Bài giảng Công nghệ xử lý vật liệu

BÀI MỞ ĐẦU
Công nghệ kim loại là môn học nghiên cứu khái quát quá trình sản xuất, tính
chất và phương pháp gia công kim loại và hợp kim để chế tạo các chi tiết hoặc các kết
cấu trong các máy móc hoặc các công trình công nghiệp.
Quá trình chế tạo một chi tiết hoặc một kết cấu có thể tóm tắt như sau:


Nội dung của môn học sẽ nghiên cứu các vấn đề chủ yếu sau:
Kim loại và tính chất chung của kim loại: Giới thiệu các tính chất cơ bản của
kim loại và hợp kim dùng trong chế tạo cơ khí, nghiên cứu cấu trúc, sự thay đổi tổ
chức và tính chất của chúng ở những nhiệt độ khác nhau v.v… Phần này nhằm giúp
cho chúng ta có một số kiến thức sơ bộ để nghiên cứu các phần sau của giáo trình.
Luyện kim: Giới thiệu quá trình tách kim loại khỏi quặng bằng cách dùng nhiệt
lượng để nấu chảy quặng và dùng trợ dung để khử tạp chất. Phần này chỉ giới thiệu
khái niệm phương pháp luyện gang, luyện thép, luyện đồng, luyện nhôm.
Giáo viên biên soạn: Bùi Mạnh Tuấn 1
Sản phẩm gia công áp lực
Nhiên liệu Quặng Trợ dung
Kim loại đen hoặc kim loại màu
Gia công áp lực
Sản xuất đúc
Luyện kim
Sản phẩm đúc
Hàn
Gia công cắt gọt gät
Sản phẩm
Sản xuất đúc: là phương pháp rót kim loại lỏng vào khuôn đúc, sau khi đông
đặc và nguội ta nhận được chi tiết đúc có hình dạng và kích thước theo yêu cầu.
Gia công kim loại bằng áp lực là phương pháp biến dạng kim loại và hợp kim
dưới tác dụng của ngoại lực dựa vào tính dẻo của chúng. Nội dung chủ yếu của phần
này giới thiệu công nghệ và các thiết bị cần thiết để chế tạo các sản phẩm bằng gia

công áp lực như : cán, rèn tự do, rèn khuôn ( rập thể tích), rập tấm.
Hàn và cắt kim loại: hàn là phương pháp nối hai hoặc nhiều bộ phận thành một
chi tiết hoặc sản phẩm hoàn thiện mà không thể tháo rời được nếu không phá hủy
chúng. Cắt là phương pháp tách rời kim loại ra từng phần theo yêu cầu.
Gia công kim loại bằng cắt gọt: Giới thiệu các quá trình xảy ra khi cắt gọt;
dụng cụ và thiết bị dùng trong cắt gọt, phương pháp cắt gọt tiến hành trên các loại máy
cắt để chế tạo các chi tiết có hình dạng và kích thước yêu cầu. Gia công cắt gọt là giai
đoạn cuối cùng của quá trình chế tạo chi tiết để nhận được độ bóng và độ chính xác
cao hơn.
Giáo viên biên soạn: Bùi Mạnh Tuấn 2
Chương 1: THIẾT KẾ ĐÚC VÀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO KHUÔN,
LÕI
1.1. Khái niệm về quá trình sản xuất đúc:
1.1.1. Khái niệm:
Đúc là phương pháp chế tạo sản phẩm bằng cách:
- Nấu chảy kim loại lỏng.
- Rót kim loại lỏng vào khuôn đúc có hình dạng và kích thước nhất định, sau khi
kim loại đông đặc ta thu được vật phẩm có hình dạng và kích thước phù hợp với yêu
cầu .
- Vật phẩm đúc ra có thể dùng ngay được gọi là chi tiết đúc.
- Vật đúc còn phải qua gia công cắt gọt gọi là phôi đúc.
Đặc điểm và phạm vi ứng dụng :
- Có thể đúc được tất cả các vật liệu nấu chảy lỏng như gang, thép, kim loại và
hợp kim, vật liệu phi kim loại.
- Đúc được các vật đúc có hình dạng kết cấu từ đơn giản đến phức tạp, trọng
lượng đến hàng chục tấn như thân máy, vỏ động cơ mà nếu dùng các phương pháp
khác thì rất khó khăn hoặc không thể chế tạo được.
- Độ chính xác về hình dáng, kích thước và độ bóng của vật đúc có thể đạt khá
cao.
Ví dụ : đúc chính xác có thể đạt dung sai 0,001mm, độ bóng đạt ∇7

- Với phương pháp đúc có thể đạt được những tính chất kỹ thuật và cơ tính khác
nhau trong một vật đúc.
- Có khả năng cơ khí hoá và tự động hoá quy trình sản xuất.
- Đúc cho năng suất cao, giá thành thường thấp hơn khi dùng phương pháp khác.
Nhược điểm:
- Về mặt chất lượng sản phẩm đúc (độ chính xác về hình dạng, kích thước, độ
nhẵn bề mặt …) chưa cao, nhất là phương pháp đúc trong khuôn cát. Chưa ổn định vì
đã có nhiều khuyết tật như thiếu hụt, rỗ khí, cháy cát …từ đó làm cho tỷ lệ phế phẩm
cao. Tổn phí kim loại nhiều cho hệ thống rót, đậu hơi, đậu ngót .
Ví dụ : Khi đúc hợp kim nhôm bằng phương pháp thông thường lượng tổn phí 25% so
với vật đúc.
Giáo viên biên soạn: Bùi Mạnh Tuấn 3
Đường nguội của kim loại nguyên chất
t
0
kt
t
0
C
Pha lỏng
Pha rắn
T(s)
- Việc kiểm tra khuyết tật bên trong khó khăn, đòi hỏi các thiết bị kiểm tra
chun dùng đắt tiền.
1.1.2. Phân loại:
Kỹ thuật đúc được phân loại theo sơ đồ sau:
`
1.1.3. Sự kết tinh của kim loại và vật đúc trong khn
1.1.3.1 Sự kết tinh của kim loại :
Khi kim loại chuyển từ trạng thái lỏng

sang trạng thái rắn được gọi là sự kết tinh của
kim loại. Kim loại kết tinh theo một q trình
gồm nhiều giai đoạn. Khi hạ dần nhiệt độ của
chúng đến một nhiệt độ nhất định sẽ bắt đầu
xuất hiện những trung tâm kết tinh, được gọi
là các tâm mầm. Số lượng tâm mầm càng
nhiều khi độ nguội càng lớn. Các tâm mầm tự
phát sinh và cùng với sự phát triển của chúng
làm cho pha lỏng dần dần bị thu hẹp cho đến
khi hồn tồn hóa rắn.
Các đơn tinh thể kết tinh theo nhiều hướng khác nhau. Ranh giới giữa chúng
được gọi là tinh giới. Tại tinh giới, đơn tinh thể chứa tạp chất và có mạng bị xơ lệch.
Giáo viên biên soạn: Bùi Mạnh Tuấn 4
Đúc trong khn cát
Đúc đặc biệt
Kỹ thuật đúc
Đúc trong
hòm khn
Đúc trên
nền xưởng
Đúc bằng
dưỡng gạt
Khn
kim loại
Đúc
áp lực
Đúc ly
tâm
Đúc liên
tục

Đúc trong khn vỏ mỏng Đúc trong khn mẫu chảy
H.1.1. Sơ đồ phân loại phương pháp đúc
Đối với mỗi kim loại nguyên chất, bằng thí nghiệm người ta xác định được
đường nguội nhất định. Chúng có dạng chung như hình bên. Mỗi kim loại có giá trị
nhiệt độ kết tinh ( T
0
kt
) xác định.
1.1.3.2. Sự hình thành vật đúc trong khuôn qua 4 giai đoạn:
- Điền đầy hợp kim lỏng
- Hạ nhiệt độ từ nhiệt độ rót đến nhiệt độ kết tinh.
- Kết tinh và đông đặc.
- Nguội trong khuôn.
1.1.4. Tổ chức kim loại vật đúc:
Tổ chức kim loại vật đúc phụ thuộc vào kết cấu, phương pháp và công nghệ
đúc. Thỏi đúc trong điều kiện làm nguội bình thường (mặt cắt dọc và mặt cắt ngang)
được giới thiệu trên hình 1.2.
- Vùng 1: Vỏ, hạt nhỏ có độ bền và độ cứng
cao.
- Vùng 2: Tinh thể hạt dài, hình nhánh cây,
theo hướng của vectơ tản nhiệt, vuông góc,
xuyên tâm.
Nếu vật đúc có thành mỏng, tiết diện
ngang nhỏ, tốc độ tản nhiệt lớn thì các hạt phát
triển giao nhau ở tâm. Các hạt này gọi là dạng
xuyên tâm.
- Vùng 3: Giữa thỏi đúc có những hạt to, đều
trục, đẳng hướng.
1.1.5. Quá trình sản xuất đúc trong khuôn cát:
Thực chất và đặc điểm: Khuôn cát là loại khuôn được chế tạo bằng một hỗn hợp

có thành phần chủ yếu là cát và đất sét, loại khuôn này chỉ đúc được một lần phải phá
khuôn và lõi khi lấy vật đúc đã đông đặc .
- Trong khuôn cát có thể chế tạo vật đúc lớn, độ phức tạp cao .
- Vật đúc trong khuôn cát có độ chính xác thấp, chất lượng bề mặt kém. Năng
suất không cao đòi hỏi bậc thợ cao. Phương pháp này phù hợp với điều kiện sản xuất
đơn chiếc, linh động, đơn giản nên được dùng rất phổ biến.
Quy trình sản xuất đúc trong khuôn cát
Giáo viên biên soạn: Bùi Mạnh Tuấn 5
1
2
3
Hình 2.1. Cấu tạo thỏi đúc
Quy trình sản xuất đúc trong khuôn cát có thể tóm tắt như sau :
Bộ phận kỹ thuật căn cứ theo bản vẽ cơ khí, lập ra bản vẽ đúc, trong đó có mặt
phân khuôn, lõi, độ dốc đúc, lượng dư gia công cơ khí, dung sai, độ co ngót của kim
loại khi đông đặc.
1.1.6. Những nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng vật đúc
* Chất lượng vật đúc
+ Độ chính xác hình dạng và kích thước
+ Độ nhẵn bóng bề mặt
+ Tính chất kim loại
* Nhân tố ảnh hưởng
- Hợp kim đúc:
- Loại khuôn đúc và phương pháp đúc
- Ảnh hưởng của công nghệ đúc .
1.2. Thành lập bản vẽ đúc
1.2.1. Phân tích kết cấu:
Vật đúc là dạng sản phẩm hình thành từ hợp kim lỏng trong lòng khuôn. Sự
hình thành đó chịu ảnh hưởng lớn kết cấu vật đúc.
Giáo viên biên soạn: Bùi Mạnh Tuấn 6

CHI TIẾT BỘ MẪU
Hỗn hợp
làm khuôn
Mẫu
Hộp lõi Hỗn hợp
làm lõi
Làm khuôn
Sấy khuôn
Khuôn khô
Khuôn tươi
Nấu chảy hợp kim
và rót kim loại
lỏng vào khuôn
Làm lõi
Sấy lõi
Lắp ráp khuôn
Dỡ khuôn, phá lõi Làm sạch
Kiểm tra chất lượng
VẬT ĐÚC
- Đọc kỹ bản vẽ, hình dung chi tiết, đọc điều kiện kỹ thuật ghi trong bản vẽ chi
tiết, vật liệu chế tạo chi tiết, hình dung cả vị trí làm việc của chi tiết đó trong thiết bị,
yêu cầu chịu lực …
- Dự kiến trước sơ bộ quy trình gia công cắt gọt chi tiết đóù trên các loại máy
xác định những phần bề mặt phải gia công, những mặt chuẩn công nghệ. Từ đó xem đã
hợp lý với kết cấu vật đúc chưa, nếu chưa có thể thay đổi một phần kết cấu nhằm:
+ Đơn giản hoá kết cấu tạo, tạo điều kiện dễ đúc hơn : như lược bỏ các rãnh
then, rãnh lùi dao, các lỗ nhỏ quá không đặt lõi được .
+ Tăng hoặc giảm độ dày thành vật đúc, các gân gờ, chỗ chuyển tiếp giữa các
thành vật đúc để dễ đúc hơn nhưng không ảnh hưởng đến khả năng chịu lực, điều kiện
làm việc của chi tiết.

* Yêu cầu của một kết cấu kim loại:
- Bảo quản quy trình công nghệ làm khuôn đơn giản, thuận tiện.
- Để xác định vị trí lòng khuôn trong khuôn đúc để tạo ra hướng kết tinh đúng
nhằm nâng cao chất lượng hợp kim đúc loại bỏ các khuyết tật đúc.
- Bảo đảm cho quy trình công nghệ gia công cắt gọt được thuận tiện.
- Bảo đảm cơ tính vật đúc.
*Trong sản xuất đúc, vật đúc được phân chia thành khối lượng gồm :
Nhỏ, trung bình, và lớn.
Vật đúc nhỏ ≤ 100 kg
Vật đúc trung bình 100 ÷ 150 kg
Vật đúc lớn > 500 kg
* Tính chất sản xuất:
Đơn chiếc : 1 ÷ 50 vật đúc / năm
Hàng loạt: : Nhỏ : 50 ÷ 100 vật đúc / năm
Vừa : 100 ÷ 1000 vật đúc / năm
Lớn : 1000 ÷ 10.000 vật đúc / năm
Hàng khối : > 10.000 vật đúc / năm
Sản xuất : Lỗ Φ ≥ 50 mm → đơn chiếc
Lỗ Φ ≥ 30 mm → hàng loạt
Lỗ Φ ≥ 20 mm → hàng khối
Giáo viên biên soạn: Bùi Mạnh Tuấn 7
1.2.2. Xác định mặt phân khuôn
- Mặt phân khuôn là bề mặt tiếp xúc giữa các nữa khuôn với nhau xác định vị
trí đúc ở trong khuôn.Mặt phân khuôn có thể là mặt phẳng, mặt bậc hoặc cong bất kì.
- Nhờ có mặt phân khuôn mà rút mẫu khi làm khuôn dễ dàng lắp ráp lõi, tạo hệ
thống dẫn kim loại vào khuôn chính xác.

