1 Chương II Vật liệu kim loại dùng trong cơ khí 2 2.1 Tính chất chung của kim loại và hợp kim 2.1.1 Cơ tính (tính chất cơ học của vật liệu) Là những đặc trưng cơ học biểu thị khả năng của vật liệu khi chịu tác dụng của tải trọng. Cơ tính của vật liệu bao gồm: độ bền, độ cứng, độ dãn dài tương đối, độ dai va chạm. 3 a. Độ bền là khả năng của vật liệu chịu tác dụng của ngoại lực mà không bị phá huỷ. Độ bền còn gọi là giới hạn bền. Ký hiệu: bằng chữ σ (xich ma). Các loại độ bền: + Độ bền kéo (σ k ) + Độ bền nén (σ n ) + Độ bền uốn (σ u ) + Độ bền xoắn (σ x ) … 4 Sơ đồ mẫu đo độ bền kéo khi tác dụng ngoại lực P (N) lên thanh kim loại có diện tích tiết diện ngang F (mm 2 ). 5 Giá trị độ bền được tính theo công thức: (N/mm 2 ). Giới hạn bền cho phép [σ]. Giới hạn mà tại đó lực P đạt đến giá trị làm cho thanh kim loại bị phá huỷ được gọi là giới hạn bền cho phép được ký hiệu [σ]. Điều kiện bền σ  [σ]. F P = σ 6 b. Độ cứng là khả năng của vật liệu chống lại sự biến dạng dẻo cục bộ khi có ngoại lực tác dụng thông qua vật nén. Cùng một giá trị lực nén biến dạng trên mẫu đo càng lớn thì độ cứng càng kém. Sơ đồ đo độ cứng: 7 Các phương pháp đo độ cứng Độ cứng Brinen (đo theo phương pháp Bri nen) • Ký hiệu HB • Sơ đồ đo độ cứng Brinen như hình vẽ: 8 HB được tính theo công thức: P: tải trọng (kG) F: diện tích mặt cầu vết lõm (mm 2 ) Đơn vị của độ cứng Brinen HB là kG/mm 2 . Tuỳ theo chiều dày của mẫu thử mà chọn đường kính viên bi thử D=10 mm, D=5mm, D=2,5mm. F P HB = 9 Tuỳ theo tính chất của vật liệu mà chọn tải trọng P cho thích hợp: - Đối với thép và gang: P = 30D 2 - Đồng và hợp kim đồng: P = 10D 2 - Nhôm, babit và các hợp kim mềm khác; P = 2,5D 2 Độ cứng HB dùng đo vật liệu có độ cứng thấp (< 450 kG/mm 2 ) như gang, thép chưa tôi, đồng, nhôm V.v… 10 Độ cứng Rôcoen (đo theo phương pháp Rôcoen) • Ký hiệu HRA, HRB, HRC tương ứng với 3 thang đo A, B, C: Nội dung phương pháp: • Tải trọng P. • Bi thép tôi cứng có đường kính 1/16 ” (1,587 mm) cho thang đo B. Đo vật ít cứng. • mũi hình côn bằng kim cương có góc ở đỉnh 120 0 (thang A hoặc C) dùng thử vật liệu có độ cứng cao như thép đã qua nhiệt luyện. [...]... cửu của kim loại khi chịu tác dụng của ngoại lực để tạo thành hình dạng của chi tiết mà kim loại không bị phá huỷ 18 b.Tính hàn là khả năng có thể hàn được c.Tính gia công cắt gọt vật liệu gia công cắt gọt như: cắt, cưa, dũa, tiện, mài, khoan, doa v.v… d.Tính thấm tôi là chiều loại được tôi cứng của vật liệu là khả năng dễ hay khó phay, bào, dày lớp kim 19 2.2 Cấu tạo và sự kết tinh của kim loại 2.2.1... Cấu tạo của kim loại nguyên chất 20 Kim loại có cấu tạo tinh thể • Các nguyên tử kim loại sắp xếp theo một quy luật nhất định • Mỗi đơn tinh thể đặc trưng cho kim loại đó có các nguyên tử sắp xếp theo trật tự riêng dưới dạng hình học xác định • Dùng mô hình mạng tinh thể còn được gọi là mạng không gian để biểu diễn quy luật sắp xếp các nguyên tử 21 Mô hình sắp xếp các nguyên tử của kim loại • Nhiều... thù hình có ý nghĩa vô cùng quan trọng trong thực tế sản xuất Ví dụ: Fe, Sn 31 2.2.3 Sự kết tinh của kim loại a Khái niệm: Khi kim loại lỏng chuyển trạng thái sang kim loại rắn được gọi là sự kết tinh 32 b.Quá trình kết tinh: Kim loại nguyên chất kết tinh theo một quá trình gồm hai bước liên tiếp: • Xuất hiện trung tâm kết tinh(tâm mầm) Tâm mầm có loại tự sinh Loại tâm mầm có sẵn • Phát triển tâm mầm... học của kim loại thể hiện qua khả năng chống lại tác dụng hoá học của môi trường như tính chịu ăn mòn, chịu a xít v.v… 17 2.1.4 Tính công nghệ Khả năngcủa kim loại và hợp kim cho phép gia công nóng hay nguội dễ hay khó Tính công nghệ gồm các tính sau: a.Tính đúc (tính công nghệ đúc của vật liệu) là khả năng của kim loại dễ hay khó đúc bao gồm tính chảy loãng, tính thiên tích, độ co, tính hoà tan khí b.Tính... dụng đột ngột (tải trọng va đập) của vật liệu mà không bị phá huỷ.Ký hiệu: ak A ak = F A: công sinh ra khi va đập làm gẫy mẫu(J) F: diện tích tiết diện mẫu (mm2) Đơn vị của ak (J/mm2; kJ/m2) 15 Sơ đồ đo ak 16 2.1.2 Lý tính • Là tính chất vật lý của kim loại thể hiện qua hiện tượng vật lý khi thành phần hoá học của kim loại đó không bị thay đổi • Lý tính của kim loại thể hiện qua: khối lượng riêng,... HRC dùng để đo độ cứng cao (> 450 kG/ mm2) 11 Độ cứng Víchke phương pháp đo Vicke Dùng mũi kim cương hình chóp đáy vuông, góc giữa hai mặt đối diện 1360 ấn lên bề mặt mẫu thử với tải trọng P từ 5 ÷ 120 kG (5; 10; 20; 30; 50; 100; 120) Sơ đồ đo độ cứng Vicke: 12 Độ cứng Vicke ký hiệu HV (kG/mm2) trong đó: P: tải trọng (kG); d: đường chéo của vết lõm Phương pháp đo độ cứng Vicke có thể đo cho cả vật liệu. .. ô cơ bản nên có thêm các dạng ô khác: • Ô chính phương đơn giản: a = b ≠ c; α = β= γ = 900 • Ô chính phương thể tâm: a = b ≠ c; α = β = γ = 900 • Ô chính phương diện tâm: a = b ≠ c; α = β = γ = 900 • Ô trục thoi: a ≠ b ≠ c; α = β = γ = 900 28 2.2.2 Sự biến đổi mạng tinh thể của kim loại Ở trạng thái rắn khi điều kiện bên ngoài thay đổi (áp suất, nhiệt độ v.v…) trật tự sắp xếp các nguyên tử trong ô cơ. .. nguyên tử trong ô cơ bản thay đổi tức là ô cơ bản thay đổi hoặc thông số mạng có giá trị thay đổi Hiện tượng này được gọi là tính thù hình Nhiệt độ có sự chuyển biến thù hình được gọi là nhiệt độ chuyển biến thù hình 29 Ví dụ: nguyên tố Fe; nguyên tố các bon v.v… 30 • Tính thù hình là một thuộc tính tự nhiên của nhiều kim loại: Fe; Mn; Co; Ti; Sn v.v… • Khi kim loại chuyển từ dạng thù hình này sang dạng... x,y, x là a, b, c được đo bằng Ao + Góc giữa các phương trục α, β, γ + Bán kính các nguyên tử r + Số nguyên tử trong một mặt ns + Số sắp xếp của mạng K + Số nguyên tử trong một ô cơ bản n + Mật độ khối Mv + Mật độ mặt Ms • Để biểu diễn một kiểu mạng chỉ cần vẽ ô cơ sở của chúng 23 Ô tinh thể cơ bản 24 Các kiểu mạng thường gặp Lập phương diện tâm (hay lập phương tâm diện) 25 Lập phương thể tâm (lập phương... pháp đo độ cứng Vicke có thể đo cho cả vật liệu mềm và vật liệu có lớp bề mặt cứng mỏng sau khi đã thấm than, thấm nitơ, nhiệt luyện v.v… 13 Độ dãn dài tương đối (δ%) • Là tỷ lệ tính theo phần trăm giữa lượng dãn dài sau khi kéo l1 và chiều dài ban đầu l0 ; Ký hiệu: δ% l1 − l 0 δ= ×100 % l0 l0, l1 độ dài trước và sau khi kéo tính bằng mm • Vật liệu có độ dãn dài tương đối càng lớn thì càng dẻo và ngược . 1 Chương II Vật liệu kim loại dùng trong cơ khí 2 2.1 Tính chất chung của kim loại và hợp kim 2.1.1 Cơ tính (tính chất cơ học của vật liệu) Là những đặc trưng cơ học biểu thị. 2.1.2 Lý tính • Là tính chất vật lý của kim loại thể hiện qua hiện tượng vật lý khi thành phần hoá học của kim loại đó không bị thay đổi. • Lý tính của kim loại thể hiện qua: khối lượng. của vật liệu mà chọn tải trọng P cho thích hợp: - Đối với thép và gang: P = 30D 2 - Đồng và hợp kim đồng: P = 10D 2 - Nhôm, babit và các hợp kim mềm khác; P = 2,5D 2 Độ cứng HB dùng đo vật liệu