BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC BÀI 2: NGHIÊN CỨU TỔ CHỨC TẾ VI CỦA HỢP KIM SẮT- CARBON Ở TRẠNG THÁI CÂN BẰNG GIẢ ỔN ĐỊNH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM Ho Chi Minh University of Technology and Education ………… o0o………… BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC BÀI 2: NGHIÊN CỨU TỔ CHỨC TẾ VI CỦA HỢP KIM SẮT- CARBON Ở TRẠNG THÁI CÂN BẰNG GIẢ ỔN ĐỊNH GVHD: ThS NGUYỄN THANH TÂN SVTH: CAO VĂN ĐỨC HIỀN MSSV: 19344030 TP.HCM Tháng 10, Năm 2020 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC GVHD: ThS Nguyễn Thanh Tân NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN Điểm: …………………………… KÝ TÊN Cao Văn Đức Hiền - 19344030 Trang BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC GVHD: ThS Nguyễn Thanh Tân BÀI 2: NGHIÊN CỨU TỔ CHỨC TẾ VI CỦA HỢP KIM SẮT- CARBON Ở TRẠNG THÁI CÂN BẰNG GIẢ ỔN ĐỊNH I MỤC ĐÍCH U CẦU - Phân tích giản đồ trạng thái Fe-C - Quan sát mẫu thép gang trắng trạng thái cân - Phân biệt khác thép gang trắng.cứng thép - Xác định thành phần cacbon có hợp kim dựa vào giản đồ trạng thái Fe-C - So sánh tính mác thép đựa vào tổ chức tỉ lệ pha II CƠ SỞ LÝ THUYẾT Giản đồ trạng thái hợp kim Fe-C 1.1 Đặc điểm Fe-C 1.1.1 Đặc điểm Fe: Có dạng thù hình - t0 < 9110C: Mạng lập phương thể tâm: Feα (Hình 2.1) - 9110C < t0 < 13920C: Mạng lập phương diện tâm (Hình 2.2) - 13920C < t0 < 15390C: Mạng lập phương thể tâm (Hình2.1) Hình 2.1 - Mạng lập phương thể tâm Hình 2.2 - Mạng lập phương diện tâm 1.1.2 Đặc điểm Cacbon: Tồn dạng sau: + Vô định hình: Than khống sản, than gỗ + Graphite: Có kiểu mạng lục giác xếp lớp + Mạng kim cương a) Graphite (Lục giác xếp lớp) b) Mạng kim cương Hình 2.3 – Các kiểu mạng tinh thể Cacbon Cao Văn Đức Hiền - 19344030 Trang BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC GVHD: ThS Nguyễn Thanh Tân 1.2 Tương tác Fe C 1.2.1 Tạo Ferrite: Là dung dịch rắn xen kẽ C Fe Ký hiệu: F== Fe C);  = Fe (C) loại có độ bền thấp, độ dẻo cao, độ cứng thấp Cơ tính sắt nhiệt độ thường: - b = 250N/mm2; c = 120N/mm2; khối lượng riêng  = 7,8g/cm3 - Nhiệt độ nóng chảy t0n/c = 15390C; Độ cứng = 80HB;  = 50% 1.2.2 Tạo Austenite: Là dung dịch rắn xen kẽ C Fe Ký hiệu: A = As =  = Fe(C)  tồn nhiệt độ lớn 7270, pha có độ bền cao, dẻo cao, cứng thấp Hình 2.4 – Tổ chức tế vi Ferrite Cơ tính sắt nhiệt độ thường: - b = 250N/mm2; c = 120N/mm2; khối lượng riêng  = 7,8g/cm3 - Nhiệt độ nóng chảy t0n/c = 15390C; Độ cứng = 80HB;  = 50% 1.2.2 Tạo Austenite: Là dung dịch rắn xen kẽ C Fe Ký hiệu: A = As =  = Fe(C)  tồn nhiệt độ lớn 7270, pha có độ bền cao, dẻo cao, cứng thấp Hình 2.5 - Austenite Cao Văn Đức Hiền - 19344030 Trang BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC GVHD: ThS Nguyễn Thanh Tân 1.2.3 Tạo pha Cementite: Fe3C, có kiểu mạng lập phương phức tạp Cementite pha xen kẽ Fe C, có độ cứng cao: 800 HV, tương đương 800HB; tính chống mài mịn tốt, giịn.Thành phần C Fe3C tính theo trọng lượng 6,67%, ký hiệu