Vật liệu học_Chương 2

Chia sẻ: L Le Dinh Minh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

Thêm vào BST

Báo xấu

455
lượt xem 221
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đa số vật liệu, đặc biệt là kim loại, thường được bán dưới dạng các bán thành phẩm dưới dạng: dây, thanh, hình, ống, tấm, là băng... nhờ biến dạng dẻo ( cán), hoặc các phôi rèn- khảo sát biến dạng dẻo không những giúp hiểu biết cơ sở quá trình mà còn giúp để ra các biện pháp năng cao cơ tính, khắc phục những khuyết tật.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Vật liệu học_Chương 2

19 Ch−¬ng 2 BiÕn d¹ng dÎo vµ c¬ tÝnh §a sè vË t liÖ u, ® Æ c biÖ t lµ kim lo¹ i, th−êng ®−îc b¸ n d−íi d¹ ng c¸ c b¸ n thµ nh phÈ m d− í i d¹ ng: d© y, thanh, h× nh, èng, tÊ m, l¸ , b¨ ng... nhê biÕ n d¹ ng dÎ o (c¸ n), hoÆ c c¸ c ph« i rÌ n → kh¶ o s¸ t biÕ n d¹ ng dÎ o kh«ng nh÷ng gióp hiÓ u biÕ t c¬ së qu¸ tr× nh mµ cßn gióp ® Ò ra c¸ c biÖ n ph¸ p n© ng cao c¬ tÝ nh, kh¾ c phôc nh÷ng khuyÕ t tË t. 2.1. BiÕ n d¹ ng dÎ o vµ ph¸ hñy 2.1.1. Kh¸i niÖ m BiÓ u ®å t¶ i trä ng (hay ø ng suÊ t) vs biÕ n d¹ ng h× nh 2.1. cho thÊ y: t¶ i träng F b - Khi F < F®h, ®é gi· n dµ i ∆l tû lÖ bË c nhÊ t víi t¶ i träng Fb → biÕ n d¹ng ®µn håi. Víi F1 → biÕ n d¹ ng O1, bá t¶ i Fa a c träng mÉ u l¹ i trë l¹ i kÝ ch th−íc ban ®Ç u. - Khi F > F®h, ®é biÕ n d¹ ng t¨ ng nhanh theo t¶ i trä ng, F®h e khi bá t¶ i träng biÕ n d¹ ng vÉ n cßn l¹ i mét phÇ n → biÕ n Fl d¹ ng dÎ o. Khi F= Fa → biÕ n d¹ ng Oa'', khi F=0 → biÕ n d¹ ng Oa' → biÕ n d¹ ng dÎ o hay d−, O l a’ a’’ ®é d· n dµ i H× nh 2.1. BiÓu ®å kÐo kim l -i NÕ u tiÕ p tô c t¨ ng t¶ i trä ng ® Õ n gi¸ trÞ cao nhÊ t Fb, mÉ u bÞ th¾ t l¹ i → t¶ i träng =const (hoÆ c ↓) nh− ng ø /s ↑ →ph¸ hñy ë ®iÓ m c. Sù biÕ n ®æi vÒ m¹ ng tinh thÓ ë ba tr¹ ng th¸ i trª n tr× nh bµ y ë h× nh 2.2. H× nh 2.2. S¬ ®å biÕn ®æi m¹ng tinh thÓ khi lÇn l−ît t¨ng t¶i träng ban ®Çu (a), biÕn d¹ng ®µn håi (b), biÕn d¹ng dÎo (c), ph¸ hñy (d) a) b) c) d) Khi biÕ n d¹ ng ®µ n håi th× biÕ n d¹ ng nhá ∆aa, víi a lµ th«ng sè m¹ ng ph¸ hñy c¸ c liª n kÕ t bÞ hñ y ho¹ i dÉ n ®Õ n ®øt rêi. BiÕ n d¹ ng dÎ o = c¸ ch tr− ît (®«i khi x¶ y ra b» ng song tinh), ë ®© y chØ giíi h¹ n kh¶ o s¸ t biÕ n d¹ ng dÎ o d− íi h× nh thøc nµ y. 2.1.2. Tr−î t ®¬n tinh thÓ Tr− ît lµ sù chuyÓ n dê i t−¬ng ®èi gi÷a c¸c phÇn cña tinh thÓ theo nh÷ng mÆt vµ ph−¬ng nhÊ t ® Þ nh gä i lµ mÆ t vµ ph− ¬ng tr−ît (h× nh 2.3.) a. C¸ c mÆ t vµ ph−¬ng tr−ît MÆ t tr− î t lµ mÆt (t−ëng t−î ng) ph©n c¸ch gi÷a hai mÆt nguyª n tö dµy ®Æc nhÊt mµ theo ® ã sù tr− î t x¶y ra. C¸ c mÆ t vµ ph− ¬ng tr− î t cñ a ba kiÓ u m¹ ng tinh thÓ th−êng gÆ p ®−îc tr× nh bµ y ë h× nh 2.4: - M¹ ng lftm (A1): mÆ t tr− ît {111}, (4 mÆ tx3 ph−¬ng)=12 hÖ tr−ît chÝ nh kh¸ c nhau. - M¹ ng lftk (A2): mÆ t tr−ît {110}, (6 mÆ t x 2 ph−¬ng)= 12 hÖ tr−ît chÝ nh kh¸ c nhau. - M¹ ng lgxc (A3): mÆ t tr−î t, (1 mÆ t x 3 ph−¬ng)= 3 hÖ tr−ît chÝ nh kh¸ c nhau.
