Đề cương chi tiết môn học Kim loại học và nhiệt luyện (Trường cao đẳng bán công công nghệ và quản trị doanh nghiệp)

Mô tả vắn tắt nội dung học phần: - Trình bày về cấu tạo chung cũng như tính chất cơ lý của kim loại và hợp kim.. Giản đồ trạng thái của hợp kim hai cấu tử  Khái niệm về giản đồ trạng th

TRƯỜNG CĐ BC CÔNG NGHỆ & QTDN

2 Mô tả vắn tắt nội dung học phần:

- Trình bày về cấu tạo chung cũng như tính chất cơ lý của kim loại và hợp kim

- Các phương pháp nâng cao tính chất cơ lý của kim loại, hợp kim

- Tính chất cơ lý và ứng dụng của gang và thép

4 Nhiệm vụ của sinh viên:

- Dự lớp: tối thiểu 80% số giờ học

- Bài tập: làm đầy đủ các bài tập được giao và đọc thêm tài liệu mà giáo viên yêu cầu

5 Thang điểm và tiêu chuẩn đánh giá sinh viên:

- Thang điểm: 10 (điểm giữa kỳ trong quá trình học – nếu có)

- Tiêu chuẩn đánh giá: Theo quy chế hiện hành

6 Nội dung chi tiết học phần:

CHƯƠNG 1: CẤU TẠO CỦA KIM LOẠI & HỢP KIM

1 CẤU TẠO MẠNG TINH THỂ CỦA KIM LOẠI NGUYÊN CHẤT

a Các đặc tính của kim loại

 Định nghĩa

 Liên kết kim loại

b Các kiểu mạng tinh thể của kim loại thường gặp

 Phân tích cấu trúc bằng tia Rơnghen

2 SỰ KẾT TINH CỦA KIM LOẠI NGUYÊN CHẤT

a Điều kiện xảy ra kết tinh

 Cấu trúc của kim loại lỏng

 Biến đổi năng lượng khi kết tinh

 Độ quá nguội

b Hai quá trình của sự kết tinh

 Các phương pháp tạo hạt nhỏ khi đúc

o Tăng độ quá nguội

o Biến tính

e Cấu tạo tinh thể của thỏi đúc

 Ba vùng tinh thể của thỏi đúc

o Dung dịch rắn hòa tan vô hạn và có hạn

o Dung dịch rắn xen kẽ

 Pha trung gian

o Đặc tính chung

o Pha xen kẽ

o Pha điện tử ( Pha Hume – Rothery )

c Giản đồ trạng thái của hợp kim hai cấu tử

 Khái niệm về giản đồ trạng thái

o Công dụng của giản đồ trạng thái

o Cấu tạo của giản đồ trạng thái hai cấu tử

 Giản đồ trạng thái hai cấu tử không hòa tan lẫn nhau, không tạo thành phatrung gian (loại 1)

 Một số giản đồ trạng thái hai cấu tử có thù hình

 Quan hệ giữa tính chất của hợp kim và kiểu giản đồ trạng thái

4 HỢP KIM Fe - C

a Các tổ chức của hợp kim Fe-C

 Đặc điểm của các cấu tử

o Cacbon

o Grafit

 Tương tác giữa sắt và cacbon

o Dung dịch rắn của cacbon trong sắt

o Đối với sắt Fe & Fe

o Đối với Fe 

o Lêđêburít [ Lê(  +Xe)(P+Xe) ]

d Tổ chức tế vi của thép và gang theo giản đồ trạng thái Fe-C:

