Vật liệu kỹ thuật bài giảng dành cho sinh viên Đại học và cao đẳng

Vật liệu kỹ thuật bài giảng dành cho sinh viên Đại học và cao đẳng là bộ tài liệu hay và rất hữu ích cho các bạn sinh viên và quý bạn đọc quan tâm. Đây là tài liệu hay trong Bộ tài liệu sưu tập gồm nhiều Bài tập THCS, THPT, luyện thi THPT Quốc gia, Giáo án, Luận văn, Khoá luận, Tiểu luận…và nhiều Giáo trình Đại học, cao đẳng của nhiều lĩnh vực: Toán, Lý, Hoá, Sinh…. Đây là nguồn tài liệu quý giá đầy đủ và rất cần thiết đối với các bạn sinh viên, học sinh, quý phụ huynh, quý đồng nghiệp và các giáo sinh tham khảo học tập. Xuất phát từ quá trình tìm tòi, trao đổi tài liệu, chúng tôi nhận thấy rằng để có được tài liệu mình cần và đủ là một điều không dễ, tốn nhiều thời gian, vì vậy, với mong muốn giúp bạn, giúp mình tôi tổng hợp và chuyển tải lên để quý vị tham khảo. Qua đây cũng gởi lời cảm ơn đến tác giả các bài viết liên quan đã tạo điều kiện cho chúng tôi có bộ sưu tập này. Trên tinh thần tôn trọng tác giả, chúng tôi vẫn giữ nguyên bản gốc. Trân trọng. ĐỊA CHỈ DANH MỤC TẠI LIỆU CẦN THAM KHẢO http:123doc.vntrangcanhan348169nguyenductrung.htm hoặc Đường dẫn: google > 123doc > Nguyễn Đức Trung > Tất cả (chọn mục Thành viên)

TR NGă IăH CăPH MăV Nă NG

-

BÀIăGI NG

V TăLI UăK ăTHU T

BIÊN SO N: NGUY N V NH PH I

TR N THANH TÙNG

Qu ng Ngãi, tháng 12 n m 2013

Nhi u ng d ng trong khoa h c và k thu t nh : c khí, xây d ng, hóa h c, đi n

t …đ u liên quan đ n v n đ v t li u Máy móc đ c c u t o t nhi u chi ti t đòi h i tính ch t có khi r t khác nhau và đi u quan tr ng đ i v i sinh viên ngành c khí là ph i

bi t ch n đúng v t li u c ng nh ph ng pháp gia công đ thõa mãn cao nh t đi u ki n làm vi c v i giá thành th p nh t T vi c tính toán thi t k k t c u đ n gia công, ch

t o, l p ráp v n hành máy, thi t b , t t c đ u liên quan m t thi t đ n l a ch n và s

d ng v t li u Ví d : m t chi c xe ô tô mu n ho t đ ng t t thì vi c ch n l a v t li u có vai trò h t s c quan tr ng

Do v y, v t li u k thu t là môn h c nghiên c u m i quan h gi a c u trúc và tính ch t c a v t li u, trên c s đó đ ra các bi n pháp công ngh nh m c i thi n tính

ch t và s d ng thích h p v t li u ngày m t t t h n

có th l a ch n và s d ng chúng m t cách t t nh t N i dung bài gi ng s

cung c p ki n th c chung v c u t o kim lo i, h p kim và phi kim lo i, cách s d ng

v t li u trong k thu t nói chung và l nh v c c khí nói riêng i u quan tr ng nh t đ i

v i ng i h c là ph i n m đ c c tính và tính công ngh c a các v t li u k trên Song đi u quy t đ nh đ n c tính và tính công ngh l i n m c u trúc bên trong Bài

gi ng s trang b nh ng ki n th c v y u t nh h ng đ n c u trúc bên trong nh thành ph n hóa h c, công ngh ch t o v t li u (bi n d ng d o, đúc và đ c bi t là nhi t luy n

Ngoài ra, trong th c t s d ng v t li u, đ c bi t là v t li u kim lo i, không th

l a ch n v t li u m t cách chung chung (ví d : thép) mà ph i c th (thép lo i gì, v i mác nào, ký hi u nào) theo các quy đ nh nghiêm ng t v đi u ki n k thu t do các tiêu chu n t ng ng Do v y bài gi ng s gi i thi u c th đ giúp sinh viên có th s

d ng đúng, chính xác v t li u trong l nh v c c khí

Bài gi ng đ c biên so n trên c s tham kh o các tài li u chuyên ngành v t li u

k thu t trong n c và qu c t Ngoài ra, bài gi ng d a trên nh ng hi u ch nh thi u sót

tr c đây trong quá trình gi ng d y môn h c này và trong các bài gi ng tr c Hy v ng bài gi ng là tài li u tham kh o chính cho sinh viên, giáo viên gi ng d y môn v t li u k thu t

Trong quá trình biên so n bài gi ng không th tránh kh i nh ng thi u sót M i

ph n h i góp ý cho nhóm tác gi xin g i v B môn c khí - Khoa K Thu t Công Ngh - i H c Ph m V n ng

Nhóm tác gi



L iănóiăđ u Ch ngă 1 ậ C U TRÚC TINH TH VÀ S HÌNH THÀNH 1.1 Khái ni m m ng tinh th .1

1.2 Các d ng liên k t 2

1.3 Ký hi u m tăvàăph ngă m ng tinh th .3

1.4 Các ki u m ng thông d ng 7

1.5 Sai l ch trong m ng tinh th .10

Ch ngă 2 ậ BI N D NG D OăVÀăC ăTÍNH C A V T LI U 2.1 Các khái ni m 15

2.2 Cácăđ cătr ngăc ătínhăc a v t li u 24

Ch ngă 3 ậ S K T TINH VÀ CHUY N PHA 3.1 C u t o kim lo i l ngăvàăđi u ki năn ngăl ng c a quá trình k t tinh 28

3.2 Quá trình t o m m và phát tri n m m 30

3.3 Khái ni măđ h t khi k t tinh, ý ngh aăc aăđ h t 32

3.4 Quá trình k t tinh th c t c a kim lo iătrongăkhuônă đúc 34

Ch ngă 4 ậ C U T O H P KIM VÀ GI Nă TR NG THÁI 4.1 Các khái ni măc ăb n 37

4.2 Các d ng c u trúc h păkimăc ăb n 39

4.3 Gi năđ tr ng thái c a h p kim 42

4.4 Gi năđ tr ng thái Fe - C 48

4.5 Phân lo i h p kim Fe - C theo gi năđ tr ng thái 53

4.6 Các nhi tăđ t i h n Fe - C theo gi năđ tr ng thái 56

5.1 Khái ni m nhi t luy n thép 58

5.2 Các t ch căđ tăđ c khi nung nóng và làm ngu i thép 60

5.3 vàăth ng hóa thép 70

5.4 Tôi thép 72

5.5 Ram thép 75

5.6 Các khuy t t t x y ra khi nhi t luy n thép 76

5.7 Hóa b n b m t 78

Ch ngă ă6ăậ THÉP VÀ GANG 6.1 Khái ni m chung v Thép và Gang 80

6.2 Cácălo iăgangăvàăcôngăd ng 82

6.3 Cácălo iăthépăvàăcôngăd ng 85

Ch ngă 7 ậ KIM LO I VÀ H P KIM MÀU 7.1 Nhômăvàăh pă kimănhôm 94

7.2 ngăvàăh păkimăđ ngăă 97

7.3 H păkimălàmă ătr t 99

Ch ng 8 ậ V Tă LI Uă PHIăKIMă LO I 8.1 Kháiăni măchung 101

8.2 V tăli uăvôăc ăsilicat 101

8.3 V tăli uăpolyme 102

8.4 V t li u composites 104

8.5 D uăm 105

Ph l c

Tài li u tham kh o

Ch ngă1 C UăTRÚCăTINHăTH ăVÀăS ăHÌNHăTHÀNH

+ Khái ni m và tính ch t c a các d ng sai l ch trong m ng tinh th

1.1 Kháiăni măm ng tinhăth

1.1.1 C uăt oănguyênăt

C u t o nguyên t bao g m h t nhân và các electron, c u t o h t nhân nguyên t bao

g m h t proton và h t n tron Trong đó h t n tron không mang đi n Khi nguyên t trung hòa v đi n thì proton mang đi n d ng b ng đi n tích c a electron

