MÔN HỌC VẬT LIỆU VÀ CÔNG NGHỆ KIM LOẠI - PHẦN I: KIM LOẠI HỌC ppt

1
MÔN HỌC VẬT LIỆU VÀ CÔNG NGHỆ KIM LOẠI

PHẦN I: KIM LOẠI HỌC

CHƯƠNG1: CẤU TẠO TINH THỂ

1. Mục tiêu:
- Biết được tầm quan trọng của kim loại và hợp kim và tính chất chung của
chúng.
- Nắm vững các tính chất chung, cấu tạo và sự kết tinh của kim loại và hợp kim
- Nêu cao ý thức học tập
2. Nội dung chính:
Trình bày về các khái niệm cơ bản về kim loại học, các kiểu mạng tinh thể
cơ bản, sai lệch trong mạng tinh thể, khái niệm về đơn và đa tinh thể.
3. Các hình thức học tập:
- Học lý thuyết trên lớp.
4. Nội dung chi tiết :

BÀI 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
I. KHÁI NIỆM
1. Khỏi niệm
Kim loại là vật thể sáng, dẻo, có thể rèn luyện được, có tính dẫn điện và
dẫn nhiệt cao.
2. Cấu tạo
Mỗi nguyờn tử kim loại là một hệ thống phức tạp gồm :
+ Hạt nhõn cú notron và proton.
+ Các lớp điện tử bao quanh hạt nhân.
- Đặc điểm cấu tạo: Trong nguyên tử kim loại số điện tử ở lớp ngoài cùng
rất ít, thường chỉ 1 đến 2 electron. Những điện tử này liên kết yếu với các hạt

nhân nên dễ dàng bị bứt ra khỏi nguyên tử để trở thành điện tử tự do cũn nguyờn
tử trở thành ion dương. Điện tử tự do quyết định tính chất của kim loại.


2
B
A
B
A
II. HỢP KIM
1. Khỏi niệm
Hợp kim là sản phẩm của sự nấu chảy hay thiờu kết của 2 hay nhiều
nguyên tố mà nguyên tố chủ yếu là kim loại để vật liệu mới cú tớnh chất kim
loại
2. Cỏc dạng cấu tạo của hợp kim
a. Dạng dung dịch rắn
* Khỏi niệm: Dung dịch rắn là pha tinh thể (có thành phần thay đổi ) trong
đó các nguyên tử của nguyên tố thứ nhất A vẫn được giữ nguyên kiểu mạng của
mỡnh ( A là nguyờn tố dung mụi ), nguyờn tố B phõn bố trong mạng tinh thể
của A ( B là nguyờn tố hoà tan ).
* Phõn loại dung dịch rắn
- Dung dịch rắn thay thế: Là nguyờn tử của nguyờn tố hoà tan B thay thế
cho cỏc nguyờn tố dung mụi A ở chớnh cỏc nỳt mạng của A (Hỡnh 1).





Hỡnh 1.1
Theo độ hoà tan chia ra:

+ Dung dịch hoà tan vụ hạn: Khi chất hoà tan B cú thể hoà tan vào dung
mụi A với tỉ lệ bất kỳ.
+ Dung dịch hũa tan cú hạn: Nếu lượng hoà tan của B trong A không thể
vượt quá một giá trị nhất định, nghĩa là sự thay thế chỉ xảy ra ở một tỷ lệ nào đó.
+ Dung dịch xen kẽ: Cỏc nguyờn tử của nguyờn tố hoà tan B nằm ở cỏc lỗ
hổng trong mạng tinh thể của nguyờn tố dung mụi A (Hỡnh 1.2).




3
Hỡnh 1.2
* Các đặc tính của dung dịch rắn
- Có liên kết kim loại như kim loại nguyên chất. Vỡ vậy dung dịch rắn vẫn
cú tớnh dẻo tốt, tuy khụng cao bằng cỏc kim loại nguyờn chất làm dung mụi.
- Thành phần hoá học thay đổi trong phạm vi nhất định mà không làm thay
đổi kiểu mạng của chất dung môi.
- Mạng tinh thể của dung dịch luụn bị xụ lệch, thụng số mạng khỏc với tỷ
số mạng của dung mụi.
b. Dạng hợp chất hoỏ học
* Khỏi niệm: Hợp chất hoá học là các pha phức tạp có thành phần hoá học
hầu như cố định
Tỷ lệ nguyờn tử giữa cỏc nguyờn tố tuõn theo nguyờn tắc hoỏ trị.
* Các đặc tính của hợp chất hoá học
- Cấu tạo mạng tinh thể khỏc hẳn với kiểu mạng tinh thể của cỏc nguyờn tố
tạo lờn nú.
- Về tính chất: Thường giũn, một số cú tớnh chất và nhiệt độ nóng chảy cao
- Thành phần không đổi hoặc thay đổi trong phạm vi hẹp.
c. Hỗn hợp cơ học
* Khỏi niệm: Khi hai nguyên tố không có khả năng hoà tan vào nhau và

không liên kết được với nhau thỡ khi đông đặc, nguyên tử của cùng một nguyên
tố sẽ liên kết với nhau tạo thành mạng tinh thể của nguyên tố đó và tạo thành
hỗn hợp của 2 hay nhiều nguyên tố.
* Đặc tính:
- Trong hỗn hợp cơ học các thành phần tạo nên hợp kim có bề mặt phân
chia với nhau.
- Tính chất của hợp kim phụ thuộc vào tính chất của nguyên tố nào chiếm
đa số.
- Trên thực tế thường gặp hợp kim là hỗn hợp của dung dịch rắn và hợp
chất hoá học.

4

III. TẦM QUAN TRỌNG CỦA KIM LOẠI VÀ HỢP KIM
- Kim loại và hợp kim có các tính chất tương tự nhau cả về tớnh chất vật lý,
tớnh chất hoỏ học, tớnh cụng nghệ và tớnh cơ học.
- Kim loại và hợp kim được sử dụng rất rộng rói trong cỏc ngành cụng
nghiệp để chế tạo các chi tiết máy, máy móc…
Do đó kim loại và hợp kim mang tính thực tế rất cao. Tuy nhiên để đảm
bảo về chất lượng và tính kinh tế của sản phẩm chế tạo từ kim loại thỡ cần phải
dựa vào cỏc yờu cầu kỹ thuật để lựa chọn kim loại và hợp kim thích hợp.

BÀI 2 : CÁC KIỂU MẠNG TINH THỂ CƠ BẢN

I. KHÁI NIỆM VỀ KIM LOẠI

1.Định nghĩa:
Kim loại là vật thể có vẻ sáng, dẻo có thể rèn được, có tính dẫn nhiệt và dẫn
điện cao.
Á kim không có tính chất này.

2. Cấu tạo tinh thể của kim loại
* Vật thể vật chất được chia làm hai loại:
- Vật có cấu tạo tinh thể: Là các vật có các nguyên tử, ion ở trong nó sắp xếp
có trật tự, theo một quy luật nhất định tạo nên mạng tinh thể
- Vật không có cấu tạo tinh thể( hay vật vô định hình ): Là các vật có các
nguyên tử, ion ở trong nó sắp xếp không có trật tự, không theo một quy luật nào.
* Tất cả kim loại và hợp kim của chúng ở trạng thái rắn đều là vật có cấu tạo
tinh thể.
3. Khái niệm về mạng tinh thể
* Mạng tinh thể là mô hình không gian mô tả quy luật hình học của sự sắp
xếp các nguyên tử, ion trong vật tinh thể.
* Kích thước của mạng tinh thể được đặc trưng bằng một đại lượng gọi là
thông số mạng. Nó là khoảng cách giữa tâm hai nguyên tử gần nhau nhất theo
cạnh của ô cơ bản. Đơn vị đo chiều dài thông số mạng là ăngstrôm (
0
A
) hoặc
Kilôichxi (K
x
)

5
1
0
A
= 10
8
cm; 1K
x
= 1,00202

0
A

4. Các kiểu mạng tinh thể thường gặp
a. Mạng lập phương thể tâm

- Ô cơ bản của kiểu mạng này là :
Các nguyên tử nằm ở đỉnh của hình lập
phương và một nguyên tử nằm ở tâm của
hình lập phương
- Các kim loại có kiểu mạnh này là :
F

e
, C
r
, W, M
o


b. Mạng lập phương diện tâm

- Ô cơ bản của kiểu mạng này là : Các
nguyên tử nằm ở đỉnh của hình lập phương và
nằm ở tâm các mặt của hình lập ph
ương
( Hình 1.2b ).
- Các kim loại có kiểu mạnh này là
:F


e
, C
u
, N
i
, Al, P
b
, A
u
, A
g


c. Mạng lục phương dàyđặc
- Ô cơ bản của kiểu mạng này là: Các nguyên tử nằm ở đỉnh của hình lục
lăng, nằm ở tâm hai mặt đáy và ba nguyên tử nằm ở tâm ba hình lăng trụ tam
giác cách nhau( Hình 1.2c ).
- Các kim loại có kiểu mạnh này là : Z
n
, B
e
, M
g
, T
i
, C
o

d. Mạng chính phương thể tâm
- Ô cơ bản của kiểu mạng giống mạng lập phương thể tâm, nhưng có một

cạnh của ô cơ bản bị kéo dài ra thành kích thước c.
- Đây là kiểu mạng của tổ chức Máctenxit.
5. Tính thù hình của kim loại
Có một số kim loại khi ở các nhiệt độ khác nhau thì có các kiểu mạng
tinh thể khác nhau. Tính chất này gọi là tính thù hình của kim loại.
Người ta dùng các chữ Hy Lạp




,,,
để chỉ các dạng thù hình của
kim loại, trong đó

là dạng thù hình tồn tại ở nhiệt độ thấp nhất, còn



,,
ở
nhiệt độ cao hơn.

6



BÀI 3: CÁC SAI LỆCH TRONG MẠNG TINH THỂ
1. Sai lệch điểm
a. Định nghĩa
Là những dạng sai lệch có kích thước nhỏ theo cả 3 chiều đo

b. Các dạng cơ bản
Sai lệch điểm có các dạng sau:
* Nút trống
Trong tinh thể, nguyên tử luôn luôn dao động xung quanh vị trí cân bằng
của mình.
Theo lý thuyết thống kê của Mexwell - Boltzmann thì năng lượng dao
động nguyên tử ở nhiệt độ đã cho phân bố không đều trên các nguyên tử. ở
những thời điểm bất kỳ luôn luôn có những nguyên tử có năng lượng lớn hơn
hoặc bé hơn trị số trung bình. Khi một số nguyên tử nào đó có năng lượng đủ
lớn với biên độ dao động lớn thì chúng có khả năng bứt khỏi vị trí cân bằng quy
định của mình và để lại đó những nút mạng trống không có nguyên tử. Sau khi
rời khỏi vị trí cân bằng, nguyên tử có thể chuyển sang vị trí xen kẽ giữa các nút
mạng hoặc di chuyển ra ngoài bề mặt tinh thể (cơ cấu tạo nút trống của
schottky).
Bản thân sự có mặt của những nút trống và nguyên tử "thừa" xen kẽ giữa
các nút mạng đã tạo ra sai lệch điểm trong mạng tinh thể. Ngoài ra chúng còn
làm cho các nguyên tử lân cận bị xê dịch ít nhiều khỏi vị trí của mình tạo ra
vùng sai lệch hình cầu với kích thước vài khoảng cách nguyên tử.
Khi tạo thành các nút trống năng lượng tự do của hệ thống tăng lên kèm
theo sự thay đổi entrôpi S.
* Nút xen kẽ: Một nguyên tử không dừng ở nút mạng mà đi vào lỗ hổng
mạng tinh thể (là những nguyên tử lạ).
'






7

Sai lệch điểm do nút trống (a), nguyên tử xen kẽ giữa các nút mạng (b) và
nguyên tử tạp chất ở nút mạng (c).
* Nguyên tử lạ thay thế
Trong thực tế không thể có một kim loại nào có độ sạch tuyệt đối. Những
phương pháp luyện mới và tiên tiến nhất cũng chỉ cho phép đạt được độ sạch
khoảng 99,9999% hoặc cao hơn một ít, còn theo những phương pháp luyện
thông thường lượng tạp chất có thể đến vài phần trăm. Các nguyên tử tạp chất có
thể thay thế vị trí các nguyên tử cơ sở ở các nút mạng hoặc nằm xen kẽ giữa các
nút mạng. Nếu nguyên tử tạp chất nằm ở các nút mạng có bán kính lớn hơn hoặc
bé hơn so với nguyên tử cơ sở thì vị trí của các nguyên tử lân cận sẽ bị xê dịch,
chúng bị nống ra hoặc bóp lại. Nếu nguyên tử tạp chất nằm xen kẽ giữa các nút
mạng có kích thước lớn hơn kích thước các lỗ hổng thì nó đẩy lùi các nguyên tử
chung quanh khỏi vị trí cân bằng. Tóm lại sự có mặt của các nguyên tử tạp chất
có thể gây ra sai lệch điểm.
2. Sai lệch đường
a. Định nghĩa
Là những dạng sai lệch có kích thước nhỏ theo 2 chiều đo, lớn theo chiều còn lại.
b. Các dạng cơ bản
* Lệch thẳng (lệch biên)
Nguyên nhân: Do sự xuất hiện các mặt tinh thể không hoàn chỉnh dẫn đến
tạo ra các trục có năng lượng cao hơn, do đó kém ổn định hơn nên tạo ra trục
lệch. Để đánh giá cường độ lệch người ta dùng véc tơ Burgers
Lệch thẳng có thể hình dung bằng cách sau: Giả sử có mạng tinh thể hoàn
chỉnh gồm những mặt nguyên tử song song và cách đều nhau. Bây giờ nếu
chúng ta chèn thêm nửa mặt phẳng ABCD vào nửa phần trên của tinh thể thì các
mặt nguyên tử thẳng đứng nằm về hai phía mặt ABCD sẽ không còn hoàn toàn
song song nhau nữa, chúng bị cong đi ở vùng gần đường AD. Các nguyên tử
nằm trong vùng này bị xê dịch khỏi vị trí cân bằng cũ của mình: Các nguyên tử
ở vùng phía dưới đường AD bị đẩy xa ra một ít (vùng có ứng suất kéo) còn các
nguyên tử ở phía trên đường AD bị ép lại một ít (vùng có ứng suất nén). Như

vậy vùng có sai lệch nằm xung quanh đường thẳng AD và vì vậy người ta gọi là
lệch thẳng. Đường AD đường gọi là trục có lệch thẳng.

8

Mô hình lệch thẳng
* Lệch xoắn
Nguyên nhân: Do sự dịch chuyển của các mặt tinh thể không hoàn chỉnh
tạo ra các bề mặt nhấp nhô tế vi (*) mạng tinh thể.
Lệch xoắn có thể hình dung bằng cách sau: Các tinh thể hoàn chỉnh bằng
nửa mặt phẳng ABCD xong xê dịch hai mép ngoài ngược chiều nhau làm thế
nào để mặt nguyên tử nằm ngang thứ nhất bên phải trùng với mặt nguyên tử thứ
hai bên trái. Kết quả làm cho các nguyên tử nằm gần đường AB bị xê dịch khỏi
vị trí cân bằng cũ của mình. Sở dĩ có danh từ lệch xoắn vì các lớp nguyên tử
trong vùng sai lệch mạng đi theo hình xoắn ốc.
Mặt phẳng ABCD gọi là mặt trượt của lệch. Các nguyên tử nằm trong
vùng dọc theo trục 1. Trục L gọi là trục của lệch xoắn.

- Tinh thể hoàn chỉnh
- Tinh thể có lệch xoắn
- Cách bố trí nguyên tử về hai phía mặt trượt
Véc tơ Burgers của lệch xoán luôn luôn song song với trục lệch
* Lệch hỗn hợp
Lệch hỗn hợp là lệch trung gian giữa thẳng và xoắn nó mang các đặc điểm
của cả hai loại lệch đã nêu.

9

Nếu đối với lệch thẳng hoặc xoắn vectơ Burgers
b

nằm trực giao hoặc
song song với trục của lệch trên mặt phẳng trượt thì vectơ Burgers của lệch hỗn
hợp tạo thành với trục lệch một góc bất kỳ giữa 0
0
và 90
0
trên mặt trượt

Quan hệ giữa vec tơ
b
và trục lệch L của lệch thẳng (a), lệch xoắn (b)
và hỗn hợp (c)
* Khái niệm về "lưới lệch" hoặc "rừng lệch"
Lệch là dạng khuyết tật có sẵn trong kim loại. Chúng phân bố một cách
bất kỳ có thể cắt nhau tại những điểm gọi là nút lệch. Sự phân bố không gian của
các đường lệch trong kim loại chưa biến dạng gọi là lưới lệch hoặc rừng lệch.
Trạng thái ổn định nhất là tại mỗi nút chỉ có ba lệch gặp nhau. Nhưng cũng có
trường hợp khi 4 hoặc 6 lệch cắt nhau tại một điểm, nhưng những nút lệnh như
vậy luôn luôn có xu hướng biến thành nút "bộ ba". Trên hình vẽ nếu sơ đồ lưới
lệch trong tinh thể hình trụ chưa biến dạng.
3. Sai lệch mặt
a. Định nghĩa
Là những sai lệch có kích thước nhỏ theo chiều đo
b. Các dạng cơ bản
Sai lệch mặt trong mạng tinh thể gồm các dạng chủ yếu: biên giới hạt,
biên giới siêu hạt và mặt ngoài tinh thể.
* Biên giới hạt
Vùng tiếp giáp giữa các hạt trong đa tinh thể là một dạng sai lệch mặt, vì
ở đây các nguyên tử sắp xếp không theo trật tự nhất định, đặc trưng cho các
vùng phía bên trong. Vì vậy kim loại ở vùng biên giới có cấu tạo giống như vật

thể vô định hình vẽ. Giả thiết này cho phép giải thích một số tính chất của vùng
biên giới như năng lượng tự do, khả năng hòa tan tạp chất vv Vị trí nguyên tử

10


của vùng biên giới không phải hoàn toàn ngẫu nhiên mà còn tuân theo một số
nguyên tắc nào đó phụ thuộc vào góc lệch mạng của hai hạt. Biên giới hạt chứa
rất nhiều sai lệch mạng, có chiều dài khoảng vài đến hàng trăm thông số mạng.
Độ sạch của kim loại càng cao, chiều dày của lớp càng bé. Nói một cách khác,
kim loại chứa nhiều tạp chất bao nhiêu thì vùng biên giới càng dày bấy nhiêu vì
nó có khả năng hòa tan nhiêu nguyên tử tạp chất. Năng lượng tự do của biên giới
cao hơn so với các vùng phía trong và thường được đánh giá bằng sức căng biên
giới hạt (tương tự như sức căng bề mặt của mặt ngoài).






Cách sắp xếp nguyên tử trong vùng biên giới hạt theo thuyết "vô định hình"

Do đặc điểm về cấu tạo, vùng biên giới hạt có một số tính chất sau:
- Có nhiều độ nóng chảy thấp hưn một ít so với các vùng phía bên trong.
Người ta đã phát hiện rằng trong kim loại cực sạch nhiệt độ nóng chảy của biên
giới hạt thấp hơn khoảng 0,14
0
C so với bản thân hạt.
- Có hoạt tính hóa học cao hơn thể hiện ở tốc độ bị ăn mòn hóa học cao.
Do vậy mà bằng phương pháp tầm thực (cho ăn mòn nhẹ bằng axít) có thể phát

hiện được biên giới hạt.
- Khi chuyển biến pha, biên giới là nơi để sinh ra tâm mầm nhất
- Có khả năng khuếch tán cao với tốc độ nhanh hơn so với vùng bên trong
- Góp phần khá lớn vào điện trở của kim loại. Kim loại có độ hạt nhỏ tức
tổng số vùng biên giới lớn, có điện trở cao hơn.
- Ở nhiệt độ cao trên vùng biên giới hạt xảy ra quá trình chảy dẻo
- Biên giới có tác dụng cản trở quá trình trượt khi biến dạng. Vấn đề này
chúng ta sẽ xét đến khi nghiên cứu quá trình biến dạng dẻo.
* Khái niệm về siêu hạt (block) và biên giới siêu hạt
Các nghiên cứu tỷ mỷ về cấu trúc siêu tế vi cho thấy rằng ngay trong mỗi
hạt phương mạng cũng không phải hoàn toàn cố định. Hạt được phân chia thành
vô số vùng nhỏ có kích thước khoảng 10
-5
 10
-3
và phương mạng lệch nhau một

11

góc rất nhỏ, thường nhỏ hơn 1
0
. Những vùng nhỏ này của hạt gọi là siêu hạt
(hoặc block).

Mô hình siêu hạt
* Mặt ngoài của tinh thể:
Mặt ngoài của tinh thể có trạng thái sắp xếp nguyên tử khác với những
vùng phía trong. Trên bề mặt mỗi nguyên tử chỉ được liên kết với một số nguyên
tử nằm ở phía trong số sắp xếp bé hơn trị số quy định và do đó lực liên kết
không cân bằng. Đó là nguyên nhân làm cho các nguyên tử ở mặt ngoài sắp xếp

không có trật tự, tạo nên sai lệch mặt.
Do mạng tinh thể bị xô lệch nên mặt ngoài cơ năng lượng tự do cao hơn.
Phần năng lượng tự do được tăng thêm trên một đơn vị diện tích bề mặt gọi là
năng lượng bề mặt hoặc sức căng bề mặt.

Mô hình sắp xếp nguyên tử của mặt ngoài hình thể

BÀI 4: ĐƠN TINH THỂ VÀ ĐA TINH THỂ
1. Tính thù hình của vật tinh thể
* Tính thù hình là khả năng tồn tại ở nhiều kiểu mạng khác nhau của một
nguyên tố, phụ thuộc vò sự thay đổi của điều kiện bên ngoài.
Ví dụ: Đối với sắt (Fe)
Ở nhiệt độ < 910
0
C có dạng Fe () có kiểu mạng lập phương thể tâm có kiểu
mạng A
2
, K8
Ở 910
0
C < t
0
< 1392
0
C có dạng Fe () có kiểu mạng A1, K12
Ở 1392
0
C < t
0
< 1539

0
C có dạng Fe (ô) có kiểu mạng A2, K8

12

Sự chuyển biến của các mạng tinh thể này sang mạng tinh thể khác gọi là
sự chuyển biến thù hình.
Ví dụ: Sn < 13
0
C chuyển từ lập phương đơn giản sang lục giác phức tạp.
2. Tính dị hướng của vật thể
Chỉ đúng với đơn tinh thể có cùng một vị phương mạng
Là sự khác biệt về tính chất (cơ tính, lý tính, hóa tính, tính công nghệ )
của vật thể theo các phương khác nhau.





* Khái niệm đơn và đa tinh thể
+ Đơn tinh thể: Trong toàn bộ thể tích có cùng một định vị phương mạng,
có tính dị hướng.
+ Đa tinh thể: Bao gồm vô số đơn tinh thể là các hạt hoặc siêu hạt có định
vị phương mạng khác nhau nên đa tinh thể có tính đẳng hướng trừ khi người sử
dụng cố tình tạo ra phương định hướng khác nhau.
5. Đánh giá :
- Phương pháp đánh giá: Kiểm tra tư cách
- Cõu hỏi ụn tập:
1. Thế nào gọi là tinh thể kim loại ? Ô cơ bản của kim loại là gì ?
2. Các kiểu mạng tinh thể thường gặp ?

3. Trình bày sai lệch trong mạng tinh thể ?
4. Khái niệm về đơn tinh thể và đa tinh thể ?
6. Tài liệu tham khảo:
- Giáo trình Vật liệu và Công nghệ cơ khí -PGS.TSHoàng Tùng- NXB
Giáo Dục
- Vật liệu học - Lê Công Dưỡng - NXB Khoa học- Kỹ thuật
- Công nghệ kim loại - Trần Hữu Tường, Đinh Công Mễ, NXB Đại học
và Trung học chuyên nghiệp
Đơn tinh thể kéo
Kéo


B1

Kéo


B2

(

B2




B1
)

13

- Kim loại học và nhiệt luyện - Nghiêm Hùng - NXB Đại học và Trung học
chuyên nghiệp


CHƯƠNG 2: TÍNH CHẤT CHUNG CỦA KIM LOẠI
1. Mục tiêu:
- Biết được tầm quan trọng của kim loại và hợp kim và tính chất chung của
chúng.
- Nắm vững các tính chất chung, cấu tạo và sự kết tinh của kim loại và hợp kim
- Nêu cao ý thức học tập
2. Nội dung chính:
Nghiên cứu các tính chất chung của kim loại như : lý tính, hóa tính, cơ tính,
tính công nghệ đê sử dụng đảm bảo chất lượng và tính kinh tế của sản phẩm
3. Các hình thức học tập:
- Hoùc lyự thuyeỏt treõn lớp
4. Nội dung chi tiết :

Bài 1: TÍNH CHẤT CHUNG CỦA KIM LOẠI
1. Lý tính : Là tính chất xác định tác dụng lý học của kim loại với thiên nhiên.
Gồm:
a.Màu sắc: Dưới tác dụng của ánh sáng, mỗi kim loại đều có màu sắc nhất
định.
Kim loại được chia làm hai loại: kim loại màu và kim loại đen.
Kim loại đen và hợp kim đen: Là F
e
và hợp kim của F
e
với C ( thép, gang ).

Kim loại màu và hợp kim màu: Là tất cả các kim loại và hợp kim còn lại
b.Khối lượng riêng (

) : Là khối lượng của một đơn vị thể tích vật thể.

=
V
m
( Kg/ m
3
) .Trong đó: m - là khối lượng của vật thể ( Kg )
V- là thể tích của vật thể (m
3
)
c.Trọng lượng riêng ( d ) : Là trọng lượng của một đơn vị thể tích vật thể.
d =
V
P
( KG/mm
3
hoặc N/ mm
3
).Trong đó: P - là trọng lực của vật thể (
KG ).

14

d.Tính nóng chảy : Là tính chất biến đổi từ thể rắn sang thể lỏng ở một nhiệt
độ nhất định, nhiệt độ ấy gọi là nhiệt độ nóng chảy. Nhiệt độ nóng chảy thấp thì
tính lưu động của kim loại cao, kim loại dễ đúc.

e.Tính dãn nở : Là tính chất thay đổi thể tích khi nhiệt độ của kim loại thay
đổi. Được đặc trưng bằng hệ số dãn nở.
f.Tính dẫn nhiệt : Là tính chất có thể truyền nhiệt từ chỗ có nhiệt độ cao đến
chỗ có nhiệt độ thấp mà bản thân không cần chuyển động. Được đặc trưng bằng
hệ số dẫn nhiệt. Độ dẫn nhiệt của các kim loại và hợp kim không giống nhau.
Nếu lấy hệ số dẫn nhiệt của bạc là 1 thì của đồng là 0,9 ; của nhôm là 0,5 và của
sắt chỉ là 0,15.
g.Tính dẫn điện : Là tính chất có thể truyền điện từ chỗ này đến chỗ kia.
Được đặc trưng bằng hệ số dẫn điện. Bạc dẫn điện tốt nhất rồi đến đồng, nhôm.
h.Tính nhiễm từ : Là khả năng dẫn từ của kim loại. Các kim loại có tính
nhiễm từ là sắt, niken, côban và hợp kim của chúng.
2. Hoá tính : Là tính chất xác định tác dụng hoá học của kim loại đối với môi
trường. Gồm:
a.Tính chịu ăn mòn : là khả năng của kim loại chống lại sự ăn mòn của môi
trường ở nhiệt độ bình thường.
b.Tính chịu nhiệt : là khả năng của kim loại chống lại sự ăn mòn của môi
trường ở nhiệt độ cao.
c.Tính chịu axít : Là khả năng của kim loại chống lại sự ăn mòn của axít.
3. Cơ tính : Là những đặc trưng biểu thị khả năng của kim loại, hợp kim chịu
được tác dụng của ngoại lực. Các đặc trưng đó là:
a.Độ bền : Là khả năng của vật liệu chịu được tác động của ngoại lực mà
không bị phá huỷ. Độ bền được ký hiệu bằng chữ

( xích ma ).
Tuỳ theo dạng ngoại lực tác dụng ta có các loại độ bền : độ bền kéo(
k

) , độ
bền nén (
n


), độ bền uốn (
u

).
Công thức tính độ bền :
0
F
P



Trong đó : P - là lực lớn nhất mà mấu thử chịu được trước khi bị phá huỷ.
F
0
- là diện tích chịu lực tác dụng ban đầu của mẫu thử.
Đơn vị đo độ bền : N/mm
2
; KN/ m
2
; MN/ m
2
.
b.Độ cứng : Là khả năng của vật liệu chống lại sự biến dạng dẻo cục bộ khi
có ngoại lực tác dụng thông qua vật nén.

15

Có hai cách đo độ cứng: Độ cứng Brinen ( HB ) và độ cứng Rốcoen ( HR ).
c.Độ dẻo : Là khả năng thay đổi được hình dáng của vật liệu dưới tác dụng

của ngoại lực mà không bị phá huỷ. Được đặc trưng bằng hai đại lượng sau
- Độ dãn dài tương đối :
100.
0
1
l
ll
o



0
0
.
Trong đó:
0
l
,
1
l
- chiều dài mẫu trước và sau khi thử kéo.
- Độ thắt tỉ đối :
0
0
1
0
100.
F
F




Trong đó:
0
F
,
1
F
- tiết diện ngang của mẫu trước và sau khi thử kéo.
d. Độ dai va chạm : Là khả năng của vật liệu chịu được lực va đập tác dụng mà
không bị phá huỷ. Được đặc trưng bằng độ dai va đập
k
a

k
a
=
F
A
, (
2
mmJ
) hoặc (
2
mKJ
).
Trong đó : A – công va đập để phá huỷ mẫu.
F – diện tích tiết diện mẫu.
4. Tính công nghệ : Là khả năng chịu các dạng gia công khác nhau. Được đặc
trưng bằng các tính chất như tính đúc, tính hàn, tính gia công cắt gọt, gia công

áp lực, tính nhiệt luyện.
5. Đánh giá :
- Phương pháp đánh giá: Kiểm tra tư cách
- Cõu hỏi ụn tập:
1. Tính chất chung của kim loại gồm những tính chất nào ?
2. Tính công nghệ của kim loại là gì ? Cho ví dụ về tính công nghệ của kim loại
?
6. Tài liệu tham khảo:
- Giáo trình Vật liệu và Công nghệ cơ khí -PGS.TSHoàng Tùng- NXB Giáo Dục
- Vật liệu học - Lê Công Dưỡng - NXB Khoa học- Kỹ thuật
- Công nghệ kim loại - Trần Hữu Tường, Đinh Công Mễ, NXB Đại học
và Trung học chuyên nghiệp
- Kim loại học và nhiệt luyện - Nghiêm Hùng - NXB Đại học và Trung học
chuyên nghiệp


16

CHƯƠNG 3. THÉP CÁC BON
1. Mục tiêu:
- Biết được các khái niệm cơ bản về thép cácbon và các loại thép cácbon.
- Nắm vững các tổ chức của thép hợp kim và các nguyên tố ảnh hưởng đến thép
cácbon để đúng mục đích.
- Rèn luyện tính sáng tạo trong học tập
2. Nội dung chính:
Trình bày về khái niệm cơ bản về thép cácbon, ảnh hưởng của các nguyên
tố đến tính chất và tổ chức của thép, các phân loại thép.
3. Các hình thức học tập:
- Hoùc lyự thuyeỏt treõn lớp
4. Nội dung chi tiết :

BÀI 1: ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC NGUYÊN TỐ ĐẾN TÍNH CHẤT
VÀ TỔ CHỨC CỦA THÉP
1. Khái niệm :
Thép các bon là hợp kim sắt - các bon với lượng C < 2,14 %. NgoàI ra còn
có một số tạp chất như : Mn < 0,8 % ; Si < 0,4 % ; P < 0,05 % ; S < 0,05 %.
2. Ảnh hưởng của các nguyên tố đến tính chất và tổ chức của thép
a.Các bon ( C ):
- Khi lượng cácbon thay đổi thì tổ chức của thép cũng thay đổi : C < 0,8 thì tổ
chức là
(F + P); C = 0,8 thì tổ chức là (P) ; C > 0,8 thì tổ chức là (P + Xee
II
).
- Khi lượng cácbon thay đổi thì cơ tính của thép cũng thay đổi: Lượng cácbon
tăng thì độ dẻo và độ dai giảm, độ cứng và độ bền tăng. Khi C > 1% thì độ bền
lại giảm đi.
b.Các nguyên tố khác :
- Măng gan (Mn) và silích (Si ) : làm tăng độ bền, độ cứng và giảm độ dãn dài
của thép. Khử ôxy trong thép.
- Phốt pho (P) và lưu huỳnh (S) : là tạp chất có hại vì (P) làm cho thép giòn ở
nhiệt độ bình thường (giòn nguội ), còn (S ) làm cho thép giòn ở nhiệt độ cao
(giòn nóng ).


17


BÀI 2: PHÂN LOẠI THÉP CÁC BON
1.Theo tổ chức:
a. Thép trước cùng tích : tổ chức là ( F + P )

b. Thép cùng tích : tổ chức là ( P )
c. Thép sau cùng tích : tổ chức là( P + Xe
II
).
2.Theo lượng các bon :
a. Thép các bon thấp : C < 0,25 %
b.Thép các bon trung bình : C= 0,25 % đến 0,5 %
c. Thép các bon cao : C > 0,5 %
3.Theo phương pháp luyện :
a. Thép luyện ra từ lò Bét sme, có chất lượng thường ( nhiều P, S ).
b. Thép luyện ra từ lò Mác tanh, có chất lượng tốt hơn loại trên ( ít P,S hơn).
c. Thép luyện ra từ lò điện, chủ yếu từ lò điện hồ quang, có chất lượng tốt.
4.Theo công dụng:
a.Thép các bon chất lượng thường : Loại này cơ tính không cao, chỉ dùng để
chế tạo các chi tiết máy chịu lực nhỏ .Thường dùng trong xây dựng nhà cửa,
trong giao thông nên còn gọi là thép xây dựng.
Thép các bon chất lượng thường chia ra làm ba nhóm A,B và C. Nhóm A cho
biết cơ tính của thép, nhóm B cho biết thành phần hoá học, nhóm C cho biết cảc
cơ tính và thành phần hoá học.
- Việt Nam ký hiệu thép nhóm A bằng chữ CT và số kèm theo chỉ giới hạn bền
thấp nhất
b

( KG/ mm
2
).
Nhóm B và C ký hiệu như nhóm A nhưng thêm vào đằng trước chữ B hay C để
phân biệt.
- Nga ký hiệu thép nhóm A bằng chữ CT và các số thứ tự 0,1,2,3,4,5,6 ( số càng
lớn thì độ bền và hàm lượng các bon càng lớn. Nhóm B thì thêm vào đằng trước

ký hiệu chữ M nếu luyện bằng lò Mác tanh, hoặc thêm vào chữ Á nếu luyện
bằng lò Bét sme. Nhóm C thì thêm vào đằng trước ký hiệu chữ B
b.Thép kết cấu các bon: Loại này có chất lượng tốt, dùng để chế tạo chi tiết
máy chịu lực cao hơn.
- Việt Nam ký hiệu bằng chữ C và số chỉ lượng các bon trung bình trong thép
tính theo phần vạn như : C08, C10, C15, C20, …C85
- Nga ký hiệu như Việt Nam nhưng bỏ chữ C .

18

c.Thép dụng cụ các bon : Loại này có lượng các bon cao ( C= 0,7

1,3% ), ít
P và S. Thép các bon dụng cụ tuy có độ cứng cao nhưng chịu nhiệt thấp nên chỉ
làm các dụng cụ như : đục, dũa, tarô.
- Việt Nam ký hiệu bằng chữ CD và số kèm theo chỉ lượng các bon trung bình
của thép tính theo phần vạn. Gồm các số hiệu: CD70, CD80, CD90, CD130.
- Nga ký hiệu bằng chữ Y và số kèm theo chỉ lượng các bon trung bình tính theo
phần nghìn. Gồm các số hiệu: Y7, Y8, Y9, Y13.
5. Đánh giá :
- Phương pháp đánh giá: Kiểm tra tư cách
- Cõu hỏi ụn tập:
1. Nêu khái niệm về thép cácbon và các nguyên tố ảnh hưởng đến thép cácbon ?
2. Thép cácbon có mấy loại ? Đặc điểm của từng loại thép?
3. Nhận biết, giải thích và nêu công dụng của các ký hiệu vật liệu sau : CT31,
C85, CD70, Y9 ?
6. Tài liệu tham khảo:
- Giáo trình Vật liệu và Công nghệ cơ khí -PGS.TSHoàng Tùng- NXB Giáo Dục
- Vật liệu học - Lê Công Dưỡng - NXB Khoa học- Kỹ thuật
- Công nghệ kim loại - Trần Hữu Tường, Đinh Công Mễ, NXB Đại học và

Trung học chuyên nghiệp
- Kim loại học và nhiệt luyện - Nghiêm Hùng - NXB Đại học và Trung học
chuyên nghiệp











19

CHƯƠNG 4: GANG
1. Mục tiêu:
- Biết được các khái niệm cơ bản về gang và cách phân loại gang
- Nắm vững các tổ chức của hợp kim và các nguyên tố ảnh hưởng đến chúng và
phân biệt được giữa gang và thép.
- Rèn luyện tính sáng tạo trong học tập.
2. Nội dung chính:
Trình bày về khái niệm cơ bản về gang, ảnh hưởng của các nguyên tố đến
tính chất và tổ chức của gang, các phân loại gang.
3. Các hình thức học tập:
- Hoùc lyự thuyeỏt treõn lớp
4. Nội dung chi tiết :

BÀI 1: ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC NGUYÊN TỐ ĐẾN TÍNH
NĂNG CỦA GANG

1.Khái niệm : Gang là hợp kim của sắt và các bon trong đó lượng C = 2,14

6,67%, ngoài ra còn có các tạp chất như Mn, Si, P, S và các nguyên tố khác.
Đặc tính chung là cứng, giòn, nhiệt độ nóng chảy thấp, dễ đúc.
2. Ảnh hưởng của các nguyên tố đến tính năng của gang
- Cácbon và Silích : Thúc đẩy sự graphít hoá ( thúc đẩy sự tạo thành các bon tự
do ). Lượng graphít tăng làm cho gang càng giòn, độ bền giảm, càng dễ cắt gọt,
khả năng chịu mài mòn tăng. Thường Si = 1,5

3,0%
- Mangan ( Mn) : Cản trở sự tạo thành graphít, thúc đẩy sự tạo thành Mn
3
C (hoá
trắng gang). Tuy nhiên Mn có lợi cho việc khử lưu huỳnh trong gang( tạo thành
MnS nổi lên xỉ ), thường Mn = 0,5

1,0%.
- Phốt pho ( P ) : Làm tăng tính chảy loãng nhưng làm giảm cơ tính và làm cho
gang giòn, thường P = 0,1

0,2%.
- Lưu huỳng (S): Cản trở sự graphít hoá, làm giảm tính chảy loãng. Thường S <
0,1%.

20

BÀI 2: PHÂN LOẠI GANG
1.Gang trắng:
a.Tổ chức : hầu hết cácbon ở dạng liên kết Fe
3
C. Màu trắng.
b.Thành phần : C = 3,5

4,3%
c.Tính chất : Rất cứng ( HB = 650

700 ) và giòn, tính cắt gọt kém.
d.Công dụng: Dùng để chế tạo ( ủ ) thành gang dẻo hoặc dùng để chế tạo
các chi tiết cần tính chống mài mòn cao như trục cán, bi nghiền.
e.Ký hiệu : không có ký hiệu riêng.
2.Gang xám:
a.Tổ chức : hầu hết C ở dạng graphít hình tấm, phiến. Màu xám ( màu của
graphít ).
b.Thành phần : C = 2,8

3,2% ; Mn = 0,5

0,8% ; Si = 0,5

3,0% ;
P = 0,15

0,4%; S = 0,12


0,2%
c.Tính chất : Độ cứng , độ bền thấp hơn gang trắng nhiều( HB =150

250
). Độ dẻo, độ bền kéo thấp hơn thép, độ bền nén gần bằng thép. Không chịu biến
dạng và dập, tính đúc tốt hơn thép, tính cắt gọt cao ( phoi dễ vụn ). Có khả năng
khử cộng hưởng và tự bôi trơn tốt ( hệ số ma sát nhỏ ).
d.Công dụng: Dùng để chế tạo các chi tiết chịu lực kéo thấp và không chịu
va đập như vỏ máy, ống nước. Làm các chi tiết chịu nén, cần giảm rung động
khi làm việc và có khả năng tự bôi trơn như bệ máy, các ổ trượt, bánh răng chịu
tải trọng nhỏ.
e.Ký hiệu :
- Việt Nam ký hiệu gang xám bằng chữ GX và 2số chỉ giới hạn bền kéo và
giới hạn bền uốn, đơn vị: KG/mm
2
.
- Nga ký hiệu bằng chữ Cữ và 2 số giống của Việt Nam.
3.Gang dẻo:
a.Tổ chức : Hầu hết cácbon ở dạng graphít hình cụm bông do ủ gang trắng.
b.Thành phần : C = 2,8