 Sơ lược về thép và gang

 Tổ chức tế vi của thép cacbon và gang trắng

o Thép cacbon

o Gang trắng

e Các điểm tới hạn của thép

CHƯƠNG 2: BIẾN DẠNG DẺO & CƠ TÍNH

1 BIẾN DẠNG DẺO VÀ PHÁ HỦY

o Cơ chế đồng thời – sự trượt cứng

o Cơ chế nối tiếp – sự trượt có lệch

 Độ bền lý thuyết và độ bền thực tế

c Sự trượt của đa tinh thể

 Các đặc điểm của sự trượt đa tinh thể

o Các hạt bị biến dạng không đều

 Phá hủy trong điều kiện tải trọng tỉnh

o Phá hủy giòn và phá hủy dẻo

o Nguyên nhân của phá hủy

 Phá hủy trong điều kiện tải trọng thay đổi theo chu kỳ (phá hủy mỏi)

o Các đặc điểm của phá hủy mỏi

o Sự tạo thành vết nứt đầu tiên

2 CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ TÍNH THÔNG THƯỜNG VÀ Ý NGHĨA

 Quan hệ giữa các loại độ cứng

3 NUNG NÓNG KIM LOẠI ĐÃ QUA BIẾN DẠNG DẺO

a Trạng thái của kim loại đã qua biến dạng dẻo

b Các giai đoạn chuyển biến

 Giai đoạn phục hồi

 Giai đoạn kết tinh lại

o Bản chất của kết tinh lại

o Nhiệt độ kết tinh lại

o Tổ chức tế vi và tính chất sau khi kết tinh lai

CHƯƠNG 3: NHIỆT LUYỆN THÉP

1 KHÁI NIỆM VỀ NHIỆT LUYỆN THÉP

a Tác dụng của nhiệt luyện thép đối với chế tạo cơ khí

 Làm tăng độ cứng, độ bền và tính chống mài mòn của thép

 Cải thiện tính công nghệ

 Nhiệt luyện trong nhà máy cơ khí

b Sơ lược về nhiệt luyện thép

 Định nghĩa

 Các yếu tố đặc trưng cho nhiệt luyện

 Sơ lược về nhiệt luyện thép

o Hóa – nhiệt luyện

o Cơ nhiệt luyện

2 CÁC TỔ CHỨC ĐẠT ĐƯỢC KHI NUNG NÓNG VÀ LÀM NGUỘI THÉP

a Các chuyển biến xảy ra khi nung nóng thép

 Cơ sở xác định chuyển biến khi nung

 Đặc điểm của chuyển biến Peclít thành Auxtenít

o Nhiệt độ chuyển biến

o Kích thước hạt Auxtenít

b Các chuyển biến xảy ra khi giữ nhiệt

c Các chuyển biến của Auxtenít khi làm nguội chậm

 Giản đồ chuyển biến đẳng nhiệt của Auxtenít quá nguội của thép cùng tích(giản đồ chữ “C”)

o Giản đồ chữ “C” của thép cùng tích

o Các sản phẩm của sự phân hóa đẳng nhiệt của Auxtenít quá nguội

 Sự phân hóa của Auxtenít khi làm nguội liên tục

 Chuyển biến khi làm nguội của thép khác cùng tích

d Chuyển biến của Auxtenít khi làm nguội nhanh – chuyển biến Máctenxít ( khi tôi).

 Bản chất của mactenxít

 Các đặc điểm của chuyển biến mactenxít

 Cơ tính của mactenxít

o Độ cứng

o Tình giòn

e Chuyển biến khi nung nóng thép đã tôi (khi ram)

 Tính không ổn định của mactenxít và auxtenít

 Các chuyển biến xảy ra khi ram

 Đối với thép trước cùng tích và cùng tích ( 0,8%C )

 Đối với thép sau cùng tích ( > 0,8% C )

 Lý do chọn nhiệt độ tôi như vậy

 Đối với thép hợp kim

c Tốc độ tôi tới hạn và độ thấm tôi

 Tốc độ tôi tới hạn

 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ tôi tới hạn

 Độ thấm tôi

o Định nghĩa

o Ý nghĩa

 Tính thấm tôi và tính tôi cứng

d Các phương pháp tôi thể tích và công dụng – Các môi trường tôi:

 Tôi trong một môi trường và các môi trường tôi thường dùng

o Yêu cầu đối với môi trường tôi

o Các môi trường thường dùng

 Tôi trong hai môi trường ( nước và dầu, đường b )

 Tôi phân cấp ( đường c)

 Tôi đẳng nhiệt ( đường d)

 Gia công lạnh

 Tôi tự ram

e Cơ - Nhiệt luyện thép

 Bản chất

 Cơ – nhiệt luyện nhiệt độ cao

 Cơ nhiệt luyện nhiệt độ thấp

 Ram màu và tự ram

 Ảnh hưởng của thời gian ram

6 CÁC KHUYẾT TẬT XẢY RA KHI NHIỆT LUYỆN THÉP

 Nguyên nhân và tác hại

e Ảnh hưởng của nhiệt độ và tầm quan trọng của kiểm nhiệt

 Ảnh hưởng của nhiệt độ

 Kiểm tra nhiệt độ nung

 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian

o Yêu cầu đối với lớp thấm và lõi

 Nhiệt độ và thời gian

 Cấu tạo của lớp thấm Nitơ

 Đặc điểm của lớp thấm Nitơ

 Thấm Cácbon – Nitơ ở thể khí và công dụng

 Công dụng của các phương pháp hóa nhiệt luyện khác

o Thấm Bo

 Grafit tấm và nền kim loại

 Sự tạo thành grafit (grafit hóa) trong gang xám

 Biện pháp nâng cao cơ tính

d Các mác gang cầu và công dụng

3 GANG DẺO

a Tổ chức tế vi

e Các mác gang dẻo và công dụng

 Gang dẻo grafit (lõi đen)

 Gang dẻo peclit (lõi trắng)

CHƯƠNG 6 : KHÁI NIỆM CHUNG VỀ THÉP

1 KHÁI NIỆM VỀ THÉP CACBON

c Các cách phân loại thép cacbon

 Theo độ sạch tạp chất có hại và theo phương pháp luyện

 Theo phương pháp khử ôxy

o Thép sôi

o Thép lặng

 Theo công dụng

d Các loại thép cacbon (tiêu chuẩn về thép cacbon)

 Nhóm thép cacbon chất lượng thường (thép cacbon thường)

o Cần chú ý thêm một số điểm

 Nhóm thép kết cấu cacbon chất lượng tốt (thép kết cấu cacbon tốt)

 Nhóm thép dụng cụ cacbon (chất lượng tốt và chất lượng cao)

e Ưu khuyết điểm của thép cacbon

 Ưu điểm

 Nhược điểm

2 KHÁI NIỆM VỀ THÉP HỢP KIM

a Thành phần hóa học và đặc điểm của thép hợp kim

b Tác dụng của nguyên tố hợp kim đến các tổ chức của thép

 Tác dụng đến dung dịch rắn sắt và giản đồ trạng thái Fe-C

 Tác dụng đến cơ tính của Ferit

 Tác dụng tạo thành cacbit

o Xêmentit hợp kim

o Cacbit với kiểu mạng đơn giản

o Cacbit với kiểu mạng phức tạp

o Cacbit kiểu Me6C

c Ảnh hưởng của nguyên tố hợp kim đến quá trình nhiệt luyện

 Chuyển biến khi nung nóng để tôi

 Sự phân hóa đẳng nhiệt của auxtenit và độ thấm tôi

o Sự phân hóa đẳng nhiệt của auxtenit quá nguội

o Độ thấm tôi

 Chuyển biến mactenxit

o Chuyển biến khi ram

d Các khuyết tất của thép hợp kim

 Thiên tích

 Đốm trắng

 Giòn ram

3 PHÂN LOẠI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP KÝ HIỆU THÉP HỢP KIM

a Phân loại thép hợp kim

 Theo nguyên tố hợp kim

 Theo tổng lượng nguyên tố hợp kim

 Theo công dụng

b Các phương pháp ký hiệu thép hợp kim

 Tiêu chuẩn Liên Xô

 Tiêu chuẩn Việt Nam

CHƯƠNG 7 : THÉP KẾT CẤU VÀ ĐẶC BIỆT

1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ THÉP KẾT CẤU

a Yêu cầu đối với thép kết cấu

 Yêu cầu về cơ tính tổng hợp cao

o Giới hạn chảy hoặc giới hạn đàn hồi cao

o Độ dai, độ dẻo cao

o Giới hạn mỏi cao

o Tính chống mài mòn

 Yêu cầu về tính công nghệ tốt

 Yêu cầu về kinh tế: rẻ

b Thành phần hóa học của thép kết cấu

b Đặc điểm về nhiệt luyện

 Nhiệt luyện sơ bộ

 Nhiệt luyện kết cấu

c Các mác thép và đặc điểm

 Thép thường (cacbon)