- Luôn luôn t n t i m t nhi t đ nóng ch y (ho c k t tinh) xác đ nh Khi nung lên nhi t

đ cao thì chuy n t th r n sang th l ng

- Luôn có tính d h ng, có ngh a là tính ch t c a nó (c , lý, hoá tính) theo các ph ng khác nhau luôn có s khác bi t

1.1.2.2 Ch t vô đ nh hình:

Là nh ng ch t có hình d ng không xác đ nh nh thu tinh, keo, sáp, nh a thông,

parafin, thu ngân… và có nh ng đ c đi m sau:

- Các nguyên t s p x p không có h th ng

- Khi nung lên nhi t đ cao thì chuy n t th r n sang th nhão r i sang th l ng

- B m t g y nh n không có d ng h t

1.2.ăCácăd ngăliênăk t

1.2.1 L iênăk tăc ngăhóaătr

ây là d ng liên k t mà các nguyên t tham gia liên k t góp chung đi n t l p ngoài cùng, t o ra l p ngoài cùng đ t tr s bão hoà v s đi n t có th (s2

p6)

Là lo i liên k t có đ nh h ng, ngh a là xác su t t n t i các đi n t tham gia liên

k t l n nh t theo ph ng n i tâm các nguyên t

Hình 1.1 Liên k t c ng hoá tr trong khí Cl 2

- C ng đ liên k t ph thu c r t m nh vào m c đ liên k t c a các đi n t hoá

tr v i h t nhân

- Liên k t c ng hoá tr có th x y ra gi a các nguyên t c a cùng m t nguyên t

(đ ng c c) thu c các nhóm t IV A đ n VII A (ví d Cl 2 , F 2 , Br 2 , ) ho c các nguyên t

c a các nguyên t khác nhau (d c c) thu c các nhóm III A và V A ho c II A và VI A

1.2.2.ăLiênăk tăIon

Là lo i liên k t m nh, hình thành b i l c hút gi a các đi n tích trái d u (l c hút

t nh đi n Coulomb) Liên k t này x y ra do các nguyên t cho b t đi n t l p ngoài

cùng tr thành Ion d ng ho c nh n thêm đi n t đ tr thành Ion âm Vì v y liên k t

Ion t h ng x y ra và th hi n rõ r t v i các nguyên t có nhi u đi n t hoá tr (á kim

đi n hình) và các nguyên t có ít đi n t hoá tr (kim lo i đi n hình) Ví d LiF, NaCl,

Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 ,

C ng gi ng liên k t c ng hoá tr , liên k t Ion càng m nh (b n v ng) khi nguyên

t ch a càng ít đi n t Và nó là d ng liên k t không đ nh h ng

1.2.3.ăLiênăk tăkimălo i

Là liên k t trong đó các cation(ion d ng) kim lo i nh n chìm trong đám mây

electron t do

c đi m chung c a các nguyên t nguyên t kim lo i là có ít đi n t hoá tr l p

ngoài cùng, do đó chúng d m t (b t ra) đi n t t o thành các ion d ng b bao quanh

b i các mây đi n t t do Các ion d ng t o thành m t m ng xác đ nh, đ t trong không

gian đi n t t do chung, đó là mô hình c a liên k t kim lo i

Hình 1.2 Liên k t kim lo i

Liên k t kim lo i là d ng h n h p: g m l c hút gi a các đi n tích trái d u và l c

đ y gi a các đi n tích cùng d u

Tính ch t: có ánh kim, d n đi n, d n nhi t t t và tính d o, dai cao

1.2.4 ăLiênăk tăy uă(liênăk tăVan der Waals)

Liên k t Van der Waals là liên k t do hi u ng hút nhau gi a các nguyên t ho c phân

t b phân c c Liên k t này là lo i liên k t r t y u, d b phá v khi t ng nhi t đ

Hình 1.3 Liên k t Van der Waals

1.2.5 ăLiênăk tăh năh p

Trong th c t , liên k t trong các ch t, v t li u thông d ng th ng mang tính h n h p

c a nhi u lo i.Ví d : Na và Cl có tính âm đi n l n l t là 0,93 và 3,16 Vì th liên k t

gi a Na và Cl trong NaCl g m 25% liên k t ion và 48% liên k t c ng hóa tr

1.3.ăKýăhi uăm tăvàăph ngăm ngătinhăth

1.3.1.ăKháiăni măm ngătinhăth

M ng tinh th là mô hình không gian, dùng đ nghiên c u quy lu t x p x p c a

nguyên t (ho c ion, phân t ) trong v t tinh th

M ng tinh th có các tính ch t c b n sau:

- M ng tinh th là vô t n, không t n t i khái ni m kích th c m ng mà ch có giá tr xác đ nh là các véc t đ n v và các góc đ nh v (do s l ng nguyên t trong v t

r n là vô t n)

- Khi d ch chuy n m ng tinh th đi m t kho ng cách b ng kho ng cách gi a hai

ch t đi m theo ph ng n i hai ch t đi m đó, m ng t trùng l p v i chính mình Kho ng cách đó g i là chu k l p c a m ng N u kho ng cách đó đ c đo theo các

tr c to đ thì đ c g i là chu k m ng hay thông s m ng

- M ng tinh th là mô hình không gian, t n t i nhi u y u t đ i x ng khác nhau

- Tu thu c vào b các thông s xác đ nh m ng tinh th , chúng ta có các ki u

m ng khác nhau và do đó có các quy lu t x p x p ch t đi m khác nhau

Hình 1.4 Mô hình m ng tinh th Hình 1.5 Ô c b n

 Ọăc ăb nătrongăm ngătinhăth :

Ph n t nh nh t có c u t o đ c tr ng cho toàn b ki u m ng và khi đó m ng tinh th đ c hình thành là do vô s các ph n t đó x p sít nhau Ph n t đó g i là ô c

b n c a m ng tinh th

Nh v y v i t cách là ô c b n c a m ng tinh th , c n ph i tho mãn các nguyên t c sau:

