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.
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Bài giảng môn Cơ khí đại cương: Chương 2 - ThS. Vũ Đình Toại
- Bộ môn Biên soạn:
CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG
HÀN & CNKL ThS. Vũ Đình Toại
Ch¬ng II: C¸c kh¸i niÖm c¬ b¶n vÒ Kim lo¹i vµ Hîp kim
- Bộ môn Biên soạn:
CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG
HÀN & CNKL ThS. Vũ Đình Toại
I. TÝnh chÊt chung cña Kim lo¹i & Hîp kim
1. C¬ tÝnh: lµ nh÷ng ®Æc trng c¬ häc biÓu thÞ kh¶ n¨ng cña kim lo¹i hay hîp
kim chÞu t¸c dông cña c¸c lo¹i t¶i träng
1.1. §é bÒn: lµ kh¶ n¨ng cña vËt liÖu chÞu t¸c dông cña ngo¹i lùc mµ kh«ng
bÞ ph¸ huû. §é bÒn ®îc ký hiÖu lµ
S¬ ®å mÉu ®o ®é bÒn kÐo k
k: ®é bÒn kÐo
n: ®é bÒn nÐn P
u: ®é bÒn uèn k 2
( N / mm )
x: ®é bÒn xo¾n F0
->> §¬n vÞ ®o ®é bÒn ®îc tÝnh b»ng N/mm2; kN/m2 hay MN/m2
- Bộ môn Biên soạn:
CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG
HÀN & CNKL ThS. Vũ Đình Toại
1.2. §é cøng: lµ kh¶ n¨ng cña vËt liÖu chèng l¹i biÕn d¹ng dÎo côc bé khi cã
ngo¹i lùc t¸c dông
1.2.1. §é cøng Brinen - Brinell: HB [kG/mm2]
HB
P D 2 D
F D2 d 2
F 2 2
P
HB 2 ( )
D d 2
1 1 ( )
D
Tuú theo chiÒu dµy cña mÉu thö mµ chän ®êng kÝnh viªn bi:
D = 10mm, D = 5mm hoÆc D = 0,25mm
Tuú theo tÝnh chÊt cña vËt liÖu mµ chän t¶i träng P cho thÝch hîp
- Gang: P = 30D2
- §ång vµ Hîp kim ®ång P = 10D2
- Nh«m, batit vµ c¸c hîp kim mÒm kh¸c P = 2,25D2
- Bộ môn Biên soạn:
CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG
HÀN & CNKL ThS. Vũ Đình Toại
1.2.2. §é cøng R«coen - Rockwell: HRA, HRB, HRC
®îc x¸c ®Þnh b»ng c¸ch dïng t¶i träng P Ên viªn bi b»ng thÐp ®· nhiÖt
luyÖn cã ®êng kÝnh 1,587mm tøc lµ 1/16’’ (thang B) hoÆc mòi c«n b»ng
kim c¬ng cã gãc ë ®Ønh 1200 (thang C hoÆc A) lªn bÒ mÆt vËt liÖu thö
>> Viªn bi thÐp dïng ®Ó thö nh÷ng vËt liÖu Ýt cøng
>> Mòi c«n kim c¬ng dïng ®Ó thö c¸c vËt liÖu cã ®é cøng cao: thÐp ®· nhiÖt luyÖn,
...
T¶i träng t¸c dông hai lÇn:
- t¶i träng s¬ bé P0 = 10kG
- t¶i träng chÝnh P:
+ Bi thÐp: P = 100kG
+ Mòi kim c¬ng: P = 150kG
- Thang B: gi¸ trÞ ®o ®îc ký hiÖu HRB (P = 100kG)
- Thang C: gi¸ trÞ ®o ®îc ký hiÖu HRC (P = 150kG)
- Thang A: gi¸ trÞ ®o ®îc ký hiÖu HRA (P = 60kG)
Z Gi¸ trÞ ®é cøng Rockwell ®îc chØ thÞ trùc tiÕp trªn ®ång hå cña m¸y ®o
- Bộ môn Biên soạn:
CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG
HÀN & CNKL ThS. Vũ Đình Toại
1.2.3. §é cøng Vicke - Vicker: HV [kG/mm2]
T¶i träng P tõ 5 – 120kG
thêng P = 5; 10; 20; 30;50;100 vµ 120kG
P
HV 1,8544 2
d
Z Ph¬ng ph¸p ®o ®é cøng Vicke cã ®o cho c¶ vËt liÖu mÒm vµ vËt liÖu cøng
cã líp máng cña bÒ mÆt sau khi thÊm than, thÊm nit¬, nhiÖt luyÖn v.v..
- Bộ môn Biên soạn:
CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG
HÀN & CNKL ThS. Vũ Đình Toại
1.3. §é d·n dµi t¬ng ®èi %: lµ tû lÖ tÝnh theo phÇn tr¨m gi÷a lîng d·n dµi
sau khi kÐo vµ chiÒu dµi ban ®Çu
11 10 l1: chiÒu dµi sau khi kÐo [mm]
.100% lo: chiÒu dµi ban ®Çu [mm]
10
§¬n vÞ: [%]
1.4. §é dai va ®Ëp ak: lµ kh¶ n¨ng cña vËt liÖu chÞu ®ùng ®îc c¸c t¶i
träng va ®Ëp mµ kh«ng bÞ ph¸ huû
§¬n vÞ: [J/mm2] hay [kJ/m2]
- Bộ môn Biên soạn:
CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG
HÀN & CNKL ThS. Vũ Đình Toại
2. Lý tÝnh: lµ nh÷ng tÝnh chÊt cña kim lo¹i thÓ hiÖn qua c¸c hiÖn tîng vËt lý
khi thµnh phÇn ho¸ häc cña kim lo¹i ®ã kh«ng bÞ thay ®æi.
2.1. Khèi lîng riªng: lµ khèi lîng cña 1cm3 vËt chÊt
P
[ g / cm 3 ] P: khèi lîng cña vËt chÊt
V: thÓ tÝch cña vËt chÊt
V
2.2. NhiÖt ®é nãng ch¶y: lµ nhiÖt ®é nung nãng ®Õn ®ã sÏ lµm cho kim lo¹i
tõ thÓ r¾n chuyÓn sang thÓ láng
2.3. TÝnh d·n në: lµ kh¶ n¨ng d·n në cña kim lo¹i khi nung nãng
2.4. TÝnh dÉn nhiÖt: lµ kh¶ n¨ng dÉn dßng nhiÖt cña kim lo¹i
2.5. TÝnh dÉn ®iÖn: lµ kh¶ n¨ng truyÒn dßng ®iÖn cña kim lo¹i
2.6. Tõ tÝnh: lµ kh¶ n¨ng nhiÔm tõ cña kim lo¹i
- Bộ môn Biên soạn:
CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG
HÀN & CNKL ThS. Vũ Đình Toại
3. Ho¸ tÝnh: lµ ®é bÒn cña kim lo¹i ®èi víi nh÷ng t¸c dông ho¸ häc cña c¸c
chÊt kh¸c nh «xy, níc axit v.v…mµ kh«ng bÞ ph¸ huû
3.1. TÝnh chÞu ¨n mßn: lµ ®é bÒn cña kim lo¹i ®èi víi sù ¨n mßn cña c¸c m«i
trêng xung quanh
3.2. TÝnh chÞu nhiÖt: lµ ®é bÒn cña kim lo¹i ®èi víi sù ¨n mßn cña «xy trong
kh«ng khÝ ë nhiÖt cao hoÆc hoÆc ®èi víi t¸c dông ¨n
mßn cña mét vµi thÓ láng hoÆc thÓ khÝ ®Æc biÖt ë nhiÖt
®é cao
3.3. TÝnh chÞu axit: lµ ®é bÒn cña kim lo¹i ®èi víi sù ¨n mßn cña axit
- Bộ môn Biên soạn:
CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG
HÀN & CNKL ThS. Vũ Đình Toại
4. TÝnh c«ng nghÖ: lµ kh¶ n¨ng cña kim lo¹i vµ hîp kim cho phÐp gia c«ng
nãng hay gia c«ng nguéi
4.1. TÝnh ®óc: ®Æc trng bëi ®é ch¶y lo·ng, ®é co vµ tÝnh thiªn tÝch
- §é ch¶y lo·ng biÓu thÞ kh¶ n¨ng ®iÒu ®Çy khu«n cña kim lo¹i vµ hîp kim
- §é co biÓu thÞ sù co ngãt cña kim lo¹i khi kÕt tinh tõ láng sang ®Æc
- TÝnh thiªn tÝch lµ sù kh«ng ®ång nhÊt vÒ thµnh phÇn ho¸ häc cña kim lo¹i trong
