trong hợp kim lỏng ứng với đường DC khi hạ nhiệt độ Nó chỉ tồn tại ở hợp kim 4.3%<

%C<6.67%

+ XeII được tạo thành do giảm %C trong auxtennit, ứng với

đường ES khi hạ nhiệt độ Tồn tại ở hợp kim 0.8%<%C<2.14% + XeIII tạo thành do giảm %C trong Ferit theo đường PQ khi hạ nhiệt độ, số lượng rất ít

IV Giản đồ trạng thái Fe-C

2 Giản đồ trạng thái Fe-C

b Giải thích giản đồ

• Các tổ chức hai pha:

Peclit : ký hiệu P= [F+Fe3C] = [F+Xe]

- Là hỗn hợp cơ học cùng tích của ferit và xementit được tạo thành từ auxtennit 0.8%C, ở 727 0 C

+ Peclit tấm thường gặp hơn, có cấu trúc là F và Xe nằm đan xen vào nhau

+ Peclit hạt ít gặp hơn, có cấu trúc xementit ở dạng thu gọn nhất

Peclit tấm có độ cứng cao hơn, độ dẻo, độ dai thấp hơn đôi chút

IV Giản đồ trạng thái Fe-C

2 Giản đồ trạng thái Fe-C

b Giải thích giản đồ

• Các tổ chức hai pha:

Lêđêburit: ký hiệu Le, hay (P+Xe) hay

- Là hỗn hợp cơ học cùng tinh, tạo thành từ pha lỏng có 4.3%C, ở 1147oC

- Có tính cứng và giòn Tổ chức chỉ có trong gang trắng + LeI là hỗn hợp cơ học cùng tinh của

IV Giản đồ trạng thái Fe-C

2 Giản đồ trạng thái Fe-C

c Các điểm tới hạn trong GĐTT Fe-C

• Khi nung nóng và làm nguội rất chậm

• Giản đồ trạng thái Fe-C được xây dựng bằng thực nghiệm, xây dựng trong điều kiện nung nóng và làm nguội chậm

IV Giản đồ trạng thái Fe-C

2 Giản đồ trạng thái Fe-C

c Các điểm tới hạn trong GĐTT Fe-C

• Khi nung nóng thực tế (có thêm chữ “c”)

• Nhiệt độ luôn cao hơn nhiệt độ tới hạn

Trong đó Gọi là độ quá nung

• Độ quá nung phụ thuộc vào tốc độ nung

• Tốc độ nung càng lớn, độ quá nung càng lớn

1 1

3 3

A − = ∆

ccm cm

IV Giản đồ trạng thái Fe-C

2 Giản đồ trạng thái Fe-C

c Các điểm tới hạn trong GĐTT Fe-C

• Khi làm nguội thực tế (có thêm chữ “r”)

• Nhiệt độ luôn thấp hơn nhiệt độ tới hạn

Trong đó Gọi là độ quá nguội Độ quá nguội phụ thuộc vào tốc độ nguội

• Tốc độ nguội càng lớn, độ quá nguội càng lớn

1 1

1 A r T r

A − = ∆

3 3

3 A r T r

A − = ∆

rcm rcm

A − = ∆

rcm r

r T T

∆ 1; 3;

A portion of Fe-Fe3C phase diagram showing schematic representations of microstructure for hypoeutectoid

composition asitis heated

http://www.calphad.com/phase_diagrams.html

IV Giản đồ trạng thái Fe-C

3 Hợp kim Fe-C

a Thép

Là hợp kim của Fe-C mà nồng độ 0.02% <C <2.14%

- Thép trước cùng tích: C <0.8%, bên trái điểm S, có tổ chức là là ferit (sáng) +peclit (tối)

- Thép cùng tích: 0.8%C tại điểm S, có tổ chức peclit

- Thép sau cùng tích: ở bên phải điểm S Có

tổ chức (P+XeII), XeII có thể ở dạng lưới hoặc dạng hạt

C

% 8 0

>

IV Giản đồ trạng thái Fe-C

3 Hợp kim Fe-C

b Gang trắng

• Là hợp kim của Fe-C mà nồng độ 2.14% <C <6.67%

• Gang trắng rất ít được sử dụng vì quá giòn

- Gang trắng trước cùng tinh: %C <4.3%C ở bên trái điểm C, có tổ chức P +XeII+LeII

- Gang trắng cùng tinh: %C = 4.3%, 100% là LeII

- Gang trắng sau cùng tinh: >4.3%C, ở bên phải điểm

C Có cấu trúc LeII+XeI