CH NG 3: KHÁI NI M V H P KIM VÀ GI N Đ TR NG THÁI ƯƠ Ồ Ạ Ề Ợ Ả Ệ
3.4. GI M Đ TR NG THÁI S T - CACBON Ồ Ạ Ắ Ả
3.4.1. Đ c đi m các nguyên (s t - cacbon) ể ặ ắ
a, S tắ
+ Đ c đi m: ể ặ
- S t là nguyên t kim lo i thu c nhóm VIII c a h th ng ắ ố ệ ố ủ ạ ộ
tu n hoàn, nó thu c nhóm kim lo i chuy n ti p; ể ế ầ ạ ộ
ấ ệ ố ệ ắ ấ ắ
- R t khó luy n ra s t nguyên ch t tuy t đ i. S t nguyên ‚ 99,9% và 0,1 ‚ ch t k thu t ch a kho ng 99,3 ứ 0,7% t p ạ ấ ỹ ậ ả
B MÔN V T LI U K THU T
1
Ộ
Ậ
Ậ
Ệ
Ỹ
ch t;ấ
3.4.1. Đ c đi m các nguyên (s t - cacbon) ể ặ ắ
- V c tính s t là kim lo i d o dai song kém b n, các ch ỉ ạ ẻ ề ơ ề
tiêu v c tính nh sau: ắ ư ề ơ
b = 250 N/ mm2;
d Gi ớ ạ
Gi i h n b n kéo: ề ả d i h n ch y: ớ ạ
Đ dãn dài t ộ ươ
0,2 = 120 N/ mm2; ố d = 50%; ng đ i: ố y = 85%; ng đ i:
Đ co th t t ắ ươ ộ
k = 3000 KJ/ m2;
Đ dai va đ p : a ậ ộ
ộ ứ ắ
0C – Fea
i 911 và ồ ồ ươ ể ậ ạ ở
0C ‚
B MÔN V T LI U K THU T
2
Ậ
Ậ
Ệ
Ỹ
Ộ
ng di n tâm: t n t i 991 3920C – ồ ạ ở ậ
Đ c ng HB = 80. - S t là kim lo i có tính thù hình g m: ạ + M ng l p ph ng th tâm: t n t ạ 15390C – Fed ); 13920C ‚ + M ng l p ph ệ ươ ạ Feg
3.4.1. Đ c đi m các nguyên (s t - cacbon) ể ặ ắ
b, Cacbon
Cacbon là nguyên t á kim thu c nhóm IV c a h th ng ố ệ ố ủ ộ
tu n hoàn. Nó t n t i d ồ ạ ướ ầ i các d ng sau: ạ
- Vô đ n hình nh than g , than đá; ư ỗ ị
- Kim c ng v i ki u m ng kim c Đó là ươ ể ạ ớ ươ ng r t c ng. ấ ứ
d ng thù hình không n đ nh. t đ và áp su t cao kim nhi ị Ở ệ ộ ạ ấ ổ
c ng tr lên n đ nh, ươ ở ổ ị
- Graphit v i ki u m ng l c giác x p theo l p. ớ Kho ng ả ụ ể ế ạ ớ
cách gi a các l p khá xa nên l c liên k t gi a chúng y u và ự ữ ữ ế ế ớ
B MÔN V T LI U K THU T
3
Ộ
Ậ
Ậ
Ệ
Ỹ
r t d tách l p. Graphit r t m m. ấ ễ ề ấ ớ
3.4. GI M Đ TR NG THÁI S T - CACBON Ồ Ạ Ắ Ả
3.4.2. T ươ ắ ng tác gi a các bon và s t ữ
a, T o thành dung d ch r n c a Cacbon trong s t ắ ắ
ủ
ạ
ị
rc = 0,077nm < rFe = 0,124 nm
(cid:222) ể Có th hoà tan vào m ng tinh th c a s t d ạ ắ ướ ạ
ể ủ ắ ể ủ ẽ ấ ể ả ạ
i d ng xen k , song hai ki u m ng tinh th c a s t có kh năng hoà tan r t khác nhau.
