Đang tải... (xem toàn văn)
Vật liệu kỹ thuật bài giảng dành cho sinh viên Đại học và cao đẳng là bộ tài liệu hay và rất hữu ích cho các bạn sinh viên và quý bạn đọc quan tâm. Đây là tài liệu hay trong Bộ tài liệu sưu tập gồm nhiều Bài tập THCS, THPT, luyện thi THPT Quốc gia, Giáo án, Luận văn, Khoá luận, Tiểu luận…và nhiều Giáo trình Đại học, cao đẳng của nhiều lĩnh vực: Toán, Lý, Hoá, Sinh…. Đây là nguồn tài liệu quý giá đầy đủ và rất cần thiết đối với các bạn sinh viên, học sinh, quý phụ huynh, quý đồng nghiệp và các giáo sinh tham khảo học tập. Xuất phát từ quá trình tìm tòi, trao đổi tài liệu, chúng tôi nhận thấy rằng để có được tài liệu mình cần và đủ là một điều không dễ, tốn nhiều thời gian, vì vậy, với mong muốn giúp bạn, giúp mình tôi tổng hợp và chuyển tải lên để quý vị tham khảo. Qua đây cũng gởi lời cảm ơn đến tác giả các bài viết liên quan đã tạo điều kiện cho chúng tôi có bộ sưu tập này. Trên tinh thần tôn trọng tác giả, chúng tôi vẫn giữ nguyên bản gốc. Trân trọng. ĐỊA CHỈ DANH MỤC TẠI LIỆU CẦN THAM KHẢO http:123doc.vntrangcanhan348169nguyenductrung.htm hoặc Đường dẫn: google > 123doc > Nguyễn Đức Trung > Tất cả (chọn mục Thành viên)
TR UBNDăT NHăQU NGă NGÃI NGă IăH CăPH MăV Nă - NG BÀIăGI NG V TăLI UăK ăTHU T DÀNHăCHOăB C CAOă NGă BIÊN SO N: NGUY N V NH PH I TR N THANH TÙNG Qu ng Ngãi, tháng 12 n m 2013 L IăNịIă U Nhi u ng d ng khoa h c k thu t nh : c khí, xây d ng, hóa h c, n t …đ u liên quan đ n v n đ v t li u Máy móc đ c c u t o t nhi u chi ti t đòi h i tính ch t có r t khác u quan tr ng đ i v i sinh viên ngành c khí ph i bi t ch n v t li u c ng nh ph ng pháp gia công đ thõa mãn cao nh t u ki n làm vi c v i giá thành th p nh t T vi c tính toán thi t k k t c u đ n gia công, ch t o, l p ráp v n hành máy, thi t b , t t c đ u liên quan m t thi t đ n l a ch n s d ng v t li u Ví d : m t chi c xe ô tô mu n ho t đ ng t t vi c ch n l a v t li u có vai trò h t s c quan tr ng Do v y, v t li u k thu t môn h c nghiên c u m i quan h gi a c u trúc tính ch t c a v t li u, c s đ bi n pháp công ngh nh m c i thi n tính ch t s d ng thích h p v t li u ngày m t t t h n có th l a ch n s d ng chúng m t cách t t nh t N i dung gi ng s cung c p ki n th c chung v c u t o kim lo i, h p kim phi kim lo i, cách s d ng v t li u k thu t nói chung l nh v c c khí nói riêng i u quan tr ng nh t đ i v i ng i h c ph i n m đ c c tính tính công ngh c a v t li u k Song u quy t đ nh đ n c tính tính công ngh l i n m c u trúc bên Bài gi ng s trang b nh ng ki n th c v y u t nh h ng đ n c u trúc bên nh thành ph n hóa h c, công ngh ch t o v t li u (bi n d ng d o, đúc đ c bi t nhi t luy n Ngoài ra, th c t s d ng v t li u, đ c bi t v t li u kim lo i, không th l a ch n v t li u m t cách chung chung (ví d : thép) mà ph i c th (thép lo i gì, v i mác nào, ký hi u nào) theo quy đ nh nghiêm ng t v u ki n k thu t tiêu chu n t ng ng Do v y gi ng s gi i thi u c th đ giúp sinh viên có th s d ng đúng, xác v t li u l nh v c c khí Bài gi ng đ c biên so n c s tham kh o tài li u chuyên ngành v t li u k thu t n c qu c t Ngoài ra, gi ng d a nh ng hi u ch nh thi u sót tr c trình gi ng d y môn h c gi ng tr c Hy v ng gi ng tài li u tham kh o cho sinh viên, giáo viên gi ng d y môn v t li u k thu t Trong trình biên so n gi ng không th tránh kh i nh ng thi u sót M i ph n h i góp ý cho nhóm tác gi xin g i v B môn c khí - Khoa K Thu t Công Ngh - i H c Ph m V n ng Nhóm tác gi M CL C L iănóiăđ u Ch ngă ậ C U TRÚC TINH TH VÀ S HÌNH THÀNH 1.1 Khái ni m m ng tinh th 1.2 Các d ng liên k t .2 1.3 Ký hi u m tăvàăph ngă m ng tinh th 1.4 Các ki u m ng thông d ng 1.5 Sai l ch m ng tinh th 10 Ch ngă ậ BI N D NG D OăVÀăC ăTÍNH C A V T LI U 2.1 Các khái ni m 15 2.2 Cácăđ cătr ngă c ătínhă c a v t li u .24 Ch ngă ậ S K T TINH VÀ CHUY N PHA 3.1 C u t o kim lo i l ngă vàăđi u ki năn ngă l ng c a trình k t tinh 28 3.2 Quá trình t o m m phát tri n m m 30 3.3 Khái ni mă đ h t k t tinh, ý ngh aă c aăđ h t .32 3.4 Quá trình k t tinh th c t c a kim lo iătrongă khuônă đúc 34 Ch ngă ậ C U T O H P KIM VÀ GI Nă TR NG THÁI 4.1 Các khái ni mă c ăb n 37 4.2 Các d ng c u trúc h pă kimăc ăb n 39 4.3 Gi nă đ tr ng thái c a h p kim .42 4.4 Gi nă đ tr ng thái Fe - C 48 4.5 Phân lo i h p kim Fe - C theo gi năđ tr ng thái 53 4.6 Các nhi tăđ t i h n Fe - C theo gi năđ tr ng thái .56 Ch ngă ă5ăậ NHI T LUY N THÉP 5.1 Khái ni m nhi t luy n thép 58 5.2 Các t ch căđ tăđ 5.3 vàăth c nung nóng làm ngu i thép .60 ng hóa thép 70 5.4 Tôi thép 72 5.5 Ram thép 75 5.6 Các khuy t t t x y nhi t luy n thép 76 5.7 Hóa b n b m t 78 Ch ngă ă6ăậ THÉP VÀ GANG 6.1 Khái ni m chung v Thép Gang 80 6.2 Cácălo iăgangăvàăcôngăd ng 82 6.3 Cácălo iăthépăvàăcôngăd ng 85 Ch ngă ậ KIM LO I VÀ H P KIM MÀU 7.1 Nhômă vàăh pă kimănhôm 94 7.2 ngăvàă h pă kimăđ ngăă 97 7.3 H pă kimălàmă ătr Ch t 99 ng ậ V Tă LI Uă PHIăKIMă LO I 8.1 Kháiă ni măchung 101 8.2 V tă li uăvôăc ăsilicat 101 8.3 V tă li uăpolyme 102 8.4 V t li u composites 104 8.5 D uă m 105 Ph l c Tài li u tham kh o Ch Ch ng ngă1 C UăTRÚCăTINHăTH ăVÀăS ăHÌNHăTHÀNH Tính ch t (đ c bi t c tính) c a v t li u ph thu c ch y u vào cách s p x p c a ph n t c u thành (nguyên t , phân t , ion) l c liên k t c a chúng V m t thành ph n, v t li u th ng c u thành b i s hòa tr n c a nguyên t , ch t hóa h c v i c u trúc đ c l p, c đ nh Chính v y ki n th c ch c s t m quan tr ng đ c bi t Sau h c xong ch đ ng có tính ng này, sinh viên c n n m c: + C u t o nguyên t , d ng liên k t đ c m c a chúng + Các đ c tr ng c a ki u m ng n hình, kí hi u ph ng m t c a m ng tinh th + Khái ni m tính ch t c a d ng sai l ch m ng tinh th 1.1 Kháiăni măm ng tinhăth 1.1.1 C uăt oănguyênăt C u t o nguyên t bao g m h t nhân electron, c u t o h t nhân nguyên t bao g m h t proton h t n tron Trong h t n tron không mang n Khi nguyên t trung hòa v n proton mang n d ng b ng n tích c a electron C u hình electron ch rõ: s l ng t (1,2,3….) kí hi u phân l p (s,p,d…) s l ng electron thu c phân l p (s m ký hi u phân l p) Ví d : ng (Cu) có Z= 29 có c u hình elctron là: 1s 2s 2 p6 3s p6 3d 10 4s1 1.1.2 Ch tăk tătinhăvàăch tăvôăđ nhăhình 1.1.2.1 Ch t k t tinh (ch t tinh th ): Là nh ng ch t k t c u r n có d ng hình h c xác đ nh có nh ng đ c m: - Các nguyên t s p x p có h th ng - Luôn t n t i m t nhi t đ nóng ch y (ho c k t tinh) xác đ nh Khi nung lên nhi t đ cao chuy n t th r n sang th l ng - Luôn có tính d h ng, có ngh a tính ch t c a (c , lý, hoá tính) theo ph khác có s khác bi t ng 1.1.2.2 Ch t vô đ nh hình: Là nh ng ch t có hình d ng không xác đ nh nh thu tinh, keo, sáp, nh a thông, V t li u k thu t Ch ng parafin, thu ngân… có nh ng đ c m sau: - Các nguyên t s p x p h th ng - Khi nung lên nhi t đ cao chuy n t th r n sang th nhão r i sang th l ng - B m t g y nh n d ng h t 1.2.ăCácăd ngăliênăk t 1.2.1 Liênăk tăc ngăhóaătr ây d ng liên k t mà nguyên t tham gia liên k t góp chung n t l p cùng, t o l p đ t tr s bão hoà v s n t có th (s 2p6) Là lo i liên k t có đ nh h ng, ngh a xác su t t n t i n t tham gia liên k t l n nh t theo ph ng n i tâm nguyên t Hình 1.1 Liên k t c ng hoá tr khí Cl2 - C ng đ liên k t ph thu c r t m nh vào m c đ liên k t c a n t hoá tr v i h t nhân - Liên k t c ng hoá tr có th x y gi a nguyên t c a m t nguyên t (đ ng c c) thu c nhóm t IV A đ n VII A (ví d Cl2, F2, Br2, ) ho c nguyên t c a nguyên t khác (d c c) thu c nhóm III A V A ho c II A VI A 1.2.2.ăLiênăk tăIon Là lo i liên k t m nh, hình thành b i l c hút gi a n tích trái d u (l c hút t nh n Coulomb) Liên k t x y nguyên t cho b t n t l p tr thành Ion d ng ho c nh n thêm n t đ tr thành Ion âm Vì v y liên k t Ion th ng x y th hi n rõ r t v i nguyên t có nhi u n t hoá tr (á kim n hình) nguyên t có n t hoá tr (kim lo i n hình) Ví d LiF, NaCl, Al2O3, Fe2O3, C ng gi ng liên k t c ng hoá tr , liên k t Ion m nh (b n v ng) nguyên t ch a n t Và d ng liên k t không đ nh h ng V t li u k thu t Ch ng 1.2.3.ăLiênăk tăkimălo i Là liên k t cation(ion d electron t ng) kim lo i nh n chìm đám mây c m chung c a nguyên t nguyên t kim lo i có n t hoá tr l p cùng, chúng d m t (b t ra) n t t o thành ion d ng b bao quanh b i mây n t t Các ion d ng t o thành m t m ng xác đ nh, đ t không gian n t t chung, mô hình c a liên k t kim lo i Hình 1.2 Liên k t kim lo i Liên k t kim lo i d ng h n h p: g m l c hút gi a n tích trái d u l c đ y gi a n tích d u Tính ch t: có ánh kim, d n n, d n nhi t t t tính d o, dai cao 1.2.4.ăLiênăk tăy uă(liênăk tăVan der Waals) Liên k t Van der Waals liên k t hi u ng hút gi a nguyên t ho c phân t b phân c c Liên k t lo i liên k t r t y u, d b phá v t ng nhi t đ Hình 1.3 Liên k t Van der Waals 1.2.5.ăLiênăk tăh năh p Trong th c t , liên k t ch t, v t li u thông d ng th ng mang tính h n h p c a nhi u lo i.Ví d : Na Cl có tính âm n l n l t 0,93 3,16 Vì th liên k t gi a Na Cl NaCl g m 25% liên k t ion 48% liên k t c ng hóa tr 1.3.ăKýăhi uăm tăvàăph ngăm ngătinhăth 1.3.1.ăKháiăni măm ngătinhăth M ng tinh th mô hình không gian, dùng đ nghiên c u quy lu t x p x p c a nguyên t (ho c ion, phân t ) v t tinh th M ng tinh th có tính ch t c b n sau: V t li u k thu t Ch ng - M ng tinh th vô t n, không t n t i khái ni m kích th c m ng mà ch có giá tr xác đ nh véc t đ n v góc đ nh v (do s l ng nguyên t v t r n vô t n) - Khi d ch chuy n m ng tinh th m t kho ng cách b ng kho ng cách gi a hai ch t m theo ph ng n i hai ch t m đó, m ng t trùng l p v i Kho ng cách g i chu k l p c a m ng N u kho ng cách đ tr c to đ đ c đo theo c g i chu k m ng hay thông s m ng - M ng tinh th mô hình không gian, t n t i nhi u y u t đ i x ng khác - Tu thu c vào b thông s xác đ nh m ng tinh th , có ki u m ng khác có quy lu t x p x p ch t m khác Hình 1.4 Mô hình m ng tinh th Ọăc ăb nătrongăm ngătinhăth : Hình 1.5 Ô c b n Ph n t nh nh t có c u t o đ c tr ng cho toàn b ki u m ng m ng tinh th đ c hình thành vô s ph n t x p sít Ph n t g i ô c b n c a m ng tinh th Nh v y v i t cách ô c b n c a m ng tinh th , c n ph i tho mãn nguyên t c sau: - Ô c b n ph i đ m b o đ c tr ng hoàn ch nh cho c u t o m t ki u m ng, bao g m tho mãn u ki n đ i x ng c a tinh th (đ i x ng g ng, đ i x ng tâm, đ i x ng tr c quay) đ nh c a ô c b n ph i có ch t m - Th tích c a ô c b n ph i nh nh t - Thông s m ng(h ng s m ng) kích th c ô c b n, th ng kích th c nh c a ô c b n t xác đ nh toàn b kích th c c a ô c b n c V i m t ki u m ng tinh th có ô c b n đ c tr ng c a nó, thông qua ô c b n xác đ nh đ V t li u k thu t c ki u m ng tinh th c b n Ch 1.3.2 Kýăhi uăm tăvàăph ng ngătinhăth Vi c xác đ nh m t ph ng tinh th có ý ngh a vô quan tr ng nghiên c u tinh th Khi nghiên c u c u trúc tinh th b ng thi t b hi n đ i, ng i ta phân tích c u trúc thông qua tín hi u s c s s ph n h i d c a y u t phân tích Do ng i ta đ a ph i tác d ng ng pháp ký hi u m t ph ng tinh th b ng b s nguyên V i h m ng khác ta dùng b ch s khác nhau, ta xét hai h ch s ch s Miller Miller - Bravais cho hai h m ng hay g p l p ph ng l c giác 1.3.2.1 Ch s Miller cho h l p ph ng Ch s cho m t tinh th : Ch s Miller cho m t tinh th m t b s nguyên (h, k, l) th a s chung đ c xác đ nh theo trình t nh sau: - Tìm to đ giao m c a m t c n ký hi u v i ba m t ph ng to đ c a m ng tinh th - L y ngh ch đ o ba to đ - Quy đ ng m u s (n u c n) đ t th a s chung (n u có) Thu đ c b ba s nguyên (h, k, l) th a s chung Khi xác đ nh ch s m t ta có th th y r ng, có r t nhi u m t có tr s t đ i c a b ch s , ch khác v th t ch s ho c d u c a chúng Các m t nh v y h p thành m t h m t Do c n xác đ nh s m t thu c m t h ta ch c n th c hi n phép hoán v đ i d u cho ch s xác đ nh đ c c a m t m t Các m t thu c m t h có tính ch t hoàn toàn gi ng đ c ký hi u {h, k, l} M t m c t tr c ngh ch đ o ch s 1,1,1/2 1,1,2 (112) 1,1,1 1,1,1 (111) 1,1,∞ 1,1,0 (110) 1, ∞,∞ 1,0,0 (100) 1,1,2 1,1,1/2 (221) V t li u k thu t Ch Hình 1.6 Các h m t tinh th m ng l p ph Ch s ph ng ng ng tinh th m ng: Ch s Miller cho ph ng tinh th m ng l p ph th a s chung, đ c xác đ nh nh sau: ng m t b s u, v, w - Xác đ nh to đ c a ch t m thu c ph ng đó, g n nh t v i g c to đ , theo ba tr c to đ (Ox, Oy, Oz) L u ý v i ph ng không qua g c to đ ta xác đ nh ch s theo ph ng song song v i nó, qua g c to đ Do cách xây d ng m ng tinh th th y rõ ràng ph c n hi u r ng ph ng song song v i s có tính ch t ( ng tinh th ph ng có ch t m thu c nó) - Quy đ ng m u s đ t th a s chung ta có b ch s u, v, w đ ký hi u cho ph ng c ng t ng t nh đ i v i m t tinh th , ph ng tinh th có tr s t đ i c a b ch s thu c m t h đ c ký hi u [u, v, w] Các ph ng m t h c ng có tính ch t nh 1.3.2.2 Ch s Miller - Bravais cho m ng l c giác đ Ch s Miller-Bravais v i t a đ tr c Ox, Oy, Ou, Oz ch s Miller-Bravais c kí hi u (h k i l), ch s th ba i( c a tr c Ou) coa quan h i= - (h+k) M t ch s Miller Ch s Miller-Bravais ABHG (100) (10 10) BCIH (010) (01 10) AGLF (110) (1 100) ABCDEF (001) (0001) V t li u k thu t Ε + ∆ Ε / 1Γ ΝΛ Ν ; Α, ∃Π 1− ) / + ! ) Ρ + = ∃ ∋ ∋ !