- Ô c b n ph i đ m b o đ c tr ng hoàn ch nh cho c u t o m t ki u m ng, bao

g m tho mãn các đi u ki n đ i x ng c a tinh th (đ i x ng g ng, đ i x ng tâm, đ i

x ng tr c quay) và đ nh c a ô c b n ph i có ch t đi m

- Th tích c a ô c b n ph i là nh nh t

- Thông s m ng(h ng s m ng) là kích th c ô c b n, th ng là kích th c các c nh c a ô c b n t đó xác đ nh toàn b kích th c c a ô c b n

V i m t ki u m ng tinh th chúng ta có ô c b n đ c tr ng c a nó, thông qua ô

c b n chúng ta xác đ nh đ c các ki u m ng tinh th c b n

1.3.2 Kýăhi uăm tăvàăph ngătinhăth

Vi c xác đ nh m t và ph ng tinh th có ý ngh a vô cùng quan tr ng trong nghiên c u tinh th Khi nghiên c u c u trúc tinh th b ng các thi t b hi n đ i, ng i

ta phân tích c u trúc thông qua các tín hi u s trên c s s ph n h i d i tác d ng

c a các y u t phân tích Do đó ng i ta đã đ a ra các ph ng pháp ký hi u m t và

ph ng tinh th b ng các b s nguyên V i các h m ng khác nhau ta dùng các b ch

s khác nhau, đây ta xét hai h ch s là ch s Miller và Miller - Bravais cho hai h

đ c c a m t m t Các m t thu c cùng m t h có tính ch t hoàn toàn gi ng nhau và

Hình 1.6 Các h m t tinh th trong m ng l p ph ng

 Ch s ph ng tinh th trong m ng:

Ch s Miller cho ph ng tinh th trong m ng l p ph ng là m t b s u, v, w không có th a s chung, đ c xác đ nh nh sau:

- Xác đ nh to đ c a ch t đi m thu c ph ng đó, g n nh t v i g c to đ , theo

ba tr c to đ (Ox, Oy, Oz) L u ý là v i ph ng không đi qua g c to đ thì ta xác

đ nh ch s theo ph ng song song v i nó, đi qua g c to đ Do cách xây d ng m ng tinh th chúng ta th y rõ ràng các ph ng song song v i nhau s có cùng tính ch t ( đây c n hi u r ng ph ng tinh th là các ph ng có ch t đi m thu c nó)

- Quy đ ng m u s và đ t th a s chung ta có b ch s u, v, w đ ký hi u cho

ph ng c ng t ng t nh đ i v i m t tinh th , các ph ng tinh th có cùng tr s tuy t đ i c a b ch s thu c cùng m t h và đ c ký hi u là [u, v, w] Các ph ng trong cùng m t h c ng có cùng tính ch t nh nhau

1.3.2.2 Ch s Miller - Bravais cho m ng l c giác

Ch s Miller-Bravais v i t a đ 4 tr c Ox, Oy, Ou, Oz ch s Miller-Bravais

đ c kí hi u (h k i l), trong đó ch s th ba i( c a tr c Ou) coa quan h i= - (h+k)

M t ch s Miller Ch s Miller-Bravais ABHG (100) (10 10)

BCIH (010) (01 10)AGLF (110) (1 100)ABCDEF (001) (0001)

Hình 1.7 Các h m t tinh th trong m ng l c giác

1.4 C ácăki uăm ngăthôngăd ng

1.4.1 M ngăl păph ngăth ătâmă(A2):

8  (nguyên t )

- S s p x p K: s các nguyên t g n nh t quanh m t nguyên t K = 8

Hình 1.8 M ng l p ph ng th tâm và m t x p sít c a nguyên t

- Bán kính nguyên t : r nt =

4

3a

- L h ng trong m ng tinh th : do các nguyên t là hình c u, khi x p sít nhau mà không b bi n d ng s t n t i các l h ng

L h ng kh i tám m t n m tâm c a các m t bên, l h ng kh i b n m t thu c

c nh bên

Ý ngh a: cho phép s xâm nh p khu ch tán c a v t ch t trong tinh th đ cho phép t o

ra h p kim

- M t đ m t c a m ng tinh th : là t l c a ti t di n nguyên t thu c m t m t ph ng

gi i h n trong m t ô c b n so v i di n tích c a m t đó (ch tính cho m t đ nguyên t dày nh t là m t b n v ng)

% 4 , 83

% 100 2 a 4

3 a 2

% 100 S

S n M

2 2

mat

nt 1 S

%100.a

a.16

3.2

%100.V

V.n

3

ocoban

nt 1 V

- Nh ng kim lo i có ki u m ng A2: Fe(), Cr, W, Mo

1.4.2 M ngăl păph ngădi nătâmă(A1):

Xét ô c b n c a m ng là m t kh i l p ph ng, các nguyên t b trí 8 đ nh và tâm

c a 6 m t bên

- Thông s m ng: a

- S nguyên t trong m t ô c b n : nnt = 4

2

1.68

1

8   (nguyên t )

- S s p x p K: s các nguyên t g n nh t quanh m t nguyên t K = 12

- Cách s p x p c a nguyên t : các nguyên t đ c x p xít nhau theo đ ng chéo m t bên c a kh i

- Bán kính nguyên t : r nt =

Hình 1.9 M ng l p ph ng di n tâm và m t x p sít c a nguyên t

- M t đ m t c a m ng tinh th :

%5,78

%100.a

4

2a 2

%100.S

S.n

2

mat

nt 1 S

%100.a

a.24

2.4

%100.V

V.n

3

ocoban

nt 1 V

- Nh ng kim lo i có ki u m ng A1: Fe(), Ni, Mn, Au

1.4.3 M ngăl căgiácăx păch tă(A3):

Các nguyên t n m các đ nh, gi a hai m t đáy hình l ng tr l c giác và tâm ba

kh i n ng tr tam giác khác nhau

- Thông s m ng: a, c

42a

12    (nguyên t )

- S s p x p K: s các nguyên t g n nh t quanh m t nguyên t K = 12

- Cách s p x p c a nguyên t : các nguyên t đ c x p xít nhau theo m t đáy c a kh i

- Bán kính nguyên t : r nt =

2a

- M t đ m t c a m ng tinh th :

- M t đ kh i c a m ng tinh th :

%73

%100.a2

3.663,1.3

a 6

1.6

%100.V

V.nM

3 3

ocoban

nt 1 V

- Nh ng kim lo i có ki u m ng A3: Uran (U), Platin (Pt), Osmi (Os)

1.5.ăSaiăl chătrongăm ngătinhăth

1.5 1.ăSaiăl chăđi m: là sai l ch m ng có kích th c nh (vài thông s m ng) theo

c ba chi u Bao g m nút tr ng, nguyên t xen k và nguyên t l

1.5.1.1 Nút tr ng và nguyên t xen k

Trong m ng tinh th các nguyên t (ion) luôn luôn dao đ ng quanh v trí cân

b ng c a chúng nh n ng l ng dao đ ng M t s nguyên t nào đó có n ng l ng đ

%91

%100.a2

334

a 3

%100.S

S.nM

2 2

mat

nt 1 S

l n v i biên đ dao đ ng l n, chúng có kh n ng b t kh i v trí cân b ng c a mình, đ

l i đó các nút tr ng không có nguyên t chi m ch Sau khi r i kh i v trí cân b ng, nguyên t ho c di chuy n ra ngoài b m t c a tinh th (hình a) ho c đi vào v trí xen k

a) Nút tr ng b) Nguyên t xen k c) Nguyên t l

Hình 1.11 Sai l ch đi m trong m ng tinh th

L ch th ng có th hình dung b ng cách sau: Gi s có m ng tinh th hoàn ch nh

g m nh ng m t nguyên t song song và cách đ u nhau Bây gi n u chúng ta chèn thêm n a m t ph ng ABCD vào n a ph n trên c a tinh th thì các m t nguyên t th ng

đ ng n m v hai phía m t ABCD s không còn hoàn toàn song song nhau n a, chúng

b cong đi vùng g n đ ng AD Các nguyên t n m trong vùng này b xê d ch kh i

v trí cân b ng c c a mình: Các nguyên t vùng phía d i đ ng AD b đ y xa ra

m t ít (vùng có ng su t kéo) còn các nguyên t phía trên đ ng AD b ép l i m t ít (vùng có ng su t nén) Nh v y vùng có sai l ch n m xung quanh đ ng th ng AD và

L ch xo n có th hình dung b ng cách sau: Các tinh th hoàn ch nh b ng n a m t

ph ng ABCD xong xê d ch hai mép ngoài ng c chi u nhau làm th nào đ m t nguyên t n m ngang th nh t bên ph i trùng v i m t nguyên t th hai bên trái K t

qu làm cho các nguyên t n m g n đ ng AB b xê d ch kh i v trí cân b ng c c a mình S d có danh t l ch xo n vì các l p nguyên t trong vùng sai l ch m ng đi theo hình xo n c.M t ph ng ABCD g i là m t tr t c a l ch Các nguyên t n m trong vùng d c theo tr c 1 Tr c L g i là tr c c a l ch xo n

Véc t Burgers: là vect đóng kín vòng tròn Burgers v trên m t ph ng vuông góc v i tr c l ch khi chuy n t tinh th không l ch sang tinh th l ch Véc t Burgers luôn luôn song song v i tr c l ch ( AD=L)

Hình 1.13 Mô hình l ch xo n a) Tinh th không l ch b) Mô hình t o thành l ch c) c đi m s p x p nguyên t trong vùng l ch

1.5 3.ăSaiăl chăm tă

Sai l ch m t là nh ng d ng sai l ch có kích th c nh theo m t chi u đo và l n theo hai chi u đo còn l i Sai l ch m t trong m ng tinh th g m các d ng ch y u: biên

gi i h t, biên gi i siêu h t và m t ngoài tinh th

1.5.3.1 Biên gi i h t

Các nguyên t trên biên gi i h t ch u nhi u s quy đ nh Do đó t o ra m t biên

gi i h t có s s p x p sai quy lu t t o thành sai l ch

Vùng ti p giáp gi a các h t trong đa tinh th là m t d ng sai l ch m t, vì đây các nguyên t s p x p không theo tr t t nh t đ nh, đ c tr ng cho các vùng phía bên trong Vì v y kim lo i vùng biên gi i có c u t o gi ng nh v t th vô đ nh hình Gi thi t này cho phép gi i thích m t s tính ch t c a vùng biên gi i nh n ng l ng t do,

kh n ng hòa tan t p ch t

Hình 1.14 Cách s p x p nguyên t trong vùng biên gi i h t

theo thuy t "vô đ nh hình"

Biên gi i h t ch a r t nhi u sai l ch m ng kim lo i ch a nhi u t p ch t bao nhiêu thì vùng biên gi i càng dày b y nhiêu vì nó có kh n ng hòa tan nhiêu nguyên t

t p ch t N ng l ng t do c a biên gi i cao h n so v i các vùng phía trong và th ng

đ c đánh giá b ng s c c ng biên gi i h t (t ng t nh s c c ng b m t c a m t ngoài)

Do đ c đi m v c u t o, vùng biên gi i h t có m t s tính ch t sau:

- Có nhi u đ nóng ch y th p h n m t ít so v i các vùng phía bên trong

- Có ho t tính hóa h c cao h n th hi n t c đ b n mòn hóa h c cao

- Khi chuy n bi n pha, biên gi i là n i đ sinh ra tâm m m nh t

- Có kh n ng khu ch tán cao v i t c đ nhanh h n so v i vùng bên trong

- Góp ph n khá l n vào đi n tr c a kim lo i

- nhi t đ cao trên vùng biên gi i h t x y ra quá trình ch y d o

- Biên gi i có tác d ng c n tr quá trình tr t khi bi n d ng

1.5.3.2 Khái ni m v siêu h t (block) và biên gi i siêu h t

H t đ c phân chia thành vô s vùng nh có kích th c kho ng (10-5  10-3

) và

ph ng m ng l ch nhau m t góc r t nh , th ng nh h n 10 Nh ng vùng nh này c a

h t g i là siêu h t (ho c block)

1.5 4.ăSaiăl chăkh iă(saiăl chăth ătích)

Sai l ch kh i trong m ng tinh th c a v t li u là các d ng sai l ch có kích th c

l n theo c ba chi u đo

Ch ngă2 BI NăD NGăD OăVÀăC ăTệNHăC AăV TăLI U

Vi c kh o sát bi n d ng d o không nh ng giúp hi u bi t chính quá trình bi n

d ng c a kim lo i, mà đi u quan tr ng là còn làm rõ đ c b n ch t c a quá trình đó và các bi n pháp nâng cao c tính c a v t li u

Sau khi h c xong ch ng này, sinh viên c n n m đ c:

+ Khái ni m và đ c tr ng c a bi n d ng đàn h i, bi n d ng d o và phá h y + Nêu đ c c ch c a bi n d ng d o

+ Gi i thích đ c phá h y d o hay phá h y dòn khi nhìn vào m t phá h y c

có kèm theo s thay đ i hình d ng sau khi kh t i tr ng và s phá h y làm cho m u

tách r i thành nh ng ph n riêng l T ng ng v i 3 y u t đó là 3 giai đo n c a bi n

d ng

+ Bi n d ng đàn h i (đo n OA)

+ Bi n d ng d o - đ ng cong AB

+ Bi n c ng - đ ng cong BC

+ Giai đo n phá h y - đ ng cong CD

Bi n d ng đàn h i không nh ng x y ra trong giai đo n đàn h i mà ngay c trong giai đo n bi n d ng d o và phá h y Chính vì v y, đ bi n d ng c a 2 giai đo n này

bi n d ng đàn h i và sau đó phá h y dòn, t c phá h y không kèm theo bi n d ng d o

* Khi ng su t là ng su t ti p ()

Hình 2.3 S thay đ i m ng tinh th khi bi n d ng

Khi ng su t ti p có tr s nh , các l p nguyên t b xê d ch đàn h i m t góc  (hình b) và khi kh ng su t, các nguyên t tr l i v trí c , do đó tinh th tr l i v i kích th c và hình dáng ban đ u Khi ng su t đ l n, ngoài s xê d ch đàn h i có th

x y ra hi n t ng tr t (hình c) ph n trên c a tinh th tr t kh i ph n d i m t đo n

b ng m t kho ng cách nguyên t M t ph ng n i x y ra tr t g i là m t tr t Khi

tr t, nguyên t phá v m i liên k t v i nguyên t c xong, l i t i m i liên k t m i v i nguyên t m i nên m i liên k t gi a các nguyên t không b phá h y Kích th c và hình dáng c a tinh th thay đ i mà không b phá h y và nh v y đã x y ra bi n d ng

