BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC BÀI 1: CHUẨN BỊ MẪU ĐỂ NGHIÊN CỨU TỔ CHỨC TẾ VI CỦA KIM LOẠI VÀ HỢP KIM

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC BÀI 1: CHUẨN BỊ MẪU ĐỂ NGHIÊN CỨU TỔ CHỨC TẾ VI CỦA KIM LOẠI VÀ HỢP KIM GVHD: ThS... BÀI 1: CHUẨN BỊ MẪU ĐỂ NGHIÊN CỨU TỔ CHỨC TẾ VI CỦA KIM LOẠI VÀ HỢ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM

Ho Chi Minh University of Technology and Education

………… o0o…………

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC

BÀI 1: CHUẨN BỊ MẪU ĐỂ NGHIÊN CỨU

TỔ CHỨC TẾ VI CỦA KIM LOẠI VÀ HỢP KIM

GVHD: ThS NGUYỄN THANH TÂN

SVTH: CAO VĂN ĐỨC HIỀN MSSV: 19344030

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN

Điểm: ………

KÝ TÊN

BÀI 1: CHUẨN BỊ MẪU ĐỂ NGHIÊN CỨU TỔ CHỨC TẾ VI CỦA

KIM LOẠI VÀ HỢP KIM

I MỤC TIÊU MÔN HỌC

- Đánh giá được tầm quan trọng của công tác chuẩn bị mẫu nghiên cứu

- Chọn mẫu kim loại để nghiên cứu

- Thực hành các bước để chuẩn bị mẫu nghiên cứu: mài - đánh bóng - tẩm thực

- Sử dụng thiết bị và vật tư cho việc làm mẫu nghiên cứu

- Chọn dung dịch tẩm thực thích hợp

II CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Cấu tạo của kim loại và hợp kim

Vật liệu kim loại thường có cấu tạo gồm nhiều đơn tinh thể

liên kết chặt chẽ với nhau, được gọi là đa tinh thể.Đơn tinh

thể được coi là tinh thể hoàn chỉnh, đa tinh thể gồm nhiều

đơn tinh thể Từng đơn tinh thể trong đa tinh thể được gọi là hạt tinh thể, do đó cấu trúc đa tinh thể còn được gọi là cấu trúc (tổ chức) hạt.Các nguyên tử trong từng hạt tinh thể luôn luôn sắp xếp một cách có trật tự.Các nguyên tử ở biên giới hạt thường sắp xếp không trật tự do tác động của các hạt xung quanh.Hợp kim được cấu tạo từ một hoặc nhiều pha Các pha khác nhau đều

có các tính chất đặc trưng khác nhau (cơ tính, lý tính, hóa tính) Mục đích của chuẩn bị mẫu là

để nghiên cứu, phân biệt rõ cấu trúc (tổ chức) hạt, biên giới hạt, các pha… khi quan sát dưới kính hiển vi kim loại Công việc này được gọi là nghiên cứutổ chức tế vi.Đặc điểm và các phương pháp đo độ cứng:

2.2 Nghiên lý nghiên cứu tổ chức tế vi

Quan sát hình ảnh phóng đại của bề mặt mẫu đã được chuẩn bị, thông qua kính hiển vi Ban đầu, chiếu chùm tia sáng vuông góc vào mặt mẫu được mài bóng, chùm tia phản xạ toàn phần

Vì vậy, mẫu có màu sáng khi quan sát dưới kính hiển vi Sau đó sử dụng dung dịch thích hợp

để ăn mòn trên mặt mẫu đã mài bóng, do mẫu tạo bởi các pha có tính chất hóa học khác nhau nên ăn mòn trên từng pha, cũng như giữa hạt tinh thể và biên giới hạt khác nhau, từ đó làm xuất hiện độ mấp mô khác nhau

