Giáo trình vật liệu cơ khí (nghề hàn trình độ cao đẳng)

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên 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 Giáo trình Vật Liệu Cơ Khí biên soạn sở kế thừa nhà giáo có nhiều kinh nghiệm giảng dạy trường Đại Học, Cao Đẳng, Trung Học chuyên nghiệp, kết hợp với nội dung nhằm đáp ứng yêu cầu nâng cao chất lượng đào tạo phục vụ nghiệp cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước Đề cương giáo trình dựa theo chương trình khung tổng cục dạy nghề Để đào tạo nghề Hàn Giáo trình biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu Chúng tơi có nhiều cố gắng biên soạn, giáo trình khơng tránh khỏi khiếm khuyết Hy vọng nhận sư đóng góp ý kiến bạn đọc để giáo trình biên soạn đạt chất lượng tốt Cần Thơ, ngày17 tháng 09 năm 2021 Tham gia biên soạn Chủ biên : Nguyễn Thành Sơn MỤC LỤC LỜI GIỚI THIỆU CHƯƠNG 1: KIM LOẠI VÀ HỢP KIM 10 1.1 Khái niệm vật liệu khí 10 1.1.1 Vật liệu kim loại: 10 1.1.2 Vật Liệu polyme: 11 1.1.3 Vật liệu ceramic: 11 1.2 Vai trò vật liệu khí sống 11 1.3 Khái quát trình phát triển ngành vật liệu 12 1.3.1 Giai đoạn tiền sử loài người: 12 1.3.2 Giai đoạn chết tạo sử dụng vật liệu theo kinh nghiệm: 12 1.3.3 Giai đoạn chế tạo sử dụng vật liệu theo kiến thức khoa học: 13 1.4 Cấu tạo kim loại hợp kim 13 1.4.1 Khái niệm kim loại 13 1.4.2 Cấu tạo tinh thể kim loại 13 - Mạng lập phương diện tâm: 14 1.5 Hợp Kim 15 1.5.1 Khái niệm hợp kim 15 1.5.2 Cấu tạo hợp kim đặc tính chúng 15 1.6 Tính chất chung kim loại hợp kim 17 1.6.1 Tính chất vật lý 17 1.6.2 Tính chất hóa học 18 1.6.3 Tính chất học 18 1.6.4 Tính chất công nghệ 21 CHƯƠNG 2: GANG VÀ THÉP 23 2.1 Gang loại gang thường dùng 23 2.1.1 Giới thiệu chung gang 23 2.1.2 Các yếu tố ảng hưởng đến tính chất gang 24 2.1.3 Các loại gang thường dùng 25 2.1.4 Gang xám 25 2.1.5 Gang cầu 25 2.1.6 Gang dẻo 26 2.1.7 Gang trắng 26 2.2 Thép loại thép thường dùng 27 2.2.1 Khái niệm thép 27 2.3 Thép cacbon 27 2.3.1 Khái niệm thép cacbon 27 2.3.2 Các loại thép cacbon 28 2.3.3 Thép cacbon kết cấu 28 2.4 Ưu, nhược điểm thép cacbon 29 2.5 Tổ chức tế vi gang thép 29 2.5.1 Quan sát tổ chức tế vi gang thép 29 2.5.2 Tổ chức tế vi thép cacbon trạng thái cân 31 2.5.3 Thép trước tích 31 2.5.4 Thép tích 32 2.5.5 Thép sau tích 33 2.6 Tổ chức tế vi loại gang: 33 2.6.1 Gang trắng 33 2.6.2 Gang xám 34 2.6.3 Gang dẻo: 35 2.6.4 Gang cầu 35 2.7 Thép hợp kim 36 2.7.1 Khái niệm Thép hợp kim 36 2.8 Các loại thép hợp kim 37 2.8.1 Thép hợp kim kết cấu 37 2.8.2 Thép hợp kim dụng cụ 37 2.8.3 Thép làm khuôn dập 37 2.8.4 Thép làm dụng cụ đo 40 2.8.5 Thép hợp kim đặc biệt 40 2.9 Hợp kim cứng 41 2.9.1 Thành phần tính chất 41 2.9.2 Phân loại công dụng 41 2.9.3 Kim loại màu hợp kim màu 42 Đồng hợp kim đồng 42 Nhôm hợp kim nhôm 44 CHƯƠNG 3: NHIỆT LUYỆN VÀ HÓA NHIỆT LUYỆN 47 3.1 Khái niệm nhiệt luyện 47 3.1.1 Giản đồ trạng thái Fe - C 47 3.1.2 Các tổ chức hợp kim Fe - C 48 3.1.3 Quá trình kết tinh hợp kim Fe-C 49 3.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới trình nhiệt luyện 49 3.2 Các hình thức nhiệt luyện 50 3.2.1 Ủ thép 50 3.2.2 Thường hóa 52 3.2.3 Tôi thép 52 3.2.4 Ram 53 3.3 Các phương pháp ram 53 3.4 Hóa nhiệt luyện 54 3.4.1 Khái niệm chung 54 3.4.2 Các hình thức hóa nhiệt luyện 54 3.4.3 Thấm cacbon 54 3.4.4 Thấm nitơ 56 3.5 Hóa bền học 57 3.5.1 Mục đích, phân loại, nguyên lý chung 57 3.5.2 Mục đích 57 3.5.3 Phân loại 57 3.5.4 Nguyên lý 57 CHƯƠNG 4: VẬT LIỆU PHI KIM LOẠI 59 4.1 Chất dẻo, cao su 59 4.1.1 Chất dẻo 59 4.1.2 Cao su 59 4.1.3 Các loại chất dẻo bản: 59 4.2 Cao su: 60 4.2.1 Phân loại: 60 4.2.2 Tính chất: 60 4.2.3 Công dụng: 60 4.3 Amian, compozit 61 4.3.1 Amian: 61 4.3.2 Compozit 61 4.4 Vật liệu bôi trơn: 63 4.4.1 Dầu bôi trơn: 63 4.4.2 Mỡ bôi trơn 63 4.5 Chất làm nguội 64 CHƯƠNG TRÌNH MƠN HỌC Tên mơn học: VẬT LIỆU CƠ KHÍ Mã mơn học: MH10 Thời gian thực môn học: 30 (Lý thuyết: 20 ; Thực hành, thảo luận, tập: 08 giờ; Kiểm tra: 02) I.Vị trí , tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học: - Vị trí: Là môn học kỹ thuật sở môn học bố trí học trước mơn học, mơ đun chun mơn nghề Là môn cở sở tảng để thực hành mơn học, mơ đun nghề - Tính chất: Là mơn học bắt buộc chương trình đào tạo nghề Hàn Mục tiêu mơn học: - Về kiến thức: -Trình bày đặc điểm, tính chất, ký hiệu phạm vi ứng dụng số vật liệu thường dùng:Gang, thép cácbon, thép hợp kim, hợp kim cứng, ceramic, vật liệu phi kim loại, dung dịch làm nguội - Trình bày rõ số khái niệm cần thiết nhiệt luyện hoá nhiệt luyện - Về kỹ năng: - Nhận biết vật liệu qua màu sắc, tỷ trọng, độ nhám mịn, âm gõ, đập búa, xem tia lửa mài - Chọn sử dụng quy cách loại vật liệu thường dùng cho nghề - Có thể tự mua loại vật liệu theo yêu cầu sản xuất - Phân tích ký hiệu loại vật liệu dùng cho khí chế tạo - Nhận biết sử dụng loại vật liệu - Về lực tự chủ trách nhiệm: - Có ý thức tự giác, tính kỷ luật cao, tinh thần trách nhiệm cơng việc, có tinh thần hợp tác, giúp đỡ lẫn - Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động tích cực sáng tạo học tập Nội dung môn học: Nội dung tổng quát phân bổ thời gian: Thời gian (giờ) Thực hành, Số thí Kiểm tra Tên chương mục Tổng Lý TT nghiệm, (LT số thuyết thảo TH) luận Bài tập I CHƯƠNG I: KIM LOẠI VÀ HỢP KIM 04 03 1.1 Khái niệm vật liệu khí 1.2 Vai trị vật liệu khí sống 1.3 Khái quát trình phát triển ngành vật liệu 1.4 Cấu tạo kim loại hợp kim 1.4.1 Khái niệm Kim loại 1.4.2 Cấu tạo tinh thể kim loại 1.5 Hợp kim 1.5.1 Khái niệm hợp kim 1.5.2 Cấu tạo hợp kim đặc tính chúng 1.6 Tính chất chung kim loại hợp kim 1.6.1.Tính chất vật lý 1.6.2.Tính chất hóa học 1.6.3 Tính chất học 1.6.4 Tính công nghệ II CHƯƠNG II: GANG VÀ THÉP 2.1 Gang loại gang thường dùng 2.1.1 Giới thiệu chung gang 2.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất gang 2.1.3 Các loại gang thường dùng 2.1.4 Gang xám 2.1.5 Gang cầu 2.1.6 Gang dẻo 2.1.7 Gang trắng 2.2 Thép loại thép thường dùng 2.2.1 Khái niệm thép 2.2.2 Thành phần hóa học tính chất chung thép 2.2.3 Ảnh hưởng nguyên tố đến tính chất thép 2.3 Thép cacbon 2.3.1.Khái niệm thép cacbon 2.3.2 Các loại thép cacbon 2.3.3 Thép cacbon kết cấu 2.4 Ưu khuyết điểm thép cacbon 2.5 Tổ chức tế vi gang thép 2.5.1 Quan sát tổ chức tế vi gang thép 2.5.2 Tổ chức tế vi thép cacbon trạng thái cân 2.5.3.Thép trước tích 2.5.4 Thép tích 2.5.5 Thép sau tích 2.6 Tổ chức tế vi loại gang 2.6.1 Gang Trắng 2.6.2 Gang Xám 2.6.3 Gang Dẻo 2.6.4 Gang Cầu 2.7 Thép hợp kim 2.7.1 Khái niệm thép hợp kim 2.7.2 Thành phần hóa học thép hợp kim 1 13 10 1 1 1 1 1 2.7.3 Các đặc tính thép hợp kim 2.7.4 Ký hiệu thép hợp kim 2.8 Các loại thép hợp kim 2.8.1 Thép hợp kim kết cấu 2.8.2 Thép hợp kim dụng cụ 2.8.3 Thép làm khuôn dập 2.8.4 Thép làm dụng cụ đo 2.8.5 Thép hợp kim đặc biệt 2.9 Hợp kim cứng 2.9.1 Thành phần tính chất 2.9.2 Phân Loại cơng dụng 2.9.3 Kim loại màu hợp kim màu Kiểm tra: 45 phút 1 CHƯƠNG III: NHIỆT LUYỆN VÀ HÓA NHIỆT LUYỆN 3.1 Khái niệm nhiệt luyện 3.1.2 Giản đồ trạng thái Fe-c 3.1.3 Các tổ chức giản đồ 3.1.4 Quá trình kết tinh Hk Fe-C 3.1.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình nhiệt luyện 3.2 Các hình thức nhuyệt luyện 3.2.1 Ủ thép 3.2.2 Thường hóa 3.2.3 Tơi thép 3.2.4 Ram 3.3 Các khuyết tật xảy nhiệt luyện thép 3.3.1 Ngăn ngừa 3.3.2 Cách khắc khục 3.3.3 Ảnh hưởng nhiệt luyện tầm quan trọng kiểm nhiệt 3.4 Hóa nhiệt luyện 3.4.1 Khái niệm chung 3.4.2 Các hình thức hóa nhiệt 3.4.3 Thấm Cacbon 3.4.4 Thấm Nitơ 3.5 Hóa bền học 3.5.1 Mục đích phân loại, nguyên lý chung 3.5.2 Mục đích 3.5.3 Phân loại 3.5.4 Nguyên lý chung IV CHƯƠNG IV: VẬT LIỆU PHI KIM III 08 05 1 1 1 LOẠI 4.1 Chất dẻo, cao su 4.1.1 Chất dẻo 4.1.2 Cao su 4.1.3 Các loại chất dẻo 4.2 Cao su 4.2.1 Phân loại 4.2.2 Tính chất 4.2.3 Công dụng 4.3 Amiang, CompoZit 4.3.1 Amiang 4.3.2 CompoZit 4.4 Vật liệu bôi trơn 4.4.1 Dầu bôi trơn 4.4.2 Mỡ bôi trơn 4.5 Chất làm nguội Kiểm tra: 45 phút Tổng cộng 1 1 30 20 CHƯƠNG 1: KIM LOẠI VÀ HỢP KIM Mã chương: MH 10-01 Giới thiệu: Kim loại hợp kim vật liệu chủ yếu từ trước tới định thành bại sản xuất công nghiệp, chúng sử dụng rộng rãi công nghiệp để chế tạo chi tiết máy Tuy nhiên sản xuất cần phải dựa vào yêu cầu kỹ thuật để lựa chọn kim loại hợp kim thích hợp, đảm bảo chất lượng kinh tế sản phẩm Muốn phải nắm tính chất chúng Mục tiêu: - Trình bày khái niệm vai trò vật liệu - Phân biệt cấu tạo kim loại hợp kim - Mơ tả tính chất chung kim loại hợp kim Nội dung: 1.1 Khái niệm vật liệu khí - Vật liệu khí khái niệm thông dụng tất vật chất mà người sử dụng sản xuất khí để tạo dựng nên sản phẩm cho sống như: Thiết bị máy móc cơng nghiệp, nơng nghiệp, giao thơng vận tải, y tế, văn hóa, giáo dục… - Khái niệm vật liệu khí rộng đa dạng Có loại vật liệu kim loại, chất dẻo, compozit….khơng dùng sản xuất khí, mà cần xây dựng, kỹ thuật điện, cơng nghiệp hóa học, thực phẩm… - Vật liệu khí có nguồn gốc từ nhóm vật liệu lớn: Vật liệu kim loại, vật liệu hữu polyme vật liệu ceramic 1.1.1 Vật liệu kim loại: cấu thành từ chất vô cơ, chủ yếu nguyên tố kim loại, phi kim loại Những nguyên tố kim loại thường gặp sắt đồng nhôm, niken, titan…những nguyên tố phi kim cacbon, nitơ, oxy Trong điều kiện bình thường trạng thái rắn nguyên tố kim loại xếp với theo trật tự định, chúng vật tinh thể Thế giới kim loại thật hấp dẫn vô phong phú, có kim loại người bạn lâu dài hàng ngàn năm người Cu, Fe, Ag, Au, Pb… lại có kim loại quen biết với người chục năm gần - Tính chất kim loại thật lạ kỳ đa dạng Thủy ngân tồn thể lỏng âm ba mươi độ Cencius, Vonfram khơng bị hóa lỏng khơng nung 3410oC Liti nhẹ nửa nước, khó nhấn chìm nước, cịn Osimi nhà vơ địch kim loại lại chìm nước, có mật độ lớn gấp 20 lần nước…Trái đất giàu nhôm, hàm lượng chúng vỏ trái đất thua oxy silic, hàm lượng Francis đến mức gam - Vật liệu kim loại có chung tính chất dẫn điện, dẫn nhiệt tốt Nhiều kim loại bền dẻo nhiệt độ thấp lẫn nhiệt độ cao - Kim loại hợp kim chúng chia thành hai nhóm lớn: + Kim loại hợp kim sắt, kim loại vật liệu mà thành phần chủ yếu có ngun tố sắt Đó thép gang + Kim loại hợp kim không sắt Trong thành phần kim loại hay vật liệu khơng chứa có sắt Ví dụ đồng, nhôm, kẽm, niken hợp kim chúng 10 Đối với thép sau tích: nhiệt độ tơi lấy cao AC1 tức nung nóng thép đến trạng thái khơng hồn tồn As (γ + XeII) cách tơi gọi tơi khơng hồn tồn t0tơi = AC1 + (30 ÷ 500C) = 760 ÷ 7800C Đối với thép sau tích tổ chức sau tơi có XeII Các hình thức tơi -Tơi xun tâm (tơi thể tích): mục đích làm tăng độ cứng độ bền mặt lẫn lõi - Tơi mặt ngồi: mục đích làm tăng độ cứng mặt ngồi để chống mài mịn cịn lõi giữ ngun độ dẻo dai Tơi mặt ngồi thực cách: + Tơi dịng điện cao tần: ứng dụng tượng cảm ứng dịng điện để đốt nóng bề mặt chi tiết, thực cách đặt chi tiết vào vòng cảm ứng cảm ứng lên bề mặt chi tiết với tần số cao, bề mặt chi tiết đƣợc nung nóng Tùy theo u cầu chiều sâu lớp tơi mà ngƣời ta khống chế tần số dòng điện Tần số cao nung nhanh nhƣng chiều sâu lớp nung nhỏ + Tôi lửa oxi – Axetylen: dùng nhiệt lượng lửa để đốt nóng bề mặt chi tiết tiến hành theo nhiều cách như: cố định, quay, tịnh tiến, vừa quay vừa tịnh tiến, 3.2.4 Ram Định nghĩa Ram phương pháp nhiệt luyện nung thép tơi có tổ chức Mx đến nhiệt độ thấp AC1, giữ nhiệt thời gian làm nguội theo yêu cầu để Mx As dư phân hóa thành tổ chức thích hợp Mục đích Giảm bớt độ cứng, tăng độ dẻo, độ dai, giảm hay khử bỏ ứng suất bên trong, làm cho tính thép phù hợp với điều kiện làm việc chi tiết hay dụng cụ Chú ý: Nhiệt độ ram khơng lớn AC1 lúc xuất As phụ thuộc vào tốc độ nguội Yếu tố định tổ chức định tính thép ram nhiệt độ, thời gian giữ nhiệt ram Do vậy, với mục đích làm giảm ứng suất dư, biến tổ chức Mx + As dư sau tơi thành tổ chức khác có độ dẻo độ dai cao độ cứng độ bền phù hợp ram coi nguyên công nhiệt luyện cuối cùng, áp dụng cho thép 3.3 Các phương pháp ram Đối với thép cacbon thép hợp kim thấp, theo nhiệt độ ram tổ chức tạo thành người ta chia thành loại ram: ram thấp, ram trung bình ram cao Ram thấp - Định nghĩa: phƣơng pháp nung thép tơi khoảng 150 ÷ 2500C - Mục đích: làm giảm ứng suất dƣ Mx, tiết phần cacbon khỏi Mx làm độ cứng giảm (1 ÷ 3HRC) - Phạm vi áp dụng: Các sản phẩm chịu ram thấp sau chi tiết dụng cụ cần độ cứng tính chống mài mịn cao: dao cắt kim loại, khn dập nguội, dụng cụ đo, vịng bi Ram trung bình - Định nghĩa: Là phương pháp nung thép khoảng 300 ÷ 4500C - Mục đích: Làm giảm gần toàn ứng suất dư, tiết cacbon khỏi Mx nhiên độ cứng thép cao, giới hạn đàn hồi đạt giá trị cao nhất, độ dẻo, độ dai tăng lên 53 - Phạm vi áp dụng: Các sản phẩm cần ram trung bình sau tơi thường chi tiết u cầu có tính đàn hồi cao lị xo, nhíp, dụng cụ cần độ dai cao khn dập nóng, khn rèn Làm nguội nhanh q trình tơi, ứng suất nhiệt ứng suất tổ chức lớn Ram cao - Định nghĩa: Là phương pháp nung thép tơi khoảng 500 ÷ 6500C - Mục đích: Độ cứng thép giảm mạnh, ứng suất bên bị triệt tiêu, độ bền giảm đi, độ dẻo, độ dai tăng lên mạnh - Phạm vi áp dụng: Tơi ram cao cịn gọi nhiệt luyện hóa tốt nên thường áp dụng để chế tạo chi tiết có u cầu tính tổng hợp cao, nhiệt luyện hóa tốt thường áp dụng cho chi tiết chịu va đập trục khuỷu, trục truyền lực, truyền, xupáp nạp, bánh Thép dùng để nhiệt luyện hóa tốt thƣờng có hàm lượng cacbon khoảng 0,3 ÷ 0,5% 3.4 Hóa nhiệt luyện 3.4.1 Khái niệm chung Là phương pháp nhiệt luyện làm bão hoà (khuyếch tán) vào bề mặt thép hay nhiều nguyên tố để làm thay đổi thành phần hố học, làm thay đổi tổ chức tính chất lớp bề mặt theo mục đích định Mục đích Tăng độ cứng tính chống mài mịn, độ bền mỏi chi tiết Mục đích hố nhiệt luyện giống phương pháp bề mặt đạt hiệu cao Nâng cao tính chống mài mịn điện hố hố học (chống oxi hoá nhiệt độ cao), chịu axit lớp bề mặt chi tiết thép Q trình hóa nhiệt luyện: chia làm giai đoạn: Giai đoạn phân hóa: giai đoạn phân tích phân tử để thành nguyên tử hoạt tính Giai đoạn hấp thụ: nguyên tử hoạt tính hấp thụ vào bề mặt chi tiết Giai đoạn khuếch tán: nguyên tử sâu vào phía lõi, vào sâu mật độ nguyên tử giảm Để thực trình người ta đặt chi tiết chất thấm mà thành phần phân tử chất thấm có chứa nguyên tử cần thấm vào chi tiết 3.4.2 Các hình thức hóa nhiệt luyện Thấm cacbon, thấm Nitơ 3.4.3 Thấm cacbon Định nghĩa: Thấm cacbon phƣơng pháp nhiệt luyện làm bão hoà (thấm, khuếch tán) cacbon vào bề mặt thép cacbon thấp (thƣờng 0,1 ÷ 0,25% cacbon) để tạo lớp bề mặt có tổ chức thép sau tích (P + XeII) để nâng cao độ cứng tính chống mài mịn nhƣng giữ ngun tính dẻo lõi Mục đích yêu cầu lớp thấm, chọn loại thép để thấm: Mục đích: Mục đích thấm cacbon làm cho bề mặt thép cứng tới 60HRC, có tính chống mài mịn cao, chịu mỏi tốt, cịn lõi giữ tính dẻo dai thép ban đầu đem thấm Do đó, chi tiết đem thấm cacbon chi tiết chịu tải trọng va đập mà bề mặt chịu ma sát Mục đích đạt chi tiết tơi ram thấp sau thấm Yêu cầu lớp thấm: 54 Để đạt mục đích trên, lớp thấm cacbon lõi phải đạt yêu cầu sau: - Lớp thấm có nồng độ cacbon khoảng 0,8 ÷ 1% thấm dƣới giới hạn sau tơi lớp thấm khơng đủ độ cứng tính chống mài mịn, cao giới hạn lớp thấm bị giịn, tróc Thực nghiệm cho thấy, với nồng độ cacbon lớp thấm chi tiết vừa có độ cứng, tính chống mài mịn tốt lại đạt độ bền lớn - Tổ chức tế vi bề mặt lõi sau thấm, ram thấp phải đạt: bề mặt mactenxit phần tử cacbit nhỏ, mịn phân bố đều, lõi - mactenxit khơng có ferit Chọn loại thép để thấm: Thép để thấm cacbon sử dụng loại thép có hàm lượng cacbon thấp (< 0,25%C) Các phương pháp thấm cacbon: Tuỳ theo trạng thái chất thấm khác mà người ta phân làm phương pháp thấm khác nhau: Thấm thể rắn, thấm thể lỏng thấm thể khí Thấm cacbon thể rắn: Phương pháp thấm: Hỗn hợp than hoa (than gỗ) chất trợ dung (dùng muối cacbonat) - Than hoa đập vụn (cỡ hạt từ 0,5 ữ1àm) trn u vi cht xỳc tỏc (Na2CO3, BaCO3) với chi tiết cần thấm đƣợc đóng vào hộp kín, chi tiết cách cỏch thnh hn hp khong 25 ữ 40àm Sau ú đưa hộp vào nung đến nhiệt độ thấm - Ở nhiệt độ thấm, thép có tổ chức hồn tồn As điều kiện thiếu oxi nên xảy phản ứng hoá học 2C + O2 → 2CO Khi gặp bề mặt thép tác dụng xúc tác nó, khí CO bị phân hố tạo thành cacbon nguyên tử 2CO = CO2 + Cnguyên tử Các muối cacbonat đóng vai trị quan trọng phân hố nhiệt độ cao thành khí CO2 khí có lợi cho việc tạo thành cacbon nguyên tử theo phản ứng: - Cacbon nguyên tử tạo thành bề mặt thép bị hấp thụ khuếch tán vào lớp bề mặt đến chiều dày định Nguyên tử cacbon xen kẽ vào mạng As làm thành phần C pha tăng lên Đặc điểm: - Đơn giản, dễ thực hiện, rẻ tiền - Không thể điều chỉnh đƣợc nồng độ cacbon thấm vào lớp bề mặt theo yêu cầu, thƣờng nồng độ cacbon đạt 1,2% tức ứng với giới hạn hoà tan cacbon As - Thời gian thấm dài nhiều thời gian nung nóng hộp chứa than - Khó khí hố, tự động hố, điều kiện đóng hộp bụi, bẩn, suất thấp Do đặc điểm trên, mà thấm cacbon thể rắn không áp dụng cho chi tiết quan trọng Thấm cacbon thể lỏng Phương pháp thấm: Dùng hỗn hợp muối nóng chảy gồm: 55 (75 ÷ 85%) Na2CO3 + (10 ÷ 15%) NaCl + (6 ÷10%) SiC nhiệt độ 840 ÷ 8600C Trong SiC thành phần để thấm cacbon nên thành phần giảm trình làm việc Đặc điểm: - Thời gian ngắn, nung nóng thấm đồng - Khơng điều chỉnh nồng độ cacbon lớp bề mặt - Khó thao tác lị, điều kiện lao động khơng tốt - Khó khí hố, tự động hố, suất thấp - Không thấm cho chi tiết lớn phải dùng lị muối điện cực có kích thước bé Thấm cacbon thể khí Q trình tạo nên lớp thấm tương tự nhƣ thấm C thể rắn Để thấm cacbon thể khí, người ta thường dùng dầu hỏa, nhỏ dầu hỏa vào buồng lị, bay tạo ramơi trường khí có thành phần gồm 20 ÷ 25% CO; ÷ 6% CH4; 0,1 ÷ 1% CO2; ÷12% N2; 55 ÷ 70% H2 khí CO CH4 thành phần tạo C nguyên tử Đặc điểm: - Chất lượng tốt đảm bảo điều chỉnh nồng độ cacbon lớp bề mặt thép theo yêu cầu - Thời gian ngắn khơng phải nung nóng hộp chứa than - Dễ khí hố, tự động hố - Điều kiện lao động tốt, không độc hại - Thiết bị đắt tiền nên thường áp dụng cho chi tiết quan trọng 3.4.4 Thấm nitơ Định nghĩa mục đích Thấm nitơ phương pháp hoá nhiệt luyện nhằm bão hoà lớp bề mặt thép nitơ tạo pha xen kẽ có độ cứng độ phân tán cao Do làm tăng độ cứng, độ bền tính chống mài mịn chi tiết Cấu tạo lớp thấm nitơ Thấm nitơ tiến hành thể khí Người ta tiến hành thấm nitơ cách nung nóng chi tiết dịng khí amoniac (NH3) nhiệt độ 480 ÷ 6500C nhiệt độ mà bị phân hố mạnh theo phản ứng Nitơ ngun tử có hoạt tính cao, bị hấp thụ khuếch tán vào bề mặt thép Đặc điểm lớp thấm nitơ + Độ cứng cao, tính chống mài mịn tốt, khả dính bám tốt So với thấm cacbon, thấm nitơ có độ cứng tính chống mài mòn cao rõ rệt Nâng cao độ bền mỏi tạo nên lớp ứng suất nén dư bề mặt + Nâng cao tính chống mài mịn khí Bề mặt ngồi lớp thấm nitơ có tổ chức pha ε, pha có đặc tính cấu tạo xít chặt, có tính bảo vệ tốt + Thời gian trình thấm dài tiến hành thấm nitơ thể khí Vì lý mà thấm nitơ thƣờng áp dụng cho chi tiết máy quan trọng nhƣ trục khuỷu trục quan trọng 56 3.5 Hóa bền học 3.5.1 Mục đích, phân loại, ngun lý chung 3.5.2 Mục đích Hóa bền học biện pháp hóa bền cục bộ, chủ yếu hóa bền lớp bề mặt chi tiết Thường áp dụng trường hợp bề mặt khó áp dụng biện pháp nhiệt luyện, vật liệu chế tạo không cho phép tiến hành nhiệt luyện để hóa bền 3.5.3 Phân loại Căn vào phương pháp gây biến dạng cục bề mặt, người ta phân hóa bền theo phương pháp sau: phun cát, phun bi kim loại, lăn, ép 3.5.4 Nguyên lý Hóa bền học dựa nguyên lý hóa bền biến dạng, thực chất phƣơng pháp gây biến dạng dẻo nguội Dưới giới thiệu số biện pháp thơng dụng Các phương pháp hóa bền bề mặt thơng dụng Các phương pháp khí làm hóa bền bề mặt kim loại đa dạng phong phú, bao gồm dụng cụ khí tay cầm, điện hay khí nén (chổi kim loại quay với phần tử va đập vừa làm vừa để hóa bền bề mặt); thiết bị chuyên dùng phun cát khô, phun cát ướt, phun hạt kim, phun bi kim loại thiết bị bánh xe quay ly tâm hay phun tia nước có áp suất cao, … Chúng ta xem xét số phương pháp thường dùng thực tế Phương pháp phun cát Phun cát thường với hai mục đích: làm bề mặt hóa bền bề mặt kim loại Nhiều trường hợp người ta sử dụng nhằm đạt hai mục đích trên, nhiên nhiều phun cát nhằm hai mục đích Căn vào đặc điểm làm việc thiết bị phun, phun cát chia làm hai loại phun cát khô phun cát ướt * Phun cát khô Ngun lý: dùng lượng dịng khơng khí nén để phun hạt cát với vận tốc lớn vào bề mặt kim loại Khi va đập, động lớn hạt cát phá vỡ lớp gỉ, lớp sơn cũ, lớp vỏ oxit, làm gây biến dạng lớp bề mặt Mức độ chiều sâu lớp biến dạng tùy thuộc vào tốc độ áp lực khí nén Phun cát khơ gây nhiều bụi, ô nhiễm môi trường làm việc hạt bị vỡ, gỉ, lớp sơn hay màng oxit bị phá hủy, … dễ gây bệnh nghề nghiệp Hiện số nước cấm dùng phun cát khô * Phun cát ướt: để khắc phục bụi ô nhiễm môi trường, số nước sử dụng phương pháp phun cát ướt Năng suất làm biến dạng phun cát ướt thấp so với phương pháp phun cát khơ Ngồi tác dụng nước gây ăn mòn kim loại sau phun, để tránh tác hại này, thường người ta cho vào hỗn hợp nước cát khoảng ÷ 3% NaNO2 Cũng sau phun, đem rửa chi tiết bể có chứa dung dịch hạn chế ăn mòn Phương pháp lăn, ép Là dùng lăn, trục ép thép tơi có độ cứng cao, gây biến dạng bề mặt cầu hóa bền với lực ép định (được tính tùy theo độ sâu lớn hóa bền yêu cầu) Mức độ biến dạng cần khống chế đủ lớn để tạo hóa bền biến cứng 57 Ưu điểm phương pháp tạo nên bề mặt bền, cứng, có giới hạn mỏi cao, nhược điểm phƣơng pháp dùng để hóa bền bề mặt đơn giản Phương pháp phun hạt kim loại Về nguyên lý mục đích, phun hạt kim loại tương tự phun cát Chỉ khác hiệu phương pháp Trên giới để phun kim loại, thường sử dụng ba loại kim loại sau: - Bi kim loại hạt gang hay thép có dạng cầu - Hạt gang hay thép có cạnh góc sắc - Dây thép cắt mẫu dây thép hình trụ cắt từ dây thép có đƣờng kính khoảng 1mm có chiều dài khoảng 1mm Những trọng tâm cần ý chương III - Phân tích khái niệm nhiệt luyện giản đồ trạng thái Fe-C - Biết hình thức nhiệt luyện - Biết phân biệt hình thức hóa nhiệt luyện - Trình bày mục đích phân loại nguyên lý chung hóa bền học Bài mở rộng nâng cao - Trình bày tính chất chất có cấu tạo sau đây: ferit; xementit; peclit; Leđeburit - Định nghĩa mục đích ủ, trình bày phương pháp ủ - Định nghĩa mục đích tơi thép, trình bày phương pháp tơi - Định nghĩa mục đích ram thép, trình bày phương pháp ram - Định nghĩa mục đích q trình hóa nhiệt luyện Trình bày hình thức hóa nhiệt luyện Yêu cầu đánh giá kết học tập chương Nội dung: - Về kiến thức: - Phân tích khái niệm nhiệt luyện giản đồ trạng thái Fe-C - Mơ tả hình thức nhiệt luyện - Biết phân biệt hình thức hóa nhiệt luyện - Về kỹ năng: + Giải thích Giản đồ trạng thái Fe - C - Năng lực tự chủ trách nhiệm: Nghiêm túc chấp hành học, hoàn thành câu hỏi giáo viên đưa - Phương pháp: - Về kiến thức: Được đánh giá hình thức kiểm tra viết - Về kỹ năng: + Giải thích tổ chức giản đồ trạng thái Fe – C + Trình bày phương pháp hóa bền học thường dùng thực tế - Năng lực tự chủ trách nhiệm: Nghiêm túc chấp hành học, hoàn thành câu hỏi giáo viên đưa Câu hỏi thảo luận nhóm: Hãy phân tích tổ chức Auxtenit (As) giản đồ trạng thái Fe – C 58 CHƯƠNG 4: VẬT LIỆU PHI KIM LOẠI Mã chương: MH 10-04 Giới thiệu: Trong công nghiệp chế tạo máy đại, việc sử dụng vật liệu kết cấu kim loại vật liệu thơng dụng nay, người ta cịn dùng ngày nhiều vật liệu phi kim loại chúng có số ưu điểm mà vật liệu kim loại khơng thể thay tính cách điện, cách nhiệt, chịu ăn mịn hóa học tốt … Vì việc tìm hiểu đặc điểm, tính chất phạm vi ứng dụng số vật liệu phi kim loại cần thiết cho sinh viên nghề kĩ thuật nói chung nghề cơng nghệ tơ nói riêng Mục tiêu: -Trình bày đặc điểm, tính chất phạm vi ứng dụng số vật liệu phi kim loại Nội dung: 4.1 Chất dẻo, cao su 4.1.1 Chất dẻo Định nghĩa: Chất dẻo loại vật liệu nhân tạo sản xuất từ chất hữu (fenol, anđehit, rượu ), có khả bị biến dạng chịu tác dụng nhiệt, áp suất giữ biến dạng không tác dụng Trong chất dẻo tùy theo công dụng người ta pha thêm số chất khác để nâng cao tính chất dẻo chất độn, chất làm dẻo, chất bôi trơn, chất làm rắn, chất màu, chất ổn định - Chất độn làm tăng độ bền, độ cứng, giảm độ co ngót tạo hình - Chất làm dẻo làm tăng tính dẻo bền vững nhiệt độ thấp - Chất bôi trơn làm cho chất dẻo khơng bị dính vào khn tạo hình - Chất làm rắn làm chất dẻo thể loãng trở thành thể rắn nguội - Chất màu làm cho chất dẻo có màu sắc theo ý muốn - Chất ổn định làm cho chất dẻo giữ tính chất ban đầu Tính chất: Chất dẻo có trọng lượng riêng nhỏ 0,9 ÷ 2G/cm³ Độ bền học cao, có độ bền nhiệt, chống ăn mịn tốt, hệ số ma sát nhỏ tính cách điện, cách âm tốt Chất dẻo có tính bền hóa học cao khơng bị tác dụng axit, kiềm Tính cơng nghệ cao (công nghệ chế tạo chi tiết chất dẻo đơn giản) Nhược điểm chất dẻo bị hóa già theo thời gian làm biến đổi tính chất ban đầu Để khắc phục nhược điểm người ta cho thêm số chất phụ vàochất dẻo 4.1.2 Cao su Cao su loại vật liệu polime có tính đàn hồi Lấy từ mủ cao su (Hevea brasiliensis), có nguồn gốc từ Nam Mĩ, trồng nhiều nơi giới nhiều tỉnh nước ta Có tính đàn hồi, khơng dẫn nhiệt điện, khơng thấm khí nước, khơng tan nước, etanol, axeton, tan xăng, benzen 4.1.3 Các loại chất dẻo bản: Theo tính chất liên kết, chất dẻo phân thành loại: – Chất dẻo nhiệt rắn: đốt nóng tính chảy mềm, khơng hịa tan Ví dụ: loại bakelit, polyamit, epoxi… Các loại chất dẻo nhiệt rắn có cấu trúc mạch lưới 59 – Chất dẻo nhiệt dẻo: có cấu trúc mạch thẳng mạch nhánh Ví dụ: polyisobutylen, polyvinylaxetat… Các chất nhiệt dẻo thường dùng là: – Chất dẻo có độ dẻo cao như: PP (Polypropylen), PE (Polyetylen) dùng làm bao bì sản phẩm, chai, lọ… – Chất dẻo có độ suốt PMMA (Polymethyl methacrylate cịn có tên gọi khác thủy tinh hữu cơ, nhựa acrylic thủy tinh acrylic), PS (Polystyren) dùng làm kính máy bay, dụng cụ gia đình, dụng cụ đo – Chất dẻo PVC (Polyvynilclorua) dùng để làm ống, vỏ dây điện, loại bền xăng hóa chất (không dùng đựng thực phẩm) – Baketlit, tetolit, polyamit, … có độ cứng chịu nhiệt cao thƣờng dùng để chế tạo chi tiết máy – Các loại keo dán: phenol phomanđehit, epoxi, polyvinylaxetat, acrylat 4.2 Cao su: 4.2.1 Phân loại: Cao su có hai loại cao su thiên nhiên cao su nhân tạo Cao su thiên nhiên lấy từ nhựa cao su, nguyên chất có màu trắng đục, để ngồi ánh sáng biến thành màu nâu Cao su có trọng lượng riêng từ 0.92  0.94 G/cm3 Cao su thiên nhiên có tính chịu nhiệt kém, 40oC mềm, đến 100oC dẻo đến 180oC chảy Ở nhiệt độ  8oC cứng lại tính đàn hồi Cao su dùng cơng nghiệp đời sống cao su thiên nhiên lưu hóa, tức pha thêm vào từ 12% lưu huỳnh (S), để cao su giử tính đàn hồi nhiệt độ -20oC đến 100oC 4.2.2 Tính chất: Cao su có tính đàn hồi độ giãn dài cao Cao su có số tính chất q kỹ thuật như: có độ bền chống đứt cao, có tính chống tạo thành vết xước, chống mài mịn có khả dập tắc rung động, khơng thấn nước khơng thấn khí, chịu tác dụng hóa học axit, kiềm, trọng lượng riêng nhỏ có số tính chất quý khác thích ứng cho kỹ thuật điện Các tính chất làm cho cao su trở nên thiếu số ngành cơng nghiệp Khuyết điểm cao su tính dẫn nhiệt kém, với lớp ôtô dày, làm việc nhiệt độ tăng cao sẻ làm giảm khả làm việc lốp Mặt khác cao su bị giảm lý tính chịu tác dụng ánh sáng nhiệt độ, bị rạn nức tác dụng lực kéo, bị lực kéo thời gian dài bị đứt, bỏ lực kéo cịn dái trạng thái ban đầu 4.2.3 Cơng dụng: Trong chế tạo khí , cao su dùng rộng rải để làm sản phẩm sau: Đai truyền chuyển động trục có khoảng cách xa máy móc, ưu điểm đai truyền chuyển động so với hình thức truyền chuyển động khác là: truyền chuyển động với vận tốc cao, êm, không cần bơi trơn, kết cấu máy móc đơn giản Đai chuyền vận chuyển, dùng để vận chuyển sản phẩm từ nơi đến nơi khác cách liên tục (dùng băng tải để chuyển gạch ngói, than, đá, cát…) Đệm vịng đệm làm kín, dùng để làm kín mặt tiếp xúc chi tiết máy, chống cháy dầu, nước hở khí, che bụi… 60 Ống nước, ống hơi, ống dầu chịu áp suất thấp Làm vật phẩm cách điện Nếu pha thêm vào cao su lượng lưu huỳnh (S) khoảng 30% cao su trở thành êbơnit, gia cơng cắt gọt được, dùng làm sản phẩm cách điện 4.3 Amian, compozit 4.3.1 Amian: Tính chất: Amian lấy từ quặng mỏ, gồm chất canxi silicat magiê màu trắng, mịn, có thớ nhỏ đến micrơmet Sợi amian đàn hồi xoắn lại thành dây lớn Amian có nhiều loại, loại thường dùng amian crizôtin Trọng lượng riêng amian 2,4  2,6 G/cm3 Nhiệt độ nóng chảy 14501500oC Amian làm việc bình thường lâu dài nhiệt độ 500oC thời gian ngắn, chịu tới 700oC Amian có tính chịu kiềm chịu axit Công dụng: Trong công nghiệp, amian sử dụng rộng rải làm chất cách nhiệt, làm đệm chịu nhiệt Để thích ứng với cơng việt khác nhau, người ta chế tạo amian thành: giấy amian có chiều dày 0.5; 1.0 1.5mm; bìa amian dày 2; 2.5; đến 10mm; dây amian, vải amian, nhựa amian, ngói amian, ximăng amian… Amian cịn sử dụng làm má phanh xe tơ, dùng 50 90 nghìn km phải thay 4.3.2 Compozit Đặc điểm: Compozit kiểu vật liệu lai tạo hai hay nhiều loại vật liệu cho tính chất chúng hỗ trợ cho Công nghệ chế tạo sở luyện kim bột có cấu tạo nhiều pha có cấu trúc thiết kế xác định, pha liên tục tồn khối gọi nền, pha phân bố gián đoạn liên kết gọi cốt Nhiệm vụ liên kết cốt thành khối để tạo hình, bào vệ che phủ khỏi tác động học hóa học mơi trường Nhiệm vụ cốt chịu tải Chú ý: Tính chất compozit chất pha cấu trúc thiết kế xác định khác hẳn với tính chất pha cốt Tính chất: Vật liệu compozit nói chung có độ bền nhiệt độ thường nhiệt độ cao, độ cứng vững, khả chống phá hủy mỏi tính chất khác cao hợp kim kết câu phổ biến Ngày người ta dự kiến trước tính chất để chế tạo compozit theo ý muốn Một đặt điểm đáng ý compozit kết hợp thành phần tuân theo quy luật cho thể bật ưu điểm cấu tử thành phần, cịn nhược điểm bị loại bỏ, ngồi vật liệu compozit có tính chất mà thành phần riêng lẻ khơng có Sự hình thành vật liệu compozit dựa nguyên tắc sinh học, thí dụ vật liệu compozit thiên nhiên thân cây, xương người động vật loại sợi muối phốt phát mãng, bền gắn với phần dẻo colagen Một số vật liệu compozit thông dụng Compozit hạt: 61 - Compozit hạt chứa phần cốt dạng hạt + Hợp kim cứng: Nền nguyên tố Co, cịn cốt hạt bít WC, TiC,… vật liệu dùng để dụng cụ cắt + Bê tông: Nền xi măng, cốt hạt cát sỏi… vật liệu dùng xây dựng + Compozit kim loại gồm bột đồng, sắt thép, cịn cốt dạng hạt bít, nitrit…là vật liệu dùng để chế tạo dụng cụ cắt với tốc độ cắt cao, ổ đỡ chịu nhiệt độ cao chi tiết máy có tính sử dụng cao Compozit sợi: - Compozit sợi loại lết cấu quan trọng có độ bền riêng moodun đàn hồi cao - Compozit sợi chứa phần cốt lỏi dạng sợi gồm có loại phổ biến nay: - Compozit polyme cốt sợi thủy tinh vừa bền, vừa nhẹ, chống ăn mòn tốt, chống va đập tốt, cách điện tốt, công nghệ chế tạo đơn giản, giá thành hạ nên dùng nhiều để chế tạo vỏ xuồng ca nô tốc độ cao, áp tường máy bay, toa xe, phòng tắm, phòng vệ sinh, bể bơi, vỏ thân xe hơi, tầu biển, ống dẫn, container chứa hàng… Đặc biệt cơng nghiệp ơtơ Nó có sức cạnh tranh nhờ giảm nhiên khối lượng tiêu hao nhiên liệu làm việc - Compozit polyme cốt sợi bo sợi cacbon, có độ bền cao 4÷5 lần so với thủy tinh sợi, vật liệu nhẹ, có độ bền cao, chịu nhiệt độ , ăn mòn cao, đàn hồi chống rung tốt, chịu mỏi cao, phù hợp để chế tạo chi tiết máy có tính tổng hợp cao nhẹ cánh quạt máy bay lên thẳng, cánh thăng bằng, cánh quạt máy nén khí, kết cấu tầu vũ trụ,tầu biển, dụng cụ thể thao Loại compozit có sức cạnh tranh sản xuất máy bay giảm nhẹ khối lượng nên nhiên liệu tiêu hao (giảm 20÷30 % ) so với dùng kim loại * Chú ý: Dùng sợi bo đắt sợi cacbon nên dùng - Compozit kim loại cốt sợi: Loại phổ biến nhất, có triển vọng nhơm-sợi bo có phủ bít silic có khả làm việt nhiệt độ cao so với polymer mà trọng lượng riêng nhỏ nên có độ bền riêng tốt Compozit cấu trúc (compozit ghép) - Compozit cấu trúc bán thành phẩm dạng lớp, dạng lớp kết hợp vật liệu đồng với vật liệu compozit theo kết cấu hình học khác tạo nhiều loại vật liệu compozit có tính sử dụng cao lĩnh vực vận tải, hàng khơng, cơng trình xây dựng kiến trúc… - Các loại compozit cấu trúc +Compozit cấu trúc dạng lớp: Được tạo thành từ lớp sở gồm loại: _ Các lớp có vật liệu đồng đóng vai trị liên kết, ví dụ: Polyme _ Các lớp compozit cốt sợi đóng vai trị chịu lực, ví dụ: lớp gỗ cót, vải sợi thủy tinh (sợi cacbon), vải bông… Hai loại lớp xếp lên theo yêu cầu thiết kế xác định (đổi hướng lớp compozit cốt sợi) ép dính với + Compozit cấu trúc dạng lớp bao gồm: _ Hai lớp mặt đóng vai trị chịu lực cao, chịu nhiệt, chịu ăn mịn _ Lớp lõi: Có tổ chức xốp bột, tổ ong để tạo khoảng cách hai cách nhiệt, cách âm, chống ăn mòn… 62 4.4 Vật liệu bôi trơn: 4.4.1 Dầu bôi trơn: Công dụng: Dầu mỡ nói chung chất bơi trơn Đối với máy móc dầu mỡ có tác dụng sau - Làm giảm ma sát giửa bề mặt tiếp xúc chi tiết máy lớp màng mỏng dầu mỡ làm ma sat khô thay ma sát ướt Do bôi trơn hệ số ma sát giảm tới 50 lần so với không bôi trơn - Làm mát chi tiết máy, dầu có tác dụng dẫn truyền nhiệt nhanh - Làm chi tiết máy: máy làm việc có ma sát chi tiết vơi nên sinh mùn kim loại dầu qua sẻ lớp mùn kim loại đảm bảo cho chi tiết bề mặc lâu mòn - Làm kín bề mặt cần làm kín: màng mỏng dầu vách xilanh ngồi tác dụng bơi trơn cịn có tác dụng làm kín khe hở giửa xi lanh bittơng bảo đảm cho khí từ buồng cháy không lọt xuống - Làm chất chống gỉ cho bề mặt kim loại chất bôi trơn phải thỏa mãn yêu cầu sau + Chất bôi trơn phải có độ nhớt Độ nhớt cho ta biết dầu nhờn nhiều hay ít, độ nhớt thay đổi theo nhiệt độ, nhiệt độ cao độ nhớt giảm + Chất bôi trơn không chứa tạp chất học không chứa nước, axit + Chất bôi trơn khơng bốc khơ lại Tính chất: Khi sử dụng cần ý số tính chất sau: Độ nhờn: Đặc trưng cho độ loãng dầu độ nhờn thay đổi theo nhiệt độ, nhiệt độ cao dầu loãng Nhiệt độ bắt lửa nhiệt độ mà dầu bốc cháy gặp lửa Đối với dầu máy dùng khí to bốc lửa lớn 160oC Nhiệt độ đông đặc nhiệt độ mà dầu đặc lại (với thiết bị dùng nhiệt độ thấp phải ý nhiệt độ này) 4.4.2 Mỡ bôi trơn Đặc điểm: Mỡ chất bôi trơn thể quánh thay cho dầu làm nhiệm vụ bôi trơn cho bề mặt chi tiết máy dùng dầu khơng phù hợp Mỡ có trọng lượng riêng 1G/cm³, chế tạo cách trộn dầu với sáp xà phịng nhiệt độ cao có pha thêm lượng chất biến tính định Mỡ có màu vàng nhạt đến nâu sẫm hay đen Mỡ chủ yếu dùng vào công việc như: phận xe máy, bôi lên bề mặt chi tiết chống gỉ Tính chất Dùng để bảo quản dụng cụ, chi tiết máy lúc vận chuyển chờ sử dụng Mỡ sử dụng để bôi trơn phận khó giữ dầu, khó tra dầu lâu phải thay chất bơi trơn Có trọng lượng riêng nhỏ 0,8 ÷ G/cm3 Ở thể đặc có màu vàng nâu Có khả chống gỉ bơi trơn tốt Phân loại Tùy theo khả bảo vệ chống ăn mòn, mỡ phân thành mỡ bảo quản dài hạn ngắn hạn 63 + Mỡ bảo quản dài hạn có thành phần phức tạp, giá cao xong có tác dụng bảo vệ dài hạn bề mặt chi tiết cần chống ăn mòn thường xuyên niêm cất dài hạn (ví dụ mỡ AY Nga có giá trị bảo vệ tới 10 năm) thiết bị vũ khí, đạn, xe quân … + Mỡ bảo quản ngắn hạn thường có tác dụng bảo vệ theo mùa theo chu kì thời gian định Tính chất - Có trọng lượng nhỏ 0.8 – 1g/cm3 - Ở thể đặc có màu vàng nâu - Có khả chống gỉ bơi trơn tốt - Phân loại tùy theo khả bảo vệ chống ăn mòn, mỡ phân thành mỡ bảo quản dài hạn ngắn hạn * Mỡ bảo quản dài hạn có thành phần phức tạp, giá cao xong có tác dụng bảo vệ dài hạn bề mặt chi tiết cần chống ăn mòn thường xuyên niêm cất dài hạn (vd: mỡ AY II Nga có giá trị bảo vệ tới 10 năm) Như thiết bị vũ khí, đạn, xe quân sự… * Mỡ bảo quản ngắn hạn thường có tác dụng bảo vệ theo mùa theo chu kỳ thời gian định 4.5 Chất làm nguội Khái niệm Dung dịch làm mát động loại chất lỏng có tác dụng truyền dẫn nhiệt để giữ cho nhiệt độ động ô tô không vượt qua giới hạn cho phép Kết khảo nghiệm cho thấy, có khoảng 1/3 nhiệt lượng nhiên liệu đốt cháy động chuyển thành công hữu ích phục vụ cho việc vận hành xe; 2/3 số lại dung dịch làm mát truyền dẫn dung dịch làm mát phát tán vào môi trường xung quanh Không phải chất lỏng sử dụng để làm dung dịch mát cho động ô tô Dùng nước sinh hoạt để làm mát động xe ô tô sai lầm mà khơng người thường mắc phải Việc lựa chọn dung dịch làm mát cần vào chế độ, môi trường làm việc vật liệu chế tạo động Đối với xe ô tô hoạt động vùng xứ lạnh dung dịch làm mát động phải lựa chọn cho hoạt động bình thường, khơng bị đóng băng nhiệt độ thấp Vì vậy, thành phần quan trọng dung dịch làm mát động làm việc mơi trường chất chống đóng băng( antifreeze) Hiện nay, ethylene glycol propylene glycol hai chất sử dụng phổ biến để chống tượng đóng băng dung dịch làm mát động Tùy theo điều kiện làm việc, tỷ lệ chất chống đóng băng có dung dịch làm mát thơng dụng dao động khoảng từ 35 % đến 60 % Dung dịch làm mát có hệ số truyền dẫn nhiệt cao trạng thái lỏng khả bị suy giảm dạng Vì vậy, yêu cầu dung dịch làm mát động dung dịch khơng sơi chuyển sang dạng - động làm việc chế độ khắc nghiệt Ngoài tác dụng hạn chế khả đóng băng dung dịch làm mát động trình bầy chất chống đóng băng Glycol cịn có tác dụng làm tăng nhiệt độ sôi giảm bốc cho dung dịch làm mát động Để hạn chế việc tạo cặn tượng ăn mòn hệ thống làm mát động cơ, người ta cho thêm vào dung dịch làm mát số loại phụ gia.Việc lựa chọn loại phụ gia chống ăn mòn cần phải phù hợp với chủng loại vật liệu sử dụng để chế tạo phận hệ thống làm mát Mặt khác, để giúp cho việc phát đễ dàng chỗ rò rỉ hệ thống làm mát, thành phần vừa nêu trên, người ta pha thêm vào dung dịch chất tạo mầu có khả 64 phát quang ánh sáng đèn soi chuyên dùng (dyes) Vì thực tế, ta thấy, dung dịch nước làm mát thường có mầu sắc khác như: xanh cây, đỏ, da cam… Nhiều nhà sản xuất cịn sử dụng ln mầu sắc để phân biệt chủng loại dung dịch làm mát, ví dụ: mầu xanh loại dung dịch làm mát thông thường, mầu da cam loại dung dịch làm mát có thời gian sử dụng dài… Tóm lại, thành phần loại dung dịch làm mát động ô tô thông dụng gồm: Chất chống đóng băng Glycol + Chất chống tạo cặn, ăn mòn + Chất tạo mầu + Nước cất Để giảm giá thành sản phẩm, nay, thị trường số nước nhiệt đới, nhiệt độ môi trường cao Việt Nam, ta thấy số loại dung dịch làm mát khơng có thành phần chất chống đóng băng Những trọng tâm cần ý chương IV - Trình bày đặc điểm, tính chất phạm vi ứng dụng số vật liệu phi kim loại - Phân biệt khác cao su chất dẻo Bài mở rộng nâng cao Trình bày tính chất, cơng dụng cách nâng cao tính chất dẻo Trình bày tính chất cơng dụng cao su Trình bày tính chất công dụng amiang Nêu khái niệm đặc điểm, tính chất compozit Phân tích số Compozit thông dụng, công dụng? Yêu cầu đánh giá kết học tập chương IV - Nội dung: - Về kiến thức: - Trình bày tính chất, cơng dụng cách nâng cao tính chất dẻo - Trình bày tính chất cơng dụng cao su - Trình bày tính chất cơng dụng amiang - Về kỹ năng: + Các loại chất dẻo + Phân tích Amian, compozit - Năng lực tự chủ trách nhiệm: Nghiêm túc chấp hành học, hoàn thành câu hỏi giáo viên đưa - Phương pháp: - Về kiến thức: Được đánh giá hình thức kiểm tra viết - Về kỹ năng: + Phân tích Amian, compozit cơng dụng, tính chất + Phân tích dầu mỡ bơi trơn cơng dụng - Năng lực tự chủ trách nhiệm: Nghiêm túc chấp hành học, hoàn thành câu hỏi giáo viên đưa Câu hỏi thảo luận nhóm: có loại compozit? Phân tích loại, cơng dụng chúng? Điều kiện để hồn thành mơn học để dự thi kết thúc môn học: + Người học tham dự 70% thời gian học lý thuyết đầy đủ học tích hợp, học thực hành, thực tập + Điểm trung bình chung điểm kiểm tra đạt từ 5,0 điểm trở lên theo thang điểm 10; 65 + Người học có giấy xác nhận khuyết tật theo quy định hiệu trưởng xem xét, định ưu tiên điều kiện dự thi sở sinh viên phải bảo đảm điều kiện điểm trung bình điểm kiểm tra + Số lần dự thi kết thúc môn học theo quy định khoản Điều 13 Thông tư 09/2017/TT-BLĐTBXH, ngày 13 tháng năm 2017 Điều kiện để công nhận, cấp chứng nhận đạt môn học đào tạo Người học công nhận cấp chứng nhận đạt môn học có điểm trung bình mơn học theo thang điểm 10 đạt từ 4,0 trở lên 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình mơn học Vật liệu khí Tổng cục dạy nghề ban hành Đỗ Ngọc Tú – Phùng Xuân Sơn, NXB Giáo Dục Việt Nam, 2010 Nguyễn Văn Hảo – Nguyễn Ngọc Thành – Nguyễn Đức Thắng – Nguyễn Tiến Dương, Giáo trình khí đại cương, NXB Giáo Dục Việt Nam, 2011 Phạm Thị Minh Phương – Tạ Văn Thất, Công nghệ nhiệt luyện, NXB Giáo Dục, 2000 Hoàng Trọng Bá, Vật liệu phi kim loại, NXB khoa học kỹ thuật, 2007 B.N.Arzamaxov, Vật liệu học, NXB Giáo dục Việt Nam, 2000 67