09/2010
1
Chương 3. Hợp kim và giản đồ pha
Chương 3. Hợp kim và giản đồ pha
3.1 Các khái niệm cơ bản vềhợp kim
3.2 Giản đồ pha hai cấu tử
3.3 Giản đồ pha Fe – C
09/2010
2
3.1 Các khái niệm cơ bản vềhợp kim
3.1.1 Khái niệm vềhợp kim
a) Khái niệm: Hợp kim là hợp chất giữa các nguyên tốkim
loại hay kim loại với á kim, mang tính chất của KL – nền
VD: Thép: Fe + C, Mn, Si, Cr…
Đura: Al + Cu, Mg
b) Ưu điểm: Độ bền, độ cứng, tính chống mài mòn cao
hơn; tính công nghệtốt hơn, nhiệt luyện hóa bền tốt hơn
và rẻ hơn
3.1 Các khái niệm cơ bản vềhợp kim
3.1.1 Khái niệm vềhợp kim
c) Các khái niệm cơ bản:
- Pha: phần đồng nhất về: thành phần hóa học, cơ tính,
hóa lý tính, có cấu trúc tinh thểxác định. Giữa các pha
phân cách nhau bởi biên giới pha
-Cấu tử: là các nguyên tố(hoặc hc hóa học bền vững) tạo
nên pha trong hợp kim
-Hệ: tập hợp các pha, có thểởtrạng thái cân bằng hoặc
không cân bằng
+ (1): giảcân bằng
+ (2): không cân bằng
+ (3): cân bằng ổn định 1
2
3
09/2010
3
3.1 Các khái niệm cơ bản vềhợp kim
3.1.1 Khái niệm vềhợp kim
d) Phân loại tương tác:
Không tương tác:
Ởtrạng thái lỏng nguyên tốA
và B hòa tan vào nhau, không
hòa tan ởtrạng thái rắn, tạo
hỗn hợp cơ học: A+B
Có tương tác:
- Hòa tan vào nhau tạo dung
dịch rắn A(B) – giữnguyên
kiểu mạng của nền
-Phản ứng tạo hợp chất hóa
học với kiểu mạng khác hẳn
3.1 Các khái niệm cơ bản vềhợp kim
3.1.2 Dung dịch rắn
Khái niệm: là pha đồng nhất có cấu trúc mạng như của
dung môi (kim loại nền), các nguyên tửhòa tan sắp xếp
lại trong mạng dung môi một cách đều đặn
Kí hiệu: A(B) = A là dung môi, B chất hòa tan
a) Dung dịch rắn thay thế
- B thay thểA trong mạng tinh thể
-Δd = ⎢dA-dB⎥/dA< 15%(>15% không tồn tại)
Điều kiện để hòa tan vô hạn:
- Cùng kiểu mạng tinh thể
-Δd < 8%
-Số điện tửhóa trị như nhau
- Tính âm điện gần như nhau
09/2010
4
3.1 Các khái niệm cơ bản vềhợp kim
3.1.2 Dung dịch rắn
b) Dung dịch rắn xen kẽ
- Các nguyên tửhòa tan nằm ởvịtrí xen kẽ(lỗhổng) trong
mạng tinh thểdung môi (rB≤rlh)
- Bán kính nguyên tửhòa tan nhỏ, giới hạn hòa tan thấp
Các đặc tính của dung dịch rắn:
-Có đặc trưng cơ lý hóa tính của
kim loại
-Mạng tinh thểbịbiến dạng
-Tăng độ cứng, độ bền so với kim
loại nguyên chất
-B tăng: tăng cứng, bền; dẻo giảm
- Tính chống ăn mòn, dẫn điện,
nhiệt kém kim loại nguyên chất
3.1 Các khái niệm cơ bản vềhợp kim
3.1.2 Dung dịch rắn
b) Pha trung gian
-Các hợp chất hóa học có trong hợp
kim nằm giữa hai vùng dung dịch
rắn trên giản đồ pha
Đặc điểm:
-Cókiểu mạng tinh thểphức tạp,
khác hẳn với nguyên tốthành
phần
-Cótỉlệgiữa các nguyên tốxác
định, biểu diễn bằng công thức
hóa học AmBn
- Tính chất khác hẳn so với các
nguyên tốthành phần
- Có nhiệt độ nóng chảy xác định Fe3C
09/2010
5
3.2 Giản đồ pha của hệhai cấu tử
Khái niệm: giản đồ biểu thịsựbiến đổi tổchức pha theo
nhiệt độ và thành phần của hệởtrạng thái cân bằng
Quy tắc pha Gibbs
-Xác định bậc tựdo: F = C – P + 1 (F: Sốbậc tựdo, C: số
cấu tử, P: sốpha)
1
2
3
3.2 Giản đồ pha của hệhai cấu tử
Quy tắc đòn bảy: xác định tỉlệcác pha, tổchức
trên giản đồ pha: M α.Xα= Mβ.Xβ
Thành phần, %B