Giáo trìnhn Vật lý kim loại và hợp kim

Nội dung text: Giáo trìnhn Vật lý kim loại và hợp kim

1. GIÁO TRÌNH: VẬT LÝ KIM LOẠI VÀ HỢP KIM , tháng năm .
2. MÅÍ ÂÁÖU Trong lëch sæí phaït triãøn cuía xaî häüi loaìi ngæåìi chuïng ta âaî sæí duûng ráút nhiãöu loaûi váût liãûu khaïc nhau, våïi tênh nàng sæí duûng cuía chuïng caìng ngaìy caìng cao hån. Âáöu tiãn laì thåìi kyì âäö âaï, sau âoï tiãún âãún thåìi âaûi âäö âäöng, âäö sàõt.v .v. Cho âãún ngaìy nay laì mäüt loaût caïc loaûi váût liãûu måïi nhæ : composit, ceramit, pälyme. v.v. Caïc loaûi váût liãûu naìy (âàûc biãût laì kim loaûi & håüp kim, cuìng våïi caïc loaûi váût liãûu måïi) âaî goïp pháön thuïc âáøy sæû phaït triãøn cuía xaî häü loaìi ngæåìi mäüt caïch nhanh choïng. Ngaìy nay trong caïc lénh væûc cäng nghiãûp, quäúc phoìng, âåìi säúng âoìi hoíi váût liãûu sæí duûng cáön phaíi coï ráút nhiãöu tênh cháút khaïc nhau. Vê duû : khi thç cáön coï tênh dáùn âiãûn ráøt cao âãø duìng trong ngaình âiãûn læûc, luïc laûi yãu cáöu coï âäü cæïng låïn âãø laìm caïc loaûi duûng cuû càõt goüt kim loaûi, khi laûi cáön coï âäü bãön låïn âãø laìm caïc cáúu kiãûn xáy dæûng, hoàûc phaíi coï tênh deío cao âãø caïn, dáûp, keïo nguäüi, hay cáön âäü bãön cao nhæng khäúi læåüng riãng nhoí âãø duìng trong cäng nghiãûp haìng khäng Táút caí caïc yãu cáöu naìy âãöu coï thãø âæåüc âaïp æïng båíi váût liãûu kim loaûi cuîng nhæ caïc loaûi váût liãûu måïi. Män váût liãuû hoüc seî trang bë cho sinh viãn nhæîng kiãún thæïc cå baín cuía caïc loaûi váût liãûu chênh : tinh thãø, caïc håüp kim, baïn dáùn vaì ion, cäüng hoïa trë cuîng nhæ kiãún thæïc vãö xæí lyï nhiãût cuía chuïng. Muûc âêch cuía män hoüc naìy giuïp cho sinh viãn hiãøu roî caïc loaûi váût liãûu khaïc nhau dæûa trãn mäúi quan hãû giæîa cáúu truïc (liãn kãút hoïa hoüc, kiãøu maûng tinh thãø) vaì cå lyï tênh, thæûc haình âæåüc caïc thê nghiãûm cå baín âãø xaïc âënh cå tênh cuía váût liãûu vaì biãút læûa choün váût liãûu phuì håüp nháút âaïp æïng nhu cáöu sæí duûng sau naìy. Khi nghiãn cæïu mäüt váût liãûu báút kyì chuïng ta âãöu dæûa vaìo bäún cæûc cå baín sau âáy : Kãút cáúu cuía cáúu truïc, caïc tênh cháút, sæû täøng håüp caïc phæång phaïp gia cäng vaì hiãûu quaí sæí duûng cuía noï. Mäüt saín pháøm coï thãø gäöm haìng chuûc loaûi váût liãûu khaïc nhau taûo nãn. Vê duû ä tä RENAULT CLIO 1,2 RN cuía Phaïp gäöm mæåìi mäüt loaûi váût liãûu sau âáy taûo nãn : 1- Theïp táúm 40,9% 2-Theïp hçnh 10,9% 2-Gang 11,3% 4-Håüp kim nhäm 4,2% 5-Caïc kim loaûi maìu khaïc 3,9% 6-Cháút deío 10,2% 7-Cháút deío âaìn häöi 3,4% 8-Váût liãûu hæîu cå khaïc 3,4% 9-Thuíy tinh 4,2% 10-Sån 1,7% 11-Cháút loíng 5,9% Yãu cáöu cuía ngæåìi kyî sæ caïc ngaình cå khê ngoaìi khaí năng hiãøu biãút vãö chuyãn män sáu cuía ngaình hoüc, coìn phaíi nàõm âæåüc nhæîng tênh cháút cå baín cuía caïc loaûi váût liãûu âãø tæì âoï coï thãø sæí duûng mäüt caïch håüp lyï nháút nhàòm náng cao tuäøi thoü cuía maïy moïc, cäng trçnh, haû giaï thaình saín pháøm Män hoüc naìy kãú thæìa kiãún thæïc cuía khaï nhiãöu caïc lénh væûc khaïc nhau : tinh thãø hoüc, cå læåüng tæí, váût lyï tia rån ghen, àn moìn vaì baío vãû kim loaûi do âoï khäúi læåüng kiãún thæïc khaï låïn vaì coï nhiãöu màût. Vç váûy âoìi hoíi ngæåìi hoüc phaíi nàõm væîng caïc kiãún thæïc cå baín vãö váût liãûu vaì thæûc haình nghiãm tuïc caïc thê nghiãûm. Khi nghiãn cæïu män hoüc naìy phaíi nàõm chàõc mäúi quan hãû giæîa thaình pháön hoïa hoc,ü cáúu truïc vaì tênh cháút cuía váût liãûu. Báút kyì sæû thay âäøi naìo cuía thaình pháön hoïa hoüc vaì cáúu truïc seî dáùn tåïi sæû biãún âäøi cuía tênh cháút váût liãûu. 1
3. CHÆÅNG 1 : CÁÚU TAÛO CUÍA KIM LOAÛI VAÌ HÅÜP KIM Trong baíng tuáön hoaìn caïc nguyãn täú hoaï hoüc cuía Menâãlãep , hiãûn taûi coï hån 100 nguyãn täú thç caïc nguyãn täú kim loaûi chiãúm hån 3/4 . Trong chæång naìy chuïng ta seî nghiãn cæïu cáúu truïc cuía maûng tinh thãø , sæû sàõp xãúp cuía caïc nguyãn tæí vaì máût âäü cuía chuïng cuîng nhæ khoaíng caïch giæîa caïc màût tinh thãø . 1.1.CÁÚU TAÛO MAÛNG TINH THÃØ LYÏ TÆÅÍNG CUÍA KIM LOAÛI NGUYÃN CHÁÚT : 1.1.1. Khaïi niãûm vaì âàûc âiãøm cuía kim loaûi : 1- Âënh nghéa : Kim loaûi laì váût thãø saïng , deío , coï thãø reìn âæåüc , coï tênh dáùn âiãûn vaì dáùn nhiãût cao . Báút cæï kim loaûi naìo bãö màût chæa bë ä xy hoaï âãöu coï veí láúp laïnh saïng ì ta thæåìng goüi laì aïnh kim .Háöu hãút caïc kim loaûi âãöu deío , coï thãø keïo såüi , daït moíng dãù daìng , dáùn âiãûn vaì dáùn nhiãût täút . Tuy váûy khäng phaíi táút caí caïc kim loaûi âãöu thoaí maîn nhæîng tênh cháút trãn . Vê duû : stibi (Sb) ráút doìn khäng thãø reìn âæåüc , pradeodim (Pr) dáùn âiãûn ráút keïm . Tiãu chuáøn âãø phán biãût kim loaûi vaì phi kim laì hãû säú nhiãût âäü cuía âiãûn tråí . Kim loaûi coï hãû säú nhiãût âäü cuía âiãûn tråí dæång (khi nhiãût âäü tàng thç âiãûn tråí tàng) coìn våïi phi kim loaûi thç hãû säú naìy ám (khi nhiãût âäü tàng âiãûn tråí giaím). û n û n ù n âiã ù n âiã ü dá ü dá Âä Âä t0C t0C a) Kim loaûi b) Phi kim loaûi Hçnh 1.1- Hãû säú nhiãût âäü cuía âiãûn tråí. Ta coï thãø giaíi thêch caïc âàûc âiãøm cuía kim loaûi dæûa vaìo lyï thuyãút cäø âiãøn vãö cáúu taûo nguyãn tæí . Kim loaûi coï aïnh kim laì do khi coï aïnh saïng chiãúu vaìo thç âiãûn tæí seî háúp thuû nàng læåüng . Do âoï noï coï nàng læåüng cao hån, bë kêch thêch vaì nhaíy lãn phán mæïc nàng læåüng trãn . Taûi mæïc nàng læåüng naìy laì khäng äøn âënh do âoï âiãûn tæí chè täön taûi mäüt thåìi gian ráút ngàõn vaì sau âoï tråí vãö mæïc nàng læåüng cuî . Khi âoï chuïng thaíi båït pháön nàng læåüng dæåïi daûng bæïc xaû vaì laìm cho kim loaûi coï veí láúp laïnh saïng . Tênh dáùn âiãûn vaì dáùn nhiãût cuîng coï thãø giaíi thêch tæång tæû . Coìn tênh deío coï thãø giaíi thêch dæûa vaìo liãn kãút kim loaûi . 2. Phán loaûi kim loaûi : Trong thæûc tãú täön taûi nhiãöu phæång phaïp phán loaûi kim loaûi, âáy laì mäüt trong nhæîng nhæîng phæång phaïp thæåìng sæí duûng nháút . a- Theo khäúi læåüng riãng: kim loaûi âæåüc chia laìm hai nhoïm : kim loaûi nheû vaì kim loaûi nàûng 2
4. Kim loaûi nàûng laì caïc kim loaûi coï khäúi læåüng riãng låïn hån 5 g/cm3 . Vê duû nhæ sàõt (b = 7,8) , vaìng (b = 19,5) , thuíy ngán (b = 13,1) Kim loaûi nheû laì caïc kim loaûi coï khäúi læåüng riãng nhoí hån 5 g/cm3 . Vê duû nhæ nhäm (b = 2,7) , ti tan (b = 4,5) , man gan (b = 1,73 ) b - Theo nhiãût âäü noïng chaíy : kim loaûi âæåüc chia laìm hai nhoïm Kim loaûi coï nhiãût âäü noïng chaíy cao : sàõt (1539oC) , vonphram (3410oC) , titan (1668o C), âäöng (1085oC) Kim loaûi coï nhiãût âäü noìng chaíy tháúp : chç (327oC) , nhäm ( 657oC) , stibi (631oC) c - Theo tênh cháút hoaût âäüng : Kim loaûi kiãöm : natri ,kali, liti Kim loaûi chuyãøn tiãúp : sàõt , cräm ,mangan ,vanadi 1.1.2. Liãn kãút kim loaûi : Trong kimloaûi pháön låïn caïc nguyãn tæí nhæåìng båït âiãûn tæí âãø tråí thaình + + + + ion dæång coìn caïc âiãûn tæí tråí thaình âiãûn tæí tæû do . Caïc âiãûn tæí naìy khäng bë chi - phäúi båíi mäüt nguyãn tæí naìo caí . Giæîa caïc + + + + ion dæång våïi nhau vaì caïc âiãûn tæí våïi - nhau seî täön taûi læûc âáøy , giæîa ion vaì âiãûn + + + + tæí sinh ra læc huït . Sæû cán bàòng giæîa caïc - læûc naìy laì cå såí cuía liãn kãút kim loaûi . Âáy + + + + laì daûng liãn kãút quan troüng cuía kim loaûi, nhåì mäúi liãn kãút naìy maì kim loaûi coï tênh deío ráút cao . Hçnh 1.2- Liãn kãút kim loaûi. 1.1.3. Caïc tênh cháút cuía kim loaûi : Trong pháön naìy ta chè nghiãn cæïu caïc tênh cháút âæåüc sæí duûng trong cå khê laì chuí yãúu . Ngoaìi ra coìn xem xeït thãm mäüt vaìi tênh cháút khaïc. 