20 - Ngoµ i c¸ c mÆ t, ph−¬ng tr− ît chÝ nh kÓ trª n cßn cã kh¶ n¨ ng bÞ tr−ît theo c¸ c mÆ t, ph− ¬ng dµ y ® Æ c kh¸ c tuy kh« ng ph¶ i lµ dµ y ®Æ c nhÊ t. a) b) a) b) c) H× nh 2.3. S¬ ®å biÓu diÔn sù tr−ît: a. ®¬n H× nh 2.4. C¸c mÆt vµ ph−¬ng tr−ît c¬ tinh thÓ vµ m¹ng tinh thÓ tr−íc khi tr−ît, b¶n cña kim lo¹i: b. h× nh d¹ng ®¬n tinh thÓ vµ m¹ng tinh thÓ a. lËp ph−¬ng t©m khèi, sau khi tr−ît. b. lËp ph−¬ng t©m mÆt, c. lôc gi¸c xÕp chÆt, - Kh¶ n¨ ng biÕ n d¹ ng dÎ o cña kim lo¹ i tû lÖ thuË n víi sè hÖ tr−ît chÝ nh: sè hÖ tr−ît cµ ng cao → kh¶ n¨ ng tr− î t cµ ng lí n → kim lo¹ i cµ ng dÔ biÕ n d¹ ng dÎ o - Thù c tÕ ® · chøng tá ®iÒ u nµ y: Feγ,Al,Ag,Cu...(m¹ ng A1) dÎ o vµ dÔ d¸ t máng h¬n Zn (A3). So ví i lftk (A2) m¹ ng lftm (A1) tuy cïng 12 hÖ tr−ît nh−ng dÔ tr−ît h¬n → tÝ nh dÎ o cao h¬n b. øng ng suÊ t g©y ra tr−ît §Þ nh luËt Schmid. F Khi τ > τth (x¸ c ®Þ nh ®èi víi tõng kim lo¹ i) → tr−î t mí i x¶ y ra. Gi¸ trÞ cñ a τ=? ph− ¬ng F F F τ= cosα.cosβ= sinα.cosα.cosβ mÆ t α tr− ît S SO tr− î β trong ® ã F/S0 lµ øng suÊ t kÐ o σ0 thay vµ o ta cã: τ = 0,5σ0 sin2α cosβ. Gäi cosα.cosβ lµ thõ a sè Schmid. øng suÊ t g© y ra tr−ît τ phô thué c vµ o gãc β & α qua thõ a sè Schmid. Khi α = 90o hay β = 90o → τ = 0, lùc F chØ lµ m F ph¸ hñy mµ kh«ng x¶ y ra biÕ n d¹ ng dÎ o. H× nh 2.5. Tr−ît trong ®¬n tinh thÓ Khi (α+β) ≠ 90 , τmax = 0,5¬ 0 khi α = β = 45 . o o bË c HÖ tr−î t nµ o cã τmax → thuË n lîi nhÊ t → tr−ît x¶ y ra tr−í c → c¸ c hÖ Ý t thuË n lîi h¬n. H× nh th¸ i cñ a tr− ît: h× nh 2.2c vµ 2.3b: c¸ c bË c tr−ît, d¶ i tr−î t. d¶ i H× nh 2.5b. BË c tr− ît vµ d¶ i tr−ît
21 c. TÝ nh dÔ tr−ît - c¬ chÕ tr−ît G G §é bÒ n lý thuyÕ t: τt.h ≈ , → rÊ t cao. Thùc tÕ cã lÖ ch τt.h ≈ rÊ t nhá 2π 10 ÷ 8.10 4 3 τ H× nh 2.6. M« h× nh tr−ît trong m¹ng tinh thÓ thùc tÕ (cã lÖch biªn) τ 2.1.3. Tr−î Tr−î t ®a tinh thÓ VË t liÖ u kim lo¹ i thùc tÒ lu«n lu«n lµ VL ®a tinh thÓ . a. C¸c ®Æc ®iÓ m §Æ c ® iÓ m cñ a tr−î t ®a tinh thÓ : 1) C¸ c h¹t bÞ biÕ n d¹ng kh«ng ®ång thêi víi møc ®é kh¸c nhau 2) Cã tÝ nh ®¼ng h− íng: sè h¹ t v« cïng lín 3) §a tinh thÓ cã ®é bÒ n cao h¬n: C¸ c h¹ t c¶ n trë biÕ n d¹ ng lÉ n nhau, biª n h¹ t c¶ n tr−ît. → lù c cao h¬ n → ® é bÒ n cao h¬ n. 4) H¹ t cµng nhá ®é bÒ n vµ ®é dÎ o cµng cao: h¹ t nhá cã tæng diÖ n tÝ ch biª n h¹ t lín h¬n, k sÏ c¶ n tr−î t m¹ nh h¬ n nª n lµ m t¨ ng ®é bÒ n. Theo Hall - Petch: σch = σo + , d Khi h¹ t nhá ® i → t¨ng ®é dai → vË t liÖ u khã bÞ ph¸ hñy gißn → rÊ t −u viÖ t b. Tæ chøc vµ tÝ nh chÊt cña kim lo¹ i sau khi biÕ n d¹ng dÎ o 1) Sau khi biÕ n d¹ ng → x« lÖ ch m¹ ng t/thÓ . t¹ p chÊ t ε=0 ε=(40-50)% ε=(40-50)% ε=(70-90)% H× nh 2.7. Sù thay ®æi tæ chøc sau biÕn d¹ng Textua biÕ n d¹ ng. VÝ dô khi c¸ n: Al m¹ ng A1: - c¸ c mÆ t {110} song song víi mÆ t c¸ n 2) BiÕ n d¹ ng dÎ o → do x« lÖ ch m¹ ng → øng suÊ t d−, → cho c¬ tÝ nh ↑ , øng suÊ t nÐ n d− bÒ mÆ t lµ m ↑ giíi h¹ n mái: l¨ n Ð p, phun bi. 3) Xu h−í ng thay ® æi c¬ tÝ nh sau khi biÕ n d¹ng dÎ o (h× nh 2.8): . BÒ n (σ®h,σ0,2), cøng ↑, dÎ o ↓ . DÉ n ®iÖ n vµ tÝ nh chèng ¨ n mßn gi¶ m σb σb,σ0 2,ksi tÝ nh chÊ t σb ®é d· n dµ i, σ0,2 σ0,2 60 40 ®é dÉ n δ 20 δ a) ε→ b) ε→ H× nh 2.8. ¶nh h−ëng cña ®é biÕn d¹ng ®Õn c¬ tÝ nh cña kim lo¹i nãi chung (a) vµ Cu nãi riªng (b).
22 2.1.4. Ph¸ hñy øng suÊ t > [σb] → ph¸ hñy do g· y, vì hoÆ c ®øt (fractography). §Ç u tiª n xuÊ t hiÖ n vÕ t nøt tÕ vi trª n bÒ mÆt hay ë s©u bª n trong→ph¸t triÓ n vÕ t nøt→ph¸ huû Tuú theo t¶ i träng: a. T¶ T¶ii trä ng tÜ nh träng T¶ i trä ng tÜ nh: Ph¸ hñy gißn vµ ph¸ hñy dÎ o - Ph¸ hñy dÎ o kÌ m theo biÕ n d¹ ng dÎ o - Ph¸ hñ y gißn kh«ng kÌ m theo biÕ n d¹ ng - Ph¸ huû gißn x¶ y ra ®ét ngét (d), ph¸ huû dÎ o x¶ y ra tõ tõ (a) chË m (b), nhanh (c) - C« ng cho ph¸ huû dÎ o lí n h¬ n - Ph¸ huû dÎ o hay gißn do: + b¶ n chÊ t VL: thÐ p, Al, Cu → ph¸ huû dÎ o, a) b) c) d) gang →giß n. H× nh 2.9. C¸c d¹ng mÆt g·y khi ph¸ hñy