Hình 2.4 Quá trình tr t

+ M t tr t là m t có m t đ m t sít ch t Msl n nh t

+ Ph ng tr t là ph ng có s nguyên t l n nh t

+ Vì s chuy n d ch c a nguyên t trên m i m t ph ng x y ra ch m t l n trên kho ng cách ng n nên đ bi n d ng d t o ra khi đ i tinh có tr s r t, bé nên nh ng tinh th khi bi n d ng d o b ng đ i tinh thì quá trình phá h y là phá h y dòn

+ i tinh x y ra thì nó có tác d ng làm cho quá trình tr t c ng x y ra d dàng

h n

2.1.3.3 Vai trò c a m t tr t và ph ng tr t trong bi n d ng d o

Khi kéo đ n tinh th theo m t tr c nh trên hình v L c kéo F làm v i pháp tuy n c a m t tr t đã cho m t góc và ph ng tr t đã cho m t góc N u m t c t ngang c a tinh th có di n tích S0 thì m t tr t có di n tích là S0/cos và ng su t ti p trên ph ng tr t là:

Trong đó 0

0

F S

  là ng su t do l c F tác d ng lên ti t di n ngang, nên

0cos cos

    (2.2) Khi có đ l n v t quá m t giá tr t i h n nh t đ nh th (ph thu c vào t ng

+ Nâng cao m t đ l ch và khuy t t t trong tinh th

+ S t o thành Textua bi n d ng đó là t ch c sau bi n d ng không đúng v i góc c a m t tr t do b h n ch ph ng tr t hay còn g i là hi n t ng quay m t tr t

+ T o thành ng su t d sau bi n d ng d o nên t o ra các trung tâm ng su t d

do t ng m t đ khu ch tán

+ T o ra ng su t d thô đ i t n t i trong toàn b th tích sau khi bi n d ng

+ T o ra ng su t d t vi t n t i trong n i b m t h t tinh th do đó t o nên trung tâm gây ra các v t n t đ u tiên làm phá h y kim lo i vì v y sau bi n d ng d o

+ T o ra pha th 2 có đ b n cao h n d i d ng nh ng h t nh phân tán

+ T o ra sai l ch m ng b ng cách chuy n bi n pha

2.1.5 ă căđi măbi năd ngăd oăđaătinhăth

a) Do các h t đ nh h ng khác nhau : nên khi tác d ng t i tr ng t nh lên đa tinh

th , các h t s b bi n d ng khác nhau : h t nào có ph ng m ng đ nh h ng thu n l i cho tr t s b bi n d ng d o tr c v i ng su t t ng đ i bé, ng c l i h t nào có

đ nh h ng không thu n l i cho tr t thì ho c là s b bi n d ng sau v i ng su t l n

h n ho c là không th bi n d ng đ c Chính vì v y gi a các h t có đ bi n d ng d không đ u

b) Các h t trong đa tinh th không đ ng đ c l p mà g n bó v i nhau, do đó s

bi n d ng d o c a m i h t luôn luôn nh h ng đ n h t bên c nh và b chúng c n tr

Do v y các h t trong đa tinh th có th b tr t ngay theo nhi u h tr t khác nhau và

x y ra đ ng th i s quay c a các m t và ph ng tr t

c) Vùng biên gi i h t có s p x p không tr t t , do đó s tr t r t khó phát tri n đây, vì không hình thành đ c các m t và ph ng tr t Ngoài các y u t hãm l ch trong đ n tinh th nh đã nói trên, trong đa tinh th biên gi i h t là m t y u t hãm

l ch r t có hi u qu Khi l ch chuy n d n đ n g n biên gi i nó b d ng l i và do đó đây có m t đ l ch khá cao Trong kim lo i đa tinh th , khó có th tr t liên t c t h t này sang h t khác, không nh ng là do ph ng các h t c nh nhau đ nh h ng khác nhau

mà ch y u là còn do tác d ng c n tr c a biên gi i h t

T nh ng đ c đi m và quy lu t bi n d ng d o đa tinh th trình bày đây có th

rút ra k t lu n là làm nh h t kim lo i không nh ng làm t ng c đ b n mà còn c đ

d o H t kim lo i càng nh , t c s h t càng nhi u, tác d ng c n tr t c a biên gi i h t

càng nhi u, do đó mu n tr t đ c ng su t ph i t ng lên, đ b n t ng lên ng th i khi s h t t ng lên do h t nh đi, s h t có ph ng m ng đ nh h ng thích ng v i s

tr t t ng lên, s h t ch u bi n d ng d o s nhi u h n, do đó t ng bi n d ng d t ng lên, t c đ d o t ng thêm

2.1.6 ăNungăkimălo iăsauăbi năd ngăd o

2.1.6.1 M c đích

Kim lo i sau bi n d ng d o có m t đ khuy t t t t ng, ng su t d xu t hi n làm

n ng l ng t do t ng lên Vì v y, kim lo i sau khi bi n d ng d o luôn có xu h ng tr

v tr ng thái n đ nh v i n ng l ng bé Mu n tr v tr ng thái n đ nh này c n ph i cung c p n ng l ng cho h b ng cách nung tr l i kim lo i đã qua bi n d ng d o 2.1.6.2 Các giai đo n x y ra khi nung kim lo i qua bi n d ng d o

* Giai đo n h i ph c: là quá trình nung kim lo i đã qua bi n d ng d o v t qua

m t nhi t đ xác đ nh tùy thu c vào b n ch t kim lo i g i là nhi t đ h i ph c, T0

hp = 0,2T0nóng ch y

Các hi n t ng x y ra trong giai đo n h i ph c là:

- S t o m m k t tinh l i là quá trình t o ra nh ng h t tinh th m i mà nh ng

h t này đ c phát tri n t nh ng trung tâm ban đ u g i là m m Th c nghi m cho

th y, s t o m m có các đ c đi m sau đây

+ M m đ c t o ra tr c tiên nh ng vùng có m c đ sai l ch m ng l n nh vùng tinh gi i, vùng m t tr t

+ M c đ bi n d ng càng l n m m đ c t o ra càng nhi u

S t o m m làm gi m n ng l ng c a h nên kh đ c ng su t d k c ng

su t d thô đ i Bên c nh đó, nó làm cho đ b n, đ c ng gi m đ ng th i đ d o dai

t ng lên S t o m m tr ng thái r n nên có t ch c h t nh S l n lên c a m m b ng cách sát nh p các h t nh vào h t l n và t o s n đ nh v n ng l ng

- Nhi t đ k t tinh l i

ó là t0 nung t i thi u mà đó quá trình k t tinh l i (t o m m và l n lên c a

m m) x y ra v i t c đ đáng k K t tinh l i có liên quan v i s d ch chuy n các nguyên t trên nh ng kho ng cách l n do đó liên quan đ n kh n ng t khu ch tán

Nh v y nhi t đ k t tinh l i ph thu c vào b n ch t kim lo i, m c đ bi n d ng, th i gian gi nhi t và t p ch t