1-Cå tênh : Nhiãöu kim loaûi coï cå tênh täøng håüp täút thoía maîn caïc yãu cáöu chãú taûo trong cå khê . Nhæng trong thæûc tãú háöu nhæ khäng sæí duûng kim loaûi nguyãn cháút maì chuí yãúu laì duìng håüp kim . Cå tênh cuía kim loaûi vaì håüp kim âæåüc âaïnh giaï bàòng nhæîng chè tiãu sau âáy : *Âäü bãön ténh : xaïc âënh bàòng giåïi haûn bãön V b ,giåïi haûn chaíy Vc vaì giåïi haûn âaìn häöi 2 2 Vâh. Âån vë âo theo hãû SI laì N/m , nhæng âån vë naìy quaï nhoí nãn thæåìng duìng MN/m hay MPa (trong thæûc tãú hay duìng KG/mm2) *Âäü cæïng : âæåüc xaïc âënh bàòng caïc loaûi âäü cæïng Brinen (HB), Rockwell (HRA,HRB,HRC) vaì Vicker (HV) *Âäü deío : xaïc âënh bàòng âäü daîn daìi tæång âäúi G % vaì âäü thàõt tyí âäúi < % *Âäü dai : xaïc âënh bàòng cäng phaï huíy mäüt âån vë tiãút diãûn máùu , thæåìng kyï hiãûu ak, âån vë âo kj/m2. 3
5. 2-Lyï tênh : caïc tênh cháút váût lyï cuía kim loaûi cuîng âæåüc æïng duûng ráút phäø biãún : laìm dáy dáùn âiãûn ,nam chám , váût liãûu dáùn nhiãût 3- Hoïa tênh : caïc kim loaûi thæåìng taïc duûnh maûnh våïi caïc nguyãn täú phi kim loaûi vaì bë phaï huíy trong khäng khê áøm. 4-Tênh cäng nghãû : laì khaí nàng chëu caïc daûng gia cäng : âuïc ,reìn dáûp ,caïn,càõt goüt Mäüt kim loaûi khäng thãø âäöng thåìi coï táút caí caïc tênh cäng nghãû âãöu täút.Vê duû : nãúu âuïc täút thç dáûp seî keïm Kim loaûi duì ráút quyï nhæng nãúu tinh cäng nghãû xáúu thç khäng thãø sæí duûng trong lénh væûc cå khê . 1.1.4. Cáúu taûo maûng tinh thãø cuía kim loaûi nguyãn cháút : 1- Caïc khaïi niãûm cå baín a-Màût tinh thãø : trong kim loaûi caïc nguyãn tæí sàõp xãúp coï tráût tæû , tæïc laì chuïng âãöu nàòm trãn nhæîng màût phàóng song song vaì caïch âãöu nhau goüi laì màût tinh thãø .Táûp håüp vä säú caïc màût nhæ váûy taûo nãn maûng tinh thãø . b-Khäúi cå såí (coìn goüi laì ä cå baín) : laì pháön nhoí nháút âàûc træng cho mäüt loaûi maûng tinh thãø .Coï thãø xem nhæ maûng tinh thãø laì do vä säú caïc khäúi cå såí xãúp liãn tiãúp nhau taûo nãn. c-Thäng säú maûng (coìn goüi laì hàòng säú maûng) : laì khoaíng caïch giæîa hai nguyãn tæí trãn mäüt caûnh cuía khäúi cå såí .Thäng säú maûng laì kêch thæåïc cå baín cuía maûng tinh thãø, tæì âoï coï thã øsuy ra caïc khoaíng caïch báút kyì trong maûng .Âån vë âo thäng säú maûng laì kx (nano meït) hay àng sträng , våïi 1kx = 1,00202Ao = 1,00202.10-8 cm. Theo thäng säú maûng ta coï thãø tênh âæåüc âæåìng kênh nguyãn tæí kim loaûi . Thäng säú maûng thæåìng kyï hiãûu laì a . 2- Caïc loaûi maûng tinh thãø thæåìng gàûp cuía kim loaûi : Trong caïc kim loaûi thäng duûng thæåìng gàûp ba kiãøu maûng tinh thãø sau âáy : a-Láûp phæång tám khäúi (thãø tám A2) : Caïc nguyãn tæí nàòm åí caïc âènh vaì åí trung tám cuía khäúi láûp phæång . Nãúu coi caïc nguyãn tæí laì hçnh cáöu vaì biãøu diãùn gáön nhæ tháût thç caïc nguyãn tæí nàòm åí caïc âènh cheïo nhau cuía khäúi láûp phæång tiãúp xuïc våïi nhau qua nguyãn tæí åí trung tám . Caïc nguyãn tæí coìn laûi khäng tiãúp xuïