Chương 2 - Các khái niệm cơ bản về Kim loại và Hợp kim. Những nội dung chính trong chương này gồm có: Tính chất chung của kim loại & hợp kim, khái niệm cơ bản về hợp kim, cấu tạo và sự kết tinh của kim loại. Mời các bạn cùng tham khảo để biết thêm các nội dung chi tiết.
Trang 1Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Ch¬ng II: C¸c kh¸i niÖm c¬ b¶n vÒ Kim lo¹i vµ Hîp kim
Trang 2Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
I Tính chất chung của Kim loại & Hợp kim
1 Cơ tính: là những đặc trng cơ học biểu thị khả năng của kim loại hay hợp
kim chịu tác dụng của các loại tải trọng
1.1 Độ bền: là khả năng của vật liệu chịu tác dụng của ngoại lực mà không
0
mm
N F
P
->> Đơn vị đo độ bền đợc tính bằng N/mm 2 ; kN/m 2 hay MN/m 2
Trang 3Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
(
2 2
D
d D
P HB
Trang 4Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
đợc xác định bằng cách dùng tải trọng P ấn viên bi bằng thép đã nhiệt
luyện có đờng kính 1,587mm tức là 1/16’’ (thang B) hoặc mũi côn bằng
kim cơng có góc ở đỉnh 120 0 (thang C hoặc A) lên bề mặt vật liệu thử
- Thang B: giá trị đo đợc ký hiệu HRB (P = 100kG)
- Thang C: giá trị đo đợc ký hiệu HRC (P = 150kG)
- Thang A: giá trị đo đợc ký hiệu HRA (P = 60kG)
Trang 5Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
1
d
P
HV
Z Phơng pháp đo độ cứng Vicke có đo cho cả vật liệu mềm và vật liệu cứng
có lớp mỏng của bề mặt sau khi thấm than, thấm nitơ, nhiệt luyện v.v
Trang 6Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
1.3 Độ dãn dài tơng đối %: là tỷ lệ tính theo phần trăm giữa lợng dãn dài
sau khi kéo và chiều dài ban đầu
% 100
1
1 1
0
0
l o : chiều dài ban đầu [mm]
Trang 7Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
2 Lý tính: là những tính chất của kim loại thể hiện qua các hiện tợng vật lý
khi thành phần hoá học của kim loại đó không bị thay đổi
2.1 Khối lợng riêng: là khối lợng của 1cm 3 vật chất
] /
[g cm3V
2.3 Tính dãn nở: là khả năng dãn nở của kim loại khi nung nóng
2.4 Tính dẫn nhiệt: là khả năng dẫn dòng nhiệt của kim loại
2.5 Tính dẫn điện: là khả năng truyền dòng điện của kim loại
2.6 Từ tính: là khả năng nhiễm từ của kim loại
Trang 8Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
3 Hoá tính: là độ bền của kim loại đối với những tác dụng hoá học của các
chất khác nh ôxy, nớc axit v.v…mà không bị phá huỷ
3.1 Tính chịu ăn mòn: là độ bền của kim loại đối với sự ăn mòn của các môi
trờng xung quanh
3.2 Tính chịu nhiệt:
3.3 Tính chịu axit:
là độ bền của kim loại đối với sự ăn mòn của ôxy trong không khí ở nhiệt cao hoặc hoặc đối với tác dụng ăn mòn của một vài thể lỏng hoặc thể khí đặc biệt ở nhiệt
độ cao
là độ bền của kim loại đối với sự ăn mòn của axit
Trang 9Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
4 Tính công nghệ: là khả năng của kim loại và hợp kim cho phép gia công
nóng hay gia công nguội
4.1 Tính đúc: đặc trng bởi độ chảy loãng , độ co và tính thiên tích
- Độ chảy loãng biểu thị khả năng điều đầy khuôn của kim loại và hợp kim
- Độ co biểu thị sự co ngót của kim loại khi kết tinh từ lỏng sang đặc
- Tính thiên tích là sự không đồng nhất về thành phần hoá học của kim loại trong
các phần khác nhau của vật đúc
4.2 Tính rèn: là khả năng biến dạng vĩnh cửu của kim loại khi chịu tác dụng
của ngoại lực để tạo thành hình dạng của chi tiết mà không bị phá huỷ
4.3 Tính hàn: là khả năng tạo thành sự liên kết giữa các chi tiết hàn khi
đ-ợc nung nóng cục bộ chỗ mối hàn đến trạng thái chảy hay dẻo
Trang 10Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
II Cấu tạo và sự kết tinh của kim loại:
1 Cấu tạo của kim loại:
Một số chi tiết máy bằng kim loại
Cấu trúc của kim loại
Cấu trúc KL nhìn qua kính hiển vi điện tử
