Báo cáo thí nghiệm vật liệu học và xử lý bài 2 bài 3

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ BỘ MƠN THIẾT BỊ & CNVL CƠ KHÍ BÀI BÁO CÁO XEM CẤU TRÚC TẾ VI SVTH : MSSV : GV LÝ THUYẾT : Nguyễn Hải Đăng NHÓM HỌC LÝ THUYẾT : L03 - A NGÀY THỰC HÀNH : Chiều thứ 5, 11/4/2019 NHĨM THỰC HÀNH : L07 - Nhóm TP HCM, THÁNG 04 NĂM 2019 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ BÀI XEM CẤU TRÚC TẾ VI - MỤC TIÊU THÍ NGHIỆM Biết hình dạng, phân bố, tỉ lệ pha Quan sát cấu trúc tê vi kim loại Biết bước thực để xem tổ chức kim loại Làm quen với vật liệu thiết bị cần thiết cho cơng việc làm mẫu TĨM TẮT LÝ THUYẾT Để nghiên cứu tổ chức tế vi kim loại, người ta dùng thiết bị quang học đặc biệt gọi kính hiển vi kim tương Phương pháp dùng kính hiển vi kim tương để đánh giá, phân tích tổ chức tế vi gọi phương pháp phân tích kim tương Kính hiển vi kim tương có độ phóng đại từ 80 đến 2000 lần Muốn quan sát với độ phóng đại cao hơn, ta phải dùng kính hiển vi điện tử Nhờ kính hiển vi, ta quan sát tổ chức pha, phân bố, hình dáng kích thước chúng Với gang, ta dễ dàng xác định hình dáng, kích thước graphit Ngồi ra, ta cịn thấy khuyết tật vật liệu như: nứt tế vi, rỗ tạp chất Trình tự chế tạo mẫu sau: + Chọn mẫu cắt: Tùy theo nhiệm vụ nghiên cứu thí nghiệm mà chọn mẫu Yêu cầu mẫu phải đặc trưng cho vật cần nghiên cứu Mẫu nên ủ để thể pha tốt Mẫu có dạng hình trụ với kích thước Ф 10 ÷ 15mm, chiều cao h= 15 ÷20mm, hình hộp có kích thước 10 x 10 x 10mm 15 x 15 x 15mm + Mài mẫu: Mẫu sau cắt mài thô đá mài giấy nhám từ thô đến mịn Các giấy nhám thường đánh số từ nhỏ đến lớn Số lớn độ hạt giấy mịn Ví dụ: 80, 100, 150, 180…400 số thơng dụng + Đánh bóng: Để đánh bóng mẫu, người ta tiến hành máy đánh bóng Cũng tương tự máy mài thô, người ta gắn miếng hay nỉ lên trên, đánh bóng, người ta phải cho dung dịch mài nhỏ liên tục lên miếng nỉ Đánh bóng kéo dài cho dến bề mặt khơng cịn vết xước Khơng nên đánh bóng q lâu, dễ làm tróc pha cứng mềm Nếu thấy kính hiển vi cịn nhiều vết xước nên đánh bóng lại Đánh bóng dung dịch: Nguyên tắc đánh bóng điện phân dùng phương pháp hòa tan anod dung dịch điện phân tác dụng dòng điện SV: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ chiều Tùy theo chế độ điện, mà ta đánh bóng tẩm thực mẫu máy Đánh bóng điện phân có ưu điểm bóng khơng tạo lớp biến dạng bề mặt mẫu, thời gian tương đối nhanh + Tẩm thực: Mẫu sau đánh bóng, đem rửa sạch, thấm sấy khơ quan sát kính hiển vi Ta thấy mẫu có cá vết xước nhỏ đánh bóng chưa tốt, vết nứt tế vi, rỗ khí, xỉ tạp chất, số pha tổ chức cacbit, graphit, chì… Tẩm thực q trình ăn mịn bề mặt mẫu dung dịch háo học thích hợp, gọi dung dịch tẩm thực Khi tẩm thực, biên giới pha, vùng tổ chức bị ăn mòn, với tốc độ khác Sau tẩm thực bề mặt