Cấu trúc và cơ tính docx

Sự kết tinh và hình thành tổ chức kim loại
Điều kiện xảy ra kết tinh
F
Nhiệt độ
T
s
F
r
F
l
sự biến đổi năng
lượng tự do của
các trạng thái
T>T
s
 vật tồn tại ở trạng thái lỏng
T<T
s
 vật tồn tại ở trạng thái rắn
T=T
s
 chuyển trạng thái lỏng  rắn
 xảy ra kết tinh
T
s
nhiệt độ kết tinh lý thuyết
T=T
s
-T
kt
T

kt
nhiệt độ kết tinh thực tế

kết tinh luôn xảy ra khi có độ quá nguội
Hai quá trình kết tinh
Qua trình tạo mầm:
- Tạo mầm đồng thể: là các phần tử rắn được sinh ra ngay
trong kim loại lỏng
- Tạo mầm dị thể: do sự xuất hiện của các phần tử có sẵn
trong kim loại lỏng: nguyên tố tạp chất khó chảy…
Qua trình phát triển mầm:
- Khi mầm đạt kích thước tới hạn (r
th
)

mầm sẽ phát triển
lớn lên để giảm năng lượng tự do
a) Tiến trình kết tinh
- Các mầm sinh ra không đạt rth sẽ bị tan đi vào kim loại lỏng
- Các mầm mới vẫn tiếp tục sinh ra trong khi các mầm đạt r
th
đang
phát triển đến khi hết kim loại lỏng
- Mầm sinh ra trong kim loại lỏng một cách ngẫu nhiên
Kết luận:
- Mỗi mầm tạo nên một hạt
- Hạt sinh ra trước sẽ phát triển nhanh hơn hạt sau

kích thước các hạt
không đồng nhất

- Các mầm định hướng ngẫu nhiên

biên giới hạt bị xô lệch
b) Hình dạng của hạt (phụ thuộc vào)
* Cấu trúc tinh thể:
* Phương tản nhiệt:
- tản nhiệt đều theo 3 phương  hạt dạng cầu
- tản nhiệt theo 2 phương  dạng tấm
- tản nhiệt theo 1 phương  dạng trụ
c) Kích thước hạt
* Ảnh hưởng của kích thước hạt đến cơ tính:
* Đánh giá cấp hạt?
- Hạt nhỏ

cơ tính tăng (tăng mạnh độ bền

và độ dai va
đập a
k
)
- Soi tổ chức tế vi ở trạng thái cân bằng

đem so sánh
với bảng chuẩn
- Ngoài ra còn có thể: tính diện tích trung bình, đường kính
trung bình

so sánh với bảng chuẩn
d) Các phương pháp làm nhỏ hạt
* Nguyên lý:

- Số mần càng nhiều

Hạt càng nhỏ (quá trình tạo mầm)
- Tốc độ phát triển mầm càng chậm

Hạt càng nhỏ (quá
trình phát triển mầm)
-Công thức thực nghiệm:
A=1,1(v/n)
3/4
A: kích thước hạt
n: tốc độ sinh mầm
v: tốc độ phát triển của mầm
d) Các phương pháp làm nhỏ hạt (tiếp theo)
* Nguội nhanh
-

T tăng

số mầm (n), tốc độ phát triển mầm (v) đều tăng
- Giải pháp:
- Nhược điểm:
thay khuôn cát bằng khuôn kim loại
Gây ứng suất nhiệt lớn

nứt chi tiết,
không có hiệu quả với chi tiết lớn
* Biến tính
- Làm tăng số lượng mầm ký sinh bằng việc sư dụng các
chất biến tính

Bột Al + O
2

Al
2
O
3
e) Cấu tạo tinh thể của thỏi đúc
* Vùng 1:
Hạt nhỏ mịn, đẳng trục
Do KL lỏng tiếp xúc với thành khuôn nhấp nhô, với lớp chất
sơn khuôn

số lượng mầm ký sinh lớn. Phương tản nhiệt
không rõ ràng

các hạt đẳng trục
* Vùng 2: hạt trụ hướng tâm
Phương tản nhiệt theo phương vuông góc với thành khuôn
* Vùng 3: hạt lớn, đẳng trục

T rất nhỏ

tốc độ sinh mầm (n) nhỏ

hạt lớn
Phương tản nhiệt không rõ ràng

hạt đẳng trục
f) Khuyết tật thỏi đúc

* Lõm co
* Rỗ co
* Rỗ khí
* Thiên tích vật đúc