Các ion dương tạo thành một mạng xác định, đặt trong không gian điện tử tự do chung, đó là mô hình của liên kết kim loại.. Hình 1.2.[r]
(1)UBND TỈNH QUẢNG NGÃI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHẠM VĂN ĐỒNG -
BÀI GIẢNG
VẬT LIỆU KỸ THUẬT
DÀNH CHO BẬC CAO ĐẲNG
BIÊN SOẠN: NGUYỄN VĨNH PHỐI TRẦN THANH TÙNG
(2)LỜI NÓI ĐẦU
Nhiều ứng dụng khoa học kỹ thuật như: khí, xây dựng, hóa học, điện tử …đều liên quan đến vấn đề vật liệu Máy móc cấu tạo từ nhiều chi tiết địi hỏi tính chất có khác điều quan trọng sinh viên ngành khí phải biết chọn vật liệu phương pháp gia công để thõa mãn cao điều kiện làm việc với giá thành thấp Từ việc tính tốn thiết kế kết cấu đến gia công, chế tạo, lắp ráp vận hành máy, thiết bị, tất liên quan mật thiết đến lựa chọn sử dụng vật liệu.Ví dụ: xe tơ muốn hoạt động tốt việcchọn lựa vật liệu có vai trị quan trọng
Do vậy, vật liệu kỹ thuật môn học nghiên cứu mối quan hệ cấu trúc tính chất vật liệu, sở đề biện pháp cơng nghệ nhằm cải thiện tính chất sử dụng thích hợp vật liệu ngày tốt
Để lựa chọn sử dụng chúng cách tốt Nội dung giảng cung cấp kiến thức chung cấu tạo kim loại, hợp kim phi kim loại, cách sử dụng vật liệu kỹ thuật nói chung lĩnh vực khí nói riêng Điều quan trọng người học phải nắm tính tính công nghệ vật liệu kể Song điều định đến tính tính cơng nghệ lại nằm cấu trúc bên Bài giảng trang bị kiến thức yếu tố ảnh hưởng đến c ấu trúc bên thành phầnhóa học, công nghệ chế tạo vật liệu(biến dạng dẻo, đúc đặc biệt nhiệt luyện
Ngoài ra, thực tế sử dụng vật liệu, đặc biệt vật liệu kim loại, lựa chọn vật liệu cách chung chung (ví dụ: thép) mà phải cụ thể (thép loại gì, với mác nào, ký hiệu nào) theo quy định nghiêm ngặt điều kiện kỹ thuật tiêu chuẩn tương ứng Do giảng giới thiệu cụ thể để giúp sinh viên sử dụng đúng, xác vật liệutrong lĩnh vực khí
Bài giảng biên soạn sở tham khảo tài liệu chuyên ngành vật liệu kỹ thuật nước quốc tế Ngoài ra, giảng dựa hiệu chỉnh thiếu sót trước q trình giảng dạymơn học giảng trước Hy vọng giảng tài liệu tham khảo cho sinh viên, giáo viên giảng dạy mơn vật liệu kỹ thuật
Trong q trình biên soạn giảng khơng thể tránh khỏi thiếu sót Mọi phản hồi góp ý cho nhóm tác giả xin gửi Bộ mơn khí - Khoa Kỹ Thuật Công Nghệ - Đại Học Phạm Văn Đồng
(3)M C L C
Lời nói đầu
Chương ậ C U TRÚC TINH TH VÀ SỰ HÌNH THÀNH
1.1 Khái niệm mạng tinh thể
1.2 Các dạng liên kết
1.3 Ký hiệu mặt phương mạng tinh thể
1.4 Các kiểu mạng thông dụng
1.5 Sai lệch mạng tinh thể 10
Chương ậ BI N DẠNG DẺO VÀ C TÍNH C A VẬT LIỆU 2.1. Các khái niệm 15
2.2. Các đặc trưng tính vật liệu 24
Chương ậ SỰ K T TINH VÀ CHUY N PHA 3.1. Cấu tạo kim loại lỏng điều kiện lượng trình kết tinh 28
3.2. Quá trình tạo mầm phát triển mầm 30
3.3. Khái niệm độ hạt kết tinh, ý nghĩa độ hạt 32
3.4. Quá trình kết tinh thực tế kim loại khuôn đúc 34
Chương ậ C U TẠO H P KIM VÀ GIẢN ĐỒ TRẠNG THÁI 4.1. Các khái niệm 37
4.2. Các dạng cấu trúc hợp kim 39
4.3. Giản đồ trạng thái hợp kim 42
4.4. Giản đồ trạng thái Fe - C 48
4.5. Phân loại hợp kim Fe - C theo giản đồ trạng thái 53
(4)Chương ậ NHIỆT LUYỆN THÉP
5.1. Khái niệm nhiệt luyện thép 58
5.2. Các tổ chức đạt nung nóng làm nguội thép 60
5.3. và thường hóa thép 70
5.4. Tôi thép 72
5.5. Ram thép 75
5.6. Các khuyết tật xảy nhiệt luyện thép 76
5.7. Hóa bền bề mặt 78
Chương ậ THÉP VÀ GANG 6.1. Khái niệm chung Thép Gang 80
6.2. Các loại gang công dụng 82
6.3. Các loại thép công dụng 85
Chương ậ KIM LOẠI VÀ H P KIM MÀU 7.1. Nhôm hợp kim nhôm 94
7.2. Đồng hợp kim đồng 97
7.3. Hợp kim làm ổ trượt 99
Chương ậVẬT LIỆU PHI KIM LOẠI 8.1. Khái niệm chung 101
8.2. Vật liệu vô silicat 101
8.3. Vật liệu polyme 102
8.4. Vật liệu composites 104
8.5. Dầu mỡ 105 Phụ lục
(5)Chương
Vật liệu kỹ thuật
Chương 1 C U TRÚC TINH TH VÀ SỰ HÌNH THÀNH
Tính chất (đặc biệt tính) vật liệu phụ thuộc chủ yếu vào cách xếp phần tử cấu thành (nguyên tử, phân tử, ion) lực liên kết chúng Về mặt thành phần, vật liệu thường cấu thành hòa trộn nguyên tố, chất hóa học với cấu trúc độc lập, cố định Chính kiến thức chương có tính sở tầm quan trọng đặc biệt Sau học xong chương này, sinh viên cần nắm được:
+ Cấu tạo nguyên tử, dạng liên kết đặc điểm chúng
+ Các đặc trưng kiểu mạng điển hình, kí hiệu phương mặt mạng tinh thể
+ Khái niệm tính chất dạngsai lệch mạng tinh thể 1.1 Khái niệm mạngtinh thể
1.1.1 Cấu tạo nguyên tử
Cấu tạo nguyên tử bao gồm hạt nhân electron, cấu tạo hạt nhân nguyên tử bao gồm hạt proton hạt nơtron Trong hạt nơtron khơng mang điện Khi ngun tử trung hịa điện proton mang điện dương bằngđiện tích electron
Cấu hình electron rõ: số lượng tử (1,2,3….) kí hiệu phân lớp (s,p,d…) số lượng electron thuộc phân lớp (số mũ ký hiệu phân lớp)
Ví dụ: Đồng(Cu) có Z= 29 có cấu hình elctron là: 2 6 10
1 2s s p 3s p d3 4s
1.1.2 Chất kết tinh chất vơ định hình 1.1.2.1 Chất kết tinh (chất tinh thể):
Là chất kết cấu rắn có dạng hình học xác định có đặc điểm: - Các nguyên tử xếp có hệ thống
- Ln ln tồn nhiệt độ nóng chảy (hoặc kết tinh) xác định Khi nung lên nhiệt độ cao chuyển từ thể rắn sang thể lỏng
- Ln có tính dị hướng, có nghĩa tính chất (cơ, lý, hố tính) theo phương khác ln có khác biệt
1.1.2.2 Chất vơ định hình:
(6)Chương
Vật liệu kỹ thuật
parafin, thuỷ ngân… có đặc điểm sau: - Các ngun tử xếp khơng có hệ thống
- Khi nung lên nhiệt độ cao chuyển từ thể rắn sang thể nhão sang thể lỏng - Bề mặt gẫy nhẵn khơng có dạng hạt
1.2 Các dạng liên kết
1.2.1 Liên kết cộng hóa trị
Đây dạng liên kết mà nguyên tử tham gia liên kết góp chung điện tử lớp cùng, tạo lớp đạt trị số bão hồ số điện tử (s2
p6)
Là loại liên kết có định hướng, nghĩa xác suất tồn điện tử tham gia liên kết lớn theo phương nối tâm nguyên tử.
Hình 1.1 Liên kết cộng hố trị khí Cl2
- Cường độ liên kết phụ thuộc mạnh vào mức độ liên kết điện tử hoá trị với hạt nhân
- Liên kết cộng hố trị xảy ngun tử nguyên tố
(đồng cực) thuộc nhóm từ IV A đến VII A (ví dụ Cl2, F2, Br2, )hoặc nguyên tử
của nguyên tố khác (dị cực) thuộc nhóm III A V A II A VI A 1.2.2 Liên kết Ion
Là loại liên kết mạnh, hình thành lực hút điện tích trái dấu (lực hút tĩnh điện Coulomb) Liên kết xảy nguyên tử cho bớt điện tử lớp trở thành Ion dương nhận thêm điện tử để trở thành Ion âm Vì liên kết
Ion thường xảy thể rõ rệt với ngun tử có nhiều điện tử hố trị (á kim
điển hình) nguyên tử có điện tử hố trị (kim loại điển hình) Ví dụ LiF, NaCl,
Al2O3, Fe2O3,
(7)Chương
Vật liệu kỹ thuật
1.2.3 Liên kết kim loại
Là liên kết cation(ion dương) kim loại nhấn chìm đám mây electron tự
Đặc điểm chung nguyên tử nguyên tố kim loại có điện tử hố trị lớp ngồi cùng, chúng dễ (bứt ra) điện tử tạo thành ion dương bị bao quanh mây điện tử tự Các ion dương tạo thành mạng xác định, đặt không gian điện tử tự chung, mơ hình liên kết kim loại
Hình 1.2 Liên kết kim loại
Liên kết kim loại dạng hỗn hợp: gồm lực hút điện tích trái dấu lực đẩy điện tích dấu
Tính chất: có ánh kim, dẫn điện, dẫn nhiệt tốt tính dẻo, dai cao 1.2.4 Liên kết yếu (liên kết Van der Waals)
Liên kết Vander Waals liên kết hiệu ứng hút nguyên tử phân tử bị phân cực Liên kết loại liên kết yếu, dễ bị phá vỡ tăng nhiệt độ
Hình 1.3 Liên kết Van der Waals 1.2.5 Liên kết hỗn hợp
Trong thực tế, liên kết chất, vật liệu thơng dụng thường mang tính hỗn hợp nhiều loại.Ví dụ: Na Cl có tính âm điện 0,93 3,16 Vì liên kết Na Cl NaCl gồm 25% liên kết ion 48% liên kết cộng hóa trị
1.3 Ký hiệu mặt phương mạng tinh thể 1.3.1 Khái niệm mạng tinh thể
Mạng tinh thể mô hình khơng gian, dùng để nghiên cứu quy luật xắp xếp nguyên tử (hoặc ion, phân tử) vật tinh thể
(8)Chương
Vật liệu kỹ thuật
- Mạng tinh thể vơ tận, khơng tồn khái niệm kích thước mạng mà có giá trị xác định véc tơ đơn vị góc định vị (do số lượng nguyên tử vật rắn vô tận)
- Khi dịch chuyển mạng tinh thể khoảng cách khoảng cách hai chất điểm theo phương nối hai chất điểm đó, mạng tự trùng lặp với Khoảng cách gọi chu kỳ lặp mạng Nếu khoảng cách đo theo trục toạ độ gọi chu kỳ mạng hay thông số mạng
- Mạng tinh thể mơ hình khơng gian, tồn nhiều yếu tố đối xứng khác - Tuỳ thuộc vào thơng số xác định mạng tinh thể, có kiểu mạng khác có quy luật xắp xếp chất điểm khác
Hình 1.4 Mơ hình mạng tinhthể Hình 1.5 Ô bản
Ô mạng tinh thể:
Phần tử nhỏ có cấu tạo đặc trưng cho toàn kiểu mạng mạng tinh thể hình thành vơ số phần tử xếp sít Phần tử gọi mạng tinh thể
Như với tư cách ô mạng tinh thể, cần phải thoả mãn nguyên tắc sau:
- Ô phải đảm bảo đặc trưng hoàn chỉnh cho cấu tạo kiểu mạng, bao gồm thoả mãn điều kiện đối xứng tinh thể (đối xứng gương, đối xứng tâm, đối xứng trục quay) đỉnh phải có chất điểm
- Thể tích phải nhỏ
- Thông số mạng(hằng số mạng) kích thước bản, thường kích thước cạnh từ xác định tồn kích thước
Với kiểu mạng tinh thể có đặc trưng nó, thơng qua
(9)Chương
Vật liệu kỹ thuật
1.3.2 Ký hiệu mặt phương tinh thể
Việc xác định mặt phương tinh thể có ý nghĩa vơ quan trọng
nghiên cứu tinh thể Khi nghiên cứu cấu trúc tinh thể thiết bị đại, người ta phân tích cấu trúc thơng qua tín hiệu số sở phản hồi tác dụng của yếu tố phân tích Do người ta đưa phương pháp ký hiệu mặt phương tinh thể số nguyên Với hệ mạng khác ta dùng số khác nhau, ta xét hai hệ số số Miller Miller - Bravais cho hai hệ
mạng hay gặp lập phương lục giác.
1.3.2.1 Chỉ số Miller cho hệ lập phương Chỉ số cho mặt tinh thể:
Chỉ số Miller cho mặt tinh thể số ngun (h, k, l) khơng có thừa số chung xác định theo trình tự sau:
- Tìm toạ độ giao điểm mặt cần ký hiệu với ba mặt phẳng toạ độ mạng tinh thể
- Lấy nghịch đảo ba toạ độ
- Quy đồng mẫu số (nếu cần) đặt thừa số chung (nếu có) Thu ba số ngun (h, k, l) khơng có thừa số chung Khi xác định số mặt ta thấy rằng, có nhiều mặt có trị số tuyệt đối số, khác thứ tự số dấu chúng Các mặt hợp thành họ mặt Do cần xác định số mặt thuộc họ ta cần thực phép hoán vị đổi dấu cho số xác định mặt Các mặt thuộc họ có tính chất hồn toàn giống ký hiệu {h, k, l}
Mặt điểm cắt trục nghịch đảo số
1 1,1,1/2 1,1,2 (112)
2 1,1,1 1,1,1 (111)
3 1,1,∞ 1,1,0 (110) 1, ∞,∞ 1,0,0 (100)
(10)Chương
Vật liệu kỹ thuật
Hình 1.6 Các họ mặt tinh thể mạng lập phương Chỉ số phương tinh thể mạng:
Chỉ số Miller cho phương tinh thể mạng lập phương số u, v, w khơng có thừa số chung, xác định sau:
- Xác định toạ độ chất điểm thuộc phương đó, gần với gốc toạ độ, theo ba trục toạ độ (Ox, Oy, Oz) Lưu ý với phương không qua gốc toạ độ ta xác định số theo phương song song với nó, qua gốc toạ độ Do cách xây dựng mạng tinh thể thấy rõ ràng phương song song với có tính chất (ở cần hiểu phương tinh thể phương có chất điểm thuộc nó)
- Quy đồng mẫu số đặt thừa số chung ta có số u, v, w để ký hiệu cho phương tương tự mặt tinh thể, phương tinh thể có trị số tuyệt đối số thuộc họ ký hiệu [u, v, w] Các phương họ có tính chất
1.3.2.2 Chỉ số Miller - Bravais cho mạng lục giác
Chỉ số Miller-Bravais với tọa độ trục Ox, Oy, Ou, Oz số Miller-Bravais kí hiệu (h k i l), số thứ ba i( trục Ou) coa quan hệ i= - (h+k)
Mặt số Miller Chỉ số Miller-Bravais ABHG (100) (10 10)
(11)Chương
Vật liệu kỹ thuật
Hình 1.7 Các họ mặt tinh thể mạng lục giác
1.4 Các kiểu mạng thông dụng
1.4.1 Mạng lập phương thể tâm (A2):
Xét ô mạng khối lập phương, nguyên tử bố trí đỉnh tâm khối
- Thông số mạng: a
- Số nguyên tử ô (số nguyên tử thuộc khối nV): nnt=
8 (nguyên tử)
- Số xếp K: số nguyên tử gần quanh nguyên tử K =
Hình 1.8 Mạng lập phương thể tâm mặt xếp sít nguyên tử
- Bán kính nguyên tử: r nt =
4 a
(12)Chương
Vật liệu kỹ thuật
Lỗ hổng khối tám mặt nằm tâm mặt bên, lỗ hổng khối bốn mặt thuộc cạnh bên
Ý nghĩa: cho phép xâm nhập khuếch tán vật chất tinh thể phép tạo hợp kim
- Mật độ mặt mạng tinh thể: tỷ lệ tiết diện nguyên tử thuộc mặt phẳng giới hạn so với diện tích mặt (chỉ tính cho mật độ nguyên tử dày mặt bền vững)
% , 83 % 100 a a % 100 S S n M 2 mat nt S
S
Trong đó: MS: mật độ mặt mạng tinh thể
nS: số mặt cắtcủa nguyên tửtrên mặttinh thể
S1nt: diện tích mặt cắt nguyên tử
Smat: diện tích mặt tinh thể
Ý nghĩa: đánh giá mức độ liên kết nguyên tử mặt xét, mật độ mặt lớn mặt bền vững
- Mật độ khối mạng tinh thể: tỉ lệ phần trăm thể tích ngun tử với thể tích
% 68 % 100 a a 16 % 100 V V n M 3 ocoban nt V v
Trong đó: MV: mật độ khốicủa mạng tinh thể
nV: số nguyên tử ô
V1nt: thểtích nguyên tử
Vocoban: thể tích
Ý nghĩa: cho biết mức độ điền đầy vật chất kiểu mạng, cho biết sơ đánh giá khối lượng riêng vật liệu có kiểu mạng
- Những kim loại có kiểu mạng A2: Fe(), Cr, W, Mo 1.4.2 Mạng lập phương diện tâm (A1):
(13)Chương
Vật liệu kỹ thuật
- Thông số mạng: a
- Số nguyên tử ô : nnt =
2
8 (nguyên tử) - Số xếp K: số nguyên tử gần quanh nguyên tử K = 12
- Cách xếp nguyên tử: nguyên tử xếp xít theo đường chéo mặt bên khối
- Bán kính ngun tử: r nt =
Hình 1.9 Mạng lập phương diện tâm mặt xếp sít nguyên tử
- Mật độ mặt mạng tinh thể:
% , 78 % 100 a a % 100 S S n M 2 mat nt S
S
- Mật độ khối mạng tinh thể:
% 74 % 100 a a 24 % 100 V V n M 3 ocoban nt V v
- Những kim loại có kiểu mạng A1: Fe(), Ni, Mn, Au 1.4.3 Mạng lục giác xếp chặt (A3):
Các nguyên tử nằm đỉnh, hai mặt đáy hình lăng trụ lục giác tâm ba khối trụ tam giác khác
- Thông số mạng: a, c
(14)Chương
Vật liệu kỹ thuật 10
663 , a c
: Độ phương mạng tinh thể
= = 900
= 1200
Hình 1.10 Mạng lục giác xếp chặt mặt xếp sít nguyên tử - Số nguyên tử ô (số nguyên tử thuộc khối nV): nnt
nnt = nV =
2
12 (nguyên tử)
- Số xếp K: số nguyên tử gần quanh nguyên tử K = 12
- Cách xếp nguyên tử: nguyên tử xếp xít theo mặt đáy khối - Bán kính nguyên tử: r nt =
2 a
- Mật độ mặt mạng tinh thể:
- Mật độ khối mạng tinh thể:
% 73 % 100 a 663 , a % 100 V V n M 3 ocoban nt V v
- Những kim loại có kiểu mạng A3: Uran (U), Platin (Pt), Osmi (Os)
1.5 Sai lệch mạng tinh thể
1.5.1 Sai lệch điểm: là sai lệch mạng có kích thước nhỏ (vài thông số mạng) theo ba chiều Bao gồm nút trống, nguyên tử xen kẽ nguyên tử lạ
1.5.1.1 Nút trống nguyên tử xen kẽ
Trong mạng tinh thể nguyên tử (ion) ln dao động quanh vị trí cân chúng nhờ lượng dao động Một số nguyên tử có lượng đủ
(15)Chương
Vật liệu kỹ thuật 11
lớn với biên độ dao động lớn, chúng có khả bứt khỏi vị trí cân mình, để lại nút trống khơng có ngun tử chiếm chỗ Sau rời khỏi vị trí cân bằng, nguyên tử di chuyển bề mặt tinh thể (hình a) vào vị trí xen kẽ nút mạng (hình b)
1.5.1.2 Nguyên tử lạ
Kim loại dù nguyên chất đến đâu chứa lượng định nguyên tử nguyên tố khác gọi tạp chất hay nguyên tử lạ
Các nguyên tử tạp chất thay vị trí nguyên tử sở nút mạng nằm xen kẽ nút mạng
nh hưởng: tạo trường ứng suất dư có dấu khác phụ thuộc vào đường kính nguyên tử lạ
a) Nút trống b) Nguyên tử xen kẽ c) Nguyên tử lạ
Hình 1.11 Sai lệch điểm mạng tinh thể
1.5.2 Sai lệch đường
Sai lệch đường sai lệch mạng có kích thước nhỏ theo hai chiều đo lớn theo chiều đo cịn lại, tức có dạng đường (thẳng cong)
Các dạng lệch chủ yếu lệch thẳng, lệch xoắn lệch hỗn hợp 1.5.2.1 Lệch thẳng (lệch biên)
Nguyên nhân: Do xuất mặt tinh thể khơng hồn chỉnh dẫn đến tạo trục có lượng cao hơn, ổn định nên tạo trục lệch Để đánh giá cường độ lệch người ta dùng véc tơ Burgers: b
(16)Chương
Vật liệu kỹ thuật 12
một (vùng có ứng suất kéo) cịn ngun tử phía đường AD bị ép lại (vùng có ứng suất nén) Như vùng có sai lệch nằm xung quanh đường thẳng AD người ta gọi lệch thẳng Đường AD đường gọi trục có lệch thẳng
Hình 1.12 Mơ hình lệch thẳng 1.5.2.2 Lệch xoắn
Nguyên nhân: Do dịch chuyển mặt tinh thể khơng hồn chỉnh tạo bề mặt nhấp nhô tế vi mạng tinh thể
Lệch xoắn hình dung cách sau: Các tinh thể hoàn chỉnh nửa mặt phẳng ABCD xong xê dịch hai mép ngược chiều làm để mặt nguyên tử nằm ngang thứ bên phải trùng với mặt nguyên tử thứ hai bên trái Kết làm cho nguyên tử nằm gần đường AB bị xê dịch khỏi vị trí cân cũ Sở dĩ có danh từ lệch xoắn lớp nguyên tử vùng sai lệch mạng theo hình xoắn ốc.Mặt phẳng ABCD gọi mặt trượt lệch Các nguyên tử nằm vùng dọc theo trục Trục L gọi trục lệch xoắn
Véc tơ Burgers: vectơ đóng kín vịng trịn Burgers vẽ mặt phẳng vng góc với trục lệch chuyển từ tinh thể không lệch sang tinh thể lệch Véc tơ Burgers luôn song song với trục lệch ( AD=L)
Hình 1.13 Mơ hình lệch xoắn
a) Tinh thể khơng lệch b) Mơ hình tạo thành lệch
(17)Chương
Vật liệu kỹ thuật 13
1.5.3 Sai lệch mặt
Sai lệch mặt dạng sai lệch có kích thước nhỏ theo chiều đo lớn theo hai chiều đo lại Sai lệch mặt mạng tinh thể gồm dạng chủ yếu: biên giới hạt, biên giới siêu hạt mặt tinh thể
1.5.3.1 Biên giới hạt
Các nguyên tử biên giới hạt chịu nhiều quy định Do tạo mặt biên giới hạt có xếp sai quy luật tạo thành sai lệch
Vùng tiếp giáp hạt đa tinh thể dạng sai lệch mặt, nguyên tử xếp không theo trật tự định, đặc trưng cho vùng phía bên Vì kim loại vùng biên giới có cấu tạo giống vật thể vơ định hình Giả thiết cho phép giải thích số tính chất vùng biên giới lượng tự do, khả hịa tan tạp chất
Hình 1.14 Cách xếp nguyên tử vùng biên giới hạt theo thuyết "vơ định hình"
Biên giới hạt chứa nhiều sai lệch mạng kim loại chứa nhiều tạp chất vùng biên giới dày nhiêu có khả hịa tan nhiêu nguyên tử tạp chất Năng lượng tự biên giới cao so với vùng phía thường đánh giá sức căng biên giới hạt (tương tự sức căng bề mặt mặt ngoài)
Do đặc điểm cấu tạo, vùng biên giới hạt có số tính chất sau: - Có nhiều độ nóng chảy thấp so với vùng phía bên - Có hoạt tính hóa học cao thể tốc độ bị ăn mòn hóa học cao - Khi chuyển biến pha, biên giới nơi để sinh tâm mầm
- Có khả khuếch tán cao với tốc độ nhanh so với vùng bên - Góp phần lớn vào điện trở kim loại
(18)Chương
Vật liệu kỹ thuật 14
- Biên giới có tác dụng cản trở q trình trượt biến dạng 1.5.3.2 Khái niệm siêu hạt (block) biên giới siêu hạt
Hạt phân chia thành vơ số vùng nhỏ có kích thước khoảng (10-5
10-3) phương mạng lệch góc nhỏ, thường nhỏ 10 Những vùng nhỏ
hạt gọi siêu hạt (hoặc block)
1.5.4 Sai lệch khối (sai lệch thể tích)
(19)Chương
Vật liệu kỹ thuật 15
Chương BI N DẠNG DẺO VÀ C TệNH C A VẬT LIỆU
Việc khảo sát biến dạng dẻo khơng giúp hiểu biết trình biến dạng kim loại, mà điều quan trọng làm rõ chất trình biện pháp nâng cao tính vật liệu
Sau học xong chương này, sinh viên cần nắmđược:
+ Khái niệm đặc trưng biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo phá hủy + Nêu chế biến dạng dẻo
+ Giải thích phá hủy dẻo hay phá hủy dịn nhìn vào mặt phá hủy cụ thể
+ Trình bày thay đổi tổ chức cấu trúc tinh thể sau biến dạng dẻo, phương pháp nâng cao độ bền vật liệu
+ Nêu tượng xảy nung kimloại sau biến dạng dẻo tiêu tính
2.1 Các khái niệm
2.1.1 Biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo phá hủy 2.1.1.1 Biểu đồ kéo kim loại
Hình 2.1 Giản đồ tải trọng–biến dạng
(20)Chương
Vật liệu kỹ thuật 16
tách rời thành phần riêng lẻ Tương ứng với yếu tố giai đoạn biến dạng
+ Biến dạng đàn hồi (đoạn OA) + Biến dạng dẻo - đường cong AB + Biến cứng - đường cong BC
+ Giai đoạn phá hủy - đường cong CD
Biến dạng đàn hồi xảy giai đoạn đàn hồi mà giai đoạn biến dạng dẻo phá hủy Chính vậy, độ biến dạng giai đoạn gồm phần: đàn hồi dẻo nên L = lđh + ld
2.1.1.2 Biến dạng dẻo
Đặc trưng biến dạng dẻo biến dạng sau bỏ tải trọng mà tồn lượng biến dạng dư làm mẫu bị thay đổi hình dạng kích thước
Ý nghĩa: Làm thay đổi hình dạng, kích thước mà kim loại không bị phá hủy cho phép gia công sản phẩm có hình dạng xác định, làm sở lý thuyết gia công kim loại áp lực
2.1.2 Biến dạng dẻo đơn tinh thể
-Dạng ứng suất gây biến dạng dẻo
Xét ứng suất mặt tinh thể: * Khi ứng suất ứng suất pháp ()
Hình 2.2 ng suất tác dụng lên mạng tinh thể