Xem mẫu
- TRƯỜNG SỸ QUAN TĂNG THIẾT
TR
GIÁP
KHOA KỸ THUẬT CƠ SỞ
ĐỀ TÀI
ĐỀ TÀI
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
TRONG GIẢNG DẠY
GIẢNG VIÊN: THIẾU TÁ HOÀNG VĂN HẢO
- KHOA KỸ THUẬT CƠ SỞ
KHOA
BỘ MÔN VẼ – CÔNG NGHỆ KIM LOẠI
MÔN
CÔNG TRÌNH
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
ĐỀ TÀI
GIẢN ĐỒ TRẠNG THÁI SẮT - CACBON
( ỨNG DỤNG CHO ĐÀO TẠO SỸ QUAN PHÂN ĐỘI BẬC ĐẠI
H ỌC )
TÁC GIẢ : 4/CN HOÀNG VĂN HẢO
- BÀI 4 : HỢP KIM SẮT – CACBON
* Mục đích:
Trang bị cho học viên các kiến thức cơ bản về Hợp
kim Sắt - Cacbon , về Giản đồ trạng thái Sắt -
Cacbon, cách xây dựng và ứng dụng của Giản đồ.
Từ đó làm cơ sở cho việc học tập, nghiên cứu và
công tác sau này tại đơn vị.
* Yêu cầu:
- Học viên nắm chắc các kiến thức cơ bản.
- Thực hành vẽ Giản đồ trạng thái thành thạo.
- Áp dụng tốt vào việc chế tạo cũng như sử dụng các
chi tiết máy tại đơn vị.
- BÀI 4 : HỢP KIM SẮT – CACBON
BÀI
Tài liệu tham khảo:
- Kim loại học và nhiệt luyện
NXB Đại học – THCN. 1979.
- Bài giảng Công nghệ kim loại
Học viện KTQS. 1975.
- I. SẮT – CACBON
I.
1. Cac bon (C): Cacbon là nguyên tố á kim, có hai dạng
thù hình: Graphít (gang) và Kim cương. ở điều kiện
thường Cacbon ổn định ở thể Graphít, còn Kim cương
ổn định ở nhiệt độ và áp suất cao. Trong hợp kim Sắt –
Cacbon, Cacbon ở thể Graphít (G). Graphít có kiểu
mạng lục giác; mềm. Trong thiên nhiên phần lớn
Cacbon ở dạng vô định hình (các loại than).
2. Sắt (Fe):Sắt là kim loại, trong thiên nhiên Sắt có
trong các loại quặng, đất đá, có khá nhiều ở lớp vỏ trái
đất. Sắt và hợp kim của Sắt đóng vai trò to lớn trong
sự tiến hóa và phát triển của lịch sử loài người.
- I. SẮT – CACBON
I.
2. Sắt (Fe)
Sắt tuy có độ bền, độ
* Cơ tính của sắt: cứng khá cao song chưa
đáp ứng được các yêu
- σb kéo = 250 N/mm2
cầu của kỹ thuật. Trong
- σch = 120 N/mm2
kỹ thuật thường sử
-δ dụng các hợp kim của
= 50 %
sắt, có cơ tính cao hơn,
-Ψ = 85 %
hầu như không dùng sắt
- HB = 80 KG/mm2 nguyên chất.
- αk = 3000 KJ/m2
- I. SẮT – CACBON
I.
2. Sắt (Fe)
* Tính thù hình của sắt:
Sắt tồn tại ở hai dạng: Feα và Feγ
- Feα có kiểu mạng lập phương thể tâm; tồn tại ở
các khoảng nhiệt độ :
+ Dưới 9110 C
+ Từ 13920 C đến 15390 C
- Feγ có kiểu mạng lập phương diện tâm; tồn tại ở
các khoảng nhiệt độ : Từ 9110 C đến 13920 C.
- I. SẮT – CACBON
I.
3. Các tương tác của Fe - C
Sắt và Cacbon tương tác với nhau theo hai cách:
- Cacbon hòa tan vào sắt tạo thành dung dịch rắn Fe – C.
-Cacbon tác dụng với sắt tạo thành hợp chất hóa học.
+ Dung dịch rắn Fe – C: Cacbon có đường kính nguyên tử nhỏ
hơn Sắt nên dung dịch rắn Fe – C là dung dịch rắn xen kẽ.
Feα hòa tan: có dưới 0,02 đến 0,1 %C.
Feγ hòa tan: có dưới 2,14 %C
Thép và gang là hai hợp kim phổ biến của Fe – C
+ Hợp chất hóa học của Fe với C (Xementit:Fe3C)
Sắt tác dụng với Cacbon tạo thành 3 hợp chất: Fe3C (6,67%C),
Fe2C (9,67%C) và FeC (17,67%C)
Tuy nhiên, các hợp kim của Fe – C thường chứa dưới
5%Cacbon (thép và gang), nên trong chúng chỉ gặp Fe3C.
- I. SẮT – CACBON
I.
3. Các tương tác của Fe - C
+ Hợp chất hóa học của Fe với Cacbon
(Xementit: Fe3C)
Fe3C tạo thành khi lượng Cacbon trong hợp kim
lớn hơn giới hạn hòa tan của nó trong Sắt. Fe3C là
pha không ổn định, ở nhiệt độ cao sẽ bị phân hủy
thành Fe và C.
Fe3C rất dòn và cứng (khoảng 800 HB).
- II. GIẢN ĐỒ TRẠNG THÁI SẮT –
CACBON
1. Khái niệm
- Định nghĩa: Giản đồ trạng thái là biểu đồ chỉ rõ sự phụ thuộc của trạng
thái pha với thành phần hóa học của hợp kim, giữa nhiệt độ và áp suất.
Các hệ hợp kim khác nhau có kiểu giản đồ trạng thái khác nhau và được
xác lập chủ yếu bằng thực nghiệm.
- Công dụng: Từ giản đồ có thể xác định được nhiệt độ chảy, nhiệt độ
chuyển biến pha của hợp kim với thành phần đã cho khi nung chảy và khi
làm nguội; từ đó có thể xác định được chế độ nhiệt khi đúc, gia công áp
lực và nhiệt luyện. Chú ý: nhiệt độ chuyển biến và cấu tạo pha trên giản
đồ chỉ ứng với trạng thái cân bằng.
- Cách xây dựng: Giản đồ trạng thái của hệ hợp kim được xây dựng bằng
thực nghiệm. Nguyên tắc chung để xây dựng giản đồ của hệ hợp kim là:
dùng một lượng lớn các mẫu với các thành phần khác nhau, bằng các
phương pháp hóa nhiệt luyện để xác định các tổ chức hình thành ở từng
khoảng nhiệt độ.
- II. GIẢN ĐỒ TRẠNG THÁI SẮT –
CACBON
2. Nội dung giản đồ
16000C d
A
L+α b
15390C
α h
Lỏng ( L)
j
n 13920C
γ +α
NHIỆT ĐỘ
L + Xe I
L+γ
c
11470C
f
( 0C )
Austenit (γ ) e
LEDEBURIT ( Le)
Xe I + Le (γ + Xe)
γ + Xe II + Le(γ + Xe)
9110C g
α+γ
γ + Xe II
s
p 7270C
α k
α + Xe III Xe I + Le (P + Xe)
P + Xe II + Le (P + Xe)
α+P P Xe II + P l
600 C 0
q 0,8 1 5 6,67%C
6
3 4 4,3
2 2,14
80
50
10 30 40 60 70 100%Fe3C
20 90
- II. GIẢN ĐỒ TRẠNG THÁI SẮT –
CACBON
Trên giản đồ trạng thái Fe – C chỉ trình bày đến 6,67% C, ứng với
hợp chất hóa học Xementit Fe3C.
* Các tọa độ của các
điểm quan trọng:
A(15390C;0%C),E(11470
C;2,14%C),
C(11470C;4,3%C),
N(13920C;0%C), G
(9110C; 0%
C),P(7270C;0,02%C),
S(7270C; 0,8% C).
-C: Điểm cùng tinh; Đường lỏng: ABCD;Đường đặc: AHJECF
-S: Điểm cùng tích
- II. GIẢN ĐỒ TRẠNG THÁI SẮT –
CACBON
3. Các tổ chức của hợp kim Sắt – Cacbon
* Các tổ chức
một pha:
+ Hợp kim lỏng
(L):
- Là dung dịch
lỏng của Cacbon
trong Sắt. Nằm
phía trên đường
lỏng ABCD
- II. GIẢN ĐỒ TRẠNG THÁI SẮT –
CACBON
3. Các tổ chức của hợp kim Sắt – Cacbon
* Các tổ chức một pha:
+Xementit (Xe hoặc Fe3C): Nằm ở biên bên phải (đường DFKL)
+Xementit I (Xe I): Là loại kết tinh từ hợp kim lỏng, tạo thành trong
hợp kim chứa nhiều hơn 4,3%C (đường CD). Kết tinh trong khoảng từ
16000C xuống 11470C. Có tổ chức hạt to.
+Xementit II (Xe II): Là loại được kết tinh từ dung dịch rắn Auxtenit,
có trong hợp kim chứa khoảng 0,8 đến 4,3% C. Trong khoảng từ
11470C xuống 7270C. Có tổ chức hạt nhỏ hơn Xe I, thường ỏ dạng lưới
bao quanh hạt Auxtenit ( đường ES).
+Xementit III (Xe III):Được tạo thành từ dung dịch rắn Pherit (F) khi
lượng Cacbon giảm từ 0,02%C xuống 0,006%C, ở nhiệt độ dưới
7270C. XeIII có kích thước hạt nhỏcạnh Pherit (đường QP).
- II. GIẢN ĐỒ TRẠNG THÁI SẮT –
CACBON
3. Các tổ chức của hợp kim Sắt – Cacbon
Xe (Fe3C),
Xe I
Xe II
Xe III
- II. GIẢN ĐỒ TRẠNG THÁI SẮT –
CACBON
3. Các tổ chức của hợp kim Sắt – Cacbon
* Các tổ chức một pha:
- Pherit ( F hoặc α ): Là dung dịch rắn xen kẽ
của C trong Feα ( mạng K8 ) khả năng hòa tan
của Cacbon trong Feα rất nhỏ nên có thể coi
Pherit là sắt nguyên chất trong hợp kim tinh
khiết ( đường GSK ). Pherit rất dẻo, dai nhưng
khi hòa tan với các nguyên tố khác ( đặc biệt là
Mn, Si) thì độ cứng tăng, độ dẻo dai giảm.
- II. GIẢN ĐỒ TRẠNG THÁI SẮT –
CACBON
Tổ chức
một pha
Pherit
- II. GIẢN ĐỒ TRẠNG THÁI SẮT –
CACBON
3. Các tổ chức của hợp kim Sắt – Cacbon
* Các tổ chức một pha:
+ Auxtenit ( As hoặc γ):
Là dung dịch rắn xen kẽ của C trong Feγ ( mạng K12),
khả năng hòa tan của Cacbon trong Fe khá lớn. Trong hợp
kim Fe – C, thông thường As có thể hòa tan các nguyên tố
kim loại khác như Cr, Ni, Mn, W bằng cách thay thế. As
rất dẻo, dai; khi các nguyên tố khác hòa tan, không những
làm chuyển biến cơ tính mà còn làm thay đổi động học
chuyển biến khi làm nguội, do vậy có sự ảnh hưởng tới
nhiệt luyện.
- II. GIẢN ĐỒ TRẠNG THÁI SẮT –
CACBON
Tổ chức
một pha
Auxtenit
- II. GIẢN ĐỒ TRẠNG THÁI SẮT –
CACBON
3. Các tổ chức của hợp kim Sắt – Cacbon
* Các tổ chức hai pha:
+ Peclit ( P hoặc F + Xe ):
Là hỗn hợp cơ học cùng tích của F và Xe tạo thành ở 7270C từ
dung dịch rắn Auxtenit chứa 0,8%C; P có dạng tấm hoặc hạt, có
độ cứng và độ bền cao, tính dẻo dai hơi thấp.
+ Ledeburit ( Le hoặc P + Xe hoặc γ + Xe):
Là hỗn hợp cơ học cùng tinh, kết tinh từ pha lỏng có 4,3%C ở
nhiệt độ 11470C, ban đầu gồm γ + Xe khi làm nguội qua 7270C tạo
thành Peclit. Vậy Le là hợp kim cơ học của P và Xe. Xementit
chiếm tỷ lệ gần 2/3 nên Ledeburit rất dòn và cứng (khoảng 600
HB).
nguon tai.lieu . vn
