Báo cáo thực hành môn vật liệu cơ khí và thí nghiệm cơ học

Đinh nghĩa nhiệt luyện: Nhiệt luyện: là công nghệ nung nóng kim loại, hợp kim đến nhiệt độ xác định, giữ nhiệt tại đó trong một thời gian nhất thích hợp rồi sau đó là nguội với tốc độ qu

Trang 1

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ

MINH

KHOA CÔNG NGHỆ ĐỘNG LỰC

Â tá)

INDUSTRIAL

HOCHIMINH CITY

BAO CAO THUC HANH

MON VAT LIEU CO KHI VA THI NGHIEM CO HOC

Giáo viên hướng dẫn : TS Huỳnh Xuân Khoa

Sinh viên thực hiện

1 |Nguyễn Hồng Sơn | 20001095

2_ | Đoàn Tiển Thời 20017451

4 | Bui Thi Hoai Uyén 20019421

5_ | Lê Nguyễn Thái 19494321

6 | Nguyên Ty Phu

TP H6 Chi Minh thang 10 nam 2022

Trang 2

BÁO CÁO THỰC HÀNH VLCK VÀ THÍ NGHIỆM CƠ HỌC NHÓM 1-5 DHOT16F

BÀI 1: NHIỆT LUYỆN, PHÂN TÍCH CẤU TRÚC VÀ ĐO DỘ CỨNG Phần I : Cơ sở lý thuyết

I.1 Đinh nghĩa nhiệt luyện:

Nhiệt luyện: là công nghệ nung nóng kim loại, hợp kim đến nhiệt độ xác định, giữ nhiệt tại đó trong một thời gian nhất thích hợp rồi sau đó

là nguội với tốc độ quy định, nhằm thay đổi tổ chức, do đó nhận được cơ tính và tính chất

khác theo ý muốn

I.1.1 Quy trình nhiệt luyện:

e Bản chất của nhiệt luyện là làm thay đổi tính chất thông qua biến đổi

tổ chức của vật liệu Một quy trình nhiệt luyện bao gồm 3 giai đoạn: Nhiệt độ nung, thời gian giữ nhiệt và tốc độ làm nguội

se Nhiệt độ nung t0nung: là nhiệt độ cao nhất phải đạt đến khi nung nóng ( t?nung chọn dựa vào bản đồ )

e Thời gian giữ nhiệt tgn: là thời gian cần thiết để duy trì kim loại ở nhiệt độ nung ( tgn phụ thuộc vào kích thước chỉ tiết )

e Tốc độ nguội vnguội: là độ giảm của nhiệt độ theo thời gian sau thời gian giữ nhiệt, tính ra 0C/s (vnguội chọn dựa vào bản đồ )

thời gian ->

Hình 1: sơ đồ công nghệ của một quy trình vật liệu

I.1.2 XÐ Nhiệt độ nhiệt luyện dựa và Giản đồ pha Fe-Fe;C:

GVHD: TS HUYNH XUAN KHOA

Trang 3

¬ /800

¬ 7702

| uw

Am - 1600 °

|

Ú về lôi A y599

` \

` 800

`

S 700}- A, NY) ) | 1300

= U cév hea 4 1200

2 O2 94 06 26 £10 {2 14 16

%€

Hình 2: Giản đồ pha Fe-Fe:c

e Theo giản đồ pha Fe-Fe3C ta phân loại các phương pháp dựa vào %€

và nhiệt

độ Oc:

- Khoảng thấp hơn A1 là phương pháp ủ cầu hóa

- Khoảng từ A3-Acm là phương pháp thường hóa

- Khoảng từ cao hơn A1 và sau Acm là phương pháp ủ và tôi

- Dựa vào giản đồ pha Fe-Fe:C ta chọn được nhiệu độ nung luyện cho thép:

I.1.3 XĐÐ tốc độ nguội dựa vào giản đồ T-T-T (giản đồ 2C)

se Đường A (full aneal) là ủ hoàn toàn, tốc độ nguội chậm nhất

ete Eutectoid temperature

đạt tổ chức tế vi là -

Peclit 600

Normalizing

M,

déo

thấp: tủa 1 The i TP” TP im 5x 105

Time, s

Trang 4

«Đường B là thường hóa,

Tốc độ nguội chậm, đạt tổ chức tế vi là Peclit hạt mịn

e Đường C là làm nguội trong dầu, tốc độ nguội khá nhanh, đạt

tổ chức tế Mactenxit và Peclit

¢ ø Đường D là làm nguội trong nước, tốc độ nguội nhanh nhất, đạt tổ chức tế vi Mactenxit, có độ cứng cao nhất

Tốc độ nguội: VA>VD>VC>VE>VD

I.1.4 Tôi - Ram thép

I.1.4.1 Tôi thép:

se Định nghĩa: Tôi thép là phương pháp nung nóng thép lên cao quá

nhiệt độ tới hạn để làm xuất hiện tổ chức Austenit giữ nhiệt rồi làm nguội nhanh thích hợp để austenit chuyển thành mactenxit hay các tổ

chức không ổn định khác với độ cứng cao

se Mục đích của tôi thép là: Nâng cao độ cứng và tính chống mài mòn của thép

e Chọn nhiệt độ tôi:

- Đối với thép trước cùng tích (<0,8%C):

+ TOt = Ac3 + (30+500C); trang thai hoan toan y;

+ Tổ choc sau tôi là M(mactenxic) + y (Austenite dư) + ƯS dư; + Tôi hoàn toàn?;

- Đối với thép sau cùng tích (>0,9%C)

+ TOt = Acl + (30+500C); trang thai (y + Xell);

+ Tổ chức sau tôi là M + Xell + y dư+ US du;

+ Tôi không hoàn toàn ?

Giữ nhiệt và làm nguội nhanh hợp lý (làm nguội trong nhiều môi trường

khác nhau) Chi tiết cứng cả trong lẫn ngoài Để đánh giá hiệu quả của

các phương pháp tôi người ta đưa vào chỉ tiêu độ thấm tôi

e Cấu trúc mong muốn đạt được sau tôi: Cấu trúc Mactenxit

Trang 5

Hình 4: cấu trúc mactenxit I.1.4.2 Ram:

se Định nghĩa: Ram là phương pháp nhiệt luyện nung nóng thép đã tôi dưới các nhiệt độ nhiệt độ tới hạn (AC1), giữ nhiệt độ ở một thời gian và

làm nguội Nhằm để mactenxit và austenit dư phân hóa thành các tổ

chức thách hợp phù hợp với điều kiện làm việc quy định

se Mục đích của ram thép: là làm giảm hoặc làm mất các ứng suất dư sau khi tôi đến mức cần thiết để đáp ứng điều kiện làm việc lâu dài của

sản phẩm cơ khí mà vẫn duy trì cơ tính sau khi tôi

e Lựa chọn nhiệt độ ram:

+ Ram thấp: phương pháp nung nóng thép đã tôi trong khoảng 150 - 2500C tổ chức đạt được là Mactenxit ram

+ Ram trung bình: phương pháp nung nóng thép đã tôi trong khoảng

300 - 4500C tổ chức đạt được là trustit ram, có độ cứng cao chống mài

mòn tốt

e Kết quả ram mong muốn:

Trang 6

rustit ram

Mactenxit ram

Hình 5: Cấu trúc Mactenxit ram Hình 6: Cấu trúc trustit ram

I.2 Phân tích tổ chức:

I.2.1 Nguyên lý quan sát tổ chức kim loại bằng HVQH

+ Kim loại hợp kim không cho ánh sáng xuyên qua nên muốn quan sát được ta phải quan sát ánh sáng phản xạ bề mặt

+ Muốn quan sát được phản xạ ánh sáng bề mặt ta phải mài , đánh bóng bề mặt sau đó xử lý bề mặt bằng dung dịch ăn mòn, tùy vào từng kim loại , hợp kim khác nhau ta có những sự ăn mòn bề mặt khác nhau

từ đó sự tương phản trong hình ảnh được tạo ra là do sự khác biệt về hệ

số phản xạ của các vùng khác nhau của cấu trúc vi mô

Microscope

ne wy PF fit if Polished and

etched surface

uy X

Hình 7: Mô tả nguyên lí phương pháp hiển vi quang học

[TT

Trang 7

BÁO CÁO THỰC HÀNH VLCK VÀ THÍ NGHIỆM CƠ HỌC NHÓM 1-5 DHOT16F + Ngoài ra khi ta đánh bóng và xử lý bề nặt bằng dung dịch tới một mức đô nhất định có thể thông qua phản xạ ánh sáng quan sát được ranh giới giữa các hạt kim loại

+Kính hiển vi quang học là một loại kính hiển vi sử dụng ánh sáng khả kiến để quan sát hình ảnh các vật thể nhỏ được phóng đại nhờ một

hệ thống các thấu kính thủy tinh Kính hiển vi quang học là dạng kính

hiển vi đơn giản, lâu đời nhất và cũng là phổ biến nhất Các kính hiển

vi quang học cũ thường phải quan sát hình ảnh trực tiếp bằng mắt nhìn

qua thị kính, nhưng các kính hiện đại hiện nay còn được gắn thêm các CCD camera hoặc các phim ảnh quang học để chụp ảnh

Thị kính

È 3%

4

i ®% Vat kinh

Chỉnh độ phóng đại

„ Khung/

Mâm vật kính 5 4 tay năm

di Bàn sa trượt / Núm dịch chuyển Giá đỡ mẫu —_„ bàn sa trượt

Tụ quang Củnh thô Đèn chiếu sáng _ _

Núm chỉnh độ sáng `

Nút chỉnh tỉnh

mm - 2

& 8 —— Công tắc bật

_— hệ quang

Chân đế =”

Hình 8: kính hiển vi quang học I.2.2 Quá trình chuẩn bị mẫu để quan sát tổ chức (mài, đánh

bóng,

tẩm thực)

se Mài mẫu: Đây là bước làm cần thiết để loại bỏ các tổn hại cấu trúc

mẫu trước đó Quy trình mài thô mẫu giúp tiếp cận nhanh đến vị trí cần phải phân tích trên mẫu, tạo ra bề mặt phảng ban đầu cần thiết cho các bước mài và đánh bóng tiếp theo Quá trình mài có thể thực hiện bằng

cách ướt hoặc khô bằng cách sử dụng giấy nhám trên các đĩa quay Trong giai đoạn này để đạt hiệu quả tốt nhất cần phải chọn đúng loại

giấy mài và bột mài phù hợp

Trang 8

BÁO CÁO THỰC HÀNH VLCK VÀ THÍ NGHIỆM CƠ HỌC _ NHÓM 1-5 DHOT16F

e Đánh bóng mẫu: Quá trình đánh bóng được chia thành hai giai đoạn

là đánh bóng thô và đánh bóng tỉnh

e Đánh bóng thô: Quá trình đánh bóng thô giúp xử lý bề mặt giảm thiểu các vết xước để quá trình đánh bóng tinh đạt hiệu quả tốt và nhanh hơn,

sử dụng các hạt tinh thể kim cương

se Đánh bóng tinh: thông dụng nhất là sử dụng nhôm oxit để mài mòn mẫu vì độ cứng và độ bền cao của nó

e 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 các 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, chi,

+ Tẩm thực là quá trình ăn mòn bề mặt mẫu bằng các dung dịch hóa

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

I.3 Phương pháp đo độ cứng HRA:

+ Trên máy đo độ cứng Rockwell có hai thang chia Thang chia C, khi

thử

bằng mũi đo kim cương với lực ấn 150kgf và thang chia B khi dùng viên kim cương với lực ấn 100kgf Viên bi (ứng với thang chia B) được

dùng để thử độ cứng Rockwell của thép chưa tôi, đồng, đồng thau,

còn các vật liệu thật cứng thì phải thử bằng mũi đo kim cương như ở thang chia C, nhưng với lực ấn 60kgf, đọc trên thang chia kí hiệu bằng chữ A Do đó, khi ghi độ cứng Rockwell ta phải ghi rõ đơn vị của độ

cứng là: HRC, HRB hay HRA

Trang 9

Scale indenter Type i Total Force Typical Applications

Symbol | (Hull &semums mácee Ágmeez) : N (kgf) N (kgf) a

Cemented carbides, thin stecl, and shallow case

§ 98.07 (10 $88.4 (60)

A pheroconical Diamond (10) 588.4 (60) lung sóa

= Copper alloys, soft stecis, aluminum alloys,

-L§ 6 98.07 (10 980.7 (101 3 ”

B Ball - 1.588 mm (1/16 in.) 07 (10) 80.7 (100) naiotbio nh sìo

Stec!, hard cast irons, pearlitic malleable iron,

€ Spheroconical Diamond 93.07 (10) 1471 (150) | titanium, deep case hardened steel, and other

matcrials harder than HRB 100 Thin steel and medium case hardened steel, and

` 98,07 10 980.7

4 D Spheroconical Diamond 8,07 (10) 80.7 (100) pearlitic sallleable iron

¬

5 ỹ E : Ball -312 «3.175 mm (1/8 in) 98 07 (10) 40? 980 7 (100) 1 Cast iron, aluminum and magnesium alloys, and bearing metals

= F Ball ~ 1.588 mm (1/16 in.) 93.07 (10) $88.4 (60) | Annealed copper alloys, and thin soft sheet metals

z

š 6 Ball - 1.588 mm (1/16 in.) | 98.07(10) | 1471.¢150) | Mallcable irons, copper-nickel-zine and cupro-

2 nickel alloys

5 H Ball - 3.175 mm (1/8 in.) 98.07 (10) 588.4 (60) | Aluminum, zinc, and lead

i K Ball 3.175 mmn(1/8in}) | 9807(10) | 14714150)

=

L Ball -6.350 mm (1/4 in) 9807 (10) $88.4 (60)

+6350 7 (I( 980.7 (100

M oa ine (Ay wens UND 3/00 Bearing metals and other very soft or thin materials

P Ball -6.350 mm (1/4 in.) 98.07 (10) 1471 (150) | Use smallest ball and heaviest load that does not

| effect

R Ball -12.70 mm (1/2 in.) | 98.07(10) | 48§84(@0y | YS *VE SES

§ Ball - 12.70 mm (1/2 in.) 98.07 (10) 980.7 (100)

V Ball - 12.70 mm (1/2 in} 98.07 (10) 1471 (150)

°

Hình 10: Đâm thử độ cứng bằng mũi bi trò và mũi kim cương

HR = k- h/e

Trong đó:

+ k: là hằng số (dùng bi k= 130,dùng mũi kim cương thì k = 100.) + e: là giá trị một độ chia của e Đối với đo cứng e = 0,002mm Đối với

đo mềm hay còn gọi là đo cứng bế mặt e = 0,001mm

+ 0,002 hay 0,001 là giá trị của vạch chia đồng hồ hay khi mũi thử ấn sâu thêm 0,002 mm hay 0.001 mm thì kim dịch đi một vạch

+ h: là hiệu độ sâu hai lần ấn (mm) h = h2-h1

Trang 10

BÁO CÁO THỰC HÀNH VLCK VÀ THÍ NGHIỆM CƠ HỌC

Phần II: Thực hành

II.1 Nhiệt luyện

II.1.1 Vật liệu xây dựng và phân công nhóm:

Bảng vật liệu sử dụng

1 C45 870 ”C / không khí (Thường hóa)

3 C45 870 °C — Téi nudc

4 C45 870 °C — Tôi nước + Ram thâp (200°C/15')

5 C45 870 ˆC — Tôi nước + Ram trung bỉnh (350ˆC/15")

7 C20 870 °C — Tôi nước

Xác định độ dai va đập

12 C45 (vuông) 870 °C — Tôi nước + Ram trung bình (350°C/15')

Thử độ kéo

15 C45 (dài) Tôi nước

16 C45 (dai) Tôi nước + Ram trung binh (gi6ng mau 5)

NHÓM 1-5 DHOT16F

Ta

sử

dụng 2 mẫu thép Cacbon là: thép C45 và thép C20 Xử lí nhiệt chúng qua các quá trình tôi, ram và sau đó thử độ bền va đập và độ bền kéo

nhằm đánh giá cơ tính của chúng

+ Mẫu thép C45 có %C trung bình có độ bền, độ cứng, độ dẻo, độ dai đều cao (có cơ tính tổng hợp cao), hiệu quả tôi + ram cao, Dùng làm chỉ tiết máy chịu tải trọng tĩnh và va đập

+ Thép C20 có %C thấp nên có độ dẻo, độ dai rất cao, nhưng độ bền,

độ cứng rất thấp nên hiệu quả nhiệt luyện tôi và ram không cao

II.1.2 Quy trình thực hành tôi - ram thép

Trang 11

TẢ

870 MNN roi nec

¡_ Mi

HE ưa:n‹¿¿

HU trong to

° RTP 350”C

RT 200C

RT > >

thời gian +

Hình 11: Biều đồ thể hiện quy trình tôi - ram thép

Quy trình thực hiện tôi - ram thép:

+ Ta nung nóng các mẫu lên khoảng nhiệt độ 8701], sau đó lấy mẫu vật ra và thực hiện các phương pháp: Tôi nước, tôi dầu, và Ram TB

350°C (15 phút), Ram thấp 200°C (15 phút)

Hình ảnh quá trinh tôi - ram thép 11.1.3 M6 ta quá trinh thực hành nhiệt luyện

+ Ta bật công tắc khởi động lò nung, sau đó bỏ vật liệu vào và nung tới

nhiệt độ 870°C

+ Khi nhiệt độ đạt tới 870°C ta thực hiện thao tác tắt lò nung

Định dạng
Số trang	17
Dung lượng	6,58 MB