Đang tải... (xem toàn văn)
BÀI THAM KHẢO DÀNH CHO SINH VIÊN CƠ KHÍ
Chủ đề: BIẾN DẠNG VẬT LIỆU VÀ NUNG NÓNG SAU BIẾN DẠNG I BIẾN DẠNG ĐÀN HỒI II BIẾN DẠNG DẺO III ĐUN NÓNG SAU BIẾN DẠNG IV PHÁ HỦY I.BIẾN DẠNG ĐÀN HỒI Là biến dạng bị sau bỏ tải trọng Tuân theo quy luật Hooke Có dạng: Trạng thái ứng suất pháp đơn giản: σ = E.ε E – môđun đàn hồi pháp tuyến hay môđun Young ε – độ biến dạng Trạng thái ứng suất tiếp đơn giản τ=G.γ G môđun trượt hay mođun xê dịch; γ độ xê dịch Giữa môđun đàn hồi E môđun xê dịch G, có mối quan hệ: G = E/[2 (1 + µ)] µ - hệ số Poisson, với đa số vật liệu, µ có giá trị gần 0,3 Bảng Các trị số E G µ kim loại nguyên chất 20oC số • Môđun đàn hồi pháp tuyến E, môđun trượt G đặc trưng quan trọng biến dạng Hình Sự thay đổi mạng tinh thể biến dạng đàn hồi a) Trước biến dạng; b) Biến dạng đàn hồi ứng suất pháp tuyến; c) Biến dạng đàn hồi ứng suất tiếp; d) Sau bỏ tải trọng II.Biến dạng dẻo Biến dạng dẻo biến dạng lại sau bỏ tải trọng Nguyên nhân: dịch chuyển nguyên tử từ vị trí cân đến vị trí cân khác Đặc trưng: làm mẫu bị thay đổi hình dạng kích thước Ý nghĩa: Làm thay đổi hình dạng, kích thước mà kim loại không bị phá hủy Làm sở lý thuyết gia công kim loại áp lực Hình 2.2 Sơ đồ biến đổi mạng tinh thể tăng tải trọng: Ban đầu (a), Biến dạng đàn hồi (b), Biến dạng dẻo (c), Phá hủy (d) A.Các chế biến dạng dẻo • Trượt • Đối tinh Trượt Là xê dịch mặt nguyên tử song song với mà không làm thay đổi cấu trúc mạng tinh thể Hình ảnh mặt trượt Sự tạo mầm: vùng không chứa sai lệch mạng gọi mầm Đặc điểm Mầm sinh nơi chứa nhiều sai lệch mạng lớn vùng tinh giới, mặt trượt, bề mặt Số lượng mầm tỉ lệ thuận với mức độ biến dạng Nhiệt độ kết tinh lại: nhiệt độ kết tinh lại TKTL nhiệt độ nung tối thiểu cho phép hình thành hạt với tốc độ đáng kể TKTL = k Tn.ch ( 0K ) Trong đó: Tn.ch nhiệt độ nóng chảy kim loại ( 0K ); k hệ số phụ thuộc vào độ kim loại Sự lớn lên mầm: động lực trình phần lượng chưa giải phóng hết giai đoạn phục hồi Các hạt mới, không chứa sai lệch mạng, có lượng thấp thay hoàn toàn hạt cũ Giai đoạn thường gọi giai đoạn kết tinh lần thứ c Giai đoạn kết tinh lại lần thứ hai Qúa trình thực cách sáp nhập hạt nhỏ vào hạt lớn gọi trình lớn lên hạt Tổ chức tính chất sau kết tinh lại Xu hướng chung tổ chức trở trạng thái ban đầu chưa biến dạng Sự thay đổi quan trọng tính chất kết tinh lại tính Làm giảm độ, độ cứng tăng độ dẻo.Có tác dụng "thải bền" ngược với tác dụng hóa bền biến dạng dẻo IV PHÁ HỦY Khái niệm phá hủy: -Khi biến dạng đạt tới mức độ đó, liên kết mặt phẳng nguyên tử bị phá vở, vật liệu bị tách thành hai hay nhiều phần phá hủy Hình ảnh phá hủy A Phá hủy điều kiện tải trọng tĩnh Phá hủy giòn: phá hủy kèm theo biến dạng dẻo ít, vị trí phá hủy tiết diện mẫu không biến đổi Ví dụ Gang Đặc điểm: không dự báo trước nên nguy hiểm dầm bêtôn… Phá hủy dẻo: kèm them biến dạng dẻo đáng kể, vị trí phá hủy tiết diện mẫu thay đổi đột ngột tiết diện bị thắt lại Đặc điểm: có dự báo trước hay từ dạng bên đoán trước nên nguy hiểm Hình ảnh phá hủy dẻo Nguyên nhân phá hủy: Khi ứng suất pháp đủ lớn thắng ứng suất giới hạn tách đứt xảy phá hủy giòn phá hủy dẻo • σtd > σc phá hủy giòn • σtd < σc phá hủy dẻo σtd : giới hạn tách đứt σc : giới hạn chảy Các yếu tố ảnh hưởng đến phá hủy tải trọng tĩnh Nhiệt độ: nhiệt độ thấp kim loại bị phá hủy giòn, nhiệt độ cao kim loại bị phá hủy dẻo Tốc độ biến dạng: Khi tăng tốc độ biến dạng kim lọai dễ bị phá hủy giòn B Phá hủy điều kiện tải trọng chu kỳ (phá hủy mỏi) Phá hủy mỏi phá hủy xảy kim loại chịu tác động tải trọng thay đổi theo chu kỳ theo quy luật Đặc điểm Phá hủy mỏi nhạy cảm với yếu tố tập trung ứng suất Không phụ thuộc thời gian mà phụ thuộc vào chu kỳ đặt tải trọng Cơ chế: vết nứt xuất bề mặt chi tiết thời điểm chịu ứng suất kéo Sau vết nứt phát triển dẫn đến phá hủy Hình ảnh vết nứt C Hai phương hướng nâng cao độ bền kim loại Tạo vật liệu có cấu trúc mạng tinh thể lý tưởng Gây xô lệch mạng (tang mật độ lệch) biện pháp chủ yếu là: -Biến dạng dẻo làm tăng mật độ lệch -Tăng tác dụng hãm lệch biên giới hạt siêu hạt -Nhiệt luyện để tạo pha phân tán thứ hai -Nhiệt luyện kèm chuyển pha The end [...]... nhỏ vào các hạt lớn hơn và được gọi là quá trình lớn lên của hạt Tổ chức và tính chất sau khi kết tinh lại Xu hướng chung là các tổ chức trở về trạng thái ban đầu khi chưa biến dạng Sự thay đổi quan trọng nhất về tính chất do kết tinh lại là cơ tính Làm giảm độ, độ cứng và tăng độ dẻo.Có tác dụng "thải bền" ngược với tác dụng hóa bền của biến dạng dẻo IV PHÁ HỦY Khái niệm phá hủy: -Khi biến dạng. .. tán Là yếu tố cản trở chuyển động của lệch khá hiệu quả B Sự thay đổi tổ chức và cấu trúc tinh thể sau biến dạng dẻo • Làm tăng độ cứng, giới hạn đàn hồi, giới hạn chảy và giới hạn bền Làm giảm độ dẻo, độ dai, va đập • Làm giảm tính dẫn điện, tính dẫn nhiệt III Nung kim loại sau khi biến dạng dẻo 2 giai đoạn: Hồi phục và kết tinh lại a Giai đoạn hồi phục - Giai đoạn phục hồi xảy ra ở nhiệt độ thấp... a) Đơn tinh thể và mạng tinh thể trước khi trượt b) Hình dạng đơn tinh thể và mạng tinh thể sau khi trượt Mô hình trượt trong mạng tinh thể thực tế (có lệch biên) Đối tinh Đối tinh là các phần tinh thể dịch chuyển đối xứng nhau qua một mặt phẳng cố định gọi là mặt đối tinh (song tinh) Đặc điểm: Xảy ra theo nhưng mặt và phương xác định Khi biến dạng, quá trình đối tinh bắt đầu khi ứng suất vượt... phẳng nguyên tử bị phá vở, vật liệu bị tách ra thành hai hay nhiều phần đó là sự phá hủy Hình ảnh phá hủy A Phá hủy trong điều kiện tải trọng tĩnh Phá hủy giòn: là phá hủy kèm theo sự biến dạng dẻo ít, tại vị trí phá hủy tiết diện của mẫu hầu như không biến đổi Ví dụ như Gang Đặc điểm: không dự báo trước nên rất nguy hiểm như dầm bêtôn… Phá hủy dẻo: luôn kèm them sự biến dạng dẻo đáng kể, tại vị... mặt trượt và phương trượt Kiểu mạng nào có hệ trượt lớn thì khả năng biến dạng càng cao a) Mạng lập phương thể tâm: 6 mặt x 2 phương = 12 cách b) Mạng lập phương diện tâm: 4 mặt x 3 phương= 12 cách c) Mạng lục giác xếp chặt: 1 mặt x 3 phương = 3 cách Bản chất trượt Khi trượt trong tinh thể lý tưởng các thành phần tinh thể đồng thời trượt cùng nhau Trong mạng tinh thể thực tế biến dạng dẻo đươc... điểm • Giảm ứng suất dư • Độ dẫn điện và nhiệt tăng , trong khi cơ tính của vật liệu hầu như không thay đổi b Giai đoạn kết tinh lại Giai đoạn kết tinh lại xảy ra ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ kết tinh lại Các nguyên tử rất linh động, chúng có thể khuếch tán trên khoảng cách xa Gồm hai quá trình cơ bản nối tiếp nhau: sinh mầm và phát triển mầm Sơ đồ hình thành và phát triển mầm trong giai đoạn kết... lớn như vùng tinh giới, các mặt trượt, bề mặt Số lượng mầm tỉ lệ thuận với mức độ biến dạng Nhiệt độ kết tinh lại: nhiệt độ kết tinh lại TKTL là nhiệt độ nung tối thiểu cho phép hình thành hạt mới với tốc độ đáng kể TKTL = k Tn.ch ( 0K ) Trong đó: Tn.ch là nhiệt độ nóng chảy của kim loại ( 0K ); k là hệ số phụ thuộc vào độ sạch của kim loại Sự lớn lên của mầm: động lực của quá trình này là phần... nguyên tử tạp Biên giới hạt và siêu hạt Biên giới hạt và siêu hạt là vùng sắp xếp nguyên tử không có trật tự, không có mặt trượt và phương trượt xác định nên sự trượt khó phát triển Hạt càng nhỏ thì biên giới hạt càng nhiều làm cho lệch càng khó chuyển động Pha thứ hai phân tán Trong tổ chức hợp kim thường có sự xuất hiện của các pha thứ hai là các loại pha trung gian dưới dạng những hạt nhỏ phân... Các nguyên tử tạp chất Biên giới hạt và biên giới siêu hạt Pha thứ hai phân tán Giao điểm giữa các lệch Khi di chuyển các lệch cắt nhau tạo ra các nút lệch Các nút lệch có tính ổn định cao,làm lệch khó vượt qua hoặc có khi phải dừng lại Các nguyên tử tạp chất Nếu tốc độ trượt rất bé mà nhiệt độ cao làm cho khả năng khuếch tán của nguyên tử tạp chất và của lệch gần bằng nhau nên lệch sẽ kéo... hủy dẻo: luôn kèm them sự biến dạng dẻo đáng kể, tại vị trí phá hủy tiết diện mẫu thay đổi đột ngột tiết diện bị thắt lại Đặc điểm: có dự báo trước hay từ dạng bên ngoài có thể đoán trước được nên ít nguy hiểm hơn Hình ảnh phá hủy dẻo Nguyên nhân của phá hủy: Khi ứng suất pháp đủ lớn thắng được ứng suất giới hạn tách đứt thì xảy ra phá hủy giòn hoặc phá hủy dẻo • σtd > σc phá hủy giòn • σtd < σc ... thể biến dạng đàn hồi a) Trước biến dạng; b) Biến dạng đàn hồi ứng suất pháp tuyến; c) Biến dạng đàn hồi ứng suất tiếp; d) Sau bỏ tải trọng II .Biến dạng dẻo Biến dạng dẻo biến dạng lại sau bỏ...I BIẾN DẠNG ĐÀN HỒI II BIẾN DẠNG DẺO III ĐUN NÓNG SAU BIẾN DẠNG IV PHÁ HỦY I.BIẾN DẠNG ĐÀN HỒI Là biến dạng bị sau bỏ tải trọng Tuân theo quy luật Hooke Có dạng: Trạng thái... 2.2 Sơ đồ biến đổi mạng tinh thể tăng tải trọng: Ban đầu (a), Biến dạng đàn hồi (b), Biến dạng dẻo (c), Phá hủy (d) A.Các chế biến dạng dẻo • Trượt • Đối tinh Trượt Là xê dịch mặt nguyên tử song