Đang tải... (xem toàn văn)
Để phục vụ cho học viên học nghề và thợ sửa chữa ô tô những kiến thức cơ bản cả về lý thuyết và thực hành bảo dưỡng, sửa chữa các hệ thống trên ô tô. Giáo trình Vật liệu được biên soạn với mong muốn sẽ giúp cho học sinh, sinh viên nắm vững hơn kiến thức về ô tô. Nội dung giáo trình bao gồm 3 chương và được chia thành 2 phần, phần 1 cung cấp những kiến thức về nhôm và hợp kim nhôm, gang và thép. Mời các bạn cùng tham khảo.
GIAO T TRÌNH MƠN VẬT LIỆU HỌC TRINH BO CAO DANG ^ NGHỀ: CÔNG NGHỆ Ô TÔ [ AI CÀ LỜI GIỚI THIỆU Để phục vụ cho học viên học nghề thợ sửa chữa ô tô kiến thức lý thuyết thực hành bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống ô tô Hoặc học nghề khí Tơi có biên soạn giáo trình: Vật liệu học với mong muốn giáo trình thức ô tô Cơ ứng chương: Chương1 Nhôm Chương Gang giúp cho học sinh, sinh viên nắm vững kiến dụng biên soạn, nội dung giáo trình bao gồm ba hợp kim nhôm thép Chương Vật liệu phi kim loại Kiến thức giáo trình biên soạn theo chương trình dạy nghề Tổng cục Dạy nghề phê duyệt, xếp logic đọng Sau mơi học có tập kèm dé sinh viên nâng cao tính thực hành mơn học Do đó, người đọc hiểu cách dễ dàng nội dung chương trình Mỗi Chương biên soạn với nội dung gồm: số nội dung vật liệu dùng để chế tạo ô tô, số nhiên liệu đốt cháy, nhiên liệu bôi trơn sử dụng ô tô _ Mac du da có gắng, chắn khơng tránh khỏi sai sót, tác giả rât mong nhận ý kiên đóng góp người đọc đề lân xuât sau giáo trình hồn thiện Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2017 ĐÈ MỤC MỤC LỤC TRANG Chương Nhôm va hợp kim nhôm 1.1 Giản đồ nhôm 1.2 Dac điềm nhôm hợp kim nhôm 1.3 Phân loại hợp kim nhôm 1.4 Quan sát tổ chức tế vi hợp kim nhôm Chương Gang thép 2.1 Giản đồ sắt - bon 2.2 Đặc điểm sắt thép 2.3 Gang 2.4 Thép kết cầu 2.5 Thép hợp kim 2.6 Quan sát tô chức tế vi gang thép Chương Vật liệu phi kim loại 3.1 Chất dẻo 3.2 Cao su - amiang 3.3 Vật liệu bôi trơn làm mát 3.4 Nhiên liệu 10 13 15 20 20 27 30 40 60 66 66 66 67 75 GIAO TRINH MON HOC VAT LIEU HOC Mã số môn học: MH 10 L Vị trí, tính chất mơn học: ~ Vị trí mơn học: Mơn học bồ trí giảng dạy song song với mơn học/ mơ đun sau: MH 07, MH 08, MH 09, MH 11, MH 12, MH13, MH 14, MH 15, MH 16, MD 17, MD 18, MD 19 - Tính chất: Là mơn sở nghề bắt buộc - Có ý nghĩa vai trò quan trọng việc cung cấp kiến thức kỹ cho học sinh, sinh viên học nghề công nghệ ô tô Mục tiêu môn học: - Vẽ giải thích được: giản đồ nhơm — silic; giản đồ sắt — bon - Trinh bày đặc điểm, phân loại ký hiệu loại hợp kim nhôm, gang thép - Nhận dạng loại hợp kim nhơm, gang thép - Trình bày cơng dụng, tính chất, phân loại dầu, mỡ bơi trơn, nước làm mát , xăng, dầu diesel dùng ô tô - Tuân thủ quy định, quy phạm vật liệu học - Rèn luyện tác phong làm việc nghiêm túc, cân thận II Nội dung tổng quát phân phối thời gian: Sé TT | Tên chương, mục | Nhôm hợp kim nhôm 1.1 Giản đồ nhôm - nguyên tố hợp kim 1.2 Đặc điểm nhơm hợp Thời gian (giị) a & z Tông Lý, số | thuyêt| 15 Thực hành Bài tập Kiểm tra (LT TH) ~ kim nhôm = Ờ 1.3 Phân loại hợp kim nhôm 1.4 Quan sat té chire tế vi hợp kim nhôm 5 II | Gang va thép 2.1 Giản đồ sắt - bon 21 14 2.2 Đặc điểm sắt thép 0 2.3 Gang 0 2.4 Thép kết cầu 3 0 2.5 Thép hợp kim oan ovat lên tô chức tê vi 5 Vật liệu phi kim loại § 3.1 Chất dẻo 2 0 3.2 Cao su - amiang - compozit 22 0 3.3 Vật liệu bôi trơn làm mát 2 0 3.4 Nhiên liệu 45 30 12 Tong cong CHƯƠNG NHÔM VÀ HỢP KIM CỦA NHÔM Mã số chương 1: MH 09 - 01 Mục tiêu: ~ Vẽ giải thích giản đồ nhơm - silic ~ Trình bày đặc điểm, phân loại ký hiệu loại hợp kim nhôm - Nhận dạng hợp kim nhôm - Tuân thủ quy định, quy phạm vật liệu học Nội dung: 1.1 GIẢN ĐỊ NHƠM Mục tiêu: ~ Vẽ giải thích giản đồ nhơm - silic 1.1.1 Giản đồ nhơm — ngun tố hợp kim Để có độ bền cao người ta phải hợp kim hóa nhơm tiến hành nhiệt luyện, hợp kim nhơm có vị trí quan trọng chế tạo khí xây dựng Khi đưa nguyên tố hợp kim vào nhôm (ở trạng thái lỏng) thường tạo nên giản đồ pha AI - nguyên tố hợp kim biểu thị hình 1.1, tiên (khi lượng ít) nguyên tố hợp kim hòa tan vào AI tạo nên dung dịch rắn thay thé ơœ AI, vượt giới hạn hòa tan (đường CF) tạo thêm pha thứ hai (thường hợp chất hóa học hai ngun tơ), sau vượt q giới hạn hòa tan cao (điểm C hay C') tạo tỉnh dung dịch ran pha thir hai ké Do dựa vào giản đồ pha hệ hợp kim nhôm có thé phân thành hai nhóm lớn biến dạng đúc T° L+ Pha thử II Hop kim AL bién dang e ‘ ba Cc Hop kim AL duc + t $ — : ' &-f oak ' OL AL g+Phathứil Khong hoa bén duge %s Ngun tơ hợp kim băng nhiệt luyện Hình 1.1 Góc nhơm giản đồ pha AI - ngun tố hợp kim - Hop kim nhôm biến dang 18 hợp kim với hàm lượng thấp nguyên tố hợp kim (bên trái điểm C, C') tùy thuộc nhiệt độ có tơ chức hồn tồn dung dịch rắn nhơm nên có tính dẻo tốt, dễ dàng biến dạng nguội hay nóng Trong loại cịn chia hai phân nhóm khơng có hóa bền nhiệt luyện + Phân nhóm khơng hóa bền nhiệt luyện loại chứa hợp kim (bên trái F), nhiệt độ có tơ chức dung dịch rắn, khơng có chuyền biến pha nên khơng thể hóa bền nhiệt luyện, hóa bền biến dạng nguội mà thơi + Phân nhóm hóa bền nhiệt luyện loại chứa nhiều hợp kim (từ điểm F đến C hay C’), nhiệt độ thường có tơ chức hai pha (dung dịch rắn + pha thứ hai), nhiệt độ cao pha thứ hai hòa tan hết vào dung dịch rắn, tức có chuyền pha, nên ngồi biến dạng nguội có thê hóa bền thêm nhiệt luyện Như hệ hợp kim với độ hòa tan nhôm biến đổi mạnh theo nhiệt độ có thê có đặc tính - Hợp kim nhơm đúc hợp kim với nhiều hợp kim (bên phải điểm C, €'), có nhiệt độ chảy thấp hơn, tổ chức có tỉnh nên tính đúc cao Do có nhiều pha thứ hai (thường hợp chất hóa học) hợp kim giịn hơn, khơng thể biến dạng dẻo Khả hóa bền nhiệt luyện nhóm có khơng cao khơng có biến đổi mạnh tơ chức nung nóng Ngồi hợp kim sản xuất theo phương pháp truyền thống cịn có hợp kim nhơm chế tạo theo phương pháp khơng truyền thống, hợp kim bột (hay thiêu kết) hợp kim nguội nhanh 1.1.2 Giản đồ hợp kim nhôm - mangan Theo giản đồ pha AI - Mn, giới hạn hòa tan cao Mn AI (dung dịch rắn ø) 1,8% 659°C va giảm nhanh theo nhiệt độ, vượt giới hạn hòa tan hai nguyên tố kết hợp với thành Al6Mn Với thành phần œ dùng với (1,0 + 1,6)%Mn phải thuộc hệ hóa bền nhiệt luyện, song thực tế tạp chất thường có Fe, S¡ độ hịa tan Mn giảm nhanh (ví dụ với 0,1%Fe 0,65%Si 500°C nhơm hịa tan 0,05%Mn), khơng có biến đổi giới hạn hịa tan mangan theo nhiệt độ nên hệ hóa bền biến dạng nguội Về tính, hợp kim biến dang hệ AI - Mn nhạy cảm với biến dang nguội (giới hạn chảy tăng + lần) có nhiệt độ kết tỉnh lại tăng lên, cịn hình thành pha dạng nhỏ mịn, phân tán Hợp kim AI - Mn dễ biến đạng dẻo, cung cấp dạng bán thành phẩm khác (lá mỏng, thanh, dây, hình, ống ) chống ăn mịn tốt khí dễ hàn, dùng để thay mác AA 1xxx yêu cầu tính cao 1.1.3 Giản đồ hợp kim nhôm — magiê Như thấy từ giản đồ pha Al - Mg, giới hạn hòa tan Mg Al thay đổi mạnh theo nhiệt độ: 15% 451C, không đáng kê nhiệt độ thường, vượt giới hạn hòa tan hai nguyên tố kết hợp với thành Mg;Al; (pha trén giản đồ) song lại phân bố biên hạt với dạng liên tục, tác hại mạnh đến tính chống ăn mòn (gây ăn mòn tỉnh giới ăn mòn ứng suất) Vì sau biến dang nguội hợp kim ủ ồn định hóa 300%C để tránh kết tụ hợp chất biên giới Để tránh tạo nên lưới Mg;Al; người ta thường dùng < 4%Mg, số trường hợp đặc biệt có thê lên tới (6 + 7)% đạt độ bền cao dễ bị ăn mòn hơn, với mác điển hình AA 5050, AA 5052, AA 5454 1.1.4 Giản đồ hợp kim nhôm - silic Hợp kim nhôm - silic đúc đơn giản gồm hai cấu tử với 10 - 13%Si (AA 423.0 hay AA2) Theo giản đồ pha Al - Si (hinh 1.2) với thành phan nhu hợp kim có nhiệt độ chảy thap nhat, tơ chức hâu tính với tính ti Hình 1.2 Góc AI giản đồ AI— Sĩ (dường châm châm ứng với biên tính) đúc tốt Tuy đúc thông thường dễ bị tổ chức tỉnh thô tỉnh thể silic thứ (trước tỉnh) biểu thị hình 1.3a, S¡ thứ thơ to va Si cing tinh dạng kim vết nứt bên trong lịng dung dịch ran (thực chất nhơm nguyên chất với tính thấp, ơy = 130MPa, = 3%) Néu qua biến tính mudi Na (2/3NaF + 1/3NaCl) voi § tỷ lệ (0,05 + 0,08)%, điểm tỉnh hạ thấp xuống khoảng (10 + 20)°C va dịch cling thiện sang phải, tinh (a + tỉnh mạnh Si), tính, hợp kim luôn trước tỉnh với tổ chức œ nhờ kết tỉnh với độ nguội lớn nên Sỉ nhỏ mịn (hạt tròn, nhỏ) biểu thị hình 1.3b, làm cải 6, = I80MPa, = 8% Tuy nhiên với tính khơng đáp ứng u cầu thực tế nên thường sử dụng Trong thực tê thường sử dụng silumin phức tạp tức Sĩ cịn có thêm Mg Cu Hình 1.3 Tỗ chức tế vi hợp kim AI- (10+ 13)%Si: a khong bién tinh, —b c6 qua bién tinh Cac hop kim Al - Si - Mg(Cu) Là hợp kim với khoảng Sĩ rộng (Š + 20)% có thêm Mg (0,3 + 0,5)% để tạo pha hóa bền Mg)Si nên hệ Al-Si-Mg (ví dụ mác AA 356.0) phải qua nhiệt luyện hóa bền Cho thêm Cu (3 + 5%) vào hệ Al-Si-Mg kẻ cải thiện thêm tính có tính đúc tốt (do có thành phan gan với tỉnh AI-Si-Cu) nên dùng nhiéu dic piston (AA 390.0, AJI26), nap may (A1714) động đốt Hợp kim nhơm cịn dùng làm trượt Trong năm gần bất đầu đưa vào sử dụng hợp kim nguội nhanh hợp kim bột thiêu kết 1.2 ĐẶC ĐIÊM CỦA NHÔM VÀ HỢP KIM NHƠM Mục tiêu: ~ Trình bày đặc điểm loại hợp kim nhôm 1.2.1 Nhôm Là kim loại màu có ánh kim (ánh bạc), khối lượng riêng 2,7ø/cm? nhẹ sắt lần thường sử dụng công nghệ hàng không vận tải điện xa 1.2.1.1 Đặc tính chủ yếu - Dẫn điện tốt, độ dẫn điện nhôm 62% đồng nhiên khối lượng riêng đồng gấp 3,3 lần nhơm để có đặc tính dẫn ... A(53 9-0 ); B (14 9 9-0 5); E (11 47 - 2 ,14 ); F (11 47 - 6,67); J (14 99 - 0 ,16 ); _K (727 - 6,67); Q( 0-0 ,006); P (727 - 0,02); C (11 4 7-4 3); G( 911 - 0); L(O- 6,67); —S (727 - 0,80) D ( ~12 50 - 6,67); H (14 99... Loại đúc 1xxx - nhôm (= 99,0%), 1xx.x - nhôm thỏi thương phẩm, 2xxx 2xx.x - AI - Cu, - AI - Cu, AI - Cu - Mg, 3xxx - AI - Mn, 3xx.x - AI - Sĩ - Mg, AI - Sĩ - Cu, 4xxx - AI - Sĩ, Axx.x - Al - Si,... nhỏ đến lớn Gang ,thép sử dụng giấy mài: 12 0-2 4 0-4 0 0-6 0 0-8 0 0 -1 00 0 -1 200 Kim loại mầu hợp kim mầu: 12 0-2 4 0-4 0 0-6 0 0-8 0 0 -1 00 0 -1 20 015 0 0-2 000 Số lớn thường độ hạt mịn Để tránh rách giấy nhám mài, ta