Nguyên tắc chọn mặt phân khuôn :
- Dựa vào công nghệ làm khuôn :
+ Rút mẫu dễ dàng, định vị lõi và lắp ráp khuôn.

+ Chọn mặt có diện tích lớn nhất, dễ làm khuôn và lấy mẫu.
+ Mặt phân khuôn nên chọn mặt phẳng tránh mặt cong, mặt bậc.


+ Số lượng mặt phân khuôn phải ít nhất. Để đảm bảo độ chính xác khi lắp ráp,
công nghệ làm khuôn đơn giản.
+ Nên chọn mặt phân khuôn đảm bảo chất lượng vật đúc cao nhất, những bề
mặt yêu cầu chất lượng độ bóng, độ chính xác cao nhất. Nên đểû khuôn ở dưới hoặc
thành bên. Không nên để phía trên vì dễ nổi bọt khí, rỗ khí, lõm co.
+ Những vật đúc có lõi, nên bố trí sao cho vị trí của lõi là thẳng đứng.Để định
vị lõi chính xác, tránh được tác dụng lực của kim loại lỏng làm biến dạng thân lõi, dễ
kiểm tra khi lắp ráp.
+ Chọn mặt phân khuôn sao cho lòng khuôn là nông nhất, để dễ rút mẫu và dễ
sữa khuôn, dòng chảy kim loại vào khuôn êm hơn, ít làm hư khuôn .
Giáo viên biên soạn: Bùi Mạnh Tuấn 8
+ Những kết cấu lòng khuôn phân bố ở cả khuôn trên và khuôn dưới nên chọn
lòng khuôn trên nông hơn, như vậy sẽ dễ làm khuôn , dễ lắp ráp khuôn.Nên hình bên
ta nên chọn phương án 1
- Dựa vào độ chính xác của lòng khuôn:
Độ chính xác của vật đúc phụ thuộc vào độ chính xác của lòng khuôn. Do đó phải:
+ Lòng khuôn tốt nhất là chỉ phân bố vào trong 1 hòm khuôn . Để tránh sai số
khi lắp ráp khuôn.
+ Những vật đúc có nhiều tiết diện khác nhau, nếu yêu cầu độ đồng tâm cao,
người ta dùng thêm miếng đất phụ để đặt toàn bộ vật đúc trong một hòm khuôn .
+ Miếng đất phụ sẽ làm thay đổi phần nào hình dạng mẫu để tạo ra tiết diện lớn
nhất tại mặt phân khuôn.
1.2.3. Xác định các đại lượng của bản vẽ vật đúc
* Lượng dư gia công cắt gọt : Là lượng kim loại bị cắt gọt trong quá trình gia công cơ
để tạo thành chi tiết .
Lương dư gia công cơ phụ thuộc:

- Độ bóng, độ chính xác.
- Kích thước bề mặt.
Giáo viên biên soạn: Bùi Mạnh Tuấn 9
Miếng đất phụ
- Bề mặt phía trên của vật đúc để lượng dư lớn hơn vì chất lượng xấu hơn nên
phải cắt bỏ nhiều.
- Loại hình sản xuất.
Những bề mặt không ghi độ bóng sẽ không có lượng dư gia công cơ.
Lượng dư công nghệ : Là các lỗ có φ quá nhỏ, rãnh then, rãnh lùi dao, rãnh có
độ sâu quá nhỏ thì đúc đặc,sau này gia công cơ sau.
* Lỗ φ 20 mm sản xuất hàng khối không đúc.
* Lỗ φ 30 mm sản xuất hàng loạt không đúc.
* Lỗ φ 50 mm sản xuất đơn chiếc không đúc.
úĐ c l ỗ : dựa vào tính chất sản xuất. Dùng lõi hoặc không dùng lõi .
* Ở những thành thẳng đứng trong khuôn (vuông góc với mặt phân khuôn)
Phải để độ dốc , để đảm bảo việc dể dàng rút mẫu khi làm khuôn cát hoặc lấy
vật đúc ra khỏi khuôn kim loại. Sau khi đúc xong độ dốc có 3 dạng (tra bảng thiết kế
đúc sổ tay công nghệ chế tạo máy)
+ Chiều cao thành vật đúc càng lớn càng nhỏ, mẫu gỗ có độ dốc lớn hơn mẫu
kim loại, mẫu làm khuôn bằng tay có độ dốc lớn hơn mẫu làm khuôn bằng máy.
+ Trị số β tra bảng
Thiết kế dưới 3 dạng:
Dạng
độ
dốc
Độ dốc làm tăng kích
thước vật đúc
Độ dốc không làm tăng
kích thước vật đúc
Độ dốc làm giảm kích

thước vật đúc
Sơ đồ
độ
dốc
Áp
dụng
Cho bề mặt cần gia
công cơ
Cho bề mặt không gia
công cơ
Cho bề mặt không gia
công cơ
* Góc đúc : Chổ mặt giao nhau giữa hai bề mặt liên tiếp của vật đúc bị nứt.Cần phải
làm góc lượn để khuôn không bị bể khi rút mẫu, vật đúc không bị nứt kim loại đông
đặc, nguội trong khuôn.
Giáo viên biên soạn: Bùi Mạnh Tuấn 10

* Dung sai đúc:
Là sự sai số của kích thước vật đúc cho phép so với kích thước danh nghĩa (tra
bảng). Dung sai của vật đúc phụ thuộc vào nhiều yếu tố: phương pháp đúc, loại khuôn
đúc, loại mẫu, hộp lõi…dung sai thành phần trên các khâu kích thước phải phù hợp
với dung sai khâu khép kín.
Kích thước vật đúc = kích thước chi tiết máy + dung sai đúc + lượng dư gia công cơ
1.3. Thiết kế mẫu và hộp lõi:
Là một loạt các mẫu khác nhau như : tấm mẫu, mẫu hệ thống rót, đậu ngót.
Trong đó mẫu đúc và hộp lõi là bộ phận chủ yếu .
Mẫu đúc dùng để chế tạo lòng khuôn đúc trong hỗn hợp làm khuôn. Hộp lõi
dùng để làm lõi (nếu có). Mẫu, hộp lõi thường do xưởng mộc sản xuất.
Khuôn, mẫu, hộp lõi thường làm thành hai nửa và lắp với nhau bằng các chốt
định vị.

