LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay khoa học công nghệ phát triển đặc biệt là khoa học vật liệu. Vì vậy, đã phát triển nhiều loại vật liệu sử dụng trong ngành chế tạo cơ khí như vật liệu kim loại, vật liệu bột, vật liệu ceramic, polyme và compozit... Vật liệu kỹ thuật 2 là môn học nghiên cứu về tổ chức, tính chất của vật liệu, và phạm vi ứng dụng các loại của chúng.
Trong mọi công việc của cử nhân, kỹ sư cơ khí, từ việc quyết định phương án thiết kế, tính toán kết cấu cho đến gia công, chế tạo, lắp ráp, vận hành máy, thiết bị, tất thảy đều có liên quan mật thiết đến lựa chọn và sử dụng vật liệu. Điều quan trọng nhất đối với người học là phải nắm được cơ tính và tính công nghệ của các vật liệu kể trên để có thể lựa chọn và sử dụng chúng tốt nhất và hợp lý, đạt các yêu cầu cơ tính đề ra với chi phí gia công ít nhất, giá thành rẻ và có thể chấp nhận được.
Nhằm đáp ứng mục tiêu đào tạo theo học chế tín chỉ, ngành cơ khí tại trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Nam Định theo xu hướng phát triển của khu vực, nhóm tác giả biên soạn tập bài giảng Vật liệu kỹ thuật 2. Tập bài giảng được dùng để giảng dạy và làm tài liệu chính cho sinh viên hệ Đại học và Cao đẳng kỹ thuật học tập, ngoài ra có thể dùng làm tài liệu tham khảo cho các chuyên ngành kỹ thuật khác.
Trong quá trình biên soạn, nhóm tác giả đã cố gắng sử dụng những hiểu biết và
kinh nghiệm cũng như th ực tế Việt Nam tích lũy được trong quá trình công tác giảng dạy và thực tiễn, đồng thời tham khảo chương trình giảng dạy cũng như các sách giáo khoa về vật liệu học ở các trường đại học xuất bản trong những năm gần đây.
NHÓM TÁC GIẢ
MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH VẼ v
Có thể bạn quan tâm!
-
Vật liệu kỹ thuật 2 - 2 -
Đối Với Thép Trước Cùng Tích Và Thép Cùng Tích ( ≤ 0,8%c) -
Tốc Độ Làm Nguội Trong Các Môi Trường Khác Nhau
Xem toàn bộ 193 trang tài liệu này.
DANH MỤC CÁC BẢNG vii
CHƯƠNG. NHIỆT LUYỆN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP HÓA BỀN BỀ MẶT THÉP 1
1.1. Nhiệt luyện 1
1.1.1.Định nghĩa và đặc điểm chung của nhiệt luyện 1
1.1.2. Các chuyển biến khi nung nóng thép- Sự tạo thành austenit 1
1.1.3. Các chuyển biến xảy ra khi giữ nhiệt 3
1.1.4. Các chuyển biến của austennit khi làm nguội 4
1.2. Ủ và thường hóa thép 9
1.2.1. Ủ thép 9
1.2.2. Thường hoá thép 11
1.3. Tôi thép 12
1.3.1. Định nghĩa và mục đích 12
1.3.2. Chọn nhiệt độ tôi 12
1.3.3. Tốc độ tôi tới hạn và độ thấm tôi 13
1.3.4. Các phương pháp tôi thể tích và công dụng. Các môi trường tôi 15
1.3.5. Cơ – nhiệt luyện 18
1.4. Ram thép 20
1.4.1. Định nghĩa và mục đích 20
1.4.2. Các phương pháp ram 20
1.5. Các khuyết tật xảy ra khi nhiệt luyện 21
1.5.1. Biến dạng và nứt 21
1.5.2. Ôxy hoá và thoát Cacbon 22
1.5.3. Độ cứng không đạt 23
1.5.4. Tính giòn cao 23
1.6. Các phương pháp hóa bền bề mặt thép 23
1.6.1. Phương pháp cơ học 23
1.6.2. Phương pháp nhiệt luyện bề mặt 24
1.6.3. Phương pháp hóa nhiệt luyện 27
Câu hỏi ôn tập 36
CHƯƠNG 2. THÉP VÀ GANG 37
2.1.Thép Cacbon 37
2.1.1.Thành phần hóa học 37
2.1.2. Ảnh hưởng của Cacbon đến tổ chức và tính chất của thép Cacbon 37
2.1.3. Ảnh hưởng của các nguyên tố khác 39
2.1.4. Phân loại thép Cacbon 40
2.1.5. Ký hiệu và công dụng của các nhóm thép Cacbon 42
2.1.6. Ưu nhược điểm của thép cacbon 44
2.2. Thép hợp kim 45
2.2.1. Tác dụng của nguyên tố hợp kim 46
2.2.2. Phân loại thép hợp kim 59
2.2.3. Ký hiệu thép hợp kim 60
2.3. Thép cán nóng thông dụng 60
2.3.1. Thành phần và tính chất 60
2.3.2. Nhóm thép Cacbon 62
2.3.3. Nhóm thép hợp kim vi lượng 62
2.3.4. Nhóm thép hai pha đối nghịch (ferit-Mactenxit) 63
2.3.5. Nhóm thép hợp kim thấp 63
2.4. Thép kết cấu 64
2.4.1. Khái niệm, đặc điểm và phân loại thép kết cấu 64
2.4.2. Thép thấm Cacbon 65
2.4.3. Thép hóa tốt 67
2.4.4. Thép đàn hồi 68
2.5. Thép dụng cụ 69
2.5.1. Khái niệm và phân loại 69
2.5.2. Thép dao cắt 69
2.5.3. Thép khuôn dập nguội 74
2.5.4. Thép khuôn dập nóng 75
2.5.5. Thép làm dụng cụ đo lường 76
2.6. Thép và hợp kim đặc biệt 77
2.6.1. Thép và hợp kim có tính chống mài mòn cao 77
2.6.2. Thép không gỉ 80
2.6.3. Thép và hợp kim chịu nhiệt (làm việc ở nhiệt độ cao) 85
2.7. Các loại gang 88
2.7.1. Đặc điểm chung của gang 88
2.7.2. Tổ chức tế vi và cơ tính của các loại gang 91
Câu hỏi ôn tập 99
CHƯƠNG 3. HỢP KIM MÀU VÀ BỘT 100
3.1. Nhôm và hợp kim nhôm 100
3.1.1. Những đặc tính chủ yếu của nhôm 100
3.1.2. Phân loại và ký hiệu 100
3.1.3. Nhôm sạch kỹ thuật 102
3.1.4. Hợp kim nhôm biến dạng 102
3.1.5. Hợp kim nhôm biến dạng không hóa bền bằng nhiệt luyện 102
3.1.6. Hợp kim nhôm biến dạng hóa bền bằng nhiệt luyện 104
3.1.7. Hợp kim nhôm đúc 106
3.2. Đồng và hợp kim đồng 108
3.2.1. Đồng đỏ 108
3.2.2. Latông 110
3.2.3. Brông 112
3.3. Hợp kim ổ trượt 114
3.3.1. Yêu cầu đối với hợp kim làm ổ trượt 114
3.3.2. Hợp kim ổ trượt có nhiệt độ chảy thấp. 115
3.3.3. Hợp kim ổ trượt có nhiệt độ chảy cao 115
3.4. Hợp kim bột 116
3.4.1. Khái niệm chung 116
3.4.2. Vật liệu cắt và mài 117
3.4.3. Vật liệu kết cấu 120
3.4.4. Hợp kim xốp và thấm 122
Câu hỏi ôn tập 125
CHƯƠNG 4. VẬT LIỆU VÔ CƠ (CERAMIC) 126
4.1. Cấu trúc của vật liệu vô cơ 127
4.1.1. Liên kết nguyên tử trong vật liệu vô cơ 127
4.1.2. Trạng thái tinh thể và trạng thái vô định hình 127
4.1.3. Vật liệu đa pha và đa tinh thể 130
4.2. Tính chất cơ học 131
4.3. Các loại vật liệu vô cơ và ứng dụng 132
4.3.1. Gốm và vật liệu chịu lửa 132
4.3.2. Thủy tinh và gốm thủy tinh 133
4.3.3. Xi măng và bê tông 134
4.4. Sản xuất và xử lý các loại vật liệu vô cơ 136
Câu hỏi ôn tập 138
CHƯƠNG 5. VẬT LIỆU POLYME 139
5.1. Sản xuất vật liệu polyme 140
5.1.1. Nguyên vật liệu 140
5.1.2. Các phương pháp tổng hợp polyme 140
5.2. Gia công vật liệu polyme 143
5.2.1. Tính chất gia công của vật liệu polyme 143
5.2.2. Tạo hình không phoi vật liệu polyme 145
5.2.3. Cắt 146
5.2.4. Ghép 147
5.2.5. Phủ bề mặt 149
Câu hỏi ôn tập 150
CHƯƠNG 6. VẬT LIỆU COMPOZIT 151
6.1. Khái niệm về compozit 151
6.1.1. Khái niệm 151
6.1.2. Phân loại 151
6.2. Compozit hạt 152
6.3. Compozit cốt sợi 153
6.4. Compozit cấu trúc 154
Câu hỏi ôn tập 156
CHƯƠNG 7. ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ VẬT LIỆU 157
7.1. Khái niệm chung về ăn mòn kim loại 157
7.2. Cơ chế ăn mòn đi ện hoá 157
7.2.1. Các phản ứng điện hóa 157
7.2.2. Xu thế ăn mòn 158
7.2.3. Các dạng ăn mòn điện hóa 159
7.3. Bảo vệ chống ăn mòn 165
7.3.1. Sơn phủ 165
7.3.2. Bảo vệ điện hóa 166
7.3.3. Ăn mòn hóa học 167
7.4. Ăn mòn khô và cách chống ăn mòn khô 168
Câu hỏi ôn tập 169
TÀI LIỆU THAM KHẢO 170
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Các thông số đặc trưng của quá trình nhiệt luyện 1
Hình 1.2. Giản đồ pha Fe-C (phần thép) 2
Hình 1.3. Giản đồ chuyển biến đẳng nhiệt P→γ của thép cùng tích 2
Hình 1.4. Quá trình tạo mầm và phát triển mầm austenit từ peclit tấm 3
Hình 1.5. Sơ đồ phát triển austenit, I di truyền hạt nhỏ, II di truyền hạt lớn 3
Hình 1.6. Giản đồ T-T-T của thép cùng tích 4
Hình 1.7. Tổ chức tế vi của xoobit tôi 5
Hình 1.8. Tổ chức tế vi của trôxit tôi 5
Hình 1.10. Giản đồ chuyển biến austenit làm nguội liên tục 6
Hình 1.11. Tốc độ tới hạn để tạo thành tổ chức Mactenxit 8
Hình 1.12. Kiểu mạng mactenxit và tổ chức maxtenxit 8
Hình 1.13. Đường cong động học chuyển biến mactenxit 8
Hình 1.14. Độ cứng tôi phụ thuộc %C 9
Hình 1.15. Khoảng nhiệt độ của ủ, thường hoá và tôi của thép cacbon 13
Hình 1.16. Sơ đồ giải thích độ thấm tôi 14
Hình 1.17. Chiều sâu lớp tôi cứng của một số loại thép 14
Hình 1.18. Thí nghiệm tôi đầu mút (xác định độ thấm tôi) 15
Hình 1.19. Phương pháp tôi 15
Hình 1.20. Đường nguội lý tưởng khi tôi 16
Hình 1.21. Tổ chức tế vi của maxtenxit và austenit dư 20
Hình 1.22. Tổ chức tế vi của trôxit ram 21
Hình 1.23. Tổ chức tế vi của xoocbit ram 21
Hình 1.24. Nung nóng và tôi cảm ứng 25
Hình 1.25. Nguyên lý làm việc của vòng cảm ứng 25
Hình 1.26. Một số loại vòng cảm ứng 25
Hình 1.27. Cấu tạo của ngọn lửa 27
Hình 1.28. Hộp thấm C thể rắn 29
Hình 1.29. Sơ đồ lò thấm cacbon bằng dầu hỏa 30
Hình 1.30. Giản đồ Fe-N 32
Hình 2.1. Ảnh hưởng của cacbon đến cơ tính của thép cacbon ở trạng thái ủ 38
Hình 2.2. Sơ đồ cấu tạo của thỏi đúc thép sôi (a) và thép lặng (b) 41
Hình 2.3. Giản đồ pha sắt – nguyên tố hợp kim 47
Hình 2.4. Giản đồ pha sắt – nguyên tố hợp kim 47
Hình 2.5. Ảnh hưởng của nguyên tố hợp kim đến cơ tính của ferit 48
Hình 2.6. Sự chuyển dịch của đường cong chữ ‘C’ của nguyên tố hợp kim 52
Hình 2.7. Sơ đồ biểu diễn sự giảm tốc độ tôi tới hạn (a) và sự tăng độ thấm tôi (b)của
thép hợp kim so với thép cacbon (Vth1 và Vth2) là tốc độ tôi tới hạn, còn δ1 và δ2 là độ
thấm tôi lần lượt của thép cacbon và thép hợp kim 53
Hình 2.8. Quan hệ giữa độ dai va đập và nhiệt độ ram 58
Hình 2.8. Đường cong chữ ‘C’ của các loại thép 59
Hình 2.12. Quy trình nhiệt luyện kết thúc thép gió 80W18Cr4VMo 73
Hình 2.13. Tổ chức tế vi của gang xám 91
Hình 2.14. Tổ chức tế vi của gang cầu 94
Hình 2.15. Tổ chức tế vi gang dẻo 96
Hình 3.1. Phân loại hợp kim Al theo giản đồ pha 101
Hình 3.2. Tổ chức hợp kim ổ trượt 114
Hình 4.1. Khả năng liên kết tạo vật liệu vô cơ 126
Hình 4.2. Các dạng cấu trúc silicat 128
Hình 4.3. Sơ đồ cấu trúc 130
Hình 6.1. Sơ đồ minh họa cấu tạo compozit 151
Hình 6.2. Sơ đồ phân bố cốt sợi 153
Hình 6.3. Sơ đồ sắp xếp các lớp cơ sở khi tạo ra compozit cấu trúc dạng lớp 155
Hình 6.4. Sơ đồ cấu tạo compozit cấu trúc dạng tấm ba lớp 156
Hình 7.1. Ăn mòn tiếp xúc (galvanic) 160
Hình 7.2. Ăn mòn khe 160
Hình 7.3. Cơ chế ăn mòn khe 160
Hình 7.4. Một dạng ăn mòn mím nước(1-Vùng ăn mòn, 2-Lớp gỉ sắt) 161
Hình 7.5. Ăn mòn ở vùng lắng đọng 161
Hình 7.6. Các dạng ăn mòn lỗ 162
Hình 7.7. Ăn mòn lỗ của thép thụ động trong ion Cl 162
Hình 7.8. Ăn mòn tinh giới của thép không rỉ 163
Hình 7.9. Ăn mòn nứt ở biên giới hạt thép không rỉ 163
Hình 7.10. Ăn mòn do ứng lực 164
Hình 7.11. Ăn mòn lựa chọn (sự phân rã của hợp kim) 164
Hình 7.12. Ăn mòn mài mòn 165
Hình 7.13. Bảo vệ catốt bằng protector 166
Hình 7.14. Sơ đồ bảo vệ ống dẫn dưới đất bằng dòng điện ngoài 167
Hình 7.15. Nguyên lý dùng anôt trơ 167
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Tốc độ làm nguội trong các môi trường khác nhau 17
Bảng 1.2. Khí thấm của Nga 31
Bảng 1.3. Khí thấm của Hoa Kỳ 31
Bảng 2.1. Cơ tính quy định của các mác thép cacbon chất lượng thường 42
Bảng 2.2. Đặc tính tác dụng của một số nguyên tố hợp kim ở trong thép 56
Bảng 7.1. Thế điện cực của các kim loại 158
Bảng 7.2. Ái lực của một số kim loại đối với oxy và lưu huỳnh 168