Giáo trình Vật liệu cơ khí Công nghệ kỹ thuật cơ khí

Vật liệu khí Lâm Hồng Cảm TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin đƣợc phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Vật liệu khí học phần nghiên cứu cấu tạo tính chất vật liệu chủ yếu ngành khí nhƣ gang thép, hợp kim màu số vật liệu phi kim…Nhằm giúp cho việc chọn vật liệu đạt tính hợp lý, kinh tế đạt đƣợc yêu cầu kỹ thuật sản phẩm Ngồi học phần cịn cung cấp kiến thức cơng nghệ nhiệt luyện, hóa nhiệt luyện để đạt đƣợc tính chi tiết theo u cầu Giáo trình Vật liệu khí đƣợc biên soạn theo chƣơng trình chi tiết học phần đƣợc hội đồng sƣ phạm nhà trƣờng thông qua Nội dung giáo trình đƣợc biên soạn với thời lƣợng 30 tiết gồm chƣơng: Chương 1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ KIM LOẠI VÀ HỢP KIM Chương 2: THÉP Chương 3: GANG VÀ HỢP KIM MÀU Chương 4: NHIỆT LUYỆN VÀ HÓA NHIỆT LUYỆN Chương 5: MỘT SỐ VẬT LIỆU PHI KIM LOẠI Mặc dù có nhiều cố gắng nhƣng chắn giáo trình khơng tránh khỏi sơ sót Rất mong đóng góp ý kiến thầy cô đồng nghiệp ngƣời sử dụng để giáo trình đƣợc hồn chỉnh Xin thành thật cảm ơn Thủ Đức, ngày tháng năm 2018 Chủ biên Lâm Hồng Cảm Trang Vật liệu khí Lâm Hồng Cảm Trang Vật liệu khí Lâm Hồng Cảm MỤC LỤC LỜI GIỚI THIỆU Chƣơng NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ KIM LOẠI VÀ HỢP KIM .7 1.1 CẤU TẠO CỦA KIM LOẠI VÀ HỢP KIM .7 1.1.1 Cấu tạo tinh thể kim loại nguyên chất .7 1.1.2 Cấu tạo hợp kim 1.1.3.Tính ƣu việt hợp kim 10 1.2 TÍNH CHẤT CHUNG CỦA KIM LOẠI VÀ HỢP KIM 10 1.2.1 Lý tính 10 1.2.2 Hóa tính 11 1.2.3 Cơ tính 11 1.2.4 Tính cơng nghệ 14 CÂU HỎI ÔN TẬP 15 CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM 15 Chƣơng THÉP 15 2.1 PHÂN LOẠI THÉP .20 2.1.1.Phân loại theo tính sử dụng: 20 2.1.2 Phân loại theo thành phần tạp chất có hại 21 2.1.3 Theo phƣơng pháp khử Oxy 21 2.2 THÉP CACBON 21 2.2.1 Thép cacbon kết cấu .21 2.2.2 Thép cacbon dụng cụ 22 Hình 2.3: Một số chi tiết thường làm thép cac bon dụng cụ 22 2.2.3 Ƣu, khuyết điểm thép cacbon 22 2.3 THÉP HỢP KIM 23 2.3.1 Ảnh hƣởng số nguyên tố hợp kim đến tính chất thép 23 2.3.2 Ký hiệu 23 2.3.3 Tính chất cơng dụng 23 CÂU HỎI ÔN TẬP 32 CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM 32 Chƣơng GANG VÀ HỢP KIM MÀU .37 3.1.GANG 37 Trang Vật liệu khí Lâm Hồng Cảm 3.1.1 Gang xám 37 3.1.2 Gang trắng 38 3.1.3 Gang dẻo 39 3.1.4 Gang cầu 40 3.2 HỢP KIM MÀU 41 3.2.1 Nhôm hợp kim nhôm 41 3.2.2 Đồng hợp kim đồng 44 3.2.3 Vài hợp kim màu khác 46 CÂU HỎI ÔN TẬP 51 CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM 51 Chƣơng NHIỆT LUYỆN VÀ HÓA NHIỆT LUYỆN 58 4.1 GIẢN ĐỒ TRẠNG THÁI Fe-C 58 4.1.1 Khái niệm giản đồ trạng thái Fe-C 58 4.1.2 Cấu tạo giản đồ trạng thái F 58 4.1.3 Tọa độ số điểm giản đồ 59 4.1.4 Các đƣờng giản đồ 59 4.1.5 Các tổ chức pha giản đồ 59 4.1.6 Vài tính chất chung thép gang 61 4.2 NHIỆT LUYỆN 61 4.2.1 Khái niệm 61 4.2.2 Các phƣơng pháp nhiệt luyện 62 4.3 HÓA NHIỆT LUYỆN KIM LOẠI VÀ HỢP KIM 69 4.3.1 Khái niệm hóa nhiệt luyện 69 4.3.2 Các phƣơng pháp hóa nhiệt luyện 69 CÂU HỎI ÔN TẬP 73 CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM 73 Chƣơng 5: MỘT SỐ VẬT LIỆU PHI KIM 79 5.1 ĐÁ MÀI 79 5.1.1.Công dụng cấu trúc đá mài 79 5.1.2 Vật liệu hạt mài: 80 5.1.3 Chất kết dính: 81 5.1.4 Độ cứng: 82 5.2 VẬT LIỆU GỐM (Vật liệu ceramic) 83 5.2.1 Khái niệm vật liệu gốm 83 5.2.2 Chế tạo vật liệu gốm 83 5.2.3 Các loại gốm ứng dụng 84 Trang Vật liệu khí Lâm Hồng Cảm 5.2.4 Tráng gốm (phủ gốm) 85 5.3 VẬT LIỆU THIÊU KẾT .85 5.3.1 Khái niệm .85 5.3.2 Qui trình sản xuất 85 5.3.3 Ƣu nhƣợc điểm kỹ thuật thiêu kết 87 5.4 CHẤT DẺO 87 5.4.1 Khái niệm .87 5.4.2 Phân loại chất dẻo 87 5.4.3 Chất dẻo nhiệt dẻo 88 5.4.4 Chất dẻo nhiệt rắn 91 5.5 VẬT LIỆU COMPOZIT 91 5.5.1 Khái niệm .91 5.5.2 Các loại vật liệu compozit thông dụng .92 CÂU HỎI ÔN TẬP 94 CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM 94 Phụ lục: 98 HỆ THỐNG KÝ HIỆU VẬT LIỆU KIM LOẠI THEO TIÊU CHUẨN SỐ NƢỚC 98 Trang Vật liệu khí Lâm Hồng Cảm Trang Vật liệu khí Lâm Hồng Cảm Chƣơng NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ KIM LOẠI VÀ HỢP KIM MỤC TIÊU Học xong chƣơng 1, ngƣời học có khả năng: Kiến thức - Mơ tả cấu tạo tinh thể kim loại nguyên chất hợp kim - Trình bày tính chất kim loại hợp kim (lý tính, hóa tính, tính, tính cơng nghệ ) Kỹ Tính tốn số thơng số đặc trưng lí tính, tính kim loại hợp kim NỘI DUNG 1.1 CẤU TẠO CỦA KIM LOẠI VÀ HỢP KIM 1.1.1 Cấu tạo tinh thể kim loại nguyên chất Các vật liệu phi kim loại có cấu tạo vơ định hình, kim loại có cấu tạo tinh thể - Ở trạng thái rắn, nguyên tử kim loại xếp khơng gian theo vị trí định gọi mạng tinh thể (hình 1.1) - Phần nhỏ đặc trƣng cho loại mạng tinh thể gọi ô bản, ô lại với ta đƣợc mạng tinh thể - Trong mạng tinh thể nguyên tử nằm mép ô gọi nút mạng Hình 1.1: Mạng tinh thể, khối Các mạng tinh thể thƣờng gặp kim loại (hình 1.2) là: 1.1.1.1 Mạng lập phương thể tâm (hình 1.2a) - Nguyên tử nằm đỉnh (nút) tâm khối lập phƣơng - Mạng có Cr, W, Mo… 1.1.1.2 Mạng lập phương diện tâm (hình 1.2b) - Nguyên tử nằm đỉnh tâm mặt bên khối lập phƣơng - Mạng thƣờng có kim loại Cu, Al, Ni Trang Vật liệu khí Lâm Hồng Cảm 1.1.1.3 Mạng lục giác xếp chặt (hình 1.2c) - Các nguyên tử nằm ở: + Đỉnh tâm mặt đáy + Tâm khối lăng trụ tam giác xen kẽ - Mạng thƣờng có kim loại: Zn, Mg, Ti… a) b) c) Hình 1.2 Mạng tinh thể kim loại nguyên chất a Mạng lập phương thể tâm b Mạng lập phương diện tâm c Mạng lục giác xếp chặt Khi kim loại nóng chảy xếp theo mạng tinh thể bị phá vỡ, ngƣợc lại đơng đặc mạng tinh thể đƣợc thành lập Do q trình đơng đặc kim loại cịn gọi q trình kết tinh Đa số kim loại từ nhiệt độ thƣờng nung nung đến nhiệt độ nóng chảy kiểu mạng tinh thể khơng thay đổi Nhƣng có số kim loại có tính đặc biệt trạng thái rắn nung nóng đến nhiệt độ định (chƣa đạt đến nhiệt độ nóng chảy) chuyển sang kiểu mạng tinh thể khác Tính chất gọi tính thù hình Thí dụ: Ngun tử Fe: - t0  9110: mạng lập phƣơng thể tâm (còn gọi Fe) - 9110  t0 13920: mạng lập phƣơng diện tâm (còn gọi Fe) - 13920  t0 15390: mạng lập phƣơng thể tâm (còn gọi Fe) Trong thực tế, xếp mạng tinh thể bên kim loại khối đồng mà gồm nhiều khối nhỏ có xếp tƣơng đối đồng với gọi đơn tinh thể (hạt) (hình 1.3) Các đơn tinh thể liên kết bền vững với gọi đa tinh thể Một đơn tinh thể gọi hạt Đa tinh thể gọi đa hạt Hạt nhỏ độ bền độ dai va đập kim loại cao (hình 1.3) Trang Vật liệu khí Lâm Hồng Cảm Đơn tinh thể Biên giới hạt Hình 1.3: Mạng tinh thể thực tế kim loại (đa tinh thể) 1.1.2 Cấu tạo hợp kim Hợp kim vật thể nhiều ngun tố Trong ngun tố kim loại mang tính chất kim loại Cấu tạo hợp kim thƣờng dạng sau: 1.1.2.1.Dung dịch rắn Hợp kim dạng dung dịch rắn có đặc điểm: - Một nguyên tố giữ nguyên kiểu mạng gọi dung mơi - Ngun tố hịa tan đặn vào gọi nguyên tố hòa tan Dung dịch rắn chia làm loại: a- Dung dịch rắn thay (hình 1.4a): ngun tử ngun tố hịa tan thay số nguyên tử nguyên tố dung môi nút mạng Trong dung dịch rắn thay thế, đƣờng kính nguyên tử nguyên tố dung mơi hịa tan gần Thí dụ: Đồng thau (Cu Zn) b- Dung dịch rắn xen kẻ (hình 1.4b): ngun tử ngun tố hịa tan xen kẻ vào lỗ hỏng nút mạng nguyên tố dung môi Trong dung dịch rắn xen kẽ, đƣờng kính nguyên tử nguyên tố dung mơi lớn nhiều so với ngun tố hịa tan gần Thí dụ: Fe C Nguyên tố hịa tan Ngun tố dung mơi a) b) Hình 1.4: Dung dịch rắn a- Dung dịch rắn thay b- Dung dịch rắn xen kẽ 1.1.2.2 Hợp chất hóa học Các nguyên tố khác hợp kim tác dụng hóa học với đƣợc biểu diễn cơng thức hóa học Thƣờng có độ cứng cao Thí dụ: cạc bit sắt hay Xementit hợp chất hóa học Fe C có cơng thức hóa học Fe3C, có độ cứng cao Trang Vật liệu khí Lâm Hồng Cảm 1.1.2.3 Hỗn hợp học Có đặc điểm: - Các nguyên tố thành phần khác kích thƣớc mạng tinh thể - Các nguyên tử nguyên tố thành phần tập hợp thành hạt riêng lẻ, phân biệt đƣợc rõ tổ chức tế vi 1.1.3.Tính ƣu việt hợp kim So với kim loại nguyên chất, hợp kim có nhiều ƣu điểm hơn: - Dễ luyện kim khơng cần khử tạp chất - Độ cứng, độ bền cao nhờ nhiệt luyện - Tính cơng nghệ cao hơn: dễ đúc, dễ cắt gọt… - Hệ số dãn nở nhiệt nhỏ hơn… Hầu hết chi tiết máy làm hợp kim hay kim loại nguyên chất 1.2 TÍNH CHẤT CHUNG CỦA KIM LOẠI VÀ HỢP KIM 1.2.1 Lý tính 1.2.1.1 Khối lượng riêng: Là khối lƣợng đơn vị thể tích = (kg/m3) m: khối lƣợng V: thể tích 1.2.1.2 Tính nóng chảy - Kim loại có tính chảy lỗng nung nóng đơng đặc làm nguội - Điểm nóng chảy nhiệt độ kim loại bắt đầu nóng chảy 1.2.1.3 Tính dẫn nhiệt - Là tính truyền nhiệt kim loại bị đốt nóng làm lạnh - Tính dẫn nhiệt tốt dễ đốt nóng nhanh đồng nhƣ dễ làm nguội nhanh 1.2.1.4 Tính dãn nở nhiệt Khi bị đốt nóng kim loại dãn nở làm nguội co lại 1.2.1.5 Tính dẫn điện Là khả cho dịng điện qua, điện trở nhỏ tính dẫn điện mạnh 1.2.1.6 Tính nhiễm từ Là khả bị từ hóa đặt từ trƣờng - Co, Ni, Fe hợp kim sắt có tính nhiễm từ Hầu hết kim loại khác khơng có tính nhiễm từ - Nhiệt độ tăng tính nhiễm từ giảm Trang 10 Vật liệu khí Lâm Hồng Cảm 5.4.4 Chất dẻo nhiệt rắn (chất dẻo cứng nóng) Điển hình chất dẻo bakelite cịn có tên phenol–formaldehyde Đây chất dẻo nhiệt rắn đƣợc sử dụng rộng rãi Khi chế tạo thành sản phẩm ngƣời ta phải trộn thêm chất độn nhƣ bột gỗ, amian, sợi thuỷ tinh v.v ép thành sản phẩm sấy nóng nhiệt độ khoảng 1500C để chi tiết cứng lại Loại chất dẻo làm việc chịu đƣợc nhiệt độ 130–1500C, cách điện tốt, chịu đƣợc mơi trƣờng hố học axit mơi trƣờng kiềm, dung mơi hữu Khi nung nóng đến nhiệt độ cao bakêlit khơng nóng chảy mà bị phá huỷ cháy Một số công dụng: Trộn với sợi amian ép thành má thắng ô tô, xe gắn máy Trộn với bột gỗ làm tay nắm máy công cụ, tay điều khiển ô tô máy móc khác, chế tao hộp đựng dụng cụ, cán thành cách điện có chiều dày khác Trộn với graphit làm ổ trƣợt Tẩm nhựa bakêlit lên giấy thấm làm giấy cách điện gọi giấy hêtinac dùng bọc búi dây máy biến áp động điện Độn sợi thuỷ tinh chế tạo bánh chạy êm bị mài mịn cần làm nguội nƣớc Hình 5.14: Một số chi tiếc khí làm chất dẻo Bakelit a Ổ trượt; b Bánh răng; c.Tấm cách điện 5.5 VẬT LIỆU COMPOSITE 5.5.1 Khái niệm Vật liệu composite vật liệu đƣợc chế tạo từ hai hay nhiều vật liệu khác kết hợp lại, phải gồm hai loại thành phần vật liệu khác tính chất : loại vật liệu phải bền gọi vật liệu cốt đóng vai trị chịu lực, loại phải dẻo gọi vật liệu đóng vai trị liên kết vật liệu cốt lại với Vật liệu composite vừa có tính bền cao vừa có tính dẻo cao, mà tính chất khơng vật liệu thơng thƣờng có đƣợc Tuy nhiên để có đƣợc tính chất này, ta lấy vật liệu chế tạo đƣợc mà phải chọn cho vật liệu cốt (bền cao) vật liệu (dẻo cao) phải có hệ số giãn nở nhiệt gần để trình sử dụng liên kết chúng không bị phá huỷ giãn nở không đồng Trang 91 Vật liệu khí Lâm Hồng Cảm Hình 5.15: Cấu tạo chung vật liệu composite 5.5.2 Các loại vật liệu composite thông dụng 5.5.2.1 Composite sợi thủy tinh Sợi thuỷ tinh loại vật liệu composite thông dụng nay, đƣợc chế tạo sợi cốt thuỷ tinh silicat chất lƣợng cao vật liệu bọc xung quanh loại chất dẻo nhóm polyeste chất dẻo nhiệt dẻo khác Sợi thuỷ tinh có độ bền cao, độ dẻo cao, chịu va đập tốt, đặc biệt chống ăn mịn hố học tốt, dùng thay cho chi tiết thép có độ bền trung bình Nhƣng sợi thuỷ tinh có ƣu điểm thép không bị sét rỉ nhẹ (khối lƣợng riêng khoảng 1,2–1,4 g/cm3) Sợi thuỷ tinh dùng để chế tạo vỏ máy giặt, vỏ ca nô, vỏ cabin ô tô, mui xe du lịch, ngăn buồng lái buồng máy, buồng hành khách máy bay, làm dây cáp quang, số chi tiết chịu lực bên tàu du hành vũ trụ Hình 5.16: Một số kết cấu vật liệu composite sợi thủy tinh a Thùng rác; b.Vỏ máy giặt; c.Vỏ ca nô 5.5.2.2 Composite sợi carbon Sợi cacbon loại composite cao cấp, đƣợc chế tạo gồm sợi cốt gọi sợi carbon vật liệu loại chất dẻo nhƣ polyeste, epoxi, polyimid Sợi cốt carbon đƣợc chế tạo từ sợi chất dẻo công nghệ đặc biệt mà nƣớc ta chƣa chế tạo đƣợc Sợi carbon có độ bền cao, chống ăn mịn hố học tốt, chịu nhiệt cao, dùng để chế tạo số chi tiết chịu lực ô tô, máy bay, tàu thuỷ nhƣ mũi máy bay, cản ô tô, vành xe, chi tiết tàu vũ trụ, tàu thoi Trang 92 Vật liệu khí Lâm Hồng Cảm Hình 5.17: Một số c kết cấu vật liệu composite sợi carbon a Thân vợt tennis; b Thân xe đua Trang 93 Vật liệu khí Lâm Hồng Cảm NỘI DUNG ÔN TẬP A CÂU HỎI TỰ LUẬN 1- Trình bày cơng dụng mơ tả cấu trúc đá mài? 2- So sánh khác biệt khái niệm độ cứng hạt mài độ cứng đá mài? 3- Vật liệu gốm gì? Cho biết ƣu nhƣợc điểm vật liệu gốm kỹ thuật dùng ngành chế tạo máy? 4- Trình bày đặc điểm phạm vi sử dụng loại gốm ôxit nhôm (Al203), gốm silic nitrua (Si3N4), gốm than Vật liệu thiêu kết gì? Mơ tả qui trình sản xuất vật liệu thiêu kết? 6- Trình bày khái niệm chất dẻo? 7- Cho biết cách phân biệt chất dẻo nhiết dẻo chất dẻo nhiệt rắn tác dụng nhiệt? 8- Trình bày đặc điểm phạm vi ứng dụng chất dẻo PE, PS, PVC? 9- Trình bày khái niệm vật liệu composite? 10- Mô tả cấu tạo phạm vi ứng dụng vật liệu composite sợi thủy tinh, sợi cacbon? B CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM Thành phần đá mài a Hạt mài b Chất dính kết c Lỗ trống đá mài d Cả a, b, c Hạt mài coridon làm từ vật liệu là: a SiC b Kim cƣơng c Al203 d B4C Hạt mài coridon thường có màu thay đổi từ nâu sẫm đến hồng dùng để mài: a Thép cứng b Thép chƣa cứng c Thép hợp kim cao d Hợp kim cứng Trong đá mài, chất dính kết giữ nhiệm vụ: a Liên kết hạt mài b Tạo hình dáng đá mài c Tạo kích thƣớc đá mài d Cả a, b, c Chất dính kết Bakelit (B) không chịu nhiệt độ cao Nhưngchịu lực va đạp tốt, đá mài loại thường dùngđể: a Mài lỗ kim loại cứng b Mài bóng, mài tinh c Mài thơ cắt đứt., mài ba-via d Mài định hình Chất kết dính Vunkahit (V) gồm 70% cao su 30% lưu huỳnh có độ bền tính đàn hồi cao nên giữ tốt profile đá Đá mài loại thường dùngđể: a Đá mài định hình b Đá mài bóng, mài tinh c Cả a b d Đá mà thơ Khi nói đến độ cứng đá mài hiểu là: a Độ cứng hạt mài Trang 94 Vật liệu khí Lâm Hồng Cảm b Khả chịu nhiệt chất dính kết c Khả tách rời hạt mài bị cùn khỏi đá d Hạt mài lớn, cấu trúc đá chặt Độ cứng độ bền đá mài định bởi: a Độ cứng hạt mài b Chất dính kết c Vật liệu dùng làm hạt mài d Kích thƣớc hạt mài Khi gia cơng vật liệu cứng mài phải chọn loại đá mài sau đây: a Đá mềm b Đá mềm vừa c Đá cứng vừa d Đá cứng 10 Vật liệu gốm vật liệu: a Bột kim loại b Phi kim loại hữu c Phi kim loại, vô d Cả a b 11 Những vật liệu gốm đại gọi gốm kỹ thuật hay gốm cơng suất cao, dùng ngành chế tạo máycó ưu điểm: a Độ cứng độ bền kéo cao b Độ cứng độ bền nén cao c Độ bền nhiệt cao d Cả b c 12 Gốm thường dùng làm phận cách điện máy móc, thiết bị gia nhiệt (máy sưởi nhỏ/thiết bị nung) điện, công tắc đèn là: a Gốm than b Gốm thạch anh (gốm silicat) c Gốm silic cacbua (SiC) d Gốm silic nitrua (Si3N4) 13 Gốm ôxit nhôm (Al203)được dùng làm dao cắt kim loại cao tốc có độ cứng độ bền mài mịn cao khả chịu nhiệt đến: a 650°C b 1000°C c 1500°C d 2000°C 14 Vịng bi gốm có độ cứng, độ mài mòn, độ bền nhiệt cao, độ bền ép chống ăn mịn hóa chất lớn độ dai tạm đủ Vòng bi nầy làm gốm: a Gốm silic nitrua (Si3N4) b Gốm silic cacbua (SiC:) c Gốm than d Gốm thạch anh (gốm silicat) 15 Gốm than làm từ carbon với silic cacbua có độ bền kéo, bền nén, nhiệt cao độ bền mòn cực đại Những chi tiết sau làm từ gốm than: a Bạc trƣợt b Ổ lăn c Đĩa thắng công suất cao d Đầu phun sợi 16 Vật liệu thiêu kết vật liệu sản xuất từ: a Bột phi kim hữu b Bột kim loại c Bột phi kim vô d Cả a,b,c loại đƣợc 17 Quá trình chế tạo vật liệu thiêu kết, bột kim loại tạo phương pháp: a Nghiền kim loại rắn b.Điện phân c Phun sƣơng kim loại nóng chảy d a c 18 Hợp kim cứng cac bit bao gồm bột: a WC + TaC + Co b WC + TiC + Cr c TiC + TaC + Cr d WC + TiC + Co Trang 95 Vật liệu khí Lâm Hồng Cảm 19 Chất dẻo sản xuất từ: a Vật liệu hữu b Vật liệu vô c Vật liệu hữu kết hợp vô d Vật liệu nhiều thành phần 20 Trong q trình nung nóng làm nguội tính chất lý hố chất dẻo nhiệt dẻo sẽ: a Thay đổi hoàn toàn b Thay đổi phần c Không thay đổi d Thay đổi tùy loại chất dẻo 21 Trong chất dẻo sau đây, chất dẻo chất dẻo nhiệt dẻo: a Teflon–4 (polytetrafluoetylen) b PP (polypropylen) c Bakêlit (phenol–formaldehyd) d PVC (polyvinylclorua) 22 Kim tiêm, ống truyền dịch y tế thường làm chất dẻo: a PVC b PS c PP d PE 23 Nhược điểm chủ yếu chất dẻo PE (polyetylen) không chịu nhiệt đến: a 800C b 1300C c 1500C d 1800C 24 PVC kí hiệu tắt chất dẻo: a Polystyren b Polyvinylclorua c Polytetrafluoetylen d Polypropylen 25 Chất dẻo ứng dụng rộng rãi đời sống nhiều ngành công nghiệp làm vải giả da (ximili), vỏ quạt bàn, vỏ TV, radio, bàn, ghế, vỏ máy giặt, máy tính chất dẻo: a PE b PS c PP d PVC 26 Chất dẻo có tính chịu nóng tốt (đến 300 C) chịu lạnh tốt (đến -1960C), có tính chống ăn mịn hố học tốt thường phủ lên chảo khơng dính là: a PP b PVC c Teflon–4 d PS 27 Sản phẩm từ nhựa khơng nên dùng để đựng thức ăn nóng (trên 70oC) tổn hại đến gan: a PE b PS c PP d PVC 28 Trong vật liệu composit, vật liệu cốt đóng vai trị chịu lực cần phải đạt tính chất sau đây: a Tính bền cao b Độ cứng cao c Tính dẻo cao d Tính chống ăn mịn cao 29 Chất dẻo sau không chịu nước sôi: a PE b PP c Teflon–4 d PVC 30 Vật liệu compozit vừa có tính bền cao vừa có tính dẻo cao Muốn đạt tính chất nầy, yêu cầu vật liệu cốt vật liệu phải có: a Độ cứng gần b Nhiệt nóng chảy gần c Hệ số giãn nở nhiệt gần d Cả a, b, c Trang 96 Vật liệu khí Lâm Hồng Cảm 31 So với composite sợi thuỷ tinh composite sợi cacbon có: a Độ bền tính chịu nhiệt thấp b Độ bền tính chịu nhiệt cao c Độ bền cao hơn, tính chịu nhiệt thấp d Độ bền thấp hơn, tính chịu nhiệt cao Trang 97 Vật liệu khí Lâm Hồng Cảm Phụ lục: HỆ THỐNG KÝ HIỆU VẬT LIỆU KIM LOẠI THEO TIÊU CHUẨN SỐ NƢỚC Mỗi nƣớc có tiêu chuẩn quy định mác (ký hiệu) nhƣ yêu cầu kỹ thuật cho sản phẩm kim loại có cách viết tên kí hiệu (mác) khác Ngoài tiêu chuẩn Việt Nam nhƣ trình bày, thƣờng gặp tiêu chuẩn quốc tế nƣớc lớn giới: Mỹ, Nhật, Nga, Trung quốc, Pháp, Đức, Anh, EU Tổ chức tiêu chuẩn Quốc tế ISO (International Standard Organization) có đƣa tiêu chuẩn, song muộn nƣớc cơng nghiệp phát triển họ có hệ thống kí hiệu từ trƣớc quen dùng, khơng dễ sửa đổi, có tác dụng với nƣớc phát triển, xây dựng tiêu chuẩn Theo tiêu chuẩn ΓOCT Nga GB củaTrung Quốc a Đối với thép cacbon thông dụng Các loại thép quy định (đảm bảo) tính: ΓOCT có mác từ CT0 đến CT6; GB : A1 đến A7 (con số thứ tự cấp độ bền tăng dần) Để phân biệt thép sôi, nửa lặng lặng sau mác ΓOCT có KΠ, ΠC, CΠ; GB có F, b ( thép lặng khơng có đi) Các loại thép quy định (bảo đảm) thành phần: ΓOCT có mác từ БCT0 đến БCT6; GB: từ B1 đến B7 Các loại thép quy định (bảo đảm) tính lẫn thành phần: ΓOCT có mác từ БCT1 đến БCT5; GB có từ C2 đến C5 b Đối với thép cacbon kết cấu: ΓOCT GB có ký hiệu giống nhau: theo số phần vạn cacbon, ví dụ mác 45 thép cacbon kết cấu có 0,45 %C c Đối với thép cacbon dụng cụ: ΓOCT có mác từ Y7 đến Y13, GB có từ T7 đến T13 (số phần nghìn cacbon trung bình) d Đối với thép hợp kim: có chữ (chỉ nguyên tố hợp kim) lẫn số (chỉ lƣợng bon nguyên tố hợp kim) theo nguyên tắc: - số đầu phần vạn bon - Tiếp theo ký hiệu nguyên tố số phần trăm (< 1% khơng cần ghi) ΓOCT dùng chữ Nga để ký hiệu nguyên tố hợp kim nhƣ sau: X crôm, H niken, B vonfram, M molipden, T titan, K coban, C silic, P bo; Φ vanadi; ҒO nhôm; д đồng; Б niobi; Ц ziếccôn; A nitơ; Ч đất hiếm; Riêng chữ A sau thép chất lƣợng cao S, P GB dùng ký hiệu hóa học để biểu thị ngun tố Ví dụ: 12XH3A, 12CrNi3A thép có khoảng 0.12%C, l%Cr, khoảng 3%Ni với chất lƣợng cao XB Γ, CrWMn thép có khoảng l% C, khoảng l%Cr, khoảng l%Mn l% W e Đối với hợp kim màu ΓOCT ký hiệu nhƣ sau: - Д đura, tiếp sau số thứ tự Trang 98 Vật liệu khí Lâm Hồng Cảm Л latơng tiếp sau số phầm trăm đồng, Б brông tiếp sau dãy nguyên tố hợp kim dãy số phầm trăm nguyên tố tƣơng ứng GB ký hiệu hợp kim màu nhƣ sau: LF hợp kim nhôm chống gỉ, LY đura (cả hai loại, tiếp sau số thứ tự), ZL: Hợp kim nhôm đúc với số (trong số loại, ví dụ l Al-Si, Al-Cu) H latông, tiếp sau phần trăm đồng, Q brông tiếp sau nguyên tố hợp kim chính, số phần trăm nguyên tố tổng nguyên tố khác f Đối với gang ΓOCT ký hiệu nhƣ sau : CЧ gang xám số σb (kg/mm2) BЧ gang cầu số σb (kg/mm2) KЧ gang dẻo với số σb (kg/mm2) δ(%) GB ký hiệu gang nhƣ sau: HT cho gang xám số σb (MPa) QT cho gang cầu số σb (MPa) δ (%) KTH cho gang dẻo ferit KTZ cho gang dẻo peclit số σb (MPa) δ (%) Theo tiêu chuẩn Mỹ Mỹ nƣớc có nhiều hệ thống tiêu chuẩn phức tạp, song có ảnh huởng lớn đến giới (phổ biến sách giáo khoa tài liệu kỹ thuật) đặc biệt nƣớc hệ thống xã hội chủ nghĩa cũ Ở trình bày mác theo hệ tiêu chuẩn thƣờng đƣợc dùng loại vật liệu kim loại a Đối với thép cacbon thường: dùng ASTM (American Society for Testing and Materials) ký hiệu theo số tròn (42, 50, 60, 65) độ bền tối thiểu có đơn vị ksi (1ksi = 1000 psi = 6,8948MPa = 0,703kG/mm2) b Đối với bảng HSLA: thƣờng dùng SAE (Society for Automotive Engineers) ký hiệu bắt đầu số hai số chỉđộ bền tối thiểu có đơn vị ksi c Đối với thép C hợp kim kết cấu cho chế tạo máy: thƣờng dùng hệ thống AISI/SAE với bốn số số đầu loại thép, số cuối phần vạn cacbon nhƣ (bảngP1) Bảng P1 Ký hiệu thép hợp kim theo tiêu chuẩn AISI/SAE 10xx thép cacbon 4xxx thép Mo 11xx thép dễ cắt có S 5xxx thép Cr 12xx thép dễ cắt có S P 6xxx thép Cr-V 13xx thép Mn (1,00 - 1.765%) 7xxx thép W -Cr 15xx thép Mn (1.75%) 8xxx thép Ni-Cr-Mo 2xxx thép Ni 9xxx thép Si-Mn 3xxx thép Ni-Cr xxBxx thép B xxLxx thép chứa P Trang 99 Vật liệu khí Lâm Hồng Cảm Muốn biết thành phần cụ thể phải tra bảng Ví dụ thép 1038 có 0,35 - 0,42%C; 0,60 - 0,90%Mn; %P ≤ 0,040; %S ≤ 0,050 cho bán thành phẩm rèn, thanh, dây, cán nóng, cán tinh ống khơng rèn Nếu thép đƣợc bảo đảm độ thấm tơi đằng sau ký hiệu có thêm chữ H, ví dụ 5140 H d Đối với thép dụng cụ: thƣờng dùng hệ thống AISI (American iron and steel institute) đƣợc ký hiệu chữ đặc điểm thép thứ tự quy ƣớc theo (bảng P2) Bảng P2 Ký hiệu thép dụng cụ theo tiêu chuẩn AISI M Thép gió mơlípđen T Thép gió volfram (tungsten) H Thép làm khn dập nóng (hot word) D Thép làm khn dập nguội hợp kim trung bình tự tơi, tơi khơng khí Thép làm khn dập nguội, crơm cácbon cao O Thép làm khuôn dập nguội dầu (oil - hardening) S Thép làm dụng cụ chịu va đập (shock - resisting) L Thép dụng cụ có cơng dụng riêng hợp kim thấp (low-alloy) P Thép làm khuôn ép (nhựa) có cacbon thấp W Thép dụng cụ cacbon tơi nƣớc (water-hardening) A e Đối với thép không rỉ: tiêu chuẩn AISI thịnh hành Mỹ mà cịn đƣợc nhiều nƣớc đƣa vào tiêu chuẩn mình, đƣợc ký hiệu ba chữ số bắt đầu thép austenit, thép ferit hay mactenxit f Đối với hợp kim nhơm: tiêu chuẩn AA (Aluminum Association) có uy tín Mỹ giới đƣợc nhiều nƣớc chấp nhận, ký hiệu chữ số nhƣ (bảng P3) Bảng P3 Ký hiệu nhôm hợp kim nhôm biến dạng theo tiêu chẩn AA 1xxx lớn 99% Al 5xxx Al-Mg 2xxx Al-Cu 6xxx Al-Si-Mg 3xxx Al-Mn 7xxx Al-Zn 4xxx Al-Si 8xxx Al-nguyên tố khác Hợp kim nhơm đúc: có chữ số trƣớc số cuối (thƣờng số 0) có dấu chấm (.) (bảng P4) Trang 100 Vật liệu khí Lâm Hồng Cảm Bảng P4 Ký hiệu nhôm hợp kim nhôm đúc theo tiêu chẩn AA 1xx.0 Nhôm thƣơng phẩm 2xx.0 Al-Cu 3xx.0 Al-Si-Cu (Mg) 4xx.0 Al-Si 5xx.0 Al-Mg 7xx.0 Al-Zn 8xx.0 Al-Sn g Đối với hợp kim đồng: ngƣời ta dung hệ thống CDA (Copper Development Association)( bảng P5) Bảng P5 Ký hiệu đồng hợp kim đồng đúc theo tiêu chẩn CDA 1xx Không nhỏ 99% Cu (riêng 19x lớn 97% Cu) 2xx Cu-Zn (latông) 3xx Cu-Zn-Pb 4xx Cu-Zn-Sn 5xx Cu-Sn 60x - 64x Cu-Al Cu-Al-nguyên tố khác 65x - 69x Cu-Si Cu-Zn-nguyên tố khác 7xx Cu-Ni Cu-Ni-nguyên tố khác Ngoài tổ chức tiêu chuẩn trên, Mỹ hàng chục tổ chức khác có ký hiệu riêng vật liệu kim loại, việc phân biệt chúng khó khăn Xuất phát từ ý muốn có ký hiệu thống cho thành phần cụ thể, SAE SATM từ 1967 đƣa hệ thông số thống UNS (Unified Numbering System) sở số ký hiệu truyền thống UNS gồm số chữ đứng đầu loại vật liệu, giới thiệu số: A - nhôm, C - đồng, F - gang, G - thép cacbon thép hợp kim, H - thép bảo đảm độ thấm tôi, S - thép không gỉ chịu nhiệt, T - thép dụng cụ Trong số năm số có nhóm ba - bốn số (đầu hay cuối) lấy từ ký hiệu truyền thống kể (trừ gang, thép dụng cụ) Ví dụ: UNS G 10400 xuất phát từ AISI/SAE 1040 (thép 0,40%C), UNS A 91040 xuất phát từ AA 1040 (hợp kim nhôm biến dạng có 99,40% Al) Theo tiêu chuẩn JIS (Japanese Industrial Standards) Nhật Bản Trang 101 Vật liệu khí Lâm Hồng Cảm Chỉ dùng tiêu chuẩn JIS (Japanese Industrial Standards), với đặc điểm dùng hoàn toàn hệ đo đƣờng quốc tế, cụ thể ứng suất theo MPa Tất thép đƣợc bắt đầu chữ S a Thép cán thông dụng: đƣợc ký hiệu số giới hạn bền kéo hay giới hạn chảy thấp (tuỳ loại) SS - thép cán thƣờng có tác dụng chung, SM - thép cán làm kết cấu hàn, thêm chữ A SMA - thép chống ăn mịn khí quyển, SB thép làm nồi b Thép cacbon để chế tạo máy: SxxC hay SxxCK xx phần vạn cacbon trung bình (chữ K cuối loại có chất lƣợng cao: lƣợng P, S không lớn 0,025%) c Thép hợp kim để chế tạo máy: gồm hệ thống chữ số: - Bắt đầu SCr - thép Cr, SMn - thép Mangan, SNC - thép niken-crôm, SNCM - thép nikel-crơm-mơlípđen, SCM - thép crơm-mơlípđen, SACM - thép nhơmcrơm-mơlípđen, SMnC - thép mangan-crơm - Tiếp theo ba chữ số hai chữ số cuối phần vạn cacbon trung bình d Thép dễ cắt: đƣợc ký hiệu SUM, thép đàn hồi SUP, thép ổ lăn SUJ số thứ tự e Thép dụng cụ: bắt đầu SK số thứ tự: SKx - thép dụng cụ cacbon SKHx - thép gió KSx - thép làm dao cắt khuôn dập nguội SKD SKT - thép làm khn dập nóng, đúc áp lực f Thép không gỉ: đƣợc ký hiệu SUS số trùng với số AISI, thép chịu nhiệt đƣợc ký hiệu SUH g Gang xám: đƣợc ký hiệu FCxxx, gang cầu FCDxxx, gang dẻo lõi đen FCMBxxx, lõi trắng - FCMWxxx, peclit - FCMPxxx,các số xxx giới hạn bền h Các hợp kim nhơm đồng: có nhóm lấy số theo AA CDA với phía trƣớc có A (chỉ nhơm), C (chỉ đồng) Theo tiêu chuản AFNOR (Association Franccaise de NORmalisation) Pháp DIN (Deutsche Institut fur Normalisierung)của Đức Có tiêu chuẩn AFNOR (Association Franccaise de NORmalisation) DIN (Deutsche Institut fur Normalisierung), chúng có nhiều nét giống Pháp, Đức nhƣ nƣớc liên minh châu âu EU q trình thể hố kinh tế nhƣ tiêu chuẩn Hiện nƣớc EU dùng chung tiêu chuẩn EN 10025 - 90 thép cán thông dụng làm kết cấu xây dựng với mác Fe 310, Fe 360, Fe 430, Fe 510, Fe 590 (số độ bền kéo theo MPa) Thép cacbon để chế tạo máy đƣợc ký hiệu theo số phần vạn cacbon trung bình Ví dụ: với thép có khoảng 0,35%C AFNOR ký hiệulà C35 hay XC35 (mác sau có dao động thành phần hẹp hơn), DIN ký hiệu C35 hay CK35 Thép hợp kim thấp (loại khơng có nguyên tố vƣợt 5%) đƣợc ký hiệu theo trật tự sau: Trang 102 Vật liệu khí Lâm Hồng Cảm - Hai chữ số đầu biểu thị lƣợng cacbon trung bình theo phần vạn - Liệt kê ngun tố hợp kim: DIN dùng ký hiệu hóa học, cịn AFNOR dùng chữ cái: C cho crơm, N cho niken, M cho mangan, S cho silic, D cho molipden, W cho volfram, V cho vanadi - Liệt kê lƣợng nguyên tố hợp kim theo trật tự, sau nhân số phần trăm với (đối với Mn, Si, Cr, Co, Ni) với 10 (đối với ngun tố cịn lại) Ví dụ: 34 CD4 AFNOR 34CrMo DIN có khoảng 0,34%C, khoảng 1% Cr khoảng 0,10%Mo Bảng P6 Bảng đối chiếu số mác thép, gang nước TCVN ΓOCT GB UNS AISI/SAE JIS AFNOR DIN BS C45 45 45 G10450 1045 S45C X45 C45 06A45 40Cr 40X 40Cr G51400 5140 SCr440 42C4 42C4 530A40 0L100Cr2 ЩX15 GCr15 G52986 42100 SUJ2 100C6 100C6 535A99 20Cr13 20X13 20X13 S42000 420 SUS420J1 Z20C13 X20Cr13 420S29 08X18H9 08Cr18Ni9 S30200 304 SUS304 08Cr18Ni9 Z7CN18.09 X15Cr-Ni18 304S31 CD100 Y10 T10 T72301 W109 SK4 Y1-90 10 - 210Cr12 X12 Cr12 T30403 D3 SKD1 Z200C12 C105W1 BD3 80W18Cr4V P18 W18Cr4V T12001 T1 SKH2 Z80WCV X210C12 BT1 36 SS330 F3360 Fe360 Fe360 No40 FC300 FGL300 GG30 260 8055-06 FCD500 FGS500-7 GGG50 B500/7 ASTM CT34 CT2 A2 GX28-48 CЧ30 HT300 GC50-2 BЧ50 F12803 QT500-7 F33800 Thép hợp kim cao (loại có ngun tố vƣợt q 5%) trƣớc ký hiệu có chữ Z (AFNOR), X (DIN) lƣợng nguyên tố hợp kim biểu thị theo phần trăm Ví dụ, Z20C13 (AFNOR), X20 Cr13 (DIN) mác thép khơng gỉ có khoảng 0,20% C khoảng 13%Cr AFNOR ký hiệu gang xám FGLxxx, gang cầu FGSxxx-xx gang dẻo MBxxx-xx, nhóm ba số đầu giới hạn bền kéo theo Mpa, nhóm hai số sau độ giãn dài (%) DIN ký hiệu gang xám GGxx, gang cấu GGGxx gang dẻo lõi đen GTSxx-xx, gang dẻo lõi trắng GTWxx-xx với số biểu thị giới hạn bền theo Kg/mm2 độ giãn dài (%) Theo tiêu chuẩn BS (British Standard) Anh Với tiêu chuẩn BS (British Standard) ký hiệu thép gang nhƣ sau: Thép đƣợc ký hiệu hệ thống chữ số: Trang 103 Vật liệu khí Lâm Hồng Cảm Ba số đầu loại thép; Một chữ: A, M, H ( H thép đảm bảo độ thấm tôi) Hai số sau phần vạn cacbon Gang xám ký hiệu xxx, gang cầu xxx/xx, gang dẻo lõi đen Bxxxx, gang dẻo lõi trắng Wxx-xx, gang dẻo peclit Pxx-xx, nhóm số thứ giƣới hạn bền kéo theo Mpa hay Kg/mm2 tùy theo có ba hay hai số, nhóm thứ hai độ giãn dài theo % Thép không gỉ đƣợc ký hiệu xxxSxx, xx lấy theo AISI Trang 104 Vật liệu khí Lâm Hồng Cảm TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS.TS Hồng Trọng Bá; Giáo trình vật liệu khí; Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh; 2012 [2] Hồng Tùng; Giáo trình vật liệu Cơng nghệ Cơ khí; Nhà xuất Giáo dục; 2008 [3] Nghiêm Hùng; Giáo trình kim loại học nhiệt luyên; Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh; tái 2007 [4] Thuviencokhi.com; Cac tiêu chuẩn kí hiệu vật liệu kim loại Trang 105 ... 37 Vật liệu sau có độ cứng thấp nhất: a- 100HB b 25HRC c 55HRA d 90HRB 38 Tính cơng nghệ hợp kim hiểu là: a- Qui trình cơng nghệ gia công theo phƣơng pháp tự chọn b- Qui trình cơng nghệ gia cơng... 82 5.2 VẬT LIỆU GỐM (Vật liệu ceramic) 83 5.2.1 Khái niệm vật liệu gốm 83 5.2.2 Chế tạo vật liệu gốm 83 5.2.3 Các loại gốm ứng dụng 84 Trang Vật liệu khí Lâm... nguyên lý vật liệu Vì vật liệu kim loại nhóm vật liệu sử dụng rộng rãi kỹ thuật? a Vì chúng dễ chế tạo b Vì chúng có tính tổng hợp cao c Vì chúng dễ tạo hình d Vì chúng có độ bền cao Vật liệu kim