lOMoAR cPSD| 36084623
đề cương môn học: Vật liệu học kỹ thuật
Đáp án đề cương môn học: Vật liệu học kỹ thuật
Câu 1 : Thế nào là mạng tinh thể? Trình bày cấu trúc tinh thể điển hình của chất rắn có liên kết
kim loại (kim loại nguyên chất)? ( 4đ)
Trả lời: a/ Mạng tinh thể: được hiểu là 1 mô hình không gian mô tả quy luật hình học sắp xếp
các chất điểm ở thể rắn trong vật tinh thể. Hiểu theo cách khác, trong 1 đơn vị tinh thể xét ở
trạng thái rắn, các nguyên tử (chất điểm) phân bố theo một quy luật hình học nhấtđịnh.
Tùy thuộc vào các loại vật liệu và điều kiện bên ngoài như nhiệt độ, áp suất, mỗi đơn vị
tinh thể đặc trưng cho loại vật liệu đó có các nguyên tử sắp xếp theo một trật tự riêng dưới
dạng hình học xác định. b/cấu trúc điển hình của kim loại nguyên chất:
Lập phương tâm khối A2: ô cơ sở là hình lập phương cạnh bằng a,các nguyên tử(ion) nằm ở các
đỉnh và các trung tâm khối. nv= 8 đỉnh.1/8+ 1 giữa= 2 nguyên tử dng tử = số sắp xếp là 8 .
mật độ thể tích 68% có 2 loại lỗ hổng: + loại 4 mặt: có kích thước 0.291 dng tử nằm ở ¼ trên cạnh
nối điểm giữa các cạnh đối diện của các mặt bên.
+ loại 8 mặt: có kích thước 0.154 dng tử nằm ở tâm các mặt bên và giữa các cạnh a.
Mạng A2 có nhiều lỗ hổng nhưng kích thước các lỗ hổng nhỏ
Các kim loại điển hình Feα ; crom ; molipden ; vonfram
Lập phương tâm mặt A1: khác với mạng A2, thay vì nguyên tử nằm ở tâm khối thì nằm ở tâm
các mặt bên. nv= 8 đỉnh.1/8+ 6 mặt. 1/2= 4 nguyên tử dng tử =
số sắp xếp là 12. Mật độ thể tích 74%
có 2 loại lỗ hổng: + loại 4 mặt: có kích thước 0.225 dng tử nằm ở ¼ đường chéo khối tính từ đỉnh
+ loại 8 mặt: có kích thước 0.414 dng tử nằm ở trung tâm khối và giữa các cạnh
Mạng A1 có ít lỗ hổng hơn nhưng kích thước lớn hơn. Chính điều này là yếu tố quyết
định cho sự hòa tan dưới dạng xen kẽ.
Các kim loại điển hình: Feγ ; niken ; đồng ; nhôm ; chì ; bạc ; vàng; …
Lập phương diện tâm A3: ô cơ sở là khối lăng trụ lục giác, các nguyên tử nằm trên 12 đỉnh, tâm
của 2 mặt đáy và tâm của 3 khối lăng trụ tam giác. nv = 12. 1/6 + 2. ½ +3 = 6 nguyên tử Chiều
cao c của ô phụ thuộc vào cạnh a của lục giác đáy mà luôn bằng hay 1,633. trong thực tế
luôn thay đổi; quy ước
+ 1.57< <1.64 thì mạng được coi là xếp chặt
+ nằm ngoài thì coi là không xếp chặt
Mạng A3 cũng có lỗ hổng 4 mặt và 8 mặt.
Các kim loại điển hình: Tiα ; magie ; kẽm,… CÓ hình vẽ
Câu 2.Trình bày hiểu biết của mình về sai lêch mạng tinh thể? Cho ví dụ?̣ Trả lời: lOMoAR cPSD| 36084623
Trong thực tế không phải 100% nguyên tử đều nằm đ甃Āng vị trí quy định, gây nên sai lệch
được gọi là sai lệch mạng tinh thể hay khuyết tật mạng. Tuy số nguyên tử nằm lệch vị trí quy định
chiếm tỉ lệ rấtth Āp song có ảnh hưởng lớn đến cơ tính: Khả năng biến dạng dẻo…
Sai lệch mạng chia thành: Điểm, đường và mặt.
Sai lệch điểm: Kích thước rấtnhỏ theo cả 3 chiều trong không gian bao gồm:
N甃Āt trống: Những vị trí thiếu nguyên tử do dao động nhiệt gây ra.
Nguyên tử xem kẽ: Chất điểm nhảy khỏi vị trí cân bằng, và nằm ở vị trí nào đó trong mạng tạo
nên xen kẽ hay còn gọi là sai chỗ.
Nguyên tử lạ thay thế: Trong mạng tinh thể luôn có lẫn nguyên tử khác thường gọi là tạp chất.
Do kích thước của kim loại nền và nguyên tử tạp chất khác nhau nên có sự sô lệch cục bộ quanh
vị trí của n漃Ā, tạo nên khuyết tật điểm.
Nguyên tử lạ xen kẽ: Những nguyên tử lạ nằm ở vị trí nào đó trong mạng tạo nên xen kẽ. Sai
lệch đường – lệch: Là dạng khuyết tật có kích thước phát triển dài theo một hướng nhấtđịnh, bao gồm: Lệch biên Lệch xoắn Lệch hỗn hợp
CÓ ảnh hưởng đến biến dạng của kim loại.
Sai lệch mặt – lệch: Là loại khuyết tật có kích thước phát triển theo 2 chiều, bao gồm: Biên giới hạt Biên giới pha
Khuyết tật xếp và xong tinh Ví
dụ: Khuyết tật khi đ甃Āc, nứt…. Tim thêm ví dụ
Câu 3: Điều kiện xảy ra kết tinh,l Āy ví dụ?
Ví dụ giữ austenit quá nguội ở sát A1
T≈700oC,∆T nhỏ≈25oC tạo thành Peclit(t Ām)
T≈650 oC,∆T≈75 oC tạo thành Xoocbit tôi
Câu 4: Trình bày hiểu biết về sự hình thành hạt? Các phương pháp tạo hạt nhỏ khi đ甃Āc và ứng dụng trong thực tế? Cho ví dụ? Trả lời: 1, Sự hình thành hạt: Tiến trình kết
tinh: từ mỗi mầm tạo nên một hạt, các hạt phát triển trước to hơn, phát triển sau nhỏ hơn kích
thước hạt chênh lệch ít do các mầm định hướng ngẫu nhiên
hạt không đồng hướng vùng
biên hạt với mạng tinh thể bị xô lệch.
Hình dạng hạt: phụ thuộc vào phương thức lam nguội:
+ Nguội đều theo mọi phương
hạt có dạng đa cạnh hoặc cầu.
+ Nguội nhanh theo 2 phương (tức 1 mặt)
hạt có dạng t Ām, lá, phiến như grafit trong gang xám.
+ Nguội nhanh theo một phương nào đó, hạt có dạng đũa, cột hoạc hình trụ.
2, Các phương pháp tạo hạt nhỏ khi đ甃Āc: Hạt nhỏ cơ tính cao hơn
tìm cách tạo hạt nhỏ. tăng tốc độ nguội: khi tăng tốc độ quá nguội
, tốc độ sinh mầm n và tốc độ phát triển dài của mầm v đều tăng. Biến tính:
Tạo mầm ngoại lai: 2 loại:
Kim loại có cùng kiểu mạng hoặc gần giống nhau: FeSi, FeSiCa(gang), Ti ( thép).
Cho chất tạo oxit, nitric: Al2O3, AlN khi đ甃Āc thép H Āp thụ: Na cho Silumin
(AlSi) Cầu h漃Āa grafit: Mg,
Ce, Đh Tác động vật lý:
Rung, siêu âm bẻ gãy tinh thể hạt nhỏ. Đ甃Āc ly tâm hạt nhỏ.
Tim thêm ví dụ từ thực tế
Câu 5:Trình bày cấu tạo tinh thể của thỏi đ甃Āc? các khuyết tât khi đ甃Āc, nguyên nhân và các
khắc ̣ phục? Cho ví dụ?
TL: Đặc điểm tổ chức kim loại của thỏi
đ甃Āc: Thỏi đ甃Āc có 3 lớp 1) Lớp vỏ :
Gồm những hạt đẳng trục kích thước nhỏ. Lớp vỏ tiếp x甃Āc với thành khuôn nguội nên
toả nhiệt nhanh, ΔT lớn. Mặt khác có điều kiện tạo mầm kí sinh. Kết quả là tạo thành các hạt
nhỏ đẳng trục. 2) Lớp 2 :
Gồm những hạt tinh thể dài, xếp song song nhau gọi là lớp tinh thể hình trụ. Vỏ khuôn đã
n漃Āng lại có áo kim loại n漃Āng nên tốc độ nguội chậm hơn, …Nhỏ hơn. Phương toả nhiệt
vuông g漃Āc với thành khuôn. Tinh thể phát triển theo phương vuông g漃Āc với thành khuôn
tạo thành dạng trụ dài vuông g漃Āc thành khuôn. 3)Lớplõi :
Gồm những hạt đẳng trục, độ hạt lớn. Lúc này toàn bộ khuôn đã nóng. Phần kim loại còn lại
toả nhiệt hầu như theo các phương là như nhau.Kim loại lỏng nguội đều và chậm. ΔT rất nhỏ,hạt lớn.
Tuy nhiên, cấu tạo hạt của 3 lớp có sự khác nhau nhất định giữa kim loại nguyên chất và hợp kim
Các khuyết tật khi đ甃Āc: xãy ra rỗ, nứt, nh漃Āt… Nguyên nhân:
Nứt do xâm thực hydrô theo hướng ứng suất việc quản lý nhiệt độ kim loại hoặc không
đủ thiết bị đo để quản lý nhiệt độ trước khi r漃Āt. Cách khắc phục :
Nếu vết nứt, rỗ nhỏ có thể hàn , đắp keo. lOMoAR cPSD| 36084623
Khắc phục khuyết tật cho khuôn đ甃Āc
Khuôn trước khi đ甃Āc phải đốt cho thật kỹ để giảm tối đa lượng khí Hydro còn s漃Āt lại trong thành khuôn
Triệt để áp dụng nguyên tắc bình thông nhau để đẩy sạch không khí trong lòng khuôn
Tim thêm ví dụ từ thực tế
Câu 6:các giai đoạn chuyển biến khi nung n漃Āng kim loại đã qua biến dạng dẻo?cho ví
dụ?(trang 43 tài liệu VLKT)
Trả lời:có 2 giai đoạn chính:
1.Giai đoạn hồi phục:ở nhiệt độ th Āp(<0.1 0.2T).
Tác dụng:giảm sai lệch mạng,giảm mật độ lệch và ứng suấtbên trong…trong khi đó tổ chức tế vi
chưa thay đổi,giảm điện trở ch甃Āt ít,cơ tính chưa thay đổi. 2.Kết tinh lại: a.kết tinh lại lần 1:
- bản chất kết tinh lại:là quá trình hình thành các hạt mới không có sai lệch do biến dạng dẻo gây
ra theo 2 cơ chế nảy mầm và phát triển mầm.
+Tạo mầm: Ở những vùng bị xô lệch mạnh nh Āt,biến dạng dẻo càng mạnh thì càng nhiều mầm.
+Sự phát triển mầm tiếp theo là quá trình tự nhiên
Sau khi kết tinh lại:độ dẻo tăng lên,độ bền,độ cứng giảm đi đột ngột.
Nhiệt độ kết tinh:T=aTc(k), >40 50%,thời gian giữ nhiệt là 1h,độ biến dạng càng lớn,thời gian ủ
nhiệt càng dài,hệ số a càng nhỏ.
Vd:Fe(Tc=1539 C)-450 C;Cu(Tc=1083 C)-270 C,…
Tổ chức tế vi và độ hạt:hạt mới đa cạnh,đẳng trục độ hạt phụ thuộc
+mức độ biến dạng:biến dạng nho 2 8% hạt tạo thành rấtlớn gọi là biến dạng tới hạn(thường phải tránh)
+Nhiệt độ ủ:càng cao hạt càng to.
+Thời gian giữ nhiệt:càng dài hạt càng lớn.
b.Kết tinh lại lần 2:nhiệt độ cao,thời gian giữ nhiệt dài sát nhập của các hạt “nuốt” hạt bé làm
hạt to lên thêm.X Āu cơ tính phải tránh. Tim thêm ví dụ từ thực tế
Câu 7: Biến dạng n漃Āng (khái niệm, các quá trình xảy ra, đặc điểm)? Cho ví dụ minh họa? Khái niệm:
Biến dạng n漃Āng là biến dạng dẻo ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ kết tinh lại của n漃Ā. Các quá trình xảy ra:
Hai quá trình đối lập nhau xảy ra đồng thời:
- Biển dạng dẻo làm xô lệch mạng tạo nên h漃Āa bền,biến cứng,
- Kết tinh lại làm mấtxô lệch mạng gây ra thải bền,giảm độ cứng.
Nếu hiệu ứng thải bền > h漃Āa bền hoặc kết th甃Āc biến dạng ở nhiệt độ dẫn
tới mềm Ngược lại :đủ kết tinh lại tiếp theo bằng cách vùi vào cát hay vôi bột.
Các đặc điểm Ưu điểm:
Kim lại xếp chặt, dẻo cao hơn, ít khi bị nứt, năng suấtcao, gia công được các phôi lớn, tiết kiệm năng lượng. Nhược điểm:
Kh漃Ā đồng đều,tổ chức và cơ tính, kém chính xác hình dạng, kính thước, oxy
h漃Āa,... Chất lượng bề mặt không cao: vẩy oxyt, thoát cacbon. Ví dụ minh họa:
Tạo phôi chế tạo trục khủy u bằng dập n漃Āng thì tốt hơn cắt từ thỏi thép nguyên.
Tim thêm ví dụ từ thực tế
Câu 8: Trình bày các đặc tính của dung dich rắn. So sánh dd rắn xen kẽ và đ rắn thay thế. Các
đặc tính của dung dịch rắn: Về mặt cấu trúc dung dịch rắn của hợp kim có kiểu mạng tinh thể
vẫn là kiểu mạng của kim loại dung môi. Đặc tính cơ bản này quyết định các đặc trưng cơ lý
h漃Āa tính của dung dịch rắn, về cơ bản vẫn giữ được các tính chất cơ bản của kim loại chủ
hay nền. Như vậy dung dịch rắn trong hợp kim có các đặc tính cụ thể như sau:
Liên kết vẫn là liên kết kim loại, do vậy dung dịch rắn vẫn giữ được tính dẻo giống như kim loại nguyên chất
Thành phần hoá học thay đổi theo phạm vi nhấtđịnh mà không làm thay đổi kiểu mạng. Tính
chất biến đổi nhiều: Độ dẻo, độ dai, hệ số nhiệt độ điện trở giảm, điện trở độ bền, độ cứng tăng lên.
Do các đặc tính trên nên dung dịch rắn là cơ sở của hợp kim kết cấu dùng trong cơ khí. Trong
hợp kim này pha cơ bản là dung dịch rắn, n漃Ā chiếm x Āp xỉ đến 90% có trường hợp đến 100%. Dung dịch rắn thay thế
Ở các dung dịch rắn thay thế, các nguyên tử của chất tan thông thường được phân bố thống kê
trong mạng dung môi. Mạng không gian xung quanh nguyên tử chất tan xuấthiện những sai lệch
cục bộ. Những sai lệch này dẫn tới sự thay đổi tính chất và sự thay đổi thông số mạng trung bình.
Sự hình thành các dung dịch rắn luôn luôn kèm theo việc tăng điện trở và giảm hệ số nhiệt điện
trở. Các kim loại ở dạng dung dịch rắn thường kém dẻo, luôn luôn cứng hơn và bền hơn so với
các kim loại nguyên chất. Dung dịch rắn xen kẽ
Trong kim loại, các dung dịch rắn loại này xuấthiện khi hợp kim h漃Āa các kim loại chuyển tiếp
bằng các á kim có bán kính nguyên tử nhỏ như H, N, C, B. Những xô lệch mạng xuấthiện khi tạo
thành dung dịch rắn xen kẽ vượt quá những xô lệch mạng khi tạo thành dung dịch rắn thay thế,
do vậy các tính chất cũng thay đổi mạnh hơn. Theo mức độ tăng nồng độ của nguyên tố hòa tan
trong dung dịch rắn mà điện trở, lực kháng từ, độ cứng và độ bền tăng, nhưng độ dẻo và độ dai giảm đi rõ rệt.
Câu 9: Quan hệ giữa dạng giản đồ pha và tính chất của hợp kim? Cho ví dụ minh họa? Trả lời:
Quan hệ giữa dạng giản đồ pha và tính chất của hợp kim
-Hợp kim có tổ chức 1 pha thì tính chất của hợp kim là tính chất của pha đó
-Hợp kim có tổ chức bao gồm hổn hợp của nhiều pha thì tính chất của hợp kim là sự tổng hợp
hay kết hợp tính chất của các pha thành phần ( không phải là cộng đơn thuần) gòm các trường hợp:
+hợp kim là dung dịch rắn + các pha trung gian
+quan hệ tính chất- nồng độ thông thường xác định bằng thực nghiệm
Quan hệ tuyến tính chỉ đ甃Āng khi cùng cở hạt và pha phân bố đều đặn lOMoAR cPSD| 36084623
Quan hệ phi tuyến : trong trường hợp hạt nhỏ đi hoặc to lên, tính chất đạt được sẽ thay đổi
tùy theo từng trường hợp : hạt nhỏ đi thì độ dai tăng = bền
Ví dụ: xét hợp kim của Sắt và Carbon gồm có tổ chức 1 pha (Ferit, Austenit, Xementit) và tổ
chức 2 pha ( Peclit, Ledeburit) tính chất của hợp kim Sắt và Carbon chính là bao gồm các tổ
chức 1 pha và 2 pha của n漃Ā ứng với mỗi pha thì n漃Ā có 1 trạng thái
nhấtđịnh Cần bổ sung về nội dung
Câu 10: Các tổ môt pha có trong giản đồ trạng thái Fe-C̣
CÓ 3 tổ chức môt pha có trong giản đồ :Ferit ,Austenit,Xementit.̣ Ferit: ký hiêu(Fẹ
):là pha tồn tại ở nhiêt độ thường,do chứa cacbon không đáng kể nên
cơ tính ̣ của Ferit chính là của sắt nguyên chất: dẻo, dai mềm và kém bền. Tổ chức tế vi của Ferit
trình bày ở hình sau có dạng hạt sáng, đa cạnh.
Austenit: Ký hiệu là γ ,n漃Ā chỉ tồn tại ở nhiệt độ cao hơn 727oC, austenit có vai trò quyết định
trong biến dạng n漃Āng và nhiệt luyện.Với tính dẻo cao và rấtmềm ở nhiệt độ cao nên biến dạng
n漃Āng thép bao giờ cũng được thực hiện ở trạng thái austenit đồng nhất( thường trên dưới
1000oC). Vì thế có thể tiến hành biến dạng n漃Āng mọi hợp kim Fe-C với C<2,14% dù ở nhiệt
độ thường thể hiện độ cứng và tính dòn khá cao. Tổ chức tế vi của austenit có các hạt sáng, có
thể với màu đậm nhạt .
Xementit: Ký hiệu bằng Xe công thức Fe3C và thành phần 6,67%C. Xementit là cứng và giòn,
cùng với ferit n漃Ā tạo nên các tổ chức khác nhau của hợp kim Fe-C. Người ta phân biệt bốn loại xemetit:
+ Xementit thứ nhất:được tạo thành do giảm nồng độ cacbon trong hợp kim lỏng, chỉ có ở
hợp kim có > 4,3%. Do tạo thành ở nhiệt độ cao nên xementit thứ nhấtcó dạng thẳng, thô to đôi
khi có thể th Āy được bằng mắt thường.
+ Xementit thứ hai: được tạo thành do giảm nồng độ cacbon trong austenit, thường th Āy
rấtrõ ở hợp kim có >0,8%C đến 2,14%C. Do tạo thành ở nhiệt độ tương đối cao >727oC, nên
xementit thứ hai làm giảm mạnh tính dẻo và dai của hợp kim.
+ Xementit thứ ba: Được tạo thành do giảm nồng độ cacbon trong ferit, với số lượng tỷ lệ
rấtnhỏ nên thường được bỏ qua.
+ Xementit cùng tính: được tạo thành do chuyển biến cùng tính peclit. Hình vẽ giản đồ Câu 11:
Vẽ giản đồ trạng thái Fe – C (giáo trình VLKT trang 58). Các tổ chức hai pha : + Peclit
Là hỗn hợp cùng tích của F và Xê tạo thành từ phản ứng cùng tích.
Trong P có 88% F và 12% Xê phân bố đều
Peclit t Ām : F và Xê đều ở dạng t Ām nằm xen kẻ nhau.
Peclit hạt : Xê thu gọn lại thành dạng hạt nằm phân bố đều trên nền F, peclit hạt có độ bền, độ
cứng th Āp, độ dẻo , độ dai cao hơn đôi ch甃Āt. + Lêđêburit
Là hỗn hợp của peclit t Ām trên nền xementit sáng.
Lêđêburit cứng và giòn vì tỷ lệ Xê cao và chỉ có trong gang trắng. Hình vẽ giàn đồ
Câu 12: Tại sao khi hàm lượng cacbon tăng lên độ cứng của thép lại tăng lên? Trả lời:
Ảnh hưởng của hàm lượng cacbon đến cơ tính và công nghệ nhiệt luyện:Từ giản đồ pha Fe-C ta
th Āy khi hàm lượng cacbon tăng lên tỷ lệ Xêmentitlà pha giòn trong tổ chức cũng tăng lên
tương ứng (cứ thêm 0,10%C sẽ tăng thêm 1,50% xêmentit ) do đó làm thay đổi tổ chức tế vi ở
trạng thái cân bằng ( ủ). Tức là hàm lượng cacbon càng cao thép càng cứng, càng kém dẻo dai vàcàng giòn.
Tim thêm ví dụ từ thực tế
Câu 13:Nhiệt luyện là gì? Quá trình nhiệt luyện được đặc trưng bởi những thông số
nào?Ảnh hưởng của ch甃Āng đến quá trình nhiệt luyện như thế nào?Cho ví dụ? Trả lời:
_ Nhiệt luyện là quá trình nung n漃Āng kim loại đến nhiệt độ cần thiết,giữ nhiệt trong thời gian
nhấtđịnh rồi làm nguội trong môi trường thích hợp.
_ Những thông số đặc trưng cho quá trình nhiệt luyện:nhiệt độ nung n漃Āng(Tn);thời gian giữ
nhiệt(Tgn) và tốc độ làm nguội(Vng).
_ Những thông số này ảnh hưởng đến sự thay đổi tổ chức tế vi,độ bền,độ cứng,độ dẻo,độ dai,độ
công vênh,biến dạng của kim loại.
_ Ví dụ: Nhiệt độ tôi càng cao thì độ cứng kim loại càng cao.
(thép C45 tôi ở t =740 C -21.8HRC ở t =900 C -25HRC). Tim
thêm ví dụ từ thực tế
Câu 14: Chuyển biến của Austenit khi làm nguội nhanh - chuyển biến Mactenxit (khi tôi)? Trả lời:
Khi làm nguội nhanh chuyển biến từ Feγ sang Feα, mà không có sự khuyếch tán cacbon.
Là chuyển biến từ Austenit thành Mactenxit. Xảy ra ở nhiệt độ 250oCtrở xuống.
Tốc độ nguội nhỏ nhấtđể chuyển biến này xảy ra gọi là tốc độ tới hạn Vth (tốc độ nguội tới hạn). Bổ sung nội dung
Câu 15:Trình bày bản chất và cấu trúc của mactenxit? Trả lời:
Bản chất và cấu trúc của mactenxit: A - Định nghĩa :
Mactenxit là dung dịch rắn xen kẽ quá bão hòa của cacbon trong Fe có nồng độ cacbon bằng
nồng độ của austenit ban đầu.
Khi làm nguội rấtnhanh cacbon trong austenit không kịp khuếch tán để tạo thành xêmentit.
L甃Āc đạt nhiệt độ tương đối th Āp chỉ có sự chuyển mạng từ Fe sang Fe. Lượng cacbon
trong hai tổ chức này bằng nhau. B – Cấu trúc của mactenxit :
- Mactenxit có kiểu mạng chính phương tâm khối với hai thong số mạng là a và c. Tỷ số c/a gọi
là độ chính phương. Thông thường tỷ số c/a = 1,001 – 1,06.
Mactenxit có dạng hình kim, một đầu nhọn, các kim này tạo với nhau g漃Āc 1200 hay 600 .
Các nguyên tử cacbon chui vào các lỗ hổng trong mạng của Fe . lOMoAR cPSD| 36084623
C – Các tính chất của mactenxit :
Do hàm lượng cacbon quá bão hòa nên gây ra xô lệch mạng lớn, do vậy độ cứng cao và tính
chống mài mòn lớn. Hàm lượng cacbon càng lớn độ cứng càng cao
Mactenxit có tính dòn cao phụ thuộc vào kích thước hạt của n漃Ā và ứng suấtbên trong. Hạt
càng nhỏ, ứng suấtcàng th Āp tính dòn càng th Āp.
Câu 16:Ram là gì? trình bày chuyển biến khi nung nóng thép đã tôi (khi ram)? Trả lời: -
Ram là phương pháp nhiệt luyện nung nóng thép đã tôi có tổ chúc Mactenxit quá bão hòa
và Ôstenit dư chuyển thành các tổ chức ổn định hơn phù hợp với yêu cầu đặt ra. -
Chuyển biến khi ram: Nói chung các nguyên t Ā hợp kim hoà tan trong mactenxit đều
cản trở sựphân hóa của các pha này khi ram hay nói cụ thê là làm tăng các nhiêt độ
chuyển biến khi ram. ̣ Nhờ vây d n đến các hiệ u ứng như sau:̣
+ Năng cao t椃Ānh chịu nhiêt độ cao, t椃Ānh bền nóng, t椃Ānh cứng nóng.̣
+ Do khuyếch tán khó khăn cacbit tạo thành rất phân tán và nhỏ min, làm tăng t椃Ānh cứng và
t椃Ānh ch Āng mài mòn, được g漃⌀i là hoá cúng phân tán. Sự tăng cứng khi ram thép hợp kim ở nhiêt độ
̣ th椃Āch hợp làm cho austenit dư -> mactenxit và cacbit tiết ra ở dạng phân tán,
nhỏ min được g漃⌀i là đô cúng thư hai.̣
+ Cùng ram hay làm viêc ở mộ t nhiệ t độ
, thép hợp kim bao giờ cững có độ cứng, độ
bên cao ̣ hơn. Điều này c甃̀ng có ngh椃̀a để cùng đạt đô cưng độ bền như nhau, phải
ram thép hợp kim ở ̣ nhiêt độ bao hơn nên khử bỏ được ứng suất bên trong nhiều hơn vì thế thép
có thể đảm bảo độ ̣ dai t Āt.
Tim thêm ví dụ từ thực tế
Câu 17: Trình bày các phương pháp ram thép cacbon? Ứng dụng trong thực tế? Cho ví dụ cụ thể?
Ram là một phương pháp nhiệt luyện các kim loại và hợp kim gồm nung nóng chi tiết đã tôi đến
nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ tới hạn (Ac1), sau đó giữ nhiệt một thời gian cần thiết để mactenxit và
austenit dư phân hoá thành các tổ chức th椃Āch hợp rồi làm nguội. Ram được phân thành 3
loại: Ram thấp, Ram trung bình và Ram cao.
Ram thấp là phương pháp nhiệt luyện gồm nung nóng thép đã tôi trong khoảng 150 đến 250 độ
C tổ chức đạt được là mactenxit ram. Khi Ram thấp hầu như độ cứng không thay đổi (có thay đổi
thì rất 椃Āt: từ 1-3 HRC).Ứng dụng: áp dụng cho cac loại dao cắt,dao dập chi tiết sau khi th Ām cacbon….
Ram trung bình là phương pháp nung n漃Āng thép đã tôi trong khoảng 300-450 độ C, tổ chức
đạt được là trustit ram. Khi ram trung bình độ cứng của thép tôi tuy có giảm nhưng vẫn còn khá
cao, khoảng 40-45 HRC, ứng suấtbên trong giảm mạnh, giới hạn đàn hồi đạt được giá trị cao
nh Āt, độ dẻo, độ dai tăng lên.Ứng dụng: áp dụng cho các chi tiết như lò xo,nhíp khuân
rèn,khuân dập n漃Āng,…cần độ cứng tương đối cao và độ đàn hồi tốt
Ram cao là phương pháp nung nóng thép đã tôi trong khoảng 500-650 độ C, tổ chức đạt được là
xoocbit ram. Khi ram cao độ cứng của thép tôi giảm mạnh, đạt khoảng 15-25 HRC, ứng suất
trong bị khử bỏ, độ bền giảm đi còn độ dẻo, độ dai tăng lên mạnh
Ứng dung: áp dụng cho các chi tiết chịu tải tr漃⌀ng động và t椃Ānh lớn như thanh truyền,bánh răng trục… Ram màu và tự ram
-khi nung n漃Āng ở nhiệt độ th Āp 200-300 độ C , trên bề mặt thép xuấthiện lớp oxit mỏng có màu đặc trưng:
+Màu vàng: 220-240 độ C +Màu nâu: 255-265 độ C
+Màu tím: 285-295 độ C +Màu xanh:310-330 độ C
Ảnh hưởng của thời gian ram: thời gian giư nhiệt cũng ảnh hưởng tới chuyển biến khi ram và có
tác dụng như tăng nhiệt độ
Ví dụ cụ thể: ram b甃Āa ở chế độ ram th Āp………
Câu 18: Trình bày định nghĩa,mục đích, phương pháp tôi thép? ứng dụng trong thực tế, cho ví dụ?
Trả lời: Tôi thép là nguyên công nhiệt luyện rấtthông dụng gồm nung n漃Āng thép lên nhiệt độ
xác định, giữ ở nhiệt độ đó một thời gian cần thiết và làm nguội nhanh trong môi trương thích hợp.
- Mục đích: Nhằm nhận được độ cứng và độ mài mòn cao của thép. %C < 0.35%-<= HRC50
%C = 0.40% đến 0.65 % - HRC52 đến 58
Nhằm nâng cao độ bền và sức chịu tải của chi tiết máy, áp dụng cho thép có
%C=0.15-0.65: _ tôi + ram trung bình thép đàn hồi (0.55-0.65)%C
_tôi + ram cao, thép có cơ tính tổng howpcj cao nhất( thép 0.3-0.5)%C - Các phương pháp tôi:
Phân loại: theo nhiệt độ: tôi hoàn toàn va tôi không hoàn toàn.
theo phạm vi:tôi thể tích và tôi bề mặt. theo phương
thức và theo môi trường làm nguội, ta c漃Ā:
1.Tôi trong một môi trường:
Yêu cầu đối với môi trường:
- Làm nguội nhanh thép để đạt tổ chức M, không làm thép bị nứt hay biến dạng.
- Rẻ, sẵn, an toàn và bảo vệ môi trường.
Làm nguội nhanh thép ở trong khoảng gamma kém ổn định nhất500-6000C để gamma không kịp
phân h漃Āa thành hỗn hợp F-Xê.
Làm nguội chậm thép ở ngoài khoảng nhiệt độ trên vì ở đó gamma quá nguội có tính ổn định cao
không sợ chuyển biến thành hỗn hợp F- Xê có độ cứng th Āp.Đặc biệt trong khoảng chuyển
biến M (300 – 200oC), nguội chậm sẽ làm giảm ứng suấtpha do đó ít bị nứt và ít cong vênh.Nước
là môi trường tôi mạnh, an toàn, rẻ, dễ kiếm nên rấtthông dụng nhưng cũng rấtdễ gây ra nứt, biến
dạng, không gây cháy hay bốc mùi kh漃Ā chịu, khi nhiệt độ nước bể tôi >400C tốc độ nguội
giảm, khi To nước = 50oC, tốc độ nguội thép chậm hơn cả trong dầu mà không làm giảm khả
năng bị biến dạng và nứt (do không làm giảm tốc độ nguội ở nhiệt độ th Āp) phải lưu ý tránh:
bằng cách c Āp nước lạnh mới vào và thải lớp nước n漃Āng ở bề mặt đi.
Nước (lạnh) là môi trường tôi cho thép cacbon (là loại có Vth lớn, 400 – 800oC/s), song không
thích hợp cho chi tiết có hình dạng phức tạp. Nước được hòa tan 10% các muối (NaCl hoặc
NaCO3) hay (NaOH): nguội rấtnhanh ở nhiệt độ cao song không tăng khả năng gây nứt (vì hầu
như không tăng tốc độ nguội ở nhiệt độ th Āp) so với nước, được dùng để tôi thép dụng cụ
cacbon (cần độ cứng cao). lOMoAR cPSD| 36084623
Dầu: làm nguội chậm thép ở cả 2 khoảng nhiệt độ do đó ít gây biến dạng, nứt nhưng khả năng
tôi cứng lại kém.Dầu n漃Āng, 60 – 80oC có khả năng tôi tốt hơn vì có độ loãng (linh động) tốt
không bám nhiều vào bề mặt thép sau khi tôi. Nhược điểm dễ bốc cháy, phải có hệ thống xoắn có
nước lưu thông làm nguội dầu, bốc mùi gây ô nhiễm hại sức khỏe.
Tôi trong một môi trường rấtphổ biến do dễ áp dụng cơ khí h漃Āa tự động h漃Āa, giảm
nhẹ điều kiện lao động nặng nhọc. 2. Tôi trong 2 môi trường:
Tận dụng được ưu điểm của cả nước lẫn dầu: nước, nước pha muối, x甃Āt qua dầu( hay không
khí) cho đến khi nguội hẳn. Như vậy vừa đảm bảo độ cứng cho thép vừa ít gây biến dạng, nứt.
Nhược điểm: kh漃Ā, đòi hỏi kinh nghiệm, kh漃Ā cơ khí h漃Āa chỉ áp dụng cho tôi đơn chiếc thép C cao. 3. Tôi phân c Āp:
Ưu điểm: khắc phục được kh漃Ā khăn về xác định thời điểm chuyển môi trường. Đạt độ cứng
cao song có ứng suấtbên trong nhỏ, độ biến dạng th Āp nhấtthậm chí có thể sửa, nắn sau khi
giữ đẳng nhiệt khi thép ở trạng thái gamma quá nguội vẫn còn dẻo.
Nhược điểm: năng suấtth Āp chỉ áp dụng cho thép có Vth nhỏ và với tiết diện nhỏ như mũi khoan, dao phay… 4. Tôi đẳng nhiệt:
Khác với tôi phân c Āp ở chỗ giữ đẳng nhiệt lâu hơn cũng trong môi trường lỏng.
F – Xê nhỏ mịn có độ cứng tương đối cao độ dẻo dai tốt, tùy theo nhiệt độ giữ đẳng nhiệt sẽ
được các tổ chức khác nhau. Không phải ram.CÓ mọi ưu nhược điểm của tôi phân c Āp nhưng
độ cứng th Āp hơn độ dai cao hơn năng suấtth Āp. 5. Gia công lạnh:
Ap dụng cho thép dụng cụ hợp kim %C cao và được hợp kim h漃Āa. 6. Tôi tự ram:
Là cách tôi với làm nguội không triệt để nhằm lợi dụng nhiệt của lõi hay các phần khác truyền
đến nung n漃Āng tức ram ngay phần vừa được tôi: đục, chạm, tôi cảm ứng bằng máy, trục dài… Hơi dài….
Câu 19: Trình bày định nghĩa, mục đích và các phương pháp tôi thép? Ứng dụng trong thực tế, cho ví dụ? Trả lời:
* Định nghĩa: là phương pháp nung thép lên cao quá nhiệt tới hạn A1 để đạt được pha γ ,giữ nhiệt
rồi làm nguội nhanh để tạo thành Mactenxit hay các tổ chức không ổn định khác với độ cứng cao. *Mục đích:
-Tôi làm tăng độ bền, tăng khả năng chịu tải của chi tiết. Áp dụng cho mọi
loại thép có %C = 0,15 – 0,65
-Làm tăng độ cứng: tăng khả năng chống mài mòn của chi tiết. Áp
dụng cho thép có %C khác nhau. *Các phương pháp tôi thép :
+Tôi trong một môi trường:là phương pháp sau khi nung đến nhiệt độ tôi và làm nguội trong một môi trường
-Các môi trường nguội như: dung dịch, nước, nước với dầu, dầu nhớt, không khí.
-Nguyên tắc: Vnguội (môi trường nguội)=Vth +(30-50)oC.
-Ưu: đơn giản, dễ thực hiện.
-khuyết: do nguội nhanh trong vùng chuyển biến Mactenxit, ứng suấtsinh
ra lớn tăng nguy cơ phá hủy.
-Áp dụng cho các chi tiết có hình dáng đơn giản làm bằng thép hợp kim và thép cacbon co %C th Āp và trung bình
+Tôi trong một hai trường
-Môi trường 1 có Vng>Vth và môi trường 2 có Vng càng chậm càng tốt
-Đầu tiên cho nguội ở mội trường 1, tới gần nhiệt độ chuyển biến M thì chuyển sang
mội trường (2) nguội tới nhiệt độ thường.
-Ưu: khắc phục được nhược điểm của phương pháp tôi trong một môi
trường và ít xảy ra cong vênh hoặc nứt và giảm được ứng suấtnhiệt
-Khuyết: kh漃Ā xác định được nhiệt độ tại tA để chuyển từ môi trường (1) sang môi
trường (2) và kh漃Ā xác định được thời điểm chuyển chi tiết sang môi trường thứ hai .Đòi hỏi
có kinh nghiệm, kh漃Ā cơ khí h漃Āa, tự động h漃Āa.
-Áp dụng cho thép cacbon cao và năng suấtth Āp
- Kết hợp hai môi trường tôi như nước với dầu hay ,nước pha muối và dầu…. +Tôi phân c Āp:
-Môi trường tôi là muối n漃Āng chảy
-Cho độ cưng cao ,ứng suấtdư nhỏ ,ít bị biến dạng,năng suấtth Āp ,áp dụng cho thép có Vth nhỏ +Tôi đẳng nhiệt:
-Môi trường tôi là muối nỏng chảy
-Thời giản giử nhiệt lâu
-Sau tôi không phải ram ,năng suấtth Āp +Gia công lạnh:
-Là phương pháp làm nguội chi tiết sau khi tôi xuống dưới oC (-70 oC)
-Làm tăng độ cứng của thép cacbon cao tăng tính chống mài mòi
-Được áp dụng cho thép dụng cụ hợp kim ,%C cao và được hợp kim h漃Āa.
+Tôi tự ram: Là phương pháp tôi không triệt để,sử dụng nhiệt của phần lõi để ram +Tôi
bộ phận: : là phương pháp tôi phần làm việc của chi tiết,gồm 2 cách:nung n漃Āng bộ phận cần
tôi ,rồi làm nguội toàn bộ hay bộ phận và nung n漃Āng toàn bộ rồi làm nguội bộ phận áp dụng
cho các dụng cụ :đục ,b甃Āa
*Ứng dụng trong thực tế:Trong thực tế người ta thường dụng phương pháp tôi để tôi các chi tiết
máy m漃Āc cơ khí,dụng cụ ,chi tiết làm việc đồi hỏi cơ tính cao nhằm lằm tăng tính chịu tải
,chịu mài mòi và đạt được độ cứng cao g漃Āp phần tăng tuổi thọ của chi tiết.Ví dụ như để tọa ra
một loại dao sắc bắn mà ít bị mòn và biến dạng thì bắt buộc người chế tạo ra n漃Ā phải sử dụng
phương pháp tôi để đam bảo chất lượng sản phẩm,tôi dao người ta thương sử dụng phương pháp
tôi trong một môi trường(dầu hoặc nước..).
Câu 20:Trình bày hiểu biết về phương pháp tôi thể tích ? Các môi trường tôi và ứng dụng trong
thực tế cho ví dụ minh họa ? TL:
1.Phương pháp tôi thể tích.
- là phương pháp làm nguội các sản phẩm nhiệt luyện trong môi trường chất
Chất lỏng .Với các loại môi trường thích hợp khác nhau.
* Tôi trong một môi trường và các môi trường tôi thường dùng:
- Yêu cầu chọn môi trường tôi:
Về khả năng làm nguội thép, môi trường tôi phải thỏa yêu cầu sau: lOMoAR cPSD| 36084623
1-/ Làm nguội nhanh thép ở trong khoảng Austenit . Muốn vậy môi trường tôi làm nguội
thép với tốc độ lớn hơn tốc độ môi trường tới hạn . Khi này thì được tổ chức Mactenxit, thép trở
nên cứng. Đây là điều kiện đối với mọi trường tôi.
Các môi trường tôi thường dùng:
1 .Nước là môi trường tôi dễ kiếm nh Āt, an toàn và thường dùng, n漃Ā là môi trường tôi mạnh.
a . Nước lạnh làm nguội thép khá nhanh ở cả hai khoảng nhiệt độ do vậy bảo đảm độ
cứng cao khi tôi nhưng cũng dễ gây ra nứt, biến dạng.
-Nước n漃Āng (>40oC) làm giảm mạnh tốc độ nguội ở nhiệt độ cao (từ 600 giảm xuống còn
100oC/s) nên làm giảm khả năng tôi cứng, mà không giảm khả năng bị biến dạng và nứt (do
không giảm tốc độ nguội ở nhiệt độ th Āp).
Vì vậy phải luôn luôn cung c Āp nước lạnh vào bể tôi trong l甃Āc tôi. -
Nước lạnh là môi trường tôi cho thép Cacbon (n漃Ā có vận tốc tới hạn lớn), song không
thích hợp cho chi tiết có hình dạng phức tạp. -
Ch甃Ā ý : Khi hòa tan vào nước một lượng 10% các muối NaCL, Na2CO3, NaOH, khả
năng tôi cứng của thép tăng lên (do tăng tốc độ nguội ở nhiệt độ cao) song không tăng
khả năng nứt (vì không tăng tốc độ nguội ở nhiệt độ th Āp) so với nước. Dung dịch này
được dùng để tôi thép Cacbon có vận tốc tới hạn lớn. b .Dầu là môi trường tôi phổ biến,
có các tính chất hầu như ngược lại với nước. -
Dầu làm nguội chậm thép ở cả hai khoảng nhiệt độ do đó tuy có ít gây nứt, biến dạng
nhưng khả năng tôi lại kém. -
Dầu n漃Āng và dầu nguội có khả năng tôi giống nhau,nên người ta thường tôi trong dầu
n漃Āng 60 80oC để có tính loãng (linh động) tốt. -
Song nhược điểm của dầu là khi quá n漃Āng (> 150oC) sẽ bị bốc cháy, nên trong bể tôi
dầu thường có ống xoắn nước làm nguội. -
Dầu là môi trường tôi cho thép hợp kim (n漃Ā có vận tốc tới hạn nhỏ), các chi tiết có
hình dạng phức tạp, thép, thép Cacbon mỏng .
*. Tôi trong hai môi trường. -
Cách tôi này lợi dụng được cả hai ưu điểm của nước và dầu.
+ Đầu tiên thép tôi được làm nguội nhanh trong môi trường tôi mạnh: nước, nước pha muối,
s甃Āt đến khi sắp xảy ra chuyển biến Mactenxit (300 - 400oC).
+ Sau đó chuyển sang làm nguội chậm trong môi trường tôi yếu: dầu hay không khí cho dến khi nguội hẳn.
+ Như vậy vừa bảo đảm cho thép cứng, vừa ít gây biến dạng và nứt. -
Nhược điểm về mặt công nghệ của cách tôi này là kh漃Ā xác định thời điểm chuyển môi
trường: + nếu quá sớm(khi nhiệt độ của thép còn cao) không thể đạt độ cứng cao do có
chuyển biến thành hỗn hợp Ferit + Xêmentit vì làm nguội chậm tiếp theo.
+ nếu quá muộn chuyển biến Mactenxit xảy ra ngay trong môi trường tôi mạnh dễ gây nứt, biến dạng.
+Thường xác định theo kinh nghiệm . * Tôi phân c Āp : -
Cách tôi này khắc phục được kh漃Ā khăn về xác định thời gian chuyển môi trường ở cách tôi trên.
+ Đầu tiên thép tôi được nh甃Āng vào môi trường lỏng n漃Āng chảy có nhiệt độ cao hơn
khoảng 50 100oC, thép bị nguội đến nhiệt độ này và giữ nhiệt để đồng đều nhiệt độ trên tiết diện
(thường kéo dài 3 -5 ph).
+ sau đó nh Āc ra làm nguội ngoài không khí để chuyển biến Mactenxit. -
Ưu điểm của cách tôi này là vẫn đạt độ cứng cao song gây ra ứng suấtbên trong rấtnhỏ,độ
biến dạng là th Āp nhất. -
Hạn chế của tôi phân c Āp là chỉ áp dụng được cho các thép có vận tốc tới hạn nhỏ (thép
hợp kim cao như thép gi漃Ā) và với tiết diện mỏng như mũi khoan, lưỡi phay.
Ba cách tôi kể trên đều đạt được tổ chức Mactenxit . * Tôi đẳng nhiệt -
N漃Ā chỉ khác tôi phân c Āp ở chỗ giữ nhiệt thật lâu (hàng giờ) .
+ Sau khi tôi đẳng nhiệt không phải ram.
Tôi đẳng nhiệt có mọi ưu nhược điểm của tôi phân c Āp, chỉ khác là có độ cứng th Āp hơn và độ dai cao hơn. -
Do năng suấtth Āp, trong thực tế ít áp dụng cách tôi này.
Ví dụ: Một số dụng cụ có yêu cầu về độ biến dạng cho phép th Āp và không yêu cầu độ cứng
cao, và gang cần có áp dụng cách tôi này. * Gia công lạnh: -
Đối với nhiều thép dụng cụ hợp kim do lượng Cacbon và hợp kim cao, nên khi làm
nguội đến nhiệt độ thường vẫn còn nhiều Austenit dư , làm cho độ cứng đạt được bị hạn
chế. - Để đạt độ cứng cao nh Āt, người ta có thể đem thép tôi tiếp tục làm nguội (lạnh)
đến nhiệt độ âm (-50 hay -70oC) để Austenit tiếp tục chuyển biến thành Mactenxit. Quá
trình đó gọi là gia công lạnh.
Ví dụ: Người ta áp dụng gia công lạnh cho các chi tiết máy, dụng cụ cần độ cứng thật cao
như vòng bi, vòi phun cao áp, dao cắt kim loại. *
Tôi tự ram: Là cách tôi với làm nguội không triệt để, chỉ trong thời gian
ngắn từ vài đếnvài chục giây để sau đó nhiệt của lõi hay của các phần khác truyền đến,
nung n漃Āng, tức tiến hành ram ngay phần vừa được tôi. Sau đó không phải đưa đi ram tiếp.
Ví dụ :Tôi tự ram được ứng dụng rộng rãi khi tôi cảm ứng các chi tiết lớn(băng máy, trục dài...), tôi đục.
Hơi dài và thiếu chuẩn bị…
Câu 21: Trình bày những yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ tôi tới hạn và độ th Ām tôi? Trả lời:
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TỐC ĐỘ TỚI HẠN
Thành phần hợp kim của γ
_ Austenit càng giàu các nguyên tố hợp kim thì đường “C” càng dịch sang phải,Vth càng nhỏ.
_ Thép 2-3% nguyên tố hợp kim có Vth≈100ºC/s.
_ Thép 5-7% nguyên tố hợp kim có Vth≈25ºC/s. Sự đồng nhấtcủa γ
_ Austenit càng đồng nhấtcàng dễ biến thành Mactenxit (vùng giàu C biến thành Xê , vùng
nghèo C biến thành F) Kích thước hạt γ
_ Hạt Austenit càng lớn, biên giới hạt càng ít,càng kh漃Ā chuyển biến thanh hỗn hợp F-Xê , làm giảm Vth. lOMoAR cPSD| 36084623
Các phần tử rắn chưa tan hết vào γ
_ Th甃Āc đẩy chuyển biến thành hỗn hợp F-Xê ,làm tăng Vth.
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ THẤM TÔI
Vth: càng nhỏ, độ th Ām tôi càng cao
Tốc độ làm nguội: cang nhanh làm tăng δ nhưng dễ gây nứt va biến dạng.
Tim thêm ví dụ từ thực tế
Câu 22: Trình bày hiểu biết về h漃Āa bền bề măt bằng phương pháp tôi bề mặ t nhờ nung
n漃Āng bằng ̣ cảm ứng điên? Ứng dụng trong thực tế, cho ví dụ?̣ Trả Lời
1)Định nghĩa: là quá trình nung n漃Āng hợp kim hoặc kim loại dựa trên nguyên lí cảm ứng điện
từ. Nung cảm ứng thường được thực hiện bởi các lò nung tần số. 2) Nguyên lí :
Khi đặt chi tiết trong một từ trường của dòng xoay chiều với tần số f thì trên bề mặt chi tiết sẽ
xuấthiện dòng điện cảm ứng (dòng fuco ). Dòng điện cảm ứng này nung n漃Āng nhanh chi tiết
đến nhiệt độ tôi theo hiệu ứng Jun-Lenxo.
Chiều sâu phân bố dòng điện ( chiều dày lớp nung n漃Āng): δ=5030*ρ/(μf).
Trong đó : ρ là điện trở suất, Ώ.cm.
μ là độ từ th Ām, gaus/ơcstec.
f là tần số dòng điện. 3)
Chọn tần số và thiết bị
Tần số quyết định chiều chiều dày lớp nung n漃Āng do vậy quyết định chiều sâu lớp tôi cứng.
Đối với các chi tiết có lớp tôi day (4-5 mm) người ta dùng máy phát điện tần số cao với tần số từ
2500 đến 8000 Hz, công suấtlớn hơn100kW. Với chi tiết nhỏ cần lớp tôi mỏng (1-2 mm) người
ta dùng điện có tần số cao 66.000 đến 250.000 Hz có công suấtkhoản 50-60kW.
Thực tế Việt Nam thường dùng thiết bị phát dòng cao tần . Với các chi tiết lớn cần chiều sâu tôi
dày thì tăng thời gian dữ nhiệt tương ứng.
4) Cấu tạo vòng cảm ứng: Vòng cảm ứng làm bằng ống đồng có cấu tạo phù hợp với bề mặt chi
tiết cần tôi, bên trong có nước làm nguội, khoản cách giữa vòng cảm với bề mặt chi tiết 1.5-5
mm khe hở càng nhỏ càng đỡ tốn công suấtnung n漃Āng.
5) Các phương pháp tôi cảm ứng
Nung toàn bộ và làm nguội toàn bộ chi tiết cần tôi nếu công suấtcủa lò cho phép. Chỉ áp dụng
cho chi tiết nhỏ không áp dụng chi tiết lớn.
Nung liên tục và làm nguội liên tục áp dụng được chi tiết có chiều dài lớn. Vòng cảm ứng có cấu
tạo đủ nung n漃Āng phần nhỏ diện tích của vật tôi, đi kề vòng cảm ứng là vòng phun nước làm
nguội, thiết bị này chuyển động trên suốt chiều dài chi tiêt và tôi hoàn toàn bề mặt của n漃Ā. 6)
Cơ tính của vật liệu sau khi tôi bằng cảm điện từ.
Nhiệt độ chuyển biến pha từ Ac1, Ac3 nâng cao hơn do vậy nhiệt độ tôi phải l Āy cao hơn so với
tôi thể tích thông thường là 1000-2000oC.
Độ quá nhiệt cao nên tốc độ chuyển biến pha khi nung rấtnhanh, thời gian chuyển ngắn hạt nhỏ
mịn nên sau khi tôi hạt Mactenxit nhỏ mịn.
Sau khi tôi cảm ứng tiến hành ram th Āp, bề mặt thép có độ cứng từ 50 đến 58 HRC chống mài
mon khá tốt. Trong lõi có độ cứng 30 đến 40 HRC có giới hạn chảy và dai cao.
Sau khi tôi cảm ứng thì bề mặt suấthiện ứng suấtnén dư 800MPa. 7) Ưu nhược điểm. Ưu điểm:
CÓ năng suấtcao vì nung nhanh và chỉ nung một lớp mỏng ở bề mặt chi tiết.
Chất lượng rấttốt: độ cứng tôi bề mặt cao hơn tôi thể tích 1 đến 2 HRC, ít bị oxy h漃Āa và thoát
cacbon, ít bị biến dạng hơn
Dể tự động h漃Āa và điều kiện lao động tốt hơn. Nhược điểm:
Chi phí chế tạo vòng cảm ứng cao.
Không phù hợp với sản xuấtđơn chiếc.
Kh漃Ā chế tạo vòng cảm ứng khi chi tiết tôi có hình dạng phức tạp.
8) Ứng dụng trong thực tế và cho ví dụ:
Do vật liệu chịu được ma sát mài mòn, vừa chịu tải trọng tĩnh, va đập cao rấtthích hợp đối với
bánh răng , hoặc chốt trục khuỷu, dùng tôi các dụng cụ cơ khí chịu được mài mòn cao như mũi khoan, dũa.v.v.v.
Tôi những bộ phận máy với những chi tiết nhỏ, độ dày lớp tôi trên bề mặt vật liệu 1.2mm. đường
kính vật liệu nhỏ, tôi luyện những dây có đường kính nhỏ, tôi luyện mặt trong của những lỗ khoan, lỗ doa.
Những thành phần kim loại trong vật liệu như: Sắt/đồng, nhôm, thép hàn, thành phần than cacbua,..
Tôi luyện những răng cưa của lưỡi của hợp kim cứng,Những phụ kiện trong lĩnh vực chế tạo
kínhNhững dụng cụ chế tác kim hoàn, đồng hồ,... Công nghiệp điện từ (dây có độ dày rấtnhỏ,
những tiếp điểm nhỏ và những phụ kiện Hàn dao.
Câu 23:H漃Āa nhiệt luyện là gì? So sánh ưu nhược điểm của hai phương pháp th Ām cacbon ở
thể rắn và ở thể khí? Trả lời:
H漃Āa nhiệt luyện là phương pháp h漃Āa bền bề mặt có hiệu quả hơn tôi cảm ứng song có năng
suấtth Āp hơn, được dùng rộng rãi trong sản xuất
Định nghĩa: Khác với nhiệt luyện làm biến đổi tổ chức và tính chất, không làm thay đổi thành
phần h漃Āa học, h漃Āa nhiệt luyện là phương pháp nhiệt làm bão hòa (khuếch tán) vào bề mặt
của thép một hay nhiều nguyên tố để làm thay đổi thành phần h漃Āa học do đó làm biến đổi tổ
chức và tính chất của lớp bề mặt theo mục đích đã định.
So sánh ưu nhược điểm của hai phương pháp th Ām cacbon ở thể rắn và ở thể khí:
Giống nhau:Điều tôi thép thông qua pha khí Khác nhau:
th Ām cacbon ở thể rắn th Ām cacbon ở thể khí
Chất th Ām này chủ yếu là than gỗ (hay mùn
dùng trực tiếp các khí th Ām như CO hoặc
cưa) -80 - 95% và lượng nhỏ các muối CH4 để th Ām cacbônat (Na2CO3, BaCO3...) Khí CO phải hơn 95%
CO hoặc CH4 trong hỗn hợp chỉ cần 3-5%
Trải qua nhiều quá trình
Đơn giản nhanh ch漃Āng chỉ qua quá trình lOMoAR cPSD| 36084623
Than gỗ (mùn cưa) cháy trong điều
CH4---------> 2H2 + Cng. tử
kiện thiếu oxy sẽ tạo nên ôxyt cacbon: 2C + O2 --> 2CO
Năng suấtcao, thời gian th Ām tương đối
Khí CO khi gặp bề mặt thép lại bị phân ngắn. Chất lượng tốt, bảo đảm nồng độ C qui tích định trong lớp th Ām.
2CO --> CO2 + Cnguyên tử
Cacbon nguyên tử vừa mới tạo thành bị Dễ cơ khí h漃Āa, điều kiện lao động tốt.
h Āp thụ và khuếch tán vào thép ở dạng dung
dịch rắn Austenit với nông độ cacbon cao dần:
Cnguyên tử + Fe --> Fe (C)0,1-->0,8 1,2%C
Các muối bị phân h漃Āa và x甃Āc tác như sau: BaCO3 --> BaO + CO2 CO2 + Cthan --> 2CO bề mặt thép
2CO -------------> CO2 + Cng. tử
Thời gian dài (do tốn công và nhiệt nung n漃Āng cả hộp than),.
Nồng độ Cacbon ở bề mặt thường đạt tới
1,21,3%C (ứng với giới hạn bão hòa, đường
SE ở 900oC), có lưới Cacbit (Xêmentit II) làm x Āu chất lượng.
Điều kiện lao động x Āu (bụi than), kh漃Ā cơ khí h漃Āa.
Câu 24: Trình bày hiểu biết về cơ – nhiêt luyệ
n thép? Các phương pháp cơ – nhiệ t luyệ
n và ứng ̣ dụng trong thực tế, cho ví dụ? Trả lời: a/ Bản chất:
Cơ nhiệt luyện là quá trình tiến hành hai cơ chế h漃Āa bền cùng một l甃Āc: biến dạng
dẻo Austenit rồi tôi ngay tiếp theo trong một quá trình công nghệ duy nh Āt. Kết quả là được
Mactenxit nhỏ mịn với độ xô lệch mạng cao, nhờ đó đạt được sự kết hợp rấtcao giữa độ bền, độ
dẻo và độ dai mà chưa có phương pháp h漃Āa bền nào sánh kịp. Sau cơ nhiệt luyện, thép được ram th Āp ở 100-200oC.
So với nhiệt luyện tôi + ram th Āp, cơ nhiệt luyện cho độ bền cao hơn 200-500 N/mm2
(khoảng 10-20%) còn độ dẻo,dai -50-100%(tức g Āp rưỡi - đôi).
Theo nhiệt độ tiến hành biến dạng dẻo và tôi chia ra loại nhiệt độ cao và
th Āp. b/ Cơ nhiệt luyện nhiệt độ cao:
Biến dạng dẻo thép ở nhiệt độ cao hơn AC3 rồi tôi ngay tiếp theo để cho sự kết
tinh lại Austenit không kịp xảy ra tuy không tránh được hoàn toàn. * Đặc điểm:
CÓ thể áp dụng cho mọi thép kể cả thép Cacbon. -
Dễ tiến hành vì ở nhiệt độ cao Austenit dẻo và ổn định, không cân lực ép lớn vì
chỉ cần độ biến dạng  » 20-30%.
Hình 36: Quá trình cơ nhiệt luyện. -
Độ bền khá cao(tuy không tránh khỏi kết tinh lại bộ phận), độ dẻo, độ dai cao
b=2200-2400N/mm2, =6-8%, ak=300KJ/m2. c/ Cơ nhiệt luyện nhiệt độ th Āp:
Sau khi Austenit h漃Āa ở trên AC3, làm nguội thép xuống 400-600oC là vùng
Austenit quá nguội có tính ổn định tương đối cao và th Āp hơn nhiệt độ kết tinh lại, rồi biến dạng dẻo và tôi ngay. -
Chỉ áp dụng được cho thép hợp kim là loại có tính ổn định của Austenit quá nguội rấtcao. -
Kh漃Ā tiến hành hơn vì đòi hỏi độ biến dạng lớn(=50-90%) mà ở nhiệt độ
th Āp(400600oC) Austenit kém dẻo do vây phải cần máy cán lớn, yêu cầu cần phôi thép phải có
tiết diện nhỏ để kịp nguội nhanh đến 400-600oC. -
Đạt được độ bền rấtcao do không thể xảy ra kết tinh lại bộ phận, song độ dẻo, độ
dai th Āp hơn: b=2600-2800N/mm2: =3%; ak=200KJ/m2.
Đáng ch甃Ā ý là cơ tính cao của cơ nhiệt luyện vẫn còn giữ lại (di truyền) được khi tôi tiếp theo.
Câu 25. Trình bày các khuyết tật xảy ra khi nhiệt luyện thép, nguyên nhân và cách khắc phục? Trả lời: 1. Biến dạng và nứt a, Nguyên nhân
- Nguyên nhân: do ứng suấtsinh ra khi làm nguội làm thép bị biến dạng, cong vênh, nứt.b, Khắc phục
- Nung n漃Āng và làm nguội với tốc độ hợp lý.
- Nung n漃Āng và làm nguội các trục dài: khi nung treo thẳng đứng để tránh cong, khi làm
nguội phải nh甃Āng thẳng đứng, phần dày xuống nước.
- Nên dùng tôi phân c Āp, hạ nhiệt trước khi tôi, các chi tiết mỏng phải tôi trong khuôn ép;-
Các chi tiết bị biến dạng có thể đem nắn, ép n漃Āng hoặc nguội.
2. Ôxy hoá và thoát cacbon a, Nguyên nhân
- Do trong môi trường nung có chứa các thành phần gây ôxy hoá Fe và C như: O2, CO2, hơi nước,… b, Khắc phục
- Phải để đủ lượng dư để hớt bỏ đi hoặc đem th Ām cacbon. 3. Độ cứng không đạt a, Độ cứng cao
- Nguyên nhân: khi ủ và thường hoá thép hợp kim, do tốc độ nguội quá lớn.
- Khắc phục: ủ lại b, Độ cứng th Āp - Nguyên nhân:
+ Nhiệt độ tôi chưa đủ cao
+ Thời gian giữ nhiệt ngắn
+ Làm nguội không đủ nhanh.
- Khắc phục: thoát cacbon bề mặt. 4. Tính giòn cao
- Nguyên nhân: Do nhiệt độ tôi quá cao, hạt thép quá lớn.
- Khắc phục: đem thường hoá rồi đem tôi lại, tăng biến dạng.Tim thêm ví dụ từ thực tế lOMoAR cPSD| 36084623
Câu 26 : CÓ m Āy phương pháp đo độ cứng ? Trình bày các phương pháp đo độ cứng đó? trả lời:
Các phương pháp đo độ cứng: Phương pháp đâm. Phương pháp nảy lên.
Phương pháp đo độ xước.
Phương pháp đo độ cứng thông dụng theo phương pháp đâm. Gồm những phương pháp sau:
Phương pháp đo độ cứng Brinell
Nguyên lý của phương pháp là một Ān một viên bi bằng thép đã tôi cứng, lên bề mặt mẫu,
dưới tác dụng của tải trọng, trên bề mặt mẫu có vết lõm hình chỏm cầu. Nếu gọi tải trọng tác
động là P(N), diện tích vết lõm là S(mm2), thì số đo Brinell được tính bằng biểu thức: HB = 0.1P/S (N / mm2)
Điều kiện đo độ cứng Brinell:
- Chiều dày mẫu thí nghiệm không nhỏ hơn 10 lần chiều sâu của vết lõm, xác định theo
công thức: t ≥ (10.P) / ( .D.HB) (mm) t - chiều dài mẫu thử (mm)
P - tải trọng tác dụng (kg)D - đường kính viên bi (mm)
HB - độ cứng dự đoán.
Bề mặt mẫu thử phải sạch, phẳng, không có khuyến tật. Nếu bề mặt là cong, phải gia coongcho
vị trid cần đo thành mặt phẳng. Chiều rộng, dài của vùng cần đo phải lớn hơn 2D. Khoảng cách
giữa 2 vết đo cũng phải lớn hơn 2D.
Chỉ cho phép đo các vật liệu có độ cứng nhỏ hơn 450 HB để tránh biến dạng cho viên bi. L甃Āc
này độ cứng của viên bi theo thang Vicker không nhỏ hơn 850 HV.
Thời gian tác động tải trọng cũng có ảnh hưởng đáng kể đến kết quả đo.
Phương pháp đo độ cứng Rockwell .
Phương pháp này được tiến hành bằng cách Ān mũi đâm kim cương (hoặc hợp kim cứng) hình
côn, có g漃Āc ở đỉnh là 120o, hoặc viên bi thép, có đường kính 1/16” (1,588mm) lên bề mặt vật liệu.
Số đo độ cứng Rockwell được xác định bằng hiệu số chiều sâu, khi tác dụng tải trọng sơ bộ 4.2).
Po = 100N và tải trọng chính P1.
Người ta qui ước khi mũi đâm xuống 0,002 mm thì độ cứng giảm đi một đơn vị.
Vì giá trị h này có theer đo được trực tiếp, nên người ta dùng dùng đồng hồ so, chia vạch theo
các thang qui ước, ta dễ dàng đọc được ngay sau khi bỏ tải trọng.
Tuỳ theo dạng mũi đâm và tải trọng, độ cứng Rơckell chia làm 3 thang:
Độ cứng Rockwell C - mũi kim cương, tải trọng 1500N-HRC.
Độ cứng Rockwell A - mũi kim cương, tải trọng 600N-HRA.
Độ cứng Rockwell B - mũi bi 1,588mm, tải trọng 1000N-HRB giá trị độ cứng đ ược tính theo
công thức: HR = k – (h / 0,002) k - hằng số, khi dùng mũi bi k =130; mũi kim cương k=100. h
- chiều sâu vết lõm do tải trọng chính tác dụng (mm).
Khoảng cách giữa hai vết đo, hoặc giữa vết đo với cạnh mẫu không nhỏ hơn 1,5 mm khi dùng
mũi kim cương và 4mm khi dùng bi. Mỗi mẫu đo 3 lần, không kể lần đầu, rồi l Āy trung bình cộng.
Phương pháp đo Rockwell cho phép đo các mẫu có độ cứng cao hơn 450 HB, hoặc các mẫu
mỏng, nhỏ hơn 1,2mm. N漃Ā cho phép thay đổi tải trọng trong một phạm vi rộng mà vẫn không
làm thay đổi giá trị đo được của độ cứng, vì n漃Ā bảo đảm qui luật đồng dạng của mũi đâm.
Ngoài ra, thời gian đo lại rấtnhanh (từ 6 – 10 giây).
Trong p2 đo Rockwell cần ch甃Ā ý các yếu tố gây kết quả đo sai như:
Giá trị của các vạch chia không tương ứng với sự dịch chuyển của mũi kim đâm.
Hình dạng mũi đâm không đ甃Āng, mũi bị tù ra > 1200
. Do người sử dụng chưa thành thạo. P 2 đo độ cứng Vicker
P2 Vicker về nguyên lí đo giống như Brinell nhưng thay mũi bi bằng mũi kim cương, hình tháp,
có g漃Āc giữa 2 mặt bên là 1360.
Tải trọng sử dụng P= 50÷1500N, phụ thuộc chiều dày mẫu đo. Đo theo p2 Vicker có thể áp dụng
cho chi tiết rấtcứng hoặc rấtmềm, và số đo độ cứng không phụ thuộc tải trọng. Gọi tải trọng là P,
diện tích bề mặt trên vết lõm là S, ta c漃Ā: HV= P/S
P: có thể đo bằng N (hay kG) S: mm2.
Để thuận tiện, ngưòi ta có thể tính S thông qua đường chéo d và = 1360.
HV= P/S = 2Psin( /2) / d2 = 1,854P/d2.
Đường chéo d được đo bằng kính hiển vi máy, người ta cũng lập sẵn các bảng gía trị Vicker vơi P và d tương ứng.
Phương pháp đo Vicker thường dùng đo độ cứng các vật mỏng, các lớp th Ām…
Không dài như vậy đâu, cần có hình vẽ
Câu 27: Thép xây dựng là gì? Đăc điểm chung và phân loại? Trình bày mộ t vài nh漃Ām thép
xây ̣ dựng và cho ví dụ về ứng dụng của n漃Ā trong thực tế ?
Trả lơi câu hỏi số 27 môn vật liệu:
_ Thép xây dựng là loại thép cacbon cán n漃Āng chất lượng thường. là loại thép mềm, dẻo, dễ hàn. _Đặc điểm chung :
+Về cơ tính : Đủ độ bền, độ dẻo,độ dai.
+về tính công nghệ : tính hàn tốt, dê uốn, dể cắt.
+ thành phần h漃Āa học: hàm lượng cacbon C≤ 0.22%, và các thành phần nguyên tố h漃Āa hoc khác. _Phân loại:
+ Theo thành phần h漃Āa học và độ bền có 2 loại: Cacbon thông dụng và thép hợp kim th Āp độ bền cao.
+ Theo công dụng: thép công dụng chung , thép công dụng riêng.. _ Các nh漃Ām thép như:
+ nh漃Ām thép thông dụng: độ bền binh thường, rẻ, đa dạng các bán thành phần cán n漃Āng
(ống, thanh, t Ām, sợi, dây….). Vi du: Thép CT38
Thành phần h漃Āa học: %C 0.14-0.22, %Si 0.12-0.30, %Mn 0.4-0.65, %P ≤0.04, %S
≤0.045. Được dung phổ biến, dùng cho các kết cấu không đòi hỏi độ bền cao, có tinh hàn tốt.
Như dùng trong các xà ngang, ống, t Ām che,cột… Thép CT51 lOMoAR cPSD| 36084623
Thành phần h漃Āa học: %C 0.28 - 0.37, %Si 0.15 - 0.35, %Mn 0.50 - 0.80, %P ≤0.04, %S ≤0.045.
Dùng trong kết cấu chiệu lực cao,nhưng tính hàn kém.
Dùng làm lưỡi cày, dụng cụ gia công gỗ bằng tay, bánh lồng…
Thép dùng trong đống tàu :theo tiêu chuẩn của Nga : Thép CT4, CT5…
+ nh漃Ām thép hợp kim th Āp độ bền cao.CÓ độ bền cao,nhưng tinh hàn kém, dể bị phá hủy
giòn ở nhiệt độ th Āp.
Vi dụ: Theo TCVN co như: 14Mn, 09Mn2..
Theo tiêu chuẩn JIS của nhât như: SPA-H (dạng t Ām cáng n漃Āng) , SPA-C (t Ām can nguội)..
Thường đươc dùng trong làm đường ống, cầu.
+ Thép làm cốt bêtông có khả năng chịu kéo,uốn và tải trọng động cho cấu kiện.
Ví dụ: Theo TCVN có 4 c Āp: C I, C II, C III, C IV.
C I thép tròn trơn như: CT38, c Āp C II thép có đốt như: CT51, c Āp C III , C IV như 35MnSi, 18Mn2Si.. + Các loại thép khác:
Ví dụ như: Đây thép, đương ray xe lửa … Dài quá....
Câu 28: Trên bản vẽ chế tạo của môt chi tiết tôn lợp ghi ký hiệ u vậ t liệ u: CT38.
Trình bày hiểu ̣ biết của mình về loại vât liệ u này và cho biết ký hiệ u tương đương cho vậ t liệ
u này của các quốc ̣ gia: Nga; Trung Quốc; Mỹ; Nhât và Đức.̣ Trả lời:
Tiêu chuẩn VN (1765-1975) thép cabon thường loại A là loại thép chỉ qui dịnh cơ tính kí hiệu
CT con số đi kèm chỉ độ bền giới hạn: CT38 có độ bền tối thiểu 380N/mm2. Độ bền lớn
nhất: 490N/mm2 ; C%=0.14-0.22 ; Mn%=0.3=0.65 ; S%<= 0.05 ; P%<= 0.04; Thường
dùng ở dạng cán mỏng (t Ām, cây, thanh, thép hình) chủ yếu trong xây dựng. TCVN:CT38 TC Nga:CT3 Chưa đủ nội dung...
Câu 29: Trên bản vẽ chế tạo của môt chi tiết đường ống ghi ký hiệ u vậ t liệ u:
09Mn2. Trình bàỵ hiểu biết của mình về loại vât liệ u này và cho biết ký hiệ u tương đương cho vậ t liệ
u này của các ̣ quốc gia: Nga; Trung Quốc; Mỹ; Nhât và Đức.̣ Trả lời:
Đây là thép xây dựng thuộc loại thép hợp kim th Āp có độ bền cao.
Cơ tính: có độ bền cao hơn (σ0,2 > 300÷320 MPa) . thép hợp kim thấp có độ bền cao
được g漃⌀i như vậy vì nó chỉ chứa một lượng rất 椃Āt cacbon.
Hợp kim : 椃Āt làm hại tinh hàn như Mn, Si, Cr, Cu….
Nhược điểm của thép hợp kim có độ bền cao: tonhs hàn kém hơn, dễ bị phá hủy gion ở nhiệt độ thấp.
09Mn2: đầu tiên là con s Ā chỉ phần vạn của hàm lượng cacbon, tiếp theo là tên thành phần
hợp kim, con s Ā đứng sau chỉ chữ s Ā phần trăm của chat đứng trước nó.
Thành phần 09Mn2: 0,09%C , 2%Mn. TCVN: 09Mn2 ΓOCT: 14Γ , 15XCHд
JIS: SH590P, SP 590S, SPA-H,SPA-C
ASTM: A441, A572, A618 Chưa đủ nội dung...
Câu 30: Thép chế tạo máy là gì? Những yêu cầu chung đối với thép chế tạo máy? Trình bày môt ̣
vài nh漃Ām thép chế tạo máy và cho ví dụ về ứng dụng của n漃Ā trong thực tế?
trả lời: thép chế tạo máy là thép được ứng dụng để gia công các chi tiết maý. Các yêu cầu chung:
- Cơ tính: độ bền cao(giới hạn chảy), độ dai va đạp lớn, chịu mài mòn, giới hạn mỏi cao.
-Tính công nghệ : Dễ biến dạng n漃Āng(rèn), dễ cắt gọt, có thể nhiệt luyện để tăng bền.
-Tính kinh tế: được sử dung rộng rãi, giá thành th Āp.
-Thành phần h漃Āa học: C và các hợp kim chính như: Cr, Mn, Si hợp kim phụ: Ti, Zr, Nb, Mo.....
Các mác thép: S45C, S55C, SK4, SK5, SKD 11, SKD 61, 40X.....
Ứng dụng: chế tạo bánh răng, trục động cơ, trục vít..... Chưa đủ nội dung...
Tim thêm ví dụ từ thực tế
Câu 31: Trên bản vẽ chế tạo của môt chi tiết trục độ ng cơ điệ n ghi ký hiệ u vậ t liệ
u: C45. Trình ̣ bày hiểu biết của mình về loại vât liệ u này và cho biết ký hiệ u
tương đương cho vậ t liệ
u này của ̣ các quốc gia: Nga; Trung Quốc; Mỹ; Nhât và Đức.̣
Trả lời: -C45 Là thép kết cấu có lượng cacbon trung bÌnh 0.45 % C TCVN TOCT GB UNS AISI/SAE JIS AFNOR DIN BS C45 45 45 G10450 1045 S45C X45 C45 06A45 Chưa đủ nội dung...
Tim thêm ví dụ từ thực tế
Câu 32: Trên bản vẽ chế tạo của môt chi tiết trục hộ p số ghi ký hiệ u vậ t liệ u:
12CrNi3A. Trình ̣ bày hiểu biết của mình về loại vât liệ
u này và cho biết ký hiệ u
tương đương cho vậ t liệ
u này của ̣ các quốc gia: Nga; Trung Quốc; Mỹ; Nhât và Đức.̣ Trả lời: Thép th Ām Cacbon
Thành phần h漃Āa học: Cacbon: 0,09 ~ 0,16; Crom: 0,6 ~ 0,9; Niken: 2,75 ~ 3,15 Mangan : 0,3 ~ 0,6 Ký hiệu tương đương AISI Pháp Italia (AFNOR) (UNI) 304 Z 6 CN X 5 CrNi 1809 18 10 Chưa đủ nội dung... Tim thêm ví dụ từ thực tế lOMoAR cPSD| 36084623
Câu33: Trên bản vẽ chế tạo của môt chi tiết trục hộ p số ghi ký hiệ u vậ t liệ u: 40Cr. Trình
bày ̣ hiểu biết của mình về loại vât liệ
u này và cho biết ký hiệ u tương đương cho vậ t liệ
u này của các ̣ quốc gia: Nga; Trung Quốc; Mỹ; Nhât và Đức.̣
Trả lời: +.Thép 40cr là thép hợp kim h漃Āa tốt được sử dụng rấtphổ biến, dung để chế tạo các
chi tiết chịu tải trọng tĩnh và va đập tương đối cao mà bề mặt có thể bị mài mòn như trục,bánh
răng….để có cơ tính cao nh Āt,thép phải qua nhiệt luyện h漃Āa tốt(tôi +ram cao). +nhiệt độ tôi:830-850 +nhiệt độ ram:250-350 +độ cứng :48-53HRC +.Về thành phần TCVN ΓOCT GB JIS DIN h漃Āa học của thép 12CrNi3A 12XH9 12CrNi3A SUS309 X5CrNi18 40cr là: %C:0.36- SOS316 10 0.44; %Cr:0.80-
1.10 ; %Mn:<0.8; %Si:<0.4; %N :0.3 i .B + ảng các mác thép : Tên thép TCVN ΓO CT JIS GB DIN UNS(mĩ) AFNOR(pháp) BS Thép Cr 40 X 40 SCr440 40 Cr 42 C 4 G51400 42 C 4 530A40 40 Cr Chưa đủ nội dung.. .
Tim thêm ví dụ từ thực t ế
Câu33: Trên bản vẽ chế tạo của môt chi tiết trục hộ p số ghi ký hiệ u vậ t liệ u: 40Cr. Trình
bày ̣ hiểu biết của mình về loại vât liệ
u này và cho biết ký hiệ u tương đương cho vậ t liệ
u này của các ̣ quốc gia: Nga; Trung Quốc; Mỹ; Nhât và Đức.̣
Trả lời: +.Thép 40cr là thép hợp kim h漃Āa tốt được sử dụng rấtphổ biến, dung để chế tạo các
chi tiết chịu tải trọng tĩnh và va đập tương đối cao mà bề mặt có thể bị mài mòn như trục,bánh
răng….để có cơ tính cao nh Āt,thép phải qua nhiệt luyện h漃Āa tốt(tôi +ram cao). +nhiệt độ tôi:830-850 +nhiệt độ ram:250-350 +độ cứng :48-53HRC
+.Về thành phần h漃Āa học của thép 40cr là: %C:0.36-0.44; %Cr:0.80-1.10; %Mn:<0.8; %Si:<0.4; %Ni:0.3 .B + ảng các mác thép : Tên thép TCVN ΓO CT JIS GB DIN UNS(mĩ) AFNOR(pháp) BS Thép 40 Cr X 40 SCr440 40 Cr C 42 4 G51400 42 C 4 530A40 40 Cr Chưa . đủ nội dung..
Tim thêm ví dụ từ thực t ế
Câu 34: đặt điểm , điều kiện làm việc và các yêu cầu cơ bản của thép đàn hồi. cho ví dụ, nêu
đặt điểm và ứng dụng của một vài mác thép dùng trong thực tế: Trả lời :
Đặc điểm thép đàn hồi :
Đây là loại thép có thành phàn C nằm trong khoảng 0.5-0.7% sau tộ và ram trung bình
có giới hạn đàn hồi cao. Thép này chuyên dùng chế tạo các chi tiết đàn hồi: lò xo nhíp…nên
được gọi là thép đàn hồi. Thành phần h漃Āa học
Cacbon: khỏang thành phần cacbon hợp lý của loại thép này là 0.5-0.7%(thường gặp 0.550.65%)
Nguyên tố hợp kim: các nguyên tố Mn,Si cho cho vào thép đàn hồi với mục đích nâng cao
tính đàn hồi.Các nguyên tố khác như Cr, Ni, được cho vào vứi mục đích ổn định tính đàng hồi.
Điều kiện làm việc và yêu cầu đối với thép đàn hồi : điều kiện làm việc: chịu
tải trọng và va đạp cao không cho thép bị biến dạng dẻo Yêu cầu đối với thép :
-Giới hạn đàn hồi cao: tỉ lệ ứng suấtđàn hồ/ứng suấtbền càn gần tiến tới 1càng tốt. thường là: 0.85-0.95
-Độ cứng khá cao: Thích hợp HRC 35-45 hay HB 350-450; độ dẻo, độ dai th Āp để
không bị biến dạng trong quá trình làm việc xong không quá th Āp dễ bị phá hủy dòn -
Giới hạn ỏi cao: để thích ứng với điều kiện tải trọng thay đổi theo chu kì.
Ví dụ về các mác thép đàn hồi trong thực tế :
Các mác thép cacbon bao gồm : C65, 70, 75, 80, 85, 65Mn, 70Mn (TCVN) được đặc trưng
bởi độ bền tích thoát không cao, đặc biệt khi nung n漃Āng. Ch甃Āng không có lợi để làm việc ở
nhiệt độ trên 1000C. Do độ th Ām tôi th Āp nên các thép này được dùng các lò xo tiết diện không lớn lắm.
Các thép lò xo, nhíp hợp kim thuộc về lớp peclít. Các nguyên tố hợp kim cơ bản trong ch甃Āng
là Si ( 1-3%), Mn (~1%). Trong các chi tiết có công dụng quan trong hơn thì thép được hợp kim
h漃Āa them Cr (~1%) và Ni (<1,7%) các nguyên tố hợp kim yêu cầu phải có ảnh hưởng ít tới
giới hạn đàn hồi là tính chất chủ yếu của họ thép này. Quan trong hơn là hợp kim h漃Āa để nâng
cao độ th Ām tôi, độ bền tích thoát ứng suấtvà gới hạn mỏi. Do đó hợp kim được sử dụng cho
những phần tử đàn hồi kích thước lớn và đảm bảo cho ch甃Āng làm việc lâu hơn và độ tin cậy
cao hơn. Các mác thép Silic 50Si2, 60Si2, 70Si3A được dùng làm lò xo hay nhíp có chiều dày 18
mm. Ch甃Āng có đặc điểm chống sự lớn lên của hạt khi tôi, nhưng lại có xu hướng dễ thoát
cacbon khi nung, đây là một dạng khuyết tật mặt rấtnguy hiểm vì giảm độ bền mỏi. Mác thép Si-
Mn 60SiMnA đã hạn chế được nhược điểm này và được dùng để chế tạo các lò xo có chiều dày nhỏ hơn 14 mm.
Các mác thép 50CrVA, 50CrMnVA có nhiệt độ ram cao hơn dòng thép Si và Si-Mn khoảng
5200C, có khả năng chịu nhiệt cao hơn, độ dai cao hơn, ít nhạy cảm với nhát cắt. Ch甃Āng được
dùng làm nhíp các ôtô nhẹ, lò xo xupáp và các lò xo có công dụng quan trọng khác và nhiệt độ làm việc khoảng 3000C.
Câu 35: Trình bày hiểu biết về thép ổ lăn (đăc điểm, điều kiệ n làm việ c, các yêu cầu
và phương ̣ pháp nhiêt luyệ n với loại thép này)? Cho ví dụ và ứng dụng của mộ t vài mác thép
ổ lăn thường ̣ dùng trong thực tế?
TRẢ LỜI: -đặc điểm: + thành phần h漃Āa hoá học: 1%C + tôi + ram th Āp.
+để tôi th Āu cho đồng đều: Cr+= 0,5% đến 1,5% , đôi khi có Mn và Si (mỗi thứ 1%)
+để tránh điểm mềm và nâng cao độ bền mỏi tiếp x甃Āc: giảm P,S,khí.
+các cacbit nhỏ mịn và phân bố đều.
-điều kiện làm việc: chịu mài mòn điểm, trọng lượng của trục gây ra. -yêu cầu:
+độ cứng và tính chống mài mòn cao( HRC ≥ 64) lOMoAR cPSD| 36084623
+cơ tính phải thật đồng nhất( tức không có điểm mềm để tránh mài mòn điểm gây nên Rỗ, phải tôi th Āu)
+độ bền mỏi tiếp x甃Āc cao.
-phương pháp nhiệt luyện:
+Ủ cầu h漃Āa thép ổ lăn phải có tổ chức peclit hạt và cacbit dư nhỏ mịn với độ cứng HP (187
đến 205) để đảm bảo tính gia công cắt tốt.
0+tôi + ram th Āp ( tôi trong dầu 85 ◦c đến 860◦c ). CÓ thể gia công lạnh để khử austenit dư
một 0҆ cách triệt để sau khi tôi,l甃Āc đó có thể đạt tới HRC ≥ 65 với độ chống mài mòn cao
nh Āt.cũng có thể dùng thép th Āp cacbon cho các ổ lăn.
**các mác thép ổ lăn thường dùng trong thực tế là:
TCVN: OL100Cr1,5 Là loại có 1,00%C , 1,5%Cr.
ɼOCT : IIIXxx,xx chỉ lượng Cr phần nghìn:IIIX6,IIIX9,IIIX15,IIIX15C .ɼ
AISI/SAE : 5195,50100,51100,52100 (P,S cực th Āp).
JIS:SUJx, trong đó x la số thứ tự (1 đến 5).
Thép không gỉ: (> 13%cCr) nhưng với lượng cacbon cao (~ 1,00%), như OCT dùng mác ɼ
95X18,ASTM dùng 440C và 440MOD.
Vd: ổ lăn, trục các nguội, bàn ren,taro,dụng cụ đo.
Câu 36: Thép dụng cụ là gì? Những yêu cầu chung và phân loại? Trình bày môt vài nh漃Ām
thép ̣ dụng cụ và cho ví dụ về ứng dụng của n漃Ā trong thực tế?
Trả lời: Thép dụng cụ là loại thép dùng chế tạo các loại dụng cụ cắt gọt, dụng cụ biến dạng và dụng cụ đo Yêu cầu
Tính chất cơ bản của dụng cụ là tác động lực vào phôi nên thép dụng cụ có yêu cầu cơ bản là có
độ cứng cao, tính chống mài mòn cao.
Độ cứng cao phải đảm bảo cao hơn hẳn độ cứng của phôi. Tuỳ từng loại phôi, sản phẩm mà có
yêu cầu khác nhau về độ cứng tối thiểu.
Tính chống mài mòn cao để đảm bảo dụng cụ được làm việc lâu dài, gia công khối lượng công
việc lớn mà không bị hư hỏng, hoặc làm mấtc Āp chính xác.
Độ dai va đập là yếu tố quan tâm thứ yếu: Nhằm đảm bảo cho dụng cụ tránh bị gãy vỡ khi làm việc.
Tính chịu nhiệt: Do các dụng cụ làm việc với ma sát lớn, sinh nhiều nhiệt trong quá trình làm việc
Phân loại: chia làm 3 nh漃Ām lớn Dụng cụ cắt(dao) Dụng cụ biến dạng Dụng cụ đo
Thép làm dụng cụ cắt:
Độ cứng cao: cao HRC ≥60
Chịu mài sát, có tính chống mài mòn cao. Chịu nhiệt cao.
ứng dụng trong thực tế: dao tiện, dao phay, khuôn dập,trục cán, thước cặp, palme, dưỡng.
Tim thêm ví dụ từ thực tế
Câu 37: Trên bản vẽ chế tạo của môt chi tiết dao tiệ n ghi ký hiệ u vậ t liệ u:
80W18Cr4V (P18; T1;̣ SKH2). Trình bày hiểu biết của mình về loại vât liệ u này và cho biết ký hiệ
u tương đương cho ̣ vât liệ
u này của các quốc gia: Nga; Trung Quốc; Mỹ; Nhậ t và Đức.̣ Giải
Hiểu biết về vật liệu
Vật liệu này thuộc nh漃Ām thép gi漃Ā có năng suấtcắt bình thường: tính cứng n漃Āng đến 615- 620 C
Công dụng:Làm các dụng cụ cắt Thành phần các nguyên Tố, % C Mác thép Cr W V M C 80W18Cr4V 0.8 4 18 1 - - Kí hiệu tương đương Nga P18 Mỹ T1 Nhật SKH2 Đức Trung Quốc Chưa đủ nội dung.. .
Tim thêm ví dụ từ thực t ế TCVN ГOCT GB UNS AISI/SAE JIS AFRON DIN BS C Cr Mn Si N C45 45 45 G10450 1045 S45C X45
C45 06A45 0.42- <0.25 <0.8 <0.37 0.49
Câu 38: Điều kiện làm việc và yêu cầu của thép dụng cụ đolà
Các loại dụng cụ đo sử dụng trong cơ khí :panme,thước kẹp,thước đo độ dài , độ g漃Āc …dễ bị
mòn ,bị biến dạng , làm sai lệch kết quả đo. Để đảm bảo độ chính xác các dụng cụ đo phải đạt yêu cầu :
Độ cứng và tính chống mài mòn cao : độ cứng HBC yêu cầu từ 63 đến 65
ổn định kích thước : trong suốt đời làm việc ,nhờ 2 chỉ tiêu:
+ hệ giãn nở vì nhiệt nhỏ.
+ sự ổn định của tổ chức đạt thời gian dài.
Độ nhãn b漃Āng bề mặt cao:c Āp 14 khi mài và ít bị biến dạng khi nhiệt luyện . Độ cứng và
tính chống mài mòn cao như dao cắt song không yêu cầu tính cứng n漃Āng nên không cần làm bằng thép gi漃Ā.
Một ví dụ về thép dụng cụ đo đặc điểm và ứng dụng: ví dụ như mác thép C45 làm thước kẹp <0
Độ cứng và tính chống mài mòn cao
Bảo đảm độ nhãn b漃Āng cao khi mài lOMoAR cPSD| 36084623
CÓ hệ số giản nở vì nhiệt rấtnhỏ . Chưa cụ thể…. Câu 39 :
Thép hợp kim đăc biệ t là gì? Đặ
c điểm chung và phân loại? Trình bày mộ t vài nh漃Ām
thép hợp ̣ kim đăc biệ t và cho ví dụ về ứng dụng của n漃Ā trong thực tế? ̣
Thép hợp kim đặc biệt là thép chứa trong đó những nguyên tố đặc biệt mà thép cácbon không có
hoặc thép cácbon có nhưng với hàm lượng nhỏ. Một số nguyên tố đặc biệt thường dùng: Cr, Mn,
Si, Ni, W, Ti, Mo, V, Co, Cu, Al
Đặc điểm chung và phân loại của thép hợp kim đặc biêt:
CÓ %C th Āp: < 0,10 đến 0,15% hoặc ngược lại yêu cầu %C cao( >1,00%)
Hợp kim hoá cao: >10% hay rấtcao > 20% song thường là hợp kim hoá đơn giản.
Về tổ chức tế vi: thường có tổ chức đơn pha: γ, F, M ỏ trạng thái cung c Āp.
Đặc tính cơ, lý , hoá: có tính chống mài mòn đặc biệt cao, có tính chất điện – điện từ đặc
biệt, làm việc ở nhiệt độ cao, có tính giản nở nhiệt hay đàn hồi đặc biệt… Phân loại thép đặc biệt: 1- Thép không gỉ: Thép không gỉ hai pha: Thành phần:
C từ 0,1% đến 0,4%, Cr là 13% hoà tan vào Fe-α.
Cr làm tăng tính ổn định của austenit quá nguội trong không khí cũng cho mactenxit Tổ chức: Ferit + Fe3C
Mác thép: 12Cr3, 20Cr13, 30Cr13, 40Cr13
Ứng dụng: vỏ đồng hồ, ốc, vít, xoong, nồi, cửa, mái lợp…
Thép không gỉ một pha ferit
Nếu dùng 13%C ít C đi ( <0,08%C) hoặc (0,10 ÷0,20)%C, (17 ÷ 25)%Cr thì thép chỉ có tổ chức một pha F
Mác thép: 08Cr13, 12Cr17, 15Cr25Ti. ứng dụng: Công nghiệp
hoá dầu và công nghiệp thực phẩm thép không gỉ một pha
austenit thành phần: CÓ %C>1616 ÷ 18%, %Ni ≥ 6 ÷ 8%, có tổ chức γ.
Bền ăn mòn trong HNO3 và có thể chịu được H2SO4 ( với mọi nồng độ ở nhiệt độ thường), với
HCl ( loãng và ở nhiệt độ thường).
Cơ tính và tính công nghệ: Độ dẻo cao (δ = 50%), σ0.2=250 ÷ 300Mpa, thép kém ferit, có khả
năng h漃Āa bền biến dạng mạnh.
Các mác thép thông dụng: 12Cr18Ni9, 08Cr18Ni11, 03X18H12, 08Cr18Ni10Ti…
Thép không gỉ h漃Āa bền tiết pha 2- Thép bền n漃Āng
3- Thép có tính chống mài mòn đặc biệt cao dưới tải trọng và đập
Ứng dụng của thép hợp kim đặc biệt: Các dụng cụ bằng inox, khung cửa, bàn ghế, xupap xả, mo x甃Āc cần cẩu,….
CÂU 40: Trên bản vẽ chế tạo của một cặp lắp ghép bulông – đai ốc ghi ký hiệu vật liệu 20Cr13.
Trình bày hiểu biết của mình về loại vật liệu này và cho biết ký hiệu tương đương cho vật liệu
này của các quốc gia: Nga , Trung Quốc , Mỹ , Nhật , Đức?
* Trình bày sự hiểu biết về ký hiệu 20Cr13:
+ 20Cr13 là mác thép không gỉ có khoảng 0,20%C và khoảng 13%Cr.
+ 20Cr13 là thép trước cùng tích , khá dẻo,dai, có thể chịu biến dạng nguội
+ Nhiệt độ tôi : 1000 -:- 1100 độ C
+ Được dùng làm các chi tiết như : trục bơm , đồ ngũ kim , ốc,vít không gỉ
* Ký hiệu tương đương đối với các nước là : TCVN NGA GB JIS DIN AISI/SAE 20Cr13 20X13 2X1 SUS420J1 X20Cr13 420 Chưa đủ nội dung...
Câu 41 : Trình bày thành phần h漃Āa học, tổ chức tế vi, ký hiệu và ứng dụng của gang xám? 1- TỔ CHỨ TẾ VI:
- Cũng như các loại gang grafit khác. Gang xám có tổ chức tế vi chia làm hai phần rõ rệt: nền
kim loại và grafit (với gang xám: tổ chức tế vi = nền kim loại + grafit t Ām) * Grafit t Ām và nền kim loại:
Tùy thuộc vào lượng xementit nhiều hay ít mà phần tổ chức xementit có khác nhau:
- ferits khi không có xementit (Fe3 C).
- Ferits + peclit khi có ít Fe3 C (khoảng 0,1-0,6%)
- peclit khi có khá nhiều Fe3 C (0,6-0,8%)
=> phần tổ chức có chứa ferit, ferit + peclit hoặc peclit gọi là nền kim loại +Các loại gang xám:
- Gang xam ferit có tổ chức tế vi là grafit t Ām phân bố trên nền ferit.
Gang xám peclit có tổ chức tế vi gồm grafit t Ām phân bố trên nền kim loại Ferit + peclit,
lương Fe3 C ( khoảng 0,1-0.6 %)
Gang xám peclit có tổ chức tế vi gồm grafit t Ām phân bố trên nền kin loại peclit, lượng Fe3 C ( khoảng 0,6-0,8%) 2 -THÀNH PHÂN HÓA HỌC + Các bon:
- Lượng các bon càng nhiều khả năng grafit h漃Āa càng mạnh, nhiệt độ chảy th Āp nên dễ đ甃Āc, cơ tính kém.
- Lượng các bon được khống chế trong khoảng 2,8-3,5%. + Silic:
- Si là nguyên tố th甃Āc đẩy sự hình thành grafit trong gang. Si là nguyên tố quang trọng sau Fe và C.
- Hàm lượng khống chế trong khoản 1,3-3%. + Mangan:
- Là nguyên tố cản trở sự tạo thành grafit.
- Làm tăng đọ cứng, độ bền của gang.
- Hàm lương khốn chế trong khoảng 0,5-1,0%. + Photpho:
- Làm tăng độ chảy loảng- Làm tăng tính chống mài mòn.
- Lượng P được khống chế trong khoảng từ 0,1 -0,2% đến 0,5%. Hàm lượng quá nhiều P gang
sẽdễ giòng. + Lưu huỳnh: lOMoAR cPSD| 36084623
- Là nguyên tố cản trở sự tạo thành grafit,- Làm x Āu tính đ甃Āc gảm độ chảy loảng.
- Là nguyên tố có hại, được khống chế trong khoảng 0,06-0,12%.
Ngoài ra còn có một số nguyên tố khác như Cr, Ni, Mo…. CÓ tác dụng riêng.
3 –KÝ HiỆU VÀ CÔNG DỤNG:
Các mác có độ bền th Āp, 100-150MPa
Gồm GX 10-GX15, gang xám ferit dùng để làm chi tiết vỏ, nắp không chịu lực.
Các mác có độ bền trung bình: 150-250MPa
Gồm GX15- GX25, gang xám ferit-peclit, dùng làm các chi tiết chịu tải nhẹ: vỏ hộp giảm tốc mật bích….
Các mác có độ bền tương đối cao: 250-300MPa
Gồm GX25-GX30, gang xám peclit với grafit nhỏ mịn, dùng làm các chi tiets chịu tải trọng cao:
bánh răng, bánh đà, thân máy quan trọng, xéc măng…..
- Các mác có độ bền cao: > 300MPa
Gồm GX30-GX40, gang xám peclit voi grafit rấtnhỏ mịn
Dùng làm các chi tiết chịu tải trọng cao, chịu mài mòn: như bánh răng chữ V, trục chính, vỏ bơm thủy lực…. KẾT LUÂN:
- Gang xám dùng làm các chi tiết chịu nén, tránh dùng các chi tiết chịu kéo cao- Dùng làm ổ
trượt vì có tính bôi trơn tốt. - Gang xám biến trăng
+ Gang có bề mặt chi tiết biến trắng, một số chi tiết cần có tính chống mài mòn ở lớp bề mặt cao
như bi nghiền, trục cán, trục nghiền…… Câu 42:
trên bản vẽ chế tạo của một chi tiết là vỏ máy ghi ký hiệu vật liệu GX 15_32. Trình bày
hiểu biết của mình về loại vật liệu này và cho biết ký hiệu tương ứng cho loại vật liệu này
của các quốc gia: Nga, Trung Quốc, Mỹ, Nhật và Đức? Trả lời:
GX 15_32. Đây là ký hiệu mác gang xám, là loại gang phổ biến nh Āt, trong đó 15_32 là giới
hạn bền kéo và giới hạn bền uốn tối thiểu tính theo KG/mm2. Nga: Chưa đủ nội dung...
Câu 43: Trình bày thành phần h漃Āa học, tổ chức tế vi, ký hiệu của gang dẻo và gang cầu? Giải
thích ký hiêu sau: GẒ 21-40 và nêu môt vài ứng dụng của vậ t liệ u này trong thực tế.̣ Gang cầu Gang dẻo
Thành phần h漃Āa Thành phần hóa h漃⌀c gang cầu dao
Gang dẻo được ủ từ gang trắng nên học
động như sau: 3-3,6% C, 2-3% Si, 0,2-
thành phần h漃Āa học của n漃Ā
1% Mn, 0,04- 0,08% Mg, 椃Āt hơn
về cơ bản giống với gang trắng.
0,015% P, 椃Āt hơn 0,03% S. Gang cầu
Đây là yêu cầu rấtkhắc khe vì phải
có độ dẻo dai cao, đặc biệt sau khi nhiệt
bảo đảm phôi trước khi đem ủ có
luyện th椃Āch hợp. Để chế tạo gang cầu
tổ chức hoàn toàn (100%) là gang
phải dùng gang xám lỏng rồi biến tính,
trắng, tuyệt đối không có Grafit, vì
do vậy về cơ bản thành phần h
nếu có Grafit (dù rấtít chỉ là mầm) 漃Āa học của gang cầu giống gang
xám, song có những điểm lưu ý sau:
thì khi ủ các phần Grafit sẽ phát - Lượng cacbon và silic cao
triển lên thành t Ām, tức là sau
để bảođảm khả năng grafit h漃Āa-(%C + khi ủ sẽ được gang xám chứ không %Si) đạt tới 5-6%. phải gang dẻo. - Không có hoặc có không
Như vậy đặc trưng về thành
đáng kểví dụ (< 0,1-0,01%) các nguyên tố phần h漃Āa học của gang dẻo là ít
cản trở cầu h漃Āa như Ti, Al, Sn, Pb, Zn, cacbon và ít silic làm nguội nhanh Bi và đặc biệt là S.
(thành mỏng) để dễ đ甃Āc thành -
CÓ một lượng nhỏ chất
gang trắng. Tuy nhiên n漃Ā có
biến tính Mg (0,04-0,08%) hoặc Ce (xêri). những điểm lưu ý sau: - CÓ các nguyên tố nâng - Lượng cacbon trong gang
cao cơ tính như Ni (2%) Mn (< 1%).
dẻo thường l Āy khá th Āp,
Do vậy gang n Āu luyện về cơ
khoảng 2,2 + 2,8%, để bảo đảm ít
bản phải là gang xám được kiểm tra kỹ về Grafit làm cho tính dẻo cao. thành phần h漃Āa học.
- Lượng Silic một mặt phải
vừa th Āp dễ bảo đảm biến trắng
hoàn toàn gang khi đ甃Āc nhưng
cũng phải vừa đủ để th甃Āc đẩy
nhanh sự Grafit h漃Āa khi ủ tiếp
theo. Nhờ cacbon đã l Āy ít đi
nên lượng silic có thể l Āy cao
hơn một ch甃Āt, 0,8+1,4%, để bảo
đảm tổng lượng (%C + %Si) đạt khoảng 3,5%. lOMoAR cPSD| 36084623 Tổ chức tế vi
Tổ chức tế vi của gang cầu cũng giống
Tổ chức của gang dẻo cũng
như gang xám song chỉ khác là grafit của
giống gang xám, gang cầu, song
n漃Ā có dạng thu gọn nhất- hình quả cầu. chỉ khác là Grafit ở dạng cụm - tức
Chính điều này quyết định độ bền kéo
dạng tụ tập từng đám. Điều khác
rấtcao của gang cầu so với gang xám.
với hai gang trên là Grafit cụm
Khác với gang xám, grafit dạng
trong gang dẻo không được tạo
cầu ở đây được tạo thành nhờ biến tính
thành khi kết tinh (từ trạng thái
đặc biệt gang xám lỏng.
lỏng) mà là từ Xêmentit khi ủ gang
Về tổ chức tế vi, gang cầu cũng
trắng, tức là n漃Ā được tạo thành
giống như gang xám ở chổ n漃Ā cũng có từ trạng thái rắn.
3 loại nền kim loại: ferit, ferit-peclit và Giống như gang cầu và
peclit , chỉ khác là grafit trong đó ở dạng
gang xám, gang dẻo cũng có thể có
cầu. Tương tự, ta cũng có 3 loại gang cầu. ba loại nền kim loại: Ferit,
FeritPeclit, và Peclit và như vậy
cũng có ba loại gang dẻo tương ứng
(hình 80 chỉ trình bày hai loại đầu). Ký hiệu
Theo tiêu chuẩn TCVNcủa Việt
Theo tiêu chuẩn TCVNcủa Việt Nam:GCxx-xx Nam:GZxx-xx
Theo tiêu chuẩn TOCT của Liên
Theo tiêu chuẩn TOCT của Liên Xô:Bчxx-xx Xô:Kчxx-xx
- GZ21-40 co ý nghia là: đây là vật liệu gang dẻo theo TCVN có σb=21(kg/mm2 Độ dãn dài tương đối =40%ᵟ
Câu 44: Tại sao gang không thể đem biến dạng nguội hoặc n漃Āng mà chỉ được cung c Āp
dưới dạng vật đ甃Āc?
Tổ chức tế vi, của gang có 3 loại nền kim loại: ferit, ferit-peclit và peclit , đặc trưng của ferit và
graphit tự do, có nhiệt độ n漃Āng chảy th Āp (1350°C). Vì đặc tính của gang là cứng và tổ
chức xốp dòn, khả năng chống uốn kém. Trong quá trình đông đặc, do tốc độ tản nhiệt chậm
trong khuôn đ甃Āc bằng cát nên dễ đ甃Āc, dễ n Āu luyện. Khi làm nguội nhanh trong khuôn,
gang bị biến trắng rấtkh漃Ā gia công cơ khí không thể rèn được nên không gia công cơ khí được. Chưa đủ nội dung...
Tim thêm ví dụ từ thực tế
Câu 45:Nêu những đặc tính của nhôm nguyên chất.Phân biệt hợp kim nhôm biến dạng và hợp
kim nhôm đ甃Āc.Trình bày hiểu biết và ứng dụng hợp kim nhôm trong thực tế.
Các đặc tính của nhôm nguyên chất
-Ưu điểm:khối lượng riêng nhỏ (2,7g/cm3) của thép:hàng không,vận tải do tiết kiệm năng
lượng,tăng tải trọng có ích.Tính bền ăn mòn khí quyển: xây dựng,trang trí nội th Āt,dẫn điện
tốt,tuy = 62% của Cu nhưng nhẹ = 1/3,tính dẻo rấtcao,mạng Al,dễ kéo sợi,dây và cán mỏng
thành t Ām,lá, băng,màng (foil),ép chảy thành các thanh dài với các biên dạng (profile) phức tạp khác nhau.
-Nhược điểm:chịu nhiệt kém:chảy (660°C),không sử dụng ở trên 300-400°C, độ bền,độ cứng
th Āp ,ở trạng thái ủ бb =60MPa,б0,2=20MPa,HB25.
b) Phân biệt hợp kim nhôm biến dạng và hợp kim nhôm đ甃Āc
Hợp kim nhôm biến dạng được chia thành 2 loại:
+Hợp kim nhôm biến dạng không h漃Āa bền được bằng nhiệt luyện
+Hợp kim nhôm biến dạng h漃Āa bền được bằng nhiệt luyện
So sánh hợp kim nhôm biến dạng không h漃Āa bền bằng nhiệt luyện với hợp kim đ甃Āc. +
Hợp kim nhôm biến dạng không h漃Āa bền bằng nhiệt luyện:dễ biến dạng,h漃Āa bền biến
dạng cao,cung c Āp dưới dạng lá mỏng,thanh dây,hình,ống…,chống ăn mòn tốt trong khí quyển và dễ hàn.
+hợp kim nhôm đ甃Āc: dễ chảy,dễ đ甃Āc,có thể biến tính,nguội nhanh để tăng cơ tính.
So sánh hợp kim nhôm h漃Āa bền được bằng nhiệt luyện và hợp kim nhôm đ甃Āc
+Hợp kim nhôm biến dạng h漃Āa bền được bằng nhiệt luyện:là hợp kim của Al-Cu và Al-
CuMg,Al-Mg-Si và Al-Zn-Mg đây là hợp kim nhôm quan trọng nh Āt,có cơ tính cao nhấtkhông thua kém gì thép C.
+ Hợp kim nhôm đ甃Āc:là hợp kim nhôm của Al(10-13)%Si,Al-Si-Mg(Cu),dễ chảy,dễ đ甃Āc,có
thể biến tính,nguội nhanh để tăng cơ tính.
c)Ứng dụng của hợp kim nhôm trong thực tế + dùng
làm t Ām ốp trong xây dựng,cáp điện,dây điện
+kết cấu máy bay,dầm khung chịu lực xe tải,sườn tàu biển,thể thao…
+ đ甃Āc piston,nắp máy của động cơ đốt trong
+Dùng trong công nghiệp hoá học, thực phẩm, đông lạnh, làm thùng chứa (AA1060) + Các
vật liệu sinh hoạt hằng ngày như nồi,xoang,mâm…,rồi các bộ phận trong xe đạp như
sườn,niền,gạt…Hợp kim nhôm ứng dụng trong rấtnhiều ngành,rấtnhiều lĩnh vực.N漃Ā chỉ
đứng sau thép về sản xuấtvà ứng dụng.
Câu 46: Nêu những đặc tính của đồng đỏ? Đồng
nguyên chất có màu đổ nên gọi là đồng đỏ Đặc tính:
Dẫn nhiệt, dẫn điện cao, dùng làm dây dẫn, chống ăn mòn khá tốt, dẻo dể cán mỏng
Kéo sợi tiện cho sử dụng
Nhược điểm: ρ=8,94g/cm3 , tính gia công cắt kém do phôi quá dẻo, tính đ甃Āc kém, chảy ở
1083 độ C độ chảy loảng th Āp Latong (đồng thau):
Latong đơn giản được dùng nhiều hơn cả, phổ biến<45%Zn nên có tổ chức α hoặc α+β
Khi pha thêm Zn màu đỏ của đồng → màu vàng
Latong 1 pha (α):<35%Zn, dẻo cao, làm chi tiết máy quá dập
Dùng làm đồ trang sức, vàng giả, vỏ đạn Latong 2 pha(α+β):~40%Zn
Brong : là hợp kim của Cu với các nguyên tố không phải Zn như Al, Be Gồm
Brong thiếc: hợp kim của Cu và Zn lOMoAR cPSD| 36084623
- Brong thiếc biến dạng nếu <8%Zn chống ăn mòn trong nước -
brong thiếc đ甃Āc nếu >10%Zn.dùng để đ甃Āc tượng,chuông, phù điêu Brong Al :
-Brong Al một pha(5→9%Al)dùng để chế tạo hế thống trao đổi nhiệt, lò xo, đồ dùng cho lính.
-brong 2 pha(>9,4%Al)có sự xuấthiện của pha β chịu nhiệt tốt
Brong berili:hợp lim của Cu với Bekhi tôi ở 750→790 độ C, đàn hồi cao
Lam thiết bị đàn hồi trong mỏ và thiết bị điện
câu 47 : Hợp kim làm ổ trượt, yêu cầu đối với hợp kim làm ổ trượt? Trình bày hiểu biết về
Babit thiếc và ứng dụng của n漃Ā trong thực tế?
Ổ trượt là một dạng ổ đỡ trục dùng ma sát trượt. Giữa ngõng trục và thành ổ là dầu ngăn cách
tránh cho thành ổ tiếp x甃Āc trực tiếp với ngõng trục.
Các yêu cầu của hợp kim làm ổ trượt
CÓ hệ số nhỏ với bề mặt trục thép
Ít bị mài mòn và chịu áp lực cao
CÓ tính công nghệ tốt dễ đ甃Āc, dễ bám dính Rẻ tiền, dể kiếm
Các hợp kim làm ổ trượt thông dụng
+ Các babit: là hợp kim có thành phần chủ yếu là thiếc chì hay nhôm,hợp kim này có hệ số ma
sát th Āp,chống dính nhưng cơ tính th Āp. người ta thường tráng ở ngoài bằng đồng,thép hay
gang để tăng cơ tính.Dùng làm ổ trượt chịu tải trung bình như động cơ diezen
+Đồng thanh:là hợp kim của đồng với thiếc,chì hay nhôm sắt
+Gang:chủ yếu là GX15-32, GX18-36 với trục quay chậm
+Gốm kim loại:ép rồi nung bột kim loại (sắt, đồng) và các chất phụ (graphit, thiết hay chì) ở
nhiệt độ từ 850o- 1100o và áp suất700 Pa. Thường dung trong ổ quay chậm và kh漃Ā tra dầu.
Hiểu biết về babit thiếc va ứng dụng của n漃Ā:
Babit là tên chung của các hợp kim chịu ma sát, nền thiếc, chì có cho thêm antimon, đồng và các
nguyên tố khác. Babit được dùng để đ甃Āc các ổ trượt dạng thép – bimetan có hệ số ma sát nhỏ,
chịu tải trọng và tốc độ trượt lớn.
Đăc t椃Ānh:̣ CÓ hê số ma sát nhỏ với bề mặ
t trục thép, giữ dầu tốt, truyền nhiệ t tốt,
mềm nên ít ̣ làm mòn cổ trục
Tùy thuôc hàm lượng kim loại chiếm tỷ lệ lớn trong babit mà ta có các loại: babit thiếc, babit
chì,̣ babit kẽm, babit nhôm CÓ 2 loại:
1. Babit chì: khoảng 85% chì, còn lại là thiếc, antimo và đồng đỏ.
2. Babit thiếc: 95% thiếc, còn lại là chì, đồng và antimo
Babit thiếc là vật liệu phổ biến dùng để làm ổ bạc trượt
Câu 48: Mũi dao tiên để cắt gọt gang, hợp kim màu bằng hợp kim cứng ký hiệ u: BK8. Hãy
trình ̣ bày hiểu biết của mình về vât liệ
u này (thành phần h漃Āa học và cách chế tạo, tổ
chức và cơ tính)?̣ Trả lời:
thành phần h漃Āa học: BK8 có 8%Co còn lại 92% WC. cách chế tạo: được chế tạo bằng phương
pháp luyện kim bột, ở trạng thái rắn qua các bước: tạo bột, trộn, ép thiêu kết… tổ chức và cơ
tính: +Tổ chức tế vi của hợp kim cứng là các hạt cacbit sắc cạnh màu sáng được dính kết bằng
Co màu tối với yêu cầu là các hạt đó nhỏ và phân bố đều.
+ Hợp kim cứng rấtcứng tới 82 90HRA (70 75HRC), chống mài mòn rấtcao cứng
n漃Āng cao nhưng hơi giòn. Chưa đủ nội dung... Câu
Mũi dao tiên để cắt gọt tốc độ
cao, cắt thép không gỉ bằng hợp kim cứng ký hiệ 49:
u: T15K6. Hãy ̣ trình bày hiểu biết của mình về vât liệ u này (thành phần
h漃Āa học và cách chế tạo, tổ chức và cơ tính)?̣ T15K6 là hợp kim cứng thuộc nh漃Ām 2 cacbit: WC + WT + Co
(Cacbit W, cacbit Ti, chất dính kết Co)
Ký hiệu: TK (liên xô) T là cacbit Ti, cacbit W không ghi, K là chất dính kết Co,
Các mác cùng loại: T5K10, T30K4,T14K8, T16K6T, T60K6 …
Ký hiệu công thức: (BC + TiC) +K = TK
Thành phần: T15K6 có 15% cacbit Ti, 6% chất dính kết Co, còn lại 79% WC. Độ cứng HRA 90 Kg/mm2
Độ bền: σu = 110 kg/mm2; σn = 400 kg/mm2
Đặc điểm loại này: độ dẻo th Āp hơn loại 1 cacbit, thích hợp với gia công vật liệu dẻo, thép bền
n漃Āng, cắt tốc độ cao, tải trọng lớn.
Cách chế tạo: T15K6 được chế tạo bằng phương pháp luyện kim bột( ép và thiêu kết bột Cacbit
Vonfram (WC), Cacbit Titan (TC), hay Cacbit Tantan (TaC) với chất dính kết là Cô ban (Co)).
Thành phần chủ yếu của T15K6 là cacbit vonfram, một số loại còn có cacbít titan, cacbít tantan. o
T15K6 có độ cứng lớn: HRA90 (lớn hơn HRC70). Độ bền nhiệt cao: 1000 C. Độ bền mòn cao
hơn hẳn thép gi漃Ā. Độ bền uốn th Āp. Dao T15K6 dùng để gia công tinh thép với lượng chạy
dao trung bình và tiết diện phoi tương đối đều khi cắt liên tục. N漃Āi chung hợp kim cứng
nh漃Ām hai cacbít được dùng để gia công thép ở tốc độ cắt cao vì ch甃Āng có độ bền nhiệt
cao, độ cứng cao và tính hàn dính th Āp Chưa đủ nội dung...
Câu 50 : Ph©n lo¹i hîp kim nh«m? Nªu mét vµi sè hiÖu ®iÓn h×nh vµ c«ng dông cña Silumin vµ §ura? Phân loại:
+Hợp kim nhôm biến dạng
Được chia làm hai loại là hợp kim nhôm biến dạng hoá bền được bằng nhiệt luyện và hợp kim
nhôm biến dạng không hoá bền được bằng nhiệt luyện.
Nhôm thương phẩm (>99,0%): Hợp kim Al-Mn Hợp kim Al-Mg +Hợp kim nhôm đ甃Āc Hợp kim Al-Si (Silumin) Hợp kim Al-Si-Mg(Cu)
*Số hiệu điển hình và ứng dụng +Đura
Đura là một trong các hợp kim của nhôm và xuấthiện khá sớm. Thành phần h漃Āa học chủ yếu
của đura là nhôm, đồng0,6, mangan và magiê. Thông thường người ta sử dụng hợp kim với mã
số AA2024 có thành phần (trên tổng kh Āi lượng) là 4,4%Cu, 1,5%Mg, %Mn.Ưngs dung nhiều
trong công nghệ vũ trụ(cao quá)hoăc công nghệ vận tải. +Silumin lOMoAR cPSD| 36084623
Hợp kim silumin Thành phần chính của silumin là Al và Si ( 10 đến 14% Si). Hợp kim có ưu
điểm nhẹ, bền và rấtăn khuôn (thể tích dãn nợ khi nhiệt độ giảm). Silumin được dùng để đ甃Āc
một số bộ phận của máy m漃Āc
Câu 51: Đồng thanh, đồng thau là gì? Nêu một vài số hiệu điển hình và công dụng của ch甃Āng?. Giải
-Đồng thanh (brông) là hợp kim của đồng với thiếc.
-Đồng thau (latông) là hợp kim của đồng và kẽm. Tỷ lệ pha chế giữa đồng và kẽm cho ta một loạt
các đồng thau đa dạng khác nhau.
-Số hiệu điển hình: Ký hiệu Thành phần, Tên % TCVN TOCT CDA Latông LCuZn20 80ח 240 20Zn Latông LCuZn30 70ח 260 30Zn Latông LCuZn29Sn1 hải quân - 464 29Zn-1Sn 5Sn-5Zn- Brông BCuSn5Zn5Pb5 - 836 5Pb Brông BCuSn5P0.15 - - 5Sn-0.1 -Công dụng:
+ Đồng thanh đạt được độ bền ch Āng ăn mòn cao và các t椃Ānh chất chịu mài mòn t Āt.
Các t椃Ānh chất này giúp cho đồng thiếc có ứng dụng trong công nghiệp hóa chất để chế tạo
các dụng cụ đúc, c甃̀ng như trong vai trò của vật liệu chịu mài mòn trong các l椃̀nh vực khác.
+ Đồng thau là một hợp kim thay thế, nó được ứng dụng nhiều vào các l椃̀nh vực như đồ trang
tr椃Ā, vật liệu hàn, thiết bị điện, các loại đầu đạn súng cá nhân, và rất nhiều các nhạc cụ hơi,
đôi khi chúng được làm ra các đồ trang tr椃Ā, hay làm tiền xu.
Câu 52: Trình bày hiểu biết về vât liệ u làm đĩa cắt, vậ t liệ
u mài (thành phần h漃Āa học
và cách chế ̣ tạo, tổ chức và cơ tính, ứng dụng trong thực tế)?
Vật liệu làm đĩa cắt:
Dao(đĩa cắt) cắt bằng kim cương nhân tạo hay nitrit bo(BN) được dùng rộng rải trong cắt kim
loại, đá. Ch甃Āng là các vật liệu siêu cứng( HV 800 – 10000). CÓ thể có các dạng sau:
Bột kim cương trộn với 1-2% bột B, Be hoặc Si (chất dính kết) được ép n漃Āng dưới áp suấtcao
tới 12GPa ở nhiệt độ khoản 30000C, đạt được HV 8000.
Bột kim cương hoặc bột BN trộn với khoảng 20- 30% bột kim loại (chất dính kết), ép n漃Āng
dưới áp suất3-6 GPa ở 1200- 1600 0C, đạt HV 4000- 5000, thích hợp với dụng cụ cắt đá.
Kim cương tuy có độ cứng cao nhất(HV 10000) nhưng lại bị hạn chế nhiệt độ sử dụng ( khi cắt ở
nhiệt độ cao, cacbon khuếch tán vào sắt , thép) nên dao cắt BN có ưu việt hơn.
Ví dụ có thể gắng gang xám với tốc độ 1800 -2000 m/min. Vật liệu mài:
Bột mài: (SiO2), êmêri ( hỗn hợp tự nhiên của Al2O3), Al2O3, SiC, BN lập phương, kim cương.
Bột tự do, trong máy phun cát,bột mài rà, bột đánh b漃Āng( như đánh b漃Āng mẫu kim loại để
quan sát tổ chức tế vi là bột Cr2O3 – màu rêu và Al2O3- màu trắng).
Gắn trên gi Āy, vải ( gọi là gi Āy, vải ráp hay nhám) để làm nhẵn gỗ, kim loại.
Khối(đá mài các loại): thường làm bằng SiC, các hạt mài được liên kết với nhau bằng chất dính
kết gồm thủy tinh hay nhựa hữu cơ.
Câu 53: Polime và những ứng dụng của polime 1. Chất dẻo
a) Định nghĩa: Chất dẻo, hay còn gọi là nhựa hoặc polime, là các hợp chất cao phân tử, được
dùng làm vật liệu để sản xuấtnhiều loại vật dụng trong đời sống hằng ngày cho đến những sản
phẩm công nghiệp, gắn với đời sống hiện đại của con người. Ch甃Āng là những vật liệu có
khả năng bị biến dạng khi chịu tác dụng của nhiệt, áp suấtvà vẫn giữ được sự biến dạng đó khi thôi tác dụng. b) Phân loại:
Phân loại theo hiệu ứng của polyme với nhiệt độ
- Nhựa nhiệt dẻo : Là loại nhựa khi nung n漃Āng đến nhiệt độ chảy mềm Tm thì n漃Ā chảy mềm
ra và khi hạ nhiệt độ thì n漃Ā đóng rắn lại. Thường tổng hợp bằng phương pháp trùng hợp. Các
mạch đại phân tử của nhựa nhiệt dẻo liên kết bằng các liên kết yếu (liên kết hydro, vanderwall).
Tính chất cơ học không cao khi so sánh với nhựa nhiệt rắn. Nhựa nhiệt dẻo có khả năng tái sinh
được nhiều lần, ví dụ như : polyetylen (PE), polypropylen (PP), polystyren (PS), poly metyl metacrylat
(PMMA), poly butadien (PB), poly etylen tere phtalat (PET), …
- Nhựa nhiệt rắn: là hợp chất cao phân tử có khả năng chuyển sang trạng thái không gian 3 chiều
dưới tác dụng của nhiệt độ hoặc phản ứng h漃Āa học và sau đó không n漃Āng chảy hay hòa
tan trở lại được nữa, không có khả năng tái sinh. Một số loại nhựa nhiệt rắn: ure focmadehyt [UF], nhựa
epoxy, phenol focmadehyt [PF], nhựa melamin, poly este không no…
- Vật liệu đàn hồi (elastome): là loại nhựa có tính đàn hồi như cao su.
Phân loại theo ứng dụng
- Nhựa thông dụng : là loại nhựa được sử dụng số lượng lớn, giá rẻ, dùng nhiều trong những vật
dụng thường ngày, như : PP, PE, PS, PVC, PET, ABS,..
- Nhựa kỹ thuật : Là loại nhựa có tính chất cơ lý trội hơn so với các loại nhựa thông dụng,
thường dùng trong các mặt hàng công nghiệp, như : PC, PA…
- Nhựa chuyên dụng : Là các loại nhựa tổng hợp chỉ sử dụng riêng biệt cho từng trường hợp.
Phân loại theo thành phần h漃Āa học mạch chính
- Polyme mạch cacbon: polymer có mạch chính là các phân tử cacbon liên kết với nhau: PE, PP, PS, PVC, PVAc…
- Polyme dị mạch: polymer trong mạch chính ngoài nguyên tố cacbon còn có cac nguyên tố
khácnhư O,N,S… Ví dụ như PET, POE, poly sunfua, poly amit…
- Polyme vô cơ như poly dimetyl siloxan, sợi thủy tinh, poly photphat, …c) Thành phần:
- Thành phần cơ bản: là 1 polyme nào đó. Ví dụ thành phần chính của êbônit là cao su, của
xenluloit là xenlulozơ nitrat, của bakelit là phenolfomanđehit.
- Chất hoá dẻo: để tăng tính dẻo cho polime, hạ nhiệt độ chảy và độ nhớt của polime. Ví dụ đibutylphtalat,…
- Chất độn: để tiết kiệm nguyên liệu, tăng cường một số tính chất. Ví dụ amiăng để tăng tính chịunhiệt. lOMoAR cPSD| 36084623
- Chất phụ: chất tạo màu, chất chống oxi hoá, chất gây mùi thơm.d) Ưu điểm của chất dẻo:
- Nhẹ (d = 1,05 ¸ 1,5). CÓ loại xốp, rấtnhẹ.
- Phần lớn bền về mặt cơ học, có thể thay thế kim loại.
- Nhiều chất dẻo bền về mặt cơ học.
- Cách nhiệt, cách điện, cách âm tốt. - Nguyên liệu rẻ.
e) Giới thiệu một số chất dẻo.
- Polietilen (P.E) : Điều chế từ etilen l Āy từ khí dầu mỏ, khí thiên nhiên, khí than đá.
Là chất rắn, hơi trong, không cho nước và khí th Ām qua, cách nhiệt, cách điện tốt.
Dùng bọc dây điện, bao g漃Āi, chế tạo b漃Āng thám không, làm thiết bị trong ngành sản
xuấthoá học, sơn tàu thuỷ. - Polivinyl clorua (P.V.C)
Chất bột vô định hình, màu trắng, bền với dung dịch axit và kiềm.
Dùng chế da nhân tạo, vật liệu màng, vật liệu cách điện, sơn tổng hợp, áo mưa, đĩa hát… - Polivinyl axetat (P.V.A)
Điều chế bằng cách : cho rồi trùng hợp.
Dùng để chế sơn, keo dán, da nhân tạo.
- Polimetyl acrilatvà polimetyl metacrilat
Điều chế bằng cách trùng hợp các este tương ứng.
Là những polime rắn, không màu, trong suốt.
Polimetyl acrilat dùng để sản xuấtcác màng, t Ām, làm keo dán, làm da nhân tạo
Polimetyl metacrilat dùng làm thuỷ tinh hữu cơ. - Polistiren
Dùng làm vật liệu cách điện. Polistiren dễ pha màu nên được dùng để sản xuấtcác đồ dùng dân
dụng như c甃Āc áo, lươc… - Nhựa bakelit:
Thành phần chính là phenolfomanđehit. Dùng làm vật liệu cách điện, chi tiết máy, đồ dùng gia đình.
- Êbonit: là cao su rắn có tới 25 – 40% lưu huỳnh. Dùng làm chất cách điện.
- Têflon : rấtbền nhiệt, không cháy, bền với các hoá chất. Dùng trong công nghiệp hoá chất và kỹ thuật điện. 2. Cao su
Cao su là những vật liệu polime có tính đàn hồi, có ứng dụng rộng rãi trong đời sống và trong kỹ thuật.
a) Cao su thiên nhiên: được chế hoá từ mủ cây cao su. -
Thành phần và cấu tạo: là sản phẩm trùng hợp isopren. n từ 2000 đến 15000
- Mạch polime uốn kh甃Āc, cuộn lại như lò xo, do đó cao su có tính đàn hồi.
Cao su không th Ām nước, không th Ām không khí, tan trong xăng, benzen, sunfua
cacbon. - Lưu hoá cao su: Chế hoá cao su với lưu huỳnh để làm tăng những ưu điểm của
cao su như: không bị dính ở nhiệt độ cao, không bị dòn ở nhiệt độ th Āp.
Lưu hoá n漃Āng: Đung n漃Āng cao su với lưu huỳnh.
Lưu hoá lạnh: Chế hoá cao su với dung dịch lưu huỳnh trong CS2.
Khi lưu h漃Āa, nối đôi trong các phân tử cao su mở ra và tạo thành những cầu nối giữa các
mạch polime nhờ các nguyên tử lưu huỳnh, do đó hình thành mạng không gian làm cao su bền
cơ học hơn, đàn hồi hơn, kh漃Ā tan trong dung môi hữu cơ hơn. b) Cao su tổng hợp:
- Cao su butađien (hay cao su Buna)
Là sản phẩm trùng hợp butađien với x甃Āc tác Na.
Cao su butađien kém đàn hồi so với cao su thiên nhiên nhưng chống bào mòn tốt hơn. - Cao su isopren.
CÓ cấu tạo tương tự cao su thiên nhiên, là sản phẩm trùng hợp isopren với khoảng 3000. - Cao su butađien – stiren
CÓ tính đàn hồi và độ bền cao:
- Cao su butađien – nitril: sản phẩm trùng hợp butađien và nitril của axit acrilic.
Do có nh漃Ām C ≡ N nên cao su này rấtbền với dầu, mỡ và các dung môi không cực.
Một mắt xích của cao su Buna-N 3. Tơ a) Phân loại tơ: Tơ được phân thành:
- Tơ thiên nhiên: có nguồn gốc từ thực vật (bông, gai, đay…) và từ động vật (len, tơ tằm…)
- Tơ hoá học: chia thành 2 loại.
+ Tơ nhân tạo: thu được từ các sản phẩm polime thiên nhiên có cấu trúc hỗn độn (chủ yếu là
xenlulozơ) và bằng cách chế tạo hoá học ta thu được tơ. + Tơ tổng hợp: thu được từ các
polime tổng hợp. b) Tơ tổng hợp:
- Tơ clorin: là sản phẩm clo hoá không hoàn toàn polivinyl clorua.
Hoà tan vào dung môi axeton sau đó ép cho dung dịch đi qua lỗ nhỏ vào bể nước, polime kết
tủa thành sợi tơ. Tơ clorin dùng để dệt thảm, vải dùng trong y học, kỹ thuât. Tơ clorin rấtbền về
mặt hoá học, không cháy nhưng độ bền nhiệt không cao.
- Các loại tơ poliamit: là sản phẩm trùng ngưng các aminoaxit hoặc điaxit với điamin. Trong
chuỗi polime có nhiều nh漃Ām amit – HN – CO – : + Tơ capron: là sản phẩm trùng hợp của caprolactam
+ Tơ enan: là sản phẩm trùng ngưng của axit enantoic
+ Tơ nilon (hay nilon): là sản phẩm trùng ngưng hai loại monome là hexametylđiamin và axit ađipic
Các tơ poliamit có tính chất gần giống tơ thiên nhiên, có độ dai bền cao, mềm mại, nhưng thường
kém bền với nhiệt và axit, bazơ. Dùng dệt vải, làm lưới đánh cá, làm chỉ khâu.
Tơ polieste: chế tạo từ polime loại polieste. Ví dụ polietylenglicol terephtalat. Dài quá…. Câu 54 : VẬT LIỆU PA11? 1, CẤU TẠO :
PA11: Polyamid ( 11- aminoundecanoic )
+ Là loại polymer có chứa monome của amit tham gia quá trình liên kết peptit.
+ Ký hiệu : (- NH- (CH2)10- CO-)n.
+ Các nh漃Ām thế có đặc tính phân cực mạnh tạo liên kết hidro giữa các phân tử lân cận. -
PA11 : Nằm trong số các sản phẩm nhựa kỹ thuật biobased hiếm trên thị trường.
N漃Ā có nguồn gốc từ cây thầu dầu. lOMoAR cPSD| 36084623 -
Mật độ tương đối 1,04-1,05 (kg/dm3), điểm n漃Āng chảy là 187ºC , được thực hiện theo
phản ứng trùng hợp hoặc tổng hợp pha rắn 2, ĐẶC TÍNH : -
CÓ cấu tạo mạch gốc nên có khả năng định hướng cao, độ kết tinh lớn, thích hợp cho sản phẩm dạng sợi . -
CÓ tính dai, cứng, kháng nhiệt. -
CÓ khả năng kháng h漃Āa chất, độ bền cao, chịu tác động mạnh. 3, ỨNG DỤNG : -
PA11: Là nguyên liệu được lựa chọn cho các ứng dụng mà có độ bền an toàn hay độ tin cậy cao. -
Thích hợp trong việc sản xuấtống, các sản phẩm chống mài mòn.
Câu 55: Trình bày hiểu biết về vât liệ u compozit (khái niệ m, quy luậ
t kết hợp, đặ c điểm
và phân ̣ loại, liên kết nền – cốt)?
Liên hệ thực tế và cho ví dụ minh họa?1. Khái niệm và tính chất
Khái niệm : Vật liệu composite là vật liệu tổ hợp từ hai hoặc nhiều loại vật liệu khác
nhau. Vật liệu mới được tạo thành có tính chất ưu việt hơn nhiều so với từng loại vật
liệu thành phần riêng rẽ. Về mặt cấu tạo, vật liệu composite bao gồm một hay nhiều
pha gián đoạn phân bố đều trên một pha nền liên tục. Nếu vật liệu có nhiều pha gián
đoạn ta gọi là composite hổn tạp. Pha gián đoạn thường có tính chất trội hơn pha liên tục.
Pha liên tục gọi là nền (matrice). Pha gián đoạn gọi là cốt hay vật liệu gia cường (reenforce).
Cơ tính của vật liệu composite phụ thuộc vào những đặc tính sau đây: - Cơ
tính của các vật liệu thành phần. Các vật liệu thành phần có cơ tính tốt thì vật
liệu composite cũng có cơ tính tốt và tốt hơn tính chất của từng vật liệu thành phần. -
Luật phân bố hình học của vật liệu cốt. Khi vật liệu liệu cốt phân
bốkhông đồng đều, vật liệu composite bị phá huỷ trước hết ở những nơi cít vật
liệu cốt. Với composite cốt dợi, phương của sợi quyết định tính dị hướng của vật
liệu, có thể điều chỉnh được tính dị hướng này theo ý muốn để chế tạo được
vật liệu cũng như phương án công nghệ phù hợp với yêu cầu. -
Tác dụng tương hỗ giữa các vật liệu thành phần. Vật liệu cốt và nền phải
liên kết chặt chẽ với nhau mới có khả năng tăng cường và bổ sung tính chất cho
nhau. Ví dụ liên kết giữa cốt thép và xi măng trong bê tông. . Phân loại
a) Phân loại theo hình dạng
Composite sợi, composite vảy, composite hạt, composite điền đầy,
composite phiến. b) Phân loại theo bản chất và vật liệu thành phần -
Composite nền hữu cơ: nền là nhựa hữu cơ, cốt thường là sợi hữu cơ hoặc
sợi khoáng hoặc sợi kim loại. -
Composite nền kim loại: nền là các kim loại như titan, nhôm, đồng, cốt
thường là sợi kim loại hoặc sợi khoáng như B, C, SiC. -
Composite nền gốm: nền là các loại vật liệu gốm, cốt có thể là sợi hoặc
hạt kim loại hoặc cũng có thể là hạt gốm.
Vật liệu và thành phần của composite Vật liệu nền a) Nhựa phênolformaldehyt b) Nhựa êpoxy c) Nhựa polyeste d) Các loại nhựa khác Vật liệu gia cường
a) Cốt dạng sợi b) Cốt dạng vải c) Cốt dạng hạt
Vùng chuyển tiếp trong composite
Vùng trung gian là vùng tiếp x甃Āc giữa cốt và nền và n漃Ā thường là yếu tố có
tính quyết định đến các tính chất cơ học và các thuộc tính khác nữa của
composite. Vùng trung gian chính là nơi chuyển tải trọng từ nền sang cốt nên tác
động đầu tiên của n漃Ā chính là tác động đến độ bền. CÓ nhiều yếu tố tác động
đến thành phần và thể tích của vùng chuyển tiếp.
Đầu tiên, là tính th Ām ướt, tức là pha nền ở trạng thái lỏng phải dễ dàng
th Ām ướt pha gia cường trước khi đóng rắn. Nhưng thực tế không phải
l甃Āc nào cũng có liên kếte nền - cốt lý tưởng do bản chất hoá lý của các vật
liệu rấtkhác nhau. Trong trường hợp này, cần phải thêm chất th Ām ướt để cải
thiện khả năng th Ām ướt cốt - nền. Các chất phụ gia
Là những vật liệu liệu nhằm cải thiện một số tính chất của composite như:
- Tính dẫn điện, dẫn nhiệt: thường dùng bột, sợi hoặc vảy kim loại như Fe,
CU, Al,… hoặc bi tráng kim loại. - Bôi trơn khi dỡ khuôn. - Tạo màu. - Chống co ng漃Āt. Composite nền nhựa
Các loại nhựa như êpoxy, phênolformaldehyt, polyeste… đều có tính th Ām
ướt tốt đối với vật liệu gia cường dạng hữu cơ, bởi vậy công đoạn trộn nhựa với
cốt rấtthuận lợi và đơn giản. Riêng đối với cốt là vật liệu vô cơ, ví dụ như các loại sợi gốm, có
tính th Ām ướt rấtkém nên trước khi trộn phải có công đoạn bọc hoặc th Ām lên trên cốt.
Đối với dạng vải, có nhiều cách để chế tạo bán thành phẩm. Ví dụ, nh甃Āng
t Ām vải vào thùng nhựa rồi xếp thành từng lớp và tiến hành ép, hoặc trải từng lớp
vải vào lòng khuôn rồi phun hoặc quét nhựa, lại trải vải, lại quét nhựa… Lặp lại
quy trình như vậy cho đến khi đạt chiều dày yêu cầu.
7.4. Composite nền kim loại
Trong vật liệu composite nền kim loại, thường dùng nhiều trong kỹ thuật là vật
liệu tổ hợp nền kim loại màu do những tính chất ưu việt mà các kim loại đen
không có được, ví dụ như nhẹ, bền ở nhiệt độ cao, chịu mài mòn tốt… nhưng
công nghệ chế tạo lại đơn giản hơn. Một số loại như sau
7.4.1. Composite nền nhôm cốt hạt
7.4.2. Composite nền nhôm cốt sợi
7.4.3. Composite nền đồng hạt thép 7.5. Composite nền gốm
Vật liệu composite nền gốm (ceramic matrix composite, CMC) đã được nghiên
cứu và sử dụng rộng rãi nhằm khắc phục những nhược điểm của vật liệu gốm lOMoAR cPSD| 36084623
nguyên khối, đó là tính dòn cố hữu và khả năng ứng dụng hạn chế của vật liệu
gốm nguyên khối. Vật liệu composite nền gốm thường dùng để chế tạo các chi tiết
làm việc trong môi trường rấtkhắc nghiệt như: động cơ tên lửa và động cơ phản
lực, động cơ khí trong nhà máy năng lượng, vỏ cách nhiệt của tàu không gian, lớp
l漃Āt đầu tiên của buồng phản ứng n Āu chảy, phanh máy bay, lò nhiệt luyện…
đây là môi trường làm việc có nhiệt độ rấtcao nhưng rấtkh漃Ā làm nguội bằng
chất lỏng thông thường. Mặt khác, khi thay thế các siêu hợp hợp kim bằng vật liệu
gốm composite còn tiết kiện được khá nhiều khối lượng, điều vô cùng quan trọng
đối với ngành hàng không vũ trụ.
Trong composite nền gốm, vật liệu cốt có thể là cốt dạng không liên tục kiểu
hạt, sợi ngắn hoặc lát vụn. Cũng có thể dùng cốt liên tục dạng sợi. Trong trường
hợp cốt gián đoạn, việc tăng độ bền và độ dai va đập chỉ có thể tăng đến một
giới hạn nào đó nhưng vẫn đủ để sử dụng. Một ví dụ composite nền gốm sợi vụn
dùng trong lĩnh vực dụng cụ cắt là composite SiC/Si3N4, trong đó SiC là pha
gia cường, còn Si3N4 đóng vai trò vật liệu nền.
Ứng dụng trong thực tế hiện nay:Một số sản phẩm từ vật liệu composite Vỏ động cơ tên lửa
Vỏ tên lửa, máy bay, tàu vũ trụ Bình chịu áp lực cao.
Ống dẫn xăng dầu composite cao c Āp 3 lớp (Sử dụng công nghệ cuốn ướt của Nga và các tiêu
chu Ān sản xuấtống dẫn xăng, dầu).
Ống dẫn nước sạch, nước thô, nước nguồn composite (hay còn gọi là ống nhựa cốt sợi thủy tinh);
Ống dẫn nước thải, dẫn h漃Āa chất composite;
Ống thủy nông, ống dẫn nước nguồn qua vùng nước ngậm mặn, nhiễm phèn;
Vỏ bọc các loại bồn bể, thùng chứa hàng, mặt bàn ghế, trang trí nội th Āt, t Ām panell
composite; Hệ thống ống thoát rác nhà cao tầng;
Hệ thống sứ cách điện, sứ polymer, sứ cilicon, sứ epoxy các loại sứ chuỗi, sứ đỡ, sứ cầu giao, sứ
trong các bộ thiết bị điện, chống sét, cầu chì;
Lốp xe ô tô, xe máy, xe đạp;
Vỏ tầu thuyền composite (vỏ lãi)..... Thùng rác công cộng
Mô hình đồ chơi trẻ em Dài quá….
Câu 56: Trình bày hiểu biết về compozit cốt sợi (xét môt vài ảnh hưởng của sự phân bố, định ̣
hướng và của chiều dài sợi)? Cho môt vài ví dụ về ứng dụng trong thực tế?̣
Trả lời: Compozit cốt sợi là loại compozit có độ bền riêng và mô đun đàn hồi riêng cao. Tính
chất của compozit cốt sợi phụ thuộc vào sự phân bố và định hướng sợi cũng như kích thước và
hình dạng của sợi. Những loại sợi thường được dùng để chế tạo compozit cốt sợi là sợi thuỷ tinh,
sợi cacbon, sợi polyme và sợi kim loại. +) ảnh hưởng của sự phân bố và định hướng sợi:
. sợi phân bố song song với nhau theo 1 phương ,độ bền theo phương dọc cao hơn theo phương vuông g漃Āc.
Sợi đan vương g漃Āc với nhau,theo 2 trục sợi độ bền cao hơn cả-kiểu dệt.
Sợi phân bố nhiều phương,compozit đẳng hướng theo tấtcả các phương trên mặt.
Sợi được phân bố 3 phương vuông g漃Āc với nhau thì compozit co tính đẳng hướng.
+) ảnh hưởng của chiều dài sợi:
Kết cấu cốt sợi phải tập trung tải trọng vào sợi là pha có độ bền cao.
Cốt sợi ngắn: lực tác dụng sẽ gây biến dạng của nền nơi tiếp x甃Āc giữa sợi và nền, một phần nền bị chảy.
Cốt sợi dài: khi Ls>= lc làm tăng hiệu quả độ bền và độ cứng vững của compozit.
Ứng dụng : Ngành hàng không v甃̀ trụ sử dụng vật liệu này vào việc cu Ān cánh máy bay,
m甃̀i máy bay … Trong ngành công nghiệp điện tử được sử dụng để sản xuất các chi tiết, các
bảng mạch và các linh kiện. Ngành công nghiệp đóng tàu, xuồng, ca nô; các ngành dân dụng
như y tế (hệ th Āng chân, tay giả, răng giả, ghép s漃⌀…, ngành thể thao, các đồ dùng thể thao
như gậy gôn, vợt tennit… và các ngành dân dụng, qu Āc kế dân sinh khác. hệ th Āng máng
trượt, máng hứng và ghế ngồi, mái che của các nhà thi đấu, các sân vận động và các trung tâm
văn hoá…Việt Nam đã và đang ứng dụng vật liều Composite vào các l椃̀nh vực điện dân dụng,
hộp công tơ điện, sào cách điện, đặc biệt là sứ cách điện.