2,8%; Mn

1,0%; Si = 0,8

1,4%; P = 0,2%; S
< 0,1 %
c.Tính chất : Có độ bền cao và dẻo hơn gang xám.
d.Công dụng: Có cơ tính tổng hợp tốt hơn gang xám nhưng đắt do quá
trình nấu luyện tốn nhiệt và thời gian ủ lâu, nên gang dẻo chủ yếu được dùng

làm các chi tiết đồng thời cần các yêu cầu sau: hình dáng phức tạp, thành mỏng
và chịu va đập

21

e.Ký hiệu :
- Việt Nam ký hiệu bằng chữ GZ và 2số chỉ giới hạn bền kéo
k

(KG/mm
2
) và độ dãn dài tương đối

(%) Ví dụ : GZ 33- 8 là gang dẻo có
k

= 33 KG/mm
2
,

= 8%
- Nga ký hiệu bằng chữ Kữ và 2 số giống của Việt Nam. Ví dụ Kữ 33 - 8.
4.Gang cầu:
a.Tổ chức : hầu hết cácbon ở dạng graphít hình cầu nhờ chất biến tính
Magiê ( Mg ) hoặc Xêri ( Ce ). Màu xám ( màu của graphít ).
b.Thành phần : C = 3,2

3,6% ; Mn = 0,5

1,0% ; Si


2,0

3,0% ; P


0,15% ; S

0,35 %, Mg = 0,04

0,1%.
c.Tính chất : Có độ bền cao hơn gang xám nhiều, đặc biệt có độ dẻo dai
đảm bảo, có cơ tính tỏng hợp cao gần như thép các bon.
d.Công dụng: Dùng để đúc các chi tiết máy trung bình và lớn, hình dáng
phức tạp, chịu tải trọng cao, chịu va đập như trục khuỷu, trục cán, thân tuabin và
các chi tiết máy quan trọng khác.
e.Ký hiệu :
- Việt Nam ký hiệu gang cầu bằng chữ GC và 2số chỉ giới hạn bền kéo
k

(KG/mm
2
) và độ dãn dài tương đối

(%) Ví dụ : GC 38- 17 là gang cầu có
k

= 38 KG/mm
2
,


= 17%
- Nga ký hiệu gang cầu bằng chữ Bữ và 2 số giống của Việt Nam.
Ví dụ Bữ 38 - 17.
5. Đánh giá :
- Phương pháp đánh giá: Kiểm tra tư cách
- Cõu hỏi ụn tập:
1. Nêu khái niệm về gang và các nguyên tố ảnh hưởng đến gang ?
2. Gang có mấy loại ? Đặc điểm của từng loại gang?
3. Nhận biết, giải thích và nêu công dụng của các ký hiệu vật liệu sau : GX12-
24, GC45-5, GZ30-6 ?
6. Tài liệu tham khảo:
- Giáo trình Vật liệu và Công nghệ cơ khí -PGS.TSHoàng Tùng- NXB Giáo Dục
- Vật liệu học - Lê Công Dưỡng - NXB Khoa học- Kỹ thuật
- Công nghệ kim loại - Trần Hữu Tường, Đinh Công Mễ, NXB Đại học và
Trung học chuyên nghiệp

22

- Kim loại học và nhiệt luyện - Nghiêm Hùng - NXB Đại học và Trung học
chuyên nghiệp
CHƯƠNG 5. THÉP HỢP KIM
1. Mục tiêu:
- Biết được khái niệm, đặc điểm của thép hợp kim và hợp kim cứng
- Nắm vững các đặc điểm và cách phân loại thép hợp kim và hợp kim cứng
- Nêu cao ý thức cần cù trong học tập
2. Nội dung chính:
Trình bày về khái niệm chung về thép hợp kim, mục đích cho nguyên tố
hợp kim vào trong thép, cách phân loại thép hợp kim.
3. Các hình thức học tập:

- Hoùc lyự thuyeỏt treõn lớp
4. Nội dung chi tiết :

5.1. KHÁI NIỆM CHUNG
1.Khái niệm
- Thép hợp kim là thép chứa trong nó các nguyên tố đặc biệt mà thép các bon
không có, hoặc có trong thép các bon nhưng với lượng lớn hơn trong thép các
bon. Nguyên tố đặc biệt này gọi là nguyên tố hợp kim. Tên của nguyên tố hợp
kim được đặt cho tên của thép.
- Các nguyên tố hợp kim phổ biến là : Cr, Mn, Si, Ni, W, V, Ti, Mo, Co, Cu, Al.
2.Mục đích cho nguyên tố hợp kim vào trong thép
- Nâng cao độ bền . Đó là mục đích chủ yếu
- Giữ được độ bền và độ cứng ở nhiệt độ cao
- Tạo cho thép có một số tính chất lý hoá đặc biệt như không gỉ, dãn nở đặc biệt
vì nhiệt, điện trở cao
3.Phân loại thép hợp kim
a.Theo lượng nguyên tố hợp kim trong thép : chia làm 3 loại.
- Thép hợp kim thấp : Tổng lượng nguyên tố hợp kim < 2,5%.
- Thép hợp kim trung bình : Tổng lượng nguyên tố hợp kim = 2,5

10%.
- Thép hợp kim cao : Tổng lượng nguyên tố hợp kim > 10%.
b. Theo công dụng
- Thép hợp kim kết cấu.
- Thép hợp kim dụng cụ.

23

- Thép hợp kim có tính chất lý, hoá đặc biệt.
4.Ký hiệu thép hợp kim

* Nga ký hiệu thép hợp kim bằng các chữ và số.
- Các chữ để ký hiệu các nguyên tố hợp kim
Tên Ký hiệu Tên Ký hiệu Tên Ký hiệu Tên Ký hiệu
Crôm( Cr ) X Ti tan(Ti) T Mangan(Mn)



Nhôm(Al)
Ni ken(Ni) H Cô ban(Co) K Silích( Si ) C Đồng(Cu)

Môlípđen(Mo) M Vonfram(W) B Vanađi( V )


Ni tơ( N ) A

- Các số đứng đầu ký hiệu để chỉ lượng các bon trong thép, nếu:
+ Không có số nào là chỉ C

1%
+ Có một con số chỉ C tính theo phần nghìn
+ Có hai con số chỉ C tính theo phần vạn.
- Các số đứng sau các chữ ký hiệu chỉ % nguyên tố hợp kim đó. Nếu lượng
nguyên tố hợp kim đó

1% thì không ghi số nữa.
- Nếu có chữ A đứng cuối ký hiệu là chỉ thép có chất lượng tốt.
*Việt Nam ký hiệu thép hợp kim : Về cơ bản giống cách ký hiệu của Nga, chỉ
khác ở chỗ: Các nguyên tố hợp kim được ghi theo ký hiệu hoá học và lượng các
bon đều tính theo phần vạn.

5.2. CÁC LOẠI THÉP HỢP KIM
1.Thép hợp kim kết cấu
a.Thành phần:
Là thép các bon kết cấu cho thêm các nguyên tố hợp kim, do đó lượng C =
0,1

0,65% và các nguyên tố hợp kim thường dùng là : Cr, Mn, Si, Ni với tổng
lượng <5%, ít dùng các nguyên tố đắt tiền như : Mo, W…
b.Tính chất :
Có giới hạn mỏi và giới hạn chảy cao, độ dẻo và độ dai tốt, tính chống mài
mòn cao, có khả năng chịu va đập tốt, tính cứng nóng cao, tính nhiệt luyện tốt,
dễ gia công cắt gọt. Khi %C tăng thì độ cứng và độ bền tăng.
c.Phạm vi sử dụng
- Chế tạo các chi tiết chịu tải trọng trung bình và cao như : Các trục truyền, bánh răng
- Các chi tiết máy công cụ thường làm bằng thép hợp kim Cr, Cr - Mn, Cr - Ni.
- Thép Mn thường dùng trong kết cấu xây dựng cần độ bền tương đối cao như

24

20Mn, 25Mn, hoặc dùng làm lò xo như 60Mn, 65Mn.
- Thép Si được dùng làm các chi tiết đàn hồi là lò xo, nhíp như 55Si2, 60Si2,
65Si3.
2.Thép hợp kim dụng cụ thấp
a.Thành phần : C = 0,8

1,4%, các nguyên tố hợp kim đưa vào thép là Cr,
Mn, Si, Ni, V, Ti là các nguyên tố tạo cácbít và tăng độ thấm tôi.
b.Tính chất : Sau khi tôi đạt độ cứng 60

64 HRC, tính cứng nóng thấp

(200

250
0
C ), độ thấm tôi lớn hơn thép các bon dụng cụ.
c. Phạm vi sử dụng
- Làm dụng cụ với tốc độ cắt gọt thấp như : Đục nguội, dũa, mũi khoan, mũi
khoét, bàn ren ( CrMn, CrMnSi )
- Làm dụng cụ đo, kiểm tra như : thước lá, thước cặp, panme, calíp ( 20Cr, 50Cr,
CrMn )
- Dùng làm khuôn dập nóng, dập nguội.
3.Thép hợp kim dụng cụ cao ( thép gió )
a.Thành phần : W = 8,5

19% , C = 0,7

1,4% , Cr = 3,3

4,4% , V = 1,0

2,6% và một lượng nhỏ Mo hay Co.
b.Tính chất : Độ cứng sau khi tôi đạt 62

64 HRC, tính cứng nóng đạt tới
500

600
0
C, độ thấm tôi tốt, bền, chịu mài mòn.
c. Phạm vi sử dụng : Làm dụng cụ cắt gọt với tốc độ cắt trung bình để cắt gọt

vật liệu có độ cứng trung bình như : dao tiện, dao phay, dao chuốt.
d. Ký hiệu : - Việt Nam ký hiệu như thép hợp kim. Ví dụ 90W9V2
- Nga ký hiệu thép gió bằng chữ P và số kèm theo chỉ % vonfram( W ), nếu có
chứa Mo, V, Co với lượng > 2% thì sẽ có thêm chữ M, …, K và số chỉ %
nguyên tố đó.
4.Thép ổ lăn
a. Yêu cầu đối với thép làm ổ lăn:
- Phải có độ cứng cao, chịu mài mòn tốt
- Có hàm lượng các bon cao, được hợp kim hoá bằng 0,6

1,5%Cr, đôi khi cả
Mn, Si để tăng độ thấm tôi, đảm bảo cơ tính đồng nhất.
b. Ký hiệu:
- Việt Nam ký hiệu như thép hợp kim nhưng thêm vào đằng trước chữ OL
Nga ký hiệu ổ lăn bằng chữ ỉ, chữ và số tiếp theo chỉ crôm và hàm lượng crôm (
Cr ) tính theo phần nghìn.

25

c. Các số hiệu thường dùng:
- ỉX6 : Để chế tạo ổ lăn có đường kính d < 15 mm
- ỉX9 : Để chế tạo ổ lăn có đường kính d = 15 mm
- ỉX15 : Để chế tạo ổ lăn có đường kính d = 20

30 mm
- ỉX15C : Để chế tạo ổ lăn có đường kính d > 30 mm.
5.Thép lò xo
a. Yêu cầu đối với thép làm lò xo :
- Phải có giới hạn đàn hồi và giới hạn mỏi cao, độ dai đảm bảo.
- Lượng cácbon thích hợp từ 0,5


0,65%C, các nguyên tố hợp kim chủ yếu là :
Mn, Si(1

2%), ngoài ra còn có Cr, Ni, V để tăng độ thấm tôi và tính ổn định
của sự đàn hồi.
b. Các số hiệu thép lò xo :
- Thép 65, 70, 80, 85, 60Mn, 70Mn để làm lò xo thường
- Thép 55Si2, 65Si2, 70Si2 làm nhíp và lò xo có chiều dày lớn tới 18mm.
- Thép 50Cr MnA, 50Cr Si2A làm việc được ở nhiệt độ tới 300
0
C, dùng làm lò
xo xupáp và các lò xo quan trọng khác với tiết diện không lớn.
- Thép 60Cr Si2A, 60Si2 Ni2A có độ thấm tôi d > 50mm, dùng làm lò xo, nhíp
lớn chịu tải nặng và đặc biệt quan trọng.

5. Đánh giá :
- Phương pháp đánh giá: Kiểm tra tư cách
- Cõu hỏi ụn tập:
1.Định nghĩa thép hợp kim và nêu sự khác nhau giữa thép cácbon và thép hợp kim ?
2. Nhận biết, giải thích và nêu công dụng của các ký hiệu vật liệu sau : C30,
30Cr, 90Ư18V2, 12Cr18Ni9 ?
6. Tài liệu tham khảo:
- Giáo trình Vật liệu và Công nghệ cơ khí -PGS.TSHoàng Tùng- NXB Giáo Dục
- Vật liệu học - Lê Công Dưỡng - NXB Khoa học- Kỹ thuật
- Công nghệ kim loại - Trần Hữu Tường, Đinh Công Mễ, NXB Đại học và
Trung học chuyên nghiệp
- Kim loại học và nhiệt luyện - Nghiêm Hùng - NXB Đại học và Trung học
chuyên nghiệp