Vật liệu kim loại ( Hoàng Văn Vương ) - Chương 3. Hợp kim và giản đồ pha

Các khái niệm cơ bản về hợp kim 3.2 Giản đồ pha hai cấu tử 3.3 Giản đồ pha Fe – C 3.1 Các khái niệm cơ bản về hợp kim 3.1.1 Khái niệm về hợp kim a) Khái niệm: Hợp kim là hợp chất giữa các nguyên tố kim loại hay kim loại với á kim, mang tính chất của KL – nền VD: Thép: Fe + C, Mn, Si, Cr… Đura: Al + Cu, Mg b) Ưu điểm: Độ bền, độ cứng, tính chống mài mòn cao hơn; tính công nghệ tốt hơn, nhiệt luyện hóa bền tốt...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Vật liệu kim loại ( Hoàng Văn Vương ) - Chương 3. Hợp kim và giản đồ pha 09/2010Chương 3. Hợp kim và giản đồ phaChương 3. Hợp kim và giản đồ pha3.1 Các khái niệm cơ bản về hợp kim3.2 Giản đồ pha hai cấu tử3.3 Giản đồ pha Fe – C 1 09/20103.1 Các khái niệm cơ bản về hợp kim3.1.1 Khái niệm về hợp kima) Khái niệm: Hợp kim là hợp chất giữa các nguyên tố kim loại hay kim loại với á kim, mang tính chất của KL – nền VD: Thép: Fe + C, Mn, Si, Cr… Đura: Al + Cu, Mgb) Ưu điểm: Độ bền, độ cứng, tính chống mài mòn cao hơn; tính công nghệ tốt hơn, nhiệt luyện hóa bền tốt hơn và rẻ hơn3.1 Các khái niệm cơ bản về hợp kim3.1.1 Khái niệm về hợp kimc) Các khái niệm cơ bản:- Pha: phần đồng nhất về: thành phần hóa học, cơ tính, hóa lý tính, có cấu trúc tinh thể xác định. Giữa các pha phân cách nhau bởi biên giới pha- Cấu tử: là các nguyên tố (hoặc hc hóa học bền vững) tạo nên pha trong hợp kim- Hệ: tập hợp các pha, có thể ở trạng thái cân bằng hoặc không cân bằng 2+ (1): giả cân bằng+ (2): không cân bằng+ (3): cân bằng ổn định 1 3 2 09/20103.1 Các khái niệm cơ bản về hợp kim3.1.1 Khái niệm về hợp kimd) Phân loại tương tác:Không tương tác: Ở trạng thái lỏng nguyên tố A và B hòa tan vào nhau, không hòa tan ở trạng thái rắn, tạo hỗn hợp cơ học: A+BCó tương tác:- Hòa tan vào nhau tạo dung dịch rắn A(B) – giữ nguyên kiểu mạng của nền- Phản ứng tạo hợp chất hóa học với kiểu mạng khác hẳn3.1 Các khái niệm cơ bản về hợp kim3.1.2 Dung dịch rắnKhái niệm: là pha đồng nhất có cấu trúc mạng như của dung môi (kim loại nền), các nguyên tử hòa tan sắp xếp lại trong mạng dung môi một cách đều đặnKí hiệu: A(B) = A là dung môi, B chất hòa tana) Dung dịch rắn thay thế- B thay thể A trong mạng tinh thể- Δd = ⎢dA-dB⎥/dA < 15%(>15% không tồn tại)Điều kiện để hòa tan vô hạn:- Cùng kiểu mạng tinh thể- Δd < 8%- Số điện tử hóa trị như nhau- Tính âm điện gần như nhau 3 09/20103.1 Các khái niệm cơ bản về hợp kim3.1.2 Dung dịch rắnb) Dung dịch rắn xen kẽ- Các nguyên tử hòa tan nằm ở vị trí xen kẽ (lỗ hổng) trong mạng tinh thể dung môi (rB ≤ rlh)- Bán kính nguyên tử hòa tan nhỏ, giới hạn hòa tan thấpCác đặc tính của dung dịch rắn:- Có đặc trưng cơ lý hóa tính của kim loại- Mạng tinh thể bị biến dạng- Tăng độ cứng, độ bền so với kim loại nguyên chất- B tăng: tăng cứng, bền; dẻo giảm- Tính chống ăn mòn, dẫn điện, nhiệt kém kim loại nguyên chất3.1 Các khái niệm cơ bản về hợp kim3.1.2 Dung dịch rắnb) Pha trung gian- Các hợp chất hóa học có trong hợp kim nằm giữa hai vùng dung dịch rắn trên giản đồ phaĐặc điểm:- Có kiểu mạng tinh thể phức tạp, khác hẳn với nguyên tố thành phần- Có tỉ lệ giữa các nguyên tố xác định, biểu diễn bằng công thức hóa học AmBn- Tính chất khác hẳn so với các nguyên tố thành phần- Có nhiệt độ nóng chảy xác định Fe3C 4 09/20103.2 Giản đồ pha của hệ hai cấu tửKhái niệm: giản đồ biểu thị sự biến đổi tổ chức pha theo nhiệt độ và thành phần của hệ ở trạng thái cân bằngQuy tắc pha Gibbs- Xác định bậc tự do: F = C – P + 1 (F: Số bậc tự do, C: số cấu tử, P: số pha) 1 3 23.2 Giản đồ pha của hệ hai cấu tửQuy tắc đòn bảy: xác định tỉ lệ các pha, tổ chức trên giản đồ pha: M α.Xα = Mβ.Xβ Thành phần, %B 5 09/20103.2 Giản đồ pha của hệ hai cấu tửa) Giản đồ pha loại 1: Giản đồ pha hệ hai cấu tử không có bất kỳ tương tác nào (Pb-Sb)- aEb: Đường lỏng- cEd: Đường đặc- a, b nhiệt độ chảy của A và B- E điểm cùng tinh- Phản ứng cùng tinh: L → (A + B)3.2 Giản đồ pha của hệ hai cấu tửb) Giản đồ pha loại 2: Giản đồ pha hệ hai cấu tử tương tác và hòa tan vô hạn vào nhau ở trạng thái rắn Nhiệt độVí dụ: Cu-Ni, Al2O3-Cr2O3 X Lỏng (L) m b- amb: đường lỏng L+α- anb: đường đặc A B C ...