+ M ng l p ph ạ ậ ươ ng th tâm ể
h ng nhi u nh ng ề ư ố ỗ ổ ẫ – Fea ,Fed rlh < rc tuy nhiên Cacbon v n hoà
S l tan vào Fea (t i biên gi ạ ớ ạ i h t và sô l ch m ng) ệ ạ
0C
Th c t c 0,2% và 1499 ượ ở
0C Cacbon hoà tan đ ượ
B MÔN V T LI U K THU T
4
Ộ
Ậ
Ậ
Ệ
Ỹ
727 ự ế ở Cacbon hoà tan đ c 0,1% vào Fe d .
3.4. GI M Đ TR NG THÁI S T - CACBON Ồ Ạ Ắ Ả
+ M ng l p ph ạ ậ ươ ng di n tâm ệ
S l h ng ít nh ng Cacbon chui vao l ố ỗ ổ ư ử ỗ
h ng d dàng và gây sô l ch m ng. ễ ổ – Feg rlh > rc (cid:222) nguyên t ạ ệ
0C l
727 ng Cacbon có th hoà tan t i 0,8% trong ự ế ở ượ ể ớ
Th c t . Feg
(cid:222) (cid:222) Nh v y ki u m ng l p ph Nh v y ki u m ng l p ph ư ậ ư ậ ể ể ệ ệ ạ ạ ậ ậ
ng di n tâm có kh năng ng di n tâm có kh năng ng ng ả ươ ả ươ ng Cacbon nhi u h n ki u m ng l p ph ng Cacbon nhi u h n ki u m ng l p ph ơ ơ ươ ươ ượ ượ ể ể ề ề ậ ậ ạ ạ
B MÔN V T LI U K THU T
5
Ộ
Ậ
Ậ
Ệ
Ỹ
hoà tan l hoà tan l th tâm. th tâm. ể ể
3.4. GI M Đ TR NG THÁI S T - CACBON Ồ Ạ Ắ Ả
b, T o thành cácbít s t ắ
ạ
+ Fe3C - 6,67% C; + Fe2C - 9,67%; + FeC - 16,67%.
Th c t các h p kim Fe - C ch dùng v i l ự ế ớ ượ ợ
ỉ t quá 5%, nên ch g p h p ch t hoá h c c a Fe ợ ỉ ặ ủ ấ v ượ ng Cacbon không 3C – ọ
Xêmentit:
+ Là lo i pha xen k có ki u m ng ph c t p, nhi t đ ch y ứ ạ ẽ ạ ệ ộ ả
ấ ứ ả
+ Là pha không n đ nh nhi t đ cao nó phân tích thành ể ạ 0C r t c ng và dòn; kho ng 1600 ở ổ ị ệ ộ
ạ H n h p c h c c a h h p kim Fe - C g m cùng tinh và ỗ ồ ợ
B MÔN V T LI U K THU T
6
Ộ
Ậ
Ậ
Ệ
Ỹ
s t và graphit. ắ c, T o thành h n h p c h c ơ ọ ỗ ủ ơ ọ ệ ợ cùng tích. Là h n h p c h c c a dung d ch r n và Xêmentit ủ ợ ơ ọ ợ ỗ ắ ị
3.4. GI M Đ TR NG THÁI S T - CACBON Ồ Ạ Ắ Ả
ủ ả
3.4.3. D ng c a d n đ ồ Gi n đ tr ng thái Fe - C là hai nguyên Fe và C. ạ ồ ạ ả
0,8
B MÔN V T LI U K THU T
7
Ộ
Ậ
Ậ
Ệ
Ỹ
3.4.3. D ng c a d n đ ồ ủ ả ạ
a, Gi n đ pha Fe – Fe ồ ả
3C
- ABCD là đ
ườ
ng l ng; ỏ
- AHJECF là đ
ng đ c;
ườ
ặ
- ECF là đ
ng cùng tinh
ườ
E là đi m cùng tinh;
ể
- PSK là đ
ng cùng tích
ườ
S là đi m cùng tích.
