CHƯƠNG 4: BIẾN DẠNG DẺO VÀ CƠ TÍNH

BỘ MÔN VẬT LIỆU KỸ THUẬT 1 CHƯƠNG 4: BIẾN DẠNG DẺO VÀ CƠ TÍNH - Biến dạng dẻo là hình thức gia công kim loại không phoi rất phổ biến như: cán, rèn, dập, kéo, ép chảy, . - Tìm hiểu các ứng xử của vật liệu kim loại dưới tác dụng của ngoại lực: + Các tính chất của biến dạng dẻo? + Các tính chất của kim loại và hợp kim biến đổi? + Khảo sát sự biến đổi cấu trúc mạng tinh thể của kim loại và hợp kim. Kết luận: - Làm rõ được bản chất các đặc trưng cơ tính của vật liệu; - Điều chỉnh vật liệu (kim loại và hợp kim) có cơ tính phù hợp với điều kiện làm việc và gia công. BỘ MÔN VẬT LIỆU KỸ THUẬT 2 CHƯƠNG 4: BIẾN DẠNG DẺO VÀ CƠ TÍNH 4.1. CÁC GIAI ĐOẠN CỦA BIẾN DẠNG P(σ) ∆l(ε) P b a b c d b’ b’’ a’ P dh P ch 0 - Biến dạng đàn hồi; - Biến dạng dẻo; - Phá huỷ. BỘ MÔN VẬT LIỆU KỸ THUẬT 3 4.2. BIẾN DẠNG DẺO 4.2.1. Biến dạng dẻo đơn tinh thể a, Sự trượt của đơn tinh thể - Trượt là sự chuyển dời tưng đối giữa các phần tinh thể theo những mặt, và phương nhất định giọi là mặt và phương trượt. BỘ MÔN VẬT LIỆU KỸ THUẬT 4 4.2. BIẾN DẠNG DẺO * Các mặt và phương trượt - Mặt trượt là mặt (mặt tưởng tượng) phân cách giữa hai mặt nguyên tử dày đặc nhất mà theo đó sự trượt xảy ra; - Các mặt và phương có mật độ nguyên tử dày đặc nhất là các mặt và phương trượt cơ bản; - Mặt trượt là mặt (mặt tưởng tượng) phân cách giữa hai mặt nguyên tử dày đặc nhất mà theo đó sự trượt xảy ra; BỘ MÔN VẬT LIỆU KỸ THUẬT 5 4.2.1. Biến dạng dẻo đơn tinh thể + Mạng lập phương diện tâm - Mặt dày đặc nhất là mặt tạo bởi 3 đường chéo của 3 mặt bên. Gồm có 4 mặt, mỗi mặt có 3 phương dày đặc nhất, nên các trượt cơ bản là: 4 x 3 = 12 hệ trượt cơ bản. [101] BỘ MÔN VẬT LIỆU KỸ THUẬT 6 4.2.1. Biến dạng dẻo đơn tinh thể + Mạng lục giác xếp chặt - Mặt dày đặc nhất là mặt đáy Mặt này có 3 phương dày đặc nhất nên các trượt cơ bản là: 1 x 3 = 3 hệ trượt chính khác nhau. BỘ MÔN VẬT LIỆU KỸ THUẬT 7 4.2.1. Biến dạng dẻo đơn tinh thể + Kết luận - Khả năng biến dang dẻo của kim loại tỉ lệ với số hệ trượt chính; - Mạng tinh thể hệ lập phương dễ biến dạng hơn hệ lục giác xếp chặt; - Hệ lập phương diện tâm dẻo hơn và hệ lập phương thể tâm. Trong thực tế các kim loại thuộc hệ lập phương như AL, Cu, Fe, Ag, Au …. Dễ biến dạng dẻo hơn, còn các kim loại có mạng lục giác xếp chặt rất khó biến dạng dẻo như Zn. - Khả năng biến dang dẻo của kim loại tỉ lệ với số hệ trượt chính; - Mạng tinh thể hệ lập phương dễ biến dạng hơn hệ lục giác xếp chặt; - Hệ lập phương diện tâm dẻo hơn và hệ lập phương thể tâm. BỘ MÔN VẬT LIỆU KỸ THUẬT 8 4.2.1. Biến