Hình 1.1 - Hạt và biên

giới hạt

Sự tương phản sáng tối giữa các pha, hạt và biên giới hạt, sẽ làm nổi rõ tổ chức tế vi của

kim loại – hợp kim

2.3 Chọn và cắt mẫu

- Chọn mẫu: Tùy theo yêu cầu và nhiệm vụ của nghiên cứu và thí nghiệm mà ta chọn mẫu cho phù hợp

- Máy cắt mẫu

Hình 1.2 - Máy cắt mẫu

Cắt mẫu: dựa vào mục đích quan sát mà ta có thể cắt mẫu theo tiết diện ngang hoặc cắt

theo dọc trục Kích thước mẫu: 10x10; 10x10 mm Với các thép và gang đã nhiệt luyện thì yêu cầu nhiệt độ của vị trí cắt không quá 1000C

a) Cắt theo tiết diện ngang b) Cắt theo tiết diện dọc

Hình 1.3 - Các kiểu cắt mẫu

2.4 Mài mẫu

2.4.1 Mài thô

Mẫu được mài trên máy mài hoặc đánh bằng giấy nhám hạt thô sao cho hai mặt đối diện (AB) song song với nhau, sau đó vát mép

Hình 1.4 - Máy mài Giấy nhám: Giấy nhám có các số 180; 240; 320; 400; 600 v v…Con số chỉ số hạt mài

trên 1 cm2 Đầu tiên mài trên giấy nhám 180: Giấy nhám đặt trên mặt bàn phẳng (tấm kính), dùng tay nắm chặt mẫu, tì nhẹ mặt mẫu vào mặt giấy nhám vị trí 1, đẩy mẫu tới vị trí 2, nhấc mẫu lên khỏi bề mặt giấy nhám, đưa về vị trí 1 và lặp lại động tác đã thực hiện

Hình 1.5 - Mài mẫu

Sau khi mài 50÷70 lần, bề mặt mẫu chỉ còn các đường song song Sau đó quay mẫu 900,

tiếp tục mài trên giấy nhám, khử các hệ xước cũ và tạo hệ xước mới Lặp đi lặp lại bước mài

và xoay từ 3-5 lần Quan sát bằng mắt thường, thấy các hệ xước đều và sâu như nhau thì lần lượt chuyển sang giấy nhám cỡ 240, sau đó 320 và cuối cùng là cỡ 400

Chú ý: Khi chuyển từ giấy mài thô sang giấy mịn hơn phải lau sạch mẫu để tránh hạt mài thô

bám trên mẫu chuyển sang giấy nhám mịn hơn

2.2.2 Mài bóng

Sau khi hoàn tất mài thô, ta tạo được bề mặt tương đối phẳng nhưng bề mặt vẫn tồn tại các vết xước khá lớn→ đem rửa sạch → đánh bóng để xóa các vết xước trên bề mặt mẫu Mài bóng bằng miếng dạ hay vải nỉ kết hợp với một số hỗn hợp đánh bóng Một số hỗn hợp được dùng để đánh bóng mẫu

Bảng 1.1 – Thành phần hỗn hợp đánh bóng thông dụng

Nếu sau khi mài bóng, quan sát trên kính hiển vi vẫn thấy còn vết xước thì phải tiến hành mài bóng lại Sau khi mài bóng xong, phải rửa mẫu lại cho thật sạch và sấy khô mẫu

2.2.3 Tẩm thực

Muốn nghiên cứu tổ chức tế vi cần phải tẩm thực mẫu Tẩm thực là quá trình ăn mòn bề mặt kim loại bằng các dung dịch hóa học thích hợp Dung dịch hóa học được gọi là dung dịch tẩm thực

Một số dung dịch tẩm thực thông dụng:

Bảng 1.2 - Dung dịch tẩm thực thông dụng

Với thép cacbon ta sử dụng dung dịch 4% HNO3 trong cồn > 900, nhúng mẫu vào dung dịch và giữ trong thời gian từ vài giây tới vài chục giây

Hình 1.6 - Tẩm thực và rửa mẫu

Sau đó rửa sạch bề mặt ở vòi nước chảy để tránh ăn mòn hóa học sâu vào bề mặt kim loại, cuối cùng rửa lại bằng cồn và đem sấy khô Nếu quan sát trên kính hiển vi,