Khuôn đúc và lõi thường phải sấy khô để tăng cơ tính và khả năng thông khí.
Chú ý : Bộ phận nấu chảy kim loại lỏng phải phối hợp nhịp nhàng với quá trình làm
khuôn, lắp ráp khuôn để tiến hành rót kim loại lỏng vào khuôn kịp thời.
Sau khi kim loại đông đặc, vật đúc được hình thành trong khuôn, tiến hành dỡ
khuôn phá lõi, kiểm tra vật đúc bằng thủ công hoặc bằng máy .
Kiểm tra là khâu cuối cùng, gồm kiểm tra hình dáng, kích thước, chất lượng
bên trong.
1.3.1. Thiết kế mẫu:
Để làm khuôn đúc ta phải có mẫu. Hình dạng của mẫu gần giống như hình dạng
ngoài của chi tiết tinh cần có, còn hình dạng bên trong của chi tiết sẽ do lõi tạo nên.
Mẫu cũng như hộp lõi được làm liền hoặc làm rời thành hai nửa hoặc thành nhiều phần
riêng biệt có thể lắp ghép với nhau để thành một mẫu hoàn chỉnh. Mẫu được chế tạo
theo bản vẽ của vật đúc
1.3.2. Lõi và hộp lõi :
Giáo viên biên soạn: Bùi Mạnh Tuấn 11
Như ta đã biết hình dạng bên ngoài của vật đúc là do mẫu tạo nên, còn hình
dạng bên trong của vật đúc là do lõi tạo nên. Để chế tạo lõi ta phải làm hộp lõi, hộp lõi
được chế tạo bằng gỗ, đôi khi để có thể sử dụng được lâu ta làm hộp lõi bằng kim loại,
hộp lõi phải có hìmh dạng sao cho khi làm lõi xong đặt vào khuôn nó có thể nằm tại vị
trí cần thiết mà không rơi hoặc tì sát vào mặt khuôn, vì thế lõi phải thêm các gối lõi là
hai phần hình côn nón ở hai đầu.
- Có hai loại : lõi đứng và lõi ngang.
1.4. Thiết kế hệ thống rót và đậu hơi, đậu ngót
1.4.1. Hệ thống rót : Để dẫn kim loại lỏng từ thùng rót vào trong khuôn đúc.
* Yêu cầu của hệ thống rót :
- Điền đầy được khuôn nhanh chóng
- Hao phí kim loại ít.
- Dòng chảy phải êm, liên tục, kim loại không bị va đập vào khuôn lõi làm bể
cát.
- Có tác dụng lọc sĩ tạp chất.

* Thiết kế hệ thống rót
Giáo viên biên soạn: Bùi Mạnh Tuấn 12
Hình 1.3. Lõi đứng
Hình 1.3. Lõi
ngang
Rót dưới lên Rót trên xuống Rót bên hông
- Rãnh dẫn vào khuôn đúc không được nằm ngay dưới chân ống rót.
- Không được ở phía cuối cùng của rãnh lọc sĩ.
- Rãnh dẫn phải nằm dưới rãnh lọc sĩ thì kim loại mới sạch được.

* Cấu tạo:
- Cóc rót là phần trên cùng của hệ thống rót.
- Ống rót là phần nối tiếp từ cóc rót xuống dưới,trong khuôn cát độ côn cho
phép 10 ÷ 15%.
- Rãnh lọc xỉ :là một phần của hệ thống rót nằm dưới chân ống rót .
- Rãnh dẫn :phải nằm phía mặt dưới của rãnh lọc xỉ
1.4.2. Đậu hơi - đậu ngót:
1.4.2.1 Đậu hơi: Là ống để dẫn khí từ trong lòng khuôn thoát ra ngoài do vậy phải
đặt ở vị trí cao nhất.
Tùy thuộc kích thước vật đúc có thể có nhiều đậu hơi . Đối với vật đúc có độ co
kim loại ít , khối lượng nhỏ (gang xám) đậu hơi có tác dụng vừa thoát khí vừa bổ sung
kim loại khi co ngót
• Hình dạng: hình chữ nhật, hình tròn và hình côn (15
0
)
1.4.2.2. Đậu ngót: Thường dùng để đúc vật đúc thép, kim loại màu, độ co nhiều. Là
nơi để chứa kim loại lỏng đông đặc sau cùng so với vật đúc có tác dụng bổ sung kim
loại cho vật đúc khi đông đặc và ngược lại cho vật đúc khi đông đặc và nguội
vàthường đặt ở thành dày nhất của vật đúc
1.4.2.3. Vị trí dẫn kim loại lỏng vào khuôn

- Vật đúc co ít, thành dày mỏng tương đối đồng đều nên dẫn kim loại vào chổ
mỏng nhất của vật đúc.
Giáo viên biên soạn: Bùi Mạnh Tuấn 13
Mặt thoáng kim loại lỏng
Lòng khuôn
1: Cốc rót
2: Ống rót
3: Rãnh lọc xĩ
4: các rãnh dẫn
- Vật đúc co nhiều (thép) có thành dày mỏng khác nhau nhiều nên dẫn kim loại
vào phía thành dày của vật đúc để kim loại đông đặt có hướng để bổ sung kim loại khi
ngót ở chổ dày phải dùng thêm đậu ngót hoặc là miếng sắt nguội.
1.5. Công nghệ chế tạo khuôn và lõi
1.5.1. Vật liệu làm khuôn và làm lõi:
Hỗn hợp làm khuôn và làm lõi gồm có cát, đất sét, vật liệu phụ và chất dính kết.
Hỗn hợp đó cần có tính dẻo, độ bền, tính thông khí, bền nhiệt, bền lâu, độ ẩm, mềm, ít
tạo ra khí và không vỡ nhất là đối với lõi.
+ Tính dẻo: bảo đảm cho hỗn hợp khi tạo hình khuôn không bị vỡ, chất lượng
của nó phụ thuộc vào lượng nước chứa trong hỗn hợp (trong điều kiện bình thường)
lượng nước từ 3,5 đến 5,5%. Nếu lượng nước lớn hơn thì đất sét trong thành phần hỗn
hợp làm khuôn sẽ bị loãng đi và làm giảm tính dẻo. Nếu lượng nước không đủ, đất
sét sẽ khó dính với cát và sẽ lảm giảm tính dẻo. Hạt cát nhỏ làm tăng độ bền, độ dẻo
của hỗn hợp nhưng lại làm giảm độ thông hơi .
+ Độ bền: đảm bảo cho các hạt của hỗn hợp không bị tách rời giữa hạt này và
hạt khác. Độ bền của hỗn hợp làm lõi phụ thuộc vào chất lượng và số lượng của chất
dính kết, còn hỗn hợp làm khuôn thì phụ thuộc vào lượng của đất sét
+ Tính thông khí: Tính thông khí phụ thuộc vào kích thước hạt các hỗn hợp,
mức độ nén chặt, số lượng đất sét, chất bẩn than, bụi, độ ẩm ….Càng có nhiều chất
bẩn trong cát thì càng làm tăng mức nén chặt và làm giảm tính thông khí.
+ Tính bền nhiệt: Tính bền nhiệt đảm bảo cho hỗn hợp không bị nóng chảy do

