BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO MÔN HỌC THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC GVHD Nguyễn Thanh Tân & Nguyễn Nhựt Phi Long SVTH Nguyễn Văn Thông LỚP 22LC43[.]
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO MƠN HỌC THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC GVHD: Nguyễn Thanh Tân & Nguyễn Nhựt Phi Long SVTH: Nguyễn Văn Thơng LỚP:22LC43DN3, Nhóm MSSV: 22843183 Thành phố Hồ Chí Minh, Tháng năm 2023 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… Điểm……………………………… BÀI CHUẨN BỊ MẪU ĐỂ NGHIÊN CỨU TỔ CHỨC TẾ VI KIM LOẠI VÀ HỢP KIM I MỤC ĐÍCH YÊU CẦU Đánh giá tầm quan trọng công tác chuẩn bị mẫu nghiên cứu Chọn mẫu kim loại để nghiên cứu Thực hành bước để chuẩn bị mẫu nghiên cứu: mài, đánh bóng, tẩm thực Sử dụng thiết bị vật tư cho việc làm mẫu nghiên cứu Chọn dung dịch tẩm thực thích hợp II CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Cấu tạo kim loại hợp kim Vật liệu kim loại thường có cấu tạo gồm nhiều đơn tinh thể liên kết chặt chẽ với nhau, gọi đa tinh thể Đơn tinh thể coi tinh thể hoàn chỉnh, đa tinh thể gồm nhiều đơn tinh thể Từng đơn tinh thể đa tinh thể gọi hạt tinh thể, cấu trúc đa tinh thể gọi cấu trúc (tổ chức) hạt Các nguyên tử hạt tinh thể luôn xếp cách có trật tự Các nguyên tử biên giới hạt thường xếp không trật tự tác động hạt xung quanh Hợp kim cấu tạo từ nhiều pha Các pha khác có tính chất đặc trưng khác (cơ tính, lý tính, hóa tính) Mục đích chuẩn bị mẫu để nghiên cứu, phân biệt rõ cấu trúc (tổ chức) hạt, biên giới hạt, pha… quan sát kính hiển vi kim loại Cơng việc gọi nghiên cứu tổ chức tế vi Kính hiển vi kim loại Ngun lý: Phóng đại hình ảnh bề mặt mẫu chuẩn bị kính hiển vi, sử dụng ánh sáng phản xạ từ bề mặt mẫu. Độ phóng đại kính hiển vi kim loại thường khoảng 80 ÷ 2000 lần (được tính theo tích số độ phóng đại vật kính, độ phóng đại thị kính, hệ số hiệu chỉnh) Muốn quan sát với độ phóng đại cao phải dùng kính hiển vi điện tử. Nhờ kính hiển vi mà ta quan sát tổ chức pha, phân bố, hình dáng kích thước chúng Với gang graphite, dễ dàng xác định hình dáng, kích thước, phân bố graphite pha Ngồi ra, cịn thấy khuyết tật vật liệu như: vết nứt tế vi, rỗ tạp chất… II THÍ NGHIỆM CHẾ TẠO MẪU Chọn cắt mẫu Chọn mẫu: Tùy theo yêu cầu nhiệm vụ nghiên cứu thí nghiệm mà ta chọn mẫu cho phù hợp Máy cắt mẫu Hình 1.4 - Máy cắt mẫu Cắt mẫu: dựa vào mục đích quan sát mà ta cắt mẫu theo tiết diện ngang cắt theo dọc trục Kích thước mẫu: ∅10x10; ⬜10x10 mm Với thép gang nhiệt luyện yêu cầu nhiệt độ vị trí cắt khơng q 1000C VD: Quan sát thay đổi tổ chức từ bề mặt vào lõi cắt theo tiết diện ngang. Muốn nghiên cứu tổ chức dạng thớ, sợi nên cắt theo chiều dọc trục a) Cắt theo tiết diện ngang b) Cắt theo tiết diện dọc Hình 1.5 - Các kiểu cắt mẫu Nếu mẫu quan sát nhỏ cần phải dùng kẹp để giữ mẫu đổ khuôn cố định mẫu Hình 1.6 - Các kiểu kẹp mẫu Mài mẫu 2.1 Mài thô Mẫu mài máy mài đánh giấy nhám hạt thô cho hai mặt đối diện (AB) song song với nhau, sau vát mép Mặt B Vát mép Hình 1.7 - Máy mài Mặt A Giấy nhám: Giấy nhám có số 180; 240; 320; 400; 600 v v…Con số số hạt mài cm Đầu tiên mài giấy nhám 180: Giấy nhám đặt mặt bàn phẳng (tấm kính), dùng tay nắm chặt mẫu, tì nhẹ mặt mẫu vào mặt giấy nhám vị trí 1, đẩy mẫu tới vị trí 2, nhấc mẫu lên khỏi bề mặt giấy nhám, đưa vị trí lặp lại động tác thực Sau mài 50÷70 lần, bề mặt mẫu cịn đường song song Sau quay mẫu 900, tiếp tục mài giấy nhám, khử hệ xước cũ tạo hệ xước Lặp lặp lại bước mài xoay từ 3-5 lần Quan sát mắt thường, thấy hệ xước sâu chuyển sang giấy nhám cỡ 240, sau 320 cuối cỡ 400 Chú ý: Khi chuyển từ giấy mài thô sang giấy mịn phải lau mẫu để tránh hạt mài thô bám mẫu chuyển sang giấy nhám mịn 2.2 Mài bóng Sau hồn tất mài thô, ta tạo bề mặt tương đối phẳng bề mặt tồn vết xước lớn→ đem rửa → đánh bóng để xóa vết xước bề mặt mẫu Mài bóng miếng hay vải nỉ kết hợp với số hỗn hợp đánh bóng Một số hỗn hợp dùng để đánh bóng mẫu Bảng 1.1 – Thành phần hỗn hợp đánh bóng thơng dụng Tên chất Cr2O3 Al2O3 Parafin AxitoleicC17H33CO2H Dầu hỏa Na2CO3 Hỗn hợp oxit crôm (%) Hỗn hợp oxit nhơm (%) Mị Mị Trung bình Thơ Trung bình Thơ n n 72 76 86 32 35 32 35 24 20 12 30 24 20 1.8 1.8 3 2 2 2 0.2 0.2 1 Nếu sau mài bóng, quan sát kính hiển vi thấy cịn vết xước phải tiến hành mài bóng lại Sau mài bóng xong, phải rửa mẫu lại cho thật sấy khô mẫu 2.3 Tẩm thực Muốn nghiên cứu tổ chức tế vi cần phải tẩm thực mẫu Tẩm thực q trình ăn mịn bề mặt kim loại dung dịch hóa học thích hợp Dung dịch hóa học gọi dung dịch tẩm thực Một số dung dịch tẩm thực thông dụng: Bảng 1.2 - Dung dịch tẩm thực thông dụng ST T Thành phần dung dịch - 4% acid HNO3 cồn Gang, thép cacbon - 4% acid picric cồn Gang, thép cacbon - Dung dịch picrat natri Phân biệt F Ce Pearlite - 20 cm3 HCl đậm đặc + 5g CuSO4+ 20 cm3 H2O - phần HCl + phần HNO3 Công dụng - Dung dịch 0.5% HF nước Ghi Dùng sau pha Thép bền nóng Thép không gỉ Hợp kim nhôm Với thép cacbon ta sử dụng dung dịch 4% HNO3 cồn > 900, nhúng mẫu vào dungVới thép cacbon ta sử dụng dung dịch 4% HNO3 cồn > 900, nhúng mẫu vào dung dịch giữ thời gian từ vài giây tới vài chục giây Hình 1.9 – Tẩm thực rửa mẫu Sau rửa bề mặt vịi nước chảy để tránh ăn mịn hóa học sâu vào bề mặt kim loại, cuối rửa lại cồn đem sấy khơ Nếu quan sát kính hiển vi, đường biên giới hạn đứt đoạn tẩm thực chưa đủ thời gian, phải đem tẩm thực thêm Ngược lại, bề mặt mẫu có màu đen đậm, độ tương phản mẫu tẩm thực lâu, phải đem đánh bóng tẩm thực lại Mài Thơ Mài Nhám - 180 240 320 400 (hạt /cm2) - Làm - Hỗn hợp Cr2O3 + H2O - Vải nỉ Đánh Bóng Tẩm Thực - Sạch bavia - Máy mài đá đầu - Đeo kính bảo hộ - Dung dịch 4% HNO3+cồn (thép cacbon) - Rửa lau khô sấy - Kính hiển vi kim loại Quan Sát - Xước đánh bóng - Tẩm thực đậm, lâu đánh bóng - Tẩm thực mờ tẩm thực thêm III CÁC BƯỚC THỰC HIỆN Nhận phôi mài bavia máy mài Đeo kính bảo hộ Đứng góc 45 so với máy Mài góc bị sùi bavia Tắt máy cất kính bảo hộ Tiến hành mài mẫu với mẫu giấy nhám từ thô tới tinh P180, P240, P320, P400 Cách Mài Mẫu: Đặt giấy nhám lên bề mặt phẳng Dùng tay cảm nhận mẫu di chuyển dọc theo giấy nhám lên xuống lần Dùng tay cảm nhận mẫu di chuyển ngang theo giấy nhám lên xuống lần Lặp lại chu trình 10 lần cho giấy P180, P240, P320, P400 Hướng mài Lưu ý: - Giấy mịm thao tác nhẹ nhàng - Mẫu đạt yêu cầu bề mặt sang, vết xức – vết xước Đánh bóng bề mặt máy đánh bóng Thao tác đánh bóng: thoa bột Crom trộn với nước thoa vào mặt mài Di chuyển mẫu theo hình tam giác xoay mẫu chỗ Sau đánh bóng xong dùng nước rửa mặt đánh bóng sau lau khơ Xem kính hiển vi nhận kết Ảnh sau đánh bóng đạt Trình tự thao tác: Cắm điện bật công tắc đèn điều chỉnh ảnh sang phù hợp (không nên để đèn sáng q dễ đứt tim bóng đèn) Chọn vật kính thị kính: điều chỉnh dãn cách mắt Đặt mẫu lên bàn mẫu, dùng núm điều chỉnh để mẫu vị trí trực diện với vật kính Điều chỉnh thơ kết hợp với quan sát thị kính,khí ánh sáng thị kính sáng hẳn lên lúc nhìn thấy tổ chức tế vi, lúc cần điều chỉnh nhẹ nhàng chút để quan sát tổ chức tế vi mờ Điều chỉnh tinh để nhìn rõ tổ chức tế vi Kính hiển vi kim loại Ảnh sau tẩm thực dung dịch axit IV KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM TRÌNH TỰ THAO TÁC - Nhận mẫu - Mài bavi máy mài - Mài mẫu giấy nhám 180,240,360,480 cho bóng - Đánh bóng mẫu máy mài bóng - Xem TCTV coi chưa - Tẩm thực xem TCTV chụp hình mẫu 4.1 Mẫu trước tẩm thực 4.2 Mẫu sau tẩm thực 4.3 Kết luận Dựa tổ chức tế vi cảu mẫu nhận , ta đưa kết sau: Mẫu thép trước tích với tỉ lệ cacbon vào khoảng 0.6% Theo tính tốn từ quy tắc địn bẩy, lượng cacbon tang lên tỷ lệ phần Pelic ( màu tối) tổ chức tang lên, ferric (phần sáng ) giảm Nếu không chứa cacbon hay cacbon (0.02-0.05) tức màu sáng hoàn toàn.với 0.1% C tỉ lệ phần tối đa 1/8 với 0.4% C tỷ lệ sáng ½ với 0.6% C ¾ cuối với 0.8% tối hồn toàn