CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG - CHƯƠNG II VẬT LIỆU DÙNG TRONG CÔNG NGHIỆP docx

DWE Department of Welding and Metal Technology / Phong Van Vo , MSc.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / E-Mail: Tel.: +84. (04). 8692204
CƠ KHÍ ĐẠI CƢƠNG
Next >>End Show << Contents >>
Chƣơng II
VẬT LIỆU DÙNG TRONG CÔNG NGHIỆP
DWE Department of Welding and Metal Technology / Phong Van Vo , MSc.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / E-Mail: Tel.: +84. (04). 8692204
2.1. KIM LOẠI VÀ HỢP KIM
KHÁI NIỆM CHUNG
Kính chắn
Mặt đèn hậu -
Nhựa
Dây tóc bóng
đèn - Vonfram
Ống xả - Thép
không gỉ
Lốp xe – Cao su
Dầm xe - ThépVành xe – Thép
hoặc Hợp kim
Nhôm
Chắn nƣớc -
Nhựa
Dây điện -
Đồng
Chụp Bugi -
Gốm
Vỏ động cơ –
Gang hoặc
Hợp kim
Nhôm

Vỏ xe – Thép
tấm hoặc
Nhựa tổng
hợp
Ghế ngồi -
Nhựa
Hình 1: Một vài dạng vật liệu được sử dụng trong xe Ôtô –
Kim loại, Hợp kim và Vật liệu phi kim
DWE Department of Welding and Metal Technology / Phong Van Vo , MSc.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / E-Mail: Tel.: +84. (04). 8692204
2.1. KIM LOẠI VÀ HỢP KIM
Vật liệu dïng trong c«ng nghiệp gia công cơ khí
Kim loại và
Hợp kim
Kim loại
đen
Kim loại màu
Thép kết cấu
Thép không gỉ
Thép dụng cụ
Gang
v.v
Nhôm
Đồng
Titan
Vonfram
v.v
Nhựa Gốm
Composit
Nằm trong sự quan tâm

chính của môn học CKĐC !
DWE Department of Welding and Metal Technology / Phong Van Vo , MSc.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / E-Mail: Tel.: +84. (04). 8692204
2.1. KIM LOẠI VÀ HỢP KIM
Ứng xử và các Tính chất của vật liệu
Cấu trúc
của vật liệu
Cơ tính Hoá – Lý tính Tính công nghệ
Dạng liên kết
Cấu tạo mạng tinh thể
Tổ chức
Thành phần pha
v.v
Độ bền
Độ dẻo
Độ đàn hồi
Độ cứng
Độ bền mỏi
Độ giãn dài tƣơng đối
Độ dai va chạm
v.v
Khối lƣợng riêng
Nhiệt độ nóng chảy
Tính giãn nở
Tính dẫn nhiệt
Tính dẫn điện
Từ tính
Tính chịu ăn mòn
Tính chịu nhiệt
Tính chịu axit

v.v
Tính đúc
Tính rèn
Tính hàn
v.v
DWE Department of Welding and Metal Technology / Phong Van Vo , MSc.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / E-Mail: Tel.: +84. (04). 8692204
2.1. KIM LOẠI VÀ HỢP KIM
2.1.1. Cơ tính
Cơ tính là đặc trưng cơ học biểu thị khả năng của kim
loại và hợp kim chịu tác dụng của các loại tải trọng:
A. Độ bền
- Khả năng của vật liệu chịu tác dụng của tải
trọng mà không bị phá huỷ.
- Ký hiệu: 
Độ bền kéo: 
k
Độ bền nén: 
n
Độ bền uốn: 
u
)/(
2
mmN
F
P
o
k



l
0
Phá
huỷ
DWE Department of Welding and Metal Technology / Phong Van Vo , MSc.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / E-Mail: Tel.: +84. (04). 8692204
2.1. KIM LOẠI VÀ HỢP KIM
2.1.1. Cơ tính
B. Độ cứng
- Khả năng của vật liệu chống lại
biến dạng dẻo cục bộ khi có
ngoại lực tác dụng thông qua vật
nén.
P
- Các phƣơng pháp đo
+ Độ cứng Brinen (HB)
+ Độ cứng Rốcoen
(HRB, HRC, HRA)
+ Độ cứng Vicke (HV)
DWE Department of Welding and Metal Technology / Phong Van Vo , MSc.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / E-Mail: Tel.: +84. (04). 8692204
2.1. KIM LOẠI VÀ HỢP KIM
DWE Department of Welding and Metal Technology / Phong Van Vo , MSc.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / E-Mail: Tel.: +84. (04). 8692204
2.1. KIM LOẠI VÀ HỢP KIM
2.1.1. Cơ tính
C. Độ giãn dài tƣơng đối [%]
- Là tỷ lệ tính theo phần trăm giữa lượng giãn
dài sau khi kéo và chiều dài ban đầu.
%100

0
01



l
ll

D. Độ dai va chạm a
k
(J/mm
2
) (kJ/m
2
)
- Khả năng chịu tải trọng tác dụng đột ngột
(tải trọng động) mà không bị phá huỷ.
DWE Department of Welding and Metal Technology / Phong Van Vo , MSc.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / E-Mail: Tel.: +84. (04). 8692204
2.1. KIM LOẠI VÀ HỢP KIM
2.1.2. Lý tính
a. Khối lƣợng riêng (g/cm
3
)
- Là khối lượng của 1cm
3
vật chất.
)/(
3
cmg

V
P


b. Nhiệt độ nóng chảy
- Là nhiệt độ nung nóng mà tại đó sẽ làm cho kim
loại chuyển từ thể rắn sang thể lỏng
c. Tính giãn nở
- Là khả năng giãn nở của kim loại khi nung nóng.
d. Tính dẫn nhiệt
- Là khả năng dẫn nhiệt của kim loại.
e. Tính dẫn điện
- Là khả năng truyền dòng điện của kim loại.
f. Từ tính
- Là khả năng dẫn từ của kim loại.
Sắt nguyên chất: 1535
o
C
Gang: 1130 – 1350
o
C
Sắt nguyên chất: 0,0000118/1mm
Thép: 0,0000120/1mm
Bạc: 1  Đồng: 0,9 Nhôm: 0,5 Sắt: 0,15
Bạc  Đồng Nhôm …Hợp kim
Sắt, Niken, Coban và hợp kim của chúng  Kim loại từ tính
DWE Department of Welding and Metal Technology / Phong Van Vo , MSc.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / E-Mail: Tel.: +84. (04). 8692204
2.1. KIM LOẠI VÀ HỢP KIM
2.1.3. Hoá tính

- Là độ bền của kim loại đối với những tác dụng hoá học của các
chất khác nhƣ Ôxy, Axit, v.v Mà không bị phá huỷ.
a. Tính chịu ăn mòn.
- Là độ bền của kim loại đối với sự ăn mòn của môi
trường xung quanh.
b. Tính chịu nhiệt
- Là độ bền của kim loại đối với sự ăn mòn của Ôxy
trong không khí ở nhiệt độ cao.
c. Tính chịu axít
- Là độ bền của kim loại đối với sự ăn mòn của Axít
Ví dụ nhƣ trong cắt khí Ôxy-Axêtylen
DWE Department of Welding and Metal Technology / Phong Van Vo , MSc.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / E-Mail: Tel.: +84. (04). 8692204
2.1. KIM LOẠI VÀ HỢP KIM
2.1.4. Tính công nghệ
-Là khả năng của kim loại và hợp him cho phép gia công nóng hay
gia công nguội.
T
m
: Nhiệt độ nóng chảy của kim loại
a. Tính đúc
- Đặc trưng bởi: Độ chảy loãng, Độ co, Tính thiên tích.
b. Tính rèn
- Là khả năng biến dạng vĩnh cửu của kim loại khi
chịu tác dụng của ngoại lực mà không bị phá huỷ.
c. Tính Hàn
- Là khả năng tạo thành liên kết giữa các chi tiết bằng
phương pháp hàn
Thép có tính rèn cao (T
o