mẫu lồi, lõm tương ứng với pha tổ chức Do đó, nhận biết hình dáng, kích thước phân bố pha NỘI DUNG THÍ NGHIỆM (Trình bày q trình làm – Khơng q trang) - Giảng viên thu báo cáo thí nghiệm 1, kiểm tra nhận xét thí nghiệm cho sinh viên - Giảng viên điểm danh đặt câu hỏi xem sinh viên có đọc trước khơng, sau giảng viên hướng dẫn lý thuyết hướng dẫn bước thực hành - Mỗi cá nhân phát mẫu hình trụ, tờ giấy nhám với số 320, 600, 800 1000 Và bắt đầu mài với giấy nhám theo thứ tự với lực tăng dần + Giấy nhám 320 với thời gian mài 4’ + Giấy nhám 600 với thời gian mài 8’ + Giấy nhám 800 với thời gian mài 12’ + Giấy nhám 1000 với thời gian mài 12’ Mài theo phương + Đặt mẫu vng góc với giấy nhảm + Chỉ mài theo chiều tới + Chiều kéo nhẹ nâng vật Sau mài với giấy nhám 1000 Ta mang mẫu mài tinh với giấy nhám 1200 máy thay cho đánh bóng ( Mài lần lần 5s) - - SV: Sau mài tinh lau khơ mẫu bơng gịn nhờ giảng viên chụp ảnh thứ Tiếp theo tẩm thực mẫu cách dùng kẹp để kẹp bơng gịn dd HNO3 4% bôi lên bề mặt mài mẫu 10s Tẩm thực xong, dùng bơng gịn rửa bề mặt vịi nước chảy, sau rửa lại cồn sấy khô Sau nhờ giảng viên chụp ảnh thứ hai BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ HÌNH ẢNH TRƯỚC VÀ SAU TẨM THỰC Ảnh trước tẩm thực: SV: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ Ảnh sau tẩm thực: NHẬN XÉT – RÚT RA KẾT LUẬN - Ảnh thứ nhất, ta thấy sau mài mặt dù bề mặt có sáng cịn vết xước nhỏ,các vết xước nhỏ đa phần song song với Nguyên nhân sử dùng tinh thay cho đánh bóng, mài khơng cho mẫu hướng theo phương nên có vài vết xước khơng song song - Ảnh thứ 2, giúp ta thấy pha peclit (màu đen) ferric (màu trắng), có dạng hạt Dựa vào hình vẽ tỉ lệ peclit chiếm khoảng 0,6 hình ảnh, phân bố xen SV: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ BỘ MƠN THIẾT BỊ & CNVL CƠ KHÍ BÀI BÁO CÁO TƠI VÀ RAM THÉP SVTH MSSV GV LÝ THUYẾT : Nguyễn Hải Đăng NHÓM HỌC LÝ THUYẾT : L03 – A NGÀY THỰC HÀNH : chiều thứ 5, 18/4/2019 NHÓM THỰC HÀNH : L07 - Nhóm TP HCM, THÁNG 04 NĂM 2019 SV: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ BÀI TÔI VÀ RAM THÉP - MỤC TIÊU THÍ NGHIỆM Kiểm định thay đổi độ cứng q trình tơi ram Biết ảnh hưởng nhiệt độ ram tới độ cứng Làm quen với thiết bị biết cách ram TÓM TẮT LÝ THUYẾT Chuyển biến pha trình nung đến nhiệt độ: A1 = 727oC (đường PSK): nhiệt độ tới hạn có chuyển biến hai pha P → γ Điểm nhiệt độ A1 áp dụng cho tất loại thép A3 = 727 – 911oC (đường SG): nhiệt độ tới hạn thép trước tích có chuyển biến hai pha α → γ Acm = 727 – 1147oC (đường SE): nhiệt độ tới hạn thép sau tích có chuyển biến hai pha XeII → γ a Tôi - Là nguyên công nhiệt luyện thông dụng gồm nung nóng thép lên nhiệt độ xác định, giữ nhiệt độ thời gian cần thiết làm nguội nhanh mơi trường thích hợp Mục đích tơi nhằm nhận độ cứng độ chịu mài mòn cao thép - Tổ chức nhận sau mactenxit Kết sau phụ thuộc vào nhiều yếu tố, sau ta xét yếu tố bản: + Cách chọn nhiệt độ tơi Nhiệt độ tơi có ảnh hưởng trực tiếp đến tính thép sau tơi Đối với thép cacbon, dựa vào giản đồ trạng thái sắt cacbon để chọn nhiệt độ Đối với thép tích trước tích (%C≤ 0,8%) Ta chọn nhiệt độ tơi cao AC3, tức nung nóng thép đến trạng thái hồn tồn ơstenit Cách gọi tơi hồn tồn t°tơi = AC3 + (30 - 50) °C Trong khoảng 0,1-0,8%C điểm AC3 thép giảm xuống Ta xác định trực tiếp điểm AC3 thép vào giản đồ trạng thái sắt cacbon tra cứu sổ tay nhiệt luyện Như ta biết, nhiệt độ tơi cao, hạt ôstenit nhận nung thô sau tơi, ta nhận kim mactenxit thơ, dài, vậy, ta không nên nung cao AC3 SV: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ - Cịn nung thấp AC3, ta có tổ chức α + γ, làm nguội, có γ→M, ferit giữ nguyên, vậy, ta nhận độ cứng cao - Đối với thép sau tích (%C > 0,8%), nhiệt độ tơi cao AC1, thấp Acm, tức nung lên trạng thái khơng hồn tồn ơstenit Tổ chức nung để γ + XeII Đây phương pháp khơng hồn tồn Nhiệt độ tơi chọn: t°tơi = AC1 + ( 30 - 50) °C Như vậy, tất thép sau tích có nhiệt độ tơi giống nhau, khoảng 760 ÷780°C, khơng phụ thuộc vào thành phần cacbon Sở dĩ ta không nung lên cao q Acm cacbon hịa tan nhiều, nhiệt độ tơi cao, sau tôi, nhận nhiều austenit dư, kim mactenxit lớn, ứng suất nhiệt cao Trong đó, nung lên trạng thái γ + XeII, ta không cần nhiều nhiệt, sau làm nguội, tổ chức mactenxit + XeII, tận dụng độ cứng XeII, chi tiết bị ứng suất nhiệt làm cong vênh, oxy hóa bề mặt + Thời gian nung nóng Bao gồm thời gian nung đến nhiệt độ tơi thời gian giữ để hoàn tất chuyển biến đồng nhiệt độ toàn chi tiết Thời gian nung chọn theo định mức kinh nghiệm tra sổ tay nhiệt luyện, với hệ số hiệu chỉnh hình dáng chi tiết, cách xếp mơi trường nung Cũng tính thời gian nung theo cơng chức truyền nhiệt + Chọn môi trường Phải bảo đảm nhận mactenxit sau tôi, nghĩa khả làm nguội môi trường phải lớn tốc độ nguội tới hạn Nếu tốc độ nguội nhỏ tốc độ nguội tới hạn, phần ôstenit bị phân hủy thành tổ chức khác, độ cứng sau tơi bị giảm Mỗi số hiệu thép có tốc độ nguội tới hạn khác nhau, địi hỏi mội trường khác Tốc độ nguội tới hạn thép tìm giản đồ chữ “C” chúng Các môi trường thường dùng nước, dung dịch muối, xút, dầu khoáng polymer b Ram - Là phương pháp nhiệt luyện nung nóng thép tơi có tổ chức mactenxit q bão hịa ôstenit dư chuyển thành tổ chức ổn định phù hợp với yêu cầu đặt - Ram cịn làm giảm khử hồn tồn ứng suất, tăng độ dẻo dai cho chi tiết sau - Khi ram thép cabon, xảy chuyển biến mactenxit thành mactenxit ram, nghĩa cacbon bão hòa tiết khỏi mạng dạng cacbit ε, độ phương c/a giảm dần cacbit ε chuyển dần thành xementit Fe3C, cịn ơstenit dư lại phân hủy thành mactenxit ram SV: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ Tùy theo tổ chức nhỏ mịn xementit ferit tiết ram mà ta có tổ chức trustit ram xoobit ram Các trình phụ thuộc vào nhiệt độ thời gian ram Phụ thuộc vào nhiệt độ ram, người ta chia làm loại ram: + Ram thấp (150÷ 200°C): Tổ chức nhận mactenxit ram, độ cứng không thay đổi, ứng suất giảm chút ít, chi tiết có độ cứng chịu mịn cao + Ram trung bình (300÷ 200°C): Tổ chức nhận trustit ram Độ cứng cao (40 - 45HRC), ứng suất giảm mạnh, độ dẻo dai tăng, giới hạn đàn hồi đạt giá trị lớn + Ram cao (500÷650°C): Độ cứng giảm nhiều - - NỘI DUNG THÍ NGHIỆM 15 phút đầu nộp báo cáo, giáo viên nhận xét báo cáo, kiểm tra Giáo viên hướng dẫn lý thuyết 4, hướng dẫn cách làm thí nghiệm Nhóm lấy phơi 15 phôi đem đo HRA, đo lần phơi Sau lớp góp 15 phơi lại đem nung nóng nhiệt độ 8500 thời gian 20 phút Chờ nhóm lấy phơi 15 phơi cho vào nước Sau nhóm lấy phôi 12 phôi đem tới chổ trống để (làm nguội khơng khí) chờ 20 phút cho phôi nguội sau đo rưa lại nước cho phôi nguội hồn tồn, lau khơ phơi, mài sơ đem đo HRA lần cho phôi Ghi lại số liệu bảng, lấy kết đo từ nhóm cịn lại Làm vệ sinh phịng học SV: - BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ CÁC SỐ LIỆU ĐO ĐƯỢC Trước tơi (kgf/mm2) Nước (kgf/mm2) Nước muối (kgf/mm2) Khơng khí (kgf/mm2) Dầu (kgf/mm2) Cùng lò (kgf/mm2) Ram thấp (kgf/mm2) Ram cao (kgf/mm2) Phôi 53 52 54 80 82 81 83 83 82 62 64 62 64 66 65 56 56,5 56,5 80 80 81 67 68 69 Phôi 54 53,5 55 80 82,5 82 82 82,5 81,5 62 64 63 66 66 68 57 58 57,5 80 79 79 67,5 68 68,5 Phôi 52,5 54 54 78 78 79 80 81 82 62 63 63 65 66 67 56 57 57 79 79 80 69 68,5 67,5 Trung bình 53,55 80,28 81,89 62,78 65,89 56,83 79,67 68,1 10 MỐI QUAN HỆ a Mối quan hệ trước sau - HRAtrước = 53,55(kgf/mm2) < HRAnước = 80,28(kgf/mm2) (sau làm nguội nước) Đô cứng tăng lên: - 100% = 49,9% 53,55 HRAtrước = 53,55(kgf/mm2) < HRAnước muối = 81,89(kgf/mm2) (sau làm nguội nước muối) Độ cứng tăng lên: - 80,28−53,55 81,89−53,55 53,55 100% = 52,9% HRAtrước tơi = 53,55(kgf/mm2) < HRAkhơng khí = 62,78(kgf/mm2) (sau tơi làm nguội khơng khí) Độ cứng tăng lên: 62,78−53,55 53,55 100% = 17,24% - HRAtrước = 53,55(kgf/mm2) < HRAdầu = 65,89(kgf/mm2) (sau làm nguội dầu) SV: 10 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ Độ cứng tăng lên: - 53,55 100% = 23,04% HRAtrước = 53,55(kgf/mm2) < HRAcùng lị = 56,83(kgf/mm2) (sau tơi làm nguội lò) Độ cứng tăng lên: - 65,89−53,55 56,38−53,55 53,55 100% = 5,3% Sau làm nguội nước, nước muối, khơng khí, lị cứng làm nguội nước muối 81,89 (kgf/mm2) , mềm làm nguội lò 56,83(kgf/mm2) b Mối quan hệ độ cứng tốc độ nguội HRA 90 81.89 80.28 80 70 62.78 60 65.89 56.83 56,88 50 40 30 20 10 0 200 400 600 800 1000 1200 0C/S Đồ thị biểu diển mối quan hệ độ cứng tốc độ nguội - Từ đồ thị ta thấy tỷ lệ thuận với tốc độ làm nguội Nguyên nhân do, làm nguội với tốc độ cao đạt tổ chức mactenxit cứng Ngược lại làm nguội với tốc độ châm phần ostenit bị phân hủy thành tổ chức khác, nhận hỗn hợp mactenxit peclit hồn tồn peclit Thì độ cứng sau tơi bị giảm Như vậy, tốc độ nguội mẫu lớn tổ chức nhận chứa nhiều mactenxit có độ cứng cao c Mối quan hệ độ cứng sau ram SV: 11 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ 79.67 HRA 80 75 70 68.1 65 60 55 50 100 250 400 550 0C Đồ thị biểu diển mối quan hệ độ cứng nhiệt độ ram - Từ đồ thị ta thấy nhiệt độ ram cao độ cứng giảm Nguyên nhân: trình ram làm biến đổi mactexit thành mactexit ram làm cho phôi giảm độ cứng, mà hợp kim hòa tan mactexit cản trở trình biển đổi Các hợp kim lại có nhiệt độ biến đổi khác nên nung nhiệt độ cao giúp giảm độ cứng nhiều 11 NHẬN XÉT – RÚT RA KẾT LUẬN  Tôi - Sau độ cứng phôi tăng - Do làm nguội môi trường khác nên độ cứng phôi khác nhau, cụ thể: + Độ cứng phôi sau theo phương pháp khác có thứ tự sau: HRAcl < HRAkk < HRAdầu < HRAnước < HRANaCl + Độ cứng phôi làm nguội nước muối có độ cứng cao nhất, tăng 28,34 kgf/mm2 + Độ cứng phôi làm nguội lị có độ cứng thấp nhất, giảm 3,28 kgf/mm2 - Sự khác độ cứng làm nguội với tốc độ cao đạt tổ chức mactenxit nhiều làm cho phôi cứng Ngược lại, làm nguội với tốc độ châm phần ostenit bị phân hủy thành tổ chức khác, nhận hỗn hợp mactenxit peclit hồn tồn peclit Thì độ cứng sau tơi bị giảm  Ram SV: 12 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ - Độ cứng mẫu sau ram cao có HRA=68,1(kgf/mm2) giảm tương đối nhiều so với mẫu tơi nước có HRA=81,89(kgf/mm2) ( giảm 20% ) Độ cứng mẫu sau ram thấp có HRA= 79,67(kgf/mm2), giảm khơng q nhiều so với độ cứng mẫu sau nước muối có HRA= 81,89(kgf/mm2) ( giảm 3% ) Nguyên nhân: trình ram làm biến đổi mactexit tơi thành mactexit ram làm cho phôi giảm độ cứng, mà hợp kim hịa tan mactexit cản trở q trình biển đổi Các hợp kim lại có nhiệt độ biến đổi khác nên nung nhiệt độ cao giúp giảm độ cứng nhiều Ram cao ta thu mẫu có tính dẻo dai SV: 13 - - - ... giảng viên chụp ảnh thứ hai BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ HÌNH ẢNH TRƯỚC VÀ SAU TẨM THỰC Ảnh trước tẩm thực: SV: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ Ảnh sau tẩm thực: NHẬN XÉT... (kgf/mm2) Dầu (kgf/mm2) Cùng lị (kgf/mm2) Ram thấp (kgf/mm2) Ram cao (kgf/mm2) Phôi 53 52 54 80 82 81 83 83 82 62 64 62 64 66 65 56 56,5 56,5 80 80 81 67 68 69 Phôi 54 53, 5 55 80 82, 5 82 82 82, 5... HRAtrước = 53, 55(kgf/mm2) < HRAdầu = 65,89(kgf/mm2) (sau làm nguội dầu) SV: 10 BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ Độ cứng tăng lên: - 53, 55 100% = 23 ,04% HRAtrước tơi = 53, 55(kgf/mm2) < HRAcùng