ÔN TẬP KHOA HỌC VẬT LIỆU GTVT

Khoa Học Vật Liệu Cơ Khí
Câu 1: Định nghĩa, đặc điểm, cách xây dựng, tính chất của mạng tinh thể lý tưởng của
kim loại?
a. Định nghĩa:
Mạng tinh thể lý tưởng là mô hình không gian mô tả quy luật hình học của sự sắp xếp các nguyên tử
(chất điểm) trong vật thể tinh thể.
b. Đặc điểm:
- Tính vô hạn: Không bị hạn chế bởi kích thước, nó bao hàm cả không gian vô tận.
- Tính tuần hoàn: Nếu qua hai chất điểm bất kỳ trong mạng vẽ đường thẳng thì tất cả các chất điểm
nằm trên đoạn đó đề cách đều nhau những đoạn giống nhau đó là tính lặp lại một cách chu kỳ của
các chất điểm theo phương bất kỳ trong không gian.
- Số sắp xếp: Mỗi chất điểm bất kỳ điều được bao quanh bởi một số lượng bằng nhau của các chất
điểm gần nhất với khoảng cách như nhau.
- Ô cơ bản: Toàn thể mạng có thể xem như được tạo thành từ những khôi đơn giản, giống nhau mà
cách sắp xếp của các chất điểm trong khối được xem như đại diện chung cho toàn mạng.
c. Cách xây dựng:
- Trong không gian dựng hệ tọa độ Oxyz có gốc O, các góc α, β, Ɣ (α góc oy và oz, β góc ox và
oz, Ɣ góc oy và ox).
+ Trong không gian dựng hệ tọa độ Oxyz có gốc O, và các góc: α là góc hợp bởi (oy và oz), β là góc
hợp bởi (ox và oz), γ là góc hợp bởi (ox
và oy).
uuu
r r uuur r uuur r
+ Lần lượt đặt cùng gốc O ba véc tơ OA = a, OB = b, OC = c lên 3 trục tọa độ ox,oy,oz.
+ Xây dựng khối
hộp
6 mặt
gốc tại O trùng với gốc trục tọa độ.
r
r
r

+ Ba cạnh là | a |, | b |, | c |
+ Ba góc: α, β, γ.
+ Gắn các nguyên tử (chất điểm) vào ô cơ bản.
- Cách xây dựng ô cơ bản:
+ Thể tích ô cơ bản chứa 1 nguyên tử gọi là ô cơ bản đơn giản.
+ Thể tích ô cơ bản chứa hơn 1 nguyên tử gọi là ô cơ bản phức tạp.
- Giả thiết có vô số ô cơ bản giống nhau ta có thể sắp xếp các ô cùng loại này nằm xít nhau theo một
qui luật nhất định sẽ tạo nên mạng tinh thể trong không gian.
d. Các quy định chung trong mạng tinh thể:
- Vị trí nguyên tử chiếm chỗ được gọi là nút mạng.
- Đường thẳng nối tâm của hai nguyên tử được gọi là phương mạng.
- Mặt phẳng qua tâm của ba nguyên tử không thẳng hàng được gọi là mặt mạng.
- Khoảng cách giữa hai nguyên tử gần nhau nhất theo một phương gọi là chu kỳ dịch chuyển (hay
thông số mạng) theo phương đó. Đơn vị Angtrong, ký hiệu A° (1 A° =10−8 cm).
e. Tính chất:
- Tính dị hướng của tinh thể
+ Tính dị hướng của tinh thể là sự thay đổi tính chất phụ thuộc vào phương tinh thể.


+ Nguyên nhân là do sự sắp xếp có trật tự của các nguyên tử trong không gian theo các phương
không giống nhau (khoảng cách giữa các nguyên tử khác nhau) nên ảnh hưởng đến các tính chất cơ
lý hóa của các tinh thể khác nhau nếu tiến hành đo theo các phương khác nhau.
+ Ví dụ: Tinh thể đồng thử bền theo các phương trị số bền dao động từ 140 -350 MN/m 2...
- Tính thù hình:
+ Nhiều chất rắn không những chỉ tồn tại với một cấu trúc mạng tinh thể mà tồn tại với nhiều cấu
trúc mạng khác nhau trong những điều kiện nhiệt độ và áp suất nhất định.
+ Những cấu trúc mạng khác nhau của cùng một chất rắn gọi là các dạng thù hình
+ Sự thay đổi từ dạng thù hình này sang dạng thù hình khác gọi là chuyển biến thù hình.
+ Các dạng thù hình thường được ký hiệu bằng các chữ cái hy lạp: α, β, γ, δ, ε…
+ Thông thường dạng thù hình tồn tại ở nhiệt độ bình thường hoặc nhiệt độ thấp ký hiệu là α còn

nhiệt độ cao hơn lần lượt là β, γ, δ, ε…
+ Ví dụ: C tồn tại ở 2 dạng thù hình:
Kim cương (lp phức tạp), Kim cương rất cứng không dẫn điện.
Graphit là kiểu mạng lục giác xếp lớp, graphit rất mềm tăng khả năng bôi trơn giảm ma sát và dẫn
điện.

Câu 2: Khảo sát mạng lập phương thể tâm (tâm khối-A2, K8)
a. Vẽ ô cơ bản. Tính các thông số: Góc, cạnh, số nguyên tử n.
- Ô cơ sở là hình lập phương có chiều dài cạnh là a.
- Vị trí các nguyên tử trong ô cơ sở ở 8 góc và có một
nguyên tử nằm ở tâm của khối cơ sở.
- Số nguyên tử (n) thuộc một khối cơ sở là: 2 nguyên tử.

- Bán kính nguyên tử:

4 × r = a 2 × 2a 2 => r =

a 3
4

b. Số phối vị:
- Định nghĩa: là số hạt gần nhất xung quanh 1 hạt. Đối với tinh thể ion là số ion cùng dấu bao quanh
1 ion trái dấu gần nhất.
- Mỗi nguyên tử bất kỳ của mạng đều được bao quanh bởi 8 nguyên tử cách đều gần nhất nên số sắp
xếp (số phối vị) có ký hiệu K8
- Ta thấy không phải toàn bộ thể tích mạng được điền kín bởi các nguyên tử do theo các phương
khác nhau bố trí nguyên tử khác nhau. Theo phương đường chéo các nguyên tử xít nhau, nhưng theo
phương của cạnh khối các nguyên tử không xít nhau

c. Mật độ xếp chặt:
* Mật độ xếp chặt của mặt (M s): Là tỷ số diện tích của tất cả các nguyên tử trên vùng chọn trước
chia cho diện tích của vùng đó.

ns: là số lượng nguyên tử tính trên
diện tích S của mặt tinh thể đã cho
Đối với mạng lập phương thể tâm thì mặặ̣t chứa hai đường chéo của khối là mặt chặt nhất, nên ta xét
mặt này :

* Mật độ xếp chặt toàn mạng (Mv): Là tỷ số thể tích của tất cả các nguyên tử trong ô cơ sở trên thể
tích của ô cơ sở V.

Công thức:

=>

d. Lỗ hổng: Lỗ hổng 8 mặt và lỗ hổng 4 mặt
* Lỗ hổng khối 8 mặt:
- Vị trí tâm lỗ hổng ở điểm giữa các cạnh và tâm của các mặt của khối cơ sở, mỗi lỗ hổng được bao
bọc bởi 6 nguyên tử tạo thành khối 8 mặt.
- Kích thước lỗ hổng được xác định bằng đường kính tối đa của một hình cầu nằm lọt trong lỗ hổng
đó.

- Số lượng lỗ hổng:
- Đường kính lỗ hổng :
*Lỗ hổng khối 4 mặt:

(d là đường kính nguyên tử kim loại)

Lỗ hổng 8 mặt

Lỗ hổng 4 mặt

Câu 3: . Khảo sát mạng lp tâm mặt (diện tâm-A1, K12)
a. Vẽ ô cơ bản. Tính các thông số: Góc, cạnh, số nguyên tử n.

- Ô cơ sở là hình lập phương với hằng số mạng là a.
- Vị trí các nguyên tử nằm ở 8 đỉnh và ở trung tâm các mặt bên của khối cơ sở.
- Số nguyên tử thuộc một khối cơ sở được tính như sau:
- Bán kính nguyên tử:

4 × r = a 2 => r =

a 2
4

b. Số phối vị:
- Định nghĩa: là số hạt gần nhất xung quanh 1 hạt. Đối với tinh thể ion là số ion cùng dấu bao quanh
1 ion trái dấu gần nhất.
- Mỗi nguyên tử bất kỳ được bao quanh bởi 12 nguyên tử cách đều gần nhất với khoảng cách do đó
có số sắp xếp là K=12
c. Mật độ xếp chặt:
* Mật độ xếp chặt của mặt (M s): Là tỷ số diện tích của tất cả các nguyên tử trên vùng chọn trước
chia cho diện tích của vùng đó.

ns: là số lượng nguyên tử tính trên
diện tích S của mặt tinh thể đã cho

- Các nguyên tử xếp xít nhau trên mặt ABC như hình
Ta có công thức chung:

* Mật độ xếp chặt toàn mạng (M v): Là tỷ số thể tích của tất cả các nguyên tử trong ô cơ sở trên thể
tích của ô cơ sở V.

Công thức:

=>

d. Lỗ hổng: Lỗ hổng 8 mặt và lỗ hổng 4 mặt

Lỗ hổng 8 mặt

Lỗ hổng 4 mặt

Câu 4: Khảo sát mạng lục giác xếp chặt (A3-S12).
a. Vẽ ô cơ bản. Tính các thông số: Góc, cạnh, số nguyên tử n.

H1. Ô cơ bản
H2. Mặt xít chặt nhất
- Ô cơ sở là hình lăng trụ đứng sáu cạnh với các hằng số a và c.


- Các nguyên tử nằm ở 12 góc của khối, trung tâm của hai mặt đáy và trung tâm của ba khối lăng trụ
đứng tam giác cách đều nhau.
- Số nguyên tử trong ô cơ sở

- Bán kính nguyên tử:

b. Số phối vị:
- Định nghĩa: là số hạt gần nhất xung quanh 1 hạt. Đối với tinh thể ion là số ion cùng dấu bao quanh
1 ion trái dấu gần nhất.
- Mỗi nguyên tử được bao quanh bởi 12 nguyên tử cách đều ngắn nhất với khoảng cách chính bằng
đường kính nguyên tử a, nên số sắp xếp là K12 mà mạng lục giác nên gọi là S12 .

c. Mật độ xếp chặt ( mặt độ mặt và mặt độ khối):
* Mật độ xếp chặt của mặt (M s): Là tỷ số diện tích của tất cả các nguyên tử trên vùng chọn trước
chia cho diện tích của vùng đó.

ns: là số lượng nguyên tử tính trên
diện tích S của mặt tinh thể đã cho

* Mật độ xếp chặt toàn mạng (M v): Là tỷ số thể tích của tất cả các nguyên tử trong ô cơ sở trên thể
tích của ô cơ sở V.

Công thức:

=>

d. Lỗ hổng: Lỗ hổng 8 mặt và lỗ hổng 4 mặt


Lỗ hổng 8 mặt là khối ABCDFE

Lỗ hổng 4 mặt là khối PKHQ

Câu 5: Trình bày cấu tạo mạng tinh thể thực của kim loại (đơn tinh thể, đa tinh thể) và
các khuyết tật trong mạng tinh thể thực của kim loại (khuyết tật điểm, khuyết tật
đường).

a. Cấu trúc:
* Đơn tinh thể:
- Nếu khối kim loại đem dùng có mạng thống nhất và phương mạng không đổi trong toàn bộ thể tích
thì được gọi là đơn tinh thể.

- Đơn tinh thể mang tính dị hướng giống tính chất của kl lý tưởng.
- Khi đơn tinh thể lớn lên không bị các vật thể xung quanh hạn chế thì đơn tinh thể sẽ có hình dạng
nhất định đặc trưng cho kiểu mạng của mình.
* Đa tinh thể:
- Trong thực tế kim loại đem sử dụng dù có kích thước rất nhỏ cũng bao gồm rất nhiều tinh thể, cấu
tạo này gọi là đa tinh thể.

- Khi quanh sát chỗ gãy vỡ của kim loại ta thấy nó gồm vô số các phần tử nhỏ đó là các tinh thể, mỗi
tinh thể trong đó dược gọi là hạt
- Đặc tính của đa tinh thể
+ Sự định hướng mạng tinh thể của mỗi hạt là ngẫu nhiên nên phương mạng giữa các hạt lệch nhau
một góc nào đó, thường vài độ đến vài chục độ
+ Đa tinh thể có tính đẳng hướng giả, tức là theo các phương tính chất đều giống nhau (trung bình
công của các tính chất theo các phương khác nhau)


+ Ở vùng biên giới giữa các hạt, các nguyên tử chịu qui luật định hướng của tất cả các hạt xung
quanh nên có sắp xếp không trật tự, hay nói khác là mạng tinh thể bị xô lệch.
- Qui luật về hạt: Mỗi hạt là một tinh thể nên có tính dị hướng xong do phương mạng giữa các hạt
lệch nhau một khoảng cách trung bình thống kê giữa các nguyên tử theo tất cả các phương thử đều
bằng nhau làm cho tính dị hướng không còn nữa.
* Siêu hạt:
- Định nghĩa: Trong mỗi hạt phương mạng không tuyệt đối ổn định, hạt còn nhiều bộ phận nhỏ mà
phương mạng giữa chúng lệch nhau một góc rất nhỏ những bộ phận này gọi là siêu hạt hay block
- Tính Chất: Biên giới siêu hạt cũng có mạng tinh thể bị xô lệch nhưng mức độ thấp hơn so với biên

giới hạt.
- Quy định về siêu hạt: Các phương mạng lệch nhau góc nhỏ nên thường bỏ qua.
a. Biến dạng theo đơn tinh thể theo cơ chế trượt:
- Mặt trượt:
+ Mạng tinh thể có vô số mặt và phương tinh thể nhưng không phải mặt và phương nào cũng là mặt
và phương trượt.
+ Mặt trượt là những mặt có các nguyên tử liên kết bền vững nhất (khoảng cách ngắn nhất) đồng
thời mối liên kết giữa các mặt trượt với nhau phải nhỏ nhất, muốn thế khoảng cách hai mặt đối diện
phải lớn nhất. Để thỏa mãn hai yêu cầu trên thì mặt trượt là mặt có mật độ nguyên tử lớn nhất (các
nguyên tử nằm sát nhau nhất).
- Phương trượt:
+ Mạng lập phương thể tâm: có 6 mặt trượt, mỗi mặt trượt có hai phương trượt.
+ Mạng lập phương diện tâm: có 4 mặt trượt, mỗi mặt trượt có ba phương trượt.
+ Mạng lục giác xếp chặt: có 1 mặt đáy là mặt trượt, mỗi mặt đáy có ba phương trượt.
- Số hệ trượt và ảnh hưởng đến hoạt động trượt:
+ Khả năng biến dạng dẻo của kim loại sơ bộ có thể đánh giá theo số hệ trượt (số cách trượt) tức là
theo tích số của mặt trượt với phương trượt.
+ Ký hiệu hệ trượt: H
+ Nếu xét trên một mặt trượt: H= (số mặt trượt x số phương trượt)
Ví dụ:
Mạng lập phương thể tâm H= 6x2=12.
Mạng lập phương diện tâm H= 4x3 =12
Mạng lục giác
H=1x3 = 3
1
+ Nhận xét:
σ τ = × σ 0 × sin 2ϕ × cos λ ≥ στ th
~ Hệ số trượt càng nhiều thì tính dẻo
2
Pn

càng cao.
Vai trò của P và ϕ
ϕ
- P = Fo × σ o σ o là ứng suất pháp tác dụng lên tiết diện
P
τ
~ Khi có cùng hệ số thì loại mạng nào ngang ủa mẫu. F , P lần lượt là tiết diện và tải trọng
o
có số phương trượt trên một mặt trượt
ϕ
của đơn tinh thể.
nhiều hơn thì dẻo hơn. trượtPhương trượt
- σ τ phụ thuộc rất nhiều vào sự định hướng của mặt
O
P
trượt với phương tải trọng (tức là góc ϕ )
b. Vai trò OK
của ứng suất trượt:
+ Khi ϕ = 0o hay ϕ = 90o dù tải trọng dặt vào rất lớn thì
σ τ = 0 trượt không thể xảy ra.
+ Các vị trí ϕ khác nhau sẽ có giá trị σ τ tương ứng. Vị
o
trí thuận lợi nhất là khi ϕ = 45o

P

λ

F

F


c. Cơ chế trượt:
* Đối với đơn tinh thể hoàn thiện (lý tưởng)

Hình: Sơ đồ trượt trong mạng tinh thể lý tưởng
- Mô tả quá trình trượt của mạng tinh thể lý tưởng
+ Các nguyên tử 1234 cách các nguyên tử 1’2’3’4’ theo chiều đứng là a và chiều ngang là b.
+ Khi các nguyên tử 1234 ở vị trí cân bằng thì lực tác dụng lên nó từ các nguyên tử xung quanh
bằng 0
+ Khi các nguyên tử dịch chuyển đi một khoảng x thì sự cân bằng bị phá vỡ
+ Giả sử nguyên tử 1 dịch chuyển đi một khoảng xchính. khoảng cách x tăng lực hút tăng.
+ Giá trị lực hút đạt cực đại tại x=b/4.
+ Khi x=b/2 lực tác dụng lên nguyên tử 1 bằng 0 vì lực hút từ 1’ cân bằng với 2’.
+ Khi các nguyên tử dịch chuyển đi một khoảng x>b/2 thì nguyên tử 1 chịu lực hút chủ yếu của 2’
+ Khi x=b lực tác dụng lên nguyên tử 1 bằng 0, nó đến vị trí mới
- Độ bền lý thuyết:
b G
2π x
G
σ τ lt = × × sin
Đơn giản a=b, x=b/4 thì σ τ lt =
2π
a 2π
b
* Đối với đơn tinh thể chứa lệch (không hoàn thiện):

- Quá trình trượt: Nếu có σ τ tác dụng lên mặt trượt thì sự cân bằng bị phá vỡ. Khi đó chỉ cần ứng
suất có một giá trị khá nhỏ thì bán mặt AB bắt đầu di chuyển một đoạn rất nhỏ, tiến đến vị trí đối
diện với nguyên tử ở hàng dưới, lúc đó bán mặt AB chuyển sang bán mặt A’B’. Quá trình trượt xảy
ra như vậy với sự chuyển động của bán mặt AB từ trái sang phải và sự trượt kết thúc khi bán mặt AB
được chuyển ra tới bề mặt của tinh thể và tạo ra ở đó một bậc thang
- Độ bền thực tế:
+ Ứng suất gây ra quá trình trượt thực tế gọi là độ trượt thực tế στ tt

+Nếu a=b, μ=1/3 thì độ bền thực tế σ τ tt =

36
8.103

Câu 9: Nêu các đặc điểm của biến dạng dẻo đa tinh thể. Trình bày các phương pháp nâng
cao độ bền của kim loại σ b = f ( ϕ ) ?
a. Đặc điểm của biếng dạng dẻo đa tinh thể so với đơn tinh thể không hoàn thiện:
- Định nghĩa đa tinh thể: Đa tinh thể là tập hợp của nhiều hạt có phương mạng định hướng khác nhau
một cách ngẫu nhiên, vùng biên giới có cấu tạo, tính chất khác vùng trung tâm của nó.
- 3 đặc điểm:
+ Các hạt trong đa tinh thể có biến dạng dư không đều, chúng có định hướng phương mạng khác
nhau nên khi tác dụng tải trọng các hạt sẽ bị biến dạng khác nhau. Hạt nào có phương mạng định
hướng thuận lợi thì sẽ trượt và bị biến dạng trước với ứng suất tương đối bé và ngược lại.
+ Các hạt trong đa tinh thể không đứng độc lập mà gắn bó với nhau do đó sự biến dạng dẻo của mỗi
hạt luôn có ảnh hưởng đến các hạt bên cạnh và bị chúng cản trở. Các hạt trong đa tinh thể có thể bị
trượt theo nhiều hệ trượt khác nhau và đồng thời xảy ra sự quay của các mặt và phương trượt.
+ Vùng biên giới hạt của đa tinh thể các nguyên tử sắp xếp không trật tự nên không hình thành được
các mặt trượt và phương trượt do đó sự trượt rất khó phát triển ở đây. Chính vì vậy biên giới hạt là
yếu tố hãm lệch hiệu quả. Khi lệch chuyển dịch đến gần biên giới nó bị dừng lại nên ở biên giới hạt
tập trung mật độ lệch khá cao.
- Kết luận:

+ Ứng suất để sinh ra biến dạng dẻo trong đa tinh thể phải lớn hơn nhiều ứng suất sinh ra biến dạng
dẻo trong đơn tinh thể.
+ Làm nhỏ hạt không những làm tăng độ bền mà còn làm tăng cả độ dẻo vì hạt kim loại càng nhỏ,
số lượng hạt nhiều, biên giới hạt tăng làm cho tác dụng cảng trở càng lớn do đó độ bền sẽ tăng.
+ Khi số lượng hạt tăng hạt sẽ nhỏ đi dẫn đến số lượng hạt có phương mạng định hướng với sự trượt
tăng lên, số hạt chịu biến dạng dẻo sẽ nhiều hơn làm tổng biến dạng dư tăng lên.


b. Các phương pháp nâng cao độ bền của kim loại:
- Ký hiệu về giản đồ lệch + vẽ hình
- Nêu định hướng:
+ Giảm mật độ lệch (chế tạo các sợi đơn tinh thể):
~ Công nghệ: Nếu kim loại có cấu tạo mạng hoàn toàn lý tưởng, tức là không chứa lệch thì độ bền
của nó rất cao, gàn đạt đến độ bền lý thuyết. Hiện nay vật liệu học đã chế tạo được các đơn tinh thể
siêu sạch ở đường kính cỡ micromet, có độ bền cao hơn độ bền của các tinh thể thông thường hang
chục đến hang tram lần. Ví dụ: Fe là 14000 N / mm 2 , Cu là 7000 N / mm2
~ Ưu nhược điểm: Kỹ thuật chế tạo đơn tinh thể rất phức tạp đòi hỏi phải công nghệ cao, chi phí
kinh tế lớn. Các tinh thể dạng sợ thu được kích thước rất bé, chưa có khả năng làm được chi tiết bé
nhất.
~ Ứng dụng: Làm loại vật liệu kết hợp- một loại vật liệu dang phát triển.
+ Tăng mật độ lệch (chế tạo các sợi đa tinh thể):
~ Công nghệ: Có thể dùng các phương pháp Hợp kim hóa, Biến dạng, Nhiệt luyện…
~ Ưu nhược điểm: Đây là phương pháp tăng bền chủ yếu hiện nay và rất phổ biến đạt hiệu quả cao.
~ Ứng dụng:
- Biện pháp làm nhỏ hạt:
+ Làm nhỏ hạt: khi hạt nhỏ biên giới hạt tăng lên làm tăng khả năng hãm lệch nên tăng độ bền của
kim loại
+ Làm xô lệch mạng: khi mạng tinh thể bị xô lệch, làm tăng mật độ lệch dẫn đến các lệch cắt nhau
hình thành nên các chốt cố định cản trở chuyển động của lệch nên làm tăng độ bền của kim loại
+ Tạo ra các pha cứng phân tán trên nền kim loại: các pha cứng như những chốt cản trở biến

dạng dẻo của kim loại làm tăng độ bền của kim loại
+ Tạo dung dịch rắn: có sự phân bố nồng độ theo chu kỳ với bước sóng xác định. (chuyển biến
spinodan)
+ Kết hợp nhiều phương pháp: kết hợp hợp kim hóa+biến dạng…
- Vẽ đồ thị mô tả các phương pháp:
+ Vùng 1: tương ứng độ bền của đơn tinh thể
+ Vùng 2: độ bền đơn tinh thể bình thường
+ Vùng 3: độ bền kim loại đa tinh thể
+ Vùng 4: kim loại đa tinh thể qua biến dạng dẻo
+ Vùng 5: kim loại được hợp kim hóa qua biến dạng
+ Vùng 6: kim loại được hợp kim hóa qua biến dạng và
nhiệt luyện


Câu 10: Định nghĩa, phân loại, tính chất của dung dịch rắn?
a. Định nghĩa:
- Khi hòa tan cấu tử nào hòa tan nhiều gọi là dung môi còn cấu tử nào hòa tan ít gọi là chất tan
- Hay nói cách khác, Cấu tử nào giữ được kiểu mạng gọi là dung môi, còn các nguyên tử chất hòa
tan sắp xếp lại trong mạng của dung môi một cách đều đặn và ngẫu nhiên.
- Dung dịch rắn là pha đồng nhất có cấu trúc mạng như của dung môi (nguyên tố chủ yếu) nhưng với
thành phần có thể thay đổi trong một phạm vi mà không làm mất đi sự đồng nhất đó.
- Ký hiệu dung dịch rắn gồm hai cấu tử A, B là A(B). . trong đó A là dung môi và B là chất tan.
b. Ký hiệu:
* Dung dịch rắn thay thế:
- Định nghĩa: Dung dịch rắn thay thế là một loại dung dịch rắn
mà nguyên tử của nguyên tố hoà tan B thay thế vào đúng vị trí
nguyên tử của nguyên tố dung môi A.
+ Sự thay thế này gây ra sai lệch mạng vì không có hai nguyên
tố nào có đường kính nguyên tử hoàn toàn giố́ng nhau.
+ Các nguyên tố kim loại có kích thước nguyên tử sai khác nhau

không quá 15% thì mới thay thế cho nhau. nếu lớn hơn sẽ khó
thay thế vì làm cho mạng bị xô lệch mạnh gây mất ổn định cho
hệ.

- Phân loại:
+ Dựa vào khả năng hòa tan:
~ Dung dịch rắn thay thế hòa tan có hạn: Sự thay thế của nguyên tử chất tan vào trong dung môi đa
số là có hạn vì nồng độ chất tan càng tăng thì càng làm mạng bị xô lệch cho đến một nồng độ bão
hòa. Nồng độ bão hòa gọi là giới hạn hòa tan.
~ Dung dịch rắn hòa tan thay thế vô hạn: Có một số cặp kim loại chúng có thể hòa tan vô hạn vào
nhau tạo nên một dây các dung dịch rắn có nồng độ thay đổi một cách liên tục từ 100%A+0%B đến
0%A+1
+ Dựa vào sự phân bố các nguyên tử chất tan
~ Dung dịch rắn thay thế không có trật tự: Hầu hết sự phân bố nguyên tử hòa tan trong mạng tinh
thể của dung môi là đều đặn và có tính ngẫu nhiên được gọi là dung dịch rán không có trật tự.
~ Dung dịch rắn thay thế có trật tự: Trong thực tế có một số dung dịch rắn thay thế ở một số điều
kiện nhất định (về nhiệt độ, tốc độ nguội, nồng độ…) các nguyên tử của nguyên tố hòa tan chỉ thay
thế các nút mạng nào đó theo một qui tắc nhất định gọi là dung dịch rắn có trật tự.
* Dung dịch rắn xen kẽ:
- Dung dịch rắn xen kẽ là dung dịch rắn mà
nguyên tử của nguyên tố hòa tan nằm ở điểm
trống trong mạng tinh thể của nguyên tố dung
môi.

- Phân loại:


+ Dung dịch rắn hòa tan xen kẽ.
+ Dung dịch rắn hòa tan thay thế khi rht 〉 rdm
+ Dung dịch rắn hòa tan thay thế khi rht 〈 rdm

- Bằng thực nghiệm cho thấy sự hòa tan xen kẽ xẩy ra khi tỷ số giữa đường kính nguyên tử chất tan
trên đường kính nguyên tử dung môi nhỏ hơn 0.59
dB
〈0.59
dA

A(B): Dung dịch rắn xen kẽ

b. Khuyết tật:
* Khuyết tật điểm:
- Là sai lệch của mạng có kích thước nhỏ (chỉ vài thông số mạng) theo cả ba chiều đo, tức có dạng
bao quanh một điểm.
- Nó bao gồm: nút trống và nguyên tử xen kẽ, nguyên tử tạp chất.
Nút trống và nguyên tử xen kẽ:
- Trong mạng tinh thể các nguyên tử (ion) luôn luôn dao động quanh vị trí cân bằng của nó.
- Năng lượng dao động phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ và phân bố không đều trên các nguyên tử,
tại một thời điểm luôn có những nguyên tử có năng lượng lớn hơn hay bé hơn năng lượng trung
bình.
- Các nguyên tử có năng lượng đủ lớn với biên độ dao động rộng, có khả năng bứt khỏi vị trí cân
bằng và để lại những nút trống. Các nguyên tử này đi vào xen kẽ giữa các nút mạng hoặc di chuyển
ra ngoài bề mặt tinh thể.

Sai lệch điểm do nút trống và nguyên tử xen kẽ
- Việc tạo nên nút trống phụ thuộc vào năng lượng dao động nên xác suất tạo nút trống phụ thuộc
vào nhiệt độ, nó tăng nhanh khi nhiệt độ tăng.
- Các nút trống không đứng yên mà luôn đổi chỗ bằng cách trao đổi vị trí với các nguyên tử bên
cạnh.
Nguyên tử tạp chất:
- Kim loại dù nguyên chất tới đâu cũng chứa một lượng tạp chất nhất định hay nói khác đi không có
kim loại nguyên chất tuyệt đối.

- Các nguyên tử của tạp chất có thể thay thế các nguyên tử cơ sở ở các nút mạng hoặc nằm xen kẽ
giữa các nút mạng


- Bản thân các nút trống, nguyên tử xen kẽ hay các nguyên tử tạp chất đã là sai lệch điểm trong mạng
tinh thể, xong chúng còn làm cho các nguyên tử ở xung quanh bị xê dịch đi ít nhiều.
* Khuyết tật đường:
- Định nghĩa: Sai lệch đường là sai lệch có kích thước nhỏ theo hai chiều đo và lớn theo chiều đo còn
lại, tức là có dạng đường (thẳng hay cong).
- Dạng dãy các sai lệch điểm: các sai lêch điểm như nút trống nguyên tử xen kẽ nếu tập trung thành
một dãy đứng liền nhau sẽ gây ra sai lệch đường. Sai lêch kiểu này có tính ổn định không cao chỉ cần
một sai lệch điểm rời khỏi đường thì sai lệch đường không tồn tại.
- Dạng lệch thẳng (biên):
+ Mô hình

H1. Lệch thẳng theo mô hình gày bán mặt

H2. L.thẳng theo mô hình trượt ép

+ Đặc điểm:
~ Các nguyên tử dưới đường AD chịu kéo còn các nguyên tử trên đường AD chịu nén.
~ Vùng sai lệch quanh đường AD gọi là lệch thẳng, đường AD gọi là trục của lệch thẳng, AD là
đường biên của bản mặt ABCD nên ta còn gọi là lệch biên.
~ Cũng có thể hình dung lệch thẳng bằng cách cắt tưởng tượng tinh thể hoàn chỉnh theo mặt phẳng
P xong ép phần trên bên phải dịch sang trái một thông số mạng phần trên bên trái vẫn giữ nguyên,
kết quả nhận được lệch biên và mặt P gọi là mặt trượt.
~ Nếu nửa mặt tinh thể ABCD nằm ở phía trên thì được gọi là lệch thẳng dương, ký hiệu là ┴
~ Nếu nửa mặt tinh thể ABCD nằm ở phía dưới thì được gọi là lệch thẳng âm, ký hiệu là ┬
~ Chiều dài truc AD hàng vạn thông số mạng còn bán kính vùng bị sai lệch xung quanh AD chỉ vài
thông số mạng.

~ Để đặc trưng định lượng lệch người ta dùng véctơ Burgers
- Dạng lệch xoắn:
+ Mô Hình

Hình: Cách bố trình nguyên tử về hai phía mặt trượt
+ Đặc điểm:


~ Hình dung cắt tinh thể hoàn chỉnh bằng nửa mặt phẳng ABCD. Sau đó xê dịch hai mép ngoài
ngược chiều nhau để mặt nguyên tử nằm ngang thứ nhất bên phải trùng với mặt nguyên tử nằm
ngang thứ hai bên trái hình.
~ Kết quả làm cho các nguyên tử nằm gần đường AB bị xê dịch khỏi vị trí cân bằng cũ. Do đó các
lớp nguyên tử trong vùng sai lệch đi theo hình xoắn ốc nên lệch dạng này gọi là lệch xoắn.
~ Mặt phẳng ABCD gọi là mặt trượt của lệch.
~ Véctơ Burgers của lệch xoắn luôn song song với trục lệch.
- Lệch hỗn hợp:
+ Là lệch trung gian giữa lệch biên và lệch xoắn, nó mang đặc điểm của cả hai loại lệch trên.
o
+ Véctơ Burgers của lệch hỗn hợp hợp với trục lệch một góc dao độngr (0-90
)rtrên mặt trượt.
uu
r uu
+ Có thể phân véctơ Burgers của lệch hỗn hợp thành hai thành phần: b = bb + bx
uu
r

~ Một song song với trục lệch là lệch xoắn bx
uu
r

~ Một vuông góc với trục lệch là lệch biên bb
+ Nghiên cứu lệch hỗn hợp là nghiên cứu sự tổng hợp của lệch biên và lệch xoắn.
* Khuyết tật mặt:
- Định nghĩa: Là sai lệch mạng có kích thước nhỏ theo một chiều đo và lớn theo hai chiều đo còn lại,
tức có dạng mặt phẳng hay mặt cong.
- Dạng mặt ngoài tinh thể: Các nguyên tử trên mặt ngoài của tinh thể chỉ được liên kết với các
nguyên tử nằm phía trong, nên lực liên kết không cân bằng. Do đó mặt ngoài có cấu tạo không trật tự
tạo nên các sai lêch mặt như các dạng sai lệch khác.
- Dạng mặt biên giới hạt: Biên giới giữa các hạt trong đa tinh thể có thể sắp xếp các nguyên tử không
có trật tụ tạo nên sai lệch mặt. Chiều dày của lớp biên giới hạt có lớn từ vài đến hàng trăm thông số
mạng, tùy thuộc vào độ sạch của kim loại, độ sạch càng cao thì lớp chiều dày càng bé.
- Dạng mặt biên giới siêu hạt:
+ Biên giới siêu hạt cũng là một dạng sai lệch mặt.
+ Góc lệch giữa các siêu hạt rất nhỏ.
+ Có thể quan niệm biên giới siêu hạt gồm vô số các lệch thẳng xếp thành hàng với những khoảng
cách bằng nhau tức là tạo nên “ bức tường lệch “.

Câu 6: Trình bày động học của quá trình kêt tinh biết phương trình:


 π

Vτ = Vo 1 − exp  − × n × v 3 × τ 4 ÷
 3


* Định nghĩa động học quá trình kết tinh: Là nghiên cứu mối quan hệ giữa lượng kim loại lỏng đã
được kết tinh theo thời gian.
* Các thông số:

Vτ : Lượng kim loại đã được kết tinh tại thời điểm τ

Vo : Lượng kim loại lỏng ban đầu
n: Tốc độ sinh mầm
v: Tốc độ phát triển tinh thể
τ : Thời gian xét

* Xác định đường cong động học:


*
*
*

Câu 8: Trình bày biến dạng theo đơn tinh thể theo cơ chế trượt.
c. Tính chất của dung dịch rắn:
- Dung dịch rắn có kiểu mạng của tinh thể dung môi, nó vẫn giữ được các tính chất cơ bản của kim
loại dung môi
- Thành phần hóa học của dung dịch rắn thay đổi trong một phạm vi nhất định mà không làm thay
đổi kiểu mạng (dung môi)
- Mạng tinh thể của dung dịch rắn luôn bị xô lệch cho nên thông số mạng của nó khác với thông số
mạng của dung môi. Khác biệt càng nhiều khi nồng độ chất hòa tan càng lớn.
- Do xô lệch mạng và thông mạng thay đổi nên tính chất của ddr sẽ biến đổi so vơi kim loại dung
môi, điện trở, độ bền, độ cứng tăng lên còn hệ số nhiệt độ của điện trở, độ dẻo, độ dai giảm đi.

Câu 11: Định nghĩa, điều kiện tạo thành và tính chất của các loại pha trung gian (H.chất
hóa trị thường, Pha xen kẽ, Pha điện tử)?
a. Định nghĩa pha trung gian:
Các hợp chất hóa học có trong hợp kim thường được gọi là pha trung gian bởi vì trên giản đồ pha nó
có vị trí ở giữa, trung gian giữa các dung dịch rắn có hạn ở hai đầu mút.

b. Điều kiện tạo thành và tính chất chung:
Các pha trung gian là dạng cấu trúc hợp kim tạo bởi các cấu tử có kiểu mạng riêng biệt của mình,
không phụ thuộc vào kiểu mạng của các nguyên tạo ra nó.
c. Các loại pha trung gian thường gặp:
* Hợp kim hóa học hóa trị thường:
- Đây là pha có mạng tinh thể phức tạp khác hẳn với các nguyên tố thành phần, có thành phần hóa
học hầu như cố định (tương ứng với một công thức hóa học và tuân theo qui tắ́c hóa trị).
- Nó thường tạo thành giữa một nguyên tố có tính âm điện mạnh (á kim) và một nguyên tố có tính
dương điện mạnh (kim loại)
- Các hợp chất hóa học hóa trị thường trong các hợp kim là oxýt: FeO; Fe 2O; MgO; Al2O3; hay cac
hợp chất Mg2Si; Mg2Sn; Mg2Sb; MgS; MnS…
- Hợp chất hóa học hóa trị thường có tính chất dòn, độ cứng cao, có nhiệt độ nóng chảy cố định.
* Pha xen kẽ:
- Định nghĩa và điều kiện tạo thành:
+ Các á kim có đường kính nguyên tử nhỏ (H, N, C…) không những hòa tan xen kẽ vào các lỗ hổng
của kim loại chuyển tiếp có đường kính nguyên tử lớn mà nó còn có khả năng tạo nên với kim loại
pha mới có kiểu mạng khác hẳn có tên gọi là Cácbit, Hydrit, Nitrit, Borit …gọi chung là pha xen kẽ.
+ Tùy thuộc vào tỷ lệ giữa đường kính nguyên tử á kim (d A) và đường kinh nguyên tử kim loại (dMe)
ta chia làm 2 loại, Pha xen kẽ kiểu mạng đơn giản và Pha xen kẽ kiểu mạng phức tạp.
- Phân loại:


+ Pha xen kẽ kiều mạng đơn giản:
~ Điều kiện tạo thành: Tỷ lệ đường kính

dA
〈 0.59
d Me

~ Kiều mạng: Chúng có kiểu mạng đơn giản giống kiểu mạng của kim loại, các nguyên tử á kim

nằm trong lỗ hổng giữa các nguyên tử kim loại.
~ Liên kết: Có liên kết kim loại nên mang đặc tính kim loại rõ rệt (dẫn điện, dẫn nhiệt…)
~ Tnc : Có nhiệt độ nóng chảy và độ cứng rất cao. (WC, TiC-3500 độ C) nên thường được dùng làm
dao cắt gọt kim loại.
+ Pha xen kẽ kiều mạng phức tạp:
~ Điều kiện tạo thành: Tỷ lệ đường kính

dA
〉 0.59
d Me

~ Kiều mạng: Chúng có kiểu mạng phức tạp (không thường gặp), Điển hình là các loại cacbit của
Fe, Mn, Cr có công thức hóa học Fe3C, Mn3C…).
~ Liên kết và Tnc : Có liên kết kim loại, Có độ cứng và tính dòn cao, Có nhiệt độ nóng chảy cao
nhưng thua kém pha trung gian đơn giản.
- Ứng dụng: Ứng dụng rộng rãi trong cắt gọt kim loại dùng làm dao cắt.
* Pha điện tử:
- Định nghĩa và điều kiện tạo thành:
+ Pha này do nhà khoa hoc người anh Hum-rôzeri tìm ra
+ Là pha phức tạp tạo nên bởi hai kim loại ở hai nhóm
~ Nhóm thứ nhất gồm các kim loại hóa trị 1: Cu, Ag, Au và các kim loại chuyển tiếp Fe, Co, Pd…
~ Nhóm thứ 2 gồm các kim loại có hóa trị 2 đến 4: Be, Mg, Zn, Cd, Al…
- Quy luật nồng độ điện tử: Loại pha này có kiểu mạng riêng nhưng phải thỏa mãn quy luật về trị số
nồng độ điện tử Cdt

Cdt =

nA .vA + nB .vB
n A + nB

nA , nB : Chỉ số của các nguyên trong cấu tạo pha.
v A , vB : Hóa trị của các nguyên


Câu 12: Vẽ giãn đồ trạng thái Fe-C, định nghĩa các tổ chức giản đồ, nêu các điểm đường
đặc biệt và phân loại hợp kim trên giản đồ trạng thái.
a. Vẽ đúng và điền các pha đúng trên giản đồ:
b. Các điểm đường đặc biệt:
- Đường đặc biệt:
+ ABCD là đường lỏng.
+ AHJECF là đường rắn (đường đặc).
+ Nhiệt độ chuyển biến pha:( A1 , A3 , A4 , Am ):
~ A1 đường PSK (727) độ C ứng với chuyển biến γ↔P
~ A3 là đường GS (911-727) độ C ứng với quá trình tiết ra F khỏi γ
~ A4 =JN (1499-1392) độ C ứng với chuyển biến δ↔ γ
~ Am là đường ES (1147-727) độ C ứng với quá trình tiết XeII ra khỏi γ
- Điểm đặc biệt:
+ Ao = 210 độ C là đường chuyển biến từ tính của Xe, A2 = 768 độ C ứng với điểm Curi của F.
+ Bao tinh
+ Cùng tinh: Là hỗn hợp cơ học cùng tinh tạo ra từ pha lỏng có 4,3%C ở 1147oC tại điểm C.
+ Cùng tích: P là hỗn hợp cơ học cùng tích của F và XeII. Ứng với điểm S ở 727 0 C trên giản đồ.

c. Định nghĩa tổ chức:
- Tổ chức 1 pha:
+ Hợp kim lỏng [L]: là dung dịch lỏng hòa tan vô hạn của C trong Fe, tồn tại ở phía trên đường
lỏng ABCD.

N

+ XêI , XêII , XêIII :
~ XeI : được tiết ra từ pha lỏng L khi làm nguội theo CD
~ XeII : được tiết ra từ pha rắn ɣ khi làm nguội theo ES
~ XeIII : được tiết ra từ pha rắn α khi làm nguội theo PQ
+ Định nghĩa Ferit, Austenit, Pha Pherit ( α , γ , δ ) : Ferit là pha dẻo, dai, mềm và kém bền (Sắt
nguyên chất), F nằm trong khu vực GPQ, F là dung dịch rắn hòa tan xen kẽ của C trong sắt α với
mạng lập phương thể tâm. Pherit δ là dung dịch rắn hòa tan xen kẽ của C trong sắt Feδ với kiểu mạng
lập phương thể tâm. Austenit là dung dịch rắn hòa tan xen kẽ C trong sắt Feγ có kiểu mạng lập
phương diện tâm, Austenit là pha dẻo và dai, Austenit nằm ở khu vực NJESG, Austenit chỉ tồn tại
trên 727 độ C.
- Tổ chức 2 pha:
+ Peclit (P) là hỗn hợp cơ học cùng tích của F và XeII, (Cùng tích là từ một pha rắn tạo ra hai pha rắn khác),
Nó được tạo thành từ Austenit 0.8%C, ở 727 độ C. Gồm 2 loại P tấm và P hạt.
+ Lêđêburit (Le): Là hỗn hợp cơ học cùng tinh tạo ra từ pha lỏng có 4,3%C ở 1147 độ C tại điểm C,
Sự khác nhau giữa phản ứng cùng tinh và cùng tích là pha ban đầu của cùng tinh là pha lỏng còn pha
ban đầu của cùng tích là pha rắn.

d. Phân loại hợp kim trên giản đồ Fe-C:
THÉP
- Hàm lượng C thấp C <2,14%
- Cơ tính Mềm, dẻo,
- Khả năng biến dạng nguội tốt.
- Trên giản đồ chia làm 3 loại thép.
+ Thép trước cùng tích C=(0,1-0,8)%, tổ chức
(F+P)
+ Thép cùng tích C=0,8%, tổ chức P
+ Thép sau cùng tích C=(0,8-1,5)%, tổ chức
(P+XêII)

GANG

- Hàm lượng C cao C >2,14%
- Cơ tính Cứng, dòn
- Không biến dạng nguội và nóng
- Có 3 loại gang trắng
+ Gang trắng trước cùng tinh C<4,3 tổ chức
(P+XêII+Lê)
+ Gang trắng cùng tinh C=4,3 tổ chức (Lê)
+ Gang trắng sau cùng tinh C>4,3 tổ chức
(Lê+XêI)

Câu 13: Khái niệm và định nghĩa của nhiệt luyện thép. Phân loại các chuyển biến cơ bản
trong quá trình nhiệt luyện thép cacbon cùng tích?
* Khái niệm nhiệt luyện và vẽ hình:
- Nhiệt luyện là phương pháp gia công dùng nhiệt để làm thay đổi tính chất của thép và hợp kim nhờ
thay đổi cấu trúc bên trong mà không làm thay đổi hình dáng kích thước hình học bên ngoài của chi
tiết.


- Một thao tác nhiệt luyện gồm 3 giai
đoạn:
+ Nung nóng AB
+ Giữ nhiệt BC
+ Làm nguội CD

* Đặc điểm:
- Nhiệt luyện không nung đến chảy lỏng mà luôn luôn ở trạng thái rắn.
- Khi nhiệt luyện thì hình dạng kích thước hầu như không thay đổi hay thay đổi không đáng kể.
- Kết quả của nhiệt luyện được đánh giá bằng thay đổi tổ chức tế vi và cơ tính.

Câu 15: Trình bày công nghệ Ủ?

* Định nghĩa: Ủ thép là phương pháp nung nóng thép đến nhiệt độ xác định, giữ nhiệt trong một

khoảng thời gian. sau đó làm nguội chậm cùng với lò, để đạt được tổ chức ổn định nhằm đạt độ cứng
thấp nhất và độ dẻo cao.
- Sau khi ủ thép trc cùng tích có tổ chức là pherit và Péclit, thép cùng tích có tổ chức là Péclit và thép
sau cùng tích có tổ chức là Péclit và xêmentit thứ hai.
- Sơ đồ

* Mục đích ủ:
- Làm giảm độ cứng của thép để dễ tiến hành gia công cắt gọt.
- Làm tăng độ dẻo dai để tiến hành dập, cán vào kéo thép ở trạng thái nguội
- Làm giảm hay làm mất ứng suất bên trong chi tiết
- Làm đồng đều thành phần hoá học của vật đúc bị thiên tích
- Làm nhỏ hạt thép
* Các dạng ủ:
- Ủ không có chuyển biến pha:
Mục đích
Phương pháp

Ủ thấp
Có tác dụng làm giảm hay khử bỏ ứng
suất bên trong các chi tiết.
- Nếu ủ ở nhiệt độ thấp (200 ÷ 3000C)
chỉ có tác dụng làm giảm một phần ứng

Ủ kết tinh lại
Ủ kết tinh lại để khôi phục độ dẻo, độ
cứng các thép đã qua biến dạng nguội bị
biến cứng.
Nhiệt độ ủ từ (600 ÷ 700)0C. thấp hơn

nhiệt độ Ac1


suất bên trong.
- Nếu ủ ở nhiệt độ cao hơn (450 ÷
6000C) tác dụng khử bỏ hoàn toàn ứng
suất bên trong.
- Ủ có chuyển biến pha:
Ủ hoàn toàn
- Mục đích: làm nhỏ hạt,
làm giảm độ cứng và
tăng độ dẻo để dễ cắt
gọt và dập nguội.
- Nhiệt độ :T0ủ hoàn toàn
=A3 + (20 ÷
30)0C.Thường áp dụng
cho thép trước cùng tích
có C>0,3%.

Ủ k hoàn toàn
- Mục đích: Làm giảm độ cứng đến
mức có thể cắt gọt được, chuẩn bị tổ
chức cho nguyên công tôi đối với thép
sau cùng tích.
- Ủ không hoàn toàn là nung nóng thép
tới trạng thái chưa hoàn toàn γ tức :
A1 0
- T ko htoàn=A1+(20÷30)0C=[750-770] 0C

Ủ khuếch tán
- Là phương pháp nung nóng
thép đến nhiệt độ rất cao
(1100÷1150)0C và giữ nhiệt
trong nhiều giờ (khoảng
10÷15)h
* Mục đích và đặc điểm
- Làm đều thành phần của thép
(thiện tích).
- áp dụng cho thép hợp kim cao
- Nhược điểm tạo ra hạt quá lớn
do nung lâu ở nhiệt độ cao.

Câu 16: Các phương pháp tôi:
* Định nghĩa: Tôi là phương pháp nhiệt luyện bằng cách nung nóng thép lên cao quá nhiệt độ (A 1)
hoặc (A3) để làm xuất hiện tổ chức γ, giữ nhiệt rồi làm nguội nhanh thích hợp để γ chuyển biến
thành Mactenxit hay các tổ chức khác như Bainit, Truxit…có độ cứng cao.
* Mục đích của tôi: Nâng cao độ cứng và tính chống mài mòn của thép do đó kéo dài được thời gian
làm việc của các chi tiết chịu mài mòn. Nâng cao độ bền nhằm nâng cao sức chịu tải của chi tiết
máy.
* Chọn vật liệu tôi:
- Đối với thép trước cùng tích và cùng tích (≤0,8%): Nung nóng đến trạng thái hoàn toàn γ còn gọi
là tôi hoàn toàn. Khi nguội nhanh γ chuyển biến thành Mactenxit có độ cứng cao chống mài mòn tốt
đạt được mục đích nhiệt luyện. Ttôi = A3+(30÷50)0C
- Đối với thép sau cùng tích: Nhiệt độ tôi cao hơn A 1 và thấp hơn Am, Tổ chức khi nung nóng là γ và
XeII không hoàn toàn γ nên gọi là tôi không hoàn toàn
Ttôi = A1+(30÷50)0C
- Các phương pháp tôi thể tích:
+ Định nghĩa: Tôi thể tích là phương pháp tôi mà nung toàn bộ thể tích của chi tiết đến nhiệt độ tôi
sau đó làm nguội toàn bộ thể tích chi tiết trong môi trường tôi, để đạt được tổ chức mong muốn .

+ Vẽ sơ đồ:
A

a

1

b


+ Ghi chú 4 phương pháp tôi:
~ Tôi trong một môi trường (Đường V1): Sau khi nung đến nhiệt độ tôi giữ nhiệt sau đó làm nguội
trong một môi trường (nước, dầu…) với tốc độ nguội nhanh để γ chuyển hóa thành Mactenxit. Đây
là phương pháp tôi phổ biến, đơn giản, dễ cơ khí hóa, tự động hóa. Dùng để tôi các chi tiết máy đơn
giản vì dễ bị cong vênh chi tiết.
~ Tôi trong hai môi trường (Đường V 2): Thường sử dụng nước (mtr1) và dầu (mtr2) để làm nguội.
Lúc đầu ở nhiệt độ cao thép được cho nguội trong môi trường tôi mạnh (nước hay nước pha muối)
đến gần nhiệt độ chuyển biến mactenxit thì chuyển sang môi trường tôi yếu (dầu hoặc không khí)
cho tới khi nguội hẳn. Tránh được công vênh, nứt nẻ thích hợp với tôi thép C cao.
~ Tôi phân cấp (Đường V3): Làm nguội trong môi trường muối nóng chảy trên nhiệt độ mactenxit
khoảng (50-100) độ, giữ nhiệt trong khoảng thời gian nhất định rồi làm nguội trong không khí để
chuyển biến Mactenxit tiếp tục hoàn thành. Khắc phục nhược điểm về việc xác định nhiệt độ chuyển
từ môi trường 1 sang môi trường 2. Ứng suất bên trong thấp do sự chênh lệch nhiệt độ bền mặt và
bên trong nhỏ.
~ Tôi đẳng nhiệt (Đường V 4): Giống như tôi phân cấp nhưng giữ đẳng nhiệt trong muối nóng chảy
với thời gian đủ lâu để Austenite chuyển biến xảy ra hoàn toàn, nhận được tổ chức ổn định Trustit
hoặc Bainit có độ cứng, độ dai va đập cao. Áp dụng cho thép hợp kim có tính ổn định Austenite quá
nguội lớn.

Câu 17: Trình bày công nghệ thường hóa và công nghệ ram thép:

a. Công nghệ thường hóa:
* Định nghĩa:
- Thường hoá là nung nóng thép đến trạng thái hoàn toàn γ (Tn>A3 hoặc Am), giữ nhiệt rồi làm nguội
trong không khí tĩnh để γ phân hoá thành P phân tán hay Xocbit có độ cứng tương đối thấp
- Nhiệt độ thường hóa T = (A3 hay Am)+(20 ÷ 30)0C
- So với ủ thường hoá kinh tế hơn do không phải làm nguội trong lò (để nguội trên nền sân).
- Tốc độ nguội lớn hơn của ủ, nên độ quá nguội ∆T lớn do vậy hạt thu được có kích thước nhỏ hơn
so với ủ làm cho cơ tính được tăng lên.
* Mục đích:
- Đạt độ cứng thích hợp để gia công đối với thép C thấp (≤0,25%) vì thép này sẽ dẻo phoi khó gãy
quấn vào dao và bề mặt gia công làm chất lượng bề mặt kém.
- Làm nhỏ hạt Xe để chuẩn bị cho khâu nhiệt luyện kết thúc
- Làm mất lưới XeII tránh gây dòn cho thép.
b. CN Ram:
* Định nghĩa: Ram thép là phương pháp nhiệt luyện nung nóng thép đã tôi có tổ chức Máctenit và ɣ

dư lên nhiệt độ thấp hơn A1, giữ nhiệt độ trong một thời gian nhất định để chúng phân hóa thành các
tổ chức có cơ tính phù hợp với yêu cầu sử dụng.
* Mục đích:
- Làm giảm hoặc khử hoàn toàn ứng suất dư bên trong.
- Biến Mactenxit+ɣ dư thành tổ chức có độ dẽo độ dai cao hơn và độ cứng độ bền phù hợp yêu cầu.
- Cải thiện tính gia công cắt gọt, làm mềm hơn đối với các thép cứng.


* Các phương pháp ram:
- Nhiệt độ
- Tổ chức đạt
được

- Khả năng khử

ứng suất dư
- Cơ tính của
nó.

Ram thấp
Ram trung bình
- Là phương pháp nhiệt luyện gồm - Là phương pháp nung
có nung nóng chi tiết hoặc thép đã nóng thép đã tôi đến
tôi tới nhiệt độ (150-250)oC, giữ
nhiệt độ (300-450)oC.
nhiệt và làm nguội.
- Nhận được tổ chức là
- Máctenxit ram
Trustit ram.
- Khử được một phần ứng suất
- Ứng suất bên trong
bên trong.
giảm mạnh và giới hạn
đàn hồi đạt được giá trị
cao nhất, độ dẻo, độ dai
- Khi ram thấp độ cứng của chi
tăng lên.
tiết giảm đi (1-3)HRC. Sau khi
ram thấp độ cứng (56-64) HRC
- Độ cứng đạt được (4045)HRC

Ứng dụng
- Áp dụng cho các chi tiết cần có
độ cứng, tính chống mài mòn cao
như: các loại dao cắt, khuôn dập

nguội, vòng bi…

- Các sản phẩm qua ram
trung bình: chi tiết lò xo,
nhíp, khuôn dập nóng…

Ram cao
- Là phương pháp nung
thép đã tôi đến (500650)oC.
- Nhận được tổ chức
Xocbit ram.
- Xocbit ram có cơ tính
tổng hợp lớn nhất, khử
bỏ hoàn toàn ứng suất
bên trong.
- Độ cứng đạt được (3035)HRC
- Áp dụng cho các chi tiết
chịu lực và truyền lực
như: thanh truyền, tay
biên, cần gạt, bánh
răng…

Câu 18: Trình bày các loại gang: Trắng, xám, cầu dẻo.
Gang trắng
Phương
pháp
- Là loại gang mà C ở
chê tạo dạng liên kết trong dung
dịch rắn hoặc pha xen
kẽ. Tổ chức tế vi của

gang trắng hòan tòan
phù hợp với giản đồ
trạng thái Fe –Fe3C và
luôn có chứa hỗn hợp cơ

Gang xám

Gang xám với grafit
tấm là dạng tự nhiên
được hình thành dễ
dàng và đơn giản nhất:
đúc thông thương.

Gang cầu
- Gang cầu còn được
gọi là gang có độ
bền cao với graphit
ở dạng hình cầu, có
độ bền cao nhất
đồng thời có thể
chịu được tải trọng
va đập.

Gang dẻo

Gang dẻo với grafit
cụm(dạng đám)
được hình thành
qua hai bước: tạo ra
xêmentit (gang

trắng) rồi ủ để phân
hóa nó thanh grafit
cụm.


học cùng tinh Ledeburit.
Hàm lượng C cao:
2,8%<%C<3,8%

Tổ
chức tế
vi và
Phân
loại

Theo tổ chức tế vi có
3 loại gang trắng
+ Gang trắng trước
cùng tinh: Tổ chức tế
vi (P+XeII+Le)
- Gang trắng cùng
tinh: Tổ chức tế vi
(Le)
- Gang trắng sau cùng
tinh: Tổ chức tế vi
(XeI+Le)

Ký hiệu
- Gang trắng không có
ký hiệu

Theo tổ chức nền kim
loại, gang xám chia
thành 3 loại:

- Để có được graphít
dạng cầu người ta đã
phải cho vào gang
chất biến tính đặc
biệt (Mg, Ce (xêri))
trong khi nấu luyện
gang.
Tùy theo mức độ
graphit hóa chia
gang cầu làm 3 loại

+ Gang xám pherít: C
+ Gang cầu pherít:
ở trạng thái graphit hoàn (F+Gcầu)
toàn có dạng hình tấm
nền Pherit (α+Gtấm)
+ Gang cầu
pherít+peclít:
+ Gang xám Pherít –
(F+P+Gcầu)
Peclít: Tổ chức:
α+P+Gtấm. Mức độ
+ Gang cầu peclít:
Graphit mạnh. C liên kết (P+Gcầu)
chiếm (0,1-0,6) %

+ Gang xám Peclít: Tổ
chức: P + Gtấm. Mức độ
graphit bình thường. C
liên kết chiếm (0,6-0,8)
%
* Ký hiệu theo TCVN:
GX a-b

GC a-b

Theo tổ chức tế vi
chia gang dẻo làm 3
loại:
+ Gang dẻo pherít:
(F+ Gcụm)
+ Gang dẻo
pherít+peclít: (F+P+
Gcụm)
+ Gang dẻo peclít:
(P+ Gcụm)

Theo TCVN :
a-b

GZ

a: chỉ giới hạn bền kéo
(kG/mm2). b: chỉ giới
hạn bền uốn (kG/mm2).

a: chỉ giới hạn bền
kéo (kG/mm2) b: độ
giãn dài tương đối
(%).

Ví dụ: Có mác gang
GX 15-32

Ví dụ: Cho mác
gang: GC 60-02

Có nghĩa là mác gang
xám : Giới hạn bền kéo
là 15 kG/mm2 . Giới hạn
bền uốn là 32 kG/mm2.

Ví dụ: GZ 33-08 là
Đây là mác gang cầu mác gang dẻo có:
: có giới hạn bền kéo Giới hạn bền kéo là
là 60kG/mm2 , có độ 33 kG/mm2 , Độ giãn
giãn dài tương đối là dài tương đối là 8%.
2%.

a: chỉ giới hạn bền
kéo (kG/mm2)
b: độ giãn dài tương
đối (%).


Tính

chất

- Gang trắng có độ cứng
cao không cắt gọt được.
Khả năng chống mài
mòn cao.
- Gang trắng dùng để
luyện thép, chế tạo trục
cán thô, mép lưỡi máy
cày, bánh răng tốc độ
chậm…

- Gang xám pherít:
Dùng làm các chi tiết
chịu tải trọng nhỏ và
trung bình như nắp, mặt
bích, bánh đà, vỏ hộp
giảm tốc, bệ máy…
- Gang xám Pherít –
Peclít: Dùng làm các
chi tiết chịu tải trọng
tĩnh và tải trọng động
cao như: xylanh, piston,
thân máy, bánh răng và
các vật đúc khác.
- Gang xám Peclít: Có
cơ tính cao nhất do
graphít nhỏ mịn, thường
được dùng rộng rãi làm
thân máy bơm, máy

nén…

- Thành phần hóa
học giống gang xám
nhưng có thêm
lượng chất biến tính
Mg=(0,04-0,08)%

- Chỉ được chế tạo
các chi tiết sử dụng
thõa mãn 3 điều kiện
sau: Hình dáng phức
tạp, tiết diện thành
mỏng và chịu va đập
- Gang dẻo được sử
- Gang cầu có
graphit ở dạng cầu là dụng chế tạo các chi
dạng thu gọn nhất, ít tiết trong máy nông
chia cắt nền kim loại nghiệp, ô tô, máy
nhất, ít tập trung ứng kéo, máy dệt..
suất. - Cơ tính của
Gang cầu phụ thuộc
vào tổ chức nền kim
loại
+ Nếu nền kim loại
là pherit thì gang có
tính dẻo cao
+ Nếu nền là peclit
thì có độ bền cao.

Câu 19: Phân loại và ký hiệu thép Cacbon (TCVN):
a. Phân loại:
- Phân loại theo tổ chức tế vi:
+ Thép trước cùng tích: C < 0,8%
Tổ chức: Ferit + Peclit
+ Thép cùng tích: C = 0,8%
Tổ chức: Peclit
+ Thép sau cùng tích: C > 0,8%
Tổ chức: Peclit + XeII
- Phân loại theo phương pháp nấu luyện
+ Phương pháp cổ điển luyện bằng lò Mác tanh
~ Khi tường lò mang tính Bazo có thể khử được P và S nên luyện được thép chất lượng tốt
~ Khi tường lò mang tính Axit để luyện thép chất lượng cao
+ Phương pháp L-D thổi oxy từ đỉnh
~ Để sản xuất thép chất lượng thường
~ Phương pháp này hay dùng, năng suất cao, nhưng không khử được P và S.
+ Phương pháp dùng lò điện
~ Dùng luyện thép chất lượng cao, thép hợp kim
~ Có khả năng khử P và S cao, giá thành của thép cao.
- Phân loại theo phương pháp khử O
+ Thép sôi
~ Là thép khử O không triệt để nên khi rót vào khuôn khí CO bay lên giống hiện tượng sôi.