ể
- ES - Gi
i h n hoà tan C
ớ ạ
trong Feg
0,8
B MÔN V T LI U K THU T
8
Ộ
Ậ
Ậ
Ệ
Ỹ
3.4.3. D ng c a d n đ ủ ả ạ ồ
A - 15390C – 0%C B - 14990C – 0,5%C
C - 11470C – 2,14%C D - 16000C – 6,67%C
E - 11470C – 2,14%C F - 11470C – 6,67 %C G - 9110C – 0%C
H - 14990C – 0,1%C
J - 14990C – 0,16%C K - 7270C – 6,67%C L - 00C – 6,67%C
N - 13920C – 0%C
0,8
P - 7270C – 0,02%C
9
Ậ
Ệ
Ỹ
Q - 00C – 0,006%C B MÔN V T LI U K THU T Ộ Ậ S - 7270C – 0,8%C
3.4.3. D ng c a d n đ ủ ả ạ ồ
ộ ể
0C)
- Chuy n bi n bao tinh: (1499 b, Các chuy n bi n khi làm ngu i ế ch mậ ể ế
d fi
H + LB
j
fi g g hay d
0,1 + L0,5
0,16
0C)
- Chuy n bi n cùng tinh: (1147 ể
fi LC
E + Fe3CF)
fi ế (g (g hay L4,3
2,14 + Fe3C6,67)
0,8
B MÔN V T LI U K THU T
10
Ộ
Ậ
Ậ
Ệ
Ỹ
0C)
3.4.3. D ng c a d n đ ủ ạ ả ồ
ể
g fi
P + Fe3CK]
S
fi - Chuy n bi n cùng tích: (727 ế [a [a hay g
0,02 + Fe3C6,67]
0,8
t pha - S ti ự ế
Fe3C d kh i ỏ ư dung d ch r n c a C – Fe ủ ắ ị
ị
trong các dung d ch: +Trong Feg theo đ ng ES; ườ
0,8
theo đ
B MÔN V T LI U K THU T
11
Ộ
Ậ
Ậ
Ệ
Ỹ
ng PQ. ườ + trong Fea
3.4.3. D ng c a d n đ ủ ả ạ ồ
c, T ch c m t pha ứ ổ ộ
* Xêmentit (Xe - Fe3C)
- Là pha xen k có ki u m ng ph c t p v i ể ứ ạ ớ 6,67%C; ẽ ạ
- Đ c ng c a ộ ứ ủ Xe cao (kho ng 800 HB) r t c ng và dòn; ấ ứ ả
- Xe đ ượ c phân thành ba lo i: ạ
+ XeI;
+ XeII;
B MÔN V T LI U K THU T
12
Ộ
Ậ
Ậ
Ệ
Ỹ
+ XeIII.
3.4.3. D ng c a d n đ ủ ạ ả ồ
+ Xêmentit th nh t c t o thành t ứ ượ ạ ừ dung d ch l ng ị ỏ ấ (XeI) đ
theo đ 11470C v it tinh th th to. ườ DC t ng ừ 16000C ‚ ể ớ ớ
c t o thành ỉ ượ ạ - XeI ch đ
khi %C > 4,3%.
