›
›

Bài giảng Vật liệu kim loại - Chương 3: Biến dạng dẻo và cơ tính của vật liệu

ppt 27 trang phuongnguyen 3370
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Vật liệu kim loại - Chương 3: Biến dạng dẻo và cơ tính của vật liệu", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pptbai_giang_vat_lieu_kim_loai_chuong_3_bien_dang_deo_va_co_tin.ppt

Nội dung text: Bài giảng Vật liệu kim loại - Chương 3: Biến dạng dẻo và cơ tính của vật liệu

  1. CHƯƠNG 3 BIẾN DẠNG DẺO VÀ CƠ TÍNH CỦA VẬT LIỆU
  2. 1. BIẾN DẠNG DẺO 1.1. Thí nghiệm kéo kim loại • Mẫu thử được kéo một chiều , đúng tâm với tải trọng tăng dần cho tới khi bị đứt
  3. 1.1. Thí nghiệm kéo kim loại • Từ biểu đồ kéo KL (P- l): Có 3 giai đoạn: 1.Biến dạng đàn hồi 2.Biến dạng dẻo 3.Phá hủy
  4. 1.1.1. Biến dạng đàn hồi • Ứng với đoạn thẳng OP • Pp: tải trọng ứng với giới hạn đàn hồi • Là biến dạng bị mất sau khi bỏ tải trọng
  5. 1.1.2. Biến dạng dẻo • Là biến dạng còn lại sau khi bỏ tải trọng tác động • Xảy ra khi: P>PP • Đặt tải Pa: mẫu bị kéo dài OA”: biến dạng Oa’’ • Bỏ tải: mẫu trở lại theo OA’OP: - Biến dạng dư: Oa’ - Biến dạng đàn hồi: a’a’’
  6. 1.1.3. Phá hủy • Khi tải trọng đạt đến giá trị cực đại (điểm b), trong vật liệu xuất hiện vết nứt và cuối cùng mẫu bị phá hủy
  7. 1.2. Biến dạng dẻo đơn tinh thể • Có 2 hình thức biến dạng dẻo: - Trượt: hình thức chủ yếu - Song tinh • Trượt: sự chuyển dời tương đối với nhau giữa các phần tinh thể theo những mặt và phương nhất định: Mặt trượt và Phương trượt
  8. 1.2. Biến dạng dẻo đơn tinh thể • Mặt trượt: mặt có mật độ nguyên tử lớn nhất vì liên kết giữa chúng vững chắc. • Phương trượt: khi hai mặt nguyên tử dịch chuyển tương đối với nhau thường theo phương có mật độ nguyên tử cao nhất • Khi đó liên kết giữa các nguyên tử đối diện bị đứt.
  9. Mặt trượt và phương trượt • Mạng lpdt: 4mặt tr x 3phương tr =12 cách trượt • Mạng LPTT: 6mặt tr x 2phương tr =12cách trượt • Mạng lục giác : 1mặt tr x 3phương tr = 3cách trượt • Khả năng biến dạng dẻo của kim lọai tỷ lệ với số cách trượt Mạng LPDT,LPTT dễ cán kéo
  10. 1.3. Biến dạng dẻo đa tinh thể 1.3.1. Đặc điểm 1. Các hạt định hướng khác nhau biến dạng khác nhau độ biến dạng dư không đều 2. Các hạt liên kết nhau biến dạng dẻo mỗi hạt ảnh hưởng các hạt liền kề và bị chúng cản trở 3. Vùng biên giới hạt sắp xếp không trật tự khó biến dạng dẻo do không hình thành được các mặt trượt và phương trượt
  11. 1.3.2. Tác động của biến dạng dẻo đến tổ chức tế vi 1. MTT xung quanh mặt trượt bị xô lệch một phần MTT sắp xếp không trật tự 2. Hình dạng hạt thay đổi: - Độ biến dạng bé (1-5%): độ biến dạng không đều: có hạt bị biến dạng, có hạt chưa biến dạng - Tăng độ biến dạng: chênh lệch độ biến dạng giữa các hạt giảm, hạt dần bẹt và dài ra - Độ biến dạng lớn (>40%): hạt bị chia cắt, tạp chất nhỏ vụn kéo dài theo phương biến dạng tạo tổ chức thớ
  12. 1.3.2. Tác động của biến dạng dẻo đến tổ chức tế vi
  13. 1.3.3. Ảnh hưởng của biến dạng dẻo đến tính chất 1. Sau biến dạng dẻo trong KL tồn tại ứng suất dư 2. Biến dạng dẻo làm thay đổi cơ tính KL: - Tăng độ bền, độ cứng - Giảm độ dẻo, dai 3. Biến dạng dẻo làm thay đổi lý, hóa tính KL: - Giảm tính dẫn điện, dẫn nhiệt - Độ thấm từ, cảm ứng từ dư giảm - Dễ bị ăn mòn hóa học
  14. 2. PHÁ HỦY 2.1. Phá hủy trong điều kiện tải trọng tĩnh Phá hủy giòn và phá hủy dẻo • Phá hủy giòn: phá hủy kèm theo biến dạng dẻo không rõ, vùng gãy vỡ có tiết diện không biến đổi • Phá hủy dẻo: phá hủy kèm theo biến dạng dẻo với mức độ rõ vùng gãy vỡ có tiết diện thay đổi
  15. 2.1. Phá hủy trong điều kiện tải trọng tĩnh • Nguyên nhân của phá hủy khi tương quan giữa giới hạn chảy σc và giới hạn tách đứt σtđ - Khi σc σtđ : phá hủy giòn • Cơ chế phá hủy - Tạo thành vết nứt đầu tiên (vết nứt tế vi) - Phát triển vết nứt tế vi
  16. 2.2. Phá hủy trong điều kiện tải trọng chu kỳ • Đặc điểm phá hủy mỏi - Giá trị và dấu của ứng suất thay đổi theo chu kỳ - Sự phá hủy xảy ra sau một thời gian làm việc - Ứng suất gây phá hủy mỏi thấp hơn giá trị bền - Mặt gãy không bị biến dạng và có hai vùng rõ rệt • Sự tạo thành vết nứt đầu tiên - Vết nứt có sẵn - Vết nứt sinh ra trong quá trình làm việc
  17. 3. Các đặc trưng cơ tính của KL 3.1. Độ bền tĩnh và độ dẻo • Độ bền: phản ảnh sức chịu đựng tải trọng tĩnh của vật liệu • Là các chỉ tiêu cơ tính cơ bản và thông dụng nhất • Được xác định bằng phương pháp thử kéo • Mẫu thử: tiêu chuẩn hoặc không tiêu chuẩn
  18. 3.1.1. Các đặc trưng bền • Giới hạn đàn hồi: p = Pp / F0 F0 : tiết diện ban đầu của mẫu • Giới hạn chảy: - Là ứng suất tại đó KL bị chảy (biến dạng với ứng suất không đổi: đoạn nằm ngang trên biểu đồ) - c = Pc / F0
  19. 3.1.1. Các đặc trưng bền • Giới hạn chảy quy ước: - Sử dụng cho vật liệu không có đoạn nằm ngang trên biểu đồ kéo - 0.2 = P0.2 / F0 0.2 : ứng suất tại đó sau khi bỏ tải trọng: mẫu bị biến dạng dư 0,2%
  20. 3.1.1. Các đặc trưng bền • Giới hạn bền: b = Pb / F0 = Pmax /F0
  21. 3.1.2. Các đặc trưng dẻo • Độ giãn dài tương đối:  = (lk – l0).100% / l0 l0: chiều dài tính toán của mẫu trước khi kéo lk: chiều dài tính toán của mẫu sau khi kéo đứt • Độ thắt tỷ đối:  = (F0 – Fk).100% / F0 F0 : tiết diện ngang của mẫu trước khi thử Fk : tiết diện ngang của mẫu sau khi đứt ở vị trí đứt
  22. 3.2. Độ dai va đập • Đánh giá khả năng làm việc của chi tiết chiu tải trong động • Độ dai va đập là công tiêu phí để phá hủy một đơn vị diện tích tiết diện ngang, được đo theo đơn vị Kg.m/cm² hay kJ/m² • Ký hiệu: ak
  23. 3.3. Độ bền mỏi • Giới hạn bền mỏi là chỉ tiêu cơ tính quan trọng để đánh giá khả năng làm việc của chi tiết dưới tải trọng thay đổi như trục , bánh răng , lò xo • Ký hiệu: -1
  24. 4. Độ cứng (Hardness) • Là khả năng chống lại biến dạng dẻo cục bộ của tải trọng bên ngoài thông qua mũi đột • Độ cứng là phương pháp có ý nghĩa thực tế : - Nhanh, chỉ cần từ vài giây đến một phút - Không phá hủy mẫu, có thể tiến hành ngay trên sản phẩm • Đặc trưng được rất nhiều tính chất làm việc và công nghệ của vật liệu: - Tính chống mài mòn - Khả năng gia công cắt của phôi - Khả năng chịu áp lực cục bộ - Khả năng mài bóng : độ cứng càng cao càng dễ mài bóng
  25. 4.1. Độ cứng Brinell • Ấn một tải trọng F lên bề mặt cần đo qua viên bi thép cứng có đường kính D rồi đo đường kính vết lõm Di • HB = F/S (kG/mm2) S : diện tích vết lõm (mặt cầu)
  26. 4.2. Độ cứng Rockwell • Nguyên lý: - Ấn một tải trọng lên vật cần đo qua viên bi thép (HRB) hoặc mũi kim cương hình nón có góc ở đỉnh 1200 (HRA, HRC) - Đo chiều sâu vết lõm h. Chiều sâu vết lõm ứng với giá trị của 1 đơn vị độ cứng là 0,002 mm HR= k – (h/0,002) k = 130 (khi dùng bi) k = 100 (khi dùng mũi kim cương
  27. 4.3. Mức độ cứng của thép • Độ cứng thấp (dễ dập, cắt gọt): nhỏ hơn 220 HB, 20 HRC • Độ cứng trung bình: 250 – 450 HB, 25 – 45 HRC • Độ cứng cao: 52 – 60 HRC • Độ cứng rất cao: > 62 HRC