Báo cáo thí nghiệm vật liệu học và xử lí

Nguyên lý của phương pháp này là ấn một viên bi bằng thép đã được tôi cứng, lên bề mặt mẫu, dưới tác dụngcủa tải trọng, trên bề mặt mẫu có vết lõm hình chỏm cầu.. MUC TIEU THi NGHIEM Ph

DAI HOC QUOC GIA THANH PHO HO CHI MINH

TRUONG DAI HOC BACH KHOA

BỘ MÔN THIẾT BỊ & CNVL CƠ KHÍ

BAI BAO CAO

ĐO ĐỘ CỨNG KIM LOẠI

SVTH

MSSV

GV LÝ THUYẾT

NHÓM HỌC LÝ THUYẾT NGÀY THỰC HÀNH

: Huỳnh Nguyễn Phúc Duy

: 2113005 : Dao Duy Qui

BAI 1 DO DO CUNG KIM LOAI

MUC TIEU THi NGHIEM

Đo và xác định được thông số độ cứng, độ bền của kim loại cần

đo

Xác định được các bước, trình tự và thang đo của độ cứng

So sánh được sai số giữa lí thuyết và thực nghiệm của độ cứng Nắm vững nguyên lý đo độ cứng theo các phương pháp Brinell, Rockwell và Vicker

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 của tải trọng thông qua mũi đâm

Phương pháp đo độ cứng có ưu điểm:

e_ Từ giá trị độ cứng đo được, có thể suy ra độ bền của kim loại dẻo

¢« Đo độ cứng đơn giản, thời gian ngắn (từ vài giây đến vài phút)

e Mẫu thử không phải chuẩn bị đặc biệt.Không phá hủy mẫu khi thử

se _ Có thể đo được chỉ tiết rất lớn hoặc rất nhỏ, rất dày hoặc rất mỏng

Các phương pháp đo : Phương pháp đâm:

se Phương pháp đo độ cứng Brinell

¢ Phuong pháp đo độ cứng Rockwell

¢ Phuong pháp do dé cling Vicker

Phuong phap nay lai

Phuong phap do do cung Brinell

Nguyên lý của phương pháp này là ấn một viên bi bằng thép đã được tôi cứng, lên bề mặt mẫu, dưới tác dụngcủa tải trọng, trên

bề mặt mẫu có vết lõm hình chỏm cầu

Sử dụng mui do là viên bi thép hình cầu

Bề mặt mẫu thử phải sạch, phẳng, không có khuyết tật

Chỉ cho phép đo các vật liệu có độ cứng nhỏ hơn 450HB để tránh biến dạng cho viên bi

Phương pháp đo đọ cứng Rockwell

Phương pháp này tiến hành bằng cách ấn mũi đâm kim cương hoặc hợp kim cứng hình côn, có góc ở đỉnh là 1200, hoặc viên bi thép có đường kính 1/16”, 1/8”, 1/4”, 1/2” lên bề mặt vật liệu

Phương pháp đo Rockwell 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 do van nang

Phương pháp đo độ cứng Vicker

Phương pháp Vicker về nguyên lý đo giống như phương pháp Brinell thay mũi bi bằng mũi kim cương hình tháp, có góc giữa hai mặt bên là 136°

Phương pháp do Vicker thuong dung do độ cứng các vật mỏng, các lớp thấm

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:

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

e < 60 thi tam goi 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 d; và d; của lổ bằng phương pháp đo kính hiển vi

Thao tác thực hành :

Do HRA,HRB,HRC:

¢ Dat phôi lên Đế đặt phôi

se _ Kiểm tra Núm đặt lực, Mũi đo phù hợp với chế độ đo (HRA,

HRB, HRC)

¢ Quay tay quay củng 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 xoa sao cho kim lớn chỉ ngay C-B

e An nut Start vao cho may do 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 đâu đó là 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

e« _ 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)

e Thay déi 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)

> Do HB ,HV:

Đặt phôi lên dé dé 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 cần lực và chờ khoản 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

Đo bằng kính D1, D2 đo bằng phương pháp đo hiển vị

Ta xoay núm sao cho phóng to lổ để thây được biên dạng lỗ Xoay núm còn lại để chỉnh lại độ nét của chỉ tiết hiện trên màn hình

Dung thước có sẵn trên phầm mêm kéo đo 2 đường chéo rồi đọc giá trị

4 SỐ LIỆU ĐO ĐƯỢC

BANG 1 SỐ LIEU BO DUOC

LAN 1 | LAN2 | LAN 3 TRUNG BINH

HRA 668 | 668 | 66,8 66,8 HRB/HRC 318 | 318 | 328 32,1 DUONG CHÉO LỖ1 | LỖ2 | 163

nh Dy 0,742 | 0,738 | 0.734 | 4 | 4, ] <4,

0,741 0,7| 0,73 D; 0,752 | 0/742 | 0745 |” |2 So

se Do thiết bị : thiết bị không chính xác , mũi đo mòn ,rơ

e - Do người vận hành : trong quá trình đo bằng thước hiển vi vẫn còn sai số

se Trong quá trình đo HV việc nâng cần hạ cần không đều tay nhịp nhàng sẽ ảnh hưởng tới quá trình đo

« Bề rộng lỗ đo có thể thay đổi gia tốc

GV LÝ THUYẾT : Đào Duy Quí NHÓM HỌC LÝ

THUYẾT : L02 NGÀY THỰC HÀNH : Chiều-¿7/5/2024

BAI 2 XEM CAU TRUC TE VI

MUC TIEU THi NGHIEM

Phương pháp làm mẫu để nghiên cứu tổ chức tế vi gồm các khâu: chọn mẫu, cắt mẫu, mài, đánh bóng và tẩm thực

Tầm quan trọng của công tác chuẩn bị mẫu và ảnh hưởng của nó đến kết quả nghiên cứu

Làm quen với những vật liệu và thiết bị cần thiết cho công việc làm mẫu

Chọn dung dịch tẩm thực cho thích hợp

TÓM TẮT LÝ THUYẾT

Để nghiên cứu tổ chức tế vi của kim loại, người ta dùng một thiết

bị quang học đặc biệt gọi là kính hiển vi kim tương Phương pháp dùng kính hiển vi kim tương để đánh giá, phân tích tổ chức tế vi gọi là phương pháp phân tích kim tương

Kính hiển vi kim tương có độ phóng đại từ 80 đến 2000 lần Nhờ kính hiển vi, ta có thể quan sát được tổ chức của các pha, sự phân bố, hình dáng và kích thước của chúng Với gang, ta dễ dàng xác định hình dáng, kích thước của graphit Ngoài ra, ta còn

có thể thấy được các khuyết tật của vật liệu như: nứt tế vi, rỗ và các tạp chất

Chọn và cắt mẫu

Tùy theo nhiệm vụ nghiên cứu và thí nghiệm mà chúng ta chọn mẫu Yêu cầu mẫu phải đặc trưng cho vật cần nghiên cứu Mẫu nên ủ để có thể thể hiện các pha tốt hơn

Mẫu có dạng hình trụ với kích thước ® 10 + 15mm, chiều cao h= 15+20mm, hoặc hình hộp có kích thước 10 x 10 x 10mm và 15 x

Đánh bóng

Để đánh bóng mẫu, người ta tiến hành trên máy đánh bóng Cũng tương tự như ở máy mài thô, người ta gắn một miếng dạ hay nỉ lên trên, khi đánh bóng, người ta phải cho dung dịch mài nhỏ liên tục lên miếng nỉ

Đánh bóng kéo dài cho dến khi bề mặt không còn vết xước nào Không nên đánh bóng quá lâu, dễ làm tróc các pha quá cứng hoặc quá mềm Nếu thấy trên kính hiển vi vẫn còn nhiều vết xước thì nên đánh bóng lại

Đánh bóng bằng dung dịch

Nguyên tắc của đánh bóng điện phân là dùng phương pháp hòa tan anod trong dung dịch điện phân dưới tác dụng của dòng điện một chiều

Tùy theo chế độ điện, mà ta có thể đánh bóng và tẩm thực mẫu ngay trên máy

Đánh bóng điện phân có ưu điểm là rất bóng và không tạo ra lớp biến dạng trên bề mặt mẫu, thời gian tương đối nhanh

Tẩm thực

Mẫu sau khi đánh bóng, đem rửa sạch, thấm và sấy khô rồi quan sát trên kính hiển vi Ta có thể thấy trên mẫu có cá vết xước nhỏ

do đánh bóng chưa tốt, các vết nứt tế vi, rỗ khí, xỉ tạp chất, một

số pha và tổ chức như cacbit, graphit, chì

Tẩm thực là quá trình ăn mòn bề mặt mẫu bằng các dung dịch háo học thích hợp, gọi là dung dịch tẩm thực Khi tẩm thực, biên giới các pha, các vùng tổ chức sẽ bị ăn mòn, nhưng với những tốc

độ khác nhau Sau khi tẩm thực bề mặt mẫu sẽ lồi, lõm tương ứng với các pha và tổ chức Do đó, có thể nhận biết được hình dáng, kích thước và sự phân bố của các pha

3 NỘI DUNG THÍ NGHIỆM

Làm sạch lớp dầu trên mẫu bằng xà phòng

Loại bỏ xà phòng bằng cách rửa mẫu bằng nước sạch (2 lần) Rửa mẫu qua cồn và dùng máy sấy để sấy khô mẫu

Chụp ảnh mẫu dưới kính hiển vi (100x, 200x và 400x)

Xác định mẫu thuộc kim loại gì và xác định tỉ lệ pha trên mẫu

4 HÌNH ẢNH CHỤP DƯỚI KÍNH HIỂN VI

400X

5 NHAN XET - RUT RA KET LUAN

Dựa vào hình ảnh chụp được dưới kính hiển vi, ta xác định được mau

là gang cầu Ferit - Peclit

Tổ chức gồm: Graphit cầu, nền Ferit + Peclit

Phân tích tỉ lệ pha

[_ Dark background[ ˆ Stack histogram

[ Don† reset range Í” Raw values

Duy MSSV : 2113005 a

GV LY THUYET : Dao Duy| Qui NHOM HOC LY

THUYẾT : L02 NGÀY THỰC HÀNH : Chiều- 2/4/2024

BAI 3+4 TOI VA RAM THEP MUC TIEU THi NGHIEM

Nam được quá trình tôi thép: cách chọn nhiệt độ tôi, thời gian nung và môi trường làm nguội

Xác định được mối quan hệ của nhiệt độ tôi, tốc độ làm nguội đến

Tổ chức nhận được sau khi tôi là mactenxit Kết quả sau khi tôi phụ thuộc vào nhiều yếu tố, sau đây ta xét mấy yếu tố cơ bản: Cách chọn nhiệt độ tôi

Nhiệt độ tôi có ảnh hưởng trực tiếp đến cơ tính của thép sau khi tôi Đối với thép cacbon, có thể dựa vào giản đồ trạng thái sắt cacbon để chọn nhiệt độ tôi Đối với thép cùng tích và thước cùng tich (%Cs 0.8%)

Ta chon nhiét dé tdi cao hon ACs, tức nung nóng thép đến trạng thái hoàn toàn ôstenit Cách này gọi là tôi hoàn toàn

T°tôi= AC + (30 - 50) °C

Trong khoảng 0,1-0,8%C điểm AC: của thép giảm xuống Ta có thể xác định trực tiếp điểm AC: của thép căn cứ vào giản đồ trạng thái sắt cacbon hoặc tra cứu trong các sổ tay nhiệt luyện Như ta đã biết, nhiệt độ tôi càng cao, thì hạt ôstenit nhận được khi nung càng thô và sau khi tôi, ta nhận được các kim mactenxit thô, dài, vì vậy,ta không nên nung cao quá AC:

Còn nếu nung thấp hơn AC, ta sẽ có tổ chức ơ + y, khi làm nguội, chỉ có y¬M, còn ferit vẫn giữ nguyên, và như vậy, ta không thể nhận được độ cứng cao

Đối với thép sau cùng tích (%C > 0,8%), nhiệt độ tôi cao hơn AC1, nhưng thấp hơn AC.„, tức nung lên trạng thái không hoàn toàn ôstenit Tổ chức nung để tôi là y + Xe Đây là phương pháp tôi không hoàn toàn Nhiệt độ tôi được chọn:

T°di = ACi+ (30 + 50) °C

Như vậy, tất cả các thép sau cùng tích đều có nhiệt độ tôi giống nhau,khoảng 760 +780°C, không phụ thuộc vào thành phần cacbon Sở dĩ ta không nung lên cao quá Acm vì cacbon hòa tan nhiều, nhiệt độ tôi cao, sau khi tôi, nhận được nhiều austenit dư, kim mactenxit lớn, ứng suất nhiệt cao Trong khi đó, nếu chỉ nung

lên trang thai y + Xeu, ta knhéng can nhiéu nhiét, sau khi làm nguội, vẫn được tổ chức là mactenxit + Xen, tan dung duoc độ cứng của Xei, chỉ tiết ít bị ứng suất nhiệt làm cong vênh, oxy hóa

bề mặt

Thời gian nung nóng

Bao gồm thời gian nung đến nhiệt độ tôi và thời gian giữ để hoàn tất các chuyển biến và đồng đều nhiệt dộ trên toàn bộ chỉ tiết Thời gian nung có thể chọn theo các định mức kinh nghiệm tra trong các sổ tay nhiệt luyện, với các hệ số hiệu chỉnh về hình dáng chỉ tiết, cách sắp xếp và môi trường nung Cũng có thể tính thời gian nung theo các công chức về truyền nhiệt

Chọn môi trường tôi

Phải bảo đảm nhận được mactenxit sau khi tôi, nghĩa là khả năng làm nguội của môi trường phải bằng hoặc lớn hơn tốc độ nguội tới hạn

Nếu tốc độ nguội nhỏ hơn tốc độ nguội tới hạn, một phần ôstenit

sẽ bị phân hủy thành các tổ chức khác, độ cứng sau khi tôi bị giảm Mỗi số hiệu thép có tốc độ nguội tới hạn khác nhau, và nó cũng đòi hỏi mội trường tôi khác nhau Tốc độ nguội tới hạn của thép có thể tìm trong các giản đồ chữ “C” của chúng Các môi trường tôi thường dùng là nước, dung dịch muối, xút, dầu khoáng

và polymer

„ Ram

Là phương pháp nhiệt luyện nung nóng thép đã tôi có tổ chức mactenxit quá bão hòa và ôstenit dư chuyển thành các tổ chức

ổn định hơn phù hợp với yêu cầu đặt ra

Ram còn làm giảm hoặc khử hoàn toàn ứng suất, cũng như tăng

độ dẻo dai cho chỉ tiết sau tôi

Khi ram thép cabon, xảy ra sự chuyển biến của mactenxit tôi thành mactenxit ram, nghĩa là cacbon quá bão hòa được tiết ra khỏi mạng dưới dạng cacbit , độ chính phương c/a giảm dần và cacbit e chuyển dần thành xementit Fe3C, con ôstenit dư lại phân hủy thành mactenxit ram

Tùy theo tổ chức nhỏ mịn của xementit và ferit tiết ra khi ram mà

ta có các tổ chức trustit ram hoặc xoobit ram Các quá trình trên phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian ram Phụ thuộc vào nhiệt độ ram, người ta chia làm 3 loại ram:

«e Ram thấp (150+ 200°C):Tổ chức nhận được là mactenxit ram, độ cứng hầu như không thay đổi, ứng suất giảm chút ít, chỉ tiết có độ cứng và chịu mòn cao

¢ Ram trung bình (300+ 200°C ):Tổ chức nhận được là trustit ram Độ cứng còn khá cao (40 - 45HRC), ứng suất giảm mạnh,

độ dẻo dai tăng, giới hạn đàn hồi đạt giá trị lớn nhất

¢ Ram cao (500+ 650°C )

NOI DUNG THi NGHIEM

TOi

Do đọ cứng của 18 phôi nhận được (đo HRA)

Chọn 15 mẫu thép C45 có độ cứng tương đương nhau, đem mài nhẫn 1 mặt và mặt còn lại mài bằng để đo độ cứng

Đem 3 mẫu bất kỳ đi đo độ cứng HRA

Cài đặt lò nung ở 850°C

Đợi nhiệt độ lò đạt 850°C bỏ 15 mẫu thép C45 vào lò

Đợi sau 20 phút lấy mẫu ra khỏi lò:

« 3 mau bo vào xô nước muối

« 3 mẫu bỏ vào xô đầu

e 3 mau để ngoài không khí

« 3 mẫu bỏ vào xô nước

« 3 mẫu còn lại để nguội cùng lò

Lấy các mẫu đem mài xơ bộ để loại lớp oxit bám trên mặt của mẫu rồi đemởi đo độ cứng HRA

4 CÁC SỐ LIỆU ĐO ĐƯỢC