).
Gang không có tính rèn.
Đồng, Chì rèn tốt ở nhiệt độ bình thƣờng.
Gia công nguội (Cold working) : T/T
m
< 0,3
Gia công trung gian (Warm working) : T/T
m
= 0,3 đến 0,5
Gia công nóng (Hot working) : T/Tm > 0,6
DWE Department of Welding and Metal Technology / Phong Van Vo , MSc.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / E-Mail: Tel.: +84. (04). 8692204
2.2. CẤU TẠO VÀ SỰ KẾT TINH CỦA KIM LOẠI
2.2.1. Cấu tạo của kim loại nguyên chất
DWE Department of Welding and Metal Technology / Phong Van Vo , MSc.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / E-Mail: Tel.: +84. (04). 8692204
Mét sè chi tiÕt m¸y b»ng
kim lo¹i
CÊu tróc cña kim lo¹i
CÊu tróc KL nhìn qua kÝnh
hiÓn vi ®iÖn tö
Liªn kÕt kim lo¹i nhê ®¸m m©y
®iÖn tö
2.2. CẤU TẠO VÀ SỰ KẾT TINH CỦA KIM LOẠI
2.2.1. Cấu tạo của kim loại nguyên chất
DWE Department of Welding and Metal Technology / Phong Van Vo , MSc.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi Vietnam / E-Mail: Tel.: +84. (04). 8692204
Sơ đồ mạng tinh thể của KL
Ghi nhớ:
- Các nguyên tử KL phân bố theo một quy luật nhất định

- Nhiều mạng tinh thể sắp xếp thành mạng không gian
- Mỗi nút mạng đ-ợc coi là tâm của các nguyên tử

Kim loại có cấu tạo tinh thể
DWE Department of Welding and Metal Technology / Phong Van Vo , MSc.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi Vietnam / E-Mail: Tel.: +84. (04). 8692204
Ô cơ bản:
là phần không gian nhỏ nhất của mạng tinh thể
Ô cơ bản của mạng
tinh thể KL
Mạng tinh thể của KL nhỡn d-ới
kính hiển vi điện tử
DWE Department of Welding and Metal Technology / Phong Van Vo , MSc.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / E-Mail: Tel.: +84. (04). 8692204
C¸c kiÓu ¤ c¬ b¶n:
1. LËp ph-¬ng thÓ t©m:
2. LËp ph-¬ng diÖn t©m:
Ký hiÖu:
Ký hiÖu:
DWE Department of Welding and Metal Technology / Phong Van Vo , MSc.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / E-Mail: Tel.: +84. (04). 8692204
2. Lôc ph-¬ng dµy ®Æc :
Ký hiÖu:
Ký hiÖu:
DWE Department of Welding and Metal Technology / Phong Van Vo , MSc.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi Vietnam / E-Mail: Tel.: +84. (04). 8692204
Tuỳ theo loại ô cơ bản ng-ời ta xác định các thông số mạng
Thông số mạng là giá trị độ dài đo theo chiều cạnh của ô
ơn vị đo của thông số mạng là Angstrong (A
o

): 1A
o
= 10
-8
cm
*. Sự biển đổi mạng tinh thể của kim loại :
Khi điều kiện ngoài thay đổi (áp suất, nhiệt độ, v.v ) tổ chức kim loại sẽ thay đổi theo
Dạng ô cơ bản thay đổi
Thông số mạng có giá trị thay đổi

Sự biển đổi mạng tinh thể
- Mạng lập ph-ơng: chỉ có một thông số mạng la a
- Mạng lục giác: có 2 thông số mạng là a và c
DWE Department of Welding and Metal Technology / Phong Van Vo , MSc.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / E-Mail: Tel.: +84. (04). 8692204
2.2. CẤU TẠO VÀ SỰ KẾT TINH CỦA KIM LOẠI
2.2.2. Sự kết tinh của kim loại
- Kim loại chuyển trạng thái từ Lỏng sang Rắn

Kết tinh
T
t
Thời gian (s)
Nhiệt độ,
o
C
Lỏng
Bắt đầu kết tinh Kết thúc kết tinh
Rắn
Nhiệt độ kết tinh

