Cấu tạo và tính chất hoá học của Hợp Kim và ứng dụng

Tuy nhiên, khi làm nguội ở trạng thái rắn sẽ hình thành các tổ chức pha của hợp kim, có thể sẽ rất khác nhau do tác dụng với nhau giữa các nguyên tố.. Có thể có các tổ chức pha như sau:

Cấu tạo và tính chất hoá học của Hợp Kim và ứng dụng

Nhóm 3 :

Phạm xuân Hoàng

Trần ngọc Duy

Nguyễn huỳnh gia Bảo

I Cấu tạo hợp kim

• a Khái niệm về hợp kim

• v Định nghĩa

– Hợp kim là vật thể có chứa nhiều nguyên tố và mang tính chất kim loại

Nguyên tố chủ yếu trong hợp kim là nguyên tố kim loại.

– v Ưu điểm của hợp kim so với kim loại

– Trong lĩnh vực cơ khí, hợp kim được sử dụng rộng rãi vì các ưu điểm sau:

– - Cơ tính hợp kim phù hợp với vật liệu chế tạo cơ khí: đối với ngành cơ khí vật liệu sử dụng phải có các yêu cầu như độ bền cao, tuổi thọ sử dụng lâu Về mặt này thì hợp kim hơn hẳn kim loại nguyên chất, chúng có độ cứng, độ bền cao hơn hẳn trong khi độ dẻo và độ dai vẫn đủ cao.

– - Tính công nghệ thích hợp: kim loại nguyên chất có tính dẻo cao dễ gia công áp lực nhưng khó đúc, gia công cắt kém, không hóa bền được bằng nhiệt

luyện Hợp kim có tính công nghệ khác nhau và phù hợp với từng điều kiện gia công: gia công áp lực ở trạng thái nóng và nguội, đúc, gia công cắt, nhiệt

luyện… đảm bảo cho chế tạo sản phẩm có năng suất cao.

– - Giá thành hạ hơn: dễ chế tạo hơn do không phải khử bỏ các tạp chất một

cách triệt để như kim loại.

• b Các dạng cấu tạo của hợp kim

• Có thể nói tính chất của hợp kim phụ thuộc vào sự kết hợp của các nguyên tố cấu tạo nên chúng Khi ở dạng lỏng, các nguyên tố hòa tan lẫn nhau để tạo nên dung dịch lỏng Tuy nhiên, khi làm nguội ở trạng thái rắn sẽ hình thành các tổ chức pha của hợp kim, có thể

sẽ rất khác nhau do tác dụng với nhau giữa các nguyên tố Có thể

có các tổ chức pha như sau:

• Tổ chức một pha (một kiểu mạng tinh thể):

• Khi các nguyên tố trong hợp kim tác dụng hòa tan ở trạng thái rắn, gọi là dung dịch rắn

• Khi các nguyên tố trong hợp kim tác dụng hóa học ở trạng thái rắn, gọi là hợp chất hóa học

• Tổ chức hai pha trở lên (có từ hai kiểu mạng tinh thể trở lên): khi giữa các pha trong hợp kim có tác dụng cơ học với nhau gọi là hỗn hợp cơ học

• c Dung dịch rắn

• Khi nguyên tử của hai hay nhiều nguyên tố được sắp xếp trong cùng một kiểu mạng Có thể chia dung dịch rắn làm hai loại: dung dịch rắn xen kẽ và dung dịch rắn thay thế

• Dung dịch rắn xen kẽ Nếu nguyên tử của nguyên tố hòa tan (B) xen kẽ ở khoảng hở của các nguyên tử trong dung môi (A) thì ta

có dung dịch rắn xen kẽ Sự hòa tan xen kẽ bao giờ cũng có giới hạn

• - Dung dịch rắn thay thế Nếu nguyên tử của nguyên tố hòa tan (B) thay thế nguyên tử của nguyên tố dung môi (A) thì ta có dung dịch rắn thay thế

• - Cơ tính chung của dung dịch rắn: có độ cứng thấp, độ bền thấp

tuy nhiên độ dẻo và độ dai cao do có cấu tạo mạng tinh thể của kim loại nguyên chất

d Hợp chất hóa học

• Trong nhiều loại hợp kim, nhiều pha được tạo thành do sự liên kết giữa các nguyên tố khác nhau theo một tỷ lệ nhất định gọi là hợp chất hóa học Mạng tinh thể của hợp chất khác với mạng thành phần Hợp chất hóa học trong hệ

có tính ổn định cao hoặc có nhiều dạng hợp chất khác nhau.

• Ví dụ: Nguyên tố sắt và cacbon tạo nên Fe 3 C rất ổn định, nhưng nguyên tố

Cu với Zn có thể cho ta nhiều dạng hợp chất như: CuZn, Cu 3 Zn 3 , CuZn 3 ,…

• - Cơ tính chung của hợp chất hóa học: có độ cứng cao, độ dòn cao do có kiểu

mạng tinh thể phức tạp không giống với kiểu mạng của kim loại nguyên chất đồng thời có nhiệt độ phân hủy cao (t 0nc cao).