Liên kết kim loại nhờ
đám mây điện tử
Trang 11Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Sơ đồ mạng tinh thể của KL
Ghi nhớ:
- Các nguyên tử KL phân bố theo một quy luật nhất định
- Nhiều mạng tinh thể sắp xếp thành mạng không gian
- Mỗi nút mạng đợc coi là tâm của các nguyên tử
Kim loại có cấu tạo tinh thể
Trang 12Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
M¹ng tinh thÓ cña KL nh×n díi kÝnh hiÓn vi ®iÖn tö
Trang 13Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Trang 14Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
1.2.3 Lục phơng dày đặc :
Ký hiệu:
Ký hiệu:
Trang 15Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Tuỳ theo loại ô cơ bản ngời ta xác định các thông số mạng
Thông số mạng là giá trị độ dài đo theo chiều cạnh của ô cơ bản
Đơn vị đo của thông số mạng là ăangstrong (A o ): 1A o = 10 -8 cm
2 Sự biển đổi mạng tinh thể của kim loại :
Khi điều kiện ngoài thay đổi (áp suất, nhiệt độ, v.v ) tổ chức kim loại sẽ thay đổi theo
Dạng ô cơ bản thay đổi
Thông số mạng có giá trị thay đổi Sự biển đổi mạng tinh thể
- Mạng lập phơng: chỉ có một thông số mạng là a
- Mạng lục giác: có 2 thông số mạng là a và c
Trang 16Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Trang 17Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
3 Sự kết tinh của kim loại
Tuỳ theo vận tốc nguội khác nhau mà lợng tâm mầm xuất hiện nhiều hay ít, sự kết
tinh sẽ tạo ra số lợng đơn tinh thể (hay hạt) nhất định
t o C
(s)
Trang 18Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Trang 19Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Híng kÕt tinh
KÕt tinh kiÓu nh¸nh c©y
Biªn giíi h¹t
Trang 20Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
III Khái niệm cơ bản về hợp kim:
Một số khái niệm:
1 Pha là những phần tử của hợp kim có thành phần đồng nhất ở cùng một trạng thái và
ngăn cách với các pha khác bằng bề mặt phân chia (nếu ở trạng thái rắn thì phải có sự
đồng nhất về cùng một kiểu mạng và thông số mạng)
Một tập hợp các pha ở trạng thái cân bằng gọi là hệ hợp kim
2 Nguyên là một vật chất độc lập có thành phần không đổi , tạo nên các pha của hệ
Trong một số trờng hợp nguyên cũng là các nguyên tố hoá học hoặc là hợp chất hoá
Trang 21Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Trang 22Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
3.2 Hợp chất hoá học:
Pha đợc tạo nên do sự liên kết giữa các nguyên tố khác nhau theo một tỷ lệ xác định
gọi là hợp chất hoá học
Ví dụ: Hợp chất hoá học Fe 3 C (rất ổn định)
3.3 Hỗn hợp cơ học:
Những nguyên tố không hoà tan vào nhau cũng không liên kết để tạo thành hợp
chất hoá học mà chỉ liên kết với nhau bằng lực cơ học thuần tuý, thì gọi hệ hợp kim
đó là hỗn hợp cơ học
hỗn hợp cơ học không làm thay đổi mạng nguyên tử của các nguyên tố thành phần
Trang 23Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Trang 24Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Cách xây dựng Giản đồ trạng thái của hệ Hợp kim
4 Giản đồ trạng thái của hợp kim: là sự biểu diễn quá trình kết tinh của hệ hợp kim
Xây dựng giản đồ trạng thái bằng phơng pháp phân tích nhiệt, nghĩa là thiết lập các đờng nguội
Trang 25Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Các đờng nguội của các hợp kim chì - antimon:
87%Pb 13%Sb
75%Pb 25%Sb
Trang 26Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Dựa vào các đờng nguội, ta xác định đợc các điểm tới hạn của mỗi hợp kim
Đa tất cả các điểm tới hạn lên 1 giản đồ tổng hợp, ta có giản đồ trạng thái của hệ hợp
Trang 27Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Trang 28Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´
Technology
Faculty of Mechanical Engineering
Welding Engineering and Metals´