Giáo trình Vật liệu cơ khí (Nghề Hàn)

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HẢI PHÒNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠNG NGHIỆP HẢI PHỊNG GIÁO TRÌNH Tên mơn học: Giáo trình vật liệu khí NGHỀ: HÀN TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG Hải Phòng, năm 2019 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo thamkhảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm -1- LỜI NÓI ĐẦU Thực đạo Ban Giám hiệu Nhà trường việc biên soạn, chỉnh sửa chương trình, giáo trình theo Luật Giáo dục nghề nghiệp năm 2014 thông tư hướng dẫn thực số: 03/2017/TT-BLĐTBXH Khoa Cơ khí tiến hành biên soạn lại tồn chương trình giáo trình mơn học, mơ đun nghề Giáo trình “Vật liệu khí” biên soạn sở kế thừa giáo trình trước đây, lựa chọn nội dung bản, cốt yếu bổ sung số kiến thức nhằm phù hợp với chương trình thời lượng giảng dạy mơn học Nội dung bao gồm: Chương 1: Khái niệm kim loại hợp kim Chương 2: Gang-Thép Chương 3: Kim loại màu hợp kim màu Chương 4: Hợp kim cứng Chương 5: Nhiệt luyện thép Chương 6: Vật liệu phi kim loại Thời gian thực hiện: 30 Nội dung giáo trình phục vụ cho việc đào tạo Học sinh - Sinh viên hệ Trung cấp Cao đẳng nghề nhóm ngành cơkhí Mặc dù cố gắng trình biên soạn, giáo trình cịn sai sót Rất mong nhận đóng góp ý kiến bạn đọc để sách hoàn thiện lần xuất sau Mọi ý kiến đóng góp xin gửi địa chỉ: Khoa Cơ khí trường Cao đẳng Cơng nghiệp Hải Phịng Xin chân thành cảm ơn! Tổ mơn -2- MỤC LỤC TUYÊN BỐBẢN QUYỀN LỜINÓIĐẦU CHƯƠNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ KIM LOẠI -HỢP KIM KHÁI NIỆM VỀVẬTLIỆU 1.1 Sơ lược vềvậtliệu 1.2 Vai trò vật liệu trongcuộc sống 1.3 Các tiêu chuẩnvậtliệu 10 CẤU TẠO CỦA KIM LOẠI -HỢP KIM 10 2.1 Kimloại 10 2.2 Hợp kim 13 TÍNH CHẤT CHUNG CỦA KIM LOẠI VÀHỢPKIM 16 3.1 Tính chấtvậtlý 16 3.2 Tính chấthóahọc 18 3.3 Tính cơngnghệ 18 3.4 Tính chất học (cịn gọi làcơtính) 19 3.5 Quan hệ đặc trưng tính củavậtliệu 22 3.6 Các phương pháp thửcơ tính 22 CÂU HỎI ÔN TẬPCHƯƠNG1 27 CHƯƠNG GANG-THÉP 29 GIẢN ĐỒ TRẠNG THÁIPHAFe-C 29 1.1 Một số khái niệmcơ 29 1.2 Giản đồ pha vàcôngdụng 30 1.3 Giản đồ phaFe-C (Fe-Fe3C) 30 GANG VÀ CÁC LOẠI GANGTHƯỜNGDÙNG 35 2.1 Giới thiệu chungvề gang 35 2.2 Cácloạigang 38 3.THÉP VÀ CÁC LOẠI THÉPTHƯỜNGDÙNG 44 3.1 Khái niệm chungvề thép 44 3.2 Ảnh hưởng nguyên tố đến tính chấtcủathép 45 3.3 Các phương pháp phânloạithép 46 3.4 Phân loại thép theocôngdụng 47 4.THÉPHỢP KIM 50 4.1 Khái niệm théphợpkim 50 4.2 Ảnh hưởng nguyên tố hợp kim đến tính chấtcủathép 51 4.3 Phân loại théphợpkim 52 CÂU HỎI ÔN TẬPCHƯƠNG2 58 CHƯƠNG KIM LOẠI MÀU VÀ HỢPKIM MÀU 59 -3- ĐẶC ĐIỂM VÀ TÍNH CHẤT CHUNG CỦA KIMLOẠIMÀU 59 ĐỒNG VÀ HỢP KIM ĐỒNG 60 2.1 Đồng nguyênchất 60 2.2 Hợpkimđồng 60 NHÔM VÀ HỢPKIM NHÔM 63 3.1 Nhômnguyên chất 63 3.2 Hợpkimnhôm 64 THIẾC - CHÌ-KẼM 66 a Thiếc 66 b Chì 66 c Kẽm 67 HỢP KIM LÀMỔ TRƯỢT 68 5.1 Kháiniệm 68 5.2 Yêu cầu hợp kim làmổ trượt 68 5.3 Hợp kim ổ trượt có nhiệt độ nóng chảythấp (babit) 69 5.4 Hợp kim ổ trượt có nhiệt độ nóngchảycao 69 CHƯƠNG HỢPKIM CỨNG 71 KHÁINIỆM CHUNG 71 PHÂN NHÓM HỢPKIM CỨNG 72 CÁC LOẠI VẬT LIỆU CỨNGKHÁC 74 CHƯƠNG 5.NHIỆTLUYỆN 75 KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀNHIỆTLUYỆN 75 1.1 Địnhnghĩa 75 1.2 Mụcđích 75 1.3 Đặc điểm 76 1.