ceramic, polyme nhiÖ t r¾ n → ph¸ huû gißn + To ↓ → ph¸ huû gißn, t¶ i träng ®Æ t vµ o nhanh, ®ét ngét → ph¸ huû gißn -+ KÕ t cÊ u g© y tË p trung ø ng suÊ t (h¹ bË c ®ét ngét, r· nh, khÝ a, nøt,..) → dÓ g© y ph¸ huû gißn c¶ n trë c/® C¬ chÕ p ph¸ h¸ hñy ┴ ┴┴┴ Ph¸ hñ y theo 4 giai ® o¹ n sau: ┴ 1) h× nh thµ nh vÕ t nø t (tÕ vi), ┴ ┴ 2) vÕ t nø t tÕ vi ph¸t triÓ n d− íi tíi h¹n, tíi h¹ n 3) vÕ t nø t tíi h¹ n ph¸t triÓ n nhanh, nguån lÖ c Frank-Read 4) nø t chÊ m dø t vµ g· y rê i, H× nh 2.11. Sù h× nh thµ nh vÕ t nø t trong ® ã c¸ c giai ®o¹ n 1,2 vµ 3 ®− îc coi lµ quan träng nhÊ t, σo ®¸ ng ® Ó ý nhÊ t. nứt TË p trung øng suÊ t σmax ρt Theo A.A Griffith: σmax: a a σ max = 2σ (2.1) x x ρt x x’ 2a σ a) b) Gä i K I = max lµ hÖ sè c−êng ®é øng suÊ t, σo x x’ σ mÆ t c¾ t dä c theo x¸ c ®Þ nh b» ng c«ng thø c: H× nh 2.12. S¬ ®å vÕt rçng (a) vµ sù ph©n bè K I = Yσ πa (2.2) øng suÊt trªn tiÕt diÖn c¾t ngang qua vÕt rçng §èi víi vË t liÖ u gißn, øng suÊ t tíi h¹ n σgh cÇ(b) n thiÕ t ®Ó ph¸ t triÓ n vÕ t nøt lµ : 2Eγ σ gh = (2.3) πa 3 kiÓ u ph¸ t triÓ n vÕ t nøt th− ê ng gÆ p (h× nh 2.13):
23 §é dai ph¸ KIC øng suÊ t biÕ n d¹ ng ¼ h¼ Bth chiÒ u dµ y KiÓ u I=kÐ o KiÓ u KiÓ u III=xÐ H× nh 2.14. ¶nh h−ëng cña chiÒ u dµ y H× nh 2.13. Ba kiÓu t¶i träng vµ lan chuyÓn vÕt nøt: KiÓ u I lµ kiÓ u th−êng gÆ p h¬n c¶ vµ ®−îc ®−a vµ o tÝ nh to¸ n. Do tË p trung øng suÊ t σ ≥ σgh (c«ng thøc 2.3) → vÕ t nøt ↑ g© y ph¸ huû gißn vË t liÖ u. Giá trị hệ số cường độ ứng suất tương ứng tại đó được gọi là độ dai phá huỷ của vật liệu, ký hiệu là KIC, đặc trưng cho mỗi loại vật liệu K IC = Yσ gh πa , [N.m-3/2] hay [MPa.m1/2], x¸ c ®Þ nh b» ng thùc nghiÖ m §è i ví i vË t liÖ u dÎ o (phÇ n lín kim lo¹ i vµ vË t liÖ u polyme), ®Ò u cã biÕ n d¹ ng dÎ o tr− íc khi ph¸ hñ y, ®iÒ u ®ã lµ m cho ®Ø nh nøt tï (cïn, bít s¾ c nhän) ®i, b¸ n kÝ nh cong t¨ ng lª n, nhê ® ã lµ m t¨ ng σgh vµ KIC. B¶ ng 2.1. Giíi h¹n ch¶y vµ ®é dai ph¸ hñy biÕn d¹ng ph¼ng cña mét sè lo¹i vËt liÖu VË t liÖ u σ0,2, MPa KIC, MPa m VË t liÖ u σ0,2, MPa KIC, MPa m Kim lo¹ i Ceramic vµ polyme Hîp kim nh«m 2024- 325 36 oxit nh«m - 3-5,3 T351 Thuû tinh - 0,7-0,8 Hîp kim nh«m 7075- 505 29 Bª t«ng - 0,2-1,4 T651 ThÐ p 4340,t« i +ram 1640 50 Polyme ,PMMA - 1,0 o 260 C ThÐ p 4340,t« i 1420 87,4 Polystyren, PS - 0,8-1,1 +ram 425oC b. Trong ®iÒ u kiÖ n t¶i träng thay ®æi theo chu kú CÇ u, trô c, b¸ nh r¨ ng,.. chÞ u t¶ i trä ng kh«ng lín ( 105 ÷ 106 chu kú) → ph¸ hñy mái. C¬ chÕ : tõ vÕ t nøt ®Ç u tiª n, th−êng n» m ë trª n bÒ mÆ t lµ n¬i chÞ u øng suÊ t kÐ o lín nhÊ t, ® iÒ u kiÖ n thuË n lîi → ph¸ t triÓ n vÕ t nøt. VÕ t nø t tÕ vi trª n bÒ mÆ t: rç co, bä t khÝ , t¹ p chÊ t, x−íc, låi lâm → t¨ ng ®é bãng bÒ mÆ t VÕ t nø t cã thÓ sinh ra d− íi t¸ c dô ng cña t¶ i träng thay ®æi theo chu kú (h× nh 2.15a). nguån lÖ ch vÕ t nøt Frank-Read vï ng 1, s¸ t vï ng 3, σk σk mÆ t bÒ mÆ t lµ ph¸ ⊥ ⊥ ⊥ ⊥ ⊥ ⊥ ⊥ ⊥ ⊥⊥ vÕ t nø t ® Ç u h û H× nh 2.15a. S¬ ®å h× nh thµ nh vÕ t nøt H× nh 2.15b. S¬ ®å mÆ t g· y khi ph¸ huû mái mái MÆ t g· y ë chç ph¸ hñy mái (h× nh 2.15b). 2.2. C¸ c ®Æ c tr−ng c¬ tÝ nh th«ng th−êng vµ ý nghÜ a
24 C¬ tÝ nh cho biÕ t kh¶ n¨ ng chÞ u t¶ i cña vË t liÖ u trong c¸ c ®iÒ u kiÖ n t−¬ng øng, lµ c¬ së cñ a c¸ c tÝ nh to¸ n sø c bÒ n, kh¶ n¨ ng sö dông vµ o mét môc ®Ý ch nhÊ t ®Þ nh. C¸ c ®Æ c tr−ng c¬ tÝ nh ® −îc x¸ c ®Þ nh trª n c¸ c mÉ u chuÈ n. Th−ê ng gÆ p nhÊ t lµ ®é bÒ n, ®é dÎ o, ®é cøng, ®é dai va ®Ë p, ®é dai ph¸ hñy. 2.2.1. §é bÒ n (tÜ nh) Tïy theo ®Æ c ® iÓ m cñ a t¶ i trä ng ng−êi ta ph© n biÖ t ®é bÒ n kÐ o, nÐ n, uèn, xo¾ n... BÒ n vµ ® é dÎ o khi kÐ o lµ th«ng dông h¬n c¶ nª n kh«ng cÇ n ph¶ i ghi chó, tr−êng hîp cßn l¹ i ®Ò u ph¶ i ghi chó (nÐ n, uèn hay xo¾ n...). a. C¸ c chØ tiª u §Æ c tr−ng cho ® é bÒ n tÜ nh:σ®h, σC, σb: kG/mm2, MPa, psi, ksi (Anh & Hoa kú),. Quan hÖ gi÷ a c¸ c ® ¬ n vÞ th− êng gÆ p nh− sau: 1kG/mm2 ≈ 10MPa, 1kG/mm2 ≈ 1,45 ksi, 1ksi = 103psi Giíi h¹ n ®µ n hå i σ®h, khã x¸ c ®Þ nh → chÊ p nhË n σ0,01 hay σ0,05 theo c«ng thøc: Fdh F0,01 F0,05 σ dh = MPa, → σ 0, 01 = MPa, hay σ 0,05 = MPa, S0 S0 S0 Gií i h¹ n ch¶ y vË t lý σch, ®é bÒ n Gií i h¹ n ch¶ y quy −íc σ0,2 , [MPa] Fb Giíi h¹n bÒ n σb : σ b = , [MPa], trong ®ã: S0 b. C¸ c yÕ u tè ¶ nh h−ëng C¸ c ph−¬ ng ph¸ p n© ng cao ®é bÒ n: gi¶ m hoÆ c t¨ng mËt ®é lÖ ch.ch . Gi¶ m: Sî i Fe lµ 13000MPa, Fe armco 250MPa . T¨ ng: biÕ n d¹ ng nguéi, hîp kim ho¸ , nhiÖ t luyÖ n,... 108 1010 1012 c. C¸ c biÖ n ph¸p hã a bÒ n vË t liÖ u mË t ®é lÖ ch, 2 BiÕ n d¹ ng dÎ o: → t¨ ng mË t ® é lª ch → t¨ ng ®é bÒ n: H× nh 2.16. Thay ®æi ®é bÒ n theo mË t ®é lÖ ch dË p, gß , uèn, gË p, kÐ o, c¸ n nguéi → biÕ n cøng, t¨ ng bÒ n Hîp kim hã a: ®−a nguyª n tö l¹ vµ o → t¨ ng x« lÖ ch m¹ ng vµ mË t ®é lÖ ch → t¨ ng ® é bÒ n, T¹ o c¸ c pha cøng ph© n t¸ n hay hãa bÒ n tiÕ t pha: NhiÖ t luyÖ n t«i + ram: t«i vµ sau ®ã lµ ram - t¹ o nª n sù qu¸ b· o hßa → t¨ ng ®é bÒ n, ®é cøng Hã a - nhiÖ t luyÖ n: thÊ m C, N... t¨ ng bÒ n, cøng, chÞ u mµ i mßn, n© ng cao bÒ n mái Lµ m- nhá h¹ t: lµ m h¹ t nhá nµ y duy nhÊ t lµ m t¨ ng tÊ t c¶ c¸ c chØ tiª u bÒ n, dÎ o, dai. 2.2.2. §é dÎ o §é dÎ o lµ kh¶ n¨ng biÕ n d¹ng cña vËt liÖ u d−íi t¶i träng l1 − l 0 S 0 − S1 a. 2 chØ tiª u : δ= 100% , ψ= 100% l0 S0 b. TÝ nh siª u dÎ o §/n: VË t liÖ u cã δ tíi trª n 100% (100 ÷ 1000%), ®−îc gäi lµ siª u dÎ o, C« ng dông: chÕ t¹ o c¸ c s¶ n phÈ m rçng, dµ i víi tiÕ t diÖ n kh«ng ®ång ®Ò u: chai, lä , èng,.. ChÕ t¹ o: t¹ o tÝ nh siª u dÎ o b» ng c¸ ch: - t¹ o tæ chøc h¹ t rÊ t nhá, (cì h¹ t kho¶ ng 10µm), ®¼ ng trôc, ®ång ®Ò u vµ æn ®Þ nh khi biÕ n d¹ ng, ® © y lµ yÕ u tè quan trä ng nhÊ t, - biÕ n d¹ ng ë nhiÖ t ®é cao, cì (0,6 ÷ 0,85) TCo, - tèc ®é biÕ n d¹ ng rÊ t chË m, cì 10-4 ÷ 10-3 s-1 (tøc 0,01 ÷ 0,1%/s).
25 Tr−ît khi siª u dÎ o x¶ y ra chñ yÕ u theo biª n h¹ t 2.2.3. §é dai va ®Ëp: ®Ëp: H× nh 2.17: c«ng ph¸ huû S¬ ®å thö va ®Ë p (h× nh 2.18). vË t t¶ i träng vË t liÖ u liÖ u iß dÎ - biÕ n H× nh 2.17. C«ng ph¸ huû vË t liÖ u H× nh 2.18. S¬ ®å thö ®é dai va ®Ë p 2 lo¹ i mÉ mÉ u thö ®é dai va ®Ëp: ®Ëp: 10x10mm dµ i 55mm (mÉ u Charpy) vµ 75mm (Izod) víi r· nh khÝ a h× nh ch÷ U hay ch÷ V: (® Ó tË p trung øng suÊ t) réngxs© u ( 2x2mm). TCVN chØ quy ® Þ nh thö theo mÉ u Charpy vµ ký hiÖ u ®é dai va ®Ë p b» ng aK: §Þ nh nghÜ a: §é dai va ®Ë p lµ c«ng ph¸ hñy tÝ nh cho mét ®.v. tiÕ y diÖ n c¾ t ngang mÉ u: AK C« ng thø c tÝ nh: a K = , [j/cm2] hay [kJ/m2] S trong ® ã : AK lµ c«ng ph¸ hñy, J; S tiÕ t diÖ n mÉ u t¹ i chç r· nh khÝ a (0,8cm2) §¬ n vÞ : [j/cm2], : [kj/m2], : [kgm/cm2] 1kGm/cm2 ≈ 10J/cm2; 1kJ/m2 ≈ 0,01kGm/cm2; 1kGm/cm2 ≈ 100kJ/m2 Ph¹ m vi ¸ p dông: Chi tiÕ t chÞ u va ®Ë p aK min = 200kJ/m2 (2kGm/cm2), va ®Ë p cao ph¶ i cã aK ≥ 1000kJ/m2. BiÖ n ph¸ p t¨ng aK: NÕ u coi aK tû lÖ ví i tÝ ch (σ0,2 x δ) → ®Ó ↑ aK t ↑ ®ång thêi σ0,2 & δ do ®ã: - Lµm cho h¹t nhá mÞ n lµ ph− ¬ ng ph¸ p tèt nhÊ t ®Ó ↑aK. - Hã a bÒ n bÒ mÆ t : t«i bÒ mÆ t, hãa - nhiÖ t luyÖ n → võa ↑ bÒ n, cøng, tÝ nh chèng mµ i mßn mµ vÉ n cho aK cao, chè ng va ®Ë p tè t. - T¹ o h¹ t trß n, ®a c¹ nh cã ®é dai cao h¬n khi h¹ t cã d¹ ng tÊ m, h× nh kim. - Gi¶ m sè l− îng, kÝ ch th−íc, t¹ o h¹ t cµ ng trßn, ph© n bè ®Ò u cña c¸ c pha r¾ n → ↑aK. 2.2.4. §é dai ph¸ hñy biÕ n d¹ ng ph¼ng (plane - strain fracture toughness), KIC MÉu thö: h× nh 2.19 lµ d¹ ng mÉ u ®¬n gi¶ n nhÊ t, vÕ t nøt mái: - ph¶ i cï ng chiÒ u víi r· nh khÝ a vµ ch¹ y dµ i trª n suèt chiÒ u dµ y cña mÉ u B = W/2, - trª n c¶ hai bÒ mÆ t ngoµ i, c¶ 2 bª n vÕ t nøt mái ph¶ i ¨ n s© u vµ o Ý t nhÊ t lµ 1,3 - chiÒ u dµ i a (b» ng r· nh ban ®Ç u + nøt mái) ph¶ i ~ B hay 0,45÷0,55W. Quy tr× nh thö: - ®Æ t ngµ m trôc vµ o hai lç, t¸ c dô ng lùc kÐ o ®Ó r· nh khÝ a vµ nøt mái ®−îc më ré ng ra (nø t ph¸ t triÓ n theo kiÓ u I). - X© y dù ng biÓ u ®å t¶ i träng kÐ o - ®é më cña r· nh ν nh− h× nh 2.20.
