Báo cáo đo độ cứng và quan sát TCTV của thép

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ BÁO CÁO THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU KỸ THUẬT Họ và tên Mã số SV Lớp Hà Nội, 2022 Bài thí nghiệm ĐO ĐỘ CỨNG CỦA KIM LOẠI I Mục đích và yêu cầu Nắm vững nguyên lý đo độ cứng theo các phương pháp Brinell, Rockwell và Vicker Làm quen và biết cách sử dụng các máy đo độ cứng thông dụng II Cơ sở lý thuyết 1 Đo độ cứng Độ cứng là khả năng chống lại biến dạng dẻo cục bộ của kim loại, dưới tác dụng của tải trọng thông qua mũi đâm Độ cứng là một.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA CƠ KHÍ BỘ MƠN CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ BÁO CÁO THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU KỸ THUẬT Họ tên: Mã số SV: Lớp: Hà Nội, 2022 Bài thí nghiệm: ĐO ĐỘ CỨNG CỦA KIM LOẠI I- Mục đích yêu cầu - Nắm vững nguyên lý đo độ cứng theo phương pháp Brinell, Rockwell Vicker - Làm quen biết cách sử dụng máy đo độ cứng thông dụng II- Cơ sở lý thuyết Đo độ cứng Độ cứng khả chống lại biến dạng dẻo cục kim loại, tác dụng tải trọng thông qua mũi đâm Độ cứng đặc trưng tính quan trọng vật liệu, dễ dàng đo thông qua thiết bị đo mà không cần phải phá hủy mẫu Một số phương pháp đo độ cứng thường sử dụng: - Phương pháp đâm: dùng tải trọng xác định đặt lên mũi đâm (hình cơn, hình tháp, hình cầu ) có độ cứng cao (kim cương, hợp kim cứng, thép ) để mũi đâm tác dụng lên bề mặt mẫu, gây biến dạng vị trí đâm Căn cào diện tích chiều sâu vết lõm bề mặt mẫu ứng với tải trọng tác dụng để tính số đo độ cứng Phương pháp dùng phổ biến - Phương pháp nảy lại: dùng để đo độ biến dạng đàn hồi cách thả viên bi từ độ cao xác định lên bề mặt vật liệu Sau đó, vào chiều cao trước sau thả bi mà tính số đo độ cứng - Phương pháp đo độ xước: phương pháp đo khả chống lại phá hoại bề mặt vật liệu Với phương pháp mũi kim cương vừa ấn lên bề mặt mẫu, vừa bị kéo chuyển động với tốc độ xác định, để tạo thành vết xước Căn vào lực ấn, chiều sâu, chiều rộng vết xước để tính số đo độ cứng Trong thí nghiệm này, tiến hành đo độ cứng kim loại phương pháp đâm như: Phương pháp đo độ cứng Brinell Nguyên lý phương pháp ấn viên bi thép cứng, lên bề mặt mẫu tác dụng tải trọng P, bề mặt mẫu có vết lõm hình chỏm cầu Số đo Brinell tính biểu thức: HB = 2P ( πD  D − D − d  ) 0.5   Trong đó: D: Đường kính viên vi, mm d: Đường kính vết lõm, mm Hình 1: Đo độ cứng Brinell Phương pháp cho phép đo vật liệu có độ cứng nhỏ 450 HB để tránh biến dạng cho viên bi Độcứng viên bi theo thang Vicker không bé 850 HV Phương pháp đo độ cứng Rockwell Phương pháp tiến hành cách dùng mũi đâm kim cương có dạng hình nón, góc đỉnh 120 dùng mũi đâm bi thép có đường kính d = (1.6  12.7) mm đâm lên bề mặt vật liệu Số đo độ cứng Rockwell xác định hiệu số chiều sâu công thức đây: HRX = M − h 0.002 X: Chỉ thang đo sử dụng (A, B, C, D, E, R, M) M: Giới hạn thang đo M = 100 → mũi đâm kim cương (thang A, C, D) M = 130 → mũi đâm bi thép (thang B, E, R, M) h = h2 – h1: Chiều sâu vết lõm, mm (Hiện đo máy → kết ngay) h1: Độ sâu tải phụ, mm h2: Độ sâu tải chính, mm Hình 2: Đo độ cứng Rockwell Đo phương pháp Rockwell cho phép đo mẫu có độ cứng cao 450 HB mẫu mỏng, nhỏ 1.2 mm Phương pháp cho phép thay đổi tải trọng pham vi rộng mà không làm thay đổi giá trị đo độ cứng, bảo đảm quy luật đồng dạng mũi đâm Ngoài thời gian đo nhanh (từ – 10 giây) Phương pháp đo độ cứng Vicker Phương pháp Vicker nguyên lý đo giống phương pháp Brinell, thay mũi bi mũi kim cương hình tháp, có góc hai mặt bên 1360 Tải trọng sử dụng P = 50 ÷ 1500N, phụ thuộc vào chiều dày mẫu đo Đo theo phương pháp Vicker áp dụng cho chi tiết cứng mềm, số đo độ cứng không phụ thuộc vào tải trọng HV = 2P  1.854P sin = kG / mm 2 2 d d Trong đó: d: Đường chéo vết lõm, mm Hình 3: Đo độ cứng Vicker Đo phương pháp Vicker thường dùng để đo độ cứng vật mỏng, lớp thấm… III- Nội dung thí nghiệm Đo độ cứng sử dụng máy HR 400 - Đo độ cứng phương pháp Brinell (HB) Rockwell (HR) - Sử dụng mẫu thép carbon C45 nhiệt luyện nhiệt độ khác - Mài đánh bóng mẫu trước đo - Sử dụng đầu đo kim cương - Tiến hành đo: + Đặt mẫu lên đế + Cài đặt chương trình đo + Đo lần lấy giá trị trung bình Đo độ cứng sử dụng máy HM 200 - Đo độ cứng phương phápVicker (HV) - Sử dụng mẫu thép carbon C45 nhiệt luyện nhiệt độ khác - Sử dụng đầu đâm kim cương - Mài đánh bóng mẫu trước đo - Tiến hành đo: + Đặt mẫu lên đế + Cài đặt chương trình đo + Đo lần lấy giá trị trung bình IV- Báo cáo thí nghiệm Đo độ cứng Thép (HRA): Mẫu thép C25, 20X nhiệt luyện Tải trọng(N) Lần Lần Lần Trung bình Tải trọng(N) Lần Lần Lần Trung bình Lần Lần Lần Trung bình HRA HRC (quy đổi từ HRA) HRA HRC (quy đổi từ HRA) Mẫu thép C45, 40X nhiệt luyện Tải trọng(N) HRA HRC (quy đổi từ HRA) Tải trọng(N) Lần Lần Lần Trung bình HRA HRC (quy đổi từ HRA) Nhận xét: Đo độ cứng Nhôm, đồng (HV): Nhôm HV Tải trọng(N) Lần Lần Lần Trung bình HV Tải trọng(N) Lần Lần Lần Trung bình d1 d2 Đồng d1 d2 Nhận xét: Bài thí nghiệm: QUAN SÁT CẤU TRÚC TẾ VI I- Mục đích yêu cầu - Thực hành mài mẫu, đánh bóng, tẩm thực quan sát tổ chức tế vi mẫu gang, thép kính hiển - Tầm quan trọng cơng tác chuẩn bị mẫu ảnh hưởng trình đến kết thu - Nhận biết phân biệt loại gang - Phân biệt tổ chức tế vi thép sau nhiệt luyện nhiệt độ khác II- Cơ sở lý thuyết Phân biệt tổ chức tế vi chuyển pha thép sau nhiệt luyện • Thép Cacbon Thép Cacbon gồm nguyên tố: + C ≤ 2,14%; Mn ≤ 0,8%; Si ≤ 0,4%; P ≤ 0,05%; S ≤ 0,05% + Cr, Ni, Cu ≤0,3%; Mo, Ti ≤ 0,05% Ảnh hưởng Carbon đến tổ chức tế vi: - C < 0,76% tổ chức Ferit + Peclit – thép trước tích - C = 0,76% tổ chức Peclit – thép tích - C > 0,76% tổ chức Peclit + XeII – thép sau tích Sau nhiệt luyện nhiệt độ khác cho tổ chức tế vi khác • Thép hợp kim Thép hợp kim gồm nguyên tố: Mn = 0,8 - 1,0%; Si = 0,5 - 0,8%; Cr = 0,5 - 0,8%; Ni = 0,5 - 0,8%; W = 0,1 - 0,5%; Mo = 0,05 - 0,2%; Ti ≥ 0,1%; Cu ≥ 0,3%; B ≥ 0,0005% Cứ 1% nguyên tố hợp kim làm giảm điểm Ms (nhiệt độ bắt đầu) : Mn – 45o; Cr – 35o; Ni – 26o; Mo – 25o III- Nội dung thí nghiệm Mài mẫu Chuẩn bị mẫu: mẫu thép C25, 20X, C45, 40X (đã đo độ cứng trước) a) Mài thô - Sử dụng máy mài - Sử dụng loại giấy nhám từ 100 đến 1000 để mài mẫu từ thô đến mịn - Khi mài tiến hành theo chiều Yêu cầu tạo bề mặt tương đối phẳng, có vết xước song song Sau đó, ta quay mẫu 900 mài tiếp, tạo bề mặt phẳng mới, hệ xước xóa hết vết hệ xước cũ - Mỗi loại giấy nhám, ta mài 3-5 lần, lặp lại số giấy nhám mịn hơn, tờ giấy nhám mịn - Chú ý không để nhiệt độ tăng nhiệt độ chuyển biến pha mẫu mài b) Đánh bóng - Sử dụng nỉ để đánh bóng mẫu - Khi đánh bóng, sử dụng dung dịch đánh bóng nhỏ liên tục lên miếng nỉ Thành phần dung dịch đánh bóng trình bày Bảng Bảng 1: Dung dịch dùng đánh bóng Hóa chất Cr2 O3 Al2 O3 Paraphin Axit ơleic C17H33CO2H Dầu hỏa Na2 CO3 Dung dịch oxit crôm (%) Mịn Trung bình Thơ 72 76 86 24 20 12 1,8 1,8 2 0,2 0,2 - Dung dịch oxit nhơm (%) Mịn Trung bình Thơ 32 35 37 32 35 37 30 24 20 3 2 1 - Đánh bóng cho dến bề mặt khơng cịn vết xước (khơng nên đánh bóng lâu, dễ làm tróc pha cứng mềm) - Sau đánh bóng, mẫu rửa sấy khô - Nếu quan sát kính hiển vi thấy cịn nhiều vết xước, phải đánh bóng lại Tẩm thực Để hạn chế vết xước nhỏ đánh bóng chưa tốt, vết nứt tế vi, rỗ khí, xỉ tạp chất, số pha tổ chức cacbit, graphit, chì… tiến hành tẩm mực mẫu - Khi tẩm thực, nhúng bề mặt mẫu vào dung dịch Một số loại dung dịch tẩm thực thường dùng cho gang thép trình bày Bảng Bảng 2: Các dung dịch tẩm thực thông dụng sử dụng cho gang thép Thành phần dung dịch % dung dịch axit HNO3 cồn Công dụng Gang, thép carbon Axit HCl/Axit HNO3 tỷ lệ 3/1 Thép hợp kim - Sau tiếp xúc với dung dịch tẩm thực, bề mặt mẫu ngả từ màu sáng sang màu xám kết thúc tẩm thực Tránh để mẫu lâu, mẫu có màu đen khơng quan sát - Tẩm thực xong, sử dụng bơng gịn rửa bề mặt vịi nước chảy, sau rửa lại cồn đem sấy khô Quan sát tổ chức tế vi thép Quan sát tổ chức tế vi loại gang kính hiển vi soi kim tương nghịch đảo có camera chụp ảnh tổ chức tế vi: Model GX41-Olympus-Philipin Quan sát mẫu trước sau tẩm thực kính hiển vi với độ phóng đại 50X, 100X, 200X Mẫu xuất đường biên giới nhỏ, đứt đoạn tẩm thực chưa đủ thời gian, phải đem tẩm thực lại Ngược lại, đường biên giới to, đậm, độ tương phản bề mặt thời gian tẩm thực dài, nồng độ dung dịch cao nên phải đem đánh bóng tẩm thực lại IV- Báo cáo thí nghiệm ... chéo vết lõm, mm Hình 3: Đo độ cứng Vicker Đo phương pháp Vicker thường dùng để đo độ cứng vật mỏng, lớp thấm… III- Nội dung thí nghiệm Đo độ cứng sử dụng máy HR 400 - Đo độ cứng phương pháp Brinell... mm Hình 1: Đo độ cứng Brinell Phương pháp cho phép đo vật liệu có độ cứng nhỏ 450 HB để tránh biến dạng cho viên bi Đ? ?cứng viên bi theo thang Vicker không bé 850 HV Phương pháp đo độ cứng Rockwell... thành vết xước Căn vào lực ấn, chiều sâu, chiều rộng vết xước để tính số đo độ cứng Trong thí nghiệm này, tiến hành đo độ cứng kim loại phương pháp đâm như: Phương pháp đo độ cứng Brinell Nguyên