Vật liệu kỹ thuật

Chương 2. vật liệu kỹ thuật

CHƯƠNG 2

VẬT LIỆU KỸ THUẬT


Ch­¬ng­2. vËt liƯu kü tht

2.1 Tính chất chung của kim loại và
hợp kim
2.1.1 Cơ tính (tính chất cơ học của vật
liệu)
Là những đặc trưng cơ học biểu thị khả
năng của vật liệu khi chịu tác dụng
của tải trọng.
Cơ tính của vật liệu bao gồm: độ bền,
độ cứng, độ dãn dài tương đối, độ
dai va chạm.


Ch­¬ng­2. vËt liƯu kü tht
a. Độ bền là khả năng của vật liệu chịu tác dụng của
ngoại lực mà không bị phá huỷ. Độ bền còn gọi
là giới hạn bền.
Ký hiệu:

bằng chữ  (xich ma).

Các loại độ bền:
+ Độ bền kéo (k)

+ Độ bền nén (n)
+ Độ bền uốn (u)
+ Độ bền xoắn (x) …


Ch­¬ng­2. vËt liƯu kü tht
Giá trị độ bền được tính theo công thức:

P
 
F

(N/mm2).

Giới hạn bền cho phép [].
Giới hạn mà tại đó lực P đạt đến giá trị làm
cho thanh kim loại bị phá huỷ được gọi là
giới hạn bền cho phép được ký hiệu [].
Điều kiện bền  ≤ [].


Ch­¬ng­2. vËt liƯu kü tht

b. Độ cứng là khả năng của vật liệu chống
lại sự biến dạng dẻo cục bộ khi có ngoại
lực tác dụng thơng qua vật nén.

Cùng một giá trị lực nén biến dạng trên mẫu
đo càng lớn thì độ cứng càng kém.
Sơ đồ đo độ cứng:

Ch­¬ng­2. vËt liƯu kü tht

Các thang đo độ cứng thường dùng.
- Thang đo HB: thường dùng đo các vật có
độ cứng thấp
- Thang đo HRC: thường dùng đo các vật có
độ trung bình
Thang đo HV: thường dùng đo các vật có
độ cứng cao


Ch­¬ng­2. vËt liƯu kü tht
c. Độ dãn dài tương đối (%))
Là tỷ lệ tính theo phần trăm giữa lượng dãn dài
sau khi kéo l1 và chiều dài ban đầu l0 ; Ký
hiệu: %)
l1  l 0
 
100%
l0

l0, l1 độ dài trước và sau khi kéo tính bằng mm
Vật liệu có độ dãn dài tương đối càng lớn thì càng
dẻo và ngược lại.


Ch­¬ng­2. vËt liƯu kü tht
d. Độ dai va chạm (ak)

Là khả năng chịu tải trọng tác dụng đột ngột (tải
trọng va đập) của vật liệu mà không bị phá
huỷ.Ký hiệu: ak

A
ak 
F
A: công sinh ra khi va đập làm gẫy mẫu(J)
F: diện tích tiết diện mẫu (mm2)
Đơn vị của ak (J/mm2; kJ/m2)


Ch­¬ng­2. vËt liƯu kü tht
2.1.2 Lý tính
Là tính chất vật lý của kim loại thể hiện qua hiện
tượng vật lý khi thành phần hố học của kim
loại đó khơng bị thay đổi.
Lý tính của kim loại thể hiện qua: khối lượng
riêng, nhiệt độ nóng chảy, tính dãn nở, tính
dẫn nhiệt, tính dẫn điện, từ tính.
2.1.3 Hố tính
Là tính chất hố học của kim loại thể hiện qua
khả năng chống lại tác dụng hố học của mơi
trường như tính chịu ăn mịn, chịu a xít v.v…


Ch­¬ng­2. vËt liƯu kü tht
2.1.4 Tính cơng nghệ
Khả năngcủa kim loại và hợp kim cho phép gia
cơng nóng hay nguội dễ hay khó.

Tính cơng nghệ gồm các tính sau:
a.Tính đúc (tính cơng nghệ đúc của vật liệu) là
khả năng của kim loại dễ hay khó đúc bao
gồm tính chảy lỗng, tính thiên tích, độ co,
tính hồ tan khí.
b.Tính rèn là khả năng biến dạng vĩnh cửu của
kim loại khi chịu tác dụng của ngoại lực để tạo
thành hình dạng của chi tiết mà kim loại
không bị phá huỷ.


Ch­¬ng­2. vËt liƯu kü tht

b.Tính hàn là khả năng của vật liệu có
thể hàn được
c.Tính gia cơng cắt gọt là khả năng
vật liệu gia cơng cắt gọt dễ hay khó
như: cắt, cưa, dũa, tiện, phay, bào,
mài, khoan, doa v.v…
d.Tính thấm tôi là chiều dày lớp kim
loại được tôi cứng.


Ch­¬ng­2. vËt liƯu kü tht

2.2 Cấu tạo và sự kết tinh của kim
loại
2.2.1 Cấu tạo của kim loại nguyên
chất

Ch­¬ng­2. vËt liƯu kü tht

Kim loại có cấu tạo tinh thể
Các nguyên tử kim loại sắp xếp theo một
quy luật nhất định.
Mỗi đơn tinh thể đặc trưng cho kim loại đó
có các nguyên tử sắp xếp theo trật tự
riêng dưới dạng hình học xác định.
Dùng mơ hình mạng tinh thể cịn được gọi
là mạng khơng gian để biểu diễn quy
luật sắp xếp các nguyên tử


Ch­¬ng­2. vËt liƯu kü tht

Mơ hình sắp xếp các ngun tử của kim loại

Nhiều mạng tinh thể sắp xếp thành mạng
không gian.
Trong mạng tinh thể nút mạng là tâm của các
nguyên tử.


Ch­¬ng­2. vËt liƯu kü tht

Các kiểu mạng thường gặp
- Lập phương thể tâm

Ch­¬ng­2. vËt liƯu kü tht

Lập phương diện tâm


Ch­¬ng­2. vËt liƯu kü tht

- Lục giác xếp chặt


Ch­¬ng­2. vËt liƯu kü tht

2.2.3 Sự kết tinh của kim loại
a. Khái niệm:
Khi kim loại lỏng chuyển trạng thái sang
kim loại rắn được gọi là sự kết tinh.


Ch­¬ng­2. vËt liƯu kü tht
b.Q trình kết tinh:
Kim loại ngun chất kết tinh theo một quá trình
gồm hai bước liên tiếp:
Xuất hiện trung tâm kết tinh (tâm mầm)
- Tâm mầm có loại tự sinh
- Loại tâm mầm có sẵn
Phát triển tâm mầm để tạo thành hạt
Các tâm mầm phát sinh làm cho pha lỏng giảm
dần cho đến khi kim loại lỏng hồn tồn hố
rắn (phát triển tâm mầm thành tinh thể và hình
thành hạt tinh thể).

Ch­¬ng­2. vËt liƯu kü tht

2.3 Khái niệm cơ bản về hợp kim
2.3.1 Cấu tạo và các tổ chức của hợp kim
2.3.1.1 Khái niệm về hợp kim
Hợp kim là vật liệu trong thành phần của
nó gồm hai hoặc nhiều nguyên tố,
nguyên tố chính là kim loại. Hợp kim
mang tính chất kim loại, trong hợp kim
các nguyên tố được tính theo % về khối
lượng hay thể tích.