LÝ THUYẾT VỀ HỢP KIM
Khái niệm về hợp kim
2 Cấu trúc tinh thể của hợp kim 4 2 2 0
5 Chương 4: Kim loại màu và hợp kim màu 7 4 2 1
1 Nhôm và hợp kim nhôm 3 2 1 0
2 Đồng và hợp kim đồng 3 1 1 1
6 Chương 5: Nhiệt luyện và hóa nhiệt luyện 6 4 2 0
7 Chương 6: Vật liệu phi kim loại 5 3 1 1
1 Polyme, Cao su, Chất dẻo 3 2 1 0
3 Điều kiện thực hiện môn học:
3.1 Phòng học Lý thuyết/Thực Hành: Đáp ứng phòng học chuẩn
3.2 Trang thiết bị dạy học: Projetor, máy vi tính, bảng, phấn, tranh vẽ
3.3 Học liệu, dụng cụ, mô hình, phương tiện: Giáo trình, vật liệu
3.4 Các điều kiện khác: Người học tìm hiểu quy ước ký hiệu trên thép, dầu
4 Nội dung và phương pháp đánh giá:
- Kiến thức: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức
- Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kỹ năng.
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:
+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp.
+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập.
+ Tham gia đầy đủ thời lượng môn học.
+ Nghiêm túc trong quá trình học tập.
Người học được đánh giá tích lũy môn học như sau:
Áp dụng quy chế đào tạo Trung cấp hệ chính quy theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH, ban hành ngày 13/3/2017, của Bộ trưởng Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội nhằm nâng cao chất lượng giáo dục nghề nghiệp.
- Hướng dẫn thực hiện quy chế đào tạo áp dụng tại Trường Cao đẳng Cơ giới như sau: Điểm đánh giá Trọng số
+ Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1) 40%
+ Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2)
+ Điểm thi kết thúc môn học 60%
Chuẩn đầu ra đánh giá
A1, C1, C2 1 Sau 10 giờ. Định kỳ Viết và thực Hành
Vấn đáp và thực Hành
Vấn đáp và thực Hành trên mô hình
4.2.3 Cách tính điểm Điểm đánh giá tHành phần và điểm thi kết thúc môn học được chấm theo thang điểm 10 (từ 0 đến 10), làm tròn đến một chữ số thập phân Điểm môn học là tổng điểm của tất cả điểm đánh giá thành phần của môn học nhân với trọng số tương ứng Điểm môn học theo thang điểm 10 làm tròn đến một chữ số thập phân, sau đó được quy đổi sang điểm chữ và điểm số theo thang điểm 4 theo quy định của Bộ Lao động Thương binh và Xã hội về đào tạo theo tín chỉ.
5 Hướng dẫn thực hiện môn học
5.1 Phạm vi, đối tượng áp dụng: Đối tượng Trung cấp Hàn
5.2 Phương pháp giảng dạy, học tập môn học
Áp dụng phương pháp dạy học tích cực có thể bao gồm nhiều hình thức như trình chiếu, thuyết trình ngắn, nêu vấn đề, hướng dẫn đọc tài liệu, bài tập cụ thể và câu hỏi thảo luận nhóm Những phương pháp này không chỉ giúp học sinh tiếp cận kiến thức một cách hiệu quả mà còn khuyến khích sự tham gia và tương tác trong lớp học.
- Phân chia nhóm nhỏ thực hiện bài tập thực Hành theo nội dung đề ra.
- Khi giải bài tập, làm các bài Thực Hành, thí nghiệm, bài tập: Giáo viên hướng dẫn, thao tác mẫu và sửa sai tại chỗ cho nguời học.
- Sử dụng các mô hình, học cụ mô phỏng để minh họa các bài tập ứng dụng.
* Thảo luận: Phân chia nhóm nhỏ thảo luận theo nội dung đề ra.
Hướng dẫn tự học theo nhóm hiệu quả bao gồm việc nhóm trưởng phân công nhiệm vụ cho từng thành viên, yêu cầu họ tìm hiểu và nghiên cứu nội dung bài học Sau đó, cả nhóm sẽ thảo luận, trình bày nội dung đã nghiên cứu, ghi chép lại và cuối cùng là viết báo cáo nhóm.
5.2.2 Đối với người học: Người học phải thực hiện các nhiệm vụ như sau:
Trước khi đến lớp, hãy nghiên cứu kỹ bài học tại nhà để nắm vững kiến thức Tài liệu tham khảo sẽ được cung cấp đầy đủ, bao gồm các nguồn từ trang web, thư viện và tài liệu học tập, giúp người học chuẩn bị tốt cho môn học này.
- Sinh viên trao đổi với nhau, thực hiện bài thực Hành và báo cáo kết quả
Để đủ điều kiện tham gia kỳ thi, người học cần tham dự ít nhất 70% các giờ giảng tích hợp Nếu vắng mặt quá 30% số giờ tích hợp, người học sẽ phải học lại mô đun trước khi có thể tham gia kỳ thi lần sau.
Tự học và thảo luận nhóm là phương pháp học tập hiệu quả, kết hợp giữa làm việc cá nhân và làm việc nhóm Trong mô hình này, một nhóm nhỏ từ 2-3 người sẽ nhận được chủ đề thảo luận trước khi bắt đầu học lý thuyết và thực hành Mỗi thành viên trong nhóm sẽ đảm nhận trách nhiệm riêng, giúp tăng cường sự hiểu biết và khả năng hợp tác.
1 hoặc một số nội dung trong chủ đề mà nhóm đã phân công để phát triển và hoàn thiện tốt nhất toàn bộ chủ đề thảo luận của nhóm
- Tham dự đủ các bài kiểm tra thường xuyên, định kỳ.
- Tham dự thi kết thúc môn học.
- Chủ động tổ chức thực hiện giờ tự học.
- Giáo trình môn học Vật liệu học do Tổng cục dạy nghề ban Hành
- Nguyễn Hoành Sơn - Vật liệu học - NXB GD - 2000
- Phạm Thị Minh Phương, Tạ Văn Thất - Công nghệ nhiệt luyện - NXB GD - 2000.
CHƯƠNG 1 LÝ THUYẾT VỀ HỢP KIM
1 Khái niệm về hợp kim
Hợp kim là vật thể của nhiều nguyên tố và mang tính kim loại(đãn điện, dẫn nhiệt cao, dẻo, dễ biến dạng, có ánh kim…)
Hợp kim chủ yếu được hình thành từ các nguyên tố kim loại, có thể tạo ra giữa các kim loại với nhau hoặc giữa kim loại và phi kim loại.
Thép các bon là hợp kim được tạo thành từ nguyên tố kim loại sắt (Fe) và phi kim loại carbon (C) Trong khi đó, hợp kim La tông là sự kết hợp của hai nguyên tố kim loại đồng (Cu) và kẽm (Zn).
Thành phần nguyên tố trong hợp kim được biểu thị bằng % khối lượng của từng nguyên tố, và tổng các thành phần này luôn bằng 100% Ngoài ra, tỉ lệ % nguyên tử cũng thường được sử dụng để mô tả thành phần của hợp kim.
Hợp kim được hình thành từ hai hoặc nhiều nguyên tố, trong đó nguyên tố kim loại vẫn là thành phần chính Khi chỉ có hai nguyên tố kết hợp, ta gọi đó là hợp kim đơn giản Ngược lại, nếu có nhiều nguyên tố tham gia, sản phẩm sẽ là hợp kim phức tạp.
Các kim loại nguyên chất như đồng và nhôm nổi bật với khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt tốt nhất, khiến chúng trở thành lựa chọn hàng đầu cho dây dẫn điện Tuy nhiên, trong chế tạo cơ khí và thiết bị đồ dùng, hợp kim thường được ưa chuộng hơn do chúng có đặc tính phù hợp hơn về mặt sử dụng, gia công và hiệu quả kinh tế.
Các đặc tính cơ bản là:
Hợp kim có độ bền và độ dẻo cao, là yếu tố quan trọng giúp chịu tải trọng lớn trong quá trình làm việc mà không bị giòn, tránh tình trạng phá hủy.
Các kim loại nguyên chất thường có tính dẻo cao, cho phép dễ dàng rèn mỏng hoặc kéo thành sợi Tuy nhiên, chúng lại có độ bền, khả năng chống mài mòn và độ cứng thấp hơn nhiều so với các hợp kim, với sự chênh lệch có thể lên tới hàng chục lần.
Tính công nghệ đa dạng và thích hợp của vật liệu là yếu tố quan trọng trong quá trình chế biến bán thành phẩm và sản phẩm Kim loại nguyên chất dễ biến dạng dẻo nhưng gặp khó khăn trong cắt gọt, đúc và không thể hóa bền bằng nhiệt luyện Ngược lại, hợp kim sở hữu tính công nghệ phong phú, cho phép dễ dàng cắt gọt, đúc và nhiệt luyện, phù hợp với nhiều điều kiện công nghệ khác nhau.
GANG
Khái niệm về gang
5 Chương 4: Kim loại màu và hợp kim màu 7 4 2 1
1 Nhôm và hợp kim nhôm 3 2 1 0
2 Đồng và hợp kim đồng 3 1 1 1
6 Chương 5: Nhiệt luyện và hóa nhiệt luyện 6 4 2 0
7 Chương 6: Vật liệu phi kim loại 5 3 1 1
1 Polyme, Cao su, Chất dẻo 3 2 1 0
3 Điều kiện thực hiện môn học:
3.1 Phòng học Lý thuyết/Thực Hành: Đáp ứng phòng học chuẩn
3.2 Trang thiết bị dạy học: Projetor, máy vi tính, bảng, phấn, tranh vẽ
3.3 Học liệu, dụng cụ, mô hình, phương tiện: Giáo trình, vật liệu
3.4 Các điều kiện khác: Người học tìm hiểu quy ước ký hiệu trên thép, dầu
4 Nội dung và phương pháp đánh giá:
- Kiến thức: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức
- Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kỹ năng.
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:
+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp.
+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập.
+ Tham gia đầy đủ thời lượng môn học.
+ Nghiêm túc trong quá trình học tập.
Người học được đánh giá tích lũy môn học như sau:
Áp dụng quy chế đào tạo Trung cấp hệ chính quy theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH, ban hành ngày 13/3/2017 của Bộ trưởng Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội, nhằm nâng cao chất lượng giáo dục và đáp ứng nhu cầu nhân lực cho thị trường lao động.
- Hướng dẫn thực hiện quy chế đào tạo áp dụng tại Trường Cao đẳng Cơ giới như sau: Điểm đánh giá Trọng số
+ Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1) 40%
+ Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2)
+ Điểm thi kết thúc môn học 60%
Chuẩn đầu ra đánh giá
A1, C1, C2 1 Sau 10 giờ. Định kỳ Viết và thực Hành
Vấn đáp và thực Hành
Vấn đáp và thực Hành trên mô hình
4.2.3 Cách tính điểm Điểm đánh giá tHành phần và điểm thi kết thúc môn học được chấm theo thang điểm 10 (từ 0 đến 10), làm tròn đến một chữ số thập phân Điểm môn học là tổng điểm của tất cả điểm đánh giá thành phần của môn học nhân với trọng số tương ứng Điểm môn học theo thang điểm 10 làm tròn đến một chữ số thập phân, sau đó được quy đổi sang điểm chữ và điểm số theo thang điểm 4 theo quy định của Bộ Lao động Thương binh và Xã hội về đào tạo theo tín chỉ.
5 Hướng dẫn thực hiện môn học
5.1 Phạm vi, đối tượng áp dụng: Đối tượng Trung cấp Hàn
5.2 Phương pháp giảng dạy, học tập môn học
Áp dụng phương pháp dạy học tích cực có thể bao gồm nhiều hình thức như trình chiếu, thuyết trình ngắn, nêu vấn đề, hướng dẫn đọc tài liệu, bài tập cụ thể và câu hỏi thảo luận nhóm Những phương pháp này không chỉ giúp tăng cường sự tương tác trong lớp học mà còn khuyến khích học sinh tham gia tích cực vào quá trình học tập.
- Phân chia nhóm nhỏ thực hiện bài tập thực Hành theo nội dung đề ra.
- Khi giải bài tập, làm các bài Thực Hành, thí nghiệm, bài tập: Giáo viên hướng dẫn, thao tác mẫu và sửa sai tại chỗ cho nguời học.
- Sử dụng các mô hình, học cụ mô phỏng để minh họa các bài tập ứng dụng.
* Thảo luận: Phân chia nhóm nhỏ thảo luận theo nội dung đề ra.
Hướng dẫn tự học theo nhóm hiệu quả: Nhóm trưởng cần phân công nhiệm vụ cho từng thành viên nghiên cứu nội dung bài học Sau đó, cả nhóm thảo luận, trình bày và ghi chép những thông tin quan trọng, cuối cùng là viết báo cáo nhóm để tổng hợp kiến thức đã học.
5.2.2 Đối với người học: Người học phải thực hiện các nhiệm vụ như sau:
Nghiên cứu kỹ bài học tại nhà trước khi đến lớp là rất quan trọng Người học sẽ nhận được các tài liệu tham khảo từ nhiều nguồn, bao gồm trang web, thư viện và tài liệu học tập, để chuẩn bị tốt cho môn học này.
- Sinh viên trao đổi với nhau, thực hiện bài thực Hành và báo cáo kết quả
Để đủ điều kiện tham gia kỳ thi, người học cần tham dự ít nhất 70% các giờ giảng tích hợp Nếu vắng mặt hơn 30% số giờ tích hợp, người học sẽ phải học lại mô đun trước khi được phép thi lần tiếp theo.
Tự học kết hợp với thảo luận nhóm là phương pháp học tập hiệu quả, giúp tăng cường sự hiểu biết và kỹ năng cá nhân Trong phương pháp này, một nhóm nhỏ từ 2-3 người sẽ được giao chủ đề thảo luận trước khi tiến hành học lý thuyết và thực hành Mỗi thành viên trong nhóm sẽ đảm nhận trách nhiệm riêng, góp phần vào việc trao đổi kiến thức và kinh nghiệm, từ đó nâng cao hiệu quả học tập chung.
1 hoặc một số nội dung trong chủ đề mà nhóm đã phân công để phát triển và hoàn thiện tốt nhất toàn bộ chủ đề thảo luận của nhóm
- Tham dự đủ các bài kiểm tra thường xuyên, định kỳ.
- Tham dự thi kết thúc môn học.
- Chủ động tổ chức thực hiện giờ tự học.
- Giáo trình môn học Vật liệu học do Tổng cục dạy nghề ban Hành
- Nguyễn Hoành Sơn - Vật liệu học - NXB GD - 2000
- Phạm Thị Minh Phương, Tạ Văn Thất - Công nghệ nhiệt luyện - NXB GD - 2000.
CHƯƠNG 1 LÝ THUYẾT VỀ HỢP KIM
1 Khái niệm về hợp kim
Hợp kim là vật thể của nhiều nguyên tố và mang tính kim loại(đãn điện, dẫn nhiệt cao, dẻo, dễ biến dạng, có ánh kim…)
Hợp kim chủ yếu được hình thành từ các nguyên tố kim loại, có thể là sự kết hợp giữa các nguyên tố kim loại hoặc giữa kim loại với phi kim loại.
Thép các bon là hợp kim được tạo thành từ sắt (Fe) và carbon (C), trong khi đó, La tông là hợp kim bao gồm hai nguyên tố kim loại là đồng (Cu) và kẽm (Zn).
Thành phần nguyên tố trong hợp kim được thể hiện dưới dạng phần trăm khối lượng của từng nguyên tố, với tổng các thành phần luôn bằng 100% Ngoài ra, tỷ lệ phần trăm nguyên tử cũng được sử dụng để mô tả thành phần trong hợp kim.
Hợp kim được hình thành từ hai hoặc nhiều nguyên tố, trong đó nguyên tố kim loại đóng vai trò chủ đạo Khi chỉ có hai nguyên tố kết hợp, ta gọi đó là hợp kim đơn giản Ngược lại, nếu có nhiều nguyên tố tham gia, sản phẩm tạo ra sẽ là hợp kim phức tạp.
Các kim loại nguyên chất như đồng và nhôm nổi bật với khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt cao, làm cho chúng trở thành lựa chọn hàng đầu cho dây dẫn điện Tuy nhiên, trong lĩnh vực chế tạo cơ khí và thiết bị, hợp kim thường được sử dụng hơn do tính chất phù hợp hơn về khả năng gia công, hiệu suất sử dụng và tính kinh tế.
Các đặc tính cơ bản là:
Hợp kim có độ bền và độ dẻo cao, là yếu tố quan trọng giúp chịu tải trọng lớn trong quá trình làm việc, đồng thời ngăn ngừa tình trạng giòn, bảo đảm không bị phá hủy.
Các kim loại nguyên chất thường có độ dẻo cao, dễ dàng bị rát mỏng hoặc kéo thành sợi Tuy nhiên, chúng lại có độ bền, tính chống mài mòn và độ cứng kém hơn nhiều so với các hợp kim, với sự chênh lệch có thể lên đến hàng chục lần.
Tính công nghệ đa dạng và thích hợp của vật liệu là yếu tố quan trọng trong quá trình chế biến bán thành phẩm và sản phẩm Kim loại nguyên chất dễ biến dạng dẻo nhưng lại khó khăn trong việc cắt gọt, đúc và không thể hóa bền bằng nhiệt luyện Ngược lại, hợp kim có tính công nghệ phong phú, cho phép dễ dàng cắt gọt, đúc và nhiệt luyện, phù hợp với nhiều điều kiện công nghệ khác nhau.
THÉP
Thép là hợp kim của sắt và cacbon với hàm lượng C ≤ 2,14%, ngoài ra còn có một số tạp chất khác như: Mn < 0,8%, Si < 0,5%, P < 0,05%, S 0,05%
1.2 THành phần của thép các bon
Thép cacbon là hợp kim của Fe - C, Trong đó C < 2,14% ngoài ra còn có một số tạp chất khác như: Mn, Si, P, S.
1.3.1 Thép các bon chất lượng thường
Thép xây dựng là loại thép chủ yếu được sản xuất qua quá trình cán nóng không nhiệt luyện, cung cấp dưới dạng bán thành phẩm như ống, thanh, tấm, thép hình và sợi Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 1765-75, thép này được ký hiệu bằng chữ CT, trong đó C đại diện cho các bon và T cho thép chất lượng thường Nếu cuối mác thép không có ký hiệu, đó là thép lặng; nếu có ký hiệu s, là thép sôi; và n là thép nửa lặng Thép xây dựng được chia thành ba nhóm chính.
- Phân nhóm A: là thép quy định về cơ tính, không quy định về tHành phần hóa học, gồm các mác CT31, 33,34,38,42,51,61…
Phân nhóm B là loại thép được quy định chủ yếu về thành phần hóa học mà không có yêu cầu cụ thể về cơ tính Ký hiệu của phân nhóm này tương tự như phân nhóm A, nhưng có thêm chữ B ở đầu mác, ví dụ như BCT31, BTC33 và BCT61.
Phân nhóm C bao gồm các loại thép được quy định về cả cơ tính và thành phần hóa học, với ký hiệu giống như phân nhóm A nhưng có thêm chữ C ở đầu mác, ví dụ như CCT31, CCT33, CCT61 Để xác định các chỉ tiêu của thép trong phân nhóm này, ta dựa vào hai phân nhóm trước đó; ví dụ, với mác thép CCT38, thành phần hóa học được tra cứu theo mác BCT38, còn cơ tính theo mác CT38 Thép kết cấu được ký hiệu bằng chữ C và các chữ số theo sau chỉ lượng carbon trung bình trong thép tính theo phần vạn, như C05, C10, C15 Nếu cuối mác thép có chữ A, điều này chỉ ra chất lượng thép cao hơn với hàm lượng P và S ≤ 0,030%.
Theo TCVN 1822 – 75, ký hiệu thép được quy định bằng chữ CD, trong đó C đại diện cho các bon và D đại diện cho dụng cụ Các chữ số tiếp theo chỉ ra lượng các bon trung bình trong thép theo phần vạn Nếu cuối mác thép có thêm chữ A, điều này có nghĩa là chất lượng thép cao hơn.
Ví dụ CD70, CD80….CD130( CD70A, CD80A, CD130A)
Thép kết cấu được ưa chuộng trong ngành công nghiệp nhờ vào độ bền, độ dẻo và độ dai vượt trội, giúp đảm bảo an toàn cho các kết cấu và chi tiết máy chịu tải Với sự đa dạng về chủng loại sản phẩm, thép kết cấu ngày càng trở thành lựa chọn hàng đầu cho nhiều ứng dụng kỹ thuật.
- Thép dụng cụ: là loại thép làm các dụng cụ gia công và biến dạng kim loại như dụng cụ cắt, khuôn dập, khuôn kéo
1.5 Ảnh hướng của các nguyên tố đến tính chất của thép
Cacbon là nguyên tố quan trọng nhất ảnh hưởng lớn tới tổ chức và cơ, lý, hóa tính của thép.
Khi lượng cacbon của thép tăng lên thì lượng xêmentit cũng tăng lên dẫn đến tổ chức của thép thay đổi.
Khi lượng cacbon trong thép thay đổi, cơ tính của nó cũng thay đổi đáng kể Quy luật chung cho thấy rằng, khi thành phần cacbon tăng, độ bền và độ cứng của thép cũng tăng theo, trong khi độ dẻo và độ dai lại giảm Tuy nhiên, độ bền chỉ tăng lên theo hàm lượng cacbon cho đến một giới hạn nhất định, cụ thể là 0,8%.
– 1 )% vượt quá giới hạn này độ bền của thép lại giảm đi Hình 4.1 trình bày ảnh hưởng của cacbon đến cơ tính của thép.
Khi tăng lượng cacbon trong thép, số lượng pha xêmentit cứng, dòn cũng tăng theo, dẫn đến độ cứng của thép tăng nhưng độ dẻo dai giảm Sự gia tăng pha xêmentit ban đầu giúp cản trở sự trượt của ferit, từ đó nâng cao giới hạn bền của thép Tuy nhiên, khi lượng xêmentit vượt quá 0,8% và hình thành lưới xêmentit II, độ bền của thép sẽ giảm do lưới này tạo điều kiện cho sự phát triển vết nứt trong quá trình phá hủy.
Khi tăng lượng cacbon thì điện trở và lực khử từ tăng, tính chống ăn mòn và độ từ thẩm của thép giảm đi.
- Thép có %c khác nhau sẽ có cơ tính khác nhau, và do đó được dùng vào các mục đích khác nhau.
+ Thép có c 0,25%: tính dẻo dai cao , độ bền thấp, được dùng làm kết cấu xây dựng, các chi tiết dập.
+ Thép có c = ( 0,3 0,5)%: độ bền, độ cứng, độ dẻo dai khá cao do đó thích hợp cho các chi tiết máy chịu tải trọng tĩnh và va đập.
+ Thép có c = (0,5 0,65)%: độ cứng, độ bền cao và giới hạn đàn hồi cao nhất, dùng làm các chi tiết yêu cầu độ đàn hồi cao.
+ Thép có c ≥0,7%: độ cứng và tính chống mài mòn cao, do đó thích hợp cho các loại dụng cụ cắt, dụng cụ đo, khuôn dập.
- Mangan hòa tan vào nền ferit làm tăng độ bền và làm giảm độ giãn dài của thép.
- Một phần của mangan kết hợp với cacbon tạo tHành hợp chất Mn3C có tính chất giống Fe3C làm tăng độ cứng, tăng tính chống mài mòn.
- Mangan được đưa vào thép dưới dạng fero- mangan để khử ôxy và lưu huỳnh có hại.
Silic hòa tan vào nền ferit giúp tăng cường độ bền và độ cứng của pha ferit, từ đó cải thiện độ bền, độ cứng và giảm độ giãn dài của thép.
- Silic có tác dụng khử ôxy mạnh hơn so với mangan:
- Silic có khả năng làm tăng tính thấm từ.
- Phốt pho làm cho thép giòn ngay ở nhiệt độ thường (giòn nguội) Phốt pho hòa tan vào ferit làm xô lệch mạng tinh thể của pha này.
- Phốt pho tăng sẽ cải thiện được tính cắt gọt.
Lưu huỳnh làm cho thép giòn ở nhiệt độ cao (giòn nóng) dẫn đến các công nghệ rèn, cán, kéo, ép, Hàn … gặp nhiều khó khăn.
Thép có chứa nhiều lưu huỳnh sẽ tạo thành FeS, với nhiệt độ nóng chảy khoảng 985°C Khi rèn và cán, thép thường được nung đến 1200°C, dẫn đến việc làm yếu liên kết giữa các hạt kim loại, khiến thép dễ bị đứt.
Ngoài ra trong thép còn có ôxy, nitơ, hiđrô và một số tạp chất khác làm giảm độ dẻo, tăng độ giòn.
1.5.6 Ảnh hưởng của các tạp chất khí ôxy, nitơ, hiđrô:
Các nguyên tố này ảnh hưởng xấu đến cơ tính của thép ở chỗ làm giảm độ dẻo, tăng khuynh hướng phá huỷ dòn.
Thép hợp kim là loại thép được tạo ra bằng cách thêm vào các nguyên tố đặc biệt ngoài sắt (Fe) và carbon (C) với một tỷ lệ nhất định Việc bổ sung các tạp chất này nhằm mục đích thay đổi cấu trúc và cải thiện các tính chất của thép, từ đó nâng cao hiệu suất và ứng dụng của nó trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
Các nguyên tố, hợp kim thường dùng là: cr, Ni, Mn, si, w, v, Mo,Ti
Mục đích của việc hợp kim hoá thép là:
Nâng cao độ bền cho thép
Nâng cao độ thấm tôi cho thép
Nâng cao tính chịu nhiệt cho thép làm cho thép có khả năng làm việc lâu dài ở nhiệt độ cao.
Tạo cho thép một số tính chất đăc biệt như: tính giãn nở đặc biệt tính không dỉ
2.2 Đặc tính của thép hợp kim
Cơ tính: có độ bền cao hơn hẳn thép cacbon điều này thể hiện đặc biệt rõ sau khi nhiệt luyện, tôi và ram.
Thép hợp kim có khả năng chịu nhiệt độ cao, duy trì cơ tính vượt trội ở nhiệt độ lên đến 2000°C Để đạt được đặc tính này, thép cần được hợp kim hóa bằng các nguyên tố với hàm lượng tương đối cao.
Thép hợp kim có tính chất hóa học và vật lý vượt trội, ít bị han rỉ và ăn mòn trong không khí cũng như trong môi trường axít, bazơ và muối Đặc biệt, thép hợp kim sở hữu những tính chất như từ tính, giãn nở nhiệt và điện trở cao mà thép C không có Nguyên tố hợp kim có tác động lớn đến tính chất của thép, trong đó Crôm (Cr) giúp tăng độ cứng và bền, đồng thời giảm độ dẻo dai, với khả năng chống ăn mòn cao, tạo ra thép không gỉ và từ tính ổn định khi được bổ sung từ 1,5% đến 2,5%, có thể lên tới 30% tùy theo yêu cầu Niken (Ni) cũng góp phần quan trọng, tăng cường độ chịu mài mòn, độ bền, độ dẻo và khả năng chịu va đập của thép, với hàm lượng từ 35% đến 37%, giúp cải thiện độ giãn dài ở nhiệt độ thấp.
Vonfram (W) là nguyên tố quan trọng nhất trong thép, tồn tại dưới dạng cacbit Vonfram, giúp tăng độ cứng và tính cứng nóng, nhưng thép chứa W có giá thành cao Vanadi (V) cũng tồn tại dưới dạng cacbit và làm tăng độ cứng cùng khả năng chịu mài mòn, nhưng cần kiểm soát lượng V để tránh giảm tính công nghệ mài và làm nhỏ hạt thép Silic (Si) trong thép (1-1,5%) có tác dụng tăng độ bền nhưng giảm độ dẻo dai; khi tăng Si, điện trở và độ thấm từ của thép cũng tăng, đồng thời cải thiện độ đàn hồi và tính chống ôxi hóa Mangan (Mn) cũng có những ảnh hưởng quan trọng đến tính chất của thép.
Mangan (Mn) > 1% giúp tăng cường độ cứng, khả năng chịu mài mòn và sức chịu va đập của thép mà không làm giảm độ dẻo dai Cobalt (Co) cải thiện tính chịu nhiệt, từ tính và sức chịu va chạm, đồng thời tăng cường tính cứng nóng của thép Molipđen (Mo) nâng cao khả năng chịu nhiệt, tính đàn hồi, giới hạn bền kéo, cũng như khả năng chống ăn mòn và oxi hóa của thép ở nhiệt độ cao.
2.4 Ảnh hưởng của các nguyên tố hợp kim đến quá trình luyện nhiệt 2.4.1 Chuyển biến khi nung nóng để tôi
Các thép hợp kim thông thường chủ yếu có cấu trúc peclit, ngoại trừ một số loại thép đặc biệt Khi nung nóng, peclit chuyển biến thành austenit, dẫn đến sự hòa tan của các bít vào austenit và sự phát triển của hạt austenit Tuy nhiên, có một số đặc điểm quan trọng cần lưu ý.
- Sự hòa tan các bit hợp kim khó khăn hơn nên cần nhiệt độ tôi cao hơn và thời gian giữ nhiệt dài hơn
KIM LOẠI VÀ HỢP KIM MÀU
1 Nhôm và hợp kim nhôm
1.1 Khái niệm nhôm nguyên chất
Nhôm là kim loại có dạng thù hình lập phương tâm mặt với thông số mạng a = 4,04 Å, có màu sáng bạc Nó có khối lượng riêng nhỏ (g = 2,7 g/cm³), chỉ bằng 1/3 so với thép, giúp giảm khối lượng kết cấu Nhờ vào những đặc tính này, nhôm được sử dụng rộng rãi trong ngành hàng không và vận tải.
Tính dẫn diện và dẫn nhiệt cao, có độ giãn nở nhiệt nhỏ.
Tính chống ăn mòn cao (vì có màng ôxit Al2O3 xít chặt bảo vệ).
Nhiệt độ chảy thấp của hợp kim nhôm (660 °C) giúp quá trình nấu luyện trở nên dễ dàng hơn, nhưng các hợp kim này không hoạt động hiệu quả ở nhiệt độ cao Hơn nữa, tính đúc của chúng không cao do độ co ngót lớn, có thể lên tới 6%.
Cơ tính thấp (σb = 6Kg/mm 2 , HB = 25, δ = 40%) do đó rất dễ biến dạng, tính gia công cắt thấp.
TCVN 1659-75 quy định ký hiệu nhôm bằng chữ Al và số chỉ % của nhôm, ví dụ Al99, Al99,5.
Theo tiêu chuẩn AA (Aluminium Association) của Mỹ, nhôm được phân loại với ký hiệu AA 1xxx, trong đó ba số xxx sẽ giúp tra cứu bảng để biết rõ tính chất cụ thể của loại nhôm này.
Ví dụ AA 1100 có 99,00% Al.
Theo tiêu chuẩn ГOCT của Nga, nhôm nguyên chất được ký hiệu bằng chữ
A và số tiếp theo chỉ mức độ sạch Ví dụ A999 có 99,999% Al; Al995 có 99,995% Al.
1.2 Phân loại hợp kim nhôm
Theo công nghệ chế tạo người ta chia các hợp kim nhôm tHành ba loại: đúc, biến dạng, thiêu kết.
Hợp kim nhôm đúc là loại hợp kim được sản xuất thông qua phương pháp nấu chảy, với thành phần chứa lượng nguyên tố hợp kim cao, giúp tăng cường tính đúc tốt.
Hợp kim nhôm biến dạng là loại hợp kim được sản xuất thông qua phương pháp nấu chảy, cho phép dễ dàng biến dạng bằng các kỹ thuật như cán, rèn và dập Hợp kim này được chia thành hai nhóm chính.
+ Hoá bền bằng nhiệt luyện;
+ Không hoá bền bằng nhiệt luyện;
- Hợp kim nhôm thiêu kết: hợp kim nhôm thiêu kết là loại hợp kim nhôm được chế tạo từ nguyên liệu ban đầu là bột ép và thiêu kết.
1.3 Hợp kim nhôm biến dạng Gồm 2 loại:
Hợp kim nhôm biến dạng không thể được hóa bền qua quá trình nhiệt luyện, ví dụ như hợp kim nhôm và mangan (ký hiệu amu) hoặc hợp kim nhôm và magiê (ký hiệu am).
- Hợp kim nhôm biến dạng hóa bền được bằng nhiệt luyện( điển hình là đura)
+ THành phần: Al - Cu - mg(trong đó cu 4%, mg = 1%) ngoài ra còn có một lượng nhỏ Mn, Fe, si.
+ Tính chất: sau khi nhiệt luyện đạt b = 450 mn/m2, 15%, nhẹ.
+ Ứng dụng: được dùng trong công nghiệp chế tạo máy bay.
+ Ký hiệu: thép tiêu chuẩn nga là chữ kèm theo số thứ tự Ví dụ:Д1, Д 6, Д 16…
- THành phần: Al – si( với lượng si 13%) ngoài ra còn có một lượng nhỏ cu, mg.
- Tính chất: b = 200 -400mn/m2, tính dẻo thấp, tính đúc cao, một số chi tiết ở HÀN, xe máy.
- Ký hiệu: Al kèm theo số thứ tự ví dụ: Al11, Al17, Al26.
2 Đồng và hợp kim đồng.
2.1 Đồng nguyên chất. a Các đặc tính của đồng nguyên chất
- Đồng là một trong những nguyên tố đầu tiên mà con người biết sử dụng Trữ lượng đồng không lớn, khoảng 0,1% trọng lượng vỏ quả đất;
- Đồng là kim loại có màu đỏ, do đó đồng nguyên chất trong kỹ thuật còn được gọi là đồng đỏ;
Đồng là một kim loại có cấu trúc mạng tinh thể duy nhất là lập phương diện tâm, với thông số mạng a = 3,608 Å và đường kính nguyên tử là 2,56 Å.
- Tính dẫn điện và dẫn nhiệt rất cao;
Đồng có khả năng chống ăn mòn vượt trội, với tính ổn định hoá học cao trong nhiều môi trường như nước thường, nước biển và khí quyển Nó cũng kháng lại các hóa chất như axit hữu cơ và kiềm, mặc dù có thể phản ứng với amôniăc và hoà tan trong axit sunfuric ở trạng thái nóng, cũng như trong axit nitric và axit clohyđric.
- Độ bền không cao nhưng tăng lên mạnh khi biến dạng nguội Ở trạng thái đúc: бb = 160N/mm2, HB = 40, б0,2 = 35N/mm2, ở trạng thái biến dạng nguội: бb = 450N/mm2, HB 5, б0,2 = 400N/mm2;
- Độ dẻo cao: δ = 45%, dễ cán, kéo tHành những tấm mỏng và sợi rất nhỏ, rất tiện dùng trong kỹ thuật;
- Có thể nhiệt luyện bằng cách ủ kết tinh lại. b Ký hiệu đồng nguyên chất
Nga (Liên Xô cũ): ký hiệu đồng nguyên chất là chữ M và số tiếp theo chỉ mức độ tạp chất: M00 (99,99% Cu); M0 (99,95% Cu); M1 (99,90% Cu); M2 (99,70% Cu); M3 (99,50% Cu); M4 (99,00% Cu).
Tại Việt Nam, theo tiêu chuẩn TCVN 1959 – 75, đồng nguyên chất được ký hiệu bằng ký hiệu Cu, với số tiếp theo chỉ mức độ tinh khiết, chẳng hạn như Cu 99,99, cho thấy tổng lượng tạp chất chỉ chiếm 0,01% Đồng có nhiều ứng dụng quan trọng trong các lĩnh vực như điện, xây dựng và chế tạo máy móc.
- Đồng nguyên chất kỹ thuật làm vật dẫn điện như dây điện từ, bộ tản nhiệt, các tiếp điểm…
- Chế tạo hợp kim đồng
2.2 Phân loại hợp kim đồng
- Đồng thau đơn giản: Cu+ Zn( trong đó cu 46%)
Đồng thau phức tạp là hợp kim bao gồm đồng (Cu) và kẽm (Zn), cùng với các nguyên tố khác để cải thiện tính chất của hợp kim Ký hiệu của đồng thau đơn giản là chữ Л, theo sau là tỷ lệ phần trăm của đồng, trong khi phần còn lại là kẽm Chẳng hạn, Л90 chỉ đồng thau đơn giản với 90% đồng và 10% kẽm.
- Đồng thau phức tạp ký hiệu bằng chữ Л, tiếp theo là các chữ cái và các số chỉ phần trăm đồng và các nguyên tố hợp kim.
Ví dụ: ЛAH50-3-2 là đồng thau phức tạp có 59 %Cu, 3%al, 2% Ni, còn lại là36%Zn b Tính chất:
So với đồng nguyên chất thì đồng thau có ưu điểm:
- Độ cứng, độ bền cao hơn, độ dẻo dai gần bằng
- Dễ gia công cơ khí hơn
- Rẻ hơn đồng nguyên chất
- Ngoài ra, tính chất của đồng thau còn phụ thuộc vào lượng kẽm và các nguyên tố hợp kim.
Đồng thau có màu vàng, và khi hàm lượng kẽm tăng lên, màu sắc của đồng thau trở nên vàng hơn, nhưng tính dẻo lại giảm Đồng thau thường được chế tạo thành các tấm, ống, và lá, được sử dụng để sản xuất các chi tiết như ống dẫn nhiệt, ống dẫn nước, và lá đồng trong kỹ thuật điện.
Đồng thanh là hợp kim của đồng với các nguyên tố khác, ngoại trừ kẽm (Zn) Tên gọi của đồng thanh thường được đặt theo nguyên tố chính có trong hợp kim, chẳng hạn như đồng thanh thiếc, đồng thanh nhôm và đồng thanh chì.
Nga ký hiệu đồng thanh bằng chữ Бp, tiếp theo là các chữ và các số chỉ phần trăm các nguyên tố hợp kim còn lại là đồng.
Ví dụ: БpO10-1 là đồng thanh thiếc có 10% Sn, 1%p, 89% Cu. c Tính chất và phạm vi sử dụng:
- Dễ đúc, dễ gia công cắt gọt, dễ biến dạng
- Chịu nhiệt tốt , hệ số ma sát nhỏ.
- Ngoài ra, cơ tính của đồng thanh còn phụ thuộc vào từng loại nguyên tố hợp kim chủ yếu đưa vào.
- Thường dùng làm ổ trượt, đúc các chi tiết chịu mài mòn.
3.1 Yêu cầu đối với hợp kim làm ổ Trượt.
- Có hệ số ma sát nhỏ, có khả năng giữ dầu bôi trơn để giảm ma sát khi làm việc.
- Có độ dẻo cao để tiếp xúc với trục quay do đó, phân bố đều tải trọng trên bề mặt tiếp xúc.
- Độ cứng ổ trượt cần thấp hơn cổ trục.
- Có độ chịu mài mòn cao, có khả năng chống ăn mòn trong môi trường dầu có axit.
- Dễ đúc, dễ gia công cơ khí
3.2 Hợp kim làm ổ trượt có độ nóng chảy thấp
- Là các hợp kim trên cơ sở của các nguyên tố dễ chảy như: thiếc, chì
- Tên gọi: hợp kim babit
- Ký hiệu: Б và con số chỉ phần trăm thiếc, nếu có thêm các chữ là ký hiệu của các kim loại chứa trong babit( T: têlu, H: niken, K: canxi )
Hợp kim babit được cấu tạo bởi nền kim loại mềm chứa các hạt cứng Khi có ma sát, nền kim loại sẽ bị mài mòn, làm cho các hạt cứng nhô lên và hỗ trợ cổ trục, từ đó hình thành các lõm chứa dầu bôi trơn.
- Ưu điểm: có khả năng chống ăn mòn tốt, hệ số ma sát nhỏ, không làm hại cổ trục thép.
- Nhược điểm: cơ tính thấp, dễ bị hỏng ở nhiệt độ cao.
- Công dụng: dùng cho các loại ổ làm việc với tải trọng nhỏ như: trong động cơ ôtô,máy kéo.
Giá thành chế tạo babit thiếc cao, vì vậy việc sử dụng nó nên được hạn chế Thay vào đó, người ta thường sử dụng babit nền cơ bản là chì (ký hiệu БT, БH), tuy nhiên chất lượng của nó không thể so sánh với babit thiếc.
3.3 Hợp kim làm ổ trượt có độ nóng chảy cao
- Chịu được nhiệt độ cao
- Chịu được áp lực lớn, do đó có độ bền cao thường dùng đồng thanh hoặc gang xám.
Gang xám là loại gang có tổ chức nền kim loại peclit với hạt nhỏ, mịn và chứa một lượng lớn graphit tấm Với cấu trúc này, gang xám có độ cứng cao nhưng độ bền thấp, đồng thời sở hữu hệ số ma sát nhỏ và khả năng chịu mài mòn tốt Loại gang này thường được sử dụng để chế tạo ổ trượt không yêu cầu độ bền cao, thích hợp cho những ứng dụng chịu lực lớn và tốc độ quay của trục nhỏ (v < 3m/s).
+ Đồng thanh thiếc và chì: có hệ số ma sát nhỏ, cơ tính tốt nên được dùng phổ biến, cụ thể:
- Đồng thanh chì: thường dùng loại có ký hiệu БpC30, để chế tạo những ổ trượt rất quan trọng( chịu áp lực lớn và hệ số vòng quay cao)
- Đồng thanh thiếc: thường dùng loại có ký hiệu БpO10-1, БpOC8-
12, để chế tạo những ổ quan trọng.
1 Trình bày đặc điểm cấu tạo nhôm và nhôm hợp kim?
NHIỆT LUYỆN VÀ HOÁ NHIỆT LUYỆN
1.1 Khái niệm về nhiệt luyện
Nhiệt luyện là khâu gia công kim loại và hợp kim bằng nhiệt bao gồm quá trình:
Nung nóng kim loại và hợp kim đến nhiệt độ xác định Giữ nhiệt trong thời gian hợp lý
Làm nguội với tốc độ quy định Để làm thay đổi tổ chức, do đó thay đổi tính chất của hợp kim theo mục đích đã định.
Giảm độ cứng, khử ứng suất, cải thiện tính gia công cắt gọt, làm đồng đều tHành phần và tổ chức của hợp kim.
Nâng cao cơ tính: tăng độ cứng, khả năng chịu mài mòn và tăng độ bền. do đó nâng cao tuổi thọ của chi tiết máy.
Các phương pháp nhiệt luyện: thường hóa, ủ, tôi và ram
Nguyên công là yếu tố quyết định chất lượng và độ bền của sản phẩm cơ khí, đóng vai trò quan trọng trong các nhà máy cơ khí và chế tạo dụng cụ cắt gọt.
Phương pháp ủ là quá trình nhiệt luyện nhằm làm mềm kim loại, giúp dễ cắt gọt, dập định hình, và khử bỏ ứng suất dư Quá trình này bao gồm việc nung kim loại đến nhiệt độ thích hợp, giữ ở nhiệt độ đó trong một thời gian cần thiết, và sau đó làm nguội chậm, thường là cùng với lò hoặc trong môi trường dẫn nhiệt kém như vôi bột hoặc cát nóng Mục đích của ủ là làm mềm kim loại, tăng độ dẻo, giảm ứng suất bên trong, đồng đều hóa thành phần hóa học, và làm nhỏ hạt thép Các phương pháp ủ bao gồm ủ thấp (200 ÷ 3000C) để khử ứng suất mà không làm giảm độ cứng, ủ kết tinh lại để khôi phục độ đồng đều của hạt kim loại, và ủ không hoàn toàn cho thép cùng tích nhằm khử ứng suất và tạo điều kiện dễ cắt gọt.
Trong quá trình ủ, chỉ có peclít chuyển biến pha, còn XeII không chuyển biến pha, dẫn đến việc gọi là ủ không hoàn toàn Đối với ủ hoàn toàn, nhiệt độ ủ tủ đạt AC3 + (20÷30) °C, áp dụng cho thép trước cùng tích, giúp chuyển hoàn toàn các pha thành ostenít Quá trình làm nguội chậm giúp khử ứng suất dư, làm nhỏ hạt và tăng tính dẻo dai của thép Ủ khuyếch tán có nhiệt độ ủ tủ từ 1100 °C đến 1150 °C, thường áp dụng cho thép hợp kim bị thiên tích mạnh trước khi cán, nhằm đồng đều hóa thành phần Nhiệt độ ủ cao dẫn đến sự phát triển hạt lớn, sau đó thường được gia công bằng áp lực và tiếp tục ủ hoàn toàn Ủ đẳng nhiệt cũng là một phương pháp quan trọng trong quá trình xử lý nhiệt.
Quá trình ủ đẳng nhiệt được thực hiện ở nhiệt độ ủ tủ = AC3 + (30 ÷ 50)°C, nhằm tiến hành ủ hoàn toàn mà không làm nguội liên tục, giữ nhiệt độ trên AC1 khoảng 50 ÷ 100°C Tùy thuộc vào giá trị t và thời gian giữ nhiệt, tổ chức của vật liệu sẽ khác nhau Phương pháp này giúp rút ngắn thời gian ủ và dễ dàng kiểm soát độ cứng bằng cách chọn t, từ đó đảm bảo sự đồng đều về thành phần Phương pháp này thường được áp dụng cho việc ủ thép hợp kim.
Phương pháp thường hoá là quá trình nung nóng thép vượt quá nhiệt độ GSE, cụ thể là nhiệt độ tn lớn hơn (AC3, Acm), nhằm đạt được cấu trúc hoàn toàn γ Sau khi đạt được nhiệt độ cần thiết, thép được giữ ở nhiệt độ này trong một khoảng thời gian nhất định trước khi được làm nguội trong không khí tĩnh.
Vth (Vth: vận tốc nguội tới hạn)
Thường hoá là phương pháp áp dụng cho mọi loại thép nhằm khử biến cứng do gia công, loại bỏ mạng XeII và làm nhỏ hạt trước khi thực hiện nhiệt luyện cuối cùng Phương pháp này có thể được xem như một trường hợp đặc biệt của quá trình ủ.
Quá trình tôi thép là việc nung nóng thép đến nhiệt độ nhất định, duy trì nhiệt trong thời gian phù hợp, sau đó làm nguội nhanh để tạo ra tổ chức Mactenit có độ cứng cao.
Nguyên công tôi thép đóng vị trí quan trọng đặc biệt trong nhiệt luyện vì các lý do sau :
- Nó quyết định cơ tính của thép, phù hợp với điều kiện làm việc Do vậy, quyết định tuổi thọ của chi tiết máy.
Là công đoạn gia công cuối cùng, việc xử lý chi tiết ở giai đoạn này rất quan trọng vì hư hỏng có thể gây lãng phí công sức của các bước gia công trước Mục tiêu chính là tăng độ cứng và khả năng chịu mài mòn của thép, từ đó kéo dài thời gian hoạt động của chi tiết máy.
- Nâng cao độ bền, độ chịu tải của chi tiết máy. c Độ thấm tôi
- Độ thấm tôi là chiều sâu của lớp kim loại được tôi cứng Nếu độ thấm tôi đạt tới tâm lõi chi tiết thì được gọi là tôi thấu.
- Độ thấm tôi phụ thuộc vào:
+ Tốc độ tới hạn Vth càng nhỏ độ thấm tôi càng lớn.
Tốc độ làm nguội ảnh hưởng trực tiếp đến độ thấm tôi; tốc độ nguội càng cao thì độ thấm càng lớn Tuy nhiên, việc lạm dụng tốc độ nguội để tăng độ thấm tôi có thể gây ra những tác động tiêu cực Làm nguội quá nhanh có thể dẫn đến sự gia tăng ứng suất bên trong, từ đó gây ra hiện tượng nứt và cong vênh.
Các nguyên tố hợp kim, ngoại trừ Carbon, có khả năng nâng cao tính thấm tôi của thép, dẫn đến việc thép hợp kim có độ thấm tôi tốt hơn so với thép Carbon Tốc độ tôi tới hạn, hay còn gọi là tốc độ nguội tới hạn, Vth, là yếu tố quan trọng trong quá trình này.
- Tốc độ nguội tới hạn (Vth): Là tốc độ nguội nhỏ nhất cần thiết để Ôstenit chuyển biến tHành Mactenit Vth của thép càng nhỏ càng dễ tôi cứng.
Tốc độ nguội tới hạn (Vth) của thép hợp kim thấp hơn so với thép cacbon, và khi lượng cacbon trong thép tăng lên, Vth sẽ giảm Điều này có ảnh hưởng đến việc xác định nhiệt độ tôi của thép.
Đối với sản phẩm thép có hàm lượng carbon dưới 0,8%, nhiệt độ tôi thích hợp cần cao hơn AC3, tức là nung nóng thép đến trạng thái hoàn toàn là Ôstenit Phương pháp này được gọi là tôi hoàn toàn Nhiệt độ tôi được xác định bằng công thức: Nhiệt độ tôi = AC3 + (30 ÷ 50) °C.
Đối với sản phẩm thép có hàm lượng carbon từ 0,8% trở lên, nhiệt độ tôi cần thiết phải cao hơn AC1, tức là nung đến nhiệt độ chưa hoàn toàn chuyển thành ôstenit (γ + XêII) Phương pháp này được gọi là tôi không hoàn toàn, với nhiệt độ tôi được xác định bằng công thức AC1 cộng với khoảng từ 30 đến 50 độ C.
Nhiệt độ tôi của thép hợp kim thường cao hơn thép cacbon từ 20 đến 300°C Để đạt được kết quả tốt trong quá trình tôi thép, việc chọn môi trường làm nguội là rất quan trọng Môi trường làm nguội cần có tốc độ nguội thỏa mãn điều kiện Vnguội ≥ Vth, nhằm đảm bảo đạt được cấu trúc γ + MT.
Môi trường làm nguội cần đảm bảo rằng ứng suất dư (бd) tạo ra cho sản phẩm phải nhỏ hơn tới hạn đàn hồi (бđh) của thép chế tạo, nhằm ngăn ngừa tình trạng cong vênh và nứt vỡ trong quá trình làm nguội.
VẬT LIỆU PHI KIM LOẠI
1 Polyme, Cao su, Chất dẻo.
Polyme là hợp chất cao phân tử được hình thành từ nhiều nhóm cấu trúc hóa học giống nhau, lặp đi lặp lại Những nhóm này được liên kết với nhau thông qua các liên kết đồng hóa trị.
1 1.2 Phân loại: a Phân loại theo phương pháp tổng hợp.
+ Polyme trùng ngưng. b Phân loại theo cấu tạo hoá học.
Polyme dị mạch là loại polyme có cấu trúc mạch chính chứa không chỉ nguyên tố cacbon mà còn các nguyên tố khác như oxy (O), nitơ (N), và lưu huỳnh (S) Chúng được phân loại theo lĩnh vực ứng dụng, bao gồm chất dẻo, lớp phủ bảo vệ, sơn, sợi, cao su, keo dán và polyme compozit.
Cách gọi đơn giản nhất tên polyme = poly + tên của monome tạo tHành polyme – tham gia phản ứng trùng hợp.
Monome là các phân tử hữu cơ đơn giản, đặc trưng bởi sự hiện diện của liên kết kép (đôi hoặc ba) hoặc ít nhất hai nhóm chức hoạt động có khả năng tương tác và phản ứng với nhau.
1.1.4 Đặc điểm của tính chất vật lý của polyme.
-Polyme đồng thời có tính chất của vật thể rắn và lỏng.
-Độ nhớt của dung dịch rất cao.
-Khả năng polyme trương lên trong khi hòa tan.
-Khả năng thể hiện rất mạnh tính bất đẳng hướng của tính chất.
Chất dẻo là vật liệu nhân tạo được tạo ra từ các hợp chất hữu cơ như phenol, anđehit và rượu Khi đạt đến nhiệt độ nhất định, chất dẻo trở nên mềm và dẻo, cho phép tạo hình dưới áp suất cao Quá trình tổng hợp chất dẻo diễn ra thông qua các phản ứng hóa học.
Trong sản xuất chất dẻo, người ta thường pha thêm một số chất phụ gia để cải thiện và nâng cao tính năng của chúng Dưới đây là một số chất thường được sử dụng.
- Chất độn: Được cho thêm vào để làm tăng độ bền, độ cứng và làm giảm độ co ngót của chất dẻo khi tạo hình.
- Chất lỏng dẻo: Có tác dụng làm tăng tính dẻo, làm cho chất dẻo bền vững ngay cả khi ở nhiệt độ thấp.
- Chất bôi trơn: Có tác dụng làm cho chất dẻo không bị dính vào khuôn khi tạo hình.
- Chất lỏng rắn: Có tác dụng làm cho chất dẻo đang ở thể lỏng trở tHành rắn khi nguội.
- Chất tạo màu: Có tác dụng làm cho chất dẻo có màu sắc theo ý muốn.
Chất ổn định giúp duy trì các tính chất ban đầu của chất dẻo khi chịu tác động từ các yếu tố môi trường như nhiệt độ và ánh sáng.
2.2.3 Tính chất của chất dẻo.
Chất dẻo có trọng lượng riêng nhỏ, thường dao động từ 0,9 đến 2 g/cm3, với một số loại đặc biệt chỉ có 0,02 g/cm3 hoặc nặng tới 5-6 g/cm3 Những loại chất dẻo nhẹ này có độ xốp cao, mang lại khả năng cách âm và cách nhiệt hiệu quả.
- Có độ bền cơ học khá cao, độ bền nhiệt và tính chống ăn mòn tốt, hệ số ma sát nhỏ và tính cách điện rất tốt.
Công nghệ chế tạo chi tiết bằng chất dẻo hiện đại rất đơn giản, chủ yếu dựa vào quá trình gia nhiệt và ép trong khuôn định hình.
Chất dẻo mặc dù có nhiều ưu điểm, nhưng cũng tồn tại một số nhược điểm, trong đó lão hóa theo thời gian là một vấn đề quan trọng Khi chất dẻo bị lão hóa, độ bền cơ học, độ bền nhiệt và các tính chất khác của nó có thể giảm sút nghiêm trọng hoặc thậm chí bị phá hủy.
2.2.4 Các loại chất dẻo cơ bản:
Chất dẻo có nhiều loại nhưng trong chế tạo máy thường dùng hai loại chính là chất dẻo nóng và chất dẻo cứng nóng. a Chất dẻo nóng:
Là nó luôn luôn có thể nóng chảy và tạo hình lại được Chất dẻo nóng có một số loại sau:
Plyetilen (PE) là một loại nhựa cứng, có màu trắng khi ở dạng dày và trong suốt khi ở dạng mỏng Chất liệu này được sản xuất từ khí êtilen, có nguồn gốc từ dầu mỏ hoặc than đá Plyetilen có trọng lượng riêng từ 0,92 đến 0,96 g/cm3 và giới hạn bền kéo σk là 00.
Plyêtilen có khả năng chịu lực kéo lên tới 4000MN/m và độ giãn dài từ 50-500% Nó rất bền vững khi tiếp xúc với axít và kiềm, đồng thời không thấm nước và duy trì tính dẻo trong khoảng nhiệt độ rộng Plyêtilen chủ yếu được sử dụng làm chất điện môi trong ngành công nghiệp điện.
Polyvinylclorua (PVC) là một loại nhựa được sản xuất từ propilen thông qua một quá trình xúc tác đặc biệt Chất dẻo này có khả năng chống ăn mòn hóa học tương tự như polyethylene, nhưng lại vượt trội hơn về độ bền cơ học và độ bền nhiệt PVC thường được sử dụng để chế tạo các loại ống, cánh quạt bơm nước ly tâm nhỏ, cũng như các linh kiện điện tử và thiết bị vô tuyến điện.
Sau khi trải qua quá trình nóng chảy và tạo hình lần đầu, vật liệu sẽ không còn khả năng nóng chảy và tạo hình lại do mất tính dẻo Các loại chất dẻo cứng nóng bao gồm nhiều loại khác nhau.
Chất dẻo Bakêlít được sản xuất từ phenol- phomanđêhit, nổi bật với tính năng rẻ, dễ chế biến và khả năng tạo ra các chi tiết phức tạp Loại nhựa này có độ bền cơ học cao, khả năng chịu nhiệt tốt và không bị ăn mòn trong môi trường axít và kiềm Bakêlít thường được sử dụng để làm vỏ bình cho các loại ắc quy và bầu lọc dầu của động cơ ôtô.
Chất dẻo téctôlít được sản xuất bằng cách tẩm nhựa vào giấy và ván gỗ, giúp tăng tính dẫn nhiệt và chống ăn mòn Để cải thiện tính năng, người ta thêm chất độn grafít vào téctôlít Loại chất dẻo này thường được sử dụng trong sản xuất má phanh xe ô tô và một số loại bánh răng chịu lực nhỏ mà không cần bôi trơn.
2.3.1 Phân loại: Hiện nay có hai loại là cao su thiên nhiên và cao su nhân tạo:
- Cao su thiên nhiên: Lấy từ nhựa cây cao su, khi còn nguyên chất có màu trắng đục, để ngoài ánh sáng lâu thì biến tHành mầu nâu.