Luận Văn Vật liệu học - cơ khí động lực

mỤC LỤC
Chương 1. 7
TỔNG QUAN 7
1.1 KHÁI NIỆM VỀ VẬT LIỆU. 7
1.1.1 . Khái niệm chung. 7
Vật liệu theo cách hiểu phổ biến nhất là những vật rắn mà con người dùng để chế tạo ra các máy móc, thiết bị, dụng cụ, v.v trong các ngành công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, trong xây dựng các công trình, nhà cửa hay thay thế các bộ phận cơ thể con người hoặc để thể hiện các ý đồ nghệ thuật, v.v. 7
1.1.2 . Phân loại vật liệu. 7
1.1.2.1 Vật liệu kim loại. 7
1.1.2.2 Vật liệu vô cơ – ceramíc. 8
1.1.2.3 Vật liệu hữu cơ – polyme. 8
1.1.2.4 Vật liệu kết hợp – compozit. 8
1.1.3 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VẬT LIỆU. 9
1.1.3.1 Giai đoạn tiền sử của loài người. 9
1.1.3.2 Giai đoạn chế tạo và sử dụng vật liệu theo kinh nghiệm. 10
1.1.3.3 . Giai đoạn chế tạo và sử dụng vật liêu theo kiến thức khoa học. 10
1.2 NHỮNG TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU. 12
1.2.1 . Ba yêu cầu cơ bản đối với vật liệu. 12
1.2.2 . Những tính chất cơ bản của vật liệu. 12
Giới hạn bền được tính theo công thức: 13
CHƯƠNG 3. 24
CẤU TẠO HỢP KIM VÀ GIẢN ĐỒ TRẠNG THÁI. 24
3.1. Các khái niệm cơ bản. 24
3.1.1. Khái niệm hợp kim 24
3.1.2. Đặc điểm của hợp kim 24
3.1.3. Các định nghĩa cơ bản về hợp kim 24
3.2. Các dạng cấu trúc hợp kim cơ bản. 25
3.2.1. Dung dịch rắn. 25
3.2.1.1. Khái niệm 25
3.2.1.2. Phân loại dung dịch rắn. 25
3.2.1.3.Tính chất chung của dung dịch rắn. 28
3.2.2. Các pha trung gian. 28
3.2.2.1. Khái niệm 28
3.2.2.2. Các loại pha trung gian. 28
3.2.3. Hỗn hợp cơ học. 29
3.2.3.1. Khái niệm 29
3.2.3.2. Các loại hỗn hợp cơ học. 30
3.2.3.3. Thành phần tạo nên hỗn hợp cơ học. 30
3.3. Giản đồ trạng thái của hợp kim 30
3.3.1. Khái niệm 30
3.3.2. ý nghĩa và phương pháp xây dựng giản đồ trạng thái 30
3.3.2.1. ý nghĩa. 30
3.3.2.2. Phương pháp xây dựng. 30
3.3.3. Một số loại giản đồ trạng thái hai nguyên cơ bản. 31
3.3.3.1. Giản đồ hệ hai nguyên hòa tan vô hạn ở trạng thái lỏng và trạng thái rắn 31
3.3.3.2. Giản đồ hệ hai nguyên hòa tan vô hạn ở lỏng, không hòa tan ở trạng thái rắn và có tạo thành cùng tinh. 32
3.3.3.4. Giản đồ hệ hai nguyên hòa tan vô hạn ở lỏng và tạo thành bao tinh. 35
3.3.3.5. Một số dạng giản đồ đặc biệt 35
CHƯƠNG 4. 37
BIẾN DẠNG DẺO VÀ CƠ TÍNH CỦA KIM LOẠI. 37
4.1. Các khái niệm 37
4.1.1. Biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và phá hủy. 37
4.1.1.1. Biểu đồ kéo kim loại 37
4.1.1.2. Bản chất của biến dạng đàn hồi. Định luật Hooke. 38
4.1.1.3. Biến dạng dẻo. 38
4.1.2. Biến dạng dẻo đơn tinh thể. 38
4.1.2.1. Dạng ứng suất gây biến dạng dẻo. 38
4.1.2.2. Độ bền lý thuyết và thực tế của kim loại 39
4.1.3. Các cơ chế biến dạng dẻo. 41
4.1.3.1. Trượt 41
4.1.3.2. Đối tinh. 42
4.1.3.3. Vai trò của mặt trượt và phương trượt trong biến dạng dẻo. 43