c¸c phÇn kh¸c nhau cña vËt ®óc
4.2. TÝnh rÌn: lµ kh¶ n¨ng biÕn d¹ng vÜnh cöu cña kim lo¹i khi chÞu t¸c dông
cña ngo¹i lùc ®Ó t¹o thµnh h×nh d¹ng cña chi tiÕt mµ kh«ng bÞ
ph¸ huû
4.3. TÝnh hµn: lµ kh¶ n¨ng t¹o thµnh sù liªn kÕt gi÷a c¸c chi tiÕt hµn khi ®-
îc nung nãng côc bé chç mèi hµn ®Õn tr¹ng th¸i ch¶y hay
dÎo
- Bộ môn Biên soạn:
CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG
HÀN & CNKL ThS. Vũ Đình Toại
II. CÊu t¹o vµ sù kÕt tinh cña kim lo¹i:
1. CÊu t¹o cña kim lo¹i:
Mét sè chi tiÕt m¸y CÊu tróc cña kim lo¹i
b»ng kim lo¹i
CÊu tróc KL nh×n qua Liªn kÕt kim lo¹i nhê
kÝnh hiÓn vi ®iÖn tö ®¸m m©y ®iÖn tö
- Bộ môn Biên soạn:
CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG
HÀN & CNKL ThS. Vũ Đình Toại
Kim lo¹i cã cÊu t¹o tinh thÓ
S¬ ®å m¹ng tinh thÓ cña KL
Ghi nhí:
- C¸c nguyªn tö KL ph©n bè theo mét quy luËt nhÊt ®Þnh
- NhiÒu m¹ng tinh thÓ s¾p xÕp thµnh m¹ng kh«ng gian
- Mçi nót m¹ng ®îc coi lµ t©m cña c¸c nguyªn tö
- Bộ môn Biên soạn:
CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG
HÀN & CNKL ThS. Vũ Đình Toại
1.1. ¤ c¬ lµ phÇn kh«ng gian nhá nhÊt cña m¹ng tinh thÓ ®Æc trng cho m¹ng kh«ng
b¶n: gian
¤ c¬ b¶n cña
m¹ng tinh thÓ KL
M¹ng tinh thÓ cña KL nh×n
díi kÝnh hiÓn vi ®iÖn tö
- Bộ môn Biên soạn:
CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG
HÀN & CNKL ThS. Vũ Đình Toại
1.2. C¸c kiÓu ¤ c¬ b¶n:
1.2.1. LËp ph¬ng thÓ t©m:
Ký hiÖu:
1.2.2. LËp ph¬ng diÖn t©m:
Ký hiÖu:
- Bộ môn Biên soạn:
CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG
HÀN & CNKL ThS. Vũ Đình Toại
1.2.3. Lôc ph¬ng dµy ®Æc :
Ký hiÖu:
Ký hiÖu:
- Bộ môn Biên soạn:
CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG
HÀN & CNKL ThS. Vũ Đình Toại
Tuú theo lo¹i « c¬ b¶n ngêi ta x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè m¹ng
Th«ng sè m¹ng lµ gi¸ trÞ ®é dµi ®o theo chiÒu c¹nh cña « c¬ b¶n
- M¹ng lËp ph¬ng: chØ cã mét th«ng sè m¹ng lµ a
- M¹ng lôc gi¸c: cã 2 th«ng sè m¹ng lµ a vµ c
§¬n vÞ ®o cña th«ng sè m¹ng lµ ¨angstrong (Ao): 1Ao = 10-8cm
2. Sù biÓn ®æi m¹ng tinh thÓ cña kim lo¹i :
Khi ®iÒu kiÖn ngoµi thay ®æi (¸p suÊt, nhiÖt ®é, v.v..) tæ chøc kim lo¹i sÏ thay ®æi theo
D¹ng « c¬ b¶n thay ®æi
Th«ng sè m¹ng cã gi¸ trÞ thay ®æi Sù biÓn ®æi m¹ng tinh thÓ
- Bộ môn Biên soạn:
CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG
HÀN & CNKL ThS. Vũ Đình Toại
§êng nguéi: Tèc ®é nguéi
toC
T1 CR = tg
T2
(s)
0 tn
§êng nguéi Đèi víi mçi kim lo¹i nguyªn chÊt, b»ng
thÝ nghiÖm ngêi ta x¸c ®Þnh ®îc mét ®êng
nguéi nhÊt ®Þnh
- Bộ môn Biên soạn:
CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG
HÀN & CNKL ThS. Vũ Đình Toại
3. Sù kÕt tinh cña kim lo¹i
Khi kim lo¹i ë tr¹ng th¸i láng chuyÓn sang tr¹ng th¸i r¾n ®îc gäi lµ sù kÕt tinh
Kim lo¹i kÕt tinh theo mét qu¸ tr×nh gåm nhiÒu giai ®o¹n
toC Trung t©m kÕt tinh – t©m mÇm
Qu¸ tr×nh kÕt tinh ph¸t triÓn
KÕt thóc qu¸ tr×nh kÕt tinh
(s)
T©m mÇm:
- cã thÓ lµ c¸c ph©n tö t¹p chÊt kh«ng nãng chảy nh bôi têng lß
- chÊt s¬n khu«n v.v…
- t©m mÇm tù sinh h×nh thµnh ë những nhãm nguyªn tö cã trËt tù ®¹t ®Õn kÝch th-
íc ®ñ lín
Tuú theo vËn tèc nguéi kh¸c nhau mµ lîng t©m mÇm xuÊt hiÖn nhiÒu hay Ýt, sù kÕt
tinh sÏ t¹o ra sè lîng ®¬n tinh thÓ (hay h¹t) nhÊt ®Þnh
- Bộ môn Biên soạn:
CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG
HÀN & CNKL ThS. Vũ Đình Toại
C¸c giai ®o¹n cña Qu¸ tr×nh kÕt tinh
toC
Pha láng
Nhiệt ®é
kÕt tinh
Pha r¾n
(s)
- Bộ môn Biên soạn:
CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG
HÀN & CNKL ThS. Vũ Đình Toại
Híng kÕt tinh
Biªn giíi h¹t
KÕt tinh kiÓu nh¸nh c©y
- Bộ môn Biên soạn:
CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG
HÀN & CNKL ThS. Vũ Đình Toại
III. Kh¸i niÖm c¬ b¶n vÒ hîp kim:
Mét sè kh¸i niÖm:
1. Pha lµ những phÇn tö cña hîp kim cã thµnh phÇn ®ång nhÊt ë cïng mét tr¹ng th¸i vµ
ngăn c¸ch víi c¸c pha kh¸c b»ng bÒ mÆt ph©n chia (nÕu ë tr¹ng th¸i r¾n th× ph¶i cã sù
®ång nhÊt vÒ cïng mét kiÓu m¹ng vµ th«ng sè m¹ng)
Mét tËp hîp c¸c pha ë tr¹ng th¸i c©n b»ng gäi lµ hÖ hîp kim
2. Nguyªn lµ mét vËt chÊt ®éc lËp cã thµnh phÇn kh«ng ®æi, t¹o nªn c¸c pha cña hÖ
Trong mét sè trêng hîp nguyªn còng lµ c¸c nguyªn tè ho¸ häc hoÆc lµ hîp chÊt ho¸
häc cã tÝnh æn ®Þnh cao
3. C¸c tæ chøc cña hîp kim
3.1. Dung dÞch ®Æc:
Hai hoÆc nhiÒu nguyªn tè cã kh¶ năng hoµ tan vµo nhau ë tr¹ng th¸i ®Æc gäi lµ
dung dÞch ®Æc
Cã hai lo¹i dung dÞch ®Æc:
- dung dÞch ®Æc thay thÕ
- dung dÞch ®Æc xen kÏ
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