Lỏng
Rắn
Lỏng
+
Rắn
Sơ đồ tổ chức thô dại của thỏi đúc
1- Hạt mịn, đều trục
2- Dạng trụ, trục vuông góc với thành
khuôn
3- Tinh thể lớn, đều trục
Tổ chức
xuyên tinh
Tổ chức
đều trục
Làm nguội tự
nhiên
Quá nung
Nhiệt độ rót
thấp
Đƣờng nguội
DWE Department of Welding and Metal Technology / Phong Van Vo , MSc.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / E-Mail: Tel.: +84. (04). 8692204
Quá trình kết tinh của Sắt nguyên chất
Đ-êng nguéi
t
o
C
 (s)

t

n
Tèc ®é nguéi
0
T
1
T
2
C
R
= tg

Đèi víi mçi kim lo¹i nguyªn chÊt, b»ng thÝ
nghiÖm ng-êi ta x¸c ®Þnh ®-îc mét ®-êng nguéi
nhÊt ®Þnh
DWE Department of Welding and Metal Technology / Phong Van Vo , MSc.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi Vietnam / E-Mail: Tel.: +84. (04). 8692204
Trung tâm kết tinh tâm mầm
Quá trỡnh kết tinh phát triển
Kết thúc quá trỡnh kết tinh
Kim loại kết tinh theo một quá trỡnh gồm nhiều giai đoạn
Tâm mầm:
- có thể là các phân tử tạp chất không nóng chy nh- bụi t-ờng lò
- chất sơn khuôn v.v
- tâm mầm t sinh hình thành ở nhng nhóm nguyên tử có trật tự đạt đến kích th-ớc đủ lớn

Tuỳ theo vận tốc nguội khác nhau mà l-ợng tâm hầm xuất hiện nhiều hay ít, sự kết tinh sẽ tạo ra số
l-ợng đơn tinh thể (hay hạt) nhất định
t
o
C

(s)
DWE Department of Welding and Metal Technology / Phong Van Vo , MSc.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / E-Mail: Tel.: +84. (04). 8692204
Nhiệt ®é
kÕt tinh
t
o
C
 (s)
Pha láng
Pha r¾n
C¸c giai ®o¹n cña Qu¸ trình kÕt tinh
DWE Department of Welding and Metal Technology / Phong Van Vo , MSc.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi – Vietnam / E-Mail: Tel.: +84. (04). 8692204
H-íng kÕt tinh
KÕt tinh kiÓu nh¸nh c©y
DWE Department of Welding and Metal Technology / Phong Van Vo , MSc.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi Vietnam / E-Mail: Tel.: +84. (04). 8692204
PHA là nhng phần tử của hợp kim có thành phần đồng nhất ở cùng một trạng thái và ngn cách với
các pha khác bằng bề mặt phân chia (nếu ở trạng thái rắn thỡ phải có sự động nhất về cùng một kiểu
mạng và thông số mạng)
Một tập hợp các pha ở trạng thái cân bằng gọi là hệ hợp kim
NGUYấN là một vật chất độc lập có thành phần không đổi, tạo nên các pha của hệ. Trong một số tr-ờng
hợp nguyên cũng là các nguyên tố hoá học hoặc là hợp chất hoá học có tính ổn định cao
2.3. KHI NIM C BN V HP KIM
2.3.1. PHA
2.3.2. NGUYấN
A
A
A

A
A
A
A
A
B
B
B
B
B
B
DWE Department of Welding and Metal Technology / Phong Van Vo , MSc.
Add: 306C1 - Dai Co Viet Str. No.1 - Hanoi Vietnam / E-Mail: Tel.: +84. (04). 8692204
1. Dung dịch đặc:
Hai hoặc nhiều nguyên tố có khả nng hoà tan vào nhau ở trạng thái đặc gọi là dung dịch đặc
Có hai loại dung dịch đặc:
- dung dịch đặc thay thế
- dung dịch đặc xen kẽ
2.3. KHI NIM C BN V HP KIM
2.3.3. CC T CHC CA HP KIM
Dung dch c thay th
Dung dch xen k
- Thay th cỏc nguyờn t nỳt mng.
- Cú th ho tan vụ hn
- Xen k vo cỏc cỏc l trng gia cỏc nỳt mng.
- Ho tan cú hn
B