báo cáo thí nghiệm nhập môn kỹ thuật chuyên đề kim loại

TÓM TẮT LÝ THUYẾT Đặc điểm và các phương pháp đo độ cứng: Độ cứng là khả năng chống lại biến dạng dẻo cục bộ của kimloại dưới tác dụng tác dụng của tải trọng thông qua mũi đâm,có t

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA: CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU

···☼···

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM NHẬP MÔN KỸ THUẬT

CHUYÊN ĐỀ: KIM LOẠI Giảng viên hướng dẫn: Trần Văn Khải

Sinh viên thực hiện Mã số sinh viên

Nguyễn Thị Ngọc Mai 2211985

Thành phố Hồ Chí Minh – 2022

ĐO ĐỘ CỨNG KIM LOẠI

I

MỤC TIÊU THÍ NGHI Ệ M

- Nắm vững nguyên lý đo dộ cứng theo các phương pháp Brinell Rockwell và Vicker

- Làm quen và biết cách sử dụng các máy đo độ cứng thông dụng

- Xác định độ cứng các phôi kim loại

- So sánh kết quả tính toán qua phép đo và bảng số liệu, nhận xét đánh giá qua sai số

II TÓM TẮT LÝ THUYẾT

 Đặc điểm và các phương pháp đo độ cứng:

Độ cứng là khả năng chống lại biến dạng dẻo cục bộ của kim loại dưới tác dụng tác dụng của tải trọng thông qua mũi đâm,

có thể dễ dàng đo độ cứng của kim loại thông qua các thiết bị

đo mà không cần phải phá hủy mẫu

- Ưu điểm phương pháp đo độ cứng:

 Từ giá trị độ cứng có thể suy ra độ bền của kim loại dẻo Từ

 Đo độ cứng đơn giản, thời gian ngắn (từ vài giây đến vài phút) Mẫu thử không phải chuẩn bị đặc biệt Không phá hủy mẫu khi thử

 Có thể đo được chi tiết rất lớn hoặc rất nhỏ, rất dày hoặc rất mỏng (các lớp mạ, thấm…)

- Tùy theo tác dụng của mũi đâm lên bề mặt mẫu, mà người ta chia ra làm nhiều phương pháp đo độ cứng khác nhau:

 Phương pháp đâm

 Phương pháp nảy lại

 Phương pháp đo độ xước

 Phương pháp đo độ cứng Brinell:

- Ấn một viên bi bằng thép đã được tôi cứng, lên bề mặt mẫu dưới tác dụng của tải trọng để thu được vết lõm hình chỏm cầu trên bề mặt mẫu Nếu gọi tải trọng tác động là P(N), diện tích vết lõm là S(mm2), thì số đo Brinell được tính:

- Sử dụng mũi đo là viên bi thép

- Bề mặt mẫu thử phải sạch không có khuyết tật

- Thực hiện đo được vật liệu có độ cứng nhỉ hơn 450B

- Phụ thuộc vào thời gian tác động của tải trọng

 Phương pháp đo Rockwell

Ấn mũi đâm kim cương hoặc hợp kim cứng hình côn, có góc ở đỉnh là 120 hoặc viên bi thép có đường kính 1/16”, 1/8”, 1/4”, 1/2” lên bề mặt vật liệu Số đo độ cứng Rockwell được xác định bằng hiệu số chiều sâu khi tác dụng tải trọng sơ bộ = 100N và tải trọng chính P1

Theo dạng mũi đâm và tải trọng chia ra các thang:

+ Độ cứng Rockwell C – mũi kim cương, tải trọng 1500N – HRC

+ Độ cứng Rockwell A – mũi kim cương, tải trọng 600N – HRA + Độ cứng Rockwell B – mũi bi Ø 1,588nm, tải trọng 1000N – HRB

- Cho phép đo các mẫu có độ cứng cao hơn 450HB, hoặc các mẫu mỏng, nhỏ hơn 1,2mm

- Độ cứng Rockwell có thể đo được trên các máy chuyên dụng, hoặc máy đo vạn năng

 Phương pháp đo Vicker:

- Phương pháp Vicker về nguyên lý đo giống như phương pháp Brinell Tải trọng sử dụng P = 50÷1500N phụ thuộc vào chiều dày mẫu đo

- Thay mũi bi bằng mũi kim cương hình tháp, có góc giữa hai mặt bên là 136 

-Phương pháp đo Vicker thường dùng đo độ cứng các vật mỏng, các lớp thấm Không phụ thuộc vào tải trọng

III NỘI DUNG THÍ NGHIỆM

- Tiến hành đo HRA trên máy đo (số 1) 3 lần và lấy giá trị trung bình

- Lấy giá trị trung bình so sánh với 60 Nếu:

 > 60 thì tạm gọi là vật cứng, sau đó tiến hành đo HRC 3 lần và chuyển qua đo HV 3 lần

 < 60 thì tạm gọi là vật mềm, sau đó tiến hành đo HRB 3 lần và chuyển qua đo HB 3 lần

- Tiến hành đo lại HRA trên máy đo (số 1)

- Tiến hành đo đường kính d1 và d2 của lỗ bằng phương pháp

đo kính hiển vi

 Thao tác thực hành:

 Đo HRA, HRB, HRC:

- Đặt phôi lên đế đặt phôi

- Kiểm tra núm đặt lực, mũi đo phù hợp với chế độ đo (HRA, HRB, HRC)

- Quay tay quay cùng chiều kim đồng hồ nâng lên sao cho phôi chạm vào mũi đo Tiếp tục quay lên thì kim nhỏ bắt đầu quay sao cho kim nhỏ quay sang điểm màu đỏ thì ngừng lại Xoay mặt đồng hồ sao cho kim lớn chỉ ngay C-B

- Ấn nút Start và chờ máy đo trong 10s (thời gian giữ lực) Sau khi đồng hồ thời gian đếm về 0 và trở lại 10 sẽ phát ra tiếng

“Bíp” Khi đó kim dài chỉ giá trị đo của chế độ đang đo Lưu ý, vòng đen bên ngoài là giá trị của HRA, HRC còn màu đỏ bên trong là HRB

- Quay ngược tay quay lại để lấy phôi và tiếp tục đo ở vị trí khác cho đủ 3 lần đo (các vị trí đo phải nằm gần nhau để tránh sai số

do phôi có độ cứng không đồng đều)

- Thay đổi chế độ đo chỉ cần thay lực trên núm điều chỉnh lực và thực hiện đo tương tự (nếu đo HRB thì thay luôn mũi đo)

 Đo HB, HV:

- Đặt phôi lên đế để phôi

- Quay tay quay cùng chiều kim đồng hồ để phôi đi lên chạm vào mũi đo, tiếp tục quay sao cho cây thước trên mặt hiển thị di chuyển đến cuối cây thước

- Hạ nhẹ nhàng cần lực đến hết mức và chờ khoảng 10s sau đó nâng cần lực lên nhẹ nhàng

- Quay tay quay ngược lại để lấy phôi ra Lưu ý điểm vừa đo, lấy viết đánh dấu lại vị trí lỗ vừa đo Tương tự như vậy đo 3 lần (3 mũi đo trên phôi)

- Đem 1 trong 3 lỗ đi đo bằng kính quang xác định chiều dài đường chéo D đối với HV hoặc đường kính lõm D đối với HB 2

lỗ còn lại sẽ được đo trên kính hiển vi và úp số liệu lên trang Web bộ môn, các nhóm lên lấy để hoàn thiện số liệu bài thực hành

- Tính toán HB hoặc HV theo công thức

IV Bàn luận

1 Bàn luận về buổi thí nghiệm:

Sau khi tham gia buổi thực hành thí nghiệm em và các bạn đã hiểu rõ hơn về chuyên ngành kim loại và đặc biệt là những ứng dụng rất quan trọng của nó trong cuộc sống ngày nay

Dưới sự hướng dẫn nhiệt tình và gần gũi của giáo viên đã giúp chúng em dễ dàng tiếp cận đến những dụng cụ, bước thí nghiệm để đo độ cứng của khối kim loại

Buổi thí nghiệm cũng giúp chúng em có những trải nghiệm quý báu và rút ra được những bài học cho bản thân như là phải cẩn thận tỉ mỉ nếu không sẽ ảnh hưởng rất nhiều đến sản phẩm cũng như kết quả cuối cùng

học sẽ tiếp xúc rất nhiều đến các loại vật liệu, mà vật liệu thì không tự nhiên mà có vì chúng là kết quả của cả một quá trình nghiên cứu thì mới có thể làm ra những vật liệu ấy, muốn biết những vật liệu ấy tạo ra từ những gì thì chúng ta phải bắt tay vào thực hiện thì mới hiểu rõ hơn về bản chất của chúng

2 Bàn luận về chuyên ngành kim loại:

Vật liệu kim loại là một vật liệu khá quen thuộc trong đời sống hằng ngày của con người Hiện nay, vật liệu kim loại đang dần khẳng định được vị thế của mình khi giữ một vai trò đặc biệt quan trọng trong các nhóm ngành xây dựng

Khi theo học chuyên ngành này, sinh viên sẽ được trau dồi nền tảng vững chắc về kiến thức, tư duy, có năng lực ứng dụng thực hành linh hoạt, ý thức tự học, đổi mới sáng tạo phù hợp với kỷ nguyên công nghệ 4.0 Sinh viên chủ yếu được trang bị hệ thống các kiến thức cơ bản về toán học, khoa học và kỹ thuật bao gồm phương pháp tính, vật lý, hóa học, cơ học, vẽ kỹ thuật,

kỹ thuật điện và điện tử, kỹ thuật nhiệt vào các vật liệu kim loại Bên cạnh đó, sinh viên cũng sẽ được đào tạo bài bản như một

kỹ sư chuyên nghiệp để sau khi tốt nghiệp có thể tiến hành tham gia vào nghiên cứu khoa học, phát triển công nghệ, kiểm soát quy trình sản xuất vật liệu kim loại