26 F Fmax A r· nh t¶ i träng F B FS= FQ B W F ®é mở của nứt ν O H× nh 2.19.MÉ u thö ® é dai ph¸ huû biÕ n H× nh 2.20. BiÓ u ®å kÐ o khi thö ®é dai ph¸ d¹ ng ph¼ ng huû Hệ số hình học Y và KI phụ thuộc vào hình dạng và tải trọng (shape factor): Đ/điểm của tải Hệ số cường Đặc điểm của tải Hệ số cường trọng và vết nứt độ ứng suất, KI trọng và vết nứt độ ứng suất σ F 2a KI = σ πa (a
27 Tính giá trị A= 2,5(KQ/σo,2), nếu A ≤ B(a) → KQ= KIC, ý nghÜ a cña KIC: Lµ chØ tiª u c¬ tÝ nh quan trä ng nhÊ t ®Ó ®¸ nh gi¸ kh¶ n¨ ng chèng ph¸ hñy gißn. K IC - Biết KIC và a → ø ng suÊ t thiÕ t kÕ σ ph¶ i tho¶ m· n: σ ≤ hay KI< KIC Y πa 2 1 K  - Biết KIC và σ → kích thước vết nứt a: a ≤ . IC  (2.5) π  σY  2.2.5. §é cøng a. §Æc ®iÓ m X¸ c ®Þ nh ®¬n gi¶ n nhÊ t, nhanh chã ng nhÊ t, §/n: §é cø ng lµ kh¶ n¨ng chèng l¹i biÕ n d¹ng dÎ o côc bé cña vËt liÖ u th«ng qua mòi ®©m. m: kh¶ n¨ ng chè ng mµ i mß n, t¹ o mÉ u nhá vµ ®¬n gi¶ n, thö t¹ i chç, nhanh,.. §Æ c ®iÓ m: C¸ c lo¹ lo¹ i: th« ®¹ i vµ tÕ vi, th−ê ng dïng ®é cøng th« ®¹i. S¬ ®å cña c¸ c ph−¬ng ph¸ p thö ® é cøng (h× nh 2.21). F F F f D h d d a) b) c) H× nh 2.21. S¬ ®å t¸c dông t¶i träng cña c¸c ph−¬ng ph¸p ®o ®é cøng: a. Brinen, b. R«cvel, c. Vicke. b. §é cøng Brinen HB: HB HB=F/S, F là tải trọng, kg hay N, S diện tích hình chỏm cầu. Quan hÖ giữa độ bền và độ cứng: - ThÐ p c¸ n (trõ kh«ng gØ , bÒ n nãng) σb ≈ 0,34 HB, - ThÐ p ® ó c σb ≈ (0,3 ÷ 0,4) HB, - Gang x¸ m σb ≈ (HB - 60) / 6, - §å ng, lat«ng, br«ng ë tr¹ ng th¸ i biÕ n cøng σb ≈ 0,40HB, - §ång, lat« ng, br«ng ë tr¹ ng th¸ i ñ σb ≈ 0,55HB, - §ura σb ≈ 0,35HB. Tuy nhiª n ®é cø ng HB cò ng cã nh÷ ng nh−îc ®iÓ m sau: + kh« ng thÓ ®o c¸ c vË t liÖ u cã ®é cøng cao h¬n 450 HB, mÉ u ph¶ i ph¼ ng, to, dµ y + kh« ng cho phÐ p ®o trª n c¸ c lo¹ i trôc (v× cã mÆ t cong), đo t−¬ng ®èi chË m ChÝ nh v× vË y trong s¶ n suÊ t th−êng dïng c¸ ch ®o R«cvel h¬n. d. §é cøng R« cvel HR (HRC, HRA, HRB) §o ® é cøng R«cvel HR (h× nh 2.21b) tiÖ n lîi h¬n do nhanh, kÕ t qu¶ ®o cho ngay trª n m¸ y vµ ®o ®− îc c¸ c vË t liÖ u tõ t−¬ng ®èi mÒ m ®Õ n cøng, ®o t¹ i chç, ®o ®−î c líp bÒ mÆ t. Kh¸ c ví i HB, HR lµ lo¹ i ®é cøng quy −íc (kh«ng cã thø nguyª n): - §é cø ng R« cvel theo c¸ c thang C, A ký hiÖ u lµ HRC, HRA ®−îc ®o b» ng mòi h× nh nãn b» ng kim c−¬ng → đo thÐ p t« i, lí p hãa - nhiÖ t luyÖ n... - §é cø ng R«cvel theo thang B ký hiÖ u lµ HRB ®−îc ®o b» ng mòi bi b» ng thÐ p t«i → đo thÐ p ñ , th− ê ng hãa, gang ®óc... d. §é cøng Vicke HV Lµ lo¹ i ® é cø ng cã ph− ¬ng ph¸ p ®o t−¬ng tù nh− Brinen, HV= F / S ơ [kG/mm2] hay [MPa ] song víi nh÷ng kh¸ c biÖ t sau:
28 - mò i ® © m kim c−¬ng h× nh th¸ p bè n mÆ t ®Ò u víi gãc ë ®Ø nh gi÷a hai mÆ t ®èi diÖ n lµ 136o - Vicke ®− î c dïng ®Ó ®o ®é cøng cho mäi vË t liÖ u tõ rÊ t mÒ m ®Õ n rÊ t cøng cho c¶ c¸ c mÉ u máng (0,3 ÷ 0,5mm), ®−îc coi lµ ®é cøng chuÈ n trong nghiª n cøu khoa häc. e. ChuyÓ n ®æi gi÷a c¸c thangthang ®é cøng Dïng b¶ ng tra (trong tµ i liÖ u thÝ nghiÖ m). 2.3. Nung kim lo¹ i ®· qua biÕ n d¹ ng dÎ o - Th¶i bÒ n - BiÕ n d¹ng nãng 2.3.1. Tr¹ ng th¸i kim lo¹i ®· qua biÕ n d¹ng dÎ o Sau biến dạng vật liệu ở trạng thái không ổn định → nung nóng → th¶i bÒ n. Tác dụng: kh«i phôc l¹ i tr¹ ng th¸ i ban ®Ç u: dÎ o vµ mÒ m: biÕ n d¹ ng dÎ o, gia c«ng c¾ t, khö bá øng suÊ t bª n trong ®Ó tr¸ nh ph¸ hñy gißn. 2.3.2. C¸ c giai ®o¹ n chuyÓ n biÕ n khi nung nãng a. Håi phôc ë nhiÖ t ® é thÊ p (< 0,1 ÷ 0,2TC) Tác dụng: gi¶ m sai lÖ ch m¹ ng (® iÓ m:giảm nót trèng), gi¶ m mË t ®é lÖ ch vµ øng suÊ t bª n trong..., trong khi ®ã tæ chøc tÕ vi ch−a thay ®æi, gi¶ m ®iÖ n trë chót Ý t, c¬ tÝ nh ch−a thay ® æ i. b. KÕ t tinh l¹i (kÕ t tinh l¹ i lÇ n thø nhÊ t) B¶ n chÊ t kÕ t tinh l¹i: l¹i: qu¸ tr× nh h× nh thµ nh c¸ c h¹ t míi kh«ng cã c¸ c sai lÖ ch do biÕ n d¹ ng dÎ o g© y ra theo c¬ chÕ t¹ o mÇ m vµ ph¸ t triÓ n mÇ m nh− kÕ t tinh gọi là kết tinh lại: - T¹ o mÇ mÇ m: m: ë nh÷ ng vï ng bÞ x« lÖ ch m¹ nh nhÊ t, biÕ n d¹ ng dÎ o cµ ng m¹ nh, cµ ng nhiÒ u mÇ m - Sù ph¸ t triÓ n mầm tiÕ p theo lµ qu¸ tr× nh tù nhiª n. Sau khi kÕ t tinh l¹i: l¹i: th¶i bÒ n: ®é dÎ o t¨ ng lª n vµ ®é bÒ n, ®é cøng gi¶ m ®i mét c¸ ch ®ét ngét. Nhiệt độ kết tinh lại:: T=aTC (K), ε > 40 ÷ 50%, thêi gian gi÷ nhiÖ t =1h, kim lo¹ i tinh khiÕ t th× a ≈ 0,2 ÷ 0,3, kim lo¹ i nguyª n chÊ t kü thuË t th× a ≈ 0,4, dung dÞ ch r¾ n a ≈ 0,5 ÷ 0,8. §é biÕ n d¹ ng cµ ng lín, thêi gian ñ cµ ng dµ i hÖ sè a cµ ng nhá. Ví dụ các kim loại nguyên chất kỹ thuật: Fe (TC = 1539oC) - 450oC, Cu (TC = 1083oC) - 270 oC, Al (TC = 660oC) - 100oC, Pb, Zn, Sn (TC trª n d−íi 300oC) < 25oC. Tæ chøc tÕ vi vµ ®é h¹t H¹ t míi ®a c¹ nh, ®¼ ng trôc, ®é h¹ t phô hồi kết tinh lại σb, σ0,2 , k, δ phục thué c: ®é dÎ o - Mø c ®é biÕ n d¹ ng: biÕ n d¹ ng nhá 2 ÷ 8% lần 1 lần 2 ®é dÉ n h¹ t t¹ o thµ nh rÊ t lí n, gä i lµ ®é biÕ n d¹ng δ tíi h¹n, th− ê ng ph¶ i tr¸ nh. - NhiÖ t ® é ñ : cµ ng cao → h¹ t to lª n. σb - Thêi gian gi÷ nhiÖ t: cµ ng dµ i → h¹ t cµ ng σ0,2 lín. Thù c tÕ th−êng biÕ n d¹ ng (≥ 40 ÷ 50%), ñ ở nhiÖ t ® é đủ cao (tuỳ từng kim loại), thêi tktl1 tktl2 to → gian 1h (tè i ® a kh«ng qu¸ 2h) → h¹ t nhá. H× nh 2.22. Tæ chøc vµ c¬ tÝ nh cña kim lo¹i sau khi kÕt tinh l¹i c. KÕ t tinh l¹ i lÇn thø hai
29 NhiÖ t ® é cao, thêi gian gi÷ nhiÖ t dµ i: → s¸ t nhË p cña c¸ c h¹ t "nuèt" h¹ t bÐ lµ m h¹ t to lª n thª m ®− îc gäi lµ kÕ t tinh l¹ i lÇ n thø hai. Xấu cơ tính → phải tránh 2.3.3. BiÕ n d¹ng nãng a. Kh¸i niÖ m BiÕ n d¹ng nã ng lµ biÕ n d¹ ng dÎ o ë nhiÖ t ®é cao h¬n nhiÖ t ®é kÕ t tinh l¹i cña nã, cß n ë thÊ p h¬ n lµ biÕ n d¹ ng nguéi. Fe ở 400oC → biến dạng nguội (Tktl=450oC) ch× (Pb), thiÕ c (Sn), kÏ m (Zn) biÕ n d¹ ng (ë nhiÖ t ®é th−êng) → biến d¹ ng nãng v× nhiÖ t ®é kÕ t tinh l¹ i cña chó ng thÊ p h¬n 0oC. Th−êng biÕ n d¹ ng nãng ë nhiÖ t ®é (0,7 ÷ 0,75)TC. b. C¸ c qu¸ tr× nh x¶ y ra Hai qu¸ tr× nh ®èi lË p nhau x¶ y ra đồng thời: - biÕ n d¹ ng dÎ o lµ m x« lÖ ch m¹ ng t¹ o nª n hãa bÒ n, biÕ n cøng, - kÕ t tinh l¹ i lµ m mÊ t x« lÖ ch m¹ ng g© y ra th¶i bÒ n, gi¶ m ®é cøng. Nếu : hiÖ u ø ng th¶ i bÒ n > hoá bền hoặc kÕ t thóc biÕ n d¹ ng ở nhiệt độ → mÒ m Ng− î c l¹ i: → ñ kÕ t tinh l¹ i tiÕ p theo = cách vïi vµ o c¸ t hay v«i bét. c. C¸ c ®Æ c ®iÓ m VÒ −u ®iÓ m - Kim lo¹ i xít chặt, dÎ o cao h¬n, ít khi bÞ nøt, n¨ ng suÊ t cao, gia c«ng ® −îc c¸ c ph«i lín, tiết kiệm năng l ượng. VÒ nh−î c ® iÓ m + khã ®ång ®Ò u, tæ chøc vµ c¬ tÝ nh, kém chÝ nh x¸ c h× nh d¹ ng, kÝ ch th− íc, oxy hoá,… + chÊ t l− îng bÒ mÆ t kh«ng cao: vÈ y «xyt, tho¸ t cacbon. H× nh 2.23. Tæ chøc thí cña trôc khuûu theo c¸c ph−¬ng ph¸p chÕ t¹o kh¸c nhau: a. t¹o ph«i b»ng dËp nãng (tèt), b. c¾t tõ mét thái thÐp nguyªn (xÊu) a) b) 2.4. 2.4. ¡n mßn vµ b¶o vÖ kim lo¹i: §/n: ¨n mß n lµ sù ph¸ huû kim lo¹ i d−íi t¸ c ®éng cña m«i tr−êng. ThiÖ t h¹ i do ¨ n mßn hµ ng n¨ m chiÕ m kho¶ ng 4% GDP cña mçi quèc gia. 2.4.1. 2.4.1. Ph© n lo¹i: Theo c¬ chÕ x¶ y ra ¨ n mßn : a. ¡n mß n ®iÖ n ho¸ : ¨ n mß n trong n−íc (ngät vµ n−íc biÓ n), ®Ê t, khÝ quyÓ n È m, trong dung dÞ ch ho¸ chÊ t (axit, kiÒ m),… b. ¡n mß n ho¸ häc (¨ n mßn trong m« i tr−êng khÝ ): c¸ c chÊ t x© m thùc nh− O2, S2, Cl2... 2.4.2. C¬ chÕ cña qu¸ tr× nh ¨n mßn kim lo¹i: 2 c¬ chÕ ¨ n mßn th−êng gÆ p nhÊ t lµ : c¬ chÕ ® iÖ n ho¸ , chñ yÕ u ®èi víi kim lo¹ i vµ c¬ chÕ ¨ n mßn ho¸ häc, ®èi víi tÊ t c¶ c¸ c lo¹ i vË t liÖ u. a. C¬ chÕ ®iÖ n hã a cña qu¸ tr× nh ¨n mßn kim lo¹i a. §iÖ n thÕ ® iÖ n cùc vµ kh¶ n¨ ng x¶ y ra ¨ n mßn: RT §iÖ n thÕ ®iÖ n cùc kim lo¹i: ®Þ nh luË t Nernst: EKL = E o + ln CMe , nF Eo cñ a mét sè kim lo¹ i: K/lo¹ i : Mg Al Zn Cr Fe Ni Sn Pb H Cu Ag o E , vol:-2,37 -1,67 -0,76 -0,74 -0,44 -0,25 -0,14 -0,13 0 +0,34 +0,80