ảnh hưởng của nước kim loại nóng chảy rót vào khuôn. Tính bền nhiệt thường phụ
thuộc vào chất lượng cát và đất sét. Càng ít tạp chất thì càng nâng cao tính chịu nhiệt .
+ Tính bền lâu: Là đảm bảo cho hỗn hợp giữ được tính chất ban đầu sau khi đã
dùng nhiều lần. Đối với hỗn hợp làm lõi, ngoài các tính chất trên, cần phải có tính
mềm tốt, ít sinh khí và dễ phá vỡ khi dỡ khuôn .
1.5.2. Chế tạo khuôn và lõi bằng tay
Có hai phương pháp làm khuôn là làm khuôn bằng tay và làm khuôn bằng máy
Làm khuôn bằng tay: Làm khuôn bằng tay được sử dụng rộng rãi trong sản
xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ. Đặc điểm của phương pháp làm khuôn bằng tay là:
Độ chính xác của khuôn không cao, năng suất thấp yêu cầu trình độ công nhân cao,
điều kiện lao động nặng nhọc .
Có thể đúc được những chi tiết có độ phức tạp kích thước và khối lượng tuỳ ý
Giáo viên biên soạn: Bùi Mạnh Tuấn 14
1.5.3. Làm khuôn bằng máy:
Làm khuôn bằng máy có đặc điểm là năng suất và độ chính xác cao, giảm nhẹ
được cường độ lao động của công nhân vì nó được cơ khí hoá quá trình làm khuôn,
hoặc cơ khí hoá một số động tác cơ bản của quá trình đó như đầm chặt, rút mẫu .v.v…
làm khuôn bằng máy chỉ sử dụng trong sản xuất hàng loạt hoặc hàng khối.
1.5.4. Lắp ráp khuôn:
Sau khi đã làm xong khuôn, lõi và sấy khô, ta lắp chúng lại với nhau, độ chính
xác của khuôn được xác định bởi các chốt định vị ,độ chính xác này quyết định tới độ
chính xác của vật đúc, vì vậy khi lắp ráp khuôn phải hết sức thận trọng và không được
làm vỡ khuôn.
Giáo viên biên soạn: Bùi Mạnh Tuấn 15
Chương 2: ĐÚC CÁC HỢP KIM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÚC
ĐẶC BIỆT
2.1. Đúc các hợp kim:
2.1.1. Tính đúc của hợp kim:
Tính đúc của hợp kim là khả năng đúc dễ hay khó của hợp kim đó. Nó được đánh
giá bằng các chỉ tiêu cơ bản sau đây:

1 - Tính chảy loảng
2 - Tính co của kim loại
3 - Tính hoà tan khí
4 - Tính thiên tích
1 - Tính chảy loảng
Kim loại nào có độ chảy loãng càng cao thì đúc càng dễ. Tính chảy loãng phụ
thuộc chủ yếu vào công nghệ khuôn, nhiệt độ quá nhiệt khi rót và thành phần hóa học
của kim loại.
Ví dụ đúc trong khuôn cát tính chảy loãng của kim loại cao hơn so với đúc
trong khuôn kim loại do khuôn cát có tốc độ dẫn nhiệt thấp hơn.
2 - Tính co của kim loại
- Tính co càng tăng tính đúc càng kém. Vì đúc vật đúc ra dễ bị các khuyết tật,
lõm co, rỗ co.
- Thành phần hỗn hợp của các nguyên tố trong kim loại.
- Nhiệt độ rót kim loại.
3 - Tính hoà tan khí
Kim loại khi đúc thường hoà tan khí O
2
, H
2
, hơi H
2
O gây rỗ vật đúc, làm giảm
cơ tính
4 - Tính thiên tích (không đồng nhất về thành phần hỗn hợp, thường ở kim loại màu).
Gang có tính chảy loãng hơn thép rất nhiều do đó gang dễ hơn thép
2.1.2. Đúc gang:
2.1.2.1. Đặc điểm khi đúc gang
Tính chảy loãng cao nên đúc được các vật đúc thành mỏng, phức tạp.
Khối lượng riêng của gang lớn, nên ít lẫn các tạp chất, xỉ, bọt khí.

Giáo viên biên soạn: Bùi Mạnh Tuấn 16
Công nghệ khuôn không phức tạp, chất lượng đúc cao.
Nấu luyện đơn giản.
2.1.2.2. Nấu gang
a. Phôi liệu: là các vật liệu nấu chảy đưa vào lò gồm: vật liệu kim loại, nhiên liệu và
chất trợ dung. Vật liệu kim loại trước khi đưa vào lò phải làm sạch gỉ và chất bẩn và
phải đập nhỏ sao cho kích thước của vật liệu phải nhỏ hơn 1/3 đường kính trong của
lò.
Vật liệu gồm : Gang đúc (gang chế tạo từ lò cao) 30 đến 50%, gang vụn từ 20 đến
30% thép vụn từ 0 đến 10% vật liệu về lò từ 30 đến 50%. Các vật liệu khác như Fêro
hợp kim, quặng từ 1 đến 2%
b. Nhiên liệu: Trong lò đứng nhiên liệu nấu gang chủ yếu là than cốc vì nó có nhiệt
lượng cao, ngoài ra còn có thể dùng than đá, than gầy nhiệt luyện .
c. Chất trợ dung: Mục đích đưa chất trợ dung vào trong khi nấu chảy gang là để làm
cho xỉ loãng, chất trợ dung thường là đá vôi, đô lô mít, xỉ lò mác tanh ….Tỷ lệ chất trợ
dung thường bằng 4 đến 5% khối lượng vậït liệu kim loại.
2.1.2.3. Nấu chảy gang: rót khuôn, dỡ khuôn, làm sạch :
Rót khuôn: Gang chảy lỏng từ lò nấu được tháo vào những thùng rót để rót vào
khuôn, thùng rót có vỏ ngoài bằng thép tấm dày từ 6 đến 8mm đáy dày từ 10 đến
13mm, bên trong có lát lớp gạch chịu lửa dày 20mm.
Dỡ khuôn: Sau khi rót gang lỏng vào khuôn để nguội một thời gian, ta tiến hành dỡ
khuôn. Dỡ khuôn quá sớm sẽ gây cong, vênh, nứt vật đúc .
Làm sạch: Vật đúc sau khi dỡ khỏi hòm khuôn gồm cả đậu rót, đậu ngót, đậu hơi …
và mặt ngoài dính lẫn cả hỗn hợp làm khuôn. Các đậu có thể đập gẫy bằng búa còn
hỗn hợp làm khuôn dính trên mặt ngoài vật đúc phải tiến hành làm sạch. Có thể làm
sạch vật đúc bằng tay, dùng chổi thép quét hoặc búa, đục để đục.
2.1.3. Đúc hợp kim màu:
2.1.3.1. Đúc đồng :
* Hợp kim đồng gồm:
- Đồng thau : Latông(L), LZn30

