Sự kết tinh và hình thành tổ chức kim loại Điều kiện xảy ra kết tinh F Nhiệt độ T s F r F l sự biến đổi năng lượng tự do của các trạng thái T>T s vật tồn tại ở trạng thái lỏng T<T s vật tồn tại ở trạng thái rắn T=T s chuyển trạng thái lỏng rắn xảy ra kết tinh T s nhiệt độ kết tinh lý thuyết T=T s -T kt T kt nhiệt độ kết tinh thực tế kết tinh luôn xảy ra khi có độ quá nguội Hai quá trình kết tinh Qua trình tạo mầm: - Tạo mầm đồng thể: là các phần tử rắn được sinh ra ngay trong kim loại lỏng - Tạo mầm dị thể: do sự xuất hiện của các phần tử có sẵn trong kim loại lỏng: nguyên tố tạp chất khó chảy… Qua trình phát triển mầm: - Khi mầm đạt kích thước tới hạn (r th ) mầm sẽ phát triển lớn lên để giảm năng lượng tự do a) Tiến trình kết tinh - Các mầm sinh ra không đạt rth sẽ bị tan đi vào kim loại lỏng - Các mầm mới vẫn tiếp tục sinh ra trong khi các mầm đạt r th đang phát triển đến khi hết kim loại lỏng - Mầm sinh ra trong kim loại lỏng một cách ngẫu nhiên Kết luận: - Mỗi mầm tạo nên một hạt - Hạt sinh ra trước sẽ phát triển nhanh hơn hạt sau kích thước các hạt không đồng nhất - Các mầm định hướng ngẫu nhiên biên giới hạt bị xô lệch b) Hình dạng của hạt (phụ thuộc vào) * Cấu trúc tinh thể: * Phương tản nhiệt: - tản nhiệt đều theo 3 phương hạt dạng cầu - tản nhiệt theo 2 phương dạng tấm - tản nhiệt theo 1 phương dạng trụ c) Kích thước hạt * Ảnh hưởng của kích thước hạt đến cơ tính: * Đánh giá cấp hạt? - Hạt nhỏ cơ tính tăng (tăng mạnh độ bền và độ dai va đập a k ) - Soi tổ chức tế vi ở trạng thái cân bằng đem so sánh với bảng chuẩn - Ngoài ra còn có thể: tính diện tích trung bình, đường kính trung bình so sánh với bảng chuẩn d) Các phương pháp làm nhỏ hạt * Nguyên lý: - Số mần càng nhiều Hạt càng nhỏ (quá trình tạo mầm) - Tốc độ phát triển mầm càng chậm Hạt càng nhỏ (quá trình phát triển mầm) -Công thức thực nghiệm: A=1,1(v/n) 3/4 A: kích thước hạt n: tốc độ sinh mầm v: tốc độ phát triển của mầm d) Các phương pháp làm nhỏ hạt (tiếp theo) * Nguội nhanh - T tăng số mầm (n), tốc độ phát triển mầm (v) đều tăng - Giải pháp: - Nhược điểm: thay khuôn cát bằng khuôn kim loại Gây ứng suất nhiệt lớn nứt chi tiết, không có hiệu quả với chi tiết lớn * Biến tính - Làm tăng số lượng mầm ký sinh bằng việc sư dụng các chất biến tính Bột Al + O 2 Al 2 O 3 e) Cấu tạo tinh thể của thỏi đúc * Vùng 1: Hạt nhỏ mịn, đẳng trục Do KL lỏng tiếp xúc với thành khuôn nhấp nhô, với lớp chất sơn khuôn số lượng mầm ký sinh lớn. Phương tản nhiệt không rõ ràng các hạt đẳng trục * Vùng 2: hạt trụ hướng tâm Phương tản nhiệt theo phương vuông góc với thành khuôn * Vùng 3: hạt lớn, đẳng trục T rất nhỏ tốc độ sinh mầm (n) nhỏ hạt lớn Phương tản nhiệt không rõ ràng hạt đẳng trục f) Khuyết tật thỏi đúc * Lõm co * Rỗ co * Rỗ khí * Thiên tích vật đúc . trụ c) Kích thước hạt * Ảnh hưởng của kích thước hạt đến cơ tính: * Đánh giá cấp hạt? - Hạt nhỏ cơ tính tăng (tăng mạnh độ bền và độ dai va đập a k ) - Soi tổ chức tế vi ở trạng thái cân. Các mầm định hướng ngẫu nhiên biên giới hạt bị xô lệch b) Hình dạng của hạt (phụ thuộc vào) * Cấu trúc tinh thể: * Phương tản nhiệt: - tản nhiệt đều theo 3 phương hạt dạng cầu - tản nhiệt. tiết, không có hiệu quả với chi tiết lớn * Biến tính - Làm tăng số lượng mầm ký sinh bằng việc sư dụng các chất biến tính Bột Al + O 2 Al 2 O 3 e) Cấu tạo tinh thể của thỏi đúc * Vùng 1: Hạt nhỏ