LỜ I NÓI ĐẦ U
Ngày nay khoa học công nghệphát triể n đặ c biệt là khoa học vật liệu. Vì vậy, đã
phát triển nhiều loại vật liệu sửdụng trong ngành chếtạ o cơ khí như vậ t liệu kim loại,
vật liệu bột, vật liệu ceramic, polyme và compozit... Vật liệu kỹthuật 2 là môn học
nghiên cứu vềtổchức, tính chất của vật liệu, và phạm vi ứng dụng các loại của chúng.
Trong mọi công việc của cửnhân, kỹ sư cơ khí, từ việc quyế t đị nh phư ơ ng án
thiết kế, tính toán kết cấ u cho đế n gia công, chếtạo, lắp ráp, vận hành máy, thiết bị, tất
thả y đề u có liên quan mật thiế t đế n lựa chọn và sửdụng vật liệ u. Điề u quan trọng nhất
đố i vớ i ngư ờ i học là phải nắ m đư ợ c cơ tính và tính công nghệ của các vật liệu kểtrên
để có thểlựa chọn và sửdụng chúng tốt nhất và hợ p lý, đạ t các yêu cầ u cơ tính đề ra
với chi phí gia công ít nhất, giá thành rẻvà có thểchấp nhậ n đư ợ c.
Nhằ m đáp ứng mụ c tiêu đào tạ o theo học chếtín chỉ , ngành cơ khí tạ i trư ờ ng Đạ i
họ c Sư phạ m kỹthuậ t Nam Đị nh theo xu hư ớ ng phát triển của khu vực, nhóm tác giả
biên soạn tập bài giảng Vật liệu kỹthuật 2. Tập bài giả ng đư ợ c dùng để giảng dạy và
làm tài liệu chính cho sinh viên hệ Đạ i họ c và Cao đẳ ng kỹthuật học tập, ngoài ra có
thểdùng làm tài liệu tham khảo cho các chuyên ngành kỹthuật khác.
Trong quá trình biên soạn, nhóm tác giả đã cốgắng sửdụng những hiểu biết và
kinh nghiệm cũng như thực tếViệt Nam tích lũy được trong quá trình công tác giảng
dạy và thực tiễ n, đồ ng thời tham khả o chư ơ ng trình giảng dạy cũng như các sách giáo
khoa vềvật liệu họcở các trư ờ ng đạ i học xuất bản trong nhữ ng năm gầ n đây.
NHÓM TÁC GIẢ
i
MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH VẼ................................................................................................................v
DANH MỤC CÁC BẢNG..........................................................................................................vii
CHƯ Ơ NG. NHIỆT LUYỆ N VÀ CÁC PHƯ Ơ NG PHÁP HÓA BỀ N BỀMẶT THÉP........1
1.1. Nhiệt luyện.............................................................................................................1
1.1.1.Đị nh nghĩa và đặ c điể m chung của nhiệt luyện ................................................1
1.1.2. Các chuyển biến khi nung nóng thép- Sựtạo thành austenit ...........................1
1.1.3. Các chuyển biến xảy ra khi giữnhiệt...............................................................3
1.1.4. Các chuyển biến của austennit khi làm nguội..................................................4
1.2. Ủ và thư ờ ng hóa thép.............................................................................................9
1.2.1. Ủthép ...............................................................................................................9
1.2.2. Thư ờ ng hoá thép ............................................................................................11
1.3. Tôi thép ................................................................................................................12
1.3.1. Đị nh nghĩa và mụ c đích .................................................................................12
1.3.2. Chọn nhiệ t độ tôi............................................................................................12
1.3.3. Tố c độ tôi tới hạ n và độ thấm tôi ...................................................................13
1.3.4. Các phư ơ ng pháp tôi thể tích và công dụ ng. Các môi trư ờ ng tôi ..................15
1.3.5. Cơ – nhiệt luyện .............................................................................................18
1.4. Ram thép ..............................................................................................................20
1.4.1. Đị nh nghĩa và mụ c đích .................................................................................20
1.4.2. Các phư ơ ng pháp ram ....................................................................................20
1.5. Các khuyết tật xảy ra khi nhiệt luyện ..................................................................21
1.5.1. Biến dạng và nứt ............................................................................................21
1.5.2. Ôxy hoá và thoát Cacbon ...............................................................................22
1.5.3. Độ cứ ng không đạ t ........................................................................................23
1.5.4. Tính giòn cao..................................................................................................23
1.6. Các phư ơ ng pháp hóa bề n bềmặt thép................................................................23
1.6.1. Phư ơ ng pháp cơ họ c.......................................................................................23
1.6.2. Phư ơ ng pháp nhiệ t luyện bềmặt....................................................................24
1.6.3. Phư ơ ng pháp hóa nhiệ t luyện.........................................................................27
Câu hỏi ôn tập ...............................................................................................................................36
CHƯ Ơ NG 2.THÉP VÀ GANG.................................................................................................37
2.1.Thép Cacbon .........................................................................................................37
2.1.1.Thành phần hóa học ........................................................................................37
2.1.2. Ả nh hư ở ng củ a Cacbon đế n tổchức và tính chất của thép Cacbon...............37
2.1.3. Ả nh hư ở ng của các nguyên tốkhác ...............................................................39
