II.(1) Tính chất chung của kim loại và hợp kim

Thứ tư, 04/03/2020, 11:45 GMT+7
  • zalo

 

Các tính chất của kim loại và hợp kim có thể chia thành các nhóm:

Cơ tính

Tính chất vật lý

Tính chất hoá học

Công nghệ tính

Độ bền

Độ cứng

Độ dẻo

Độ dai va đập

Khối lượng riêng

Tính nóng chảy

Tính giãn nở

Tính dẫn nhiệt

Tính dẫn điện

Từ tính

Tính chịu ăn mòn

Tính chịu nhiệt

Tính chịu axit

Tính đúc

Tính rèn

Tính hàn

Tính cắt gọt

 

 

1. CƠ TÍNH:

Là những đặc trưng cơ học biểu thị khả năng của kim loại hay hợp kim chịu tác động của các loại tải trọng. Các đặc trưng đó bao gồm:

a.   Độ bền: là khả năng chống lại các tác dụng của lực bên ngoài mà không bị phá hỏng.

Tùy theo các dạng khác nhau của ngoại lực mà ta có các loại độ bền:  độ bền kéo (sk), độ  bền nén (sn),  độ bền uốn (su).

Đơn vị đo của độ bền thường dùng là N/mm2 hoặc MN/mm2.

b.   Độ cứng: là khả năng chống lại biến dạng dẻo cục bộ khi có ngoại lực tác dụng lên kim loại thông qua vật nén. Nếu cùng một giá trị lực nén mà vết lõm trên mẫu đo càng lớn thì độ cứng của vật liệu đó càng kém.

Thử độ cứng được thực hiện trên máy thử, và được đánh giá bằng các đơn vị đo độ cứng như sau: độ cứng Brinen (HB), Rocvell (HRA, HRB, HRC), Vicke (HV).

c.    Độ dẻo: là khả năng vật liệu thay đổi hình dáng kích thước mà không bị phá hủy khi chịu tác dụng của lực bên ngoài.

Để xác định độ dẻo người ta thường tiến hành đánh giá theo cả hai chỉ tiêu cùng xác định trên mẫu sau khi thử độ bền kéo:

- Độ giãn dài tương đối (δ): là khả năng vật liệu thay đổi chiều dài sau khi bị kéo đứt.

eq1

 

- Độ thắt tiết diện tương đối (ψ): là khả năng vật liệu chịu thay đổi tiết diện sau khi bị kéo đứt.

eq2

Ở đây: l0 và l1 là chiều dài mẫu trước và sau khi kéo, được tính cùng đơn vị đo.

F0 và F1 là diện tích tiết diện mẫu trước và sau khi kéo, được tính cùng đơn vị đo.

d.   Độ dai va đập: là khả năng vật liệu chịu được tải trọng va đập mà không bị phá hủy, ký hiệu là ak và đơn vị đo là J/mm2 hoặc kJ/m2.

 

2. LÝ TÍNH

Là những tính chất của kim loại thể hiện qua các hiện tượng vật lý khi thành phần hóa học của kim loại đó không thay đổi.

Lý tính cơ bản của kim loại gồm có: khối lượng riêng, nhiệt độ nóng chảy, tính dãn nở, tính dẫn nhiệt, tính dẫn điện và từ tính.

a. Khối lượng riêng: là khối lượng của 1 cm3 vật chất.

eq3

Trong đó                m: là khối lượng của vật chất.

                              V là thể tích của vật chất.

b. Tính nóng chảy: kim loại có tính chảy loãng khi bị đốt nóng và đông đặc lại khi làm nguội. Nhiệt độ ứng với lúc kim loại chuyển từ thể đặc sang thể lỏng hoàn toàn gọi là điểm nóng chảy. Điểm nóng chảy có ý nghĩa quan trọng trong công nghệ đúc, hàn.

c. Tính dẫn nhiệt: là tính truyền nhiệt của kim loại khi bị đốt nóng hoặc bị làm lạnh. Tính truyền nhiệt của kim loại giảm xuống khi nhiệt độ tăng và ngược lại khi nhiệt độ giảm xuống.

d.  Tính giãn nở: là tính chất thay đổi thể tích khi nhiệt độ của kim loại thay đổi. Được đặc trưng bằng hệ số giãn nở.

e. Tính dẫn điện: là khả năng cho dòng điện đi qua của kim loại. So sánh tính dẫn nhiệt và dẫn điện ta thấy kim loại nào có tính dẫn nhiệt tốt thì tính dẫn điện cũng tốt và ngược lại.

f  Từ tính: là khả năng bị từ hóa khi được đặt trong từ trường. Sắt, coban, niken và hầu hết các hợp kim của chúng đều có tính nhiễm từ. Tính nhiễm từ của thép và gang phụ thuộc vào thành phần và tổ chức bên trong của kim loại.

 

3. HOÁ TÍNH

 Là độ bền của kim loại đối với những tác dụng hóa học của các chất khác như: ôxy, nước, axit… mà không bị phá hủy. Tính năng hóa học của kim loại có thể chia thành các loại sau:

a. Tính chịu ăn mòn: là độ bền của kim loại đối với sự ăn mòn của môi trường xung quanh.

b. Tính chịu nhiệt: là độ bền của kim loại đối với sự ăn của ôxy trong không khí ở nhiệt độ cao.

c. Tính chịu axit: là độ bền của kim loại đối với sự ăn mòn của môi trường axit.

 

4. TÍNH CÔNG NGHỆ:

Là khả năng thay đổi trạng thái của kim loại, hợp kim. Tính công nghệ bao gồm các tính chất sau:

a. Tính đúc: được đặc trưng bởi độ chảy loãng, độ co và thiên tích.

- Độ chảy loãng biểu thị khả năng điền đầy khuôn của kim loại và hợp kim. Độ chảy loãng càng cao thì tính đúc càng tốt.

- Độ co càng lớn thì tính đúc càng kém.

b. Tính rèn: là khả năng biến dạng vĩnh cửu của kim loại khi chịu lực tác dụng bên ngoài mà không bị phá hủy.

Thép có tính rèn cao khi được nung nóng ở nhiệt độ phù hợp. Gang không có tính rèn vì giòn. Đồng, nhôm, chì có tính rèn tốt ngay cả ở trạng thái nguội.

c. Tính hàn: là khả năng tạo thành sự liên kết giữa các phần tử khi nung nóng chỗ hàn đến trạng thái chảy hay dẻo.

d. Tính cắt gọt: là khả năng kim loại gia công dễ hay khó, được xác định bằng tốc độ cắt gọt, lực cắt gọt và độ bóng bề mặt kim loại sau khi cắt gọt.

Một kim loại hay một hợp kim nào đó mặc dù có những tính chất rất quý nhưng tính công nghệ kém thì cũng khó được sử dụng rộng rãi vì khó chế tạo thành sản phẩm.

 

► Các phương pháp thử kim loại và hợp kim:

1. THỬ KÉO

a. Phương pháp đo

Để xác định được giá trị độ bền kéo của kim loại và hợp kim trước tiên phải chế tạo mẫu của vật liệu đó. Mẫu được chế tạo theo tiêu chuẩn của từng nước. Ở Việt Nam mẫu thử có tiết diện hình tròn hoặc hình chữ nhật (Hình 1. 10- a, b). Sau đó mẫu được kẹp trên máy kéo nén vạn năng được truyền động bằng cơ khí hoặc thủy khí (Hình 1.10 - c).

 

1

 

Khi tiến hành kéo mẫu trên máy, máy sẽ vẽ biểu đồ quan hệ giữa lực kéo và biến dạng của mẫu. Tùy theo tính chất của vật liệu là vật liệu dẻo (thép, đồng, nhôm…) hay vật liệu dòn (gang) mà ta có các dạng biểu đồ tương ứng (Hình 1.11).

 

11

 

Trên biểu đồ quan hệ lực kéo và biến dạng của mẫu làm bằng vật liệu dẻo ta thấy có các giai đoạn như sau:

 

OA:  Giai đoạn đàn hồi, quan hệ giữa lực và biến dạng là quan hệ bậc nhất lực kéo lớn nhất gọi là lực tỉ lệ P­tl.

Giới hạn tỉ lệ :

eq4

 

Trong đó F0 là diện tích ban đầu của mặt cắt ngang.

AC: giai đoạn chảy, lực không tăng nhưng biến dạng tăng, giá trị lực là lực chảy.

 

Giới hạn chảy :

eq5

CBD: giai đoạn củng cố (tái bền).

 

Giới hạn bền được tính:

eq6


Riêng đối với vật liệu dòn ta thấy mẫu bị đứt khi biến dạng còn bé, vật liệu chỉ có giới hạn bền:

eq7

b. Ý nghĩa

Nhờ các chỉ tiêu phản ánh độ bền của kim loại và hợp kim mà ta đánh giá được khả năng sử dụng của kim loại và hợp kim đó:

-  Khả năng chịu tải trọng tĩnh: nếu các chi tiết máy có cùng hình dáng, kích thước, nhưng làm bằng các vật liệu khác nhau thì:

+   Vật liệu nào có   lớn hơn sẽ có khả năng chịu được tải trọng lớn hơn mà vẫn đảm bảo được tính đàn hồi.

+   Vật liệu nào có  lớn hơn sẽ chịu được tải trọng lớn hơn mà vẫn không bị biến dạng.

+   Vật liệu nào có  lớn hơn sẽ có khả năng chịu được tải trọng lớn hơn mà vẫn chưa bị phá hủy.

-  Tuổi thọ sử dụng: nếu các chi tiết máy làm việc cùng chịu tải trọng như nhau nhưng được làm từ các loại vật liệu khác nhau thì vật liệu nào có độ bền cao hơn sẽ có tuổi thọ lâu hơn.

-  Làm nhỏ gọn kết cấu: nếu các chi tiết máy có cùng kết cấu và được chế tạo từ những vật liệu khác nhau thì chi tiết máy nào làm bằng vật liệu nào có độ bền cao hơn sẽ có kích thước nhỏ gọn hơn.


2. THỬ ĐỘ CỨNG:

Mỗi loại vật liệu khác nhau sẽ có độ cứng khác nhau. Để đánh giá độ cứng người ta sử dụng các phương pháp đo độ cứng khác nhau như: phương pháp đo độ cứng Brinen, phương pháp đo độ cứng Rocvel, phương pháp đo độ cứng Vicke.

          a. Phương pháp thử

v Phương pháp đo độ cứng Brinen

Người ta dùng tải trọng của máy ép thử để ấn viên bi thép lên bề mặt mẫu (Hình 1.12). Trị số độ cứng được tính theo công thức sau:

eq8

 

Trong đó:

P: tải trọng của máy thử (kg).

F: diện tích mặt chỏm cầu vết lõm (mm2).

Nếu gọi đường kính viên bi là D, đường kính vết lõm là d, chiều sâu vết lõm là h thì ta có công thức tính độ cứng như sau:

eq9

 

 

111

0 sản phẩm trong giỏ
Giỏ hàng của bạn chưa có sản phẩm nào