• Trong hệ hợp kim, có những nguyên tố không hòa tan vào nhau cũng không liên kết tạo thành hợp chất hóa học mà chỉ liên kết với nhau bằng lực cơ học thuần túy, thì gọi hợp kim đó là hỗn hợp cơ học Như vậy hỗn hợp cơ học không làm thay đổi mạng nguyên tử của nguyên tố thành phần Vì để tạo được liên kết cơ học nguyên tử các nguyên tố thành phần khác nhau nhiều về

kích thước và mạng tinh thể

• Cơ tính chung của hỗn hợp cơ học: phụ thuộc vào cơ tính của các pha tạo thành Muốn đánh giá cơ tính của hợp kim tạo thành tại nhiệt độ xác định phải căn cứ vào tỉ lệ cấu tạo và cơ tính của các pha tạo thành

• Hợp kim cứng là hợp kim được chế tạo bằng phương pháp luyện kim bột mà thành phần

chủ yếu của nó là những cacbit vonfram WC, cacbit titan TiC hoặc cacbit khác ở dạng hạt rất nhỏ được kết dính với nhau bằng nguyên tố

coban.

• Tùy thuộc vào số lượng cacbit mà hợp kim

cứng được phân thành 2 nhóm: nhóm một

cacbit vonfram và nhóm hai cacbit vonfram và titan.

* Quá trình chế tạo hợp kim

• a Tính chất

• Căn cứ vào định nghĩa ta biết được cấu tạo chủ yếu của hợp kim cứng là những cacbit mạnh Do đó

ngay sau khi chế tạo nó đã có những tính chất sau:

• - Tính cứng nóng cao (800 - 10000C).

• - Độ cứng rất cao (70 - 75 HRC hoặc 82 - 90

HRA).

• - Tính chống mài mòn rất tốt.

• - Rất dòn.

• Các tính chất này phụ thuộc vào các loại cacbit

theo thứ tự tăng dần độ cứng, tính chống mài mòn

b.Một số loại hợp kim thường gặp và

ứng dụng

Làm đồ trang sức

Làm vỏ,khungcủa đi n thoại ện thoại

B vuốt của người sói ^^ ộ vuốt của người sói ^^

M t số b ph n của xe máy ộ vuốt của người sói ^^ ộ vuốt của người sói ^^ ận của xe máy

• a.khái niệm về giản đồ trạng thái

-không có quy luật chung đê xác định sự tương tác giữa các nguyên tố ở trạng thái rắn Đối với từng cặp nguyên tố, quy luật tương tác giữa chúng chỉ biết được bằng thực nghiệm và được ghi lại nhờ giản đồ trạng thái

b.Công dụng của giản đồ trạng thái

-Giản đồ pha (còn gọi là giản đồ trạng thái hay giản đồ cân bằng) của một hệ là công cụ để biểu thị mối quan hệ giữa nhiệt

độ, thành phần và số lượng (tỷ lệ) các pha (hoặc tổ chức) của

hệ đó ở trạng thái cân bằng Các hệ có giản đồ pha khác nhau và chúng được xây dựng chỉ bằng thực nghiệm Trong thực tế không có hai giản đồ pha nào giống nhau hoàn toàn vì tương tác giữa các cấu tử xảy ra rất phức tạp từ kiểu pha, các phản ứng cho đến nhiệt độ tạo thành

- Hiện nay người ta đã xây dựng được hầu hết các hệ hai cấu tử

giữa các kim loại, kim loại với á kim và các hệ ba cấu tử thường

gặp rất thuận tiện cho việc tra cứu.

Hệ một cấu tử không có sự biến đổi thành phần nên giản đồ pha của nó chỉ có một trục, trên đó đánh dấu nhiệt độ chảy (kết tinh) và các nhiệt độ chuyển biến thù hình (nếu có) như ở hình 3.6 cho trường hợp của sắt.

Giản đồ pha hệ hai cấu tử có hai trục: trục tung biểu thị nhiệt độ, trục hoành biểu thị thành phần (thường theo % khối lượng) với

những đường phân chia các khu vực pha theo các nguyên tắc sau:

- Xen giữa hai khu vực một pha là khu vực hai pha tương ứng.

- Mỗi điểm trên trục hoành biểu thị một thành phần xác định của hệ.

*Giản đồ pha của sắt (Fe)

Theo chiều từ trái sang phải tỷ

lệ cấu tử B tăng lên, còn từ phải sang trái tỷ lệ của cấu tử A tăng lên, hai đầu mút tương ứng với hai cấu tử nguyên chất: A (trái),

B (phải) Ví dụ trên hình 3.7 điểm C ứng với thành phần có 30%B (tỷ lệ của cấu tử thứ hai là phần còn lại, tức 70%A), điểm D: 80%B + 20%A

*Các trục của giản đồ pha hệ hai cầu tử

- Đường thẳng đứng bất kỳ

biểu thị một thành phần xác định nhưng ở các nhiệt độ khác nhau Ví dụ đường thẳng đứng qua D biểu thị sự thay đổi nhiệt

độ của thành phần này (80%B +20%A).

- Hai trục tung chính là giản đồ pha của từng cấu tử tương ứng (trái cho A, phải cho B).

Do được biểu thị trên mặt phẳng một cách chính xác nên

từ giản đồ pha của hệ hai cấu

tử dễ dàng xác định được các thông số sau đây cho một thành phần xác định ở nhiệt độ nào đó.

cảm ơn cô và các bạn đã thẽo dõi  bài thuyết trình của nhóm em