* S thay đ i tính ch t sau k t tinh l i

Trong giai đo n k t tinh l i ng su t d , đi n tr su t và n ng l ng t do ti p

t c gi m Xu h ng chung là các t ch c tr v tr ng thái ban đ u khi ch a bi n d ng

S thay đ i quan tr ng nh t v tính ch t do k t tinh l i là c tính N u bi n d ng

d o làm t ng đ b n, đ c ng, gi m đ d o thì k t tinh l i kh b nh ng nh h ng đó

t c làm gi m đ , đ c ng và t ng đ d o Hay nói khác đi k t tinh l i có tác d ng "th i

b n" ng c v i tác d ng hóa b n c a bi n d ng d o

- Khái ni m v gia công nóng và gia công ngu i

Gia công ngu i là hình th c bi n d ng có kèm theo s hóa b n và ph i ti n hành nhi t đ th p h n nhi t đ k t tinh l i

Gia công nóng là hình th c gia công nhi t đ cao h n nhi t đ k t tinh l i và

có kèm theo s th i b n

Nhìn chung, gia công nóng đ c s d ng r ng rãi vì có nh ng u đi m chính sau:

+ Ít có kh n ng n t h ng khi bi n d ng, nh t là khi rèn, r p, cán vì khi bi n

d ng nóng kim lo i ho c ít không b hóa b n Thêm vào đ l ch d chuy n đ ng h n,

tr t d h n, l i có thêm nh ng m t tr t m i vv t c t ng m nh kh n ng bi n d ng

d o c a kim lo i mà không sinh ra v t n t

+ Khi gia công nóng, kim lo i có kh n ng bi n d ng l n nên v i l c tác d ng

t ng đ i bé c ng có th gây nên đ bi n d ng cao i u này cho phép gi m công su t máy ho c cùng công su t nh nhau, gia công đ c nh ng kh i kim lo i ho c chi ti t l n

h n ó là u đi m quan tr ng cho phép ch t o đ c nh ng chi ti t l n nh rèn tr c khu u, tr c tu cbin n ng hàng ch c ho c hàng tr m

+ N u bi n d ng nóng ti n hành nhi t đ đ cao và v i t c đ t ng đ i ch m thì không c n ph i nung ( t c là ) trung gian gi a các l n bi n d ng, đi u th ng ph i làm khi bi n d ng ngu i Ví d khi c n ngu i, sau m i l n c n kim lo i b hóa b n nên

mu n cán ti p t c ph i ti n hành trung gian Còn n u cán nóng, có th cán đi cán l i nhi u l n, không c n ph i nung

+ Có kh n ng đi u ch nh đ h t T ch c h t đ c t o thành khi bi n d ng nóng là k t qu c a hai quá trình bi n d ng d o và k t tinh l i, ph thu c vào các y u

t nh đã trình bày trên Mu n nh n đ c đ h t nh , ph i chú ý các đi m sau:

- D a vào gi n đ k t tinh l i ch n m c đ bi n d ng đ nh n đ c đ h t nh Không nên bi n d ng v i m c đ th p vì đ h t l n

- Bi n d ng ph i ti n hành liên t c vì nhi t đ quá trình l n lên c a h t x y ra

r t nhanh, n u đ ng ng lâu trong m t th i gian nào đó thì h t k p l n lên và đ h t l n

- Nhi t đ k t thúc bi n d ng ch nên ch n cao h n m t ít so v i nhi t đ k t tinh l i vì nhi t đ càng th p, đ h t càng nh Tuy nhiên đ i v i nh ng kim lo i kém

d o, nhi t đ k t thúc bi n d ng ph i ch n th nào đó đ kim lo i không b n t v

Song gia công nóng c ng có nh ng nh c sau:

+ Khó kh ng ch nhi t đ trong ph m vi cho phép, nh t là đ i v i các v t ph m

có kích th c bé nh là m ng, s i v.v Mu n kh ng ch nhi t đ ph i có thi t b đo và

đi u ch nh chính xác, nh v y giá thành s cao C ng vì th , đ i v i m i kim lo i

ng i ta đ ra m t kích th c t i h n, n u v t ph m dày h n - nên bi n d ng nóng,

m ng h n - bi n d ng ngu i

+ T ch c và tính ch t ít đ ng nh t h n so v i bi n d ng ngu i nh t là đ i v i kim lo i có chuy n bi n thù hình và kích th c l n

M t lo i khuy t t t b m t quan tr ng khi bi n d ng nóng là l p oxyt trên b

m t chi ti t đòi h i ph i có nh ng bi n pháp kh b ti p theo sau nh gia công c t g t, đánh bóng v.v

+ Nh c đi m n a c a gia công nóng là kh ng ch kích th c và hình dáng v t

ph m vì th tích kim lo i nóng l n h n, khó tính toán l ng d chính xác, nh t là trong

tr ng h p kim lo i b oxy hóa Thêm vào đó khi làm ngu i do ng su t nhi t, hình dáng kích th c có th thay đ i

2 2.ăCácăđ cătr ngăc ătínhăc aăv tăli u

2 2.1.ă ăb năt nhăvàăđ ăd o

2.2.1.1 Nhóm đ c tr ng cho đ b n

- Gi i h n đàn h i đh [KG/mm2]: là ng su t tác d ng l n nh t mà khi ng ng tác d ng t i tr ng thì v t li u không b bi n d ng ho c bi n d ng d o r t bé

F

Pdh

dh

 [KG / mm2] (2.3) Trong đó:

l: chi u dài c a m u sau khi kéo

l0: chi u dài ban đ u c a m u

giãn dài t ng đ i đ c tr ng cho tính d o c a v t li u

- th t t đ i  (%): .100%

F

FF

Π

(2.8) F: di n tích v t lõm do viên bi gây ra trên b m t v t li u th

Ph m vi ng d ng: v t li u m m (thép sau , h p kim đ ng, nhôm)

2.2.2.2 c ng Rôcvel (HR)

Có 3 thang A, B, C là HRA, HRB, HRC

HRA = k –e (2.9)

-trong đó: k-h s , k=100 v i các thang đo A, C dùng m i nón có góc đ nh

1200 và đ c làm b ng kim c ng, k=130 cho thang đo B-dùng m i thép

- e=h/0,002, h tính theo mm (chi u sâu e đ c tính b ng đ ng h so)

* c ng HRA, HRC đ c đo b ng m i hình nón kinh c ng, có th đo v t

li u: thép tôi, l p hóa-nhi t luy n c ng HRC đ c dùng ph bi n nh t cho thép sau khi tôi, tôi+ram, th m cacbon còn HRA cho thép th m m ng nh nit , cacbon-nit …

* c ng HRB

+ M i đâm: viên bi thép tôi có đ ng kính d = 1/16 inch

+ Ph m vi áp d ng: đo t ng t nh HB nh ng áp d ng đo đ c ng cho thép ,

)

2 2.3.ăCh ătiêuăc ătínhăd iătácăd ngăc aăt iătr ngăđ ng

T i tr ng đ ng là t i tr ng tác đ ng lên v t li u d i d ng các xung l c hay va đ p

Phá h y m i là d ng phá h y x y ra khi kim lo i ch u t i tác d ng c a t i tr ng

thay đ i theo chu k theo m t quy lu t b t k nào đó Hi n t ng m i c a v t li u mà

h u qu c a nó là phá h y m i đ c h t s c chú ý khi thi t k các chi ti t máy Phá

h y m i có các đ c đi m sau:

+ Kh n ng phá h y m i không ph thu c vào th i gian mà thông qua s l ng

chu k đ t t i tr ng

+ N u ng su t th c t bé h n m t giá tr xác đ nh thì phá h y m i không bao

gi x y ra dù s l ng chu k là r t l n Giá tr ng su t này g i là gi i h n m i -1; -r

Ch ngă3 S ăK TăTINHăVÀăCHUY NăPHA

Ph n l n các kim lo i hay h p kim đ c ch t o (luy n) ra tr ng thái l ng r i làm ngu i trong các khuôn đúc, t c là qua k t tinh sau đó m i qua các d ng gia công khác nhau Nh v y k t tinh đ c coi là b c kh i t o c a s hình thành t ch c: các

h t v i c u trúc tinh th Nghiên c u quá trình k t tinh và chuy n pha s làm sáng t các quy lu t chi ph i s t o thành h t nh đó có th tìm ra các bi n pháp nh n đ c đ

h t theo ý mu n, nâng cao ch t l ng v t li u Sau khi h c xong ch ng này, sinh viên

c n n m đ c:

+ i u ki n k t tinh và quá trình t o m m c a kim lo i l ng

+ Gi i thích tác d ng c a kích th c h t và các y u t nh h ng đ n đ h t khi

k t tinh ây là c s cho quá trình x lý khi đúc kim lo i

+ Các khuy t t t có th x y ra khi đúc kim lo i và bi n pháp phòng tránh

3.1 C uăt oăkimălo iăl ngăvàăđi uăki năn ngăl ngăc aăquáătrìnhăk tătinh

3 1.1.ăC uăt oăkimălo iăl ng

Ch t l ng ch có tr t t g n, trong đó có nh ng nhóm nguyên t s p x p tr t t , chúng tr ng thái cân b ng đ ng v m t c u trúc tr ng thái l ng g n tr ng thái tinh

th h n, các đám nguyên t là tâm m m giúp cho k t tinh

3 1.2.ă i uăki năn ngăl ngăc aăquáătrìnhăk tătinh

Chúng ta đ u bi t, m i h v t lý đ u có xu h ng t n t i tr ng thái có m c n ng

l ng t do th p, đi u này có th th y qua m t ví d v i m t h c h c đ n gi n nh sau (hình 3.1)

Viên bi có th có ba v trí t n t i (I, II, III) và n ng l ng t do c a nó là th n ng

c a viên bi, nh v y t i v trí I (không n đ nh), viên bi s có n ng l ng t do là l n

nh t, s d dàng m t n đ nh v hai v trí II và III và g i là tr ng thái không n đ nh

T i v trí III ( n đ nh), viên bi s có n ng l ng t do là nh nh t, nó có m c đ n

đ nh cao (c n n ng l ng r t l n đ phá v s cân b ng) Còn v trí II( gi n đ nh) là

n đ nh h n v trí I, nh ng kém n đ nh h n v trí III Nh v y xu h ng c a nó là chuy n sang tr ng thái n đ nh III, nh ng khi đó c n ph i c p cho nó m t n ng l ng

đ l n đ v t qua tr ng thái không n đ nh N ng l ng c n đ c p cho h tr v

tr ng thái n đ nh g i là hàng rào n ng l ng

Hình 3.1 Các tr ng thái n đ nh c a h c h c

V i quá trình k t tinh, h u h t s k t tinh kim lo i l ng là trong môi tr ng áp

su t khí quy n và có th coi là quá trình đ ng áp

N ng l ng t do đ ng áp c a h (n ng l ng Gibbs) đ c tính b ng bi u th c:

G = H - T.S (3.1) Trong đó:

G: N ng l ng t do đ ng áp c a h ; T: Nhi t đ (0

K) H: Entanpi (nhi t hàm) c a h ; S: Entropi c a h

V i các kim lo i ta có đ th thay đ i n ng l ng t do c a hai pha l ng và pha r n

Hình 3.2 th thay đ i n ng l ng t do

c a kim lo i l ng và r n theo nhi t đ

T đ th này chúng ta th y r ng: Khi nhi t đ c a h nh h n nhi t đ T0, lúc đó

n ng l ng t do c a pha r n nh h n c a pha l ng, vì v y tr ng thái r n s là n đ nh

và kim lo i s t n t i tr ng thái r n Ng c l i khi nhi t đ l n h n nhi t đ T0, n ng

l ng t do c a pha l ng s nh h n c a pha r n và do đó tr ng thái l ng tr nên n

đ nh h n, kim lo i s t n t i tr ng thái l ng

Nhi t đ T0 g i là nhi t đ k t tinh lý thuy t c a kim lo i, t i nhi t đ này t n

t i tr ng thái cân b ng đ ng gi a pha l ng và pha r n, ch a x y ra quá trình k t tinh

Nh v y, mu n quá trình k t tinh kim lo i l ng x y ra ta ph i có đi u ki n:

G = Gr n - Gl ng < 0 (3.2)

T c là nhi t đ th c t c a h Tk ph i tho mãn:

T = T0 - Tk > 0 (3.3)

Giá tr T g i là đ quá ngu i khi k t tinh Và nh v y đi u ki n k t tinh x y ra

ch khi T > 0 Ta th y v m t n ng l ng, quá trình k t tinh kim lo i l ng s x y ra khi t n t i đ quá ngu i T > 0, song s k t tinh x y ra theo các giai đo n th nào, đi u này s đ c trình bày trong các ph n ti p theo

3.2 Quáătrìnhăt oăm măvàăphátătri năm m

3 2.1.ăQuáătrìnhăt oăm m

Ban đ u trong lòng kim lo i l ng có s xu t hi n ra nh ng ph n t r n đ u tiên,

mà không b hoà tan tr l i kim lo i l ng Ng i ta g i đó là quá trình t o m m, quá trình t o m m có hai d ng c b n khác nhau là t o m m t sinh (đ ng pha) ho c t o

m m ký sinh (không đ ng pha)

3.2.1.1 T o m m t sinh

M m t sinh là nh ng m m đ c t o ra t b n thân kim lo i l ng, không ch u

s tác đ ng c a các y u t bên ngoài Quá trình t o m m t sinh x y ra khi m t nhóm

nguyên t có tr t t , c đ nh l i t o c u t o m ng tinh th cùng ki u v i m ng tinh th kim lo i đó Khi trong lòng kim lo i l ng có s xu t hi n m t ph n t r n ta th y h có

hai s thay đ i n ng l ng ng c chi u nhau là:

- S gi m n ng l ng khi m t th tích pha l ng chuy n sang tr ng thái r n (do

khi k t tinh nhi t đ nh h n T 0 , lúc này n ng l ng t do c a pha r n nh h n pha

- Thành khuôn ch a kim lo i l ng khi k t tinh

- Các t p ch t khó ch y l n trong kim lo i l ng (ví d : Al2O3, Cr2O3, l n trong kim lo i l ng)

V i s xu t hi n c a các h t r n có s n, s thay đ i n ng l ng t do khi t o

m m trong tr ng h p này có các đ c đi m riêng c a mình

3.2.2 Quá trình phát tr i năm mă

Các m m (trung tâm) k t tinh có bán kính l n h n giá tr t i h n, sau khi t o ra

s ti p t c phát tri n, t o thành các h t, tinh th b ng cách g n thêm các nguyên t

ho c nhóm nguyên t lên b m t m m theo các tr t t xác đ nh Khi m m l n lên nó

ph i có d ng hình kh i phù h p v i c u t o tinh th c a nó và do đó đây chúng ta xét

c ch l n lên c a m m là theo các m t tinh th c a nó

Có hai lý thuy t v quá trình l n lên c a m m là: c ch m m l n lên theo l p nguyên t không hoàn ch nh và m m l n lên theo b m t l ch xo n Sau đây ta l n l t nghiên c u v hai c ch này

3.2.2.1 C ch m m l n lên theo l p nguyên t không hoàn ch nh

L p nguyên t không hoàn ch nh là các ph n có c u t o tinh th xu t hi n và m t

đi trong kim lo i l ng g n nhi t đ k t tinh

Xét trên b m t pha r n, đ u tiên l p nguyên t không hoàn ch nh có s p x p tr t

t v i kích th c a x b và chi u cao b ng m t đ ng kính nguyên t g n lên b m t pha r n (hình a) Ti p theo đó, nh ng nguyên t riêng bi t t pha l ng đi n d n vào đ

đ t đ c l p nguyên t hoàn ch nh (hình b) Sau đó l i m t l p nguyên t không hoàn

ch nh khác g n vào và quá trình l n lên c a m m c ti p t c theo đó

Hình 3.3 Mô hình c ch m m l n lên theo l p nguyên t không hoàn ch nh

Các kh i l p ph ng bi u di n các nguyên t , chúng có th g n vào tinh th theo các v trí 1, 2, 3 trong đó v trí 3 là n đ nh nh t vì nó cho phép nguyên t ti p xúc

v i tinh th theo ba m t, v trí 2 kém n đ nh h n và v trí 1 là b t l i nh t vì nguyên t

ch ti p xúc v i tinh th theo hai và m t m t

3.2.2.2 M m t o ra theo c ch d a vào l ch xo n

pha r n luôn t n t i l ch có ch a l nh xo n Vì tinh th có ch a l ch xo n nên

m t tinh th đang l n lên ph i có nh ng b c c p đ nguyên t t pha l ng g n vào ó

c ng là hai kh n ng th c t trong quá trình k t tinh

Hình 3.4 Mô hình m m t o ra theo c ch d a vào l ch xo n

3.3 Khái ni măđ ăh tăkhiăk tătinh,ăýăngh aăc aăđ ăh t

3 3.1.ăKháiăni măđ ăh t

Quá trình hình thành h t:

Hình 3.5 Quá trình hình thành h t

h t kim lo i sau k t tinh là kích th c trung bình c a các h t tinh th trong th tích kim lo i r n Các h t t o ra có kích th c không đ ng nh t, vì v y ph i l y giá tr trung bình g i là đ h t

đ n gi n, ta xác đ nh đ h t b ng cách đ m s h t trên m t đ n v di n tích

3 3.2.ăÝăngh aăc aăđ ăh t

h t quy t đ nh c tính c a v t li u h t càng nh , c tính càng cao Do đó trong s n xu t kim lo i luôn mong mu n t o đ c h t nh

3 3.3.ăCácăy uăt ă nhăh ngăđ năđ ăh tă(A)

- T c đ ngu i:

N

v k

A  1 - Kích th c trung bình c a h t

(3.4) Trong đó: k1, k2 là h ng s

Nh v y, mu n thu đ c h t nh thì ph i t ng t c đ t o m m N và gi m t c đ

l n lên c a m m v

Hình 3.6 S thay đ i c a N và v theo T

Trong th c t , khi N t ng thì v c ng t ng (v i T t ng), nh ng do N t ng m nh

h n v Vì v y mu n h t nh ph i t ng đ quá ngu i T, t c là t ng t c đ làm ngu i

- T ng c ng quá trình t o m m kí sinh b ng cách đ a vào kim lo i l ng các t p

ch t khó ch y: ph ng pháp bi n tính kim lo i

- Dùng dao đ ng c h c

- Dùng sóng siêu âm

3 3.4.ăCáchăxácăđ nhăđ ăh tătrongăth căt

Xác đ nh các b ng c p h t theo tiêu chu n: t c p (-3  12) Ch s càng t ng thì

N

N, v

Ph m vi ng d ng:

+ H t thô: Dùng trong công ngh ch t o phôi

+ Chi ti t máy thông th ng dùng c h t t 1 8

+ Chi ti t máy yêu c u đ c bi t dùng c h t t 9  12

3.4 Quáătrìnhăk tătinhăth căt ăc aăkimălo iătrongăkhuônăđúc

3 4.1.ăC ăch ăk tătinhănhánhăcây

- C ch : quá trình k t tinh không x y ra đ u theo m i ph ng mà nó phát tri n theo m t s ph ng u tiên nh t đ nh, t o thành d ng nhánh cây

- Mô hình: Trong th tích kim lo i l ng ban đ u s k t tinh theo nh ng h ng

u tiên t o thành m t tr c chính, t tr c chính ti p t c phát tri n theo h ng k t tinh

ph và h ng nh

Hình 3.7 Mô hình k t tinh nhánh cây

3 4.2.ăC uăt oăc aăth iăđúcăth căt

- i u ki n khuôn và làm ngu i:

+ Khuôn kim lo i

+ Làm ngu i trong không khí t nh đ t o ra đ quá ngu i T n đ nh

- C u t o th i đúc: bao g m 3 vùng

+ Vùng 1: Là vùng sát v i thành khuôn, t c đ ngu i l n, đ quá ngu i T t ng

do đó N và v t ng nên rth nh , s l ng m m t o ra nhi u Toàn b nh p nhô thành khuôn thì tham gia t o m m ký sinh, N r t l n vì v y h t nh

+ Vùng 2: Ti p theo thành khuôn nóng lên, t c đ ngu i gi m, đ quá ngu i T

gi m, N và v gi m, h t có kích th c l n và b kéo dài theo ph ng truy n nhi t (vuông góc v i thành khuôn)

+ Vùng 3: Do tr ng nhi t đ đ ng đ u, t c đ ngu i gi m r t m nh, có tính

đ ng h ng, vì v y t o h t có kích th c l n d ng đa di n

Hình 3.8 C u t o c a th i đúc Trên c s phân tích c u t o c a th i đúc, ta th y mu n thu đ c t ch c hoàn toàn nh m n thì c n liên t c duy trì T l n b ng cách làm mát liên t c cho khuôn N u luôn duy trì ph ng truy n nhi t u tiên s không t o t ch c h t thô mà t o t ch c xuyên tinh

Khi t c đ làm ngu i nh s không có kh n ng u tiên ph ng truy n nhi t nên không t o t ch c xuyên tinh mà t o ra t ch c h t thô

3.4.3 Khu y tăt tăc aăth iăđúc

- Khái ni m: Khuy t t t là các d ng t ch c, c u trúc không đúng theo ý mu n ban đ u c a ng i s n xu t

- Các d ng khuy t t t c a th i đúc là: Lõm co, r co, r khí và thiên tích

Tùy thu c vào b n ch t kim lo i mà đ co có th l n ho c bé Lõm co th ng

xu t hi n vùng k t sinh sau cùng ph thu c vào ph ng pháp làm ngu i mà có các

- Kh c ph c: T ng c ng quá trình thoát khí khi k t tinh b ng cách t o ra s l u

đ ng c a kim lo i l ng và m n u ph i đ c s y khô tr c khi n u luy n