Ce Gồm CeI (Hình2.8), CeII (Hình 2.9), CeIII Hình 2.6 – Mạng tinh thể Cementite 1.3 Giản đồ trạng thái Fe-C Hình 2.1 - Giản đồ trạng thái Cao Văn Đức Hiền - 19344030 Trang BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC GVHD: ThS Nguyễn Thanh Tân Đây loại giản đồ cân giả ổn định, Fe-Fe3C sử dụng rộng rãi thực tế Phụ thuộc vào hàm lượng cacbon hợp kim mà người ta chia hợp kim Fe-C thành loại: + Thép 0,02% < C  2,14% & Gang trắng 2,14% < C < 6,67% Bảng 2.2 Trạng thái điểm từ giản đồ pha Fe-C4 Điểm Nhiệt độ 0C % C Điểm Nhiệt độ 0C % C A 1539 Q t0 thường 0.006 B 1499 0.51 F 1147 6.67 H 1499 0.1 D 1600 6.67 J 1499 0.16 G 910 N 1392 P 727 0.02 E 1147 2.14 S 727 0.8 C 1147 4.3 K 727 6.67 1.4 Các tổ chức 1.4.1 Các tổ chức pha Dung dịch lỏng hòa tan C Fe, tồn t0 > t0 đường ABCD + Cementite (Ce hay Fe3C): pha xen kẽ, thành phần chứa 6,67%C (trên giản đồ trạng thái biểu thị đường thẳng DFKL) Có loại Ce: + Cementite thứ (CeI, Fe3C1) tạo thành từ dung dịch lỏng t0 < t0CD (16000C ÷ 11470C), tạo thành nhiệt độ thường nên có kích thước lớn CeI có dạng vệt sáng dài, gọi “đại lộ Hình 2.8 - Tổ chức tế vi gang trắng sau tinh + Cementite thứ hai (CeII, Fe3CII) tạo thành từ dung dịch rắn austenit t0 < t0 đường ES (11470C ÷ 7270C), độ hòa tan cacbon sắt γ giảm từ 2,14% xuống Cao Văn Đức Hiền - 19344030 Trang BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC GVHD: ThS Nguyễn Thanh Tân 0,8% Ở nhiệt độ thường CeII hạt màu sáng dạng lưới (màu trắng) bao quanh hạt P (loại lưới CeII làm xấu tính thép) (a) Cementite hạt (b) Cementite lưới Hình 2.9 - Tổ chức tế vi thép sau tích + Cementite thứ ba (CeIII) tạo thành từ trạng thái rắn từ Ferrite t0 < t0 đường PQ (nhiệt độ < 7270C), %C giảm từ 0,02% 7270C → 0,006%C t0 thường Số lượng CeIII ít, bỏ qua • Ferrite (F, α) : Là dung dịch rắn xen kẽ cacbon Feα, mạng lập phương thể tâm, giản đồ trạng thái độc lập vùng GPQ, %Cmax 7270C 0,02%, %Cmax 00C 0,006% (Hình2.7) • Austenite (γ, As): Là dung dịch rắn xen kẽ cacbon Feγ, mạng lập phương diện tâm, giản đồ độc lập vùng NJESG, %Cmax 11470C 2,14%, %Cmax 7270C 0,8% 1.4.2 Các tổ chức hai pha Các tổ chức hai pha tích tinh, chúng hỗn hợp học Ferrite • cementite tạo thành nhiệt độ khác Pearlite ( P=[ F+ Ce] ) hỗn hợp họccùng tích Ferrite cementite, tạo thành nhiệt độ 7270C từ dung dịch rắn austennit có nồng độ C=0,8%, Pearlite chứa 88%F + 12%Ce Tùy vào hình dạng Ce hỗn hợp ta phân biệt P P hạt Pearlite gồm cementite Ferrite nằm Cao Văn Đức Hiền - 19344030 Hình 2.10 – Tổ chức tế vi thép tích (Pearlite tấm) + Trang BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC GVHD: ThS Nguyễn Thanh Tân xen kẽ tổ chức tế vi thấy rõ vạch Ce có màu tối F sáng + Pearlite hạt hỗn hợp học hạt Ce màu trắng có biên giới màu đen F màu trắng Hình 2.11 - Tổ chức tế vi thép tích (Pearlite hạt) • Ledeburite [ Lê=(+ Ce), (P+Ce) ] : hỗn hợp học tinh, tạo thành từ dung dịch lỏng có 4,3%C ở11470C (điểm C); (P+Ce) =(+ Ce) tạo thành t0