2.1.4. Phân loại thép Cacbon....................................................................................40
ii
2.1.5. Ký hiệu và công dụng của các nhóm thép Cacbon ........................................42
2.1.6. Ư u như ợ c điể m của thép cacbon....................................................................44
2.2. Thép hợp kim .......................................................................................................45
2.2.1. Tác dụng của nguyên tốhợp kim ...................................................................46
2.2.2. Phân loại thép hợp kim...................................................................................59
2.2.3. Ký hiệu thép hợp kim.....................................................................................60
2.3. Thép cán nóng thông dụng...................................................................................60
2.3.1. Thành phần và tính chất .................................................................................60
2.3.2. Nhóm thép Cacbon.........................................................................................62
2.3.3. Nhóm thép hợ p kim vi lư ợ ng .........................................................................62
2.3.4. Nhóm thép hai pha đố i nghịch (ferit-Mactenxit) ...........................................63
2.3.5. Nhóm thép hợp kim thấp................................................................................63
2.4. Thép kết cấu.........................................................................................................64
2.4.1. Khái niệ m, đặ c điể m và phân loại thép kết cấu..............................................64
2.4.2. Thép thấm Cacbon .........................................................................................65
2.4.3. Thép hóa tốt....................................................................................................67
2.4.4. Thép đàn hồ i...................................................................................................68
2.5. Thép dụng cụ........................................................................................................69
2.5.1. Khái niệm và phân loại...................................................................................69
2.5.2. Thép dao cắt ...................................................................................................69
2.5.3. Thép khuôn dập nguội....................................................................................74
2.5.4. Thép khuôn dập nóng.....................................................................................75
2.5.5. Thép làm dụng cụ đo lư ờ ng ...........................................................................76
2.6. Thép và hợ p kim đặ c biệt.....................................................................................77
2.6.1. Thép và hợp kim có tính chống mài mòn cao................................................77
2.6.2. Thép không gỉ.................................................................................................80
2.6.3. Thép và hợp kim chịu nhiệt (làm việcởnhiệ t độ cao). .................................85
2.7. Các loại gang........................................................................................................88
2.7.1. Đặ c điể m chung của gang ..............................................................................88
2.7.2. Tổchức tế vi và cơ tính củ a các loại gang.....................................................91
Câu hỏi ôn tập ...............................................................................................................................99
CHƯ Ơ NG 3.HỢP KIM MÀU VÀ BỘT................................................................................100
3.1. Nhôm và hợp kim nhôm ....................................................................................100
3.1.1. Nhữ ng đặ c tính chủyếu của nhôm...............................................................100
3.1.2. Phân loại và ký hiệu .....................................................................................100
3.1.3. Nhôm sạch kỹthuật......................................................................................102
3.1.4. Hợp kim nhôm biến dạng.............................................................................102
iii
3.1.5. Hợp kim nhôm biến dạng không hóa bền bằng nhiệt luyện ........................102
3.1.6. Hợp kim nhôm biến dạng hóa bền bằng nhiệt luyện....................................104
3.1.7. Hợ p kim nhôm đúc.......................................................................................106
3.2. Đồ ng và hợ p kim đồ ng ......................................................................................108
3.2.1. Đồ ng đỏ ........................................................................................................108
3.2.2. Latông...........................................................................................................110
3.2.3. Brông............................................................................................................112
3.3. Hợp kim ổ trư ợ t .................................................................................................114
3.3.1. Yêu cầ u đố i với hợp kim làm ổ trư ợ t ...........................................................114
3.3.2. Hợp kim ổ trư ợ t có nhiệ t độ chảy thấp. .......................................................115
3.3.3. Hợp kim ổ trư ợ t có nhiệ t độ chảy cao..........................................................115
3.4. Hợp kim bột .......................................................................................................116
3.4.1. Khái niệm chung ..........................................................................................116
3.4.2. Vật liệu cắt và mài........................................................................................117
3.4.3. Vật liệu kết cấu.............................................................................................120
3.4.4. Hợp kim xốp và thấm...................................................................................122
Câu hỏi ôn tập .............................................................................................................................125
CHƯ Ơ NG 4.VẬT LIỆ U VÔ CƠ (CERAMIC).....................................................................126
4.1. Cấu trúc của vật liệ u vô cơ ................................................................................127
4.1.1. Liên kết nguyên tửtrong vật liệ u vô cơ .......................................................127
4.1.2. Trạng thái tinh thểvà trạ ng thái vô đị nh hình..............................................127
4.1.3. Vật liệ u đa pha và đa tinh thể .......................................................................130
4.2. Tính chấ t cơ họ c.................................................................................................131
4.3. Các loại vật liệ u vô cơ và ứ ng dụng ..................................................................132
4.3.1. Gốm và vật liệu chịu lửa ..............................................................................132
4.3.2. Thủy tinh và gốm thủy tinh..........................................................................133
4.3.3. Xi măng và bê tông ......................................................................................134
4.4. Sản xuất và xửlý các loại vật liệ u vô cơ ...........................................................136
Câu hỏi ôn tập .............................................................................................................................138
CHƯ Ơ NG 5.VẬT LIỆU POLYME........................................................................................139
5.1. Sản xuất vật liệu polyme....................................................................................140
5.1.1. Nguyên vật liệu ............................................................................................140
5.1.2. Các phư ơ ng pháp tổ ng hợp polyme .............................................................140
5.2. Gia công vật liệu polyme...................................................................................143
5.2.1. Tính chất gia công của vật liệu polyme .......................................................143
5.2.2. Tạo hình không phoi vật liệu polyme ..........................................................145
5.2.3. Cắt ................................................................................................................146
iv
5.2.4. Ghép .............................................................................................................147
5.2.5. Phủbềmặt....................................................................................................149
Câu hỏi ôn tập .............................................................................................................................150
CHƯ Ơ NG 6.VẬT LIỆU COMPOZIT....................................................................................151
6.1. Khái niệm vềcompozit ......................................................................................151
6.1.1. Khái niệm .....................................................................................................151
6.1.2. Phân loại.......................................................................................................151
6.2. Compozit hạt......................................................................................................152
6.3. Compozit cốt sợi ................................................................................................153
6.4. Compozit cấu trúc ..............................................................................................154
Câu hỏi ôn tập .............................................................................................................................156
CHƯ Ơ NG 7.ĂN MÒN VÀ BẢO VỆVẬT LIỆU................................................................157
7.1. Khái niệm chung về ăn mòn kim loại................................................................157
7.2. Cơ chế ăn mòn điện hoá.....................................................................................157
7.2.1. Các phảnứ ng điệ n hóa .................................................................................157
7.2.2. Xu thế ăn mòn ..............................................................................................158
7.2.3. Các dạ ng ăn mòn điện hóa ...........................................................................159
7.3. Bảo vệchố ng ăn mòn.........................................................................................165
7.3.1. Sơ n phủ .........................................................................................................165
7.3.2. Bảo vệ điệ n hóa ............................................................................................166
7.3.3. Ăn mòn hóa học ..........................................................................................167
7.4. Ăn mòn khô và cách chố ng ăn mòn khô............................................................168
Câu hỏi ôn tập ...........................................................................................................169
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................................170