(TIỂU LUẬN) bài báo cáo THÍ NGHIỆM vật LIỆU học và sử lí

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ BỘ MƠN THIẾT BỊ & CNVL CƠ KHÍ BÀI BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ SỬ LÍ GVHD:Bùi Duy Khanh SVTH:Nguyễn Tấn Bình MSSV:1510232 TP HCM, THÁNG 04 NĂM 2017 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ BỘ MƠN THIẾT BỊ & CNVL CƠ KHÍ BÀI BÁO CÁO ĐO ĐỘ CỨNG KIM LOẠI SVTH : Nguyễn Tấn Bình MSSV : 1510232 GV LÝ THUYẾT NHÓM HỌC LÝ THUYẾT : Lương Hồng Đức NGÀY THỰC HÀNH : (Sáng,ngày , tháng 4) NHĨM THỰC HÀNH : (Nhóm or or or4 or 5) : L03 TP HCM, THÁNG 04 NĂM 2017 SV: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ BÀI ĐO ĐỘ CỨNG KIM LOẠI MỤC TIÊU THÍ NGHIỆM  Làm quen biết cách sử dụng máy đo độ cứng thông dụng  Nắm vững nguyên lý đo độ cứng theo nguyên tắc Brinell, Rockwell, Vicker  Xác định độ cứng kim loại phôi giao  So sánh kết thực tế so với kết lý thuyết  … TÓM TẮT LÝ THUYẾT a) Đặc điểm phương pháp đo độ cứng : - Độ cứng khả chống lại biến dạng dẻo cục kim loại , tác dụng tải trọng thông qua mũi đâm - Phương pháp đo độ cứng có ưu điểm:  Từ giá trị độ cứng đo được, suy độ bền kim loại dẻo  Đo độ cứng đơn giản, thời gian ngắn (từ vài giây đến vài phút)  Mẫu thử chuẩn bị đặc biệt Không phá hủy mẫu thử  Có thể đo chitiết lớn nhỏ, dày mỏng - Các phương pháp đo :  Phương pháp đâm: Phương pháp đo độ cứng Brinell Phương pháp đo độ cứng Rockwell Phương pháp đo độ cứng Vicker  Phương pháp nảy lại b) Phương pháp đo độ cứng Brinell Nguyên lý phương pháp ấn viên bi thép cứng, lên bề mặt mẫu, tác dụng tải trọng, bề mặt mẫu có vết lõm hình chỏm cầu Sử dụng mủi đo viên bi thép hình cầu Bề mặt mẫu thử phải sạch, phẳng, khơng có khuyết tật Chỉ cho phép đo vật liệu có độ cứng nhỏ 450HB để tránh biến dạng cho viên bi c) Phương pháp đo đọ cứng Rockwell Phương pháp tiến hành cách ấn mũi đâmkim cương hợp kim cứng hình cơn, có góc đỉnh 1200, viên bi thép có đường kính 1/16”, 1/8”, 1/4”, 1/2” lên bề mặt vật liệu Phương pháp đo Rockwell cho phép đo mẫu có độ cứng cao 450HB, mẫu mỏng, nhỏ 1,2mm SV: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ Độ cứngRockwell đo máy chuyên dụng, máy đo vạn d) 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 Phương pháp đo Vicker thường dùng đo độ cứng vật mỏng, lớp thấm NỘI DUNG THÍ NGHIỆM - Tiến hành đo HRA máy đo (số 1) lần lấy giá trị trung bình - Lấy giá trị trung bình so sánh với 60 Nếu: > 60 tạm gọi vật cứng, sau tiến hành đo HRC lần chuyển qua đo HV lần < 60 tạm gọi vật mềm, sau tiến hành đo HRB lần chuyển qua đo HB lần - Tiến hành đo lại HRA máy đo (số 1) - Tiến hành đo đường kính d1 d2 lổ phương pháp đo kính hiển vi  Thao tác thực hành :  Đo HRA,HRB,HRC: - Đặt phôi lên Đế đặt phôi - Kiểm tra Núm đặt lực, Mũi đo phù hợp với chế độ đo (HRA, HRB, HRC) - Quay tay quay