Chương 2_Cấu trúc và liên kết nguyên tử trong chất rắn và kim loại

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
Khoa Cơ khí – Bộ mơn Cơng nghệ cơ khí

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
Khoa Cơ khí – Bộ mơn Cơng nghệ cơ khí

CHƯƠNG 2

VẬT LIỆU KỸ THUẬT

CẤU TRÚC VÀ LIÊN KẾT NGUYÊN TỬ
TRONG CHẤT RẮN VÀ KIM LOẠI
NỘI DUNG

Giảng viên: TS. Nguyễn Thị Hằng Nga

Email:

2.1. CẤU TRÚC VÀ LIÊN KẾT NGUYÊN TỬ TRONG CHẤT RẮN
3

❖ Thành phần nguyên tử
- Hạt nhân = proton + neutron
- Các điện tử chuyển động xung
quanh hạt nhân
Wave mechanical Model

❖ Thuyết về cấu tạo ngun tử
- Mơ hình ngun tử Bo
- Mơ hình cơ học sóng

2.1. CẤU TRÚC VÀ LIÊN KẾT NGUYÊN TỬ TRONG CHẤT RẮN
2.1.3 Liên kết nguyên tử (cơ bản)
a. Liên kết Ion

2.1. CẤU TRÚC VÀ LIÊN KẾT NGUYÊN TỬ TRONG CHẤT RẮN
4

2.1.1. Cấu trúc nguyên tử

5

2.1. Cấu trúc và liên kết nguyên tử trong chất rắn
2.2. Cấu trúc tinh thể kim loại
2.3. Khuyết tật trong chất rắn
2.4. Sự kết tinh và sự hình thành hạt kim loại
2.5. Hiện tượng khuếch tán trong chất rắn

2.1.2. Lực liên kết và năng
lượng liên kết
2 nguyên tử khi đưa lại
gần nhau:
- Lực hút giữa các ion trái
dấu FA
- Lực đẩy giữa các ion cùng
dấu FR
- Vị trí CB: FA(ro) – FR(ro) =0
Năng lượng liên kết tương
ứng với thế năng tương tác:
Emin = E(ro)

2.1. CẤU TRÚC VÀ LIÊN KẾT NGUYÊN TỬ TRONG CHẤT RẮN
6

b. Liên kết cộng hoá trị (đồng hoá trị)

Là loại liên kết thường gặp giữa kim loại
và á kim:

Là liên kết tạo thành khi 2 hoặc

- Kim loại nhường e  ion dương

số điện tử lớp ngoài cùng bằng 8.

- Á kim nhận e  ion âm

Đặc điểm:

- Lực liên kết là lực hút giữa ion (+) và

+ Liên kết mạnh

ion (-)

+ Cường độ phụ thuộc vào đặc
tính liên kết giữa điện tử hoá trị
với hạt nhân

Đặc điểm: Liên kết mạnh
Chủ yếu ở vật liệu gốm:

 Cứng, độ giòn cao

nhiều nguyên tử dùng chung để

Tỷ số về số điện tử lớp ngoài
cùng/tổng số điện tử càng
lớn  Liên kết càng mạnh.

1


2.1. CẤU TRÚC VÀ LIÊN KẾT NGUYÊN TỬ TRONG CHẤT RẮN

2.1. CẤU TRÚC VÀ LIÊN KẾT NGUYÊN TỬ TRONG CHẤT RẮN

7

8

c. Liên kết kim loại
Là liên kết xảy ra trong kim loại hoặc hợp kim khi sự cân bằng giữ lực

d. Liên kết Van der Vaals (thứ cấp)
Là liên kết giữa 2 nguyên tử phân cực

hút và lực đẩy giữa các ion dương sắp xếp thành mạng và các điện

(phân tử HF, HCl hoặc polyme…)

tử tự do dùng chung.