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới trìnhnhiệt luyện 76 CÁC CHUYỂN BIẾN TỔ CHỨC KHINHIỆTLUYỆN 76 2.1 Các chuyển biến tổ chức khinungnóng 76 2.2 Các chuyển biến xảy khigiữnhiệt 79 2.3 Các chuyển biến xảy khilàmnguội 79 CÁC HÌNH THỨCNHIỆTLUYỆN 83 3.1 Phương phápủ 83 3.2 Thường hóa 85 3.3 Phương pháptôi 85 3.4 Ramthép 90 3.5 Các dạng sai hỏng khinhiệtluyện 91 CÂU HỎI ÔN TẬPCHƯƠNG5 93 CHƯƠNG VẬT LIỆU PHIKIM LOẠI 94 CHẤTDẺO 94 -4- 1.1 Khái niệm chung vềchấtdẻo 94 1.2 Phânloại 95 CAOSU 96 VẬTLIỆUCOMPOSITE 99 VẬT LIỆU GỐM –THỦYTINH 101 3.1 Gốm 101 3.2.Thủytinh 103 NHIÊN LIỆUÔTÔ 104 4.1 Xăng 104 4.2 Dầudiezen 105 4.3 Dung dịchtrơnnguội 106 4.4 Dầu-mỡ 107 CÂU HỎI ÔN TẬPCHƯƠNG6 108 TÀI LIỆUTHAM KHẢO 109 -5- GIÁO TRÌNH MƠN HỌC Tên mơn học: Vật liệu học Mã mơn học: MH 09 Vị trí, tính chất, ý nghĩa, vai trị mơnhọc - Vị trí: Mơn học bố trí sau người học học xong mơn học chung, trước môn học/mô đun đào tạo chuyên mơnnghề - Tính chất: Là mơn học thuộc mơn học kỹ thuật sở bắtbuộc - Ýnghĩa:Giúpngườihọcnắmđượccáckiếnthứccơbảnvềvậtliệucơ khí - Vai trị: Là mơn lý thuyết sở cho mơn chun ngành nên có vaitrị quan trọng chương trình đào tạo nghề Mục tiêu mơnhọc Sau học xong mơn học người học có khả năng: - Kiếnthức: + Trình bày đặc điểm, tính chất, ký hiệu phạm vi ứng dụng vật liệu thường dùng: Gang, thép cácbon, thép hợp kim, hợp kim cứng, kim loại màu hợp kim màu, ceramic, vật liệu phi kim loại + Trình bày rõ số khái niệm cần thiết nhiệt luyện hoá nhiệt luyện - Kỹ năng: + Nhận biết vật liệu qua màu sắc, tỷ trọng, độ nhám mịn, âm gõ, đập búa, xem tia lửa mài + Chọn sử dụng quy cách loại vật liệu thường dùngcho nghề + Có thể tự mua loại vật liệu theo yêu cầu sản xuất - Tháiđộ: Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động, sáng tạo tích cực -6- CHƯƠNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ KIM LOẠI - HỢP KIM Mã chương: MH 09-01 Giới thiệu: Kim loại hợp kim sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp để chế tạo chi tiết, máy móc Tuy nhiên sử dụng chế tạo chúng, cần phải dựa vào yêu cầu kỹ thuật để lựa chọn cho phù hợp Muốn phải trang bị kiến thức kim loại hợpkim Mục tiêu: - Trình bày khái niệm, vai trị vậtliệu - Trình bày cấu tạo kim loại hợpkim - Phân biệt kim loại hợp kim thường dùng ngành cơkhí - Trình bày tính chất lý hố, tính công nghệ kim loại hợp kim - Rèn luyện cho người học có ý thức trách nhiệm, chủ động họctập Nội dung: KHÁI NIỆM VỀ VẬTLIỆU 1.1 Sơ lược vậtliệu Vật liệu dùng để vật rắn mà người dùng để chế tạo: Dụng cụ, máy móc, thiết bị, xây dựng cơngtrình Dựa theo cấu trúc - tính chất đặc trưng, người ta phân biệt bốn nhóm vật liệu sau: - Nhóm 1: Vật liệu kimloại - Nhóm 2: Vật liệu vơcơ - Nhóm 3: Vật liệu hữucơ - Nhóm 4: Vật liệucomposite a Vật liệu kimloại - Vật liệu kim loại (hình 1-1a) thường tổ hợp chủ yếu nguyên tố kim loại, nhiều ngun tử Các tính chất điển hình vật liệu kimloại: - Đắt kháđắt; -7- - Dẫn điện, dẫn nhiệttốt; - Có ánh kim phản xạ ánh sáng, không cho ánh sáng thường qua, dẻo, dễ biến dạngdẻo; - Có độ bền học cao, bền hóahọc; - Nhiệt độ nóng chảy biến đổi phạm vi từ thấp đến cao nên đáp ứng yêu cầu đa dạng kỹthuật Các vật liệu kim loại điển hình như: Thép, gang, hợp kim đồng, hợp kim nhôm… b Vật liệu vô -Ceramic Vật liệu (hình 1-1b) có nguồn gốc vơ cơ, hợp chất kim loại, silic với kim, bao gồm khống vật đất sét, xi măng, thủy tinh…Các tính chất điển hìnhnhư: - Rẻ khárẻ; - Khánặng; - Dẫn điện, dẫn nhiệt (cách điện cáchnhiệt); - Cứng, giịn, bền nhiệt độ cao, bền hóa học vật liệu kim loại vật liệu hữucơ Vật liệu vơ điển hình như: Bê tơng, xi măng, gạch, đá, thủy tinh, gốm… c Vật liệu hữu -Polyme Vật liệu (hình 1-1c) phần lớn có nguồn gốc hữu mà thành phần hóa học chủ yếu cacbon (C), hyđrơ kim, có cấu trúc đại phân tử Các tính chất điển hình vật liệu hữu – Polyme như: - Rẻ khárẻ; - Dẫn điện, dẫn nhiệtkém; - Khối lượng riêngnhỏ; - Dễ uốn dẻo, đặc biệt nhiệt độcao; - Bền vững hóa học nhiệt độ thường khí quyển; nóng chảy phân hủy nhiệt độ tương đốithấp Các vật liệu hữu điển hình như: Các loại nhựa, cao su, nilon d Composite Vật liệu (hình 1-1d) tạo thành kết hợp hai hay loại vật liệu trên, mang đặc tính tốt vật liệu thành phần.Ví dụ như: Bêtơng cốt thép (vơ – kim loại) vừa chịu kéo vừa chịu nén -8- c Chất độn: Được đưa vào với lượng (40÷70)%, để nâng cao tính giảm giá thành sản phẩm đổi thông số Chất độn chất hữu vô dạng bột (bột gỗ, bồ hóng, mica, Si02, Ti02, Graphit), dạng sợi (sợi bơng, thủy tinh, Amiăng, Polyme), dạng (giấy, vải từ sợi khác nhau, lớpgỗ) d Chất ổn định: Là chất hữu khác để trì cấu trúc phân tử ổn định tính chất, làm cho tính chất lão hóa chất dẻo chậmlại e Các chất phụ gia đặc biệt: Là vật liệu bôi trơn, tạo màu, chất bảo vệ, chất làm giảm điện tích tĩnh bắtcháy f Chất đóng rắn: Được đưa thêm vào chất dẻo nhiệt rắn dễ hóacứng 1.1.3 Tính chất chung chấtdẻo - Nhẹ (khối lượng riêng: γ = (0,9÷2)g/cm3 - Cách điện, cách nhiệt, cách ẩmtốt - Độ bền học khácao - Bền vững mặt hóa học, chịu axit,bazơ 1.1.4 Cơng dụng Chất dẻo sử dụng ngày rộng rãi công nghiệp đời sống ngày - Trong lĩnh vực điện vơ tuyến điện: Được sử dụng nhiều có tính cách điệntốt - Trong ngành chế tạo chi tiết máy có độ bền vừa phải, nhẹ khơng bị ăn mịn như: Bình chứa, phận băng truyền, cánh bơm, bánh răng, bánh vít, phanh hãm, ổ trượt… Ngồi chất dẻo cịn dùng để phủ lên kim loại nhằm chống ăn mòn kimloại - Trong đời sống ngày: Chế tạo đồ dùng sinh hoạt gia đình dép, áo mưa, chậu,bát… 1.2 Phânloại 1.2.1 Chất dẻo mềm nhiệt (polyme chấtdẻo) Là loại chất dẻo làm nóng chảy tạo hình lại được, bao gồm: - Poly etylen (PE): Được sản xuất từ khí Etylen, loại chất dẻo khơng dẫn điện nhiệt, không thấm nước Được dùng để bao dây điện, chai, lọ, màng bao gói, áo đimưa… -95- - Poly vinil clorua (PVC): Được sản xuất từ clorua vinyl Là chất dẻo bền với axit kiềm.Thường dùng sản xuất vải giả da, dép nhựa, ống nhựa, hoa nhựa… - Pôly Prôpilen (PP): Được sản xuất từ Prôpilen nhờ có chất xúc tác đặc biệt Có tính chất chịu ăn mịn hóa học tương tự Pơltylen có độ bền học tính chịu nhiệt cao Dùng chế tạo loại ống, cách quạt bơm nước ly tâm, dụng cụ y tế, điện tử, vô tuyếnđiện 1.2.2 Chất dẻo cứng nhiệt (polyme nhiệtrắn) a Chất dẻo Fenol (Bakêlit): Được sản xuất từ Fenol - Fomanđêhit Có độ bền học cao, chịu nhiệt, chịu axit kiềm tốt Được dùng nhiều cơng nghiệp điện điệntử b Chất dẻo có thớ Tectolit Hetinac: Bằng cách tẩm nhựa Fênol Fomanđêhit vào sợi bơng sợi vải tổng hợp, để tăng tính dẫn nhiệt chống mịn cho thêm chất độn Graphit Tectôlit Tectôlit dùng chế tạo bánh răng, bạc lót Hetinac dùng sản xuất cách tẩm nhựa FenolFomanđêhit vào giấy Hetinac hẳn Tectôlit chỗ có tính cách điện cao chịu ẩm tốt Được dùng làm vật liệu cách điện, kể với điện áp caoáp CAOSU 2.1 Khái niệm chung caosu 2.1.1 Khái niệm Cao su polyme hữu mà nhiệt độ thường có tính đàn hồi cao, chịu kéo tốt, chịu nén kém, không thấm khí, nước, ổn định mơi trường tẩy rửa, cách điện tốt Về cấu tạo: Cao su polyme có phân tử vơ giới hạn, có mối nối đôi cacbon mạch nguyên tử đại phân tử Hình 6-1 Cơng thức cấu tạo cao su -96- Về tính chất: Cao su polyme nhiệt dẻo Khi cho lưu huỳnh vào cao su, nguyên tử lưu huỳnh hóa trị hai tách mối nối hai nguyên tử cacbon mạch để nối mạch cao su với theo hướng cắt ngang Ngun tử lưu huỳnh có vai trị cầu nối phân tử cao su nhận mạch không gian gọi cao su lưu hóa Với hàm lượng từ (1÷5)% lưu huỳnh cao su có mạch lưới thưa, mềm đàn hồi cao Khi mà hàm lượng lưu huỳnh cho vào tối đa 30% cao su bão hòa lưu huỳnh trở nên cứng khơng đàn hồi được, gọi làebonit 2.1.2 Phânloại Có hai loại cao su cao su thiên nhiên cao su nhân tạo - Cao su thiên nhiên lấy từ nhựa cao su Khi lấy có màu trắng đục, để lâu ngồi ánh sáng biến thành màunâu - Cao su nhân tạo vật liệu polyme tương tự cao su thiên nhiên, người điều chế từ chất hữu đơn giản, thường phản ứng trùng hợp.Ví dụ: Cao su Butadien (cao su Buna), cao su Isopren Cao su thường dùng công nghiệp cao su lưu hóa tức pha thêm (1÷2)% lưu huỳnh, nhằm tăng tính đànhồi 2.1.3 Tínhchất Tính chất bật cao su tính đàn hồi Cao su lưu hóa giữ tính đàn hồi khoảng nhiệt độ 200C 1000C Cao su có số tính chất q khác như: Độ bền cao, chịu mài mòn tốt, khơng thấm nước khí, có khả dập tắt rung động, cách điện, cách nhiệt tốt, chịu tác dụng hóa học axit, kiềm, khối lượng riêngnhỏ Nhược điểm cao su: Bị giảm dần tính chịu tác dụng ánh sáng nhiệt độ, bị hịa tan số dung mơi hữu xăng,dầu 2.1.4 Công dụng Cao su sử dụng rộng rãi công nghiệp đời sống Trong ngành khí, cao su dùng rộng rãi để chế tạo sản phẩm sau : - Đai truyền chuyển động, đai truyền vận chuyển (băng tải vận chuyển cát, đá,than ) - Vịng đệm làm kín bề mặt tiếp xúc chi tiết máy nhằm tránh chảy dầu, nước, tránh dị khí, tránhbụi -97- - Ống dẫn chất lỏng, chất khí chịu áp suấtthấp - Chế tạo vật phẩm cáchđiện 2.2 Phânloại 2.2.1 Cao su thiênnhiên Cao su thiên nhiên lấy từ nhựa lồi có nguồn gốc từ rừng nhiệt đới châu Mỹ Latinh châu Á, tên gọi hêvêa Nhựa hêvêa chảy có tên gọi latex Latex hỗn hợp màu trắng, đục có khoảng 40% hạt cao su khơ nằm lơ lửng nước, có chứa số chất hịa tan Latex ổn định sau chảy khỏi thời gian ngắn, sau bắt đầu keo tụ, hạt cao su tách khỏi pha lỏng có mùi hôi Để ngăn ngừa keo tụ ta cho thêm vào latex 0,15% NH3 ổn định lâudài Tính chất chung cao su thiên nhiên: - Tỷ trọng: (0,91 ÷0,93) g/cm3 - Nhiệt dung:0,45-0,5cal/g.0C Ở nhiệt độ (80-100)0C trở nên dẻo, -700C bị dòn bị phân hóa 2000C 2.2.2 Cao su tổng hợp (nhântạo) a Cao su divinyl(C4H6)n Còn gọi butadien tên gọi monome ban đầu để tổng hợp thành butadien Cao su divinyl bị mài mịn cao su thiên nhiên, độ bền nhiệt, tính chịu nhiệt lạnh chống xé rách Công dụng: Làm lốp xe oto, xe máy, xe đạp, áo mưa, găng tay, sản phẩm cơng nghiệp,… Hình 6-2 Cơng thức cấu tạo cao su divinyl b Cao su cloropren (buna-C) Nguyên liệu để sản xuất từ axetylen trùng hợp thành monome cloropren Tính chất: -98- - Khối lượng riêng  = (1,21÷1,25)g/cm3 - Giới hạn bền kéo:(2÷2,65)g/cm3 - Độ dãn dài tương đối:(600÷750) - Nhiệt độ làm việc:(100÷130)0C - Nhiệt độ chịu lạnh:-340C Cao su cloropren khơng ăn mịn đồng, chống lão hóa ozon tốt, đàn hồi tốt, chống rung tốt, ổn định dầu mỡ, nhiên liệu Tính chịu nhiệt chịu lạnh Công dụng: Làm bọc dây điện, dây cáp cao áp c Cao su chống mài mịn(adipren) Cao su có tính chống mài mịn cao, độ bền cao, độ đàn hồi tốt, ổn định dầu mỡ, ổn định xạ Nhiệt độ làm việc từ 100÷1300C Cơng dụng: Làm làm xe ơtơ, xe tải, gót giày… d Cao su chịunhiệt Được sản xuất từ cao su silicon chưa lưu hóa có cấu tạo mạch thẳng Thường dùng cao su dimetyl siloxan Nhiệt độ làm việc từ (-55 ÷250)0C, tính bám dính kém, bị nở môi trường dung môi, độ bền thấp, tính thấm khí cao, chống mài mịn Tính chất: Khối lượng riêng = 2,13 g/cm3, điện trở riêng: 9,4.1014 Ω.m Công dụng: Làm chi tiết chịu nhiệt độ cao phận máy móc VẬT LIỆUCOMPOSITE 2.1 Khái niệm chung vật liệucomposite 2.1.1 Địnhnghĩa Compozit vật liệu tổ hợp từ hai vật liệu có chất khác nhau.Vật liệu tạo thành có đặc tính trội đặc tính thành phần xác định riêng rẽ 2.1.2 Đặc tínhchung - Một vật liệu Compozit gồm hay nhiều pha gián đoạn phân bố pha liêntục - Khi vật liệu gồm nhiều pha gián đoạn gọi Compozit hỗn tạp Pha gián đoạn thường có tính trội pha liêntục - Pha liên tục gọi lànền -99- - Pha gián đoạn gọi cốt hay vật liệu tăngcường - Cơ tính vật liệu Compozit phụ thuộcvào: + Cơ tính vật liệu thành phần + Luật phân bố hình học vật liệu cốt + Tác dụng tương hỗ vật liệu thành phần 2.1.3 Phân loại vật liệu Compozit a Phân loại theo hìnhdạng Theo hình dạng vật liệu thành phần Compozit phân thành hai loạilớn - Vật liệu Compozit cốt sợi: Khi vật liệu cốt dạng sợi, sợi sử dụng dạng liên tục, gián đoạn, sợi ngắn,vụn… - Người ta điều khiển việc phân bố phương sợi để có vật liệu dị ứng theo ýmuốn - Vật liệu Compozit cốt hạt: Khi vật liệu có dạng hạt, hạt khác sợi chỗ, khơng có kích thước ưutiên b Phân loại theo chất vật liệu thànhphần Dựa vào chất vật liệu có : - Compozit hữu cơ, có nhiệt độ từ(200÷300)0C - Compozit kim loại (hợp kim titan, hợp kim nhôm…) chịu nhiệt độ6000C - Compozit khống (gốm): Có thể chịu nhiệt độ trên10000C 2.2 Phânloại 2.2.1 Compositehạt Cấu tạo gồm phần tử cốt dạng hạt đẳng trục phân bố Các phần tử cốt pha cứng bền - Composite hạt thô polyme: Hạt cốt thạch anh, thủy tinh, oxit nhôm sử dụng phổ biến sinh hoạt: Cửa, tường ngăn, trầnnhà,… - Composite hạt thô kim loại: Hạt cốt phần tử cứng W, Ti, Ta Co dùng làm dụng cụ cắt, khuôn kéo, khuôndập, - Composite hạt thô gốm: Điển hình bê tơng Cốt tập hợp hạt rắn: Đá, sỏi,… liên kết với xi măng -100- - Composite hạt mịn: Các phần tử cốt có kích thước nhỏ, cứng ổn định nhiệt cao, phân bố kim loại hay hợp kim, đượ sử dụng lĩnh vực nhiệt độ cao a) b) Hình 6-3 Sơ đồ phân bố cốt sợi: a) Một chiều songsong b) Ngẫu nhiên, rối mộtmặt 2.2.2 Composite dạng sợi Đây loại vật liệu liên kết quan trọng nhất, dang nghiên cứu sử dụng phổ biến Cấu tạo gồm cốt dạng sợi phân bố theo quy luật thiết kế Gồm loại sau đây: - Composite sợi thủy tinh: Hiện vật liệu thông minh nhất, cốt sợi thủy tinh, polieste, dùng nhựabakelit Công dụng: Làm mui xe hơi, thùng xe lạnh, sitec, mũi may bay, … - Composite sợi cacbon: Cốt sợi cacbon hay sợi cacbon thủy tinh Nền epoxi-phenol hay polieste haycacbon Công dụng: Thân máy bay quân sự, phần lái cánh tàu bay, thùng xe hơi, công nghiệp tàu thủy, đĩa ma sát,… - Compostie hữu cơ: Cốt sợi polime, polime Công dụng: Vật liệu cách điện, cách nhiệt, kết cấu oto, máybay VẬT LIỆU GỐM - THỦYTINH 3.1 Gốm 3.1.1 Bản chất phân loạigốm Gốm vật liệu nhân tạo có sớm lịch sử lồi người Khởi đầu khái niệm gốm dùng để vật liệu chế tạo từ đất sét, cao lanh (gồm đất nung) Về sau, với phát triển khoa học kỹ thuật, khía niệm -101- mở rộng bao gồm thêm đồ sứ loại vật liệu sở oxyt chất vô oxyt Phương pháp chế tạo gốm điển hình phương pháp thiêu kết bột hợp kim bột Tạo hình ngun liệu dạng bột có liên kết tạm thời, sau nung lên nhiệt độ cao để liên kết khối Theo thành phần hóa học gồm loại gốm sau: gốm silicat, gốm oxyt, gốm chịu lửa 3.1.2 Gốmsilicat Gốm silicat gọi gốm truyền thống loại chế tạo từ vật liệu silicat thiên nhiên độ thấp, chủ yếu từ đất sét cao lanh để tạo nên sản phẩm gốm xây dựng ( gạch, ngói, ống dẫn, sứ vệ sinh, ), gốm gia dụng ( ấm chén, bát đĩa) gốm cơng nghiệp ( cách điện, bền hóa,nhiệt) a Đất sét: Là silicat nhơm gồm có Al203 Si02 nước ngậm Tính chất biến đổi phụ thuộc vào lượng tạp chất mà chủ yếu oxit (Fe, Ba, Ca, Na, K…) hữu Khi hịa tan đất sét vào nước tạo hỗn hợp có độ dẻo cao b Cao lanh: Là khống phổ biến đất sét có cơng thức Al 203 Si02.H20 Ngồi đất sét, cao lanh cịn dùng nguyên liệu phụ thạch anh SiO2 làm chấtđộn Quy trình sản xuất gốm silicat sau: - Gia công, tuyển chọn nguyên liệu: Quặng thô nghiền mịn, sàng để có độ hạt theo yêucầu - Cân, trộn phốiliệu - Nhào luyện phối liệu (đưa thêm nước vào với lượng khác để tạo độ dẻo thíchhợp) - Tạo hình sản phẩm theo cách tùy thuộc vào độẩm: + Phương pháp bán khô phối liệu có độ ẩm từ 8÷12% đầm nén khn + Phương pháp dẻo với phối liệu có độ ẩm 12÷25%, tính dẻo cao tạo dáng tay hay dụng cụ, máy chuyên dùng + Phương pháp đúc rót với phối liệu có hàm lượng nước cao, phối liệu có dạng hồ rót vào khn thạch cao, khuôn hút nước để lại sản phẩm mộc -102- - Sấy - Nung đến nhiệt độ từ 900÷14000C hay cao tùy thuộc vào thành phần, tính yêu cầu sản phẩm: gạch nhiệt độ 900 0C, sứ: 14000C, gốm cao alumin: 16000C Trong trình nung mật độ gốm tăng lên tính cải thiện Khi gốm nung đến nhiệt độ cao có xảy số phản ứng đáng quan tâm thủy tinh hóa: Sự hình thành thủy tinh lỏng, chảy điền kín lỗ hổng sản phẩm co thêm Khi nguội, pha nóng chảy đơng đặc lại tạo liên kết bền, sảnphẩm 3.1.3 GốmOxyt Gốm oxyt gốm có thành phần hóa học đơn oxyt (Al 2O3, TiO2) hỗn hợp oxyt xác định khác (ví dụ: MgO Al 2O3, BaO.TiO2) thành phần khơng có TiO2 Khác với gốm silicat, gốm oxyt có độ tinh khiết hóa học cao hẳn (tỷ lệ tạp chất thấp ) tỷ lệ pha tinh thể cao hẵn Ứng dụng để làm vật liệu kỹ thuật có độ bền nhiệt độ bền học cao Có thể chia thành nhómsau: - Gốm oxyt sở oxyt có nhiệt độ nóng chảy cao Tiêu biểu Al2O3 (20500C), MgO (28500C), ZrO2 (2500÷26000C), MgO.Al2O3(21350C) cơng nghệ gốm tinh, thiêu kết nhiệt độ cao với tổ chức tinh mịn toàn tổ chức pha Ứng dụng: Được dùng làm chén, nồi nấu kim loại, dùng làm vật liệu cắt, hạt mài,… - Gốm sở TiO2có tính chất đặc biệt (điện môi, sắt từ, áp điện) sử dụng rộng rãi kỹ thuật điện điệntử - Gốm sở Fe2O3 oxyt kim loại nặng Gốm sở Fe2O3 oxyt kim loại nặng khác thuộc nhóm Fe tạo vật liệu bán dẫn vật liệutừ - Gạch chịu lửa Vật liệu chịu lửa loại vật liệu để xây lò như: Luyện kim, thủy tinh, hơi, nung kim loại, nhiệt luyện,… Có khả chịu nhiệt độ cao lớn 15000C Các loại gạch chịu lửa thường dùng: Dinat (Silica với SiO2 lớn 93%), Samit (là gốm thơ Al2O3-SiO2), gạch kiềmtính,… 3.2 Thủy tinh 3.2.1 Cấu tạo thủytinh Trạng thái thủy tinh hóa dạng riêng trạng thái vơ định hình vật chất Khi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn vơ định hình -103- q trình nguội nhanh tăng độ nhớt tổ chức khơng trật tự, đặc trưng trạng thái lỏng giữ nguyên lại trạng thái rắn Trong thành phần thủy tinh vơ gồm có: Oxyt Silic (SiO 2), B2O2, MgO, NaO Ngồi cịn có oxyt nhơm, sắt, chì, titan, Be,… 3.2.2 Phân loại thủytinh a Phân loại theo chất hóahọc - Thủy tinh alumosilicat(Al2O3.SiO2) - Thủy tinh Bosilicat(B2O2.SiO2) - Thủy tinh alumobosilicat(Al2O3.B2O2.SiO2) - Thủy tinh alumophotphat(Al2O3.P2O5) b Theo côngdụng - Thủy tinh kỹ thuật (thủy tinh quang học, kỹ thuật điện, thínghiệm) - Thủy tinh xây dựng (làm cửa, kính, gạch thủytinh…) - Thủy tinh sinh hoạt (chậu, bát, đĩa, gươngsoi…) 3.2.3 Tính chất thủytinh - Thủy tinh có tính chất vơ hướng - Cơ tính: Có độ bền nén cao (50÷200)kg/mm2, giới hạn bền kéo thấp (3-9)kg/mm2, modun đàn hồi cao, độ dai va đậpthấp - Tính chất quang học: Tính suốt, phản xạ, tán xạ, hấpthụ - Hệ số giãn nở nhiệt nhỏ, tính chịu nhiệt tương đốicao NHIÊN LIỆU ÔTÔ 4.1 Xăng 4.1.1 Đặcđiểm Xăng loại nhiên liệu dùng cho động đốt trong, đốt cháy tia lửa điện (gọi động xăng) Ngoài xăng cịn dùng để hồ tan số hố chất khác, gọi xăng hoà tan - Xăng nhiên liệu lỏng, dễ bốc hơi, dễ bốc cháy có mùi đặctrưng - Xăng khơng hồ tan nước, có khối lượng riêng  =0,7g/cm3 - Trong xăng có chứa khoảng 86% cacbon 14% hiđrơ, ngồi cịn có tạp chất khác vời lượng không đáng kể, như: Oxy, nitơ lưuhuỳnh 4.1.2 Tínhchất -104- - Tính bốc tốt để máy khởi động dễ dàng đảm bảo cho động làm việc liêntục - Tính chống kích nổ tốt Sự kích nổ tượng cháy nổ bình thường xăng, gây tiếng nổ kim loại, động làm cho động bị nóng, gây mịn nhanh - Để đảm bảo tính cháy nổ tốt, u cầu xăng phải có số ơctan cao, xăng khó kích nổ máy chạy phát công xuất lớn Muốn vậy, ta phải pha thêm lượng chì nhỏ vào xăng (gọi xăngchì) - Có ổn định cao hốhọc - Khơng tạo lớp nhựa bị biến chất, tạo nên lớp muội than, buồng cháy động khơng lẫn tạp chất ăn mịn, khơng lẫn cặn bẩn, không làm han gỉ chi tiết độngcơ 4.1.3 Công dụng Xăng dùng chủ yếu cho động đốt trong, ngồi cịn có loại để hịa tan cao su, có loại xăng dùng để tách dầu mỡ động vật thựcvật 4.1.4 Cách bảoquản Xăng dễ bốc hơi, dễ bốc cháy, dễ gây nổ Do nguy hiểm, qua trình bảo quản xăng phai cẩn thận chu đáo, có phương thức bảo quản an tồn: - Để thùng kín, khơng bị dị rỉ, khơng để lẫn vào nước tạpchất - Để nơi thoáng mát tuyệt đối cấmlửa - Khi mở lắp thùng xăng phải nhẹ nhàng, không gõ mạnh hay quăng quật, khơng dùng miệng hút xăng thành phần xăng có chứa chì, ngun tố độc hại cho conngười 4.2 Dầudiezen a Đặc điểm Dầu diezen nhiên liệu dùng cho động diezen Nhiên liệu phun vào buồng cháy dạng sương mù, gặp khơng khí nén có áp suất nhiệt độ cao nhiên liệu tự bốc cháy Diezen chất lỏng suốt Khối lượng riêng  = (0,78÷0,86) g/cm3 Thành phần gồm có: C = (86÷87)%; H2 = (12÷14)%, cịn lại oxy tạp chất khác -105- b Tính chất Đảm bảo số xetan, xetan đặc trưng cho cháy chậm nhiên liệu diêzen buồng cháy động Nếu xetan lớn cháy chậm nhỏ, động diêzen dễ nổ làm việc càngêm - Độ nhớt: Phải đảm bảo có độ nhớt dầu diêzen theo quy định, để đảm bảo nhiệm vụ bôi trơn cho chi tiết bơm cao áp vòi phun nhiên liệu - Hàm lượng chất dính: Biểu thị khả chống lại tạo thành muội than q trìnhcháy c Cơngdụng Dầu diêzen dùng cho loại động diêzen (ôtô, máy kéo, cơngtennơ…) Dầu diêzen kí hiệu chữ kèm theo chữ số đằng sau để vùng sử dụng mùa sử dụng d Cách bảoquản Việc bảo quản nhiên liệu điêzen nguy hiểm bảo quản xăng, đầy đủ quy định trình bảo quản xăng 4.3 Dung dịch trơnnguội a Tác dụng dung dịch trơnnguội Các dung dịch trơn nguội sử dụng cắt gọt kim loại để tưới lên dao cắt vật gia công Dung dịch trơn nguội có tác dụng sau: - Làm nguội dao cắt vật gia cơng, nhờ làm tăng tuổi thọ dao góp phần làm tăng độ xác chitiết - Làm cho biến dạng dẻo kim loại cắt gọt dễ dàng hơn, nhờ làm giảm cơng tiêu hao máy cắt để cắtgọt - Bôi trơn: Làm giảm ma sát dao phơi, nhờ làm giảm mịn dao q trình giacơng - Đẩy phơi kim loại khỏi vùng cắtgọt b Các dung dịch trơn nguội thườngdùng Các dung dịch trơn nguội thường dùng: Nước xà phịng, sunfuaphendon, natricacbonnat, êmuxi, dầu nhờn Trong êmuxi dùng nhiều rẻ tiền hiệu làm trơn nguội tốt Êmuxi hỗn hợp nước, dầu khống vật, xà phịng natricacbonnat -106- Việc lựa chọn dung dịch trơn nguội phụ thuộc vào phương pháp công nghệ cắt gọt kim loại, loại dụng cụ cắt vật liệu gia công 4.4 Dầu-mỡ a Tác dụng dầumỡ - Làm giảm ma sát bề mặt tiếp xúc chi tiết máy, nhờ làm giảm mài mòn chi tiết tiêu hao lượng masát - Làm mát chi tiết trình máy làm việc, dầu dầu có tác dụng truyền dẫn nhiệt ngồi nhờ hệ thống dẫn dầu chuyển động liêntục - Làm bề mặt chi tiết máy, nhờ hạn chế mài mịn chi tiếtmáy - Tạo lớp bảo vệ chống ăn mòn kimloại b Dầunhờn Dầu nhờn chế biến từ dầu mỏ, có màu đen, màu lục màu nâu Dầu nhờn phân thành nhóm chủ yếu sau: - Dầu nhờn cho động (bôi trơn cho động máy bay, cầu ô tô, máykéo ) - Dầu truyền động (dùng bôi trơn hộp số, hộp giảmtốc ) - Dầu côngnghiệp - Dầu đặc biệt c Mỡ Mỡ chất bơi trơn thể đặc, có màu vàng nhạt, nâu sẫm đen Mỡ thường dùng để bảo quản dụng cụ, chi tiết máy lúc vận chuyển chờ sử dụng Mỡ sử dụng để bôi trơn phận khó giữ dầu, khó tra dầu, lâu phải thay dầu bơi trơn.Vídụ: - Mỡ để bảo quản kim loại, chi tiết máy, dụng cụ thường dùng loại CΠ 11, CΠ - YCT -1 - Mỡ bôi trơn bánh cầu trục, bánh tốc độ chậm Thường dùng mỡ Graphit(YCA) - Mỡ bôi trơn trục động điện, máy phát điện, trục cán Dùng mỡ Cơngsstalin ITB-1 -13 -107- CÂU HỎI ƠN TẬP CHƯƠNG Nêu định nghĩa, tính chất phạm vi sử dụng chấtdẻo Kể tên loại chất dẻo thườnggặp Nêu công dụng kể tên dụng cụ trơnnguội Nêu công dụng yêu cầu chất bôi trơn Kể tên loại dầu mỡ bơi trơn thườngdùng Nêu định nghĩa, tính chất phân loại vật liệucompozit Nêu tính chất chung yêu cầu dầumỡ Nêu đặc điểm, công dụng cách bảo quảnxăng Nêu đặc điểm, công dụng cách bảo quản dầuđiêzen -108- TÀI LIỆU THAM KHẢO Nghiêm Hùng (2002) Giáo trình vật liệu học sở Nhà XB Khoa Học Kỹ Thuật HàNội Nghiêm Hùng, Nguyễn Văn Tư Giáo trình vật liệu học Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Ths Châu Minh Quang Giáo trình vật liệu khí Trường Đại Học Công Nghiệp TP.HCM KS Nguyễn Thị n (2005) Giáo trình vật liệu khí Nhà Xuất Bản Hà Nội -109- ... người ta phân biệt bốn nhóm vật liệu sau: - Nhóm 1: Vật liệu kimloại - Nhóm 2: Vật liệu v? ?cơ - Nhóm 3: Vật liệu hữucơ - Nhóm 4: Vật liệucomposite a Vật liệu kimloại - Vật liệu kim loại (hình 1-1a)... trung gian vật liệu vô với hữu cơ, song gần vật liệu hữu cơhơn 1.2 Vai trò vật liệu cuộcsống Trong nhóm vật liệu kể vật liệu kim loại có vai trị định đến phát triển xã hội kỹ thuật Đó vật liệu để... bền nhiệt độ cao, bền hóa học vật liệu kim loại vật liệu hữucơ Vật liệu vơ điển hình như: Bê tông, xi măng, gạch, đá, thủy tinh, gốm… c Vật liệu hữu -Polyme Vật liệu (hình 1-1c) phần lớn có nguồn