củng chiều kim đồng hồ nâng lên cho phôi chạm vào mũi đo Tiếp tục quay lên Kim nhỏ bắt đầu quay cho kim nhỏ quay sang điểm màu đỏ ngừng lại Xoay mặt đồng hồ xoa cho kim lớn C-B - Ấn nút Start vào chờ máy đo 10s (thời gian giữ lực) Sau đồng hồ thời gian đếm trở lại 10 phát tiếng “Bíp” Khi kim dài giá trị đo chế độ đo Lưu ý, Vịng đen bên ngồi giá trị HRA, HRC màu đỏ bên HRB - Quay ngược Tay quay lại để lấy phơi tiếp tục đo vị trí khác cho đủ lần đo (các vị trí đo phải nằm gần để tránh sai số phơi có độ cứng không đồng đều) - Thay đổi chế độ đo cần thay lực Núm điều chỉnh lực thực đo tương tự (Nếu đo HRB thay mũi đo)  Đo HB ,HV: - Đặt phôi lên đế để phôi - Quay Tay quay chiều kim đồng hồ để phôi lên chạm vào mũi đo, tiếp tục quay sau cho thước mặt hiển thị di chuyển đến cuối thước SV: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ - Hạ nhẹ nhàng cần lực đến hết cần lực chờ khoản 10s sau nâng cần lực lên nhẹ nhàng - Quay Tay quay ngược lại để lấy phôi Lưu ý điểm vừa đo, lấy viết đánh dấu lại vị trí lỗ vừa đo Tương tự đo lần (3 mũi đo phôi) - Đem lỗ đo kính quang xác định chiều dài đường chéo D HV đường kính lõm D HB lỗ cịn lại đo kính hiển vi úp số liệu lên trang Web mơn, nhóm lên lấy để hoàn thiện số liệu thực hành - Đo kính D1, D2 đo phương pháp đo hiển vi - Ta xoay núm cho phóng to lổ để thây biên dạng lỗ - Xoay núm lại để chỉnh lại độ nét chi tiết hình - Dung thước có sẵn phầm mêm kéo đo đường chéo đọc giá trị SỐ LIỆU ĐO ĐƯỢC BẢNG SỐ LIỆU ĐO ĐƯỢC HRA HRC HV XỬ LÝ SỐ LIỆU ĐO SV: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ Tra bảng: HRA Tính tốn HV HRA Tính phần trăm sai số thực tế lý thuyết: SV: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ Tính tốn HV D1 D2 Lỗ →HV 1=1.854 x D1 D2 Lỗ → HV 2=1.854 x D1 D2 Lỗ → HV3 =1.854 x  HV đo = HV + HV +HV 33 = 495+491.78+487.8 =491.52 Tính phần trăm sai số thực tế lý thuyết: HV HV lý thuyết NHẬN XÉT – RÚT RA KẾT LUẬN Từ kết đo so sánh với HV thực tế có sai sót khơng đáng kể chấp nhận Lý sai số - Do thiết bị : thiết bị khơng xác , mũi đo mịn ,rơ … - Do người vận hành : trình đo thước hiển vi cịn sai số - Trong trình đo HV việc nâng cần hạ cần không tay nhịp nhàng ảnh hưởng tới q trình đo - Bề rộng lỗ đo thay đổi gia tốc BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ BỘ MƠN THIẾT BỊ & CNVL CƠ KHÍ BÀI BÁO CÁO XEM CẤU TRÚC TẾ VI SVTH : Nguyễn Tấn Bình MSSV : 1510232 GV LÝ THUYẾT : Lương Hồng Đức NHÓM HỌC LÝ THUYẾT : L03 NGÀY THỰC HÀNH : (sáng, ngày 17, tháng 4) TP HCM, THÁNG 04 NĂM 2017 SV: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ BÀI XEM CẤU TRÚC TẾ VI MỤC TIÊU THÍ NGHIỆM Làm quen với vật liệu thiết bị cần thiết cho cơng việc làm mẫu Chọn dung dịch tẩm thực thích hợp Nắm phương pháp làm mẫu để nghiên cứu phương pháp tế vi Hiểu tầm quan trọng công tác sử lí mẫu TĨM TẮT LÝ THUYẾT Phương pháp dùng kính hiển vi kim tương để đánh giá, phân tích tổ chức tế vi gọi phương pháp phân tích kim tương Kính hiển vi kim tương có độ phóng đại từ 80 đến 2000 lần Muốn quan sát độ với độ phóng đại cao hơn,ta phải dùng kính hiển vi điện tử NỘI DUNG THÍ NGHIỆM 3) Trình tự chế tạo mẫu sau Chọn cắt mẫu Tùy theo nhiệm vụ nghiên cứu thí nghiệm mà chọn mẫu Yêu cầu mẫu phải đặc trưng cho vật cần nghiên cứu Khi cắt mẫu, dùng máy cắt kim loại tiện, phay cưa máy, cưa tay Mài mẫu a) Mài thô Mẫu sau cắt màithô đá mài giấy nhám từ thô đến mịn Các giấy nhám thường đánh số từ nhỏ đến lớn Số lớn độ hạt giấy mịn Ví dụ: 80,100, 150, 180 400 số thông dụng Đề tránh làm rách giấy nhám mài, người ta thường vát mép mẫu Mài thơ tiến hành máy b) Đánh bóng Để đánh bóng mẫu, người ta tiến hành máy đánh bóng Cũng tương tự máy mài thơ, thay dán tờ giấy nhám lên đĩa, người ta gắn miếng hay nỉ lên trên, đánh bóng, người ta phải cho dung dịch mài nhỏ liên tục lên miếng nỉ Đánh bóng kéo dài cho dến bề mặt khơng cịn vết xước Khơng nên đánh bóng lâu, dễ làm tróc pha SV: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ cứng mềm Sau đánh bóng, đem rửa sấy khơ Nếu quan sát kính hiển vi thấy cịn nhiều vết xước, phải đánh bóng lại c) Đánh bóng điện phân Nguyên tắc đánh bóng điện phân dùng phương pháp hịa tan anod dung dịch điện phân tác dụng dòng điện chiều Tùy theo chế độ điện, mà ta đánh bóng tẩm thực mẫu máy Đánh bóng điện phân có ưu điểm bóng khơng tạo lớp biến dạng bề mặt mẫu, thời gian tương đối nhanh Tẩm thực Mẫu sau đánh bóng, đem rửa sạch, thấm sấy khơ quan sát kính hiển vi Ta thấy mẫu có cá vết xước nhỏ đánh bóng chưa tốt, vết nứt tế vi, rỗ khí, tạp chất, số pha tổ chức cacbit, graphit, chì Muốn nghiên cứu kim loại, phải tẩm mực mẫu Tẩm thực trình ăn mịn bề mặt mẫu dung dịch háo học thích hợp, gọi dung dịch tẩm thực Khi tẩm thực, biên giới pha, vùng tổ chức bị ăn mòn, với tốc độ khác Sau tẩm thực bề mặt mẫu lồi, lõm tương ứng với pha tổ chức Do đó, nhận biết hình dáng, kích thước phân bố pha Thời gian tẩm thực tùy thuộc vào tổ chức trạng thái vật liệu, từ vài giây vài Sau bôi dung dịch tẩm thực, bề mặt mẫu ngả từ màu sáng sang màu xám ta kết thúc tẩm thực Để lâu q, mẫu có màu đen khơng quan sát Tẩm thực xong, phải dùng nõn rửa bề mặt vịi nước chảy, sau rửa lại cồn đem sấy khơ 4) HÌNH ẢNH TRƯỚC VÀ SAU TẨM THỰC SV: 10 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ Trước tẩm thực Sau tẩm thực 5) NHẬN XÉT – RÚT RA KẾT LUẬN Mẫu thép trước tích với tỉ lệ cacbon 0.6% Theo quy tắc đòn bẩy tỉ lệ cacbon tăng lên tỉ lệ peclic(màu tối) tăng lên ngược lại tỉ lệ ferric (phần sáng) giảm khơng chứa SV: 11 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ cacbon tức sáng hoàn toàn ta xét mẫu thép mẫu thép chứa hàm lượng cacbon cao nên màu mẫu tối Nếu q cacbon hay khơng có cacbon (0.02-0.05)% tức màu sáng hoàn toàn Với tỉ lệ phần tối 1/8 chứa 0.1% cacbon với tỉ lệ 0.4 tỉ lệ phần tối 1/2 với tỉ lệ 0.6%C tỉ lệ là3/4 phần tối với tỉ lệ 0.8%C tối hồn tồn quan sát mẫu ta kết luận thép chiếm 0.6% C SV: 12 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ BỘ MƠN THIẾT BỊ & CNVL CƠ KHÍ BÀI BÁO CÁO TƠI VÀ RAM THÉP SVTH MSSV SV: : Nguyễn Tấn Bình GV LÝ THUYẾT : 1510232 :Lương Hồng Đức NHÓM HỌC LÝ THUYẾT : L03 NGÀY THỰC HÀNH : (sáng, ngày24, tháng 4) NHĨM THỰC HÀNH : (Nhóm 7) 13 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ TP HCM, THÁNG 04 NĂM 2017 SV: 14 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ BÀI TÔI VÀ RAM THÉP MỤC TIÊU THÍ NGHIỆM Nắm q trình tơi thép: cách chọn nhiệt độ tơi, thời gian nung môi trường làm nguội Xác định mối quan hệ nhiệt độ tôi, tốc độ làm nguội đến độ cứng thép 10 TÓM TẮT LÝ THUYẾT Tôi nguyên công nhiệt luyện thông dụng gồm nung nóng thép lên nhiệt độ xác định, giữ nhiệt độ thời gian cần thiết làm nguội nhanh mơi trường thích hợp Mục đích nhằm nhận độ cứng độ chịu mài mòn cao thép Tổ chức nhận sau mactenxit Kết sau phụ thuộc vào nhiều yếu tố, sau ta xét yếu tố 11 NỘI DUNG THÍ NGHIỆM a) Cách chọn nhiệt độ tơi Nhiệt độ tơi có ảnh hưởng trực tiếp đến tính thép sau tơi Đối với thép cacbon, dựa vào giản đồ trạng tháisắt cacbon để chọn nhiệt độ Đối với thép tích thước tích (%C≤ 0.8%) Ta chọn nhiệt độ cao AC3, tức nung nóng thép đến trạng thái hồn tồn ơstenit Cách gọi tơi hồn tồn Trong khoảng 0,1-0,8%C điểm AC3 thép giảm xuống Ta xác định trực tiếp điểm AC3 thép vào giản đồ trạng tháisắt cacbon tra cứu sổ tay nhiệt luyện b) Thời gian nung nóng Bao gồm thời gian nung đến nhiệt độ thời gian giữ để hoàn tất chuyển biến đồng nhiệt độ tồn chi tiết Thời gian nung chọn theo định mức kinh nghiệm tra sổ tay nhiệt luyện, với hệ số hiệu chỉnh hình dáng chi tiết, cách xếp mơi trường nung Cũng tính thời gian nung theo công chức truyền nhiệt Dưới đây, giới thiệu định mức thời gian nung giữ nhiệt lị thí nghiệm SV: 15 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ c) Chọn môi trường Phải bảo đảm nhận mactenxit sau tôi, nghĩa khả làm nguội môi trường phải lớn tốc độ nguội tới hạn Nếu tốc độ nguội nhỏ tốc độ nguội tới hạn, phần ôstenit bị phân hủy thành tổ chức khác, độ cứng sau bị giảm I Xác định ảnh hưởng nhiệt độ đến độ cứng Mỗi nhóm sinh viên nhận dược số mẫu thép trước tích (thép 40, 45) thép sau tích (Y10,Y12) Sau nung nóng nhiệt độ khác (theo bảng 2) làm nguội mơi trường 10% NaOH, sau màisạch bề mặt 1-1.5mm đo độ cứng Mỗi mẫu đo lần, lấy giá trị trung bình II Xác định ảnh hưởng môi trường đến độ cứng Cũng với hai hoại thép trên, tơi nhiệt độ thích hợp (tra sổ tay) làm nguội môi trường khác nhau: Môi trường nước Môi trường dung dịch 10% xút (NaOH) Mơi trường dầu khống Mơi trường khơng khí d) CÁC SỐ LIỆU ĐO ĐƯỢC SV: 16 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ Độ cứng HRC SV: 17 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ Trước Nước Nước muối Dầu Khơng khí Cùng lị Ram cao Ram thấp e) MỐI QUAN HỆ a Mối quan hệ trước sau Với nhiệt độ nung (850℃) nung 20’ làm nguội môi trường khác tang giảm Trong điều kiện lị sau tơi độ cứng giảm đáng kể Với phương pháp lại độ cứng hầu hết tang lên từ tới nhiều :cùng lị ,khơng khí ,dầu,nước ,nước muối b Mối quan hệ độ cứng tốc độ nguội SV: 18 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ Cùng nhiệt độ thời gian giữ nhiệt môi trường làm nguội khác ta thấy độ cứng mẫu thép C45 đo khác rõ ràng thể qua biểu đồ mối quan hệ độ cứng tốc độ nung chi tiết Độ cứng mẫu làm nguội mơi trường muối hóa chất cao đến cácmơi trường nước, sau đến mơi trường dầu mơi trường khơng khí Qua quan sát thí nghiệm mơi trường làm nguội muối hóa chất chi tiết lại dễ bị oxy hóa, mơi trường làm nguội dầu khơng khí chi tiết lại khơng đảm bảo độ cứng yêu cầu chi tiết làm việc hay nói cách khác độ cứng chi tiết sau tơi cịn nhỏ độ cứng chi tiết lúc ban đầu Từ biểu đồ khẳng định môi trường thép C45 ngành công nghiệp chi tiết cồng kềnh, đơn giản ta nên chọn môi trường môi trường nước Vì mơi trường dễ sử dụng, khơng địi hỏi nhân cơng cần có tay nghề cao, lại không gây độc hại sức khỏe người lao động, giá thành sản phẩm sau gia công rẻ Đây yếu tố đặc biệt chọn môi trường làm nguội chi tiết c Mối quan hệ độ cứng sau ram SV: 19 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ 90 80 70 60 50 40 30 20 10 trước ram Độ cứng kim loại sau ram cải thiện lên nhiều Ram cao độ cứng tốt so với ram thấp f) NHẬN XÉT – RÚT RA KẾT LUẬN Xác định mối quan hệ nhiệt độ với môi trường làm nguội trình nhiệt luyện để khẳng định yếu tố định đến chất lượng sản phẩm (độ cứng, độ mài mòn, chuyển biến tổ chức, ứng suất, biến dạng ) từ lựa chọn môi trường làm nguội nhiệt độ nung phù hợp cho thép C45 Xây dựng biểu đồ thể mối quan hệ độ cứng vật liệu tốc độ nung làm sở cho việc lựa chọn thông số nhiệt luyện sản phẩm phù hợp với yêu cầu sử dụng SV: 20 ... NHÓM HỌC LÝ THUYẾT : L03 NGÀY THỰC HÀNH : (sáng, ngày24, tháng 4) NHĨM THỰC HÀNH : (Nhóm 7) 13 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ TP HCM, THÁNG 04 NĂM 2017 SV: 14 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU... LIỆU ĐO ĐƯỢC BẢNG SỐ LIỆU ĐO ĐƯỢC HRA HRC HV XỬ LÝ SỐ LIỆU ĐO SV: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ Tra bảng: HRA Tính tốn HV HRA Tính phần trăm sai số thực tế lý thuyết: SV: BÁO CÁO THÍ... kết luận thép chiếm 0.6% C SV: 12 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ BỘ MƠN THIẾT BỊ & CNVL CƠ KHÍ BÀI BÁO CÁO TƠI VÀ RAM THÉP SVTH MSSV SV: : Nguyễn