Đặc điểm:

- Đặc điểm:
+ Ánh kim: e- nhận photon  kích thích
 mức năng lượng cao  Mức cũ + Photon.
+ Dẫn điện tốt: các e- chuyển động có
hướng khi đặt KL trong từ trường.
+ Dẫn nhiệt tốt: e- giúp cho việc truyền
động năng giữa các ion dương tốt hơn.
+ Tính dẻo cao: sự dịch chuyển các ion
dương không phá vỡ mối liên kết kim loại.

+ Liên kết thường yếu hơn liên kết cơ
bản

+ Thường gặp đối với các phân tử
bị phân cực (dương, âm) và gây ra
lực hút tĩnh điện.

2.2. CẤU TRÚC TINH THỂ KIM LOẠI
9

2.2. CẤU TRÚC TINH THỂ KIM LOẠI
10

2.2.1. Một số khái niệm cơ bản
a. Vật rắn tinh thể và vật rắn vơ định hình
- Vật rắn tinh thể: là các vật rắn mà các
nguyên tử sắp xếp theo một trật tự hình học

nhất định (kim loại, hợp kim, chất vơ c¬). Có
nhiệt độ nóng chảy nhất định, tính chất dị
hướng (có tính chất khác nhau theo phương
khác nhau)…

- Vật rắn vơ định hình: là chất rắn có các
ngun tử khơng có trật tự (polyme, thuỷ
tinh). Khơng có Tnc xác định, tính chất đẳng
hướng…

b. Mạng tinh thể và các đặc trưng
Là mạng không gian được tạo nên
bởi các ion, nguyên tử sắp xếp theo
một quy luật chặt chẽ, tạo thành một
dạng hình học nhất định.

❖ Ơ cơ sở (ô cơ bản)
Là phần nhỏ nhất đặc trưng đầy đủ
cho các tính chất cơ bản của mạng
tinh thể.

2.2. CẤU TRÚC TINH THỂ KIM LOẠI
11

❖ Thông số mạng tinh thể
- Là kích thước cơ bản của mạng tinh thể
+ Thơng số mạng được xác định theo kích thước các cạnh của
ơ cơ sở: a, b,c
+ Đơn vị đo là Ăng-strôn (Å) (1Å = 10-8 cm = 10-10 m)

2.2. CẤU TRÚC TINH THỂ KIM LOẠI
12

Hệ tinh thể

Mạng tinh thể

Tam tà
Đơn giản

Tâm đáy

Đơn giản

Tâm đáy

Đơn tà
Tâm khối

Tâm mặt

Trực giao

Phụ thuộc vào thông số của mạng tinh thể
=> chia ra làm 7 hệ tinh thể và 14 kiểu mạng tinh thể.

2


2.2. CẤU TRÚC TINH THỂ KIM LOẠI

2.2. CẤU TRÚC TINH THỂ KIM LOẠI

13

14

Hệ tinh thể
Hệ tinh thể

Mạng tinh thể

Mạng tinh thể

Đơn giản

Tâm khối

Đơn giản

Tâm khối

Tứ giác

Lục giác

Tâm mặt

Tam giác
Lập

phương

2.2. CẤU TRÚC TINH THỂ KIM LOẠI

2.2. CẤU TRÚC TINH THỂ KIM LOẠI

15

16

❖ Mặt tinh thể
Là mặt tạo nên bởi các nút mạng (các mặt song song và cách
đều nhau trong mạng tinh thể).

Ví dụ

+ Dùng chỉ số Miller (hkl) biểu diễn một mặt tinh thể
Cách tính chỉ số Miller

Vì mặt phẳng đi qua gốc tọa độ đã chọn O nên CHỌN một
điểm gốc mới ở góc của ơ đơn vị liền kề:

- Gắn toạ độ Đề Các vào ô cơ sở;
- Tìm giao điểm của mặt cần tìm với 3 trục toạ độ Ox, Oy, Oz;
- Nghịch đảo các giá trị toạ độ vừa tìm được;

x

- Quy đồng và lấy giá trị của tử số  h, k, l

Giao

(là các số nguyên).

Nghịch đảo
Quy đồng

2.2. CẤU TRÚC TINH THỂ KIM LOẠI

y

z

-1

1/2

0

-1

2

0

-1

2

2.2. CẤU TRÚC TINH THỂ KIM LOẠI

17

18

Mặt A

Giao
Nghịch đảo
Quy đồng

x
2/3
3/2
3

y
-1
-1
-2

z
1/2
2
4

❖ Phương tinh thể
- Biểu diễn vị trí và hướng của mặt tinh thể nào đó.

+ Dùng ký hiệu [uvw] để biểu

diễn phương tinh thể.
+ uvw là các số nguyên nhỏ
nhất, ứng với giá trị toạ độ
một chất điểm.

Mặt B

x
Giao
1/2
Nghịch đảo 2
Quy đồng
2

y
1/2
2
2

z
1
1
1

Chỉ số Miller (221)

3


2.2. CẤU TRÚC TINH THỂ KIM LOẠI

19

2.2. CẤU TRÚC TINH THỂ KIM LOẠI
20

❖ Lỗ hổng trong mạng tinh thể
Nếu coi các nguyên tử là các quả cầu  Lỗ hổng.
Có hai loại lỗ hổng: + Tạo bởi khối 8 mặt
+ Tạo bởi khối 4 mặt
- Mạng LPTK:
+ Tạo bởi khối 8 mặt: (nằm ở trung điểm các cạnh và tâm của các mặt
bên):
Gồm 6 lỗ (d8 mặt = 0,154dnguyên tử)
+ Tạo bởi khối 4 mặt: (nằm ở 1/4 đoạn thẳng nối điểm giữa các cạnh
đối diện của các mặt bên): Gồm 12 lỗ (d4 mặt = 0,291dnguyên tử)
- Mạng LPTM:
+ Tạo bởi khối 8 mặt: (nằm ở trung điểm các cạnh và tâm của khối).
Gồm 4 lỗ (d8 mặt = 0,41dnguyên tử)
+ Tạo bởi khối 4 mặt: (nằm ở tâm của 8 khối nhỏ).
Gồm 8 lỗ (d4 mặt = 0,225dnguyên tử)

❖ Mật độ nguyên tử trong mạng tinh thể
- Là đại lượng đánh giá mức độ sắp xếp xít chặt của các chất
điểm đối với mỗi kiểu mạng. Bao gồm: mật độ theo phương,
mật độ mặt và mật độ khối.
+ Mật độ theo phương:
- Là mức độ xít chặt của các
nguyên tử theo một phương
nhất định. Phương nào có
khoảng cách giữa các ngun

tử nhỏ hơn thì phương đó có
mật độ lớn hơn.

2.2. CẤU TRÚC TINH THỂ KIM LOẠI
21

2.2. CẤU TRÚC TINH THỂ KIM LOẠI
22

+ Mật độ mặt:
- Là mức độ xít chặt của các ngun tử theo một mặt nào
đó và được tính theo cơng thức sau:

+ Mật độ khối: là mức độ xít chặt của các nguyên tử trong
một ô cơ sở và được tính theo công thức sau:

Mv 

n .r2
Ms  s
.100%
S
Trong đó:
Ms : Là mật độ mặt;
ns : Là số nguyên tử thuộc diện tích của
mặt
r : Là bán kính nguyên tử
S : Là diện tích của mặt tinh thể.

V

.100%

Trong đó:
Mv : Là mật độ khối
nv : Là số nguyên tử thuộc thể tích V
r : Là bán kính ngun tử
V : Là thể tích của ơ cơ sở

2.2. CẤU TRÚC TINH THỂ KIM LOẠI
23

nv . 43 r3

2.2. CẤU TRÚC TINH THỂ KIM LOẠI
24

2.2.2. Các kiểu mạng tinh thể thường gặp của kim loại.
Trong kim loại thường gặp 4 kiểu mạng:

+ Lập phương tâm mặt (FCC)
+ Lập phương tâm khối (BCC)

a. Lập phương tâm mặt (FCC) – A1
- Quy luật sắp xếp: Các nguyên tử nằm ở đỉnh và tâm các mặt của
khối lập phương.
- Đặc điểm: Các nguyên tử nằm sát nhau theo đường chéo của các
mặt và cách nhau theo đường chéo khối và các cạnh.

+ Lục giác xếp chặt (HCP)

+ Tứ giác tâm khối

+ Các kim loại có kiểu mạng này là: Fe,
Cu, Al, Ni… ;
+ Số nguyên tử trong một ô cơ sở:
n = 8.1/8 + 6.1/2 = 4;
+ Số phối vị: K = 12 (số các nguyên tử
cách đều gần nhất 1 nguyên tử bất kỳ);
+ Mật độ mặt (111): Ms = 91%;
+ Mật độ khối: Mv = 74%;
+ a  3,64×10-7mm.

4


2.2. CẤU TRÚC TINH THỂ KIM LOẠI
25

2.2. CẤU TRÚC TINH THỂ KIM LOẠI
26

b. Lập phương tâm khối (BCC) – A2

c. Lục giác xếp chặt (HCP) – A3

- Quy luật sắp xếp: Các nguyên tử nằm
đỉnh và tâm khối Lập phương.
- Đặc điểm:
+ Các nguyên tử nằm sát nhau theo đường
chéo khối và cách nhau theo đường chéo mặt.

+ Các kim loại có kiểu mạng này là: Fe, Cr,
W, Mo,…;
+ Số nguyên tử trong một ô cơ sở:
n = 8.1/8 +1 = 2;
+ Số phối vị: K = 8;
+ Mật độ khối: Mv = 68%;
+ a  2,87×10-7mm.

- Quy luật sắp xếp: 12 nguyên tử nằm ở đỉnh và 2 nguyên tử
nằm ở tâm của 2 mặt đáy, 3 nguyên tử nằm ở tâm của 3 lăng trụ tam
giác cách nhau.
- Đặc điểm: Gồm 3 lớp nguyên tử nằm sát nhau, lớp giữa nằm
vào chỗ lõm của 2 lớp đáy.
+ Các kim loại có kiểu mạng này là: Be, Zn, Mg, Cd, Cr, Mo, Ti, Co-…;
+ Số nguyên tử trong một ô cơ
sở: n = 12.1/6 +2.1/2 + 3 = 6;
+ Số phối vị: K = 12;
+ Mật độ khối: Mv = 74%;
+ a  3,2×10-7mm;
+ c  5,2×10-7mm.

2.2. CẤU TRÚC TINH THỂ KIM LOẠI
27

2.2. CẤU TRÚC TINH THỂ KIM LOẠI
28

d. Tứ giác tâm khối

- Giống mạng BCC song kéo dài một chiều theo cạnh khối.

- Mactenxit (tổ chức của thép sau khi tơi) có kiểu mạng trực giao
tâm khối.

2.2. CẤU TRÚC TINH THỂ KIM LOẠI
29

2.2. CẤU TRÚC TINH THỂ KIM LOẠI
30

- Thể tích của cơ sở, VC = a3 (FCC và BCC)
a

4R
4R
(FCC) ; a 
(BCC)
2
3

2.2.4. Tính thù hình của kim loại
- Có rất nhiều kim loại có đặc tính là: ở những khoảng nhiệt độ và
áp suất khác nhau có các kiểu mạng tinh thể khác nhau  tính
thù hình.

Với R: Là bán kính ngun tử.
❖ Vì vậy, cơng thức đối với khối lượng riêng là:



nA

VC N A

VD: Fe
+ Ở nhiệt độ dưới 910C gọi là Fe-  mạng A2;
+ Từ 1392 – 1539C gọi là Fe-  mạng A2;
+ Từ 910 – 1392C gọi là Fe-  mạng A1.

Trong đó:
- A: nguyên tử lượng
- n: các nguyên tử trong ô cơ sở
- VC : thể tích
- NA : số Avogadro

5


2.2. CẤU TRÚC TINH THỂ KIM LOẠI
31

2.2. CẤU TRÚC TINH THỂ KIM LOẠI
32

- Khi chuyển biến thù hình các tính chất cơ, lý, của vật liệu có
thể thay đổi đột ngột.

+ Thay đổi về thể tích:
- Khi nung nóng đến 910C thì có chuyển biến từ Fe- mạng A2 (Mv = 68%) sang Fe- - mạng A1 (Mv = 74%) thể tích
của kim loại bị giảm đi (do tăng mật độ xếp) và khi làm nguội
thì ngược lại.
+ Thay đổi về tính chất:

Carbon có 2 dạng thù hình là Graphit và Kim cương có tính
chất khác nhau
Graphit – A3 là vật liệu rất mềm, Kim cương là vật liệu rất
cứng.
Chế tạo Kim cương từ Graphit: nén Graphit ở áp suất
100.000 atm và ở nhiệt độ 2000C

2.2. CẤU TRÚC TINH THỂ KIM LOẠI
33

2.2.5. Đơn tinh thể- Đa tinh thể
Đơn tinh thể: là một khối chất rắn có
mạng thống nhất và phương khơng đổi
trong tồn bộ thể tích (chỉ gồm 1 tinh thể).
- Đặc điểm:
+ Kim loại đơn tinh thể có độ ngun
chất rất cao, sai lệch mạng ít nhất;
+Có thể tồn tại các đơn tinh thể tự nhiên, hầu như để có được đơn
tinh thể kim loại người ta phải ni;
+ Chủ yếu được sử dụng trong công nghiệp bán dẫn và VL điện;
+ Có tính dị hướng (là sự khác nhau về tính chất cơ, lý, hố theo các
phương khác nhau), vì theo các hướng khác nhau độ xếp chặt nguyên
tử khác nhau.

2.3. CÁC KHUYẾT TẬT TRONG CHẤT RẮN
34

Đa tinh thể: là một khối chất rắn dù rất nhỏ cũng bao gồm nhiều
tinh thể có phương mạng khác nhau…(mỗi tinh thể là 1 hạt).

2.3.1. Sai lệch điểm

- Đặc điểm của đa tinh thể:
+ Phương mạng giữa các hạt:
Lệch nhau 1 góc nào đó.
+ Vùng biên giới giữa các hạt:
Mạng tinh thể thường bị xô lệch,
các nguyên tử sắp xếp không có
trật tự.
+ Đa tinh thể có tính đẳng hướng
giả.

a. Nút trống và nguyên tử xen kẽ:
Do sự dao động năng lượng, một số nguyên tử
dao động mạnh, bứt ra khỏi nút mạng tạo ra nút
trống và đi vào vị trí xen giữa các nút mạng tạo ra
một nguyên tử xen kẽ.

2.3. CÁC KHUYẾT TẬT TRONG CHẤT RẮN
35

2.3.2. Sai lệch đường
Là loại sai lệch mạng tinh thể có

kích thước nhỏ theo hai chiều và
lớn theo chiều đo còn lại.
Là dạng sai lệch có hình dạng

Là dạng sai lệch có kích thước nhỏ theo cả ba
chiều đo: nút trống, nguyên tử xen kẽ, nguyên tử

tạp chất…

b. Nguyên tử tạp chất:
Trong kim loại luôn tồn tại 1 lượng các nguyên tố
tạp chất nằm ở các nút mạng hoặc xen giữa các
nút mạng tạo thành các sai lệch điểm.

2.3. CÁC KHUYẾT TẬT TRONG CHẤT RẮN
36

a. Lệch thẳng (lệch biên)
- Mơ tả: giả sử có một mạng tinh thể lý tưởng, ta cắm vào
phần trên 1 bán mặt ABCD  vùng xung quanh trục AD sẽ bị
xô lệch tạo ra 1 lệch thẳng.
+ ABCD nằm trên là lệch (+) và ngược lại.
+ Vectơ Burgers là đặc trưng cho mức độ sai lệch (năng lượng
sai lệch).

hình học nhất định và tính ổn

định cao.
Vai trị của lệch trong tinh thể kim loại:
- Lệch có ảnh hưởng quan trọng đến cơ tính kim loại
- Lệch có ảnh hưởng đến quá trình kết tinh và chuyển biến pha

Lệch biên

6

2.3. CÁC KHUYẾT TẬT TRONG CHẤT RẮN
37

2.3. CÁC KHUYẾT TẬT TRONG CHẤT RẮN
38

b. Lệch xoắn
- Mơ tả: giả sử có một mạng tinh
thể lý tưởng, ta cắt tưởng tượng bằng 1 bán mặt ABCD sau đó
dịch chuyển hai phần sao cho mép D dịch chuyển đi 1 thông số
mạng, ta được một lệch xoắn quanh trục AB.

2.3.3. Sai lệch mặt
Là dạng sai lệch có kích thước lớn theo hai chiều đo và
nhỏ theo chiều đo còn lại
a. Biên giới hạt: Trong đa tinh thể, vùng biên giới giữa các
hạt các ngun tử sắp xếp khơng có trật tự tạo thành sai
lệch mặt.

b. Biên giới siêu hạt: Trong tinh thể, giữa các phần có sự
sai lệch nhỏ nào đó gây ra do các “bức tường lệch”
c. Mặt ngoài tinh thể: Mặt ngồi tinh thể thường có cấu
tạo khơng trật tự do lực liên kết không cân bằng.

c. Lệch hỗn hợp
Trung gian giữa lệch thẳng và lệch xoắn

2.3. CÁC KHUYẾT TẬT TRONG CHẤT RẮN
39

2.4. SỰ KẾT TINH VÀ SỰ HÌNH THÀNH HẠT KIM LOẠI
40

2.4.1. Sự kết tinh
a. Cấu tạo kim loại lỏng và điều kiện xảy ra kết tinh
- Cấu tạo kim loại lỏng:
+ Các nguyên tử có xu hướng sắp xếp có trật tự (gần), ln

có một số ngun tử nhất định bao quanh.
+ Xu hướng có trật tự đó ln bị phá vỡ và hình thành nhóm
trật tự mới.
+ Trong kim loại lỏng tồn tại e tự do (liên kết kim loại yếu).

2.4. SỰ KẾT TINH VÀ SỰ HÌNH THÀNH HẠT KIM LOẠI
41

2.4. SỰ KẾT TINH VÀ SỰ HÌNH THÀNH HẠT KIM LOẠI
42

b. Điều kiện năng lượng của sự kết tinh
Năng lượng tự do của vật chất:

G = H  T.S = f(T)

G: Năng lượng tự do đẳng áp của hệ

T: Nhiệt độ (0K)

H: Entanpi (nhiệt hàm) của hệ

S: Entropi của hệ

Nhận xét:
- T0 : nhiệt độ kết tinh lý thuyết
-T < To  Gr < Gl  kết tinh xảy ra
-T = To => Gr = Gl => tồn tại cả pha lỏng và rắn
-T > To => Gr > Gl => không kết tinh
- T = T0 – T Độ quá nguội
Đồ thị thay đổi năng lượng tự do của kim
loại lỏng và rắn theo nhiệt độ

2.4.2. Hạt kim loại
a. Sự tạo thành hạt kim loại
Quá trình kết tinh bao gồm 2 giai
đoạn: tạo mầm và phát triển mầm.
Các mầm cũ phát triển, các mầm
mới hình thành cho đến khi hết KL
lỏng:
+ Mỗi mầm một hạt;
+ Các hạt khơng đồng đều và định
hướng khác nhau;
+ Các hạt hình thành theo cơ chế
kết tinh nhánh cây.

7


2.4. SỰ KẾT TINH VÀ SỰ HÌNH THÀNH HẠT KIM LOẠI
43

2.4. SỰ KẾT TINH VÀ SỰ HÌNH THÀNH HẠT KIM LOẠI
44

b. Sự tạo mầm
Là quá trình tạo ra các phần tử rắn có cấu trúc tinh thể có kích

thước đủ lớn trong kim loại lỏng và phát triển thành hạt tinh thể:
- Mầm tự sinh: là mầm được tạo thành từ chính kim loại lỏng.
- Mầm ký sinh: là mầm được kết tinh từ bề mặt các phần tử rắn
sẵn có trong kim loại lỏng.
- Sự tạo mầm ký sinh có lợi về năng lượng hơn mầm tự sinh.

2.4. SỰ KẾT TINH VÀ SỰ HÌNH THÀNH HẠT KIM LOẠI
45

c. Sự phát triển mầm
Bề mặt của mầm có chứa các lệch xoắn, tạo ra các bậc thang để
gắn các nhóm nguyên tử mới vào và tạo ra bậc mới. Cứ thế
mầm phát triển thành hạt kim loại.
d. Hình dạng hạt
Hình dạng hạt phụ thuộc vào 2 yếu tố
+ Bản chất kim loại (kiểu mạng TT, độ sạch…)
+ Điều kiện kết tinh (độ quá nguội, và phương tản nhiệt)
- Dạng cầu: Mầm phát triển đều theo mọi phương.
- Dạng trụ: Làm nguội nhanh theo 1 phương nào đó.
- Dạng tấm: Khi mầm phát triển nhanh theo mặt có mật độ
nguyên tử lớn.

2.4. SỰ KẾT TINH VÀ SỰ HÌNH THÀNH HẠT KIM LOẠI
46

e. Kích thước hạt
Kích thước hạt là chỉ tiêu đánh giá chất lượng vật liệu: hạt nhỏ
độ bền, độ dẻo cao và được xác định bởi:
+ Diện tích trung bình Stb
+ Đường kính trung bình Dtb
Có 16 cấp hạt; 00, 0  13, 14
+ 00  2 : rất to;
+ 3  6 : to;
+ 7  10 : nhỏ;
+ 11  14 : rất nhỏ.

f. Các yếu tố ảnh hưởng đến kích thước hạt
Có 2 yếu tố ảnh hưởng tới kích thước hạt:
+ Tốc độ tạo mầm : ntm tăng  Dtb giảm
+ Tốc độ phát triển mầm: vpt tăng  Dtb tăng
Thực nghiệm:
3

 vpt 
Dtb 1,1.4 

 ntm 

Phương pháp làm nhỏ hạt:
- Tăng độ quá nguội (Vnguội tăng)  ntm tăng >> Vpt tăng
- Biến tính: cho vào kim loại lỏng một lượng nhỏ chất biến tính (0,0010,1%) có khả năng:
+ Tạo nên các hợp chất khơng tan  thúc đẩy tạo mầm ký sinh.
+ Hoà tan vào kim loại lỏng làm giảm tốc độ phát triển mầm.

2.4. SỰ KẾT TINH VÀ SỰ HÌNH THÀNH HẠT KIM LOẠI
47

2.4.3. Đường nguội
Là đường biểu diễn quá trình kết tinh của kim loại lỏng thông qua
sự thay đổi của nhiệt độ theo thời gian (T).
Dựa vào đường nguội có thể xác định nhiệt độ kết tinh, nhiệt độ
chuyển biến thù hình, xây dựng giản đồ pha
+ Kết tinh với T nhỏ (nguội chậm)
+ Kết tinh với T lớn (nguội nhanh)
+ Đường nguội của vật liệu vơ định hình
T

T

T

T

T

, s
a

, s
b

, s
c

8