0,8
B MÔN V T LI U K THU T
13
Ộ
Ậ
Ậ
Ệ
Ỹ
3.4.3. D ng c a d n đ ủ ả ạ ồ
+ Xêmentit th hai c t o thành t ứ ượ ạ ừ dung d ch r n ị ắ (XeII) đ
theo đ trong kho ng nhi ng ES ườ t đ ộ ệ ả ừ
ủ ả ộ ừ
t Austenit 11470‚ 7270C, khi đ hoà tan c a Cacbon trong Fe gi m t 2,14% fi 0,8%:
c t o thành ỉ ượ ạ - XeII ch đ
khi %C > 0,8%;
ườ ng có d ng m ng ạ ạ - XeII th
l ướ i bao quanh h t Peclit làm ạ
gi m m nh đ d o, đ dai. ộ ẻ ạ ả ộ
0,8
B MÔN V T LI U K THU T
14
Ộ
Ậ
Ậ
Ệ
Ỹ
3.4.3. D ng c a d n đ ủ ạ ả ồ
c t o thành t + Xêmentit th baứ ượ ạ ừ dung d ch r n ị ắ
Peclit theo đ ng t đ < 7 (XeIII) cũng đ nhi PQ, ườ 270C, Khi đ hoà tan c a ộ ủ
fi ở Cacbon trong Peclit gi m t ệ ộ 0,02 0,006%. ả ừ
c t o thành r t ít ượ ạ ấ - XeIII đ
v i l ớ ượ ng nh nên có th b ể ỏ ỏ
qua.
a +XeIII
0,8
B MÔN V T LI U K THU T
15
Ộ
Ậ
Ậ
Ệ
Ỹ
3.4.3. D ng c a d n đ ủ ả ạ ồ
* Ferit (a
- F - Fea )
- Là dung d ch r n xen k c a Cacbon trong ẽ ủ ắ ị Fea có m ng ạ
ng th tâm trên gi n đ tr ng thái Ferit có vùng l p ph ậ ươ ồ ạ ể ả ở
0C là
GPQ. Đ hoà tan c a Cacbon trong r t nh : 727 ủ ộ ỏ ở ấ Fea
0,02%, còn - Có th coi ể 0ở 0C là 0,006%: Ferit là s t nguyên ch t; ắ ấ
- Ferit là pha d o và dai. ẻ
a +XeIII
0,8
B MÔN V T LI U K THU T
16
Ộ
Ậ
Ậ
Ệ
Ỹ
3.4.3. D ng c a d n đ ủ ạ ả ồ
* Austenit (g
- Feg ):
- Là dung d ch r n xen k c a ẽ ủ ắ ị
Cacbon trong Fe, có d ng l p ạ ậ
ph ươ ng di n tâm. Đ hoà tan c a ộ ủ ệ
Cacbon trong Fe ở 11470C là
2,14% và ở 7270C là 0,8%.
0,8
B MÔN V T LI U K THU T
17
Ộ
Ậ
Ậ
Ệ
Ỹ
3.4.3. D ng c a d n đ ủ ả ạ ồ
0C;
+ Austenit là pha d o dai song nó ch t n t i nhi ỉ ồ ạ ở ẻ t đ ệ ộ
l n h n 727 ơ ớ
+ T ch c ứ Austenit là các h t sáng đa c nh có song tinh ạ ạ ổ
ng song song c t ngang h t (th nh tho ng có hai đ ả ỉ ườ ạ ). R t ít khi ấ ắ
quan sát đ ch c này vì nó nhi t đ cao; c t ượ ổ ứ ở ệ ộ
+ Khi l ng Mn ho c Ni l n m i làm Austenit t n t ượ ặ ớ ớ ồ i ạ ở
B MÔN V T LI U K THU T
18
Ộ
Ậ
Ậ
Ệ
Ỹ
nhi ng. t đ th ệ ộ ườ
3.4.3. D ng c a d n đ ủ ả ạ ồ
d, T ch c hai pha ứ ổ
* Peclit (P- [Fea + Fe3C]): - Là h n h p c h c cùng tích c a ơ ọ
ỗ ợ ủ Ferit và Xêmentit (F
+Xe). Khi thành ph n hoá h c c a Austenit là 0,8%C s x y ra ủ ẽ ả ầ ọ
0C:
727 chuy n bi n cùng tích ế ể ở
Fe(C)0,8 [F +Xe]
Austenit Peclit
0,8
B MÔN V T LI U K THU T
19
Ộ
Ậ
Ậ
Ệ
Ỹ
3.4.3. D ng c a d n đ ủ ả ạ ồ
+ G m Peclit t m và Peclit h t; ấ ạ ồ
+ Peclit t m là t ch c có Xêmentit d ng t m. T ch c t ấ ổ ứ ở ạ ứ ế ấ ổ
vi có các v ch Xêmentit t i trên n n Peclit sáng; ạ ố ề
+ Peclit h t là t ch c có Xêmentit d ng h t. ạ ổ ứ ở ạ ạ
B MÔN V T LI U K THU T
Peclit h tạ
Ộ
Ậ
Ậ
Ệ
Ỹ
Peclit t mấ 20
3.4.3. D ng c a d n đ ủ ạ ả ồ
+ Xe) – (P + Xe) ]:
* Lêđêburít [Le – (g - Là h n h p c h c cùng tinh c a ơ ọ ỗ
ợ ủ Austenít và Xêmentít.
