CƠ TÍNH VẬT LIỆU VÀ Ý NGHĨA

BÀI THAM KHẢM DÀNH CHO SINH VIÊN CƠ KHÍ

CƠ TÍNH VẬT LIỆU &

Ý NGHĨA

Nội dung trình bày :

Cơ tính là gì ??

• Cơ tính là một trong những thuộc tính quan trọng của vật liệu

• Cơ tính dùng để đánh giá khả năng sử dụng và chất lượng của vật liệu

• Cơ tính thể hiện qua nhiều chỉ tiêu: độ bền, độ dẻo, độ cứng, độ dai va đập,…

• Độ dẻo, độ bền, độ cứng và độ dai va đập là đặc tính quan trọng nhất

I Độ bền.

1 Độ bền là gì?

• Độ bền là khả năng của vật liệu chịu được tác động của ngoại lực mà không bị phá hủy

2 Phương pháp đánh giá độ bền,

đơn vị và kí hiệu

• Để đánh giá độ bền ta dùng đến ứng suất Có 3 loại ứng suất:

+ Giới hạn đàn hồi σp là ứng suất lớn nhất với tải trọng Pp mà biến dạng dư không vượt quá 0,05% σp = Pp / F0, KG/cm2

+ Giới hạn chảy σc là ứng suất khi kim loại chảy (tải trọng không đổi nhưng chiều dài tiếp tục tăng) ứng với biến dạng dư không vượt quá 0,2%

σc=Pc/F0, kG/cm2

+ Giới hạn bền σb là ứng suất lớn nhất ngay khi mẫu bị phá hoại, được xác định theo công thức sau σb =Pmax/F0, kG/cm2

- Độ bền ký hiệu : σ

- Ngoài ra tùy thuộc vào các dạng khác của ngoại lực mà ta các dạng

độ bền khác nhau:

+ Độ bền kéo: σk

+ Độ bền uốn: σu

+ Độ bền nén: σn

+Làm nhỏ gọn kích thước kết cấu: nếu các chi tiết máy có cùng kết cấu được làm bằng các vật liệu có độ bền khác nhau, loại nào có độ bền cao hơn thì cho phép chế tạo kích thước nhỏ gọn hơn mà vẫn đạt yêu cầu sử dụng.

II Độ dẻo:

1 Định nghĩa

- Độ dẻo là khả năng biến dạng dưới tác dụng của lực bên ngoài mà không

bị phá hỏng đồng thời giữ biến dạng đó khi bỏ lực tác dụng

2 Phương pháp xác định độ dẻo, đơn vị và ký hiệu:

• Để đánh giá độ dẻo người ta thường đánh giá bằng hai chỉ tiêu:

- Độ dãn dài tương đối khi bị đứt: là khả năng vật liệu thay đổi chiều dài sau khi bị kéo đứt Kí hiệu là: δ

- Độ thắt tiết diện tương đối: là khả năng vật liệu thay đổi tiết diện khi mẫu bị kéo đứt Kí hiệu là: Ψ

- Đơn vị: tất cả hai chỉ tiêu trên đều dùng đơn vị là phần trăm thay đổi (%) dựa theo công thức:

δ = ((l1 – l0)/l0) X 100(%)

Ψ = ((S0 – S1)/S0) X 100(%)

Trong đó: l0, S0, là chiều dài, diện tích mặt cắt ngang của mẫu ban đầu

l1, S1, là chiều dài, diện tích mặt cắt ngang sau khi kéo đứt của mẫu

3 Ý nghĩa:

- Đánh giá khả năng biến dạng dẻo của vật liệu khi chịu gia công áp lực

- Độ dẻo vật liệu càng cao thì khả năng tạo hình bằng các phương pháp gia công áp lực như: cán, kéo, ép, rèn, càng tốt

- Qua trị số độ dẻo có thể xác định được vật liệu bị phá hủy dẻo( trước đó

có biến dạng dẻo) hoặc phá hủy giòn( trước đó không có hiện tượng biến dạng)

III Độ cứng

1 Định nghĩa

• Độ cứng là khả năng vật liệu chống lại biến dạng dẻo cục bộ khi có một vật khác cứng hơn tác dụng lên bề mặt của nó

