giáo trình Điện tử môn học vật liệu học: phần 2

giáo trình Điện tử môn học vật liệu học: phần 2 trình bày về thép và gang; hợp kim màu và bột; vật liệu ceramit; vật liệu polyme; vật liệu compozit.mời các bạn cùng tham khảo để biết thêm chi tiết nội dung.

Nội dung trích xuất từ tài liệu:
giáo trình Điện tử môn học vật liệu học: phần 2 164PhÇn III vËt liÖu kim lo¹iCh¬ng 5 thÐp vµ gang C¸c hîp kim trªn c¬ së cña s¾t chiÕm tû lÖ ¸p ®¶o trong vËt liÖu kim lo¹i, cãtû lÖ lín trong vËt liÖu nãi chung vµ ®îc dïng rÊt phæ biÕn trong kü thuËt còngnh trong ®êi sèng, lµm c¸c chi tiÕt quan träng víi yªu cÇu kü thuËt cao. Trong sèc¸c hîp kim cña s¾t trong ch¬ng nµy chØ ®Ò cËp ®Õn hîp kim Fe-C tøc thÐp vµgang, lµ lo¹i rÊt thêng gÆp víi nhiÒu chñng lo¹i ®a d¹ng thÝch øng víi rÊt nhiÒumôc ®Ých sö dông kh¸c nhau. SÏ lÇn lît tr×nh bµy c¸c nhãm thÐp vµ gang. ThÐp lµ lo¹i vËt liÖu kim lo¹i cã c¬ tÝnh tæng hîp cao, cã thÓ chÞu t¶i trängrÊt nÆng vµ phøc t¹p, ®ã lµ vËt liÖu chÕ t¹o m¸y th«ng dông, chñ yÕu vµ quan trängnhÊt. HÇu nh mäi thÐp ®Òu cã thÓ ¸p dông nhiÖt luyÖn vµ hãa - nhiÖt luyÖn ®Óthay ®æi c¬ tÝnh theo híng mong muèn. Do cã kh¶ n¨ng biÕn d¹ng dÎo tèt, trongc«ng nghiÖp thÐp ®îc cung cÊp díi d¹ng c¸c b¸n thµnh phÈm: d©y, sîi, thanh,tÊm, l¸, b¨ng, èng, gãc, vµ c¸c d¹ng h×nh kh¸c nhau rÊt tiÖn cho sö dông. Ngoµikh¶ n¨ng biÕn d¹ng dÎo mét sè nhãm thÐp cßn cã tÝnh hµn tèt, rÊt tiÖn sö dôngtrong x©y dùng. TÝnh ®óc cña thÐp nãi chung kh«ng cao song mét sè m¸c cã thÓtiÕn hµnh ®óc thµnh c¸c s¶n phÈm ®Þnh h×nh t¬ng ®èi phøc t¹p. Do nh÷ng u®iÓm nh vËy thÐp ®îc coi lµ vËt liÖu x¬ng sèng cña c«ng nghiÖp. CÇn chó ý lµ thÐp lµ lo¹i vËt liÖu kim lo¹i víi nhiÒu nhãm cã tÝnh chÊt, c«ngdông rÊt kh¸c nhau, do ®ã ph¶i n¾m v÷ng tÝnh chÊt, t¸c dông cña cacbon vµ tõngnguyªn tè, còng nh tõng nhãm, ph©n nhãm, m¸c ®iÓn h×nh. Theo thµnh phÇn hãa häc cã hai lo¹i thÐp: cacbon vµ hîp kim. Tríc tiªnh∙y ph©n biÖt, so s¸nh c¸c ®Æc tÝnh c¬ b¶n cña hai lo¹i thÐp chÝnh nµy.5.1. Kh¸i niÖm vÒ thÐp cacbon vµ thÐp hîp kim5.1.1. ThÐp cacbon ThÐp cacbon hay thÐp thêng, ®îc dïng rÊt phæ biÕn trong ®êi sèng còngnh trong kü thuËt, nã chiÕm tû träng rÊt lín (tíi 80 ÷ 90%) trong tæng s¶n lîngthÐp. a. Thµnh phÇn hãa häc Nh ®∙ nãi thÐp lµ hîp kim s¾t - cacbon víi lîng cacbon nhá h¬n 2,14%víi ®Æc tÝnh lµ cã tÝnh dÎo nªn cã thÓ c¸n nãng ®îc (do khi nung nãng lªn nhiÖt®é cao cã tæ chøc hoµn toµn austenit - dung dÞch r¾n víi m¹ng A1, rÊt dÎo). Songtrong thùc tÕ thÐp kh«ng chØ lµ hîp kim s¾t víi cacbon mµ cßn víi nhiÒu nguyªn tèkh¸c. Do yªu cÇu th«ng thêng cña c«ng nghÖ luyÖn kim, nhiÒu nguyªn tè ®∙ ®ivµo thµnh phÇn cña thÐp mµ kh«ng cÇn ph¶i khö bá ®i do cã lîi hoÆc kh«ng cÇnph¶i khö bá triÖt ®Ó mÆc dÇu cã h¹i do qu¸ tèn kÐm kh«ng cÇn thiÕt. ThÐp cacbon lµ thÐp th«ng thêng (thÐp thêng), ngoµi cacbon ra cßn chøamét sè nguyªn tè víi hµm lîng giíi h¹n mµ trong thÐp nµo còng cã, chóng ®îcgäi lµ t¹p chÊt thêng cã hay chÊt lÉn v× kh«ng ph¶i do cè ý ®a vµo. Trong sè c¸ct¹p chÊt cã mét sè cã lîi vµ mét sè cã h¹i. H∙y xem xÐt c¸c nguyªn tè ®ã. T¹p chÊt cã lîi: mangan vµ silic BÊt kú thÐp nµo dï ®¬n gi¶n ®Õn ®©u còng cã mangan vµ silic víi lîngkh«ng vît qu¸ 1%, chóng ®i vµo thµnh phÇn cña thÐp lµ do: 165 - quÆng s¾t cã lÉn c¸c hîp chÊt (kho¸ng vËt) kh¸c nh «xyt mangan, «xytsilic, trong qu¸ tr×nh luyÖn gang chóng bÞ hoµn nguyªn (MnO → Mn, SiO2 → Si)®i vµo gang råi vµo thÐp, - khi luyÖn thÐp ph¶i dïng fer« mangan vµ fer« silic ®Ó khö «xy, phÇn kh«ngt¸c dông hÕt víi «xy sÏ ®i vµo thµnh phÇn cña thÐp {fer« lµ lo¹i hîp kim trunggian, dÔ luyÖn v× cã nhiÖt ®é ch¶y t¬ng ®èi thÊp, lµ nguyªn liÖu ®Ó pha chÕ, södông trong qu¸ tr×nh luyÖn kim; nã chøa s¾t, cacbon (> 1%) vµ lîng lín nguyªntè hîp kim t¬ng øng. VÝ dô fer« mangan 80 lµ lo¹i cã kho¶ng 80%Mn}. Trong c¸c ®iÒu kiÖn th«ng thêng cña qu¸ tr×nh luyÖn, c¸c thÐp ®Òu cã chøa≤ 0,80%Mn, ≤ 0,40%Si. Chóng lµ c¸c nguyªn tè cã Ých, cã t¸c dông tèt ®Õn c¬tÝnh: n©ng cao ®é cøng, ®é bÒn (còng lµm gi¶m ®é dÎo, ®é dai), song víi lîng Ýtnh vËy kh«ng cã ¶nh hëng ®¸ng kÓ ®Õn c¬ tÝnh cña thÐp cacbon. T¹p chÊt cã h¹i: ph«tpho vµ lu huúnh Hai nguyªn tè nµy ®i vµo thµnh phÇn cña gang vµ thÐp qua con ®êng quÆngs¾t vµ nhiªn liÖu (than coke khi luyÖn gang). Chóng lµm thÐp gißn do ®ã ph¶i ®îckhö bá ®Õn giíi h¹n cho phÐp, song th«ng thêng cao nhÊt còng kh«ng ®îc vîtqu¸ 0,05% cho mçi nguyªn tè. VËy thÐp nµo ngoµi s¾t ra còng ®Òu cã chøa: C ≤ 2,14%, Mn ≤ 0,80%, Si ≤ 0,40%, P ≤ 0,050%, S ≤ 0,050%. §ã còng lµ thµnh phÇn hãa häc c¬ b¶n cña thÐp cacbon hay thÐp thêng. C¸c t¹p chÊt kh¸c Ngoµi ph«tpho vµ lu huúnh, trong thÐp còng lu«n chøa c¸c nguyªn tèhy®r«, «xy, nit¬ do chóng hßa tan vµo thÐp láng tõ khÝ quyÓn cña lß luyÖn. Chóng®Æc biÖt cã h¹i v× lµm thÐp kh«ng ®ång nhÊt vÒ tæ chøc (g©y tËp trung øng suÊt) vµgißn (riªng nit¬ cã tÝnh hai mÆt sÏ tr×nh bµy sau) song víi lîng chøa qu¸ nhá (vÝdô: 0,006 ÷ 0,008% ®èi víi «xy) nªn rÊt khã ph©n tÝch, do vËy thêng dÊu mÆttron ...