Giáo trình Vật liệu cơ khí - Nghề: Hàn - Trình độ: Cao đẳng nghề - CĐ Nghề Giao Thông Vận Tải Trung Ương II

(NB) Nội dung Giáo trình Vật liệu cơ khí gồm có 2 phần được trình bày như sau: Phần 1 Vật liệu kim loại và nhiệt luyện gồm: những tính chất chung của kim loại, gang, thép, kim loại màu và hợp kim màu,...Phần 2 Vật liệu phi kim loại gồm các tính chất và công dụng của những vật liệu phi kim loại thường dùng trong ngành chế tạo cơ khí,...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Vật liệu cơ khí - Nghề: Hàn - Trình độ: Cao đẳng nghề - CĐ Nghề Giao Thông Vận Tải Trung Ương II 0 TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRUNG ƯƠNG II ..............o0o.............. Gi¸o tr×nh M«n häc: vËt liÖu c¬ khÝ M· sè: MH 09 NghÒ: hµn Tr×nh ®é cao ®¼ng nghÒ (LƯU HÀNH NỘI BỘ) Hải Phòng, năm 2011 1 Lêi Nãi ®Çu §Ó ®¸p øng nhu cÇu vÒ tµi liÖu häc tËp cho sinh viªn vµ t¹o ®iÒu kiÖn thuËn lîi cho gi¸o viªn khi gi¶ng d¹y m«n häc “VËt liÖu c¬ khÝ”. Tæ m«n vËt liÖu thuéc khoa kü thuËt c¬ së ®· biªn so¹n gi¸o tr×nh “VËt liÖu c¬ khÝ”. Gi¸o tr×nh ®-îc biªn so¹n theo ch-¬ng tr×nh khung Quèc gia nghÒ Hµn, tr×nh ®é Cao ®¼ng nghÒ. Néi dung gåm hai phÇn: PhÇn thø nhÊt: VËt liÖu kim lo¹i vµ nhiÖt luyÖn gåm: nh÷ng tÝnh chÊt chung cña kim lo¹i, gang, thÐp, kim lo¹i mµu vµ hîp kim mµu, sù biÕn ®æi tÝnh chÊt cña kim lo¹i khi nhiÖt luyÖn vµ c¸c ph-¬ng ph¸p nhiÖt luyÖn. PhÇn thø hai: VËt liÖu phi kim lo¹i gåm c¸c tÝnh chÊt vµ c«ng dông cña nh÷ng vËt liÖu phi kim lo¹i th-êng dïng trong ngµnh chÕ t¹o c¬ khÝ nh- polyme, caosu, chÊt dÎo, dÇu mì b«i tr¬n. Trong qu¸ tr×nh biªn so¹n, tæ m«n ®· tham kh¶o nhiÒu tµi liÖu vËt liÖu c¬ khÝ cña c¸c tr-êng d¹y nghÒ, gi¸o tr×nh cña tr-êng ®¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi vµ nhiÒu tµi liÖu kh¸c MÆc dï ®¨ cã nhiÒu cè g¾ng, song kh«ng tr¸nh khái nh÷ng thiÕu sãt. RÊt mong ®-îc ®ång nghiÖp vµ b¹n ®äc gãp ý kiÕn ®Ó tËp tµi liÖu nµy ngµy cµng hoµn chØnh h¬n. Xin ch©n thµnh c¶m ¬n! Th¸ng 5 n¨m 2011 Tæ m«n 2 PhÇn 1 - VËt liÖu kim lo¹i vµ nhiÖt luyÖn Ch-¬ng 1: Lý thuyÕt vÒ hîp kim 1.1. Kh¸i niÖm vÒ hîp kim 1.1.1 §Þnh nghÜa hîp kim Hîp kim lµ s¶n phÈm nÊu ch¶y cña hai hay nhiÒu nguyªn tè mµ c¸c nguyªn tè chñ yÕu lµ kim lo¹i vµ hîp kim cã tÝnh chÊt cña kim lo¹i.( DÉn ®iÖn, dÉn nhiÖt cao, dÎo, dÔ biÕn d¹ng, cã ¸nh kim) VD: lat«ng : Cu vµ Zn ( 2 kim lo¹i ) Trong thµnh phÇn cña hîp kim còng cã thÓ cã mét l-îng nhá c¸c nguyªn tè ¸ kim. VD : ThÐp vµ gang : Fe vµ C ( 1 kim lo¹i vµ 1 ¸ kim) 1.1.2 ¦u vµ nh-îc ®iÓm. C¸c kim lo¹i nguyªn chÊt thÓ hiÖn râ -u viÖt trong dÉn nhiÖt, dÉn ®iÖn v× chóng cã c¸c chØ tiªu nµy cao nhÊt nh- c¸c d©y dÉn ®iÖn ®Òu ®-îc lµm b»ng nh«m, ®ång nguyªn chÊt. Tuy nhiªn trong chÕ t¹o c¬ khÝ, thiÕt bÞ, ®å dïng... c¸c vËt liÖu ®em dïng th-êng lµ hîp kim v× so víi c¸c kim lo¹i nguyªn nh©n nã cã c¸c ®Æc tÝnh phï hîp h¬n vÒ sö dông, gia c«ng vµ kinh tÕ. 1. Tr-íc hÕt c¸c vËt liÖu c¬ khÝ ph¶i cã ®é bÒn cao ®Ó chÞu ®-îc t¶i cao khi lµm viÖc nh-ng ®ång thêi còng kh«ng ®-îc gißn ®Ó dÉn ®Õn ph¸ huû. C¸c kim lo¹i nguyªn chÊt nãi chung rÊt dÎo (rÊt dÔ d¸t máng, kÐo sîi ngay ë tr¹ng th¸ i nguéi - nhiÖt ®é th-êng) nh-ng cã ®é bÒn, ®é cøng, tÝnh chèng mµi mßn kÐm xa hîp kim (tõ vµi ba ®Õn hµng chôc lÇn). Nhê vËy khi dïng hîp kim tuæi bÒn cña m¸y, kÕt cÊu t¨ng lªn gÊp béi. Tuy nhiªn ®é bÒn, ®é cøng t¨ng lªn th-êng dÉn ®Õn lµm gi¶m ®é dÎo, ®é dai g©y ra gißn song vÉn ph¶i cßn ®ñ, tèt khi sö dông. QuyÕt ®Þnh chän ®é bÒn, ®é cøng cao ®Õn møc nµo bÞ h¹n chÕ bëi ®é dÎo vµ ®é dai cho phÐp cho mçi tr-êng hîp cô thÓ ®Ó võa cã thÓ chÞu t¶i tèt nhÊt võa kh«ng bÞ ph¸ huû gißn. Nhê vËy cho ®Õn hiÖn nay hîp kim vÉn lµ lo¹i vËt liÖu cã sù kÕt hîp tèt nhÊt c¸c ®Æc tÝnh c¬ häc kÓ trªn víi tû lÖ ¸p ®¶o trong m¸y mãc vµ thiÕt bÞ. 2. TÝnh c«ng nghÖ ®a d¹ng vµ thÝch hîp. §Ó t¹o thµnh b¸n thµnh phÈm vµ s¶n phÈm, vËt liÖu ph¶i cã kh¶ n¨ng chÕ biÕn thÝch hîp vµ ®-îc gäi lµ tÝnh c«ng nghÖ. Kim lo¹i nguyªn chÊt tuy dÔ biÕn d¹ng dÎo nh-ng khã c¾t gät, ®óc vµ kh«ng ho¸ bÒn ®-îc b»ng nhiÖt luyÖn. Tr¸i l¹i, hîp kim víi nhiÒu chñng lo¹i kh¸c nhau cã thÓ cã c¸c tÝnh c«ng nghÖ ®a d¹ng phï hîp víi ®iÒu kiÖn riªng khi gia c«ng, chÕ t¹o s¶n phÈm cô thÓ: 3 - HÇu nh- mäi hîp kim ®Òu cã thÓ t¹o h×nh ®-îc b»ng mét trong hai ph-¬ng ph¸p: biÕn d¹ng dÎo: c¸n, kÐo, Ðp ch¶y (chñ yÕu cho c¸c b¸n thµnh phÈm dµi), rÌn (t¹o ph«i cho c¾t gät), dËp (thµnh s¶n phÈm) vµ ®óc (chñ yÕu cho c¸c s¶n phÈm cã h×nh d¹ng phøc t¹p). - Nãi chung hîp kim cã tÝnh gia c«ng c¾t nhÊt ®Þnh ®Ó b¶o ®¶m s¶n phÈm cã kÝch th-íc, h×nh d¹ng chÝnh x¸c, bÒ mÆt nh½n bãng, ®iÒu nµy ®Æc biÖt quan träng khi l¾p ghÐp víi nhau trong m¸y mãc, thiÕt bÞ. - NhiÒu hîp kim, ®Æc biÖt lµ thÐp (chiÕm tíi 90% tæng s¶n l-îng vËt liÖu kim lo¹i) rÊt nh¹y c¶m víi nhiÖt luyÖn ®Ó t¹o ra c¬ tÝnh ®a d¹ng phï hîp víi ®iÒu kiÖn lµm viÖc vµ gia c«ng). 3. Trong nhiÒu tr-êng hîp, luyÖn hîp kim Fe - C (ThÐp vµ gang ®¬n gi¶n h¬n do nhiÖt ®é ch¶y thÊp h¬n (xem h×nh 3.18) vµ kh«ng ph¶i hay Ýt ph¶i khö bá cacbon trong s¶n phÈm cña lß cao. XÐt vÒ mÆt ®ßi hái ®é bÒn cao, viÖc luyÖn s¾t ®ßi hái khö bá cacbon vµ c¸c t¹p chÊt kh¸c mét c¸ch triÖt ®Ó kh«ng nh÷ng kh«ng cÇn thiÕt mµ cßn cã h¹i. - Khi pha Zn vµo kim lo¹i chñ Cu ta ®-îc lat«ng võa ®Ó bÒn l¹i võa rÎ h¬n (do kÏm rÎ h¬n ®ång kh¸ nhiÒu). 1.2. CÊu Tróc tinh thÓ cña hîp kim. 1.2.1 C¸c d¹ng cÊu t¹o cña hîp kim 1.2.1.1 Dung dÞch ®Æc Hîp kim cã cÊu t¹o lµ dung dÞch ®Æc khi nguyªn tö cña c¸c nguyªn tè thµnh phÇn cã kÝch th-íc gÇn gièng nhau. Khi kÕt tinh, c¸c hîp kim nµy t¹o thµnh c¸c m¹ng tinh thÓ trong ®ã cã c¸c nguyªn tö cña c¸c nguyªn tè thµnh phÇn. VÝ dô: §ång thanh, ®ång thau ®Òu lµ c¸c hîp kim cã cÊu t¹o lµ dung dÞch ®Æc. 1.2.1.2 Hîp chÊt ho¸ häc Hîp kim cã cÊu t¹o lµ hîp chÊt ho¸ häc khi c¸c nguyªn tö cña c¸c nguyªn tè kh¸c nhau t¸c dông ho¸ häc víi nhau theo tû lÖ chÝnh x¸c gi÷a c¸c nguyªn tö cã c¸c kiÓu m¹ng x¸c ®Þnh vµ cã thµnh phÇn ho¸ häc x¸c ®Þnh biÓu diÔn b»ng mét c«ng thøc ho¸ häc. VÝ dô: Hîp chÊt ho¸ häc cña s¾t vµ cacbon (lµ cacbit s¾t hoÆc xªmentÝt cã c«ng thøc ho¸ häc lµ: Fe3C). ...