4.1.4. Sự thay đổi tổ chức và cấu trúc tinh thể sau biến dạng dẻo, các phương pháp nâng cao độ bền vật liệu. 43
4.1.4.1. Sự thay đổi tổ chức và cấu trúc của tinh thể. 44
4.1.4.2. Các phương pháp nâng cao độ bền vật liệu. 44
4.1.5. Các yếu tố hãm lệch trong tinh thể. 45
4.1.5.1. Tương tác giữa các lệch. 45
4.1.5.2. Các nguyên tử tạp chất 45
4.1.5.3. Biên giới hạt và biên giới siêu hạt 46
4.1.5.4. Pha thứ hai phân tán. 46
4.1.6. Đặc điểm biến dạng dẻo đa tinh thể. 46
4.1.7. Nung kim loại sau biến dạng dẻo. 47
4.1.7.1. Mục đích. 47
4.1.7.2. Các giai đoạn xảy ra khi nung kim loại qua biến dạng dẻo. 47
4.2. Các đặc trưng cơ tính của vật liệu. 49
4.2.1. Độ bền tĩnh và độ dẻo. 49
4.2.1.1. Nhóm đặc trưng cho độ bền. 49
4.2.1.2. Nhóm đặc trưng cho độ dẻo. 50
4.2.2. Chỉ tiêu cơ tính dưới tác dụng của tải trọng tĩnh mà không phá hủy mẫu. 50
4.2.2.1. Độ cứng Brinell (HB) 50
4.2.2.2. Độ cứng Rocoel (HR) 50
4.2.2.3. Độ cứng Vicken (HV) 51
4.2.2.4. Độ cứng tế vi (Hm) 51
4.2.3. Chỉ tiêu cơ tính dưới tác dụng của tải trọng động. 51
4.2.4. Độ bền của vật liệu dưới tác dụng của tải trọng chu kỳ (giới hạn bền mỏi) 51
CHƯƠNG 5. 53
GIẢN ĐỒ TRẠNG THÁI SẮT - CÁCBON 53
5.1. Các bon và sắt 53
5.1.1. Các bon. 53
5.1.2. Sắt 53
5.1.2.1. Cơ tính. 53
5.1.2.2. Tính thù hình. 53
5.2. Giản đồ trạng thái Fe - C 54
5.2.1. Giản đồ trạng thái 54
5.2.2. Các tổ chức của hợp kim Fe - C 54
5.2.2.1. Các tổ chức một pha. 54
5.2.2.2. Các tổ chức 2 pha. 55
5.2.3. Quá trình kết tinh của hợp kim Fe-C 56
5.2.3.1. Phần phía trên đường đặc AHJECF 56
5.2.3.2. Phần phía dưới đường đặc AHJECF 56
5.3. Phân loại hợp kim Fe - C theo giản đồ trạng thái 56
5.3.1. Thép. 56
5.3.2. Gang. 58
5.3.3. Đặc điểm cơ tính của thép và gang theo giản đồ trạng thái 59
5.3.3.1. Thép. 59
5.3.3.2. Gang. 59
5.4. Các nhiệt độ tới hạn hợp kim Fe - C theo giản đồ trạng thái 59
5.4.1. Nhiệt độ phản ứng cùng tinh (T = 1147[SUP]0[/SUP]C) 59
5.4.2. Nhiệt độ phản ứng cùng tích (T = 727[SUP]0[/SUP]C) 59
5.4.3. Nhiệt độ đường giới hạn hòa tan của Ferit (a) trong Auxtenit (g) là đường A3 60
5.4.4. Nhiệt độ đường giới hạn hòa tan của Xementit (Xe) vào Auxtenit (g) là đường Acm 60
6.1. Khái niệm về nhiệt luyện. 62
6.1.1. Định nghĩa. 62
6.1.2. Các đặc điểm của nhiệt luyện. 62
6.1.3. Các yếu tố đặc trưng cho quá trình nhiệt luyện. 62
6.1.4. Phân loại nhiệt luyện. 62
6.2. Các chuyển biến xảy ra khi nung thép. 62
6.2.1. Mô tả thí nghiệm 62
6.2.2. Nhiệt độ chuyển biến Peclit thành Auxtenit 63
6.2.2.1. Đường cong động học chuyển biến khi nung nóng thép cùng tích. 63
6.2.2.2. Đường cong động học chuyển biến khi nung nóng thép và sau cùng tích 65
6.2.3. Cơ chế hình thành g khi nung. 65
6.2.4. Độ hạt của g và biểu diễn độ hạt trên giản đồ trạng thái 66
6.3. Các chuyển biến xảy ra khi làm nguội thép. 67
