Xem mẫu
- om
.c
Chương 2
ng
co
Cơ tính vật liệu kim loại
an
th
o ng
du
u
cu
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- om
.c
Chương 2
ng
co
Cơ tính vật liệu kim loại
an
th
o ng
du
u
cu
1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- Nội dung
2.1 Biến dạng dẻo
om
2.2 Phá hủy
.c
2.3 Các chỉ tiêu cơ tính
ng
co
2.3.1 Độ bền tĩnh
an
2.3.2 Độ dẻo
th
ng
2.3.3 Độ dai va đập
o
2.3.4 Độ cứng
du
2.4 Kết tinh lại
u
cu
2
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 2.3 Các chỉ tiêu cơ tính
om
Cơ tính: các đặc trưng cơ học cho biết khả năng chịu tải
.c
của vật liệu trong các điều kiện tương ứng.
ng
+ Cơ sở của các tính toán sức bền
co
+ Cơ sở để đánh giá khả năng sử dụng vật liệu vào một
an
th
mục đích nhất định ng
+ Được xác định trên các mẫu chuẩn nhỏ.
o
du
Chú ý:
u
cu
- Mẫu thử lớn thường có cơ tính thấp hơn.
- Hệ số an toàn: sự khác nhau giữa điều kiện thử và làm việc
3
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 2.3.1 Độ bền tĩnh
Độ bền tĩnh: tập hợp các đặc trưng cơ học phản ánh khả năng chịu tải
trọng cơ học tĩnh của vật liệu
om
Xác định các chỉ tiêu này: thử kéo, nén, uốn, xoắn trên các mẫu thử tiêu
chuẩn của các mác vật liệu
.c
ng
Đơn vị của ứng suất:
co
SI : kG/mm2, MPa (N/mm2), Pa (N/m2) Ứng suất, σ
an
σb c
USA, British: psi, ksi
th
d
TCVN: kG/mm2 ng σch
1 kG/mm2 ≈ 10 MPa σđh ab
o
1MPa ≈ 0,1 kG/mm2
du
1ksi ≈ 103psi ≈ 0,703 kG/mm2 ≈ 6,9 MPa
u
cu
Biến dạng, ε
Có 3 chỉ tiêu: σđh, σch , σb O
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
4
- Các chỉ tiêu
Giới hạn đàn hồi (đh): là ứng suất lớn nhất, sau khi bỏ tải, không làm
mẫu bị thay đổi hình dạng, kích thước.
om
Fđh: lực kéo lớn nhất không gây biến dạng mẫu
sau khi bỏ tải (N)
.c
So: tiết diện mẫu thử (mm2)
ng
Giới hạn đàn hồi quy ước (0,01, 0,05)
co
Giới hạn chảy vật lý (ch): là ứng suất bé nhất gây biến dạng dẻo.
an
th
ng Fch: lực kéo bé nhất gây biến dạng gây biến dạng
dẻo (N)
o
Giới hạn chảy quy ước (0,2)
du
u
Giới hạn bền (b): là ứng suất lớn nhất tác dụng lên mẫu gây ra
cu
biến dạng cục bộ (hình thành cổ thắt) dẫn đến phá hủy
Fb: lực kéo lớn nhất trên biểu đồ kéo (N)
5
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- Các yếu tố ảnh hưởng tới độ bền - Hóa bền vật liệu
Sợi Fe đơn tinh thể: 13000 MPa
ζb max 1
om
2 Fe sạch kt: 250 Mpa
Độ bền
1. Độ bền theo lý thuyết
.c
2. Độ bền của đơn tinh thể
ng
4 3. Các kim loại nguyên chất sau ủ
co
3 1010-1012 cm-2 4. Kim loại sau biến dạng, hoá bền
an
ζb min
th
108cm-2 mật độ lệch, cm/cm3
ng
Giản đồ sự phụ thuộc của giới hạn bền vào mật độ lệch
o
du
Nguyên lý tăng bền: Hạn chế hoặc cản trở sự chuyển động của lệch
u
cu
Giảm mật độ lệch: khó
Tăng độ bền:
Tăng mật độ lệch: dễ
6
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- Có 5 biện pháp: tăng độ bền của vật liệu
1. Biến dạng dẻo: tăng xô lệch mạng, tăng mật độ lệch
2. Hợp kim hoá: tăng xô lệch mạng, tăng mật độ lệch
om
.c
ng
co
an
th
ng
3. Hóa bền tiết pha: tạo ra các pha thứ 2 nhỏ mịn phân tán đều trên vật
o
du
liệu nền ↔ các chướng ngại cản trở chuyển động của lệch
u
4. Nhiệt luyện: tôi → tạo độ quá bão hoà → tăng xô lệch mạng
cu
5. Làm nhỏ hạt: tăng diện tích biên hạt → tăng cản trở lệch
7
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 2.3.2 Độ dẻo (%, %)
Khái niệm: Là tập hợp các chỉ tiêu cơ tính phản ánh độ biến dạng
dư của vật liệu khi bị phá huỷ dưới tải trọng tĩnh
om
.c
ng
l0 l1
co
an
Mẫu trước thử kéo Mẫu sau thử kéo Mẫu trước thử kéo Mẫu sau thử kéo
th
Các chỉ tiêu: Độ giãn dài tương đối & độ co thắt tương đối
ng
l1 l0 S0 S1
o
% .100% % Vật liệu giòn: δ < ~5%
du
.100%
l0 S0
u
Ý nghĩa thực tế: Các yếu tố ảnh hưởng
cu
• Mức độ biến dạng dẻo trước khi bị phá Nhiệt độ
hủy → thiết kế và lựa chọn vật liệu Tốc độ biến dạng
• Mức độ biến dạng dẻo cho phép trong Kích thước hạt
quá trình gia công
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
8
- 2.3.3 Độ dai va đập (ak, Ak)
Khái niệm: Khả năng chịu tải của vật liệu dưới tác dụng của
tải trọng tăng lên đột ngột
om
Thí nghiệm thử độ dai va đập với mẫu charpy
.c
ng
sample
co
an
th
o ng
du
u
cu
final height initial height
Ak = Công phá hủy
= hiệu thế năng của con lắc trước và sau một hành trình rơi 9
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- TCVN, ak = Công phá hủy tính cho một đơn vị diện tích cắt ngang mẫu
Ak Nm/cm2, •Là chỉ tiêu cơ tính mang tính chất định tính, không
ak
om
được đưa vào các công thức tính toán sức bền.
kJ/m2,
S •Sử dụng độc lập để so sánh khả năng chịu tải va
.c
kGm/cm2 đập giữa các vật liệu với nhau
ng
Chi tiết chịu va đập cần ak>200 kJ/m2
co
Chi tiết chịu va đập cao cần ak>1000 kJ/m2
an
σ Ceramic
th
Ak F l
o ng F Kim loại
Bản chất của độ dai va đập:
du
ak = f(ζ0,2,δ) ≈ độ bền x độ dẻo
u
cu
Polyme
Trong vật liệu kim loại, tăng ak như thế nào? ε
O Δl
10
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- Các biện pháp nâng cao ak
Trong vật liệu kim loại:
0,8-1% C
• Các phương pháp ↑ζb thì ak ↓
om
• Các phương pháp ↑δ thì ak ↑
.c
ng
co
0,2% C
an
th
o ng
du
- Tạo cấu trúc hạt nhỏ mịn: tăng bền, dẻo → ak ↑
u
- Hóa bền bề mặt tăng bền, cứng lớp b/m, không làm giảm độ dẻo lõi
cu
- Hình dạng hạt tròn, đa cạnh có độ dai cao hơn hạt có dạng tấm, kim.
- Số lượng, hình dạng, kích thước và sự phân bố của các pha giòn: số
lượng nhiều, kích thước lớn, …. ak ↓
11
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 2.3.4 Độ cứng F
Nguyên lý xác định độ cứng: Ép tải trọng xác h
định lên mẫu thông qua mũi đâm bằng vật liệu
Vật liệu
om
cứng tạo vết lõm trên bề mặt, căn cứ vào chiều
sâu và kích thước vết lõm → độ cứng
.c
d1
Khái niệm: khả năng vật liệu chống lại biến
ng
d2
dạng dẻo cục bộ dưới tác dụng của tải trọng
co
thông qua mũi đâm.
an
th
Đặc điểm: ng
- Chỉ biểu thị cho tính chất bề mặt (vật liệu không đồng nhất)
o
du
- Khả năng chống mài mòn của vật liệu;
u
- Biểu thị độ bền và khả năng gia công cắt của vật liệu;
cu
- Sử dụng mẫu nhỏ, đơn giản, nhanh chóng, không phá hủy,
có thể đo trực tiếp trên chi tiết → phù hợp với điều kiện sản
sản xuất.
12
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- Phân loại
Độ cứng tế vi
Tải trọng nhỏ, 1-1000g, mũi đâm
om
bé: xác định độ cứng của các
.c
hạt, pha trong tổ chức của vật
liệu (kết hợp cùng hệ thống kính
ng
hiển vi quang học).
co
an
Độ cứng thô đại
th
Tải trọng và mũi đâm lớn: phản ánh khả
ng
năng chống lại biến dạng dẻo của nhiều hạt,
o
du
pha xác định độ cứng chung cho vật liệu
• Độ cứng Brinell : HB
u
cu
• Độ cứng Vickers: HV
• Độ cứng Rockwell: HR - HRA, HRB,
HRC
Kí hiệu: H- (H = hardness)
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
13
- Độ cứng Brinell (HB)
Mũi đâm: hình cầu (thép đã nhiệt luyện / WC)
D=10; 5; 2,5 mm
om
Tải trọng: F = 500 – 3000 kG; t = 10 - 30s
.c
Vật liệu: độ cứng ≤ 450 HB: HK màu, thép đã ủ, …
ng
co
an
th
Ưu điểm: b = a.HB (a = 0,3 ÷ 0,5) ng
Nhược điểm:
o
du
- Chỉ đo được cho các vật liệu có độ cứng ≤ 450 HB
u
- Mẫu phải phẳng, to, dày; vết lõm to → thường
cu
không đo trên sản phẩm
- Không cho phép đo trên các mặt cong: trục, ….
- Thời gian đo lâu
14
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- Độ cứng Rockwell HR (HRA, HRB, HRC)
Thang đo Mũi đâm Tải trọng Vật liệu
HRA Hình nón α=120o 10 +50 Mọi vật liệu, HRC: thép đã NL;
kim cương HRA: chi tiết mỏng, lớp thấm
om
HRC 10 + 140
Hình cầu; D=1/16-1/2 in Vật liệu mềm và có độ cứng vừa phải:
.c
HRB 10 + 90
Thép đã NL HK màu, thép ủ, thường hóa, gang đúc
ng
f
co
Ưu điểm:
f F h (mm)f
an
- Đo được các vật liệu từ tương
đối mềm đến cứng; th
ng
HR = k - (h/0,002)
o
- Vết lõm khá nhỏ, có thể đo các
du
h ↓ 0,002 mm (2μm) → HR ↓ 1 đơn vị
vật mỏng, lớp hóa bền và ngay
u
k (mức khởi tính) = 100 (HRC, HRA);
trên thành phẩm và trên mặt trục;
cu
k = 130 (HRB)
Chú ý:
- Đo nhanh, tiện lợi phù hợp với
HR là loại độ cứng quy ước, không có
điều kiện sản xuất. thứ nguyên
Thang super: mẫu mỏng ≤ 0,3 mm 15
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- Độ cứng Vickers HV
Mũi đâm: hình tháp 4 mặt đều (kim cương); góc ở
đỉnh giữa 2 mặt đối diện α = 136o
om
Tải trọng: F = 1 – 100 kG; t = 10 – 30 s
.c
Vật liệu: Mọi loại vật liệu, đặc biệt cho mẫu mỏng
ng
co
2 F sin
F 2 1,854 F , kG / mm2
HV
an
S d2 d2
th
Ưu điểm: ng
- Kết quả đo không phụ thuộc tải trọng (HV~F/d2)
o
du
- Xác định được độ cứng cho mọi loại vật liệu,
mẫu mỏng;
u
cu
- Độ cứng chuẩn trong NCKH.
Nhược điểm: không tiện lợi bằng phương pháp
đo Rockwell.
16
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- Nội dung
2.1 Biến dạng dẻo
om
2.2 Phá hủy
.c
2.3 Các chỉ tiêu cơ tính
ng
co
2.4 Kết tinh lại
an
th
2.4.1. Sự thay đổi tổ chức, cơ tính của vật liệu kim loại
ng
sau biến dạng dẻo
o
2.4.2. Sự thay đổi tổ chức, cơ tính khi ủ vật liệu kim loại
du
đã qua biến dạng dẻo
u
cu
2.4.3. Biến dạng nóng, biến dạng nguội
17
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 2.4.1. Sự thay đổi tổ chức, cơ tính của vật liệu kim loại sau BDD
om
Cán
.c
ng
co
Hạt đa cạnh Hạt dẹt và kéo dài theo
an
Độ dẻo cao phương BD
th
Độ bền thấp ng
o
du
u
cu
ε = 40-50% các hạt , tạp, pha 2 sẽ bị phân nhỏ và kéo dài tạo thớ
ε = 70-90% các hạt bị quay, các phương mạng cùng chỉ số song
song tổ chức textua biến dạng
18
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- Sau biến dạng dẻo: Mạng bị xô lệch Gây ra ứng suất dư lớn
Cơ tính thay đổi theo chiều hướng hóa bền:
Độ bền, độ cứng tăng Có xu hướng biến giòn
Độ dẻo giảm
om
Hóa bền biến dạng
.c
ng
co
an
th
o ng
du
u
cu
Tại sao phải ủ kim loại đã qua biến dạng dẻo?
Để khôi phục lại tính dẻo cho biến dạng dẻo tiếp theo
Để khử bỏ ứng suất bên trong
Để gia công cắt gọt tiếp theo 19
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
nguon tai.lieu . vn