CHUONG 4 Gian do pha của hệ 2 nguyên tố-version sv

MECHANICAL ENGINEERING KHOA CƠ KHÍ VẬT LIỆU KỸ THUẬT Giảng viên: ThS Ngô Văn Trúc Bộ môn: Công nghệ Cơ khí Email: ngotruc@tlu.edu.vn MECHANICAL ENGINEERING KHOA CƠ KHÍ CHƯƠNG KHÁI NIỆM VỀ HỢP KIM & GIẢN ĐỒ TRẠNG THÁI NỘI DUNG 4.1 4.2 4.3 4.4 Khái niệm hợp kim Các pha tính chất pha hợp kim Giản đồ trạng thái hệ hợp kim hai nguyên Giản đồ trạng thái sắt – cacbon (Fe-C) 4.1 KHÁI NIỆM VỀ HỢP KIM 4.1.1 Khái niệm hợp kim  Hợp kim vật thể gồm nhiều nguyên tố (kim loại với kim loại, kim loại với phi kim) mang tính chất kim loại  Nguyên tố chủ yếu hợp kim mang tính chất kim loại  Thành phần nguyên tố hoá học hợp kim thường biểu thị % khối lượng, có biểu thị % nguyên tử  VD: Thép bon, C40, có ~0,4%C (các bon); Thép hợp kim, 40Cr có ~0,4%C ~1%Cr; HK đồng thau (Cu-Zn) Ốngthép không gỉ - Inox 304 Nguồn Internet 4.1 KHÁI NIỆM VỀ HỢP KIM 4.1.2 Đặc tính hợp kim Cơ tính, tính cơng nghệ chế tạo  Cơ tính cao: σu, độ cứng (HB, HV, HRX), σch (σ0,2), σđh cao hẳn so với kim loại (KL) nguyên chất, độ dẻo, độ dai đủ cao  Tính cơng nghệ: Khả chế biến thành bán thành phẩm thành phẩm Tính đúc (khả chảy lỗng, điền đầy khn ), tính gia cơng cắt gọt, hố bền nhiệt luyện, tính gia cơng biến dạng v.v… 4.1 KHÁI NIỆM VỀ HỢP KIM 4.1.2 Đặc tính hợp kim  Chế tạo (luyện) hợp kim: Dễ kinh tế nhiều so với kim loại nguyên chất VD1: Hợp kim sắt-các bon (Fe-C) có nhiệt độ nóng chảy (Tnc) thấp sắt (Fe) nguyên chất khơng cần khử bon lị cao Các bon nguyên tố quan trọng để hóa bền sắt tạo thành hợp kim với sắt có tên thép gang VD2: Bằng cách đưa kẽm (Zn, rẻ đồng) vào đồng (Cu) tạo hợp kim đồng Cu-Zn (Đồng thau) vừa bền vừa rẻ Độ bền đồng thau cao độ bền đồng nguyên chất 4.1 KHÁI NIỆM VỀ HỢP KIM 4.1.3 Các khái niệm hệ hợp kim Cấu tử (nguyên): Các nguyên tố (hoặc hợp chất hóa học bền vững) cấu tạo nên hợp kim Ví dụ: Fe, Mg4Ca3, Cu, Zn Pha: Tổ phần đồng hệ (hợp kim) có cấu trúc tính chất – lý - hóa xác định, pha có bề mặt phân cách VD: Hai pha lỏng (L)- rắn (α) tồn nhiệt độ xác định ~330C hợp kim chì-2% thiếc 4.1 KHÁI NIỆM VỀ HỢP KIM 4.1.3 Các khái niệm hệ hợp kim Hệ: Tập hợp loạt hợp kim khác với cấu tử giống nhau) Nhiệt độ, C Trạng thái cân (ổn định): Khi T, P, thành phần xác định→ cấu trúc, thành phần hệ khơng phụ thuộc vào thời gian Các pha có lượng tự nhỏ nhất, đạt làm nguội vô chậm Lỏng Rắn + Lỏng Rắn Thành phần, % khối lượng 4.1 KHÁI NIỆM VỀ HỢP KIM 4.1.3 Các khái niệm hệ hợp kim Trạng thái không cân hay không ổn định: Trong điều kiện T P thay đổi→ trạng thái không cân có xu hướng chuyển sang trạng thái cân Trạng thái khơng cân hình thành nguội nhanh có ý nghĩa thực tế Trạng thái giả ổn định: Trong điều kiện T, P thành phần xác định, hệ tồn trạng thái lượng cao trạng thái cân ổn định Có thể tồn tới phạm vi nung nóng Trạng thái (TT) lượng tự do: (1) Trạng thái cân (ổn định), (2) TT không cân (không ổn định); (3) TT giả ổn định 4.1 KHÁI NIỆM VỀ HỢP KIM 4.1.4 Phân loại tương tác hợp kim A Không có tương tác: Cấu tử A B khơng tương tác với nhau; giữ nguyên kiểu mạng A B dạng hạt riêng rẽ pha nằm cạnh B Có tương tác (hịa tan & phản ứng hóa học) - Hịa tan vào tạo dung dịch rắn, hợp kim giữ lại hai kiểu mạng ban đầu làm nền, có tổ chức pha kim loại nguyên chất - Phản ứng hóa học với nhau→ tạo thành hợp chất hóa học với kiểu mạng khác Tổ chức tế vi hợp kim kim loại không tương tác A+B Tổ chức tế vi hợp kim kim loại hòa tan với thành dung dịch rắn A(B) 4.2 CÁC PHA VÀ TÍNH CHẤT CÁC PHA TRONG HỢP KIM 10 Khi hợp kim hóa, pha vật liệu tồn hai dạng hai: Dạng 1: Dung dịch rắn (DDR) Dạng 2: Hợp chất hoá học hay pha trung gian ... Các pha trung gian thường gặp pha xen kẽ, pha điện tử  pha có liên kết kim loại 4. 2 CÁC PHA VÀ TÍNH CHẤT CÁC PHA TRONG HỢP KIM 20 4. 2. 3 Hỗn hợp học Sau kết tinh, hợp kim có: - Tổ chức pha: ... THÁI NỘI DUNG 4. 1 4. 2 4. 3 4. 4 Khái niệm hợp kim Các pha tính chất pha hợp kim Giản đồ trạng thái hệ hợp kim hai nguyên Giản đồ trạng thái sắt – cacbon (Fe-C) 4. 1 KHÁI NIỆM VỀ HỢP KIM 4. 1.1 Khái... Cr, W, Ti )  Các nguyên tố chất tan: kim có đường kính ngun tử nhỏ : C, N, H, B… Vị trí nguyên tử xen kẽ 4. 2 CÁC PHA VÀ TÍNH CHẤT CÁC PHA TRONG HỢP KIM 19 4. 2. 2 Pha trung gian Các hợp chất hóa