1.7.5.1. Ba vùng tinh thể của thỏi đúc
Các thỏi (thép) đúc thường có tiết diện tròn hoặc vuông, chúng được đúc trong khuôn kim
loại, đôi khi khuôn còn được làm nguội bằng nước chúng thường có cấu trúc 3 vùng điển hình (hình 1.27):
Vỏ ngoài cùng là lớp hạt nhỏ đẳng trục 1: doT lớn, mầm ngoại lai nhiều hạt nhỏ mịn.
Hình 1.27. Cấutrúc 3 vùng của thỏi đúc
Do thành khuôn có độ nhấp nhô các mầm phát triển theo các ph ương ngẫu nhiên cắt nhau,
chèn ép nhau hạt phát triển đều theo mọi phía.
Vùng tiếp theo là lớp hạt tương đối lớn hình trụ 2: vuông góc với thành khuôn, do thành khuôn mới bắt đầu nóng lên To , hạt lớn hơn và phát triển mạnh theo phương tiếp
tuyến với thành khuôn là phương truy ền nhiệt hạt hình trụ .
Vùngở giữa là vùng các hạt lớn đẳng trục 3:
Kim loại lỏng ở giữa kết tinh sau c ùng, thành khuôn đã nóng lên nhiều do đó :
- T hạt lớn,
- Nhiệt tản đều theo mọi ph ương hạt đẳng trục.
Vùng ngoài cùng luôn luôn là lớp vỏ mỏng, 2 vùng sau phụ thuộc vào điều kiện làm nguội khuôn:
+ Nguội mãnh liệt thì vùng 2 sẽ lấn át vùng 3, thậm chí mất vùng 3 xuyên tinh khó biến dạng dẻo, không phù hợp với thỏi cán.
+ Nguội chậm thì vùng 3 lại lấn át vùng 2, thỏi trở nên dễ cán hơn.
1.7.5.2. Các khuyết tật của vật đúc
Khuyết tật là các dạng tổ chức, cấu trúc không đúng theo ý muốn ban đầu của ng ười sản
xuất. Các dạng khuyết tật của thỏi đúc là: Lõm co, rỗ co, rỗ khí và thiên tích.
+ Rỗ co và lõm co:
Do khi kết tinh kim loại co lại không đ ượcbù co: rỗ co nằm phân tán, rải rác giữa các
nhánh cây trên khắp vật đúc được gọi là rỗ co gia công áp lực ở nhiệt độ cao thì chúng
được hàn kín khôngảnh hưởng đáng kể đến cơ tính.
Co tập trung lõm co thường nằm ở nơi kết tinh sau cùng: chỗ dày, phía trên. Phần thỏi
có lõm co phải được cắt bỏ tỷ lệ sử dụng chỉ còn khoảng 85 đến 95%.
Đúc liên tục không có lõm co.
Đối với chi tiết đúc phải để phần lõm coở đậu ngót cắt bỏ đi.
+ Rỗ khí:
Khí hoà tan thoát ra không kịp (sự hòa tan của khí của kim loại lỏng) rỗ khí hay bọt
khí trong vật đúc.
Tác hại: Làm mất tính liên tục của vật đúc và tạo các vùng tập trung ứng suất, khi cán không thể hàn kín được (lớp ô xyt ngăn cản khuếch tán làm liền chỗ bẹp), làm cho cơ tính của (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
vật đúc giảm rất mạnh, gây ra tróc vỏ hoặc nứt khi sử dụng.
- Khắc phục: Tăng cường quá trình thoát khí khi kết tinh bằng cách tạo ra sự l ưu động của
kim loại lỏng, khử khí tốt trước khi rót khuôn, sấy khô khuôn cát và mẻ nấu phải được sấy khô trước khi nấu luyện hoặc đúc trong chân không.
+ Thiên tích (segregation):
Là sự không đồng nhất về thành phần và tổ chức của sản phẩm đúc, cả với hợp kim (khi
thành phần phức tạp) và kim loại do tích tụ tạp chất. Có nhiều dạng thiên tích: theo trọng lượng (thiên tích vùng), trong bản thân hạt, của P, S trong thép.
Thiên tích vùng: là sự không đồng nhất về thành phần hóa học trong toàn bộ thể tíchvật đúc. Thiên tích hạt: là sự không đồng nhất về thành phần hóa học trong nội bộ hạt kim loại.
tán của các nguyên tố.
- Tác hại: Tạo ra các vùng không đồng đều về cơ tính, làm giảm độ tin cậy của sản
phẩm đặc biệt là các vật đúc có kích thước lớn.
- Cách khắc phục: Lựa chọn hợp lý các nguyên tố khi tạo hợp kim.
Với thiên tích hạt có thể ủ vật đúc để đồng đều hóa thành phần (ủ khuếch tán).
Cố gắng dùng các biện pháp công nghệ tạo sự đồng đều khi kết tinh tiện để tránh thiên tích vùng.
Hình 1.28. Các dạng khuyết tật của thỏi đúc
Hình a: Làm nguội mãnh liệt từ đáy khuôn còn các tường bên vẫn giữ ở nhiệt độ cao. Kết
tinh xảy ra từ đáy lên phía trên, mức kim loại lỏng tụt dần và mặt trên cùng của thỏi đúc có
dạng tương đối bằng phẳng.
Hình b: Làm nguội mãnh liệt từ đáy và các tường bên. Kết tinh xảy ra từ ba phía và lõm co có dạng chảo
Hình c: Làm nguội mãnh liệt từ các tường bên, còn mặt đáy vẫn giữ ở nhiệt độ cao. Vì kết
tinh chỉ xảy ra từ bên hông nên lõm co có dạng phễu nhọn kéo dài về phía đáy khuôn.
Hình d: Trong cả ba trường hợp kể trên sự tỏa nhiệt trên bề mặt không đáng kể, do đó lớp
kim loại lỏng trên bề mặt kết tinh sau cùng. Trong một số trường hợp, ví dụ khi quạt gió lạnh ở phía trên khuôn hoặc tiết diện khuôn ở phần tr ên bé hơn nhiều so với các phần dưới vv...lõm co nằm kín trong thỏi đúc.
Khi đem thỏi đúc cán nóng thành thành phẩm người ta phải cắt bỏ phần kim loại có chứa
lõm co vì nếu không lõm co sẽ kéo dài ra trong vật cán như những vết nứt có sẵn. Hơn nữa
vùng lõm co kết tinh sau cùng có chứa rất nhiều tạp chất và xỉ nên càng phải cắt bỏ đi. Để
phần kim loại cắt bỏ đi là ít nhất, phải tìm cách làm cho lõm co tập trung trên cùng không đi
sâu vào thỏi đúc. Muốn vậy, phải thiết kế hợp lý hình dáng khuôn và dùng các biện pháp bảo đảm tốc độ nguội chậm ở v ùng trên cùng. Để đạt mục đích này người ta thường dùng nắp đậy
bằng vật liệu chịu lửa có t ường dày để giảm tốc độ tỏa nhiệt hoặc dùng các biện pháp nung
vùng trên của khuôn.
Rỗ khí (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
CHƯƠNG 2
BIẾN DẠNG DẺO VÀ CƠ TÍNH
Đa số các vật phẩm kim loại đ ược chế tạo bằng cách gia công biến dạng. Trong các nhà máy luyện kim sau khi nấu chảy v à đúc kim loại thành những thỏi lớn, người ta đem cán thành những bán thành phẩm khác nhau:thỏi, dây, thanh, tấm, hình, lá,.. vv... ở các nhà máy cơ khí chế tạo, các chi tiết được gia công bằng rèn, rập, tiện, phay bào ...
Trong tất cả các phương pháp gia công đó, kim lo ại bị biến dạng dẻo để nhận đ ược hình dạng cần thiết. Khi cán, rèn, rập,quá trình biến dạng kim loại xảy ra trong toàn bộ hoặc hầu hết thể tích kim loại, còn khi tiện phay, bào... chỉ xảy ra trên một phần thể tích (thông th ường là lớp bề mặt) với kết quả cuối cùng của biến dạng là sự tách phoi.
Mục đích của chữơng này là nghiên cứu, khảo sát bản chất của quá trình biến dạng mà chủ yếu là biến dạng dẻo, khái quát về biến dạng đàn hồi và sự phá huỷ, đồng thời nghiên cứu những thay đổi về tổ chức và tính chất do biến dạng dẻo gây ra, ảnh h ưởng của nhiệt độ đến trạng thái sau biến dạng, giúp đề ra các biện pháp nâng cao c ơ tính, khắc phục những khuyết tật.