- Đồng thanh : Brông(B), BSn5Pb
* Lò nấu:
Lò nồi (nồi bằng Graphit )
Giáo viên biên soạn: Bùi Mạnh Tuấn 17
* Vật liệu nấu : Đồng nguyên chất dạng thỏi, dạng tấm , dùng các nguyên tố hợp kim
cho vào đồng Zn, Sn, Pb, Al
Đồng hoà tan nhiều khí O
2
,H
2
dùng Cu-P (90%Cu, 10%P) khử O
2.
.
Cu-P + O
2
→ P
2
O
5
+ CuO
* Chất trợ dung :
° Che phủ bề mặt của kim loại màu để không bị oxy hoá.
° Có tác dụng tạo xỉ chảy lõang nhẹ nổi lên .
° Than củi, nùm cưa, các muối clorua natri.
NaCl + bo sát (Na
2
B
4
O
7

).
* Quá trình nấu
ª Sấy lò (chứa) 300 ÷ 400%C.
ª Cho vật liệu kim loại khó chảy vào trước, dễ chảy sau Zn bay hơi cho vào
sau cùng, Pb dễ bị thiên tích.
ª Phủ chất trợ dung lên trên cùng.
ª Không khuấy trộn nhiều.
ª Cho CuP để khử O
2
(0.09 ÷ 1%) khối lượng vật liệu kim loại.
ª Nhiệt độ rót hợp kim đồng 1070 ÷ 1100
0
C.
* Đặc điểm đúc hợp kim đồng:
Công nghệ đúc, khuôn, hệ thống rót làm đặc biệt sử dụng khuôn cát, khuôn kim
loại.
Nấu luyện chú ý sự oxy hoá hoặc hòa tan khí.
2.1.3.2. Đúc hợp kim nhôm
Hợp kim nhôm-đúc (Silumin Al-Si).
Hợp kim nhôm biến dạng (Al-Cu-Si, Al-Mg, AL-Ni).
* Lò nấu: Nồi nấu bằng gang thì phải phải sơn vì nguyên tố Fe có hại cho nhôm.
* Vật liệu nấu : Al thỏi, tấm, vật liệu nhôm dư hỏng hồi liệu khi nấu thì kim loại đưa
vào nhôm dưới dạng hợp kim.
* Chất trợ dung: Muối clorua.
Chất biến tính làm nhỏ hạt : Na 1%.
* Quá trình nấu:
Nấu hợp kim nhôm dưới lớp trợ dung.
Nấu bằng cách tinh luyện và dùng khí Clo.
Giáo viên biên soạn: Bùi Mạnh Tuấn 18
Chú ý : Khi nấu nhôm có lớp oxit nhôm trên bề mặt có tác dụng che phủ không cho

lớp nhôm nguyên chất ở phía dưới bị oxy hoá. Do vậy không được khuấy trộn trong
quá trình nấu.
* Đặc điểm khi đúc nhôm:
- Thường đúc trong khuôn kim loại có độ bóng và độ chính xác cao.
- Có tính chảy lãng cao, đúc dễ và thành rất mỏng.
- Công nghệ khuôn, hệ thống đặc biệt có thể đúc nhiều vật đúc chung một hệ
thống rót.
- Con mã là dụng cụ dùng để chống hoặc đỡ lõi lớn, lõi công xôn nằm lại ở vật
đúc sau khi đúc xong.
2.1.5. Các dạng hư hỏng của vật đúc:
Đúc là một trong những phương pháp công nghệ, tỷ lệ phế phẩm cao so với các
phương pháp công nghệ khác. Nguyên nhân gây sai hỏng là:
- Không thực hiện đúng quy trình, đúng công nghệ, hoặc thiết kế quy trình công
nghệ sai, sai về hình dáng, kích thước và khối lượng vật đúc. Vật đúc thiếu hụt, vật
đúc bị lệch do lắp hai phần khuôn trên và dưới không chính xác, vênh, nứt, sai kích
thước, sai khối lượng cho phép của vật đúc .
Khuyết tật mặt ngoài: Vật đúc bị cháy cát, mặt ngoài vật đúc xù xì, vật đúc bị lõm,
vật đúc bị xước.
Khuyết tật về nứt: Gồm nứt nóng do kim loại lỏng khi co lại bị cản trở và nứt nguội
sinh ra do ứng suất bên trong vật đúc ở nhiệt độ thấp .
Khuyết tật do những lỗ hổng trong vật đúc: Gồm rỗ khí do khí sinh ra trong quá
trình rót kim loại lỏng vào khuôn, hoà tan vào kim loại lỏng không thoát ra được, rỗ co
do cấu tạo của khuôn không đúng, không đảm bảo cho vật đúc co rút đều đặn.
Khuyết tật do lẫn tạp chất: Gồm rỗ xỉ rỗ cát vật đúc lẫn tạp chất phi kim loại.
Sai tổ chức: Gồm sai cỡ hạt (hạt tinh thể kim loại hay hợp kim) vật đúc bị biến
trắng, vật đúc bị thiên tích .
Sai về thành phần hoá học và cơ tính: Sai về thành phần hoá học là do thành
phần mẻ liệu không đúng, sai cơ tính, sai tính chất vật lý của kim loại và hợp kim.
Để kiểm tra vật đúc ta có thể kiểm tra :
+ Kiểm tra bằng mắt thường

+ Kiểm tra các khuyết tật bên trong bằng siêu âm, tia ga ma, tia X .
Giáo viên biên soạn: Bùi Mạnh Tuấn 19
+ Kiểm tra tổ chức và kích thước hạt.
+ Kiểm tra tính chất cơ lý của vật đúc.
2.2. Các phương pháp đúc đặc biệt:
Trong công nghệ chế tạo máy móc, ngoài việc đúc trong khuôn cát, người ta
còn dùng các phương pháp đúc đặc biệt có năng suất và độ chính xác cao. Các phương
pháp đúc đặc biệt thường dùng là: Đúc bằng khuôn kim loại, đúc ly tâm, đúc áp lực,
đúc bằng khuôn mẫu chảy
2.2.1. Đúc bằng khuôn kim loại :
2.2.1.1. Thực chất, đặc điểm, công dụng:
Đúc trong khuôn kim loại thực chất là rót kim loại lỏng vào khuôn bằng kim
loại.
Vật đúc bằng khuôn kim loại có độ chính xác cao, (cấp 6,7) và độ nhẵn từ ∇
4
đến ∇
7
, lượng dư gia công ít.
Tốc độ nguội nhanh nên tổ chức hạt kim loại nhỏ, mịn, chất lượng cao, cơ tính
tốt.
Khuôn sử dụng được nhiều lần (từ vài trăm đến hàng vạn lần). Tiết kiệm vật
liệu làm khuôn, điều kiện lao động tốt.
Tuy vậy đúc trong khuôn kim loại có nhược điểm sau :
- Tính co kém ngăn cản sự co khi nguội làm vật đúc dễ nứt.
- Độ dẫn nhiệt của khuôn lớn nên giảm khả năng điền đầy của kim loại. Khi
đúc gang bề mặt vật đúc dễ bị hoá trắng. Do đó thường trước khi rót kim loại, tuỳ theo
từng loại vật liệu đúc tiến hành sấy khuôn từ 150 đến 450
0
để giảm tổn thất nhiệt.
-Giá thành của khuôn cao nên thích hợp với sản xuất hàng loạt và hàng khối.

2.2.1.2. Vật liệu làm khuôn, làm lõi :
- Vật liệu làm khuôn như gang, thép hợp kim, thép cácbon, hợp kim đồng đỏ,
hợp kim nhôm. Vật liệu làm lõi bằng kim loại hoặc bằng hỗn hợp làm khuôn.
- Vật liệu sơn khuôn để tăng chất lượng vật đúc và kéo dài tuổi thọ của khuôn
người ta quét lên bề mặt lòng khuôn và lõi lớp sơn đệm chịu nhiệt bằng vật liệu bột
chịu lửa dày 0,1 đến 0.2mm (1 đến 2 lần/ca) hoặc được quét một lớp dầu mazut, dầu
hỏa, dầu thực vật sau mỗi lần rót tháo khuôn.
- Làm sạch bề mặt lòng khuôn sau mỗi lần đúc .
Giáo viên biên soạn: Bùi Mạnh Tuấn 20
2.2.2. Đúc áp lực:
Đúc áp lực thực chất là dùng một bơm chuyên dùng để bơm ép kim loại vào
khuôn bằng kim loại.
- Vật đúc đạt độ chính xác độ bóng bề mặt cao (0,01mm, ∇
5
đến ∇
7
) Lượng dư
gia công nhỏ.
- Đúc được vật mỏng chiều dày [0,3mm. Đúc được lỗ đường kính từ 1,5 đến
3mm.
- Độ bền cao hơn khuôn cát, năng suất cao .
Tuy vậy đúc áp lực cũng có nhược điểm :
- Lõi phải làm bằng kim loại nên hình dạng bên trong của vật đúc không được
quá phức tạp.
- Khuôn đúc mau mòn do áp lực cao và tốc độ dòng kim loại vào khuôn lớn .
- Ít dùng để đúc kim loại đen vì nhiệt độ nóng chảy cao.
- Giá thành khuôn cao nên thích hợp cho sản xuất hàng loạt lớn .
- Trong thực tế phương pháp đúc áp lực cũng được dùng nhiều để đúc các chi
tiết phức tạp, vỏ mỏng như vỏ bơm xăng dầu, van dẫn khí, vỏ bộ chế hỏa khí bằng hợp
kim, kim loại màu.

2.2.3. Đúc ly tâm :
2.2.3.1. Thực chất đặc điểm công dụng:
- Đúc ly tâm thực chất là rót kim loại vào khuôn quay, nhờ lực ly tâm sinh ra
trong khi quay, kim loại lỏng bị ép vào khuôn và đông đặc tại đó.
- Đúc được những chi tiết hình tròn xoay, rỗng và không cần lõi.
- Không cần hệ thống rót, do đó tiết kiệm kim loại.
- Nhờ lực ly tâm kim loại bị dồn ép trong khuôn do đó độ điền đầy khuôn tốt,
không cần đậu ngót, đúc được vật có thành mỏng.
- Tổ chức kim loại mịn, chặt, ít bị tạp chất, xỉ và phi kim loại tồn tại trong vật
đúc (vì các loại này có tỷ trọng nhỏ hơn kim loại nên lực ly tâm nhỏ).
Tuy vậy đúc ly tâm còn có nhược điểm:
- Chỉ đúc được các vật tròn xoay rỗng.
Giáo viên biên soạn: Bùi Mạnh Tuấn 21
- Đường kính lỗ vật đúc không chính xác, chất lượng bề mặt lỗ kém (lẫn tạp
chất, xỉ ).
- Khuôn cầùn có độ bền cao vì làm việc ở nhiệt độ cao, chịu lực ly tâm của
kim loại, khuôn quay tốc độ cao nên phải cân bằng, phải làm kín tốt.
- Vật đúc dễ có hiện tượng thiên tích do trọng lượng riêng của các nguyên tố
kim loại trong hợp kim khác nhau nên lực ly tâm khác nhau.
2.2.3.2. Các phương pháp đúc ly tâm:
Đúc ly tâm đứng: Dùng đúc các vật ngắn.
Đúc ly tâm nằm: phương pháp này dùng đúc các vật dài. Do phải dùng máng
rót nên không đúc được những vật có đường kính quá nhỏ. Máng rót thường được dịch
vào tới 1/3 chiều dài khuôn.
2.2.4. Đúc trong khuôn làm bằng mẫu chảy:
Đúc trong khuôn mẫu chảy thực chất đúc trong khuôn cát nhưng mẫu làm bằng
vật liệu dễ chảy như (sáp, paraphin) do đó việc lấy mẫu ra khỏi lòng khuôn được thực
hiện bằng cách làm nóng chảy mẫu rồi rót ra theo hệ thống rót. Vật liệu chế tạo khuôn
bằng chất liệu đặc biệt nên chỉ cần độ dày nhỏ (6 đến 8mm) nhưng lại rất bền, chịu
nhiệt. Phương pháp này đúc được các vật nhỏ, phức tạp.

- Độ chính xác và độ bóng bề mặt cao, không có mặt phân khuôn nên không có
khuyết tật do lắp ráp khuôn gây ra.
Nhược điểm :
- Cường độ lao động cao chu trình sản xuất dài, giá thành chế tạo khuôn cao,
phương pháp này được dùng trong sản xuất hàng loạt để chế tạo các loại thấm cao như
cle, bánh răng, cánh tua bin, chi tiết dưới 10kg, phức tạp.
2.2.5. Đúc trong khuôn vỏ mỏng:
* Khái niệm: Đúc trong khuôn vỏ mỏng là dạng đúc trong khuôn cát nhưng thành
khuôn vỏ chừng 6÷8 mm.
* Đặc điểm:
- Đúc được gang thép kim loại màu.
- Thông khí tốt, truyền nhiệt kém, không hút nước và bền nên vật đúc ít rỗ,
xốp, nứt.
- Đơn giản hoá quá trình dỡ khuôn và làm sạch vật đúc.
- Dễ cơ khí hoá và tự động hoá.
Giáo viên biên soạn: Bùi Mạnh Tuấn 22
Chương 3: GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC
3.1. Khái niệm, đặc điểm, phân loại phương pháp gia công kim loại bằng áp lực
3.1.1. Khái niệm chung:
Gia công kim loại bằng áp lực là dựa vào khả năng biến dạng dẻo của kim loại
tức là dùng ngoại lực tác dụng lên kim loại (ở trạng thái nóng hoặc nguội) làm cho kim
loại đạt đến quá giới hạn đàn hồi. Kết quả là làm thay đổi hình dạng ban đầu của khối
kim loại biến thành hình dạng mới theo ỵêu cầu nhưng không phá hủy tính liên tục và
độ bền của chúng.
3.1.2. Đặc điểm:
- Kim loại gia công ở thể rắn
- Làm thay đổi hình dạng, kích thước phôi liệu ban đầu đạt độ chính xác khá
cao.
- Làm thay đổi cơ lý hoá tính của kim loại, kim loại mịn chặt hơn,hạt đồng đều.
Khử các khuyết tật do đúc gây ra như (rỗ khí. rỗ co), nâng cao cơ tính, tuổi thọ của chi

tiết.
- Năng suất cao (rèn khuôn, dập tấm )
- Tạo ra những chi tiết không cần qua gia công cơ hoặc một hình thức gia công
khác.
3.1.3. Các phương pháp gia công kim loại bằng áp lực:
- Có nhiều phương pháp gia công kim loại bằng áp lực như: cán, kéo, ép, rèn
dập, dập nguội, rèn khuôn v.v… Mỗi phương pháp có những đặc điểm riêng nhưng
đều giống nhau ở nguyên lý cơ bản là dựa trên sự biến dạng dẻo của kim loại.
Ngoài các phương pháp gia công kim loại bằng áp lực nói trên trong công
nghiệp hiện đại còn sử dụng các phương pháp khác như: lăn ép trong trạng thái nóng
(để tạo hình phôi của bánh răng v.v ) hoặc gia công áp lực bằng chất nổ, bằng thuỷ
lực.
3.2. Biến dạng dẻo của kim loại
Kim loại khi chịu tác dụng của ngoại lực đều xảy ra ba giai đoạn là biến dạng
đàn hồi, biến dạng dẻo, phá hủy.
Giáo viên biên soạn: Bùi Mạnh Tuấn 23
Xét biến dạng dẻo là biến dạng mà sau khi đã bỏ lực tác dụng vẫn còn một phần
biến dạng dư được giữ lại và trên các phần tử của vật thể không nhận thấy có sự phá
huỷ.
Biến dạng dẻo ở kim loại bao gồm biến dạng dẻo của đơn tinh và đa tinh.
- Biến dạng dẻo của đơn tinh thể: Là biến dạng dẻo theo cơ chế trượt và song
tinh. Kim loại khác nhau thì có tính dẻo khác nhau.
- Biến dạng dẻo của đa tinh thể: Đa tinh thể là tập hợp của các đơn tinh. Biến
dạng của đa tinh gồm 2 dạng:
+ Biến dạng trong nội bộ hạt: Gồm sự trượt và song tinh. Sự trượt xảy ra đối
với các hạt có phương kết hợp với phương của lực tác dụng 45
0
sẽ trượt trước rồi đến
các mặt khác. Sự song tinh sảy ra khi có lực tác dụng lớn đột ngột gây ra biến dạng
dẻo của kim loại.

+ Biến dạng ở vùng tinh giới: Tại đây chứa nhiều tạp chất dễ chảy và mạng
tinh thể bị rối loạn cho nên sự trượt và biến dạng thường ở nhiệt độ >950
0
C.
3.3. Những nhân tố ảnh hưởng tới tính dẽo và biến dạng dẽo của kim loại
3.3.1. Ảnh hưởng của trạng thái ứng suất:
- Trạng thái ứng suất kéo càng ít, nén càng nhiều thì tính dẻo kim loại càng cao.
- Trạng thái ứng suất nén khối làm kim loại có tính dẻo cao hơn nén mặt phẳng
và đường thẳng còn trạng thái ứng suất kéo khối thì lại làm tính dẻo kim loại kém đi.
3.3.2. Ảnh hưởng của thành phần và tổ chức kim loại:
Thành phần và tổ chức kim loại liên quan với nhau. Kim loại ở trạng thái
nguyên chất hoặc một pha dung dịch rắn bao giờ cũng có tính dẻo cao hơn và dễ biến
dạng hơn so với kim loại có cấu tạo hỗn hợp cơ học hoặc hợp chất hoá học.
Vd : Thép %C thấp dẻo hơn thép %C cao.
3.3.3. Ảnh hưởng của tốc độ biến dạng và nhiệt độ:
Tốc độ biến dạng là lượng biến dạng dài tương đối trong một đơn vị thời gian.

∗ Gia công nguội t
0
= T
KTL
Nếu tăng tốc độ biến dạng sẽ làm giảm tính dẻo của kim loại do có sự biến
cứng của kim loại.
* Gia công nóng t
0
> T
KTL
Ở nhiệt độ không quá cao :
Giáo viên biên soạn: Bùi Mạnh Tuấn 24
dtV

d
W
V
.
=
Đối với thép t
0
= 900
0
C
Khi tăng tốc độ biến dạng(W) thì lực ma sát làm tăng nhiệt độ của kim loại lên
1000
0
C ÷ 1100
0
C nên thép rất dẻo.
* Gia công kim loại ở nhiệt độ quá cao: Nếu tăng W thì lực ma sát làm tăng nhiệt độ
của kim loại đến vùng quá nhiệt làm độ dẻo giảm , độ cứng tăng lên.
3.4. Ảnh hưởng của biến dạng dẽo đến tổ chức và tính chất của kim loại
3.4.1 Ảnh hưởng của biến dạng dẻo đến tổ chức và cơ tính kim loại.
Tốc độ biến dạng càng tăng thì sự vỡ nát của các hạt càng lớn, độ hạt càng giảm
do đó cơ tính càng cao.
Biến dạng dẻo giúp khử được các khuyết tật như xốp co, rỗ khí, rỗ co, lõm co…
làm tăng độ mịn chặt của kim loại làm cơ tính tăng lên.
Biến dạng dẻo có thể tạo được các thớ uốn xoắn khác nhau làm tăng cơ tính sản
phẩm.
Tốc độ biến dạng cũng có ảnh hưởng lớn tới cơ tính sản phẩm : Nếu tốc độ biến
dạng càng lớn thì sự biến cứng càng nhiều, sự không đồng đều của biến cứng càng
nghiêm trọng và sự phân bố thớ càng không đều do đó cơ tính kém.
3.4.2. Ảnh hưởng của biến dạng dẽo tới lý tính của kim loại

Biến dạng dẻo làm tăng điện trở, giảm tính dẫn điện và làm thay đổi từ trường
trong kim loại.
- Tính dẫn điện : Biến dạng dẻo tạo ra sự sai lệch trong mạng tinh thể làm tính liên
tục của điện trường trong tinh thể bị phá vỡ, ngoài ra nó còn tạo những màng chắn cản
trở sự chuyển động tự do của điện tử. Đây là nguyên nhân làm tăng điện trở của kim
loại.
- Tính dẫn nhiệt: Biến dạng dẻo làm giảm tính dẫn nhiệt. Do biến dạng dẻo làm xô
lệch mạng, làm xô lệch vùng tinh giới, làm giảm biên độ dao động nhiệt của các điện
tử.
- Từ tính: Các sai lệch tạo ra khi biến dạng dẻo làm thay đổi cách bố trí từ trường
cơ bản trong kim loại do đó làm thay đổi từ tính, độ thấm từ,…
3.4.3. Ảnh hưởng của biến dạng dẽo tới hoá tính của kim loại
Sau khi biến dạng dẻo năng lượng tự do của các kim loại tăng do đó hoạt tính
hoá học của kim loại cũng tăng lên.
Giáo viên biên soạn: Bùi Mạnh Tuấn 25