chương 2 biến dạng dẻo và cơ tính

<span class='text_page_counter'>(1)</span>Chương 2: Biến dạng dẻo và cơ tính. Tải trọng F. 2.1 Biến dạng dẻo và phá huỷ Fb. b. Fa Fđh. 0. a. c. e. a1. a2. Độ dãn dài l Sơ đồ biểu diễn tải trọng-biến dạng điển hình của KL.

<span class='text_page_counter'>(2)</span> Sự biến đổi mạng tinh thể ở các giai đoạn khác nhau trong quá trình biến dạng Giai đoạn ban đầu: Giai đoạn biến dạng đàn hồi:. Giai đoạn biến dạng dẻo. Giai đoạn phá huỷ:. Khái niệm về biến dạng dẻo Là biến dạng không bị mất đi sau khi bỏ tải trọng tác dụng.

<span class='text_page_counter'>(3)</span> Một số hình ảnh quan sát được tại vết gãy của mấu thử (điểm c). Phá huỷ dẻo. Phá huỷ giòn (không có biến dạng dẻo).

<span class='text_page_counter'>(4)</span> Hiện tượng trượt trong đơn tinh thể. Mặt trượt. Phương trượt. Trượt đơn tinh thể. Trượt trong đơn tinh thể Zn. Trượt là hiện tượng chuyển dời tương đối giữa các phần tinh thể theo các phương và mặt nhất định gọi là phương trượt và mặt trượt.

<span class='text_page_counter'>(5)</span> Mặt trượt: Là mặt phân cách giữa hai mặt nguyên tử dày đặc nhất mà tại đó xảy ra hiện tượng trượt 2 điều kiện của mặt trượt:. Phương trượt: Là phương có mật độ nguyên tử lớn nhất Hệ trượt: Là sự kết hợp giữa một phương trượt và một mặt trượt.

<span class='text_page_counter'>(6)</span> Hệ trượt trong mạng A2. Họ mặt trượt:. Số lượng:. Họ phương trượt <111>:  số hệ trượt = số mặt x số phương =.

<span class='text_page_counter'>(7)</span> Hệ trượt trong mạng A1. Họ mặt trượt:. Số lượng:. Họ phương trượt <110>:  số hệ trượt = số mặt x số phương =.

<span class='text_page_counter'>(8)</span> Hệ trượt trong mạng A3. Họ mặt xếp chặt nhất:. Số lượng:. Họ phương xếp chặt nhất <1120>:  số hệ trượt = số mặt x số phương =.

<span class='text_page_counter'>(9)</span> Nhận xét Kim loại có số hệ trượt càng cao thì càng dễ biến dạng. Trong cùng một hệ tinh thể (lập phương): kim loại nào có số phương trượt nhiều hơn thì dễ biến dạng dẻo hơn.

<span class='text_page_counter'>(10)</span> Phân tích các tính toàn cho ứng suất tiếp trên mặt trượt từ mô hình trượt của đơn tinh thể = F/So ’ F. So Phương trượt. Ss. Fs Ss. So.

<span class='text_page_counter'>(11)</span> Ứng suất tiếp gây ra trượt ứng suất tác dụng ’. Phương trượt. Mặt trượt. Diện tích mặt trượt: S=S0/cos Ứng suất tiếp trên phương trượt: S0.  = (F/S)cos=(F/S0)coscos   = 0 coscos.

<span class='text_page_counter'>(12)</span> Các giá trị tới hạn.  = 0 coscos. 0: ứng suất quy ước do ngoại lực F tác dụng lên tiết ngang của tinh thể có tiết diện không đổi a). . b). R = 0 =90°. Không xảy ra trượt. . c). R = /2 =45° =45°. Dễ xảy ra trượt. . R = 0 =90°. Không xảy ra trượt.

<span class='text_page_counter'>(13)</span> Cơ chế trượt Lý thuyết: th~ Thực tế: th~.

<span class='text_page_counter'>(14)</span> Trượt trong đa tinh thể Đặc điểm:  Các hạt bị biến dạng không đều  Có tính đẳng hướng  Có độ bền cao hơn  Hạt càng nhỏ thì độ bền và độ dẻo càng cao. c=0+kd-1/2.

<span class='text_page_counter'>(15)</span> Tổ chức và tính chất sau biến dạng dẻo  Các hạt có xu hướng dài ra theo phương kéo.  Sau biến dạng dẻo thì trong kim loại tồn tại ứng suất dư lớn do xô lệch mạng tinh thể.  Sau biến dạng dẻo thì cơ tính thay đổi: độ cứng, độ bền tăng. Độ dẻo và độ dai giảm. Làm tăng điện trở và giảm mạnh khả năng chống ăn mòn của kim loại.

<span class='text_page_counter'>(16)</span> Phá huỷ là gì?. Phá huỷ.  Là dạng hư hỏng trầm trọng nhất, không thể khắc phục được  thiệt hại về kinh tế, con người….. cần phải có biện pháp khắc phục. Đặc điểm chung:.

<span class='text_page_counter'>(17)</span> a) phá huỷ trong điều kiện tải trọng tĩnh: Phá huỷ dẻo: Phá huỷ giòn:  Cách nhận biết phá huỷ giòn và phá huỷ dẻo (quan sát vết phá huỷ). Phá hủy dẻo (tiết diện thay đổi). Phá huỷ giòn (tiết diện hầu như không đổi).

<span class='text_page_counter'>(18)</span> a) phá huỷ trong điều kiện tải trọng tĩnh (tiếp theo): Phá huỷ dẻo Phá huỷ giòn Chú ý: vết phá hủy có thể cắt ngang các hạt hay theo biên giới hạt.

<span class='text_page_counter'>(19)</span> a) phá huỷ trong điều kiện tải trọng tĩnh (tiếp theo): Sự phụ thuộc của hình thức phá huỷ vào một số yếu tố:. Bề mặt của mẫu phá huỷ giòn.

<span class='text_page_counter'>(20)</span> Cơ chế phá huỷ Vết cắt. Sợi. 1. 2. 3. 4. 5. 1. Xuất hiện các vết nứt tế vi 2. Các vết nứt tế vi phát triển đến kích thước tới hạn 3. Các vết nứt tế vi phát triển đến kích thước lớn hơn giá trị tới hạn 4. Các vết nứt tế vi phát triển nhanh 5. Phá huỷ vật liệu.

<span class='text_page_counter'>(21)</span> Sự xuất hiện các vết nứt tế vi - Theo con đường tự nhiện (nguội nhanh  nứt chi tiết) - Từ các rỗ khí, bọt khí - Từ các pha mềm trong vật liệu - Sinh ra trong quá trình biến dạng do có tập hợp nhiều lệch cùng dấu chuyển động trên cùng một mặt trượt và gặp vật cản (pha thứ hai).

<span class='text_page_counter'>(22)</span> b) phá huỷ trong điều kiện tải trọng thay đổi theo chu kỳ Đặc điểm:.

<span class='text_page_counter'>(23)</span> Bề mặt phá hủy mỏi được chia làm 3 vùng: Vùng 1: rất mỏng (vùng của các vết nứt tế vi) Vùng 2: các vết nứt phát triển chậm. Bề mằt phẳng nhưng có các lớp và dải phân cách Vùng 3: bằng phẳng, phá huỷ tức thời.

<span class='text_page_counter'>(24)</span> b) phá huỷ trong điều kiện tải trọng thay đổi theo chu kỳ Cơ chế của phá huỷ mỏi:. Nửa chu kỳ đầu. Nửa chu kỳ sau. Chuyển động lặp lại nhiều lần  lệch không trở về đúng vị trí cân bằng ban đầu  sinh ra vết lõm  vết nứt tế vi.

<span class='text_page_counter'>(25)</span> 2.2 Các đặc trưng cơ tính Cơ tính là gì?. Cách xác đinh cơ tính?.

<span class='text_page_counter'>(26)</span> a) Độ bền tĩnh () Giới hạn đàn hồi (đh):  là ứng suất lớn nhất tác dụng lên mẫu và làm cho mẫu không bị biến dạng khi tải trọng mất đi. Giới hạn chảy vật lý (ch):  là ứng suất bé nhất tác dụng lên mẫu và làm cho mẫu bắt đầu bị biến dạng dẻo. Giới hạn chảy quy ước (0,2):.

<span class='text_page_counter'>(27)</span> Giới hạn bền (b):  là ứng suất lớn nhất tác dụng lên mẫu gây ra biến dạng cục bộ dẫn đến phá hủy. Yếu tố ảnh hưởng đến độ bền: mật độ lệch. độ bền. 1. 1. Độ bền theo lý thuyết 2. 2. Độ bền của đơn tinh thể 4 3. 1010-1012/cm2. 108/cm2 mật độ lệch. 3. Các kim loại nguyên chất sau ủ 4. Kim loại sau biến dạng, hoá bền…….

<span class='text_page_counter'>(28)</span> Các biện pháp hoá bền vật liệu 1. Biến dạng dẻo: 2. Hợp kim hoá: 3. Tạo ra các pha cứng phân tán hay hoá bền tiết pha: 4. Nhiệt luyện tôi+ram: 5. Làm nhỏ hạt:.

<span class='text_page_counter'>(29)</span> b) Độ dẻo (%, %) Độ dẻo là gì? Hiện tượng đối với mẫu thử kéo:. l1. l0. Mẫu trước thử kéo. Các chỉ tiêu:. Mẫu sau thử kéo. l1  l0 %  x100% l0. Mẫu trước thử kéo. Mẫu sau thử kéo. S 0  S1 % x100 % S0.

<span class='text_page_counter'>(30)</span> Trạng thái mẫu sau thử kéo (mẫu thép).

<span class='text_page_counter'>(31)</span> Tính siêu dẻo Nếu  đạt từ 100-1000%  Vật liệu được gọi là siêu dẻo Ưu điểm:. Một số biện pháp để VL đạt được hiệu ứng siêu dẻo:.

<span class='text_page_counter'>(32)</span> c) Độ dai va đập (ak) Độ dai va đập là gì?. Ak ak  Nm/cm2, kJ/m2 và kGm/cm2 S.

<span class='text_page_counter'>(33)</span> Ý nghĩa của độ dai va đập:.  Các biện pháp nâng cao ak.

<span class='text_page_counter'>(34)</span> d) Độ cứng Độ cứng là gì?. Đặc điểm:.

<span class='text_page_counter'>(35)</span> Nguyên lý xác định độ cứng Ép tải trọng xác định lên mẫu thông qua mũi đâm (không bị biến dạng dẻo)  tạo vết lõm trên bề mặt.  vết lõm càng rộng (sâu)  độ cứng càng thấp Có 2 loại độ cứng: - Độ cứng tế vi. - Độ cứng thô đại.

<span class='text_page_counter'>(36)</span> Độ cứng brinell HB. Điều kiện chuẩn để xác định HB cho thép và gang:. Ưu điểm:.

<span class='text_page_counter'>(37)</span> Nhược điểm của loại độ cứng HB - Không thể đo được vật liệu có độ cứng cao hơn 450 HB -. - Mẫu phải phẳng, dày do vết đâm lớn - Thời gian do chậm hơn các phương pháp khác, phải có sự trợ giúp của các thiết bị quang học để xác định đướng kính vết lõm Khắc phục .

<span class='text_page_counter'>(38)</span> Độ cứng Rockwell f. f. F. f: tải trọng sơ bộ 10kg. f. h. F: tải trọng chính (90kg cho thang B, 140kg cho thang đo C và 50kg cho thang đo A). Cách xác định độ cứng rockwell: k = 100 với thang đo A, C với mũi đâm kim cương góc ở đỉnh 120 0 k = 130 với thang đo B dùng cho mũi bi thép Chú ý: là loại độ cứng quy ước, không có thứ nguyên.

<span class='text_page_counter'>(39)</span> Ưu điểm của loại độ cứng rockwell Thang đo HR có thể đo được các vật liệu cứng cao: ...............................................  được sử dụng rất phổ biến Kết quả có thể được hiện ngay trên máy đo Thời gian để xác định được giá trị độ cứng nhanh Mẫu không cần phẳng.

<span class='text_page_counter'>(40)</span> Độ cứng Vickers Mũi đâm kim cương, hình tháp 4 mặt đều với góc ở đỉnh 1360 Tải trọng tác dụng nhỏ (1-100kg), điều kiện chuẩn 30kg với t = 10-15s Cách xác định độ cứng Vickers. Ưu điểm: Nhược điểm:.

<span class='text_page_counter'>(41)</span> Bảng chuyển đổi giữa các thang đo độ cứng HV 240 513 697. Thấp TB Cao. HB 240 475 -. HRC 20 5 60. HRA 60,5 75,9 81,2. HRB 100 -. Trạng thái vật liệu dựa trên giá trị độ cứng - Mềm:. - Thấp:. - Trung bình:. - Tương đối cao:. - Cao. - Rất cao.

<span class='text_page_counter'>(42)</span> 2.3 Nung kim loại đã qua biến dạng dẻo Trạng thái kim loại sau biến dạng dẻo: Mức độ xô lệch trong mạng tinh thể lớn, mật độ lệch cao  kim loại bị hoá bền, biến cứng. Tại sao cần phải nung kim loại đã qua biến dạng dẻo? - Để có thể tiếp tục biến dạng dẻo nhiều hơn nữa - Để có thể gia công cắt được dễ dàng - Khử bỏ ứng suất bên trong để tránh phá hủy giòn.

<span class='text_page_counter'>(43)</span> Ảnh tổ chức của kim loại sau biến dạng dẻo. Trước khi biến dạng. Sau khi biến dạng.

<span class='text_page_counter'>(44)</span> Các giai đoạn chuyển biến khi nung nóng Giai đoạn hồi phục - Xảy ra ở nhiệt độ T < Tktl - Giảm khuyết tật (điểm, nút trống) - Giảm mật độ lệch - Giảm ứng suất - Tổ chức tế vi chưa biến đổi  cơ tính hầu như chưa thay đổi.

<span class='text_page_counter'>(45)</span> Các giai đoạn chuyển biến khi nung nóng (tiếp theo). Giai đoạn kết tinh lại - Xảy ra ở nhiệt độ:.................................. - Xuất hiện các mầm mới không chứa sai lệch do biến dạng và thường xuất hiện tại các vùng bị xô lệch mạnh nhất (mặt trượt, biên hạt) .................................. - Sự phát triển hạt hoàn toàn giống với quá trình kết tinh của KL lỏng - Sau kết tinh: ...................................

<span class='text_page_counter'>(46)</span> Yếu tố ảnh hưởng đến quá trình kết tinh lại Nhiệt độ kết tinh lại Tktl:. Tktl = a.TS a. hệ số phụ thuộc độ sạch của kim loại, mức độ biến dạng và thời gian giữ nhiệt Thông thường: khi mức độ biến dạng > 40-50%, thời gian giữ nhiệt khi nung là 1h thì a có thể được xác định như sau a = 0,4 với .............................................. a = 0,2-0,3 với .............................................. a = 0,5-0,8 với ...............................................

<span class='text_page_counter'>(47)</span> Tổ chức hạt nhận được sau kết tinh lại Hạt sau KTL thì có dạng đa cạnh, đẳng trục Kích thước hạt phụ thuộc: - ................................... - .................................. - ...................................  Tính chất vật liệu sau kết tinh lại: - .................................. - .................................. Kết tinh lại lần 2:  không mong muốn.

<span class='text_page_counter'>(48)</span> Biến dạng nóng Thế nào là biến dạng nóng?.  Là biến dạng dẻo ở trên nhiệt độ kết tinh lại T ~ (0,7-0,75)Ts Các quá trình xảy ra: - .................................. - ...................................  Tính chất sau biến dạng nóng phụ thuộc vào quá trình nào mạnh hơn.

<span class='text_page_counter'>(49)</span> Biến dạng nóng (tiếp theo). Ưu điểm: - .................................. - ................................... -................................... Nhược điểm: - .................................. - .................................. - ...................................

<span class='text_page_counter'>(50)</span>