30 §iÖ n thÕ ®iÖ n cùc m« i tr−êng: M« i tr− ê ng axit kh« ng hoµ tan oxy EMT = - 0,059 pH - 0,030 lgPH2, EMT = - 0,059 pH khi ¸ p suÊ t riª ng phÇ n cña hydro PH2 = 1 at. M« i tr− êng axit, kiÒ m vµ m«i tr− êng n−íc (ngät vµ n−íc biÓ n) cã hoµ tan oxy EMT = 1,23 - 0,059 pH + 0,015 lgPO2, EMT = 1,23 - 0,059 pH khi PO2 = 1 at Kh¶ n¨ ng x¶y ra ¨n mßn: Kim lo¹ i chØ bÞ ¨ n mßn khi EKL< EMT, Trong m« i tr− ê ng axit kh« ng hoµ tan oxy (EoH=0) do ®ã c¸ c kim lo¹ i cã Eo< 0 sÏ bÞ ¨ n mßn lµ : Mg, Al, …Pb, c¸ c kim lo¹ i kh«ng bÞ ¨ n mßn lµ Cu vµ Ag Khi axit cã hoµ tan oxy th× EoH(O)=1,23V do ®ã tÊ t c¶ c¸ c kim lo¹ i trª n ®Ò u bÞ ¨ n mßn. Trong m« i tr−êng n−íc Eo kho¶ ng 0,4V trõ Ag cßn hÇ u hÕ t c¸ c kim lo¹ i ®Ò u bÞ ¨ n mß n. Khi kim lo¹ i bÞ ¨ n mßn th× x¶ y ra ph¶ n H+, O2 ø ng: Me → Men+ + ne Men+ O2,OH- axit kh«ng cã oxy: 2H+ + 2e → H2 , an« t e- cat«t axit cã oxy: O2 + 4H+ + 4e → 2H2O N− í c cã oxy: O2 + 2H2O + 4e → 4OH- kim lo¹ i Xem s¬ ®å h× nh 5.15. C¸ c electron di chuyÓ n H× nh 5.15. S¬ ®å ¨ n mßn ®iÖ n ho¸ kim lo¹ i tõ an«t sang cat«t, H+ vµ O2 chuyÓ n ®Õ n cat«t U Ia / m = ), trong ®ã U lµ hiÖ u ®iÖ n thÕ gi÷a cat«t vµ an«t, U=EMT-EKL, R tæng ® iÖ n trë R ¨n mß n galvanic: lat«ng 2 pha: α giÇ u Cu vµ β giÇ u Zn khi ng© m trong n−íc pha β sÏ bÞ ¨ n mßn thµ nh c¸ c lç, ta gäi ®ã lµ ¨ n mßn tho¸ t Zn. b. C¬ chÕ ¨n mß mßnn ho¸ hä häcc kim lo¹ lo¹ii ¡n mßn ho¸ hä c kim lo¹ i Me ® −îc m« t¶ b» ng ph¶ n øng sau: xMe + y/2G2 = MexGy trong ® ã G2 lµ chÊ t khÝ g© y ¨ n mßn : O2, Cl2,… N¨ ng l− î ng tù do cña ph¶ n øng ¨ n mßn ë c© n b» ng biÓ u thÞ b» ng: 1 2∆G o ∆G = ∆G o + RT ln = 0, do ®ã: ln PG = → biÓ u diÔ n trª n ®å thÞ : (h.5.16): PGy 2 yRT lgPG . Khi PP1, Me1 bÞ ¨ n mßn (vïng æn PC ®Þ nh MexGy) P1 . ë T=TC: nÕ u P>PC c¶ 2 kim lo¹ i bÞ ¨ n mßn (PC>P1) Me2 . 2 kim lo¹ i Me1 vµ Me2: Me T>TC (tr¸ i ®iÓ m TC), Me1 bÒ n ¨ n mßn h¬n Me2 T
31 2 - Tèc ®é ¨n ¨ n mßn mß n khèi khè i l−îng: Pkl=∆m/St, thø nguyª n: [g/cm .ngµ y]. - Tèc ®é th©th©mm nhËp: Ptn =Pkl/ρ, thø nguyª n: [mm/n¨ m], (ρ- khèi l−îng riª ng cña kim lo¹ i). Dùa vµ o tèc ®é th© m nhË p cña m« i tr−êng, ng−êi ta chia kim lo¹ i thµ nh ba nhãm: . Ptn < 0,125 mm/n¨ m ®−îc coi lµ rÊ t bÒ n ¨ n mßn, . (0,125 < Ptn< 1,25) mm/n¨ m lµ trung b× nh . Ptn > 1,25 mm / n¨ m ®−îc coi lµ kh«ng bÒ n ¨ n mßn. T−¬ng øng, ng−êi ta còng chia tèc ® é ¨ n mß n thµ nh c¸ c lo¹ i: chË m, trung b× nh vµ nhanh. Theo ASTM, ®é bÒ n ¨ n mßn cña vË t liÖ u gåm 5 cÊ p A,B,C,D,E theo thø tù gi¶ m dÇ n. 2.4.4. C¸ c yÕ u tè ¶¶nh nh h−ëng ®Õ n tè tècc ®é ¨n mßn a. ¶nh nh h−ë ng cña b¶n chÊt kim lo¹i - §iÖ n thÕ ¨n mßn: Mç i kim lo¹ i trong m«i tr− êng cô thÓ cã mét gi¸ trÞ ®iÖ n thÕ ¨ n mßn x¸ c ® Þ nh. Gi¸ trÞ nµ y cµ ng nhá th× kh¶ n¨ ng x¶ y ra ¨ n mßn cµ ng lín. - Sù thô ®é ng ¨n mßn: mßn: C¸ c kim lo¹ i Fe, Cr, Ni cã kh¶ n¨ ng thô ®éng ¨ n mßn tø c lµ tèc ®é ¨ n mß n gi¶ m nhanh theo thêi gian, tuy nhiª n ë møc ®é kh¸ c nhau: Cr thô ®éng nhanh nhÊ t → thÐ p kh«ng gØ cã >12%Cr. Fe (thÐ p cacbon) cã thô ®éng nh−ng chË m, tt® lí n. b. ¶nhnh h−ë ng cña m«i tr−êng - §iÖ n trë cña m«i tr−êng: chØ cã m«i tr−êng dÉ n ®iÖ n míi cã ¨ n mßn ®iÖ n ho¸ , ®iÖ n trë cµ ng lín th× tèc ®é ¨ n mßn cµ ng nhá. - ¶nh nh h−ë ng cña ®é pH vµ oxy ®Õ n ®iÖ n thÕ ®iÖ n cùc cña m«i tr−êng: Gi¶ m ® é pH (m«i tr− ê ng axit), t¨ ng nång ®é oxy th× tèc ®é ¨ n mßn t¨ ng - ¶nh nh h−ë ng cña nhiÖ t ®é: khi t¨ ng nhiÖ t ®é tèc ®é ¨ n mßn t¨ ng. c. ¶nh nh h−ë ng cña cÊu tróc vµ tÝ nh chÊt cña hîp kim: - Nh÷ng hî p kim ® a kÐ m bÒ n ¨ n mß n h¬n hîp kim mét pha, - Hîp kim ho¸ víi c¸ c nguyª n tè cã Eo cao sÏ lµ m t¨ ng EKL gi¶ m nh¹ y c¶ m víi ¨ n mß n h¬n. - Hî p kim ho¸ víi c¸ c nguyª n tè cã kh¶ n¨ ng thô ®éng ¨ n mßn th× còng t¨ ng kh¶ n¨ ng thô ® é ng ¨ n mßn cña hîp kim. Tèc ®é ¨ n mßn th−êng liª n quan ®Õ n b¶ n chÊ t cña mµ ng oxit h× nh thµ nh trª n bÒ mÆ t : axit (Cr, Si), baz¬ (Fe,Ni,Cu), l−ìng tÝ nh (Al) hoÆ c tr¬ (Pt). d. ¶nh h−ë ng cña c¸c c«ng nghÖ vËt liÖ u . T« i ®Ó nhË n ®−îc tæ chøc mét pha ®ång nhÊ t sÏ bÒ n ¨ n mßn h¬n. . ThÐ p cacbon trung b× nh sau khi t«i th× Ý t nh¹ y c¶ m víi ¨ n mßn h¬n nh−ng sau khi ram l¹ i trë nª n nh¹ y c¶ m ví i ¨ n mß n. Tè c ®é ¨ n mßn lín nhÊ t khi ram ë 400-500oC. . Khi hµ n hoÆ c nhiÖ t luyÖ n cã sù tiÕ t pha: ¨ n mßn galvanic. 2.4. 2.4.5. 4.5. Chè ng ¨n mßn kim lo¹i ThiÕ t kÕ kÕ t cÊu hîp lý, ®¶m b¶o c¸c nguyª n t¾c sau: - Chi tiÕ t quan trä ng: vË t liÖ u bÒ n ¨ n mßn h¬n, øng suÊ t nÐ n, nhá vµ kh«ng thay ®æi - Thay c¸ c mèi ghÐ p ®inh t¸ n b» ng hµ n, vË t liÖ u lµ m ®inh t¸ n, lµ m bul«ng cã EKL cao h¬n - C¸ c thï ng, c¸ c bÓ chø a, c¸ c ®− ê ng èng dÉ n: dÔ lµ m s¹ ch, ch¶ y hÕ t, kh«ng gÊ p khóc - DÔ b¶ o d−ìng thay thÕ c¸ c bé phË n dÔ bÞ ¨ n mßn: c¸ nh b¬m axit, c¸ nh khuÊ y,.. - KÕ t cÊ u ph¶ i hîp lý võa ®¶ m b¶ o yª u cÇ u kü thuË t, võa dÔ chèng ¨ n mßn. Lùa chä n vË t liÖ u thÝ ch hîp: 3 quy t¾ c chung ®Ó chän vË t liÖ u kim lo¹ i : 1. Trong m« i tr−ê ng khö hoÆ c oxy ho¸ yÕ u: Ni hoÆ c hîp kim Cu 2. Trong m« i tr−ê ng oxy ho¸ : c¸ c hîp kim chøa Cr 3. Trong m« i tr−êng oxy ho¸ cùc m¹ nh: Ti vµ hîp kim Ti Xö lý bÒ mÆ t chèng ¨n mßn:
32 Cr : ChÞ u mµ i mßn, xãi mßn vµ chÞ u ¨ n mßn rÊ t tèt, hÖ sè ma s¸ t nhá, ph¶ n x¹ lín Cu: DÉ n ® iÖ n, dÉ n nhiÖ t tèt, dïng lµ m líp ¨ n ch© n cho c¸ c líp m¹ kh¸ c Ni: BÒ n ¨ n mßn trong nhiÒ u m«i tr− êng, m¹ ®a líp víi Cu+Cr Sn: BÒ n ¨ n mßn trong thùc phÈ m, b¬, s÷a, dÔ hµ n, lµ cat«t so víi thÐ p (chØ cã t¸ c dông che phñ ) Zn: BÒ n ¨ n mß n, lµ an« t so ví i thÐ p, cã t¸ c dông b¶ o vÖ cat«t Lí p s¬n chè ng ¨ n mßn cho c¸ c lo¹ i c«ng tr× nh kh¸ c nhau ®−îc ¸ p dông nh− sau: -M«i tr−ê ng khÝ quyÓ n th« ng th−êng, dïng s¬n tæng hîp alkyd cho nhµ ë, xe cé, cÇ u,.. -KhÝ quyÓ n biÓ n, dïng líp s¬n acrylic, phenol, vinyl, vinyl-alkyd -M«i tr−êng ngË p trong n−íc, dïng s¬n Phenolic, Vinyl cho vá tµ u, nãc tµ u -H¬ i ho¸ chÊ t, dïng Epoxy, caosu clorinat, vinyl, urethan, cho thiÕ t bÞ ho¸ chÊ t, vË t dông kh¸ c -C«ng tr× nh ë n¬ i cã ® é È m cao, dï ng s¬n amino alkyd, cho tñ l¹ nh, m¸ y giÆ t - NhiÖ t ® é cao, dïng s¬n Alkyd, cho ®éng c¬ chÞ u tíi 100 oC, s¬n aminoalkyd biÕ n tÝ nh cho thiÕ t bÞ sÊ y nhiÖ t ®é tíi 100 oC, s¬n Silicon biÕ n tÝ nh cho lß sÊ y, lß n−íng tíi 200 oC, s¬n silicon cã thª m phô gia Al cho lß sÊ y, lß n−íng tíi 290 oC ®Õ n 650 oC. Xö lý m« i tr−êng: 1. H¹ thÊ p nhiÖ t ®é th× tèc ®é ¨ n mßn gi¶ m. 2. Gi¶ m tè c ®é chuyÓ n ® é ng t−¬ng ®èi gi÷a m«i tr−êng vµ kim lo¹ i th× tèc ®é ¨ n mßn gi¶ m 3. Khö oxy vµ c¸ c ion thó c ® È y ¨ n mßn (Cl) hoµ tan trong m«i tr−êng 4. Dï ng chÊ t øc chÕ ¨ n mßn, t¹ o c¸ c hîp chÊ t lµ m chË m ¨ n mßn B¶o vÒ ®iÖ n ho¸: 2 ph− ¬ng ph¸ p b¶ o vÖ ®iÖ n ho¸ : b¶ o vÖ cat«t vµ b¶ o vÖ an«t - B¶ o vÖ cat«t b»ng nguån ®iÖ n: h× nh 5.17a. EBV=Ea/m - 0,2V, èng thÐ p ngÇ m trong ®Ê t: Ea/m ~ -0,6V → EBV=-0,8V, mË t ®é dßng b¶ o vÖ IBV=(10-30)mA/m2, trong n−íc ngät protector an« t tr¬ + - hµ n ®Ê t n−í c kim lo¹i cÇ n b¶ o vÖ kim lo¹i cÇ n b¶ o vÖ H× nh 5.17a. B¶ o vÖ cat«t b» ng dßng ®iÖ n 1 H× nh 5.17b. S¬ ®å b¶ o vÖ cat«t b» ng chiÒ u protector - B¶o vÖ cat«t b»ng protector: ¸ p dông cho c¸ c c«ng tr× nh ngÇ m trong n−íc biÓ n: nè i kim lo¹ i cÇ n b¶ o vÖ víi protector: Zn- (0,2-0,7)%Al+