chương 2 hợp kim và giản đồ trạng thái

CHƯƠNG 2 HỢP KIM & GIẢN ĐỒ TRẠNG THÁI Từ khoá: Alloy; Phase Diagram, Binary Phase Diagram 1. Khái niệm về hợp kim 1.1. Định nghĩa hợp kim • Hợp kim: là vật thể chứa nhiều nguyên tố và mang tính chất kim loại. Nguyên tố chủ yếu trong hợp kim là nguyên tố kim loại • Trong kỹ thuật ít dùng KL nguyên chất mà thường dùng hợp kim • HK được sử dụng rộng rãi vì có nhiều mặt ưu việt hơn KL nguyên chất 1.2. Đặc tính của hợp kim 1. Độ bền, độ cứng cao hơn KL nguyên chất. Độ dẻo, dai thường thấp hơn KL nguyên chất nhưng vẫn nằm trong giới hạn cho phép 2. Có các tính chất đặc biệt: chịu nhiệt, chống ăn mòn, chống mài mòn … 3. Có một số tính công nghệ tốt (tính đúc, tính gia công cắt, hóa bền bằng nhiệt luyện …) 4. Dễ chế tạo hơn KL nguyên chất 1.3. Một số khái niệm • Pha: là những tổ phần đồng nhất của một hệ, có các tính chất: - Có thành phần đồng nhất ở điều kiện cân bằng - Ở cùng một trạng thái - Ngăn cách với pha khác bằng bề mặt phân pha • Hệ: tập hợp các pha ở trạng thái cân bằng • Cấu tử: là những chất độc lập có thành phần không đổi, chúng tạo nên tất cả các pha của hệ • Thí dụ: Hệ nước + đường; Nước ở 0 0 C 2. Các pha & tổ chức trong hợp kim 2.1. Dung dịch rắn (DDR) (Solid Solution) • DDR là pha tinh thể có thành phần thay đổi, trong đó: - Các nguyên tử của dung môi A giữ nguyên kiểu mạng - Nguyên tố chất tan B phân bố vào mạng của A 2.1. Dung dịch rắn • Lưu ý: - DDR có liên kết kim loại - Dung môi B có thể không giữ lại kiểu mạng của mình • Ký hiệu: - Các chữ Hy Lạp: α, β, δ, ε, γ … - A(B) 2.1.1. Dung dịch rắn thay thế 2.1.1. Dung dịch rắn thay thế • Các nguyên tử của chất tan B thay thế các nguyên tử của dung môi A tại chính các nút mạng của A ∀ ⇒ Số nguyên tử trong ô cơ bản bằng số nguyên tử trong ô cơ bản của dung môi A a. DDR thay thế hòa tan vô hạn • Chất tan B hòa tan vào dung môi A với tỉ lệ bất kỳ • Các nguyên tử của B có thể lần lượt thay thế mọi vị trí nút mạng của A mà không làm thay đổi cấu trúc tinh thể của DDR • Khái niệm dung môi và chất tan chỉ là quy ước b. DDR thay thế hòa tan có hạn • Lượng hòa tan của B trong A không thể vượt quá giá trị xác định • Khi hòa trộn A và B vào nhau sẽ tạo nên 2 DDR: - B hòa tan trong A: A(B): kiểu mạng của A - A hòa tan trong B: B(A): kiểu mạng của B [...]... thuộc vào tỉ lệ dA/dMe (dA: đường kính nguyên tử á kim; dMe: đường kính nguyên tử KL) 2. 2 .2 Pha xen kẽ Đặc điểm: - Có liên kết kim loại ⇒ mang tính KL rõ nét - Thường có nhiệt độ nóng chảy và độ cứng rất cao 3 Hỗn hợp cơ học • Ở trạng thái rắn, HK có thể có tổ chức: - Một pha: DDR hoặc pha trung gian - Hai hoặc nhiều pha: hỗn hợp cơ học • HK có tổ chức là hỗn hợp cơ học: - Của 2 KL nguyên chất - Của 2. .. chất điện tử Pha Lavet Cấu trúc khuyết … 2. 2.1 .Hợp chất hoá học hoá trị thường • Thành phần hoá học hầu như cố định tương ứng với công thức hoá học nhất định • Có liên kết ion hoặc ion – đồng hoá trị • Có tính dòn và độ cứng cao • MeO, Me2O3 …; Mg2Si, Mg2Sn …; MnS, MgS … 2. 2 .2 Pha xen kẽ • Các á kim có đường kính nguyên tử bé (C, H, N, B) chẳng những có thể đi vào lỗ hổng của MTT để tạo nên DDR xen kẽ... luyện • Trạng thái pha của HK ⇒ dự đoán được tính chất của HK 4.1.3 Cấu tạo của GĐTT a Hệ 1 cấu tử • Gồm 1 trục nhiệt độ; trên đó ghi: - Nhiệt độ nóng chảy - Nhiệt độ chuyển biến thù hình - Các dạng thù hình • Thí dụ: sắt b Hệ 2 cấu tử • Trục hoành: biểu thị thành phần của hợp kim • Trục tung: nhiệt độ 4 .2 GĐTT loại 1: 2 cấu tử hòa tan vô hạn ở trạng thái lỏng, không hòa tan ở trạng thái rắn 4 .2 GĐTT... có tổ chức là hỗn hợp cơ học: - Của 2 KL nguyên chất - Của 2 DDR: tính dẻo tốt - Của 2 pha trung gian: rất dòn - Của DDR và pha trung gian: thường gặp nhất 4 Giản đồ trạng thái (GĐTT) 4.1 Mở đầu 4.1.1 Định nghĩa • GDTT là biểu đồ chỉ sự phụ thuộc của trạng thái pha vào thành phần hoá học của HK, nhiệt độ, áp suất 4.1 .2 Công dụng của GĐTT • Xác định được nhiệt độ nóng chảy, chuyển biến pha của HK với... 4 .2 GĐTT loại 1 • Các vùng: - Trên đường L: HK hoàn toàn ở trạng thái lỏng - Dưới đường R: HK tồn tại 2 pha ở trạng thái R - Giữa đường L & R: HK có 2 pha L & R • Điểm E: điểm cùng tinh (Eutecti) • HK cùng tinh, trước cùng tinh, sau cùng tinh Đặc tính của HK • Cơ lí tính: có tính chất trung gian giữa A & B Tính chất HK= %A x tchất A + %B x tchất B 4.3 GĐTT loại 2: 2 cấu tử hòa tan vô hạn với nhau ở trạng. .. nhau ở trạng thái lỏng & rắn 4.3 GĐTT loại 2 • AmB: đường lỏng; AnB: đường rắn • 3 vùng pha: - Lỏng (L) - Dung dịch rắn α - Vùng 2 pha: L + α Đặc tính của HK • Cơ lí tính: phụ thuộc vào thành phần theo quan hệ đường cong có cực trị: - Độ bền, độ cứng: cực đại tại 50%A+50%B - Độ dẻo: cực tiểu tại 50%A + 50%B 4.4 GĐTT loại 3: 2 cấu tử hòa tan vô hạn ở trạng thái lỏng, hòa tan có hạn ở trạng thái rắn, có... dẻo, dai giảm 2. 1.3 Đặc tính của DDR 2. 2 Các pha trung gian • Trong HK, trừ DDR, tất cả các pha còn lại: pha trung gian • Đặc điểm: - MTT khác kiểu mạng các nguyên hợp thành - Tính chất khác xa với các nguyên thành phần: cứng, dòn, nhiệt độ nóng chảy cao - Thành phần không đổi hoặc thay đổi trong phạm vi hẹp 2. 2 Các pha trung gian • • • • • Hợp chất hóa học hóa trị thường Pha xen kẽ Hợp chất điện tử... dung môi không nhiều: B cũng có thể hòa tan vào mạng A và gây xô lệch mạng đáng kể • B luôn hòa tan có hạn trong A và độ hoà tan thường thấp 2. 1.3 Đặc tính của DDR 1 Có liên kết kim loại ⇒ DDR có tính dẻo tốt (không cao bằng KL nguyên chất) 2 Thành phần hóa học thay đổi trong một phạm vi nhất định; kiểu mạng giống dung môi 3 Mạng tinh thể luôn bị xô lệch và mức độ xô lệch càng lớn khi tăng hàm lượng... mạng: A và B phải cùng kiểu mạng • Đường kính nguyên tử: dA và dB không sai lệch nhau nhiều ( . CHƯƠNG 2 HỢP KIM & GIẢN ĐỒ TRẠNG THÁI Từ khoá: Alloy; Phase Diagram, Binary Phase Diagram 1. Khái niệm về hợp kim 1.1. Định nghĩa hợp kim • Hợp kim: là vật thể chứa nhiều nguyên tố và. thay đổi trong phạm vi hẹp 2. 2. Các pha trung gian • Hợp chất hóa học hóa trị thường • Pha xen kẽ • Hợp chất điện tử • Pha Lavet • Cấu trúc khuyết … 2. 2.1 .Hợp chất hoá học hoá trị thường • Thành. phần đồng nhất của một hệ, có các tính chất: - Có thành phần đồng nhất ở điều kiện cân bằng - Ở cùng một trạng thái - Ngăn cách với pha khác bằng bề mặt phân pha • Hệ: tập hợp các pha ở trạng