2.1. Cơ sở lý thuyết công nghệ vật liệu kim loại
2.1.1. Sơ lược về sắt và tinh thể sắt
Sắt là nguyên tố kim loại, trong thiên nhiên sắt có trong các loại quặng, đất đá và tồn tại khá nhiều ở lớp vỏ trái đất. Sắt và hợp kim của sắt đóng vai trị to lớn trong sự tiến hóa và phát triển của lịch sử lồi người.
Cơ tính của sắt [27]:
- Giới hạn chảy δc = 120 N/mm2 - Độ bền kéo δb = 250 N/mm2 - Độ giãn dài δ = 50 %
- Độ dai va đập αk = 2500 KJ/m2
Sắt tuy có độ bền, độ cứng khá cao song chưa đáp ứng được các yêu cầu của sản xuất. Vì thế trong kỹ thuật thường sử dụng các hợp kim của sắt, có cơ tính cao hơn và hầu như khơng dùng sắt ngun chất.
Sắt có hai kiểu mạng tinh thể phổ biến: Lập phương tâm mặt A1 và lập phương tâm khối A2 [27].
- Lập phương tâm khối A2, tồn tại ở hai dạng thù hình là: Feα trong khoảng nhiệt độ từ nhiệt độ thường đến 911oC và Feδ trong khoảng nhiệt độ từ 1392oC đến 1539oC. Kiểu lập phương tâm khối có nhiều lỗ hổng, mỗi lỗ hổng có kích thước nhỏ (lỗ bốn mặt có bán kính r = 0,291 kích thước nguyên tử sắt rFe, lỗ tám mặt có bán kính r = 0,154 kích thước nguyên tử sắt rFe, chứa khối cầu kích thước tối đa r = 0,0364 nm) và nhìn chung có mật độ sắp xếp thấp [27].
- Lập phương tâm mặt A1, tồn tại ở dạng thù hình Feγ, trong khoảng nhiệt độ từ 911 đến 1392oC. Kiểu lập phương tâm mặt có ít lỗ hổng nhưng lỗ hổng có kích thước lớn hơn (lỗ bốn mặt r = 0,225rFe, lỗ tám mặt r = 0,414rFe, chứa khối cầu kích thước tối đa r = 0,052 nm) và mật độ sắp xếp cao hơn [27].
a) b)
Hình 2.1: Cấu trúc mạng tinh thể của sắt
a) Lập phương tâm mặt; b) Lập phương tâm khối