 Thép crôm

 Thép crôm-mangan-silic

 Thép crôm-niken hợp kim hóa thấp

 Thép crôm-niken hợp kim hóa trung bình

d So sánh

4 THÉP ĐÀN HỒI

a Điều kiện làm việc và yêu cầu đối với lò xo, nhíp

b Đặc điểm về thành phần hóa học và nhiệt luyện

 Điều kiện làm việc và yêu cầu đối với thép ổ lăn

 Đặc điểm về thành phần hóa học và nhiệt luyện

 Các mác thép và đặc điểm

6 CÁC THÉP HỢP KIM ĐẶC BIỆT (CÓ TÍNH CHẤT VẬT LÝ HÓA HỌC ĐẶC BIỆT)

a Thép không gỉ

 Sự ăn mòn kim loại

 Nguyên lý của thép không gỉ

 Thép không gỉ hai pha

a Yêu cầu đối với vật liệu làm dao

 Điều kiện làm việc của dao

 Yêu cầu về cơ tính của dao

 Yêu cầu về tính công nghệ

b Thép làm dao có năng suất thấp

 Thép cacbon

 Thép hợp kim thấp

o Nhóm có độ thấm tôi tốt (hơn thép cacbon)

o Nhóm có tính chống mài mòn cao

c Thép làm dao có năng suất cao – thép gió

 Thành phần hóa học và tác dụng của các nguyên tố

 Tổ chức ở các trạng thái

 Tôi

o Tổ chức và độ cứng sau khi tôi

CHƯƠNG 9 : HỢP KIM MÀU

1 HỢP KIM NHÔM

a Nhôm nguyên chất

 Các đặc tính của nhôm

 Các mác nhôm nguyên chất

 Phân loại hợp kim nhôm

o Hợp kim nhôm biến dạng

o Hợp kim nhôm đúc

b Hợp kim nhôm biến dạng

 Hợp kim nhôm với 4%Cu

 Dura (duralumin, nhôm cứng, bền)

d Hợp kim nhôm thiêu kết

 Bột nhôm thiêu kết (SAP)

 Hợp kim nhôm thiêu kết (SAAP)

2 HỢP KIM ĐỒNG

 Đồng nguyên chất

 Các đặc tính của đồng

 Các mác đồng nguyên chất

 Đặc tính chung và phân loại hợp kim đồng

a Latông (laiton, brass)

 Latông đơn giản

 Latông phức tạp

b Brông (bronze)

 Brông thiếu

 Brông nhôm

 Brông berili

3 HỢP KIM Ổ TRƯỢT

a Yêu cầu đối với hợp kim ổ trượt

b Hợp kim ổ trượt có nhiệt độ chảy thấp (babit)

4 MAGIÊ VÀ HỢP KIM MAGIÊ

a Đặc điểm của magiê và hợp kim magiê

1 Kim loại học và nhiệt luyện PGS.TS Hoàng Trọng Bá ĐHSPKT Tp.HCM

2 Kim loại học và nhiệt luyện – Nghiêm Hùng ĐHBK HÀ NỘI

Sách tham khảo:

1-Kỹ thuật đúc-Đinh Ngọc Lựa-NXB:KH&KT-1980

2-Thiết kế đúc-Nguyễn Văn Bông,Phạm Quang Lộc-NXB:KH&KT-1978 3-Kỹ thuật dập nguội-Lê Nhương-NXB:CNKT-1981

4-Công nghệ rèn và dập nóng-Lê Nhương,Nguyễn Ngọc Trân-1976

5-Công nghệ hàn-Nguyễn văn Siêm-1983

6-Kỹ thuật hàn-Trương Công Đạt

Họ tên người biên soạn: