Hỗnh 2.3 -Sồ õọử taỷo thaỡmh dung dởch rừn thay thãú ho tan vä hản * Cạc cháút váût l v họa hc gáưn giäúng (cáúu tảo låïp v âiãûn tỉí, ám âiãûn, nhiãût âäü chy ) Nọi chung cạc ngun täú cng mäüt nhọm ca bng hãû thäúng tưn hon tha mn âiãưu kiãûn ny Caùc cỷp nguyón tọỳ hỗnh thaỡnh dung dởch rừn vọ hản chè cọ thãø l ngun täú kim loải Cáưn chụ ràịng âáy chè l âiãưu kiãûn cáưn ca dung dëch ràõn vä haûn b - Dung dëch ràõn thay thãú tan cọ hản : L dung dëch ràõn m âọ cạc cáúu tỉí chè tan vo våïi giạ trë nháút âënh, tỉïc l näưng âäü ca chụng bë giạn âoản Cạc càûp cáúu tỉí khäng tha mn bäún âiãưu kiãûn trãn s tảo thnh dung dëch ràơn cọ hản c - Dung dëch ràõn tráût tỉû v khäng tráût tỉû : Nãúu sỉû phán bäú ngun tỉí ca cáúu tỉí tan mảng dung mọỹt caùch ngỏựu nhión thỗ õổồỹc goỹi laỡ dung dëch ràõn khäng tráût tỉû Trong mäüt säú âiãưu kiãûn no âọ (nhiãût âäü, näưng âäü) mäüt säú hãû cạc ngun tỉí thay thãú cọ quy lût v gi l dung dëch ràõn tráût tỉû Vê dủ hãû Au-Cu lm ngüi cháûm ngun tỉí âäưng sàõp xãúp tải tám cạc màût bãn, cn ngun tỉí vng nàịm åí cạc âènh ca khäúi cå såí 3-Dung dëch ràõn xen k : L loải dung dëch ràõn âọ ngun tỉí tan nàịm xen giỉỵa cạc ngun tỉí ca kim loải dung mäi, chụng chui vo läù häøng mảng dung mäi.Nhỉ váûy ta tháúy ràịng sọ ngun tỉí khäúi cå såí tàng lãn Do kêch thỉåïc cạc läù häøng mảng tinh thãø ráút nh nãn cạc ngun tỉí tan phi cọ kêch thỉåïc ráút nh Âọ chênh l cạc ngun tỉí C, N, H, B våïi dung mäi Fe Âæång nhiãn l dung dëch ràõn xen k chè cọ loải tan cọ hản 4-Cạc âàûc ca dung dëch ràõn : a - Mảng tinh thãø ca dung dëch ràõn l kiãøu mảng ca kim loải dung mäi, thỉåìng cọ cạc kiãøu mảng âån gin v xêt chàût Âáy l úu täú cå bn quút âënh cạc cháút cå, l họa Vãư cå bn váùn giỉỵ âỉåüc cạc cháút ca kim loải dung mäi Tuy nhiãn vãư thäng säú mảng ln khạc våïi dung mäi : - Trong dung dëch ràõn xen k : thäng säú maûng dung dëch luän låïn hån thäng säú maûng dung mäi - Trong dung dëch ràõn thay thãú : nãúu âỉåïng kênh ngun tỉí tan låïn hån âỉåìng kênh nguyón tổớ dung thỗ thọng sọỳ maỷng dung dởch låïn hån dung mäi Nãúu âỉåìng kênh ngun tỉí tan nhoớ hồn nguyón tổớ dung thỗ thọng sọỳ mảng dung dëch nh hån dung mäi 18 b - Liãn kãút váùn l liãn kãút kim loải Do váûy dung dëch ràõn váùn giỉỵ âỉåüc giäúng kim loải ngun cháút, cọ kẹm hån (trỉì hãû håüp kim Cu-Zn, våïi 30%Zn håüp kim ny cn hån c km) c - Thnh pháưn họa hc thay âäøi phảm vi nháút âënh m khäng lm thay âäøi kiãøu mảng d - Tênh cháút biãún âäøi nhiãưu : âäü deío, âäü dai, hãû säú nhiãût âäü âiãûn tråí gim, âiãûn tråí, âäü bãưn, âäü cỉïng tàng lãn Do caïc âàûc trãn nãn dung dëch ràõn l cå såí ca cạc håüp kim kãút cáúu dng cå khê Trong cạc håüp kim ny pha cå bn l dung dëch ràõn, chiãúm xáúp xè 90%, coù trổồỡng hồỹp õóỳn 100% Hỗnh 2.4 - Sổỷ xọ lãûch maûng dung dëch ràõn a) Trong dung dëch ràõn xen k b) Trong dung dëch thay thãú rht>rdm c) Trong dung dëch thay thãú rh 0,59 pha xen k s cọ kiãøu mảng phỉïc tảp v cäng thỉïc phỉïc tảp hån K3A (Mn3C), K7A3 (Cr7C3), K23A6 (Cr23C6) Âàûc âiãøm ca pha xen k nọi chung l cọ nhiãût âäü chy ráút cao (thỉåìng > 30000C) v cọ âäü cỉïng låïn (2000 ÷ 5000 HV), cọ dn låïn Chụng cọ vai tr ráút låïn viãûc náng cao chäúng mi mn v chëu nhiãût ca håüp kim 3-Pha âiãûn tỉí (Hum-Rozãri) L pha trung gian cọ cáúu tảo phỉïc tảp, tảo nãn båíi hai kim loải Thnh pháưn ca sau : * Nhọm mäüt : gäưm cạc kim loải họa trë mäüt Cu, Ag, Au v kim loải chuøn tiãúp : Fe, Ni, Co, Pt, Pd * Nhọm hai : cạc kim loải hoïa trë hai, ba, bäún :Be, Mg, Zn, Cd, Al, Si, Sn Näưng âäü âiãûn tỉí N cọ giạ trë xạc âënh l 3/2, 21/13 v 7/4 (21/14, 21/13, 21/12) Mäùi giạ trë näưng âäü âiãûn tỉí ỉïng våïi mäüt kiãøu mảng tinh thãø Vê dủ : -N = 3/2 l pha β våïi kiãøu mảng láûp phỉång tám khäúi, hay láûp phỉång phỉïc tảp, hay sạu phỉång (Cu5Sn, Cu5Si) - N = 21/13 l pha γ våïi kiãøu mảng láûp phỉång phỉïc tảp (Cu31Sn8) - N = 7/4 l pha ε våïi kiãøu mảng sạu phỉång xãúp chàût (AgCd3) 4-Pha Laves : La pha tảo nãn båíi hai ngun täú (A, B), cọ t lãû âỉåìng kênh ngun tỉí dA/dB = 1,2 (t lãû ny cọ thãø biãún âäøi phảm vi 1,1 ÷ 1,6), cọ cäng thỉïc AB2, kiãøu mảng sạu phỉång xãúp chàût (MgZn2) hay láûp phỉång tám màût (MgCu2) Trong håüp kim cọ thãø cn gàûp cạc pha : σ , λ , δ , µ Tuy nhiãn cạc loải pha ny êt phäø biãún Mäüt âàûc quan trng ca cạc pha trung gian laỡ cổùng vaỡ doỡn Vỗ vỏỷy khọng bao giồỡ ngổồỡi ta dng håüp kim chè cọ mäüt pha l pha trung gian T lãû ca chụng cạc håüp kim thäng thỉåìng < 10% (cọ âãún 20 ÷ 30%), âáy l cạc pha cn trỉåüt lm tàng âäü bãưn, âäü cỉïng 2.2.3.Häùn håüp cå hc : Khạ nhiãưu trỉåìng håüp, håüp kim cọ täø chỉïc hai hay nhiãưu pha : hai dung dëch ràõn, dung dëch ràõn vaì håüp cháút họa hc Cáúu tảo váûy gi l häùn håüp cå hoüc Trãn täø chæïc tãú vi ta phán biãût âỉåüc ráút r cạc pha khạc họựn hồỹp cồ hoỹc Hai trổồỡng hồỹp õióứn hỗnh cuớa häùn håüp cå hoüc laì cuìng tinh vaì cuìng têch 20 2.3.CẠC DẢNG GIN ÂÄƯ PHA HAI CÁÚU TỈÍ KHÄNG CỌ CHUØN BIÃÚN ÂA HÇNH (TH HÇNH) 2.3.1.Cạc gin âäư pha hai cáúu tỉí : 1-Cáúu tảo ca gin âäư pha hai cáúu tỉí : a-Cáúu tảo ca gin âäư pha cáúu tỉí : Do l cáúu tỉí ngun cháút nãn thnh pháưn hoạ hc ca chụng khäng thay õọứi, vỗ thóỳ giaớn õọử pha mọỹt cỏỳu tổớ rỏỳt âån gin Nọ chè l mäüt âỉåìng thàóng âỉïng trãn âọ ta ghi cạc nhiãût âäü chuøn biãún pha ca cáúu tỉí b-Cáúu tảo ca gin âäư pha hai cáúu tỉí : Gin âäư pha håüp kim hai cáúu tỉ gäưm cọ hai trủc : trủc tung biãøu diãùn nhiãût âäü, trủc honh biãøu diãùn thnh pháưn hoạ hc Trãn âọ ta v cạc âỉåìng phán chia cạc khu vỉûc pha khạc Cạc âiãøm nàịm trãn âỉåìng nàịm ngang biãøu thë cho cạc håüp kim cọ thnh pháưn hoạ hc khạc nhỉng åí cng mäüt nhiãût âäü Cạc âiãøm nàịm trãn âỉåìng thàóng âỉïng biãøu thë cho håüp kim cọ thnh pháưn xạc âënh nhỉng åí cạc nhiãût âäü khạc Nãúu håüp kim cọ cáúu tảo l hai pha thỗ õióứm bióứu dióựn cuớa chuùng nũm vóử hai phêa âäúi diãûn våïi âiãøm biãøu diãùn håüp kim Nhiãût âäü, 0C δ-Fe(A2) γ-Fe(A1) 911 Nhiãût âäü L(loíng) 1539 C α-Fe(A2) D 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 A B Hỗnh 2.5- Giaớn õọử pha cuớa sừt Hỗnh 2.6- Hóỷ truỷc cuớa giaớn õọử pha cáúu tỉí í 2-Gin âäư pha hai cáúu tỉí khäng tan vo nhau, khäng tảo thnh pha trung gian (gin âäư loải 1) : Säú cáúu tỉí : A v B (C = 2) Cạc pha cọ thãø tảo thnh : lng (L) tan vä hản ca A v B, A v B Säú pha låïn nháút PMAX = AEB l âỉåìng lng : tải nhiãût âäü ỉïng våïi âỉåìng ny håüp kim bàõt âáưu kãút tinh ÅÍ cao hån âỉåìng lng håüp kim hon ton åí trảng thại lng CED l âỉåìng âàûc : tải nhiãût âäü ỉïng våïi âỉåìng âàûc håüp kim lng kãút thục kãút tinh Tháúp hån nhiãût âäü ny håüp kim åí trảng thại ràõn Trong khong nhiãût âäü giỉỵa õổồỡng loớng vaỡ 21 õổồỡng õỷc laỡ quaù trỗnh noùng chy hay kãút tinh ca håüp kim, täưn tải âäưng thåìi c pha ràõn v lng Våïi loải gin âäư ny CED cn gi l âỉåìng cng tinh E gi l âiãøm cng tinh (eutectic) Cạc håüp kim cọ thnh pháưn nàịm bãn trại âiãøm E gi l håüp kim trỉåïc cng tinh (hypoeutectic) Cạc håüp kim cọ thnh pháưn nàịm bãn phi âiãøm E gi l håüp kim sau cng tinh (hypereutectic) Håüp kim cọ thnh pháưn tải E gi l håüp kim cng tinh Trong thỉûc tãú hãû Pb - Sb thüc loải gin âäư ny a - Quaù trỗnh kóỳt tinh cuớa hồỹp kim trổồùc cuỡng tinh : * ÅÍ cao hån nhiãût âäü ỉïng våïi âiãøm : håüp kim hon ton åí trảng thại lng (L) * Lm ngüi tỉì âãún 1: âáy l quaù trỗnh nguọỹi cuớa hồỹp kim loớng (L) * Taỷi nhiãût âäü ỉïng våïi âiãøm 1: tỉì håüp kim lng kãút tinh tinh thãø A * Lm ngüi tỉì âãún : tinh thãø A sinh ngaìy cng nhiãưu, håüp kim lng cng ngy cng êt âi v thnh pháưn ca biãún âäøi theo âỉåìng tỉì ÷ E (giu B hån) *Tải nhiãût âäü ỉïng våïi âiãøm : pháưn håüp kim lng cúi cng cọ thnh pháưn tải E s kãút tinh âäưng thåìi A v B cng mäüt lục, täø chỉïc ny goỹi laỡ tọứ chổùc cuỡng tinh Quaù trỗnh naỡy goỹi l chuøn biãún cng tinh (eutectic), xy tải nhiãût âäü khäng thay âäøi LE → (A + B) t0 = const * Lm ngüi tỉì âãún l quaù trỗnh nguọỹi cuớa hồỹp kim rừn, khọng xaớy chuøn biãún no khạc Täø chỉïc nháûn âỉåüc åí nhiãût âäü thỉåìng l A + (A +B) Cạc tinh thãø A kãút tinh trỉåïc cọ kêch thỉåïc thä to hồn cuỡng tinh (A + B) b - Quaù trỗnh kãút tinh ca håüp kim sau cng tinh : 1 Hỗnh 2.7 -Giaớn õọử pha loaỷi 1, dảng täøng quạt (a), hãû Pb-Sb (b) * Quạ trỗnh kóỳt tinh cuớa hồỹp kim sau cuỡng tinh hoaỡn ton giäúng håüp kim trỉåïc cng tinh, nhỉng chè khạc l tỉì håüp kim lng s kãút tinh tinh thãø B trỉåïc v pháưn lng cn lải s ngho B âi nhiãût âäü tiãúp tủc gim xúng * Täø chỉïc nháûn âỉåüc åí nhiãût âäü thỉåìng l B + (A + B) c - Quaù trỗnh kóỳt tinh ca håüp kim cng tinh Håüp kim ny cọ thnh pháưn ỉïng våïi âiãøm E Khi lm ngüi âãún nhiãût âäü ỉïng våïi âiãøm E håüp kim lng s kãút tinh âäưng thåìi (A + B) cng mäüt lục v sn pháøm cúi cng l cng tinh (A + B) Nháûn xẹt : Cạc håüp kim cọ gin âäư loải kãút tinh theo thỉï tỉû sau : trỉåïc tiãn pha lng kãút tinh mäüt hai cáúu tỉí ngun cháút trỉåïc, lm cho pha lng ngho cáúu tỉí ny 22 v biãún âäøi thnh pháưn âãún âiãøm cng tinh E Âãún âáy pha lng cn lải s kãút tinh hai cáúu tỉí cng mäüt lục d - Tam giaïc Tam man : Trong caïc hãû håüp kim cọ gin âäư loải ta v thãm mäüt tam giạc phủ âãø xạc âënh t lãû ca täø chỉïc cng tinh cng cạc cáúu tỉí ngun cháút mäüt cạch dãù dng ỉïng våïi cạc thnh pháưn khạc Tam giạc ny gi l tam giạc Tam - man (do Tam - man ngỉåìi Âỉïc âỉa ra) Tải âiãøm E täø chỉïc cng tinh chiãúm 100% Ta coi õoaỷn EF bũng 100% (A + B), vỗ vỏỷy cạc âỉåìng song song våïi EF s chè tè lãû ca täø chỉïc cng tinh tỉång ỉïng cạc håüp kim Tỉång tỉû váûy ta hon ton cọ thãø xạc âënh t lãû cạc cáúu tỉí A v B tỉång ỉïng cạc håüp kim A E B F Hỗnh 2.8 - Tam giaùc Tamman e - Thión têch vng : Cạc håüp kim cọ gin âäư loải thỉåìng xy thiãn têch vng kãút tinh, âàûc biãût laì laìm nguäüi cháûm (thiãn têch vuìng l sỉû khạc vãư thnh pháưn họa hc giỉỵa cạc vng khạc ca váût âục) Vê dủ : Hóỷ hồỹp kim Pb - Sb nóỳu chỗ kóỳt tinh trổồùc noù seợ chỗm xuọỳng õaùy khuọn õuùc ( γ = 11,34 g/cm2).Stibi nãúu kãút tinh træåïc thỗ noù seợ nọứi lón trón( = 6,69g/cm2).Do vỏỷy phêa trãn váût âục giu Sb, phêa dỉåïi giu Pb Tuy nhiãn hiãûn tỉåüng thiãn têch vng cọ thãø khàõc phủc âỉåüc bàịng cạch lm ngüi tháût nhanh âãø khäng kởp xaớy hióỷn tổồỹng chỗm nọứi cuớa caùc tinh thãø hay cho vo håüp kim lng mäüt cháút âàûc biãût s tảo bäü khung xỉång trỉåïc (t trng ≈ håüp kim lng), chụng lå lỉíng håüp kim loớng ngn caớn quaù trỗnh thión tờch 3-Giaớn õọử pha hai cáúu tỉí hon ton tan vo nhau, khäng tảo thnh pha trung gian (gin âäư lai 2) : Säú cáúu tỉí : A v B (C = 2) Säú pha cọ thãø tảo thnh : håüp kim lng tan vä hản ca A v B, dung dëch ràõn tan vä hản ca A v B l α (P max = 2) Âỉåìng AmB gi l âỉåìng lng, âỉåìng AnB gi l âỉåìng âàûc Hãû Cu - Ni cọ gin âäư loải ny 23 2 Hỗnh 2.9 -Giaớn õọử pha loaỷi 2, dảng täøng quạt (a), hãû Cu-Ni (b) a - Xeùt quaù trỗnh kóỳt tinh cuớa mọỹt hồỹp kim cuỷ thãø (håüp kim 1) * Tải nhiãût âäü ỉïng våïi håüp kim täưn tải åí trảng thại lng * Laỡm nguọỹi tổỡ - : quaù trỗnh nguọỹi ca håüp kim lng * Tải nhiãût âäü ỉïn våïi âiãøm tỉì håüp kim lng kãút tinh dung dëch ràõn tan vä hản ca A v B l α * Lm ngüi khong nhiãût âäü tỉì âãún âiãøm dung dëch ràõn α sinh ngy cng nhiãưu, thnh pháưn họa hc ca biãún âäøi theo âỉåìng tỉì - 2', håüp kim lng ngy cng êt âi v thnh pháưn họa hc biãún âäøi tỉì 1' - * Tải nhiãût âäü ỉïng våïi âiãøm håüp kim lng hãút * Lm nguọỹi tổỡ - laỡ quaù trỗnh nguọỹi cuớa dung dëch ràõn α Nháûn xẹt : Cạc håüp kim cọ gin âäư loải cọ quy lût kãút tinh sau : nãúu ta láúy âån vë l cỏỳu tổớ coù nhióỷt õọỹ noùng chaớy cao hồn thỗ âáưu tiãn tỉì håüp kim lng kãút tinh dung dëch ràõn giu cáúu tỉí ny hån, váûy pha lng cn lải s ngho cáúu tỉí ny âi Nhỉng nóỳu laỡm nguọỹi chỏỷm thỗ dung dởch rừn taỷo thaỡnh biãún âäøi thnh pháưn theo hỉåïng ngho cáúu tỉí ny v cúi cng âảt thnh pháưn håüp kim b - Thiãn têch nhạnh cáy (thiãn têch bn thán hảt): Håüp kim cọ gin âäư loải kãút tinh tải mäùi nhiãût âäü khạc nhau, thnh pháưn họa hc ca dung dëch ràơn cng khạc Do âọú bàịng cạch lm ngüi thäng thỉåìng (ngüi cháûm) hảt kim loải âục tảo thnh s khäng âäưng nháút vãư thnh pháưn họa hc Hiãûn tỉåüng ny gi l thiãn têch nhạnh cáy (hay thiãn têch bn thán hảt) Khàõc phủc bàịng cạch lm ngüi cháûm hay khúch tạn sau âục 4-Gin âäư pha hai cáúu tỉí tan cọ hản vo nhau, khäng tảo thnh pha trung gian (gin âäư loải 3) : Säú cáúu tỉí : A v B (C = 2) Säú pha cọ thãø tảo thnh : PMax = Håüp kim lng tan vä hản ca A v B α - dung dëch ràõn ca B tan cọ hản cáúu tỉí A, A(B) β - dung dëch ràõn ca A tan cọ hản cáúu tỉí B, B(A) 24 Âỉåìng AEB l âỉåìng lng, ACDB l âỉåìng âàûc, CED l âỉåìng cng tinh CF l âỉåìng giåïi hản tan ca B cáúu tỉí A åí trảng thại ràõn, DG l âỉåìng giåïi hản tan ca A B åí trảng thại ràõn Âiãøm E l âiãøm cng tinh Hãû håüp kim Ag - Cu vaì Pb - Sn cọ gin âäư loải ny I II 100%A α+βII C α3 F C’ L+α α+βII +(α+β) E 2’ E’ L+β D β+αII +(α+β) β β+αII 1’ B L (α+β) A 1’ D’ G 100%B %B Hinh 2.10 -Gin âäư pha loải dảng täøng quạt (a), hãû Pb-Sn (b) Cng tỉång tỉû gin âäư loải 1, nhiãût âäü chy ca cáúu tỉí báút k s gim âi nãúu âỉåüc âà thãm cáúu tỉí thỉï hai vo Gin âäư lai gäưm täøng håüp ca hai gin âäư loải v loải Cọ thãø chia cạc håüp kim ca hãû thnh ba nhọm sau : a- Nhọm chỉïa ráút êt cáúu tỉí thỉï hai (cọ thnh pháưn nàịm bãn trại F vaỡ bón phaới G), quaù trỗnh kóỳt tinh giọỳng giaớn âäư loải 2, sn pháøm nháûn âỉåüc l dung dëch ràõn α v β b - Nhọm chỉïa mäüt lỉåüng hản chãú cáúu tỉí thỉï (thnh pháưn nàịm khong F-C' v G-D'), ban âáưu kãút tinh dung dëch ràõn, nhỉng nhiãût âäü tiãúp tủc gim õi thỏỳp hồn õổồỡng CF vaỡ DG thỗ lổồỹng cáúu tỉí tan l quạ bo nãn tiãút lỉåüng cáúu tỉí thỉìa dỉåïi dảng dung dëch ràõn thỉï cáúp ( α thỉìa B tiãút β II, β thỉìa A tiãút α II) Ta xẹt quạ trỗnh kóỳt tinh cuớa hồỹp kim I : * Taỷi nhiãût âäü ỉïng våïi : håüp kim åí trảng thại lng * Lm ngüi tỉì nhiãût âäü ỉïng våïi õióứm õóỳn 1, quaù trỗnh nguọỹi cuớa hồỹp kim lng * Tải nhiãût âäü ỉïng våïi âiãøm 1, tỉì håüp ki loíng kãút tinh dung dëch ràõn α , cọ thnh pháưn xạc âënh tải âiãøm 1' * Lm ngüi tỉì nhiãût âäü ỉïng våïi âiãøm âãún âiãøm 2, dung dëch ràõn α sinh ngaìy caìng nhiãưu, thnh pháưn ca biãún âäøi theo âỉåìng tỉì 1' - 2, håüp kim lng ngy cng êt âi, thnh pháưm ca biãún âäøi theo âỉåìng tỉì - 2' * Tải nhiãût âäü ỉïng våïi âiãøm håüp kim lng hãút 25 * Lm ngüi tỉì õóỳn laỡ quaù trỗnh nguọỹi cuớa dung dởch rừn α * Tải nhiãût âäü ỉïng våïi âiãøm lỉåüng tan ca B vo A l quạ bo nãn B thỉìa âỉåüc tiãút dỉåïi dảng dung dëch ràõn β II ( α → β II) * Tải nhiãût âäü thỉåìng sn pháøm nháûn âỉåüc l α + β II c - Nhọm chỉïa mäüt lỉåüng låïn cáúu tỉí thỉï hai, cọ thnh pháưn nàịm khong C'-D', ban âáưu kãút tinh dung dëch ràõn ( α C hay β D), pha lng cn lải biãún âäøi thnh pháưn theo âỉåìng lng âãún âiãøm E v kãút tinh täø chỉïc cng tinh Khi nhiãût âäü xúng tháúp hån âỉåìng CF v DG cng coù quaù trỗnh tióỳt cỏỳu tổớ hoỡa tan thổỡa dổồùi daỷng II vaỡ II Quaù trỗnh kóỳt tinh ca nhọm ny giäúng gin âäư loải Xẹt quaù trỗnh kóỳt tinh cuớa hồỹp kim II * Taỷi nhiãût âäü ỉïng våïi âiãøm håüp kim åí trảng thại lng * Lm ngüi tỉì nhiãût âäü ỉïng våïi õióứm õóỳn dióứm 1, laỡ quaù trỗnh nguọỹi cuớa håüp kim lng * Tải nhiãût âäü ỉïng våïi âiãøm tỉì håüp kim lng kãút tinh dug dëch ràõn α cọ thnh pháưn tải 1' * Lm ngüi tỉì nhiãût âäü ỉïng våïi âiãøm âãún âiãøm dung dëch ràõn α sinh ngy cng nhiãưu, thnh pháưn ca thay âäøi theo âỉåìng tỉì 1' - C Håüp kim lng ngy cng êt âi, thnh pháưn ca thay âäøi tỉì - E * Tải nhiãût âäü ỉïng våïi âiãøm 2, håüp kim lng cn lải cọ thnh pháưn tải E s kãút tinh âäưng thåìi hai dung dëch ràõn α C vaì β D cuỡng mọỹt luùc Quaù trỗnh naỡy dióựn taỷi nhiãût âäü khäng âäøi LE → ( α C + β D) * Lm ngüi tỉì nhiãût âäü ỉïng våïi âiãøm âãún lỉåüng cáúu tỉí tan laỡ quaù baợo hoỡa nón coù quaù trỗnh tióỳt β II tỉì α v α II tỉì β Tuy nhiãn α II âỉåüc tiãút tỉì β cng tinh, nàịm láùn läün våïi α C nãn khäng nhỗn thỏỳy õổồỹc Do vỏỷy tọứ chổùc nhỏỷn õổồỹc ồớ nhiãût âäü thỉåìng l α + β II + ( α + β ) 5-Gin âäư pha hai cáúu tỉí hon ton khäng tan vo nhau, tảo thnh håüp cháút họa hc äøn âënh (gin âäư loải 4) : Cạc cáúu tỉí : A v B (C = 2) Cạc pha cọ thãø tảo thnh : håüp kim lng, cáúu tỉí A, B v håüp cháút họa hc ca chụng l AmBn (k hiãûu l H) Håüp cháút họa hc H cọ nhiãût âäü nọng cah riãng, thnh pháưn xạc âënh v khäng thãø tan thãm cáúu tỉí A, B Hãû håüp kim Mg - Si thuäüc loaûi naỡy Nghión cổùu quaù trỗnh kóỳt tinh cuớa hồỹp kim cọ gin âäư loải ny ta âỉa vãư nghiãn cỉïu hai gin âäư pha loải l A-H v H-B (H âỉåüc xem l mäüt cáúu tỉí âäüc láûp) 2.3.2.Quan hãû giỉỵa dảng gin âäư pha v cháút ca håüp kim : Cạc loải gin âäư pha khạc cọ mäúi quan hãû giỉỵa dảng ca gin âäư v cháút ca håüp kim hon ton khạc Ta biãút ràịng pha thnh pháưn l pha tảo nãn täø chỉïc ca håüp kim Khi håüp kim cọ täø chỉïc mọỹt pha thỗ pha thaỡnh phỏửn nhỏỳt õoù õọửng nháút våïi håüp kim, tỉïc l cháút ca chênh l cháút ca håüp kim Trỉåìng håüp cọ tọứ chổùc gọửm nhióửu pha thỗ tờnh chỏỳt cuớa cuớa håüp kim la sỉû täøng håüp cháút ca cạc pha thnh pháưn Ta s xem xẹt củ thãø mäúi quan hãû giỉỵa dảng ca gin âäư pha våïi chỏỳt cuớa hồỹp kim nhổ thóỳ naỡo 26 Hỗnh 2.11 -Gin âäư pha loải 4, dảng täøng quạt (a), hãû Mg-Cu (b) a - Gin âäư loải : - Cå l : Tênh cháút ca håüp kim l trung gian giỉỵa cháút ca tinh thãø A v tinh thãø B, tỉïc l tinh thãø no cọ t lóỷ caỡng lồùn thỗ seợ aớnh hổồớng caỡng nhióửu õóỳn tinh cháút cháút ca Củ thãø sau : Tênh cháút håüp kim = %A X t/c A + %B X t/c B Tênh cháút cuía håüp kim phủ thüc vo thnh pháưn theo quy lût báûc nháút -Tênh cäng nghãû : * Tênh âục ca håüp kim noùi chung tọỳt vỗ õọỹ chaớy loaợng cao, nhióỷt õọỹ nọng chy tháúp, kãút tinh mäüt khong nhiãût âäü êt gáy co * Tênh cháút gia cäng ạp læûc khäng cao * Tênh gia cäng càõt goüt täút, phoi dãù gy b - Gin âäư loải : - Cå l : Mäúi quan hãû giỉỵa cháút va thnh pháưn theo quy lût báûc hai Âỉåìng cong biãøu diãùn cọ cỉûc âải tải 50% thnh pháưn, âäü bãưn v âäü cỉïng âãưu cao hån cáúu tỉí thnh pháưn Âiãûn tråí tàng mảnh theo thnh pháưn cháút tan - Tênh cäng nghãû : * Tênh âục xỏỳu vỗ khaớ nng õióửn õỏửy khuọn khọng cao, khoaớng âäng thỉåìng låïn * Tênh gia cäng ạp lỉûc täút vỗ khaù deớo dai * Tờnh gia cọng cừt goỹt xỏỳu vỗ õọỹ bóửn õọỹ cổùng cao, deớo phoi khoù gy c - Gin âäư loải : Mäúi quan hãû ny l täøng håüp ca hai loải trãn d - Gin âäư loải : Mäúi quan hãû giỉỵa cháút v thnh pháưn cọ dảng âỉåìng thàóng v âiãøm cỉûc âải ỉïng våïi thnh pháưn ca håüp chỏt hoùa hoỹc H 27 Hỗnh 2.12 -Quan hóỷ giổợa cháút ca váût liãûu v gin 2.4.GIN ÂÄƯ PHA SÀT - CAÏC BON (Fe - Fe3C) : 2.4.1.Cáúu tỉí sàõt v cạc bon 1-Cáúu tỉí sàõt : 28 Sàõt l ngun täú cọ khạ nhiãưu tỉû nhiãn Hiãûn tải ngỉåìi ta â luûn âỉåüc sàõt våïi âäü sảch 99,99999% Fe Trong thỉûc tãú sn xút ngỉåìi ta thỉåìng nghiãn cỉïu våïi sàõt cọ lỉåüng chỉïa 99,8 ÷ 99,9% Sàõt ny gi l sàõt ngun cháút k thût (sàõt am kä) a- Cå : Sàõt laì nguyãn täú cọ cå khạ cao, củ thãø sau : * Giåïi hản bãưn kẹo : σ b = 250 MN/m2 (MPa) * Giåïi hản chy quy ỉåïc : σ 0,2 = 120MN/m2 * Âäü gin di tỉång âäúi : δ % = 50 * Âäü thàõt tyí âäúi : ψ % = 85 * Âäü dai va âáûp : ak = 3000 Kj/m2 * Âäü cæïng HB = 80 b - Tờnh õa hỗnh cuớa sừt : Sừt laỡ kim loaỷi coù tờnh õa hỗnh, noù coù hai kiãøu mảng tinh thãø åí cạc khong nhiãût âäü khạc : - Mảng láûp phỉång tám khäúi täưn tải åí nhiãût âäü : + Nh hån 911oC gi l sàõt an pha (Feα) cọ a = 2,68 Kx Dỉåïi 768oC cọ tỉì tênh, cao hån nhiãût âäü ny máút sàõt tỉì Tải nhiãût âäü cao hån 768oC gi l sàõt bã ta (Feβ) cọ a = 2,90Kx + Tỉì 1392oC âãún 1539oC gi l sàõt âen ta (Feδ) cọ a = 2,93Kx -Mảng láûp phỉång tám màût täưn tải åí nhiãût âäü : 9110C < t0 < 13920C, gi l sàõt gama (Feγ) cọ a = 3,56Kx c-Kh nàng tan cạc bon ca sàõt : Hai loải mảng tinh thãø ca sàõt cọ kh nàng tan cạc bon dỉåïi dảng xen k khạc Âỉåìng kênh ngun tỉí cạc bon l 1,54Kx Trong âọ läù häøng låïn nháút mảng tám khäúi cọ d = 0,64Kx Mảng láûp phỉång tám màût cọ säú läù häøng êt hån nhỉng kêch thỉåïc lải låïn hån, d = 1,02Kx Vóử nguyón từc thỗ sừt khọng thóứ hoỡa tan cạc bon âỉåüc Tuy nhiãn thỉûc tãú sàõt an pha tan âỉåüc 0,02%C åí 727oC, sàõt âen ta tan 0,1%C åí 1499oC Sàõt gama tan 2,14%C åí 1147OC Ngỉåìi ta cho ràịng cạc bon chui vo nåi cọ nhiãưu sai lãûch mảng nháút Våïi sàõt gama cọ thãø tan täúi âa khong 10% ngun tỉí sàõt 2-Cáúu tỉí cạc bon : a- Cạc dảng täưn tải ca cạc bon : Trong tỉû nhiãn cạc bon täưn tải dỉåïi ba dảng : than âạ (vä âënh hỗnh), kim cổồng vaỡ graphờt (coù cỏỳu taỷo maỷng tinh thãø) Trong håüp kim Fe - C caïc bon chè täưn tải tỉû åí dảng graphêt (trong cạc loải gang cọ graphêt) b - Tỉång tạc họa hc giỉỵa sàõt v cạc bon : Khi lỉåüng tan ca cạc bon vo sàõt vỉåüt quạ giåïi hản ca dung dởch rừn thỗ seợ taỷo nón caùc hồỹp chỏỳt hoùa hoüc : Fe3C (6,67%C), Fe2C (9,67%C) vaì FeC (17,67%C) Tuy nhiãn håüp kim sàõt cạc bon chè sỉí dủng åí giåïi hản khong 5%C nãn chè cọ Fe3C v håüp cháút ny cọ tãn l xãmentit Xãmentit l pha xen k cọ kiãøu mảng phỉïc tảp, nhiãût âäü nọng chy khong 1250oC v cọ âäü cỉïng cao - 800HB ÅÍ nhiãût âäü nh hån 217oC cọ tỉì Låïn hån nhiãût âäü ny máút sàõt tỉì Khi tan thãm cạc ngun täú håüp kim (Cr, Mn, W ) dỉåïi dảng thay thãú ta cọ xãmentit håüp kim (ngun täú håüp kim thay vo vë trê ca sàõt 29 2.4.2.Gin âäư pha Fe - C (Fe - Fe3C) : 1- Dảng täøng quạt ca gin âäư pha Fe - C : Chụng ta chè nghiãn cỉïu gin âäư pha chỉïa 6,67%C nãn cn gi l gin âäư pha Fe Fe3C Dảng ca gin âäư pha ny thoảt nhỗn khaù phổùc taỷp, nhión nóỳu phỏn tờch thỗ noù laỡ tọứng hồỹp cuớa bọỳn loaỷi giaớn õọử pha â nghiãn cỉïu trỉåïc âáy K hiãûu cạc âiãøm v ta âäü ca chụng â âỉåüc qúc tãú họa Củ thãø sau : Âiãøm %C Nhiãût âä oC A 1539 B 0,5 1499 C 4,30 1147 D 6,67 1250 E 2,14 1147 F 6,67 1147 G 911 H 0,10 1499 J 0,16 1499 K 6,67 727 L 6,67 N 1392 P 0,02 727 Q 0,006 S 0,80 727 Cạc âỉåìng trãn gin âäư pha : -ABCD l âỉåìng lng -ẢHECF l âỉåìng âàûc - ECF l âỉåìng cng tinh, tải nhiãût âäü ny xy phn ỉïng cng tinh (eutẹtic) - PSK l âỉåìng cng têch, tải âáy xy phn ỉïng cng têch (eutectoid) - SE l giåïi hản tan ca cạc bon sàõt gamma - PQ l giåïi hản tan ca cạc bon sàõt an pha - Cạc chuøn biãún xy lm ngüi cháûm : Trong gin âäư pha Fe - Fe3C cọ âáưy â cạc chuøn biãún m ta â nghiãn cỉïu åí pháưn trỉåïc âáy Khi lm ngüi cháûm cọ cạc chuøn biãún sau : - Chuyãøn biãún bao tinh : xaíy tải nhiãût âäü 1499oC cạc håüp kim cọ 0,10 ÷ 0,50%C (tỉång ỉïng âỉåìng HJB) δ H + LB ↔ γ J hay δ 0,10 + L0,50 ↔ γ 0,16 Trong thæûc tãú ta khäng âãø yï âãún chuyóứn bióỳn naỡy vỗ noù xaớy ồớ nhióỷt õọỹ ráút cao v håüp kim cn mäüt pháưn åí trảng thaùi loớng, noù khọng aớnh hổồớng gỗ õóỳn tọứ chổùc thẹp gia cäng v sỉí dủng - Chuøn biãún cng tinh : xy åí nhiãût âäü 1147oC cạc håüp kim cọ lỉåüng cạc bon > 2,14% (tỉång æïng âæåìng ECF) LC ↔ ( γ E + Fe3CF ) hay L4,3 ↔ ( γ 2,14 + Fe3C6,67 ) 30 -Chuøn biãún cng têch : xy tải nhiãût âäü 727oC, cọ háưu hãút cạc håüp kim (âỉåìng PSK) hay γ 0,8 ↔ ( α 0,02 + Fe3C6,67) γ S ↔ ( α P + Fe3CK) - Sæû tiãút pha Fe3C dỉ dung dëch ràõn : Xaíy dung dëch ràõn Fe γ theo õổồỡng ES vaỡ Fe theo õổồỡng PQ Hỗnh 2.13 -Gin âäư pha Fe-C (Fe-Fe3C) - Cạc täø chỉïc ca håüp kim Fe - Fe3C : a- Täø chæïc mäüt pha : * Ferit (kyï hiãûu α , F hay Fe α ) : laì dung dëch ràõn xen k ca cạc bon Fe α , cọ kiãøu mảng láûp phỉång tám khäúi L pha do, dai, mãưm v kẹm bãưn, åí nhiãût âäü < 768oC cọ tỉì tênh, cao hån nhiãût âäü ny máút tỉì Khi tan thãm cạc ngun täú håüp kim Mn, Si, Ni âäü bãưn ca tàng lãn, âäü dai gim âi Ferit l pha täưn tải åí nhiãût âäü thỉåìng, chiãúm t lãû khạ låïn (khong ≥ 90%) nãn nh khạ nhiãưu âãún cå ca håüp kim Täø chỉïc ca l cạc hảt sạng, âa cảnh Gi l phe rit xút phạt tỉì tiãúng Latinh ferum nghéa laì sàõt *Austenit [kyï hiãûu γ , As , Fe γ (C)] : laì dung dëch ràõn xen k ca cạc bon Fe γ cọ mảng láûp phỉång tám màût L pha ráút v dai, âäü cỉïng tháúp Nọ khäng cọ tỉì v khäng täưn tải åí nhiãût âäü tháúp hån 727oC håüp kim sàõt cạc bon ngun cháút, chè täưn tải åí nhiãût âäü thỉåìng cạc håüp kim chỉïa mäüt lỉåüng âạng kãø Mn, Ni Tuy khäng täưn tải åí nhiãût âäü thỉåìng nhỉng cọ vai tr quút âënh biãún dảng nọng v nhiãût luûn 31 thẹp Täø chỉïc ca l cạc hảt sạng cọ song tinh Tãn gi austenit âãø k niãûm nh váût liãûu hc ngỉåìi Anh : Rọbe sten Hỗnh 2.14 -Tọứ chổùc tóỳ vi ca ferit (a) v austenit *Xãmentit (k hiãûu Xã, Fe3C) : l pha xen k våïi kiãøu mảng phỉïc tảp, chỉïa 6,67%C v cọ cäng thỉïc Fe3C, tỉång ỉïng våïi âỉåìng DFKL Xãmentit l pha cỉïng, dn, åí nhiãût âäü nh hån 217oC cọ tỉì tênh, cao hån nhiãût âäü ny máút tỉì Cng våïi ferit, tảo nãn cạc täø chỉïc khạc ca håüp kim Fe -C Xãmentêt xút phạt tỉì tãn gi cẹmen cọ nghéa l cỉïng.Ta phán biãût bäún loải xãmentit : + Xãmentit thỉï nháút : (XãI, Fe3CI) : âỉåüc tảo thnh tỉì håüp kim lng gim näưng âäü cạc bon håüp kim lng theo âỉåìng DC nhiãût âäü gim Nọ chè cọ cạc håüp kim chỉïa > 4,3%C Do tảo thnh tỉì trảng thại lng v åí nhiãût âäü cao nãn cọ dảng thàóng, thä to + Xãmentit thỉï hai : (XãII, Fe3CII) : âỉåüc tảo thnh gim näưng âäü cạc bon austenit theo âỉåìng ES nhiãût âäü tỉì 1147oC âãún 727oC, sinh cạc håüp kim cọ > 0,80%C v tháúy r nháút cạc håüp kim chỉïa tỉì 0,80 âãún 2,14%C Do tảo thnh åí nhiãût âäü khäng cao làõm v tỉì trảng thại ràõn nãn kêch thỉåïc nh mën, thỉåìng cọ dảng lỉåïi bao quanh hảt peclit (austenit) + Xãmen tit thỉï ba : (XãIII,, Fe3CIII) : âỉåüc tảo thnh gim näưng âäü cạc bon ferit theo âỉåìng PQ nhiãût âäü tỉì 727oC, tháúy r nháút cạc håüp kim < 0,02%C Do tảo thnh åí nhiãût âäü ráút tháúp nãn kêch thỉåïc ráút nh mën, säú lỉåüng khäng âạng kãø, thỉûc tãú ta b qua +Xãmentit cng têch : âỉåüc tảo thnh chuøn biãún cng têch austenit thnh pẹc lit, cọ vai tr ráút quan trng cạc håüp kim sàõt cạc bon b-Cạc täø chỉïc hai pha : *Peclêt [kyï hiãûu P hay (F +Xã)] : laì häùn håüp cå hc cng têch ca phe rêt v xãmentit âỉåüc tảo tỉì chuøn biãún cng têch ca austenit Trong pẹc lêt cọ 88% F v 12% Xã Pẹc lêt khạ bãưn v cỉïng nhỉng cng â âäü dai âạp ỉïng âỉåüc cạc u cáưu ca váût 32 liãûu kóỳt cỏỳu vaỡ duỷng cuỷ Tuỡy thuọỹc hỗnh daỷng cuớa xãmentêt, pẹc lêt âỉåüc chia lm hai loải l pẹc lêt táúm v pẹc lêt hảt Nãúu xãmentit åí dảng táúm gi l pẹc lêt táúm, cọ âäü cỉïng cao hån, âáy l dảng thỉåìng gàûp thỉûc tãú Nãúu xãmentit åí dảng hảt gi l pẹc lit hảt, õọỹ Hỗnh 2.15 -Tọứ chổùc xómentit daỷng lổồùi ồớ thẹp sau cng têch cỉïng tháúp hån, dãù càõt gt Pẹc lêt hảt êt gàûp thỉûc tãú, chè nháû âỉåüc cáưu họa Pẹc lêt hảt cọ äøn âënh cao hån peïc lêt táúm Tãn goüi peïc lêt xút phạt tỉì peard cọ nghéa l vàịn hay mu x cỉì γ 0,8 → ( α 0,02 + Fe3C6,67) Hỗnh 2.16 - Tọứ chổùc tóỳ vi cuớa peclit táúm (a) v peclit hảt (b) *Lãâãburit [Lã hay (γ + Xã), (P +Xã)] : laì häùn håüp cå hoüc cng tinh ca austenit v xãmentit âỉåüc tảo thnh tỉì håüpü kim lng chỉïa 4,3%C tải 1147oC Khi lm ngüi dổồùi 727oC thỗ chuyóứn bióỳn P nón täø chỉïc ca lãâãburit gäưm (P + Xã) L4,3 → ( γ 2,14 + Fe3C6,67 ) 33 Lãâãburit cọ dảng hỗnh da baùo rỏỳt cổùng vaỡ doỡn nón thổồỡng goỹi l täø chỉïc da bạo Tãn gi lãâãburit l âãø k niãûm nh luûn kim ngỉåìi Âỉïc Lãâãbua 4-Mäüt säú quy ỉåïc : a-Thẹp v gang : _*Thẹp l håüp kim ca sàtõ v cạc bon våïi hm lỉåüng cạc bon nh hån 2,14% Ngoi cn cọ thãm mäüt säú nguyãn täú khaïc : Mn, Si, P, S *Gang l håüp kim ca sàõt v cạc bon våïi hm lỉåüng cạc bon låïn hån 2,14% Ngoi cn cọ thãm mäüt säú ngun täú khạc : Mn, Si, P, S Gang cọ täø chỉïc tỉång ỉïng våïi gin âäư pha Fe-C gi l gang tràõng (màût gy ca cọ mu sạng tràõng, âọ l mu ca xãmentit) Gang tràõng ráút cỉïng v dn, khäng thãø gia cäng càõt gt âỉåüc Ranh giåïi âãø phán chia thẹp v gang l âiãøm E trãn gin âäư pha Fe-C Càn cỉï vo hm lỉåüng cạc bon cọ gang v thẹp ta phán chia chụng thnh nhiãưu loải khạc Thẹp âỉåüc chia lm ba loải : +Thẹp trỉåïc cng têch : l loải thẹp cọ hm lỉåüng cạc bon nh hån 0,8%C, täø chỉïc cán bàịng gäưm phe rit v pẹc lit +Thẹp cng têch : l loải thẹp cọ hm lỉåüng cạc bon bàịng 0,8%C, täø chỉïc cán bàịng l pẹc lit +Thẹp sau cng têch : l loải thẹp cọ hm lỉåüng cạc bon låïn hån 0,8%C, täø chỉïc cán bàịng gäưm pẹc lit v xãmentêt thổù hai Hỗnh 2.17 - Tọứ chổùc tóỳ vi cuớa thẹp trỉåïc cng têch Gang tràõng âỉåüc chia lm ba loải : +Gang tràõng trỉåïc cng tinh : l loải gang cọ hm lỉåüng cạc bon nh hån 4,3%C, täú chỉïc cán bàịng gäưm cọ peclit, xãmentit thỉï hai v lãâãburit +Gang tràõng cng tinh : l loải gang cọ hm lỉåüng cạc bon bàịng 4,3%C, täø chỉïc cán bàịng l lãâãburit +Gang tràõng sau cng tinh : l loải gang cọ hm lỉåüng cạc bon låïn hån 4,3%C, täø chỉïc cán bàịng gäưm xãmentit thỉï nháút v lãâãburit b-Cạc âiãøm tåïi hản : 34 ... âiãûn tỉí N cọ giạ trë xạc âënh l 3 /2, 21 /13 v 7/4 (21 /14, 21 /13, 21 / 12) Mäùi giạ trë näưng âäü âiãûn tỉí ỉïng våïi mäüt kiãøu mảng tinh thãø Vê dủ : -N = 3 /2 l pha β våïi kiãøu mảng láûp phỉång... oC A 1539 B 0,5 1499 C 4,30 1147 D 6,67 125 0 E 2, 14 1147 F 6,67 1147 G 911 H 0,10 1499 J 0,16 1499 K 6,67 727 L 6,67 N 13 92 P 0, 02 727 Q 0,006 S 0,80 727 Cạc âỉåìng trãn gin âäư pha : -ABCD l... âäü, 0C δ-Fe(A2) γ-Fe(A1) 911 Nhiãût âäü L(loíng) 1539 C α-Fe(A2) D 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 A B Hỗnh 2. 5- Giaớn õọử pha cuớa sừt Hỗnh 2. 6- Hóỷ truỷc cuớa gin âäư pha cáúu tỉí í 2- Gin âäư pha