dạng dẻo đơn tinh thể b, Ứng xuất gây ra trượt Thực nghiệm và lý thuyết dã chứng tỏ rằng chỉ có phần ứng xuất tiếp của ngoại lực ở trên mặt và phương trượt mới gây ra trượt Phương trượt F Pháp tuyến với mặt trượt Mặt trượt S 0 σ = F/S F/S 0 θ=τ cos S F χ = cos S S 0 BỘ MÔN VẬT LIỆU KỸ THUẬT 9 4.2.1. Biến dạng dẻo đơn tinh thể θτ cos. S F = χθ S F τ coscos 0 = χ cos 0 S S = χθ στ coscos 0 = 0 0 S F = σ F Pháp tuyến với mặt trượt Mặt trượt S 0 σ = F/S F/S 0 θ=τ cos S F χ = cos S S 0 Phương trượt BỘ MÔN VẬT LIỆU KỸ THUẬT 10 4.2.1. Biến dạng dẻo đơn tinh thể Mỗi hệ tuy có nhiều mặt trượt, song mặt nào cho ϕ = 45 0 sẽ trượt trước. χ χ χ [...]... loại thay đổi: + Độ bền, độ cứng tăng lên (σđh,σ0,2 tăng mạnh); + Độ dẻo độ dai giảm đi; ⇒ gọi là hoá bền hoặc biến cứng - Biến dạng dẻo cũng làm thay đổi tính chất lý hoá của kim loại như: + Tăng điện trở; + Giảm tính chống ăn mòn 4.3 CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ TÍNH THÔNG THƯỜNG - Đọc sách BỘ MÔN VẬT LIỆU KỸ THUẬT 19 CHƯƠNG 4: BIẾN DẠNG DẺO VÀ CƠ TÍNH 4.4 SỰ KẾT TINH LẠI 4.4.1 Khái niệm - Khi nung nóng đến nhiệt... ra các tạp chất và pha thứ hai bị nhỏ vụn ra và kéo dài ra tạo nên thớ; + Khi độ biến dạng rất lớn (70 ÷ 90%), các hạt bị quay đến mức mặt và phương mạng của chúng trở lên song song với nhau, tạo nên hiện tượng định hướng vậy chúng lại có dị hướng; - Sau biến dạng dẻo trong kim loại tồn tại ứng suất dư; BỘ MÔN VẬT LIỆU KỸ THUẬT 18 4.2.2 Biến dạng dẻo đa tinh thể - Sau biến dạng dẻo cơ tính kim loại thay... độ kết tinh lại của kim loại đó Ví dụ: - biến dạng Vonfram (w) ở 10000C vẫn là biến dạng nguội vì T0ktl = 12000C - Đối với thiếc (Sn), chì (Pb), kẽm (Zn) thì biến dạng ở nhiệt độ thường là biến dạng nóng, vì T0ktl < 00C b, Các quá trình xảy ra khi biến dạng nóng Khi biến dạng nóng bao giờ cũng xảy ra đồng thời hai quá trình đối lập nhau: - Biến dạng dẻo gây ra biến cứng làm tăng độ bền, độ cứng; - Kết... tạo nên mặt và phương trượt do đó chung có tác dụng cản trượt + Hạt càng nhỏ độ bền và độ dẻo càng cao Hạt nhỏ thì tổng biên giới hạt lớn nên cản trở mạnh sự trượt BỘ MÔN VẬT LIỆU KỸ THUẬT 17 4.2.2 Biến dạng dẻo đa tinh thể b, Tổ chức và tính chất của kim loại sau khi biến dạng dẻo - Khi trượt mạng tinh thể ở xung quanh mạt trượt bị xô lệch, các hạt bị biến dạng không đều; + Với độ biến dạng lớn(40... MÔN VẬT LIỆU KỸ THUẬT 24 4.4.3 Biến dạng nóng c, Các đặc điểm của biến dạng nóng - Kim loại có tính dẻo cao; - Khi biến dạng không cần lực lớn, các nứt, rỗ có thể hàn kín nhờ sự khuếch tán, năng suất cao, gia công được phôi lớn; - Nhờ quá trình kết tinh lại, kim loại luôn mềm dẻo, khó bị nứt; - Có thể đạt được hạt nhỏ bằng cách tiến hành với mức độ biến dạng lớn và biến dạng với mức độ liên tục ở nhiệt... tượng các hạt nhỏ sát nhập vào cá hạt lớn làm cho kích thước hạt lớn thêm nữa ⇒ Hiện tượng đó gọi là kết tinh lại lần hai T0ktl Độ dẻo Độ cứng Biến dạng nguội và hồi phục Kích thước hạt Giai đoạn hồi phục BỘ MÔN VẬT LIỆU KỸ THUẬT Hạt mới Giai đoạn kết tinh lại Hạt lớn lên 23 4.4.2 Các quá trình xảy ra khi kết tinh lại 4.4.3 Biến dạng nóng a, Khái niệm - Biến dạng nóng là biến dạng kim loại ở nhiệt độ... có hoặc chứa rất ít thì sẽ được độ bền lý thuyết rất cao BỘ MÔN VẬT LIỆU KỸ THUẬT 16 4.2 BIẾN DẠNG DẺO 4.2.2 Biến dạng dẻo đa tinh thể a, Đặc điểm + Các hạt trong đa tinh thể bị biến dạng không đều Vì các hạt có sự định hướng về phương bề mặt khác nhau nên chúng sẽ bị trượt khác nhau + Có tính đẳng hướng Do phương và mặt của các hạt định hướng ngẫu nhiên nên kết quả tổng hợp theo mọi phương của các hạt... loại nguyên chất BỘ MÔN VẬT LIỆU KỸ THUẬT 21 4.4.2 Các quá trình xảy ra khi kết tinh lại * Tổ chức tế vi và độ hạt - Về tổ chức tế vi: Các hạt hoàn toàn mới không chứa sai lệch mạng do biến dạng dẻo; - Kích thước hạt sau khi kết tinh lại phụ thuộc vào các yếu tố sau: + Mức độ biến dạng (Mức độ biến dạng càng tăng, số mầm sinh ra càng nhiều do đó hạt sau khi kết tinh lại càng nhỏ); + Nhiệt độ ủ; + Thời... KỸ THUẬT 12 4.2.1 Biến dạng dẻo đơn tinh thể + Cơ chế nối tiếp – Sự trượt có lệch - Lệch luôn là nơi xuất phát của các quá trình trượt; - Trượt tác động đến các nguyên tử ở trên mặt trượt một cách nối tiêp nhau Nguån lÖch ` BỘ MÔN VẬT LIỆU KỸ THUẬT Ch­íng Ng¹i vËt MÆt tr­ît 13 4.2.1 Biến dạng dẻo đơn tinh thể e, Độ bền lý thuyết và độ bền thực tế + Độ bền lý thuyết được phản ánh bằng cơ chế trượt cứng,... lực tăng lên - Ngoài việc tạo ra các hệ trượt Còn có quá trình quay của mặt trượt, và phương trượt Mặt trượt có khuynh hướng quay sao cho đến vị trí ứng suất tiếp lớn nhất (tức thu hẹp góc ϕ) BỘ MÔN VẬT LIỆU KỸ THUẬT 11 4.2.1 Biến dạng dẻo đơn tinh thể d, Cơ chế trượt Có 2 cơ chế trượt đó là trượt đồng thời, và nối tiếp + Cơ chế đồng thời – Sự trượt cứng - Khi trượt tất cả các nguyên tử ở trên mặt trượt . CHƯƠNG 4: BIẾN DẠNG DẺO VÀ CƠ TÍNH 4.1. CÁC GIAI ĐOẠN CỦA BIẾN DẠNG P(σ) ∆l(ε) P b a b c d b’ b’’ a’ P dh P ch 0 - Biến dạng đàn hồi; - Biến dạng dẻo; -. BỘ MÔN VẬT LIỆU KỸ THUẬT 1 CHƯƠNG 4: BIẾN DẠNG DẺO VÀ CƠ TÍNH - Biến dạng dẻo là hình thức gia công kim loại không phoi rất phổ biến như: cán, rèn, dập,