✓ Các đường biên giới hạn đứt đoạn là tẩm thực chưa đủ thời gian, phải đem tẩm thực thêm

✓ Ngược lại, bề mặt mẫu có màu đen đậm, độ tương phản kém thì mẫu đã tẩm thực quá lâu, phải đem đánh bóng và tẩm thực lại

III CÁC BƯỚC THỰC HIỆN

1 Tiến hành mài mẫu lần lượt với các mẫu giấy nhám từ thô tới tinh như P180, P240, P320, P400

Cách mài mẫu:

- Đặt giấy nhám lên bề mặt phẳng, sạch

- Dùng tay cầm mẫu di chuyển dọc theo giấy nhám lên xuống 5 lần

- Dùng tay cầm mẫu di chuyển ngang theo giấy qua lại xuống 5 lần

- Lặp lại chu trình trên 10 lần cho giấy P100, P180, P320, P600 và P1000

Hướng mài Mẫu cần mài

Lưu ý:

-Giấy càng mịn thì thao tác càng nhẹ nhàng

-Mẫu đạt yêu cầu khi bề mặt sáng, phẳng, ít vết xước – vết xức

2 Đánh bóng bằng máy đánh bóng:

Thao tác đánh bóng: Di chuyển mẫu theo hình tam giác hoặc xoay mẫu

tại chỗ

Sau khi đánh bóng xong dùng cồn rửa sạch mặt đánh bóng sau đó dùng bông lau khô rồi sấy khô bằng máy sấy

Xem dưới kính hiển vi rồi lưu hình ảnh lần 1

3 Lưu ảnh lần 1 mẫu đánh bóng đã đạt

Trình tự thao tác :

• Cắm điện, bật công tắc đèn, điều chỉnh ánh sáng phù hợp (không nên để đèn sáng quá

dễ đứt tim bóng đèn)

• Chọn vật kính, thị kính; điều chỉnh dãn cách mắt

• Đặt mẫu lên bàn mẫu, dùng núm điều chỉnh để mẫu ở vị trí trực diện với vật kính

• Điều chỉnh thô kết hợp với quan sát trong thị kính, khi ánh sáng trong thị kính sáng hẳn lên là lúc sắp nhìn thấy tổ chức tế vi, lúc này cần điều chỉnh nhẹ nhàng từng chút một để

có thể quan sát tổ chức tế vi hơi mờ

• Điều chỉnh tinh để nhìn rõ tổ chức tế vi

Hình 1.7 – Kính hiển vi

4 Tẩm thực bằng dung dịch axit

5 Lưu ảnh lần 2 sau khi tẩm thực

QUY TRÌNH BÀI: “CHUẨN BỊ MẨU ĐỂ NGUYÊN CỨU TỔ CHỨC TẾ VI”

IV KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

4.1 Mẫu trước khi tẩm thực

4.2 Mẫu sau khi tẩm thực

V NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ

Dựa trên tổ chức tế vi của mẫu được nhận (ảnh mẫu sau khi tẩm thực), ta có thể đưa ra

kết kết quả như sau:

- Mẫu là thép trước cùng tích với tỉ lệ cacbon nhỏ hơn 0,80%C

- Tổ chức ở nhiệt độ thường: Ferrite + Pearlite

- Theo tính toán từ qui tắc đòn bẩy, khi lượng cacbon tng lên thì tỷ lệ phần Pearlite (màu

tối) trong tổ chức tăng lên, còn ferrite (phần sáng) giảm đi Nếu không chứa cacbon hay

quá ít cacbon (0.02-0.05) tức là màu sáng hoàn toàn Với 0.1% C thì tỷ lệ phần tối là 1/8, với 0.4% C thì tỷ lệ phần sáng là 1/2 và với 0.6% C là 3/4, cuối cùng với 0.8% là tối hoàn toàn