ượ
ng C = 4,3%C 0C x y ra chuy n ả ể ở
+ Xe)
+ Khi hàm l và 1147 bi n cùng tinh: ế (g L4,3 fi
+ t0 < 7270C: có ph n ng ả ứ
cùng tích g Peclít.
fi Le fi
(P + Xe)
ợ Ferit ỗ
+ Lêđêburít là h n h p và Xêmentít, r t c ng và dòn. ấ ứ
0,8
(F + XeI) + XeII
B MÔN V T LI U K THU T
21
Le fi Ậ
Ộ
Ậ
Ệ
Ỹ
3.4.3. D ng c a d n đ ủ ả ạ ồ
e, Các đi m t i h n ể ớ ạ
tr ng thái ể ớ ạ
Các đi m t r n c a h p kim Cacbon và đ ắ ệ ợ
ủ đây ta ch xét 3 đi m t t đ chuy n bi n i h n là các nhi ể ệ ộ c ký hi u b ng ch ượ ằ i h n có liên quan đ n nhi t luy n ế ở ạ ữ A. ế ớ ạ ể ệ ệ Ở
ỉ là A1, A3 và Acm.
ể ế
+ A1(7270C) – PSK chuy n bi n cùng tích:
- Khi làm ngu i: ộ
Austenit P(F + Xe);
- Khi nung nóng:
P(F + Xe) Austenit.
B MÔN V T LI U K THU T
22
Ộ
Ậ
Ậ
Ệ
Ỹ
3.4.3. D ng c a d n đ ủ ả ạ ồ
+ A3 (911 7270C) - GS.
- Khi làm ngu i: ộ Austenit Ferít - Khi nung nóng: Ferít hoà tan vào Austenit.
+ Acm (1147 7270C) - ES.
B MÔN V T LI U K THU T
23
Ộ
Ậ
Ậ
Ệ
Ỹ
- Khi làm ngu i: ộ Austenit Xe - Khi nung nóng: Xe hoà tan vào Austenit.
3.4.3. D ng c a d n đ ủ ạ ả ồ
- Vói nhi t đ chuy n bi n khi nung nóng có thêm “C” và khi ệ ộ ế
ể làm ngu i có thêm ch “r” đi n vào sau ch A. ữ ữ ề ộ
- Ta luôn có : Ac1 > A1 > Ar1 Ac3 > A3 > Ar3
Accm > Acm > Arcm
0,8
B MÔN V T LI U K THU T
24
Ộ
Ậ
Ậ
Ệ
Ỹ
3.4. GI M Đ TR NG THÁI S T - CACBON Ồ Ạ Ắ Ả
3.4.4. T ch c t
vi c a thép và gang theo gi n đ tr ng thái Fe - C
ổ ứ ế
ồ ạ
ủ
ả
a, Khái ni m v thép và gang ề ệ
- Thép và gang đ u là h p ch t ề ấ ợ
. c a Fe – C ủ
ấ ả ạ ổ
ch c - T t c các lo i thép có t ứ và c tính là khác nhau. Khi nung ơ
nóng trên đ ng GSE thì có ườ
g chung m t pha duy nh t là: ộ ấ
c coi là v t li u d o;
ậ ệ ẻ ượ
- Thép đ - Tính đúc th p.ấ
0,8
B MÔN V T LI U K THU T
25
Ộ
Ậ
Ậ
Ệ
Ỹ
3.4. GI M Đ TR NG THÁI S T - CACBON Ồ Ạ Ắ Ả
- Gang là h p kim Fe - C v i thành ph n C > 2,14% ầ ợ ớ
- Gang dòn không th bi n ế ể
d ng đ c; ạ ượ
- Gang có tính đúc t t;ố
ả ạ ồ
B MÔN V T LI U K THU T
26
Ộ
Ậ
Ậ
Ệ
Ỹ
- Gang theo gi n đ tr ng thái Fe – C là gang tr ng.ắ
3.4. GI M Đ TR NG THÁI S T - CACBON Ồ Ạ Ắ Ả
ạ ồ
ứ ổ b, Các lo i thép, gang theo gi n đ pha Fe – C ả * T ch c tê vi c a thép Cacbon ủ
ng 0,7% ượ C = 0,1 ‚
ướ ch c t – có hàm l Ferít + Peclit + Thép tr - V i t ớ ổ c cùng tích vi là: ứ ế
g
0,8
B MÔN V T LI U K THU T
27
Ộ
Ậ
Ậ
Ệ
Ỹ
3.4. GI M Đ TR NG THÁI S T - CACBON Ồ Ạ Ắ Ả
+ Thép cùng tích – Có hàm l ng ượ C = 0.8 %
- V i t ch c t vi là Peclít (P). ớ ổ ứ ế
Peclit t mấ Peclit h tạ
0,8
B MÔN V T LI U K THU T
28
Ộ
Ậ
Ậ
Ệ
Ỹ
3.4. GI M Đ TR NG THÁI S T - CACBON Ồ Ạ Ắ Ả
+ Thép sau cùng tích – Có hàm l ng ượ C > 0,8%
- V i t ch c t vi là ớ ổ ứ ế P + XeII
0,8
B MÔN V T LI U K THU T
29
Ộ
Ậ
Ậ
Ệ
Ỹ
3.4. GI M Đ TR NG THÁI S T - CACBON Ồ Ạ Ắ Ả
vi c a gang tr ng. ủ ắ ứ ế ổ
ch c t vi thành ph n Cacbon có th chia giang tr ng ứ ế ể ắ ầ
* T ch c t - Theo t ổ làm 3 lo i:ạ
c cùng tinh ch c: ứ
B MÔN V T LI U K THU T
30
Ộ
Ậ
Ậ
Ệ
Ỹ
+ Gang tr ng tr ướ ắ có %C < 4,3% v i t ớ ổ P + XeII + Le
3.4. GI M Đ TR NG THÁI S T - CACBON Ồ Ạ Ắ Ả
+ Gang tr ng cùng tinh có hàm l ng ắ ượ C = 4,3%
B MÔN V T LI U K THU T
31
Ộ
Ậ
Ậ
Ệ
Ỹ
v i t Le(P + Xe) ớ ổ ch c: ứ
3.4. GI M Đ TR NG THÁI S T - CACBON Ồ Ạ Ắ Ả
+ Gang tr ng sau cùng tinh có hàm l ng ượ C > 4,3%
B MÔN V T LI U K THU T
32
Ộ
Ậ
Ậ
Ệ
Ỹ
ch c: v i t ớ ổ ắ ứ Le + XeI