6.3.1. Các chuyển biến xảy ra khi làm nguội đẳng nhiệt Auxtenit 67
6.3.1.1. Mô tả thí nghiệm: Làm thí nghiệm với thép cùng tích (0,8%C) 67
6.3.1.2. Ảnh hưởng của độ quá nguội đến chuyển biến. 68
6.3.1.3. Giản đồ chuyển biến đẳng nhiệt của g quá nguội 68
6.3.1.4. Các sản phẩm của sự phân hoá đẳng nhiệt của Auxtenit quá nguội 68
6.3.1.5 Giản đồ chuyển biến đẳng nhiệt g quá nguội của thép trước cùng tích và sau cùng tích 69
6.3.2. Chuyển biến g ® P khi làm nguội liên tục. 69
6.3.3. Chuyển biến của g khi làm nguội nhanh - chuyển biến Mactenxit 70
6.3.3.1. Khái niệm: 70
6.3.3.2. Tốc độ nguội tới hạn để xảy ra chuyển biến Mactenxit 71
6.3.3.3. Đặc điểm của chuyển biến Mactenxit 71
6.3.3.4. Cơ tính của M . 73
6.4. CHUYỂN BIẾN KHI NUNG THÉP ĐÃ TÔI. 74
6.4.2. Các chuyển biến xảy ra khi ram 75
6.4.2.1. Giai đoạn I (T[SUP]0[/SUP] < 200[SUP]0[/SUP]C) 75
6.4.2.2. Giai đoạn II (200[SUP]0[/SUP]C < T[SUP]0[/SUP] < 260[SUP]0[/SUP]C) 76
6.4.2.3. Giai đoạn III (260[SUP]0[/SUP]C < T[SUP]0[/SUP]< 400[SUP]0[/SUP]C) 76
6.4.2.4. Giai đoạn IV (T[SUP]0[/SUP] > 400[SUP]0[/SUP]C) 76
6.4.3. Cơ tính của thép sau nhiệt luyện tôi và ram 77
6.4.3.1. Giữa Mtôi và Mram: 77
6.4.3.2. Giữa Ttôi và Tram: 77
6.4.3.3. Giữa Xtôi và Xram: 77
CHƯƠNG 7: 78
CÁC PHƯƠNG PHÁP NHIỆT LUYỆN THÉP 78
7.1. Ủ VÀ THƯỜNG HÓA THÉP 78
7.1.1. Ủ thép. 78
7.1.1.1. Định nghĩa và mục đích của ủ thép. 78
7.1.1.2. Phân loại 79
7.1.2. Thường hóa thép. 81
7.1.2.1. Định nghĩa. 82
7.1.2.2. Đặc điểm của thường hoá thép. 82
7.1.2.3. Mục đích áp dụng của thường hoá. 82
7.1.2.4. Nhiệt độ ủ và thường hoá thép theo giản đồ trạng thái 83
7.2. TÔI THÉP 83
7.2.1. Định nghĩa. 83
7.2.2. Đặc điểm 83
7.2.3. Mục đích của tôi 83
7.2.4. Tốc độ tôi tới hạn và độ thấm tôi 84
7.2.4.1. Tốc độ tôi tới hạn. 84
7.2.4.2. Độ thấm tôi 84
7.2.5. Xác định nhiệt độ tôi 85
7.2.6. Các phương pháp tôi 86
7.2.6.1. Yêu cầu đối với môi trường làm nguội 86
7.2.6.2. Các phương pháp tôi thông thường. 86
7.2.6.3. Các phương pháp tôi đặc biệt 88
7.2.6.4. Một số môi trường nguội hay dùng. 90
7.3. RAM THÉP 90
7.3.1. Định nghĩa và mục đích. 90
73.1.1 Định nghĩa: 90
7.3.1.2 Mục đích: 90
7.3.2. Các phương pháp ram 91
7.3.2.1. Ram thấp. 91
7.3.2.2. Ram trung bình. 91
7.3.2.3. Ram cao. 91
7.3.3. Các khuyết tật xảy ra khi nhiệt luyện. 91
7.3.3.1. Biến dạng, nứt 91
7.3.3.2. Oxi hóa và thoát cacbon. 92
7.3.3.3. Độ cứng không đạt 93
7.3.3.4. Tính dòn cao. 94
7.3.3.5. Dòn ram 94
7.4. SƠ LƯỢC VỀ CÁC THIẾT BỊ NHIỆT LUYỆN 94
7.4.1. Đặc điểm của lò nhiệt luyện. 94
7.4.1.1. Yêu cầu đối với lò nhiệt luyện. 94
7.4.1.2. Phân loại lò nhiệt luyện. 95
7.4.2. Các nhóm thiết bị nhiệt luyện. 95
7.4.2.1. Nhóm thiết bị nung (gia nhiệt) 95
7.4.2.2. Nung nóng thép và xác định thời gian nung nóng để tôi 97
7.4.2.3. Nhóm thiết bị làm nguội và thiết bị kiểm tra. 98
CHƯƠNG 8: HÓA BỀN BỀ MẶT THÉP 99
8.1. BỀ MẶT CHI TIẾT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP HÓA BỀN BỀ MẶT 99
8.1.1. Bề mặt chi tiết và các yêu cầu làm việc của bề mặt 99
8.1.2. Các phương pháp hóa bền bề mặt thép. 99
8.2. PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC 99
8.2.1. Nguyên lý. 99
8.2.2. Các phương pháp cơ học. 99
8.2.2.1. Phun bi 99
8.2.2.2. Lăn ép. 100
8.2.2.3. Đập. 100
8.3. PHƯƠNG PHÁP NHIỆT LUYỆN BỀ MẶT 100
8.3.1. Định nghĩa. 100
8.3.2. Nguyên lý. 100
8.3.3. Các phương pháp tôi bề mặt 100
8.3.3.1. Phương pháp tôi bề mặt bằng dòng điện có tần số cao. 100
8.3.3.2. Tôi bề mặt bằng nung nóng bởi ngọn lửa C[SUB]2[/SUB]H[SUB]2[/SUB] + O[SUB]2[/SUB] 102
8.4. Phương pháp hoá nhiệt luyện. 103
8.4.1. Khái niệm 103
8.4.2. Mục đích. 103
8.4.3. Cơ sở lý thuyết của quá trình hoá nhiệt luyện. 103
8.4.4. Các cơ chế khuếch tán. 104
8.4.5. Công nghệ thấm cacbon. 105
8.4.5.1. Định nghĩa. 105
8.4.5.2. Mục đích và yêu cầu đối với lớp thấm, chọn loại thép để thấm 105
8.4.5.3. Chọn nhiệt độ và thời gian thấm 105
8.4.6. Các phương pháp thấm cacbon. 106
8.4.6.1. Thấm cacbon thể rắn. 107
8.4.6.2. Thấm cacbon thể lỏng. 107
8.4.6.3. Thấm cacbon thể khí 108
8.4.6.4. Nhiệt luyện sau thấm cacbon. 108
8.4.6.5. Tổ chức và cơ tính của chi tiết thấm cacbon. 109
8.4.7. Thấm Nitơ. 110
8.4.7.1. Định nghĩa và mục đích. 110
8.4.7.2. Cấu tạo của lớp thấm nitơ. 110
8.4.7.3. Công nghệ thấm nitơ. 110
8.4.7.4. Đặc điểm của lớp thấm nitơ. 111
8.4.8. Thấm Cacbon - Nitơ. 111
8.4.8.1. Định nghĩa và mục đích. 111
8.4.8.2. Các phương pháp thấm 112
9.1. Giới thiệu chung về gang. 113
9.1.1. Định nghĩa. 113
9.1.2. Phân loại 113
9.1.3. Cơ tính và tính công nghệ. 113
9.1.4. Công dụng. 113
9.1.5. Sự hình thành graphit trong gang. 114
9.1.5.1. Graphit 114
9.1.5.2. Sự tạo thành graphit trong gang. 114
9.1.5.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hình thành Graphit khi kết tinh. 115
9.2. Tổ chức tế vi và cơ tính các loại gang. 116
9.2.1. Tổ chức tế vi và cơ tính của gang xám 116
9.2.1.1. Tổ chức tế vi 116
9.2.1.2. Cơ tính. 117
9.2.2. Tổ chức tế vi và cơ tính của gang dẻo. 118
9.2.2.1. Thành phần hoá học. 118
9.2.2.2. Quy trình ủ gang trắng thành gang dẻo. 118
9.2.2.3. Cơ tính của gang dẻo. 119
9.2.2.4. Ký hiệu. 119
9.2.3. Gang cầu. 119
9.2.3.1. Tổ chức tế vi 119
9.2.3.2. Thành phần hoá học và cách sản xuất vật đúc gang cầu. 119
9.2.3.3. Cơ tính gang cầu. 120
9.2.3.4. Ký hiệu. 120
9.3. Nhiệt luyện gang. 120
9.3.1. Nhiệt luyện gang xám 120
9.3.1.1. ủ khử ứng suất bên trong. 120
9.3.1.2. ủ làm mất lớp vỏ biến trắng. 120
9.3.1.3. ủ để thay đổi nền kim loại 120
9.3.1.4. Tôi và ram 121
9.3.1.5. Hoá bền bề mặt 121
9.3.2. Nhiệt luyện gang cầu. 122
9.3.2.1. ủ. 122
9.3.2.2. Tôi và ram 122
9.3.2.3. Hoá bền bề mặt 122