2.Phương pháp xác định độ cứng, đơn vị và ký hiệu:

• Có ba kiểu đo khác nhau:

• • Rockwell và phương pháp đo:

• - Độ cứng Rockwell được tính theo công thức : HR = N – h/s

• N: hằng số phụ thuộc vào các phương pháp đo khác nhau

• h : độ sâu vết lõm được tính theo mm

s :giá trị độ chia tính theo mm (thông thường là 0,002 Rockwell bề mặt là 0,001)

Phương pháp đo độ cứng theo HR, đầu đo có thể là viên bi, cũng có thể là mũi

kim cương hình ung và trị số của độ cứng được thể hiện qua chiều sâu của vết nén

1: di chuyển mũi thử sat bề mặt mẫu cần thử

2: ra tải trước 3 hoặc 10kg và vị trí 0 đã được thiết lập

3: ra tải : 15, 30, 45, 60, 100, 150 tùy thuộc vào từng ứng dụng

4: Kết quả hiển thị được tính dựa vào độ sâu vết lõm và giá trị lực tải

• Vicker và phương pháp đo:

- Đầu đo độ cứng theo HV là mũi kim cương hình ung (Diamond pyramid)

HV = constant x lực kiểm tra / đường kính chéo vết lõm

- Độ cứng Vicker đã được thuyết minh ở Anh năm 1925 và đã được biết đến một cách chính thức với kiểu kiểm tra DPH (Diamond Pyramid Hardness), Vicker có hai dải lực, micro (10g- 1000g) và macro (1kg- 100kg)

Trừ trường hợp lực kiểm tra dưới 200g, giá trị Vicker nói chung là độc lập tức là vật liệu kiểm tra là đồng đều thì giá trị của Vicker là như nhau (khi ung 500 g và 50kgf)

• Brinell và phương pháp đo:

- Công thức tính độ cứng brinen:

Trong đó:

P: lực ép viên bi vào vật liệu thí nghiệm (Kg)F: diện tích hình chỏm cầu của vết lõm (mm2)D: đường kính viên bi thép (mm)

d: đường kính vết lõm (mm)

2 Công dụng của các loại độ cứng:

• - HB thường đo các vật mềm ( gang grafit, hợp kim màu) kích thước lớn thường là bán thành phẩm, được ung nhiều

• - HRB thường đo các vật mềm (gang grafit, hợp kim màu) kích thước nhỏ và trung bình, thường là những thành phẩm

- HRA đo các vật cứng mỏng (hợp kim cứng, thép qua hóa nhiệt luyện)

- HRC đo các vật liệu khá cứng, thường là các thành phẩm làm bằng thép đã qua tôi và ram (được ung nhiều)

- Khả năng cắt gọt của dao hoặc khuôn dập nguội.

- Thông qua độ cứng có thể đặc trưng cho tính công nghệ của vật liệu ở dạng phôi:

- Khả năng gia công cắt của phôi

- Khả năng chịu áp lực cục bộ

I V Độ dai va đập

1.Định nghĩa

- Là khả năng vật liệu chịu được tải trọng va đập mà không bị phá hủy.

2 Phương pháp xác định, đơn vị và ký hiệu:

- Để xác định độ dai va đập thường người ta thực hiên trên máy thử

va đập bằng lực đập của búa trên máy với độ cao h để phá hủy mẫu kim loại

- Ký hiệu ak Công thức: ak =Ak / S

Trong đó: Ak là công phá hủy mẫu (KGm) mặt cắt ngang S hình chữ nhật qua rãnh

khía 10x8mm

Đơn vị đo bằng KGm/cm2 (J/cm2) hoặc KJ/cm2

+ Trạng thái bề mặt: vết khía, rãnh lỗ, độ bóng thấp đều làm giảm aH

+ Kích thước hạt càng nhỏ thì aH càng cao

+ Hạt dạng tinh thể: tròn, đa cạnh có aH cao hơn dạng tấm, hình kim

+ Số lượng, hình dạng, kích thước và sự phân bố

+ Các pha giòn có số lượng nhiều, kích thước lớn, dạng tấm phân bố không đồng

đều càng làm giảm aH