Giáo trình Vật liệu học (Nghề: Hàn - Trung cấp) - Trường Cao đẳng Cơ giới (2022)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:67

Thêm vào BST

Báo xấu

9
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Vật liệu học (Nghề: Hàn - Trung cấp) được biên soạn với mục tiêu nhằm giúp sinh viên phát biểu đúng khái niệm về vật liệu gang thép, vật liệu phi kim loại; Vẽ và giải thích được: giản đồ nhôm – silic; giản đồ sắt – các bon; Trình bày được đặc điểm, phân loại và ký hiệu các loại hợp kim nhôm, gang và thép. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Vật liệu học (Nghề: Hàn - Trung cấp) - Trường Cao đẳng Cơ giới (2022)

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: VẬT LIỆU HỌC NGHỀ: HÀN TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP Ban Hành kèm theo Quyết định số: 765 / QĐ-CĐCG ngày 25 tháng 11 năm 2022 của Trường Cao Đẳng Cơ giới Quảng Ngãi, năm 2022 (Lưu Hành nội bộ)
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
LỜI GIỚI THIỆU Để phục vụ cho học viên học nghề Hàn những kiến thức cơ bản cả về lý thuyết và thực Hành bảo dưỡng, sửa chữa các hệ thống trên Hàn. Hoặc học nghề cơ khí. Tôi có biên soạn giáo trình: Vật liệu học với mong muốn giáo trình này sẽ giúp cho học sinh, sinh viên nắm vững hơn kiến thức về Hàn. Cơ ứng dụng được biên soạn, nội dung giáo trình bao gồm sáu chương: Chương1. Lý thuyết về hợp kim. Chương 2. Gang Chương 3. Thép Chương 4. Kim loại và hợp kim màu Chương 5. Nhiệt luyện và hoá nhiệt luyện Chương 6. Vật liệu phi kim loại Kiến thức trong giáo trình được biên soạn theo chương trình dạy nghề trường Cao đẳng Cơ giới phê duyệt, sắp xếp logic và cô đọng. Sau mỗi bài học đều có các bài tập đi kèm để sinh viên có thể nâng cao tính thực Hành của môn học. Do đó, người đọc có thể hiểu một cách dễ dàng các nội dung trong chương trình. Mỗi Chương được biên soạn với nội dung gồm: một số các nội dung cơ bản về vật liệu dùng Hàn, và một số nhiên liệu đốt cháy, nhiên liệu bôi trơn được sử dụng trên chi tiết. Mặc dù đã rất cố gắng nhưng chắc chắn không tránh khỏi sai sót, tác giả rất mong nhận được ý kiến đóng góp của người đọc để lần xuất bản sau giáo trình được hoàn thiện hơn. Xin chân tHành cảm ơn! Quảng Ngãi, ngày..25..tháng 11 năm 2022 Tham gia biên soạn 1. Nguyễn Đình Kiên Chủ biên 2. …………..............
MỤC LỤC GIÁO TRÌNH MÔN HỌC Tên môn học: VẬT LIỆU HỌC Mã môn học: MH 09 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học: - Vị trí của môn học: Môn học được bố trí giảng dạy song song với các môn học/ mô đun sau: MH 07, MH 08. - Tính chất: Là môn cơ sở nghề bắt buộc. - Có ý nghĩa và vai trò quan trọng trong việc cung cấp kiến thức và kỹ năng cho học sinh, sinh viên học nghề Hàn. - Vai trò: Cung cấp một phần kiến thức cơ sở, nghề Hàn. Mục tiêu của môn học: - Vẽ và giải thích được: giản đồ nhôm – silic; giản đồ sắt – các bon - Trình bày được đặc điểm, phân loại và ký hiệu các loại hợp kim nhôm, gang và thép - Nhận dạng các loại hợp kim nhôm, gang và thép - Trình bày được công dụng, tính chất, phân loại dầu, mỡ bôi trơn, nước làm mát Mục tiêu của môn học : - Kiến thức: A1. Phát biểu đúng khái niệm về vật liệu gang thép, vật liệu phi kim loại. A2. Vẽ và giải thích được: giản đồ nhôm – silic; giản đồ sắt – các bon A3. Trình bày được đặc điểm, phân loại và ký hiệu các loại hợp kim nhôm, gang và thép - Về kỹ năng: B1. Ưng dụng để chế tạo vật liệu cơ khi phù hợp với đặt tinh làm việc của chúng. B2. Biết nhận dạng vật liệu qua ký hiệu trên vật liệu B3. Gia công vật liệu sản xuất Hàn B4. Sắp xếp thiết bị dụng cụ hợp lý, bố trí nơi làm việc khoa học. B5. Biết nhiệm vụ của dầu bôi trơn đối máy máy móc thiêt bị - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: C1. Chấp Hành nội qui lớp học, phòng học;
C2. Tổ chức nơi làm việc hợp lý, khoa học; C3. Tuân thủ thời gian học tập và thực Hành; C4. Ý thức tiết kiệm, kỷ luật; C5. Tinh thần hợp tác làm việc theo tổ, nhóm; 1. Chương trình khung nghề Hàn MÃ MH, Thời gian đào tạo (giờ) Tên môn MĐ học, mô Trong đó đun Tín chỉ Tổng số Thực Lý thuyết Kiểm tra Hành I Các môn 12 255 94 148 13 học chung MH 01 Chính trị 2 30 15 13 2 MH 02 Pháp luật 1 15 9 5 1 MH 03 Giáo dục thể chất 1 30 4 24 2 MH 04 Giáo dục quốc phòng An ninh 2 45 21 21 3 MH 05 Tin học 2 45 15 29 1 MH 06 Ngoại ngữ (Anh văn) 4 90 30 56 4 II Các môn học, mô đun 66 1650 468 1047 135 chuyên môn Vẽ kỹ MH 07 thuật cơ 4 60 20 35 5 khí Dung sai lắp ghép MH 08 và đo 3 45 24 14 7 lường kỹ thuật Vật liệu MH 09 3 45 25 13 7 cơ khí Cơ kỹ MH 10 4 60 40 12 8 thuật
Kỹ thuật điện – MH 11 Điện tử 3 45 27 11 7 công nghiệp Kỹ thuật an toàn MH 12 2 30 13 11 6 và bảo hộ lao động Quy trình MH 13 5 75 30 41 4 Hàn Kiểm tra và đánh giá chất lượng MĐ 14 2 60 20 36 4 mối Hàn theo tiêu chuẩn quốc tế Chế tạo MĐ 15 4 90 20 62 8 phôi Hàn Gá lắp MĐ 16 kết cấu 2 60 15 38 7 Hàn Hàn hồ MĐ 17 quang tay 8 240 64 162 14 cơ bản Hàn hồ MĐ 18 quang tay 6 180 20 151 9 nâng cao MĐ 19 Hàn khí 2 60 15 41 4 Hàn MĐ 20 MIG/MA 4 120 21 90 9 G cơ bản Hàn TIG MĐ 21 3 90 18 64 8 cơ bản MĐ 22 Hàn ống 4 120 19 90 11 Hàn hồ quang dây lõi MĐ 23 3 90 24 58 8 thuốc (FCAW) cơ bản
Thực tập MĐ24 4 180 53 118 9 sản xuất Tổng số: 78 1905 562 1195 148 2. Chương trình chi tiết mô đun Tên Thời gian Số chương TT Tổng Lý Thực Kiểm mục số thuyết Hành, thí tra* 1 Mở đầu. 1 1 0 0 2 Chương 1: Lý thuyết về hợp 5 3 2 0 kim. 1. Khái niệm về hợp kim. 1 1 0 0 2.Cấu trúc tinh thể của hợp 4 2 2 0 kim. 3 Chương 2: Gang. 7 4 2 1 1. Khái niệm về gang.. 1 1 0 0 2.Các loại gang. 6 3 2 1 4 Chương 3: Thép. 10 6 4 0 1. Thép các bon. 5 3 2 0 2.Thép hợp kim. 5 3 2 0 5 Chương 4: Kim loại màu và 7 4 2 1 hợp kim màu. 1. Nhôm và hợp kim nhôm. 3 2 1 0 2.Đồng và hợp kim đồng. 3 1 1 1 3.Hợp kim làm ổ trượt. 1 1 0 0 6 Chương 5: Nhiệt luyện và 6 4 2 0 hóa nhiệt luyện. 1. Nhiệt luyện. 3 2 1 0 2.Hóa nhiệt luyện. 3 2 1 0 7 Chương 6: Vật liệu phi kim 5 3 1 1 loại. 1. Polyme, Cao su, Chất dẻo. 3 2 1 0 2.Dầu mỡ bôi trơn. 2 1 0 1 8 Kiểm tra kết thúc 4 4 Cộng 45 25 13 7 3. Điều kiện thực hiện môn học:
3.1. Phòng học Lý thuyết/Thực Hành: Đáp ứng phòng học chuẩn 3.2. Trang thiết bị dạy học: Projetor, máy vi tính, bảng, phấn, tranh vẽ.... 3.3. Học liệu, dụng cụ, mô hình, phương tiện: Giáo trình, vật liệu... 3.4. Các điều kiện khác: Người học tìm hiểu quy ước ký hiệu trên thép, dầu.. 4. Nội dung và phương pháp đánh giá: 4.1. Nội dung: - Kiến thức: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức - Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kỹ năng. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu bài trước khi đến lớp. + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học. + Nghiêm túc trong quá trình học tập. 4.2. Phương pháp: Người học được đánh giá tích lũy môn học như sau: 4.2.1. Cách đánh giá - Áp dụng quy chế đào tạo Trung cấp hệ chính quy ban Hành kèm theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH, ngày 13/3/2017 của Bộ trưởng Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội. - Hướng dẫn thực hiện quy chế đào tạo áp dụng tại Trường Cao đẳng Cơ giới như sau: Điểm đánh giá Trọng số + Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1) 40% + Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2) + Điểm thi kết thúc môn học 60% 4.2.2. Phương pháp đánh giá Phương pháp Phương pháp Hình thức Chuẩn đầu ra Số Thời điểm đánh giá tổ chức kiểm tra đánh giá cột Thường xuyên Viết/ Tự luận/ A1, C1, C2 1 Sau 10 giờ. Thuyết trình Trắc nghiệm/ Định kỳ Viết và Tự luận/ A2, B1, C1, C2 3 Sau 20 giờ thực Hành Trắc nghiệm/ Kết thúc môn Vấn đáp và Vấn đáp và A1, A2, A3, B1, B2, 1 Sau 45 giờ học Cách tính điểmHành 4.2.3. thực thực Hành C1, C2, Điểm đánh giá tHành phần và điểm thi kết thúc môn học được chấm theo thang điểm 10 (từ 0 đến 10), làm tròn đến một chữ số thập phân. Điểm môn học là tổng điểm của tất cả điểm đánh giá thành phần của môn học nhân với trọng số tương ứng. Điểm môn học theo thang điểm 10 làm tròn đến một chữ số thập phân, sau đó được quy đổi sang điểm chữ và điểm số theo thang điểm 4 theo quy định của Bộ Lao động Thương binh và Xã hội về đào tạo theo tín chỉ. 5. Hướng dẫn thực hiện môn học 5.1. Phạm vi, đối tượng áp dụng: Đối tượng Trung cấp Hàn 5.2. Phương pháp giảng dạy, học tập môn học 5.2.1. Đối với người dạy
* Lý thuyết: Áp dụng phương pháp dạy học tích cực bao gồm: Trình chiếu, thuyết trình ngắn, nêu vấn đề, hướng dẫn đọc tài liệu, bài tập cụ thể, câu hỏi thảo luận nhóm…. * Thực Hành: - Phân chia nhóm nhỏ thực hiện bài tập thực Hành theo nội dung đề ra. - Khi giải bài tập, làm các bài Thực Hành, thí nghiệm, bài tập:... Giáo viên hướng dẫn, thao tác mẫu và sửa sai tại chỗ cho nguời học. - Sử dụng các mô hình, học cụ mô phỏng để minh họa các bài tập ứng dụng. * Thảo luận: Phân chia nhóm nhỏ thảo luận theo nội dung đề ra. * Hướng dẫn tự học theo nhóm: Nhóm trưởng phân công các tHành viên trong nhóm tìm hiểu, nghiên cứu theo yêu cầu nội dung trong bài học, cả nhóm thảo luận, trình bày nội dung, ghi chép và viết báo cáo nhóm. 5.2.2. Đối với người học: Người học phải thực hiện các nhiệm vụ như sau: - Nghiên cứu kỹ bài học tại nhà trước khi đến lớp. Các tài liệu tham khảo sẽ được cung cấp nguồn trước khi người học vào học môn học này (trang web, thư viện, tài liệu...) - Sinh viên trao đổi với nhau, thực hiện bài thực Hành và báo cáo kết quả - Tham dự tối thiểu 70% các giờ giảng tích hợp. Nếu người học vắng >30% số giờ tích hợp phải học lại mô đun mới được tham dự kì thi lần sau. - Tự học và thảo luận nhóm: Là một phương pháp học tập kết hợp giữa làm việc theo nhóm và làm việc cá nhân. Một nhóm gồm 2-3 người học sẽ được cung cấp chủ đề thảo luận trước khi học lý thuyết, thực Hành. Mỗi người học sẽ chịu trách nhiệm về 1 hoặc một số nội dung trong chủ đề mà nhóm đã phân công để phát triển và hoàn thiện tốt nhất toàn bộ chủ đề thảo luận của nhóm. - Tham dự đủ các bài kiểm tra thường xuyên, định kỳ. - Tham dự thi kết thúc môn học. - Chủ động tổ chức thực hiện giờ tự học. 6. Tài liệu tham khảo: - Giáo trình môn học Vật liệu học do Tổng cục dạy nghề ban Hành - Nguyễn Hoành Sơn - Vật liệu học - NXB GD - 2000 - Phạm Thị Minh Phương, Tạ Văn Thất - Công nghệ nhiệt luyện - NXB GD - 2000.
CHƯƠNG 1. LÝ THUYẾT VỀ HỢP KIM. Mã số: MH 09 – 01 1. Khái niệm về hợp kim 1.1.Định nghĩa hợp kim Hợp kim là vật thể của nhiều nguyên tố và mang tính kim loại(đãn điện, dẫn nhiệt cao, dẻo, dễ biến dạng, có ánh kim…) Nguyên tố chủ yếu trong hợp kim là nguyên tố kim loại, hợp kim có thẻ tạo nên giữa các nguyên tố kim loại với nhau, hay giữ nguyên tố kim loại với phi kim loại. Ví dụ: Thép các bon là hợp kim của nguyên tố kim loại và phi kim loại (Fe +C) La tông là hợp kim của hai nguyên tố kim loại (Cu+Zn) THành phần nguyên tố trong hợp kim được biểu thị theo % khối lượng mỗi nguyên tố. Tổng các tHành phần trong hợp kim luon luôn bằng 100%. Đôi khi người ta còn dùng tỉ lệ % nguyên tử Dù hợp kim hình tHành trên cơ sở hai hoặc nhiều nguyên tố thì nguyên tố kim loại vẫn là chính. Nếu có hai nguyên tố với nhau ta có hợp kim đơn giản. Nếu có nhiều nguyên tố ta có hợp kim phức tạp. 1.2.Đặc tính hợp kim. Các kim loại nguyên chất thể hiện lên ưu việt rõ nhất trong dẫn điện, dẫn nhiệt vì chúng có các chỉ tiêu này cao nhất (vì vậy các dây dẫn điện được làm bằng đồng, nhôm nguyên chất). Tuy vậy trong chế tạo cơ khí, thiết bị đồ dùng… các vật liệu đem dùng thường là hợp kim vì nó có các đặc tính phù hợp hơn về sử dụng, gia công và kinh tế. Các đặc tính cơ bản là: - Có độ bền và độ dẻo cao: Đây là đặc tính rất quan trọng của hợp kim để chịu tải trọng cao khi làm việc, đồng thời hợp kim cũng không được giòn dẫn đến bị phá huỷ.
- Các kim loại nguyên chất nói chung rất dẻo (dễ rát mỏng, kéo sợi…) song độ bền, tính chống mài mòn, độ cứng kém xa hợp kim từ vài ba đến Hàng chục lần. - Tính công nghệ đa dạng và thích hợp: Để tạo tHành bán tHành phẩm và sản phẩm, vật liệu phải có khả năng chế biến thích hợp được gọi là tính công nghệ. Kim loại nguyên chất tuy dễ biến dạng dẻo nhưng khó cắt gọt, đúc, không hoá bền được bằng nhiệt luyện. Hợp kim trái lại có tính công nghệ rất đa dạng như: Dễ cắt gọt, đúc, nhiệt luyện… Phù hợp với nhiều điều kiện công nghệ khác nhau. - Tính kinh tế cao: Trong nhiều trường hợp luyện hợp kim đơn giản và rẻ hơn so với luyện kim loại nguyên chất do không phải chi phí để khử nhiều nguyên tố lẫn vào. Ví dụ như: Luyện hợp kim Fe – C (thép và gang) đơn giản hơn so với luyện sắt nguyên chất. Pha Zn vào kim loại chủ Cu ta được đồng Latông vừa bền lại vừa rẻ (do Zn rẻ hơn Cu nhiều). 1.3.Ưu và nhược điểm của hợp kim Hợp kim được sử dụng rộng dãi trong chế tạo cơ khí vì nó có đặc tính ưu việt hơn hẳn kim loại nguyên chất và giá tHành hạ Hợp kim có cơ tính tổng hợp tốt hơn kim loại nguyên chất: có độ bền cao hơn nhiều so với kim loại nguyên chất, độ dẻo thấp hơn nhưng cơ tính chung của nó đảm bảo thoat mãn đầy đủ các yêu cầu của chế tạo cơ khí Hợp kim có tính cong nghệ đa dạng và phù hợp: Đảm bảo gia công cắt gọt, biến dạng dẻo, có độ thấm tôi lớn… một số hợp kim đặc biệt có tính chất rát quý như không bị hoen rỉ, có điện trở lớn, giãn nở đặc biệt, chống mài mòn lớn, chịu nhiệt độ cao… mà kim loại nguyên chất không thể có được. Hợp kim dễ chế tạo, đơn giản, rẻ tiền: luyện thép có nhiệt độ chảy thấp hơn luyện sắt, la tông bền và rẻ hơn đồng…. Độ bền cao hơn, cho phép chế tạo các chi tiết chịu tải nặng Tính công nghệ đa dạng: cắt gọt, gia công áp lực, đúc, nhiệt luyện… Trong nhiều trường hợp, nấu hợp kim dễ hơn nấu kim loại nguyên chất 2. Cấu trúc tinh thể của hợp kim 2.1. Các dạng cấu tạo của hợp kim Hợp kim có cấu tạo một pha là dung dịch rắn Hợp kim có cấu tạo một pha là hợp chất hóa học(hay pha trung gian) Hợp kim có cấu tạo bởi hai hay nhiều pha 2.2. Giản đồ pha của hợp kim
Định nghĩa: Giản đồ pha là giản đồ biểu thị sự biến đổi tổ chức pha theo nhiệt độ và tHành phần của hệ ở trạng thái cân bằng 2.3. Quy tắc pha và công dụng Trạng thái cân bằng của hệ được xác định bởi các yếu tố bên trong(tHành phần hóa học) và các yếu tố bên ngoài (nhiệt độ và áp suất). Tuy nhiên các yếu tố này phụ thuộc lẫn nhau. Bậc tự do là số lượng các yếu tố độc lập có thể thay đổi được trong phạm vi nhất định mà không làn thay đổi số pha của nó (ký hiệu F – freedom) Quy tắc pha xác định mối quan hệ giữa số pha P (phase), bậc tự do F và số cấu tủ C (component) ta có: F=C-P+2 Nhưng do việc nghiên cứu vật liệu tiến Hành trong khí quyển, có áp suất không đổi nên số yếu tố bên ngoài chỉ còn là một nhiệt độ. Vì vậy công thức của nó là: F = C – P +1 Cần chú ý rằng bậc tự do là những số nguyên và không âm và số pha cực đại của 1 hệ chỉ có thể lớn hơn số cấu tủ của nó 1 đơn vị (P max = C +1), nó giúp cho việc xác định số pha của một hệ hợp kim dễ dàng. Ví dụ - Khi F = 1 tức là chỉ có một yếu tố có thể thay đổi được ( nhiệt độ hay tHành phần), lúc này số pha bằng số cấu tủ - Khi F =2 có hai yếu tố thay đổi được cùng một lúc, số pha bằng số cấu tủ trừ đi 1 2.4. Cấu tạo của giản đồ pha và công dụng Cấu tạo của giản đồ pha Giản đồ pha của một hệ hợp kim (còn gọi là giản đồ trạng thái, cân bằng) biểu thị mối quan hệ giữa nhiệt độ, tHành phần và số lượng pha ở trạng thái cân bằng. Các hệ hợp kim khác nhau có giản đồ pha khác nhau. Giản đồ pha được xây dựng bằng thực nghiệm. a. Giản đồ pha 1 cấu tử Hệ một cấu tử không có sự biến đổi về tHành phần hóa học nên chỉ có một trục, trên đó người ta ghi các nhiệt độ nóng chảy, hiệt độ chuyển biến pha b. Giản đồ pha hai cấu tử giản đồ pha của hệ hai cấu tử gồm hai trục, trục tung biểu diễn nhiệt độ, trục hoành biểu diễn tHành phần hóa học ( thường theo % khối lượng) trong hệ trục đó người ta vẽ các đường phân chia giản đồ tHành các khu vực có tổ chức và pha giống nhau
Các điểm trên đường nằm ngang biểu thị cho các hợp kim có tHành phần khác nhau nhưng ở cùng một nhiệt độ. Đi từ trái qua phải tỷ lệ cấu tử B tăng dần lên, cấu tử A giảm đi và ngược lại Các điểm nằm trên đường thẳng đứng biểu thị cho 1 hợp kim có tHành phần xác định nhưng ở nhiệt độ khác nhu Nếu hợp kim có hai pha thì điểm biểu diễn của chúng phải nằm về hai phái đối diện với điểm biểu diễn hợp kim Hình 1.1. Giản đồ pha của sắt Hình 1.2. Hệ trục của giản đồ pha hai cấu tử  Công dụng của giản đồ pha Giản đồ pha cảu hợp kim hai cấu tử có công dụng rất lớn trong thực tế. Từ giản đồ pha có thể xác định được: Cấu tạo pha của hệ hợp kim tại các nhiệt độ và tHành phần khác nhau, từ cấu tạo pha có thể suy đoán tính chất của từng hợp kim cụ thể THành phần và tỷ lệ các pha của các hợp kim bằng quy tắc đòn bẩy: Từ ba điểm biểu diễn hợp kim (tHành phần và hai pha) tạo ra hai đoạn thằng mà độ dài của mỗi đoạn biểu thị tỷ lệ của pha đối diện trong hợp kim. Cụ thể như sau: Nhiệt độ chảy, nhiệt độ chuyển biến pha của các hợp kim, từ đó xác định được nhiệt độ rèn, cán , đúc… Các chuyển biến pha, dự đoán được các tổ chức tạo tHành ở trạng thái không cân bằng… 2.3. Dung dịch rắn a. Khái niệm: Dung dịch rắn là pha tinh thể (có tHành phần thay đổi) trong đó các nguyên tử của nguyên tố thứ nhất A vẫn được giữ nguyên kiểu mạng khi nguyên tố thứ hai B được phân bố vào mạng của A thay thế hoặc xen kẽ.
Trong đó - A là nguyên tố dung môi - B là nguyên tố hoà tan - Ký hiệu: A(B) b. Phân loại dung dịch rắn * Dung dịch rắn thay thế: là nguyên tử của nguyên tố hoà tan b thay thế cho các nguyên tố dung môi A ở chính các nút mạng của A( hình 1.6a) theo độ hoà tan lại chia ra: Dung dịch rắn hoà tan vô hạn: khi chất hoà tan B có thể hoà tan vào dung môi A với tỷ lệ bất kỳ - Dung dịch rắn hoà tan có hạn: nếu lượng hoà tan của b trong a không thể vượt quá giá trị nhất định, nghĩa là sự thay thế chỉ xảy ra ở một tỷ lệ nào đó. * Dung dịch rắn xen kẽ: các nguyên tử của nguyên tố hoà tan B nằm ở các lỗ hổng trong mạng tinh thể của nguyên tố dung môi A ( hình 1.6b) c. Các đặc tính của dung dịch rắn: Có liên kết kim loại như kim loại nguyên chất. vì vậy, dung dịch rắn vẫn có tính dẻo tốt, tuy không cao bằng kim loại nguyên chất làm dung môi. THành phần hoá học thay đổi trong phạm vi nhất định mà không làm thay đổi kiểu mạng của chất dung môi. Mạng tinh thể của dung dịch luôn bị xô lệch, còn lại thông số mạng khác với thông số mạng của dung môi. a- Dung dịch rắn thay thế b- Dung dịch rắn xen kẽ Hình 1. Dung dịch rắn
CÂU HỎI ÔN TẬP 1. Trình bày đặc điểm cấu tạo hợp kim ? 2. Trình bày ưu nhược điểm của hợp kim? 3. Trình bày cấu trúc tinh thể hợp kim?
CHƯƠNG 2: GANG. Mã số: MH 09 – 02 1. Khái niệm về gang 1.1. Khái niệm chung Gang là hợp kim của sắt và các bon với lượng c= ( 2,14 6,67)%. ngoài ra còn có một số tạp chất như: Mn, Si, p, s. THành phần hoá học + C = ( 2,14 6,67)% thường dùng gang có c = (3 4)% + Si = (1 4,25)% + Mn = (2 2,5)% trong gang trắng, Mn < 1,3% trong gang xám +P = (0,1 0,2)% + S 0,15% 1.2. Tổ chức tế vi + Cacbon ở trạng thái liên kết hợp chất hóa học( Fe C ) thường gặp trong 3 gang trắng. + Cacbon ở trạng thái tự do( graphit) với các dạng tấm, phiến, cụm bông, cầu thường gặp trong gang xám, gang dẻo, gang cầu. 1.3. Cơ tính và công nghệ a. Cơ tính + Nhìn chung gang là loại vật liệu có độ bền kéo thấp,độ dòn cao. + Trong gang xám, gang dẻo, gang cầu, tổ chức graphit tồn tại như những lỗ
hổng có sẵn trong gang, là nơi tập trung ứng suất lớn làm gang kém bền. Tuy nhiên, graphit có ảnh hưởng tốt đến cơ tính như: tăng khả năng chống mài mòn do ma sát ( vì bản thân graphit có tính bôi trơn, thêm vào đó có ``lỗ hổng”, graphit là nơi chứa dầu bôi trơn) làm tắt rung động và dao động cộng hưởng. b.Tính công nghệ: + Tính đúc tốt( có nhiệt độ nóng chảy thấp và tính chảy loãng cao) + Tính gia công cắt gọt tốt, vì độ cứng tốt, phoi dễ gẫy vụn + Không rèn được. Công dụng Nói chung, gang có tính tổng hợp không cao như thép,nhưng có tính đúc tốt, dễ cắt gọt, chế tạo đơn giản hơn và rẻ. vì vậy, các loại gang có graphit dùng rất nhiều trong chế tạo cơ khí, dùng để chế tạo các loại chi tiết chịu tải trọng tĩnh và ít chịu va đập như: bệ máy, vỏ..... 2. Các loại gang Gang xám THành phần và tổ chức C: THành phần: c = ( 2,8 3,2)%, ngoài ra còn có Mn = (0,5 0,8)%; Si = (0,5 3)% p = (0,15 0,4)% ; s = (0,12 0,2)% Tổ chức tế vi: gang xám là loại gang mà phần lớn cacbon nằm ở dạng tự do( gọi là graphit). graphít trong gang xám có dạng tấm ( hay phiến) cong tự nhiên. Phân loại: tuỳ theo mức độ tạo tHành graphit mạnh hay yếu, gang xám được chia ra các tổ chức sau: + Gang xám ferit: có mức độ tạo tHành graphít mạnh nhất. tất cả cacbon đều ở dạng tự do, không có xêmentit. gang chỉ có 2 pha: graphit và nền kim loại là ferit + Gang xám ferit-peclit: có mức độ tạo tHành graphit mạnh, lượng cacbon liên kết ( Fe C ) chỉ khoảng 0,1 0,6% tạo ra nền kim loại Ferit - 3 peclit. + Gang xám peclit: có mức độ tạo tHành graphit bình thường, lượng Fe C 0,6 3 0,8 %, tạo nên nền kim loại peclit.
Hình 2.1 2.1.1. Tính chất Lý tính: - Do graphit có màu xám nên mặt gẫy của gang có màu xám. - Dẫn nhiệt, dẫn điện kém hơn so với thép - Nhiệt độ nóng chảy thấp a. Cơ tính: - Do graphít có độ cứng, độ bền thấp hơn xêmentit nên gang xám có 150 độ cứng, độ bền thấp hơn gang trắng nhiều. ( 150 250hb, k= 400 n/mm2 ) - Độ dẻo, độ bền thấp hơn thép, độ bền nén gần bằng - Không chịu biến dạng và va đập b. Tính công nghệ: - Biến dạng kém, tính cắt gọt cao, cho phoi vụn. - Tính đúc tốt hơn thép - Có khả năng khử cộng hưởng và tự bôi trơn tốt( hệ số ma sát nhỏ) c. Tính kinh tế: chế tạo gang xám đơn giản hơn so với thép. 3.1.3.Phạm vi sử dụng Dùng để chế tạo các sản phẩm đúc có đặc điểm: kích thước sản phẩm lớn, kết cấu phức tạp, các chi tiết không chịu va đập khi làm việc mà chịu nén là chủ yếu, cần giảm rung động khi làm việc và có khả năng tự bôi trơn. Ví dụ: thân máy, bệ máy, các ổ trượt, bánh răng chịu tải trọng nhỏ…. 3.1.4. Ký hiệu Theo tiêu chuẩn nga: CЧ với 2 số chỉ giới hạn bền kéo và giới hạn bền vị: KG/mm2 uốn, đơn
ví dụ: CЧ 24-14 là gang xám có =240n/mm2 , = k u 440n/mm2 thường dùng các loại gang xám: CЧ 12-28, CЧ 15-32, CЧ 21-40, CЧ 24-44 . Theo tiêu chuẩn việt nam: GXvà 2 số giống như của nga. 2.2. Gang biến tính 2.2.1. THành phần và tổ chức C Thực chất gang biến tính là gang xám có tấm graphit thu nhỏ nhờ có thêm chất biến tính vào tHành phần của gang trước khi kết tinh nên tHành phần, tổ chức tương tự như gang xám. 2.2.2. Tính chất và công dụng Có độ bền cao hơn gang xám Để chế tạo các chi tiết quan trọng như: mâm cặp máy tiện, băng trượt của máy… 2.2.3. Ký hiệu Tương tự như gang xám và có thêm chữ M trước chữ CЧ ví dụ: MCЧ 28-48, MCЧ 32-52. 2.3. Gang trắng 2.3.1. THành phần tổ chức C - THành phần: c=(3,5 4,3)% Tổ chức C: tồn tại ở dạng Fe3C , pha này chiếm tỷ lệ rất lớn ( 50% trong tổ chức của gang) 2.3.2. Tính chất a. Lý tính: trên bề mặt gẫy của gang có màu sáng trắng do cacbon ở trạng thái hợp chất hóa học Fe C . do đó gọi là gang trắng. 3 b. Cơ tính + Do C ở dạng Fe C nên gang rất cứng ( 650 700) hb và dòn. do đó 3 không thể gia công cắt gọt, không thể dùng gang thuần trắng để làm các chi tiết máy có độ chính xác cao. + Độ dẻo, độ bền thấp + Có khả năng chịu mài mòn tốt c. Tính kinh tế: phương pháp chế tạo gang trắng đơn giản, giá tHành rẻ. 2.3.3. Công dụng - Do gang trắng rất cứng và có tính chống mài mòn tốt nên được dùng làm các chi tiết yêu cầu độ cứng cao ở bề mặt làm việc trong điều kiện chịu
mài mòn như: bi nghiền, bề mặt trục cán, mép lưỡi cày, bề mặt vành bánh xe lu... ( cần chú ý là không làm toàn bộ chi tiết bằng gang trắng, vì như vậy dễ bị gãy, vỡ và chỉ tạo cho lớp bề mặt là gang trắng, còn lõi vẫn là gang graphit. muốn bề mặt bị biến trắng người ta làm nguội nhanh bề mặt đúc) - Phần lớn gang trắng được dùng để sản xuất thép, một phần dùng để ủ tHành gang dẻo. 2.4. Gang dẻo 2.4.1. THành phần và tổ chức C - THành phần: c = ( 2,2 2,8)%; si = ( 0,8 1,4)%; Mn 1,0%; s 0,1%; p =0,2% - Tổ chức tế vi ở dạng cụm bông - Chế tạo gang dẻo: ủ gang trắng tHành gang dẻo 2.4.2. Tính chất: Do graphit tập trung đều, gọn hơn nên gang dẻo có độ dẻo cao và 600n/ m 2 ; = 5 10%) bền hơn gang xám ( = 300 m k 3.4.2. Phạm vi sử dụng Gang dẻo có cơ tính tổng hợp tốt hơn gang xám nhưng đắt do quá trình nấu luyện chế tạo lâu, tốn nhiệt và thời gian ủ nên gang dẻo chủ yếu được dùng làm chi tiết máy đồng thời thoả mãn các yêu cầu sau: Hình dạng phức tạp; Tiết diện(tHành) mỏng; Chịu va đập. 3.4.3. Ký hiệu Theo tiêu chuẩn nga: KЧ với 2 số chỉ giới hạn bền kéo (đơn vị là KG/ m 2 m ) và độ giãn dài tương đối ( đơn vị là %) ví dụ: KЧ 33-8 là gang dẻk o có: = 330N/ m 2 ; m = 8% Theo TCVN: GZ và 2 số giống như tiêu chuẩn nga - Các loại gang dẻo thường dùng: KЧ 30-6, KЧ 33-8, KЧ 37-12, KЧ 45- 12, 2.5. Gang cầu 2.5.1. THành phần và tổ chức C: