BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ ĐIỆN HÀ NỘI
GIÁO TRÌNH
Tên Môn Học: VẬT LIỆU
NGHỀ/NGÀNH: HÀN
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
(Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-…ngày……tháng……năm
của Trường Cao đẳng Cơ điện Hà Nội)
Hà Nội, năm 2022
1
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
Giáo trình “Vật liệu cơ khí” này được biên soạn dựa theo chương trình
khung của Bộ Giáo dục và Đào tạo và được tác giả cụ thể hoá bằng chương trình
chi tiết.
Để đáp ứng nhu cầu về tài liệu học tập cho sinh viên và tạo điều kiện
thuận lợi cho giáo viên khi giảng dạy môn học “Vật liệu cơ khí”. Tổ môn vật
liệu thuộc khoa kỹ thuật cơ sở trường cao đẳng nghề giao thông vận tải trung
ương 2 đã biên soạn giáo trình “Vật liệu cơ khí”. Giáo trình được biên soạn
theo chương trình khung Quốc gia nghề Hàn, trình độ Cao đẳng nghề. Nội dung
của giáo trình nhằm trang bị những kiến thức cơ bản về vật liệu của ngành Cơ
khí cho học sinh hệ công nhân lành nghề và kỹ thuật viên trung cấp. Đồng thời,
đây còn là tài liệu phục vụ cho việc bổ túc nâng bậc cho công nhân ở nhà máy,
xí nghiệp. Nội dung gồm hai phần.
Phần thứ nhất: Vật liệu kim loại và nhiệt luyện gồm: những tính chất
chung của kim loại, gang, thép, kim loại màu và hợp kim màu, sự biến đổi tính
chất của kim loại khi nhiệt luyện và các phương pháp nhiệt luyện.
Phần thứ hai: Vật liệu phi kim loại gồm các tính chất và công dụng của
những vật liệu phi kim loại thường dùng trong ngành chế tạo cơ khí như, chất
dẻo, gỗ, vật liệu compozit.
Trong quá trình biên soạn, tổ môn đã tham khảo nhiều tài liệu vật liệu cơ
khí của các trường dạy nghề, giáo trình của trường đại học Bách khoa Hà Nội và
nhiều tài liệu khác
Mặc dù đã có nhiều cố gắng, song không tránh khỏi những thiếu sót. Rất
mong được đồng nghiệp và bạn đọc góp ý kiến để tập tài liệu này ngày càng
hoàn chỉnh hơn.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày tháng năm 2022
Tham gia biên soạn
Các Giáo viên khoa Cơ khí
2
MỤC LỤC
TRANG
I
Lời giới thiệu
1
II
Cấu trúc và cơ tính của vật liệu
1
Cấu tạo và liên kết nguyên tử
6
2
Sắp xếp nguyên tử trong chất rắn
8
3
Mạng tinh thể trong kim loại
10
4
Đơn tinh thể, đa tinh thể
17
5
Sự kết tinh và hình thành tổ chức kim loại
19
II
Hợp kim và biến đổi tổ chức
1
Khái niệm về hợp kim
25
2
Giản đồ pha của hệ hai cấu tử
28
3
Giản đồ pha Fe – C
32
III
Nhiệt luyện
1
Khái niệm cơ bản về nhiệt luyện
40
2
Các tổ chức đạt được khi nung nóng và làm nguội thép
42
3
Ủ và thường hóa thép
48
4
Tôi thép
51
5
Ram thép
56
6
Các khuyết tật xảy ra khi nhiệt luyện thép
57
7
Hóa nhiệt luyện
60
IV
Vật liệu kim loại
1
Thép các bon
70
2
Thép hợp kim
76
3
Gang
99
V
Hợp kim màu và phi kim
1
Kim loại màu và hợp kim màu
112
2
Vật liệu phi kim loại
123
Tài liệu tham khảo
143
3
TÊN MÔN HỌC: VẬT LIỆU CƠ KHÍ
Mã môn học: MH12
Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học
- Vị trí:
+ Môn học có thể được bố trí trước, đồng thời hoặc sau khi sinh viên học
xong các môn học chung bắt buộc.
+ Môn học được bố trí trước các môn học, mô đun đào tạo chuyên nghề.
- Tính chất
Là môn học kỹ thuật cơ sở thuộc các môn học, mô đun đào tạo nghề bắt
buộc.
- Ý nghĩa và vai trò:
Môn học Vật liệu cơ khí là môn học cơ sở nhằm trang bị cho học sinh
những kiến thức cơ bản về vật liệu cơ khí để từ đây học sinh có thể sử dụng và
gia công vật liệu một cách hợp lý và khoa học
Mục tiêu của môn học:
- Trình bày được đặc điểm, tính chất cơ lý, ký hiệu và phạm vi ứng dụng
của một số vật liệu thường dùng trong ngành cơ khí như: gang, thép cacbon,
thép hợp kim, hợp kim cứng, kim loại màu, vật liệu phi kim, dung dịch trơn
nguội ...
- Giải thích được một số khái niệm về nhiệt luyện và hoá nhiệt luyện;
- Xác định được tính chất, công dụng các loại vật liệu thường dùng cho
nghề;
- Có khả năng lựa chọn được các loại vật liệu theo đúng yêu cầu của sản
xuất;
- Nhiệt luyện được một số dụng cụ của nghề như dao tiện thép gió, đục...
- Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động và tích
cực sáng tạo trong học tập.
Nội dung của môn học:
1. Nội dung tổng quát và phân phối thời gian:
Số TT
Tên chương, mục
Thời gian
Lý
thuyết
BT/TH
Kiểm
tra
I
Cấu trúc và cơ tính vật liệu
Cấu tạo và liên kết nguyên tử.
Sắp xếp nguyên tử trong vật
chất
9
1
2
0
0
0
0
0
0
4
II
III
IV
V
Khái niệm về mạng tinh thể
Cấu trúc tinh thể điển hình của
chất rắn
Đơn tinh thể và đa tinh thể
Sự kết tinh và hình thành tổ
chức của kim loại
Hợp kim và biến đổi tổ chức
Cấu trúc tinh thể của hợp kim
Giản đồ pha của hệ hai cấu tử
Giản đồ pha Fe - C (Fe- Fe3C)
Nhiệt luyện và hoá nhiệt luyện
Khái niệm về nhiệt luyện thép
Các tổ chức đạt được khi nung
nóng và làm nguội thép
Ủ và thường hoá thép
Tôi thép
Ram thép
Các khuyết tật xảy ra khi nhiệt
luyện thép.
Hoá nhiệt luyện
Vật liệu kim loại
Thép Cacbon
Thép hợp kim
Gang
Hợp kim màu và phi kim
Hợp kim màu
Hợp kim cứng
Gỗ
Chất dẻo
Vật liệu Compozit
Dung dịch trơn nguội.
2
2
1
1
7
1
3
3
7
0.5
1
1.5
1.5
0.5
1
1
11
5
4
2
6
2
1
0.5
1
1
0.5
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
1
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
1
0
0
0
0
0
0
Cộng
40
1
4
* Ghi chú: Thời gian kiểm tra lý thuyết được tính bằng giờ lý thuyết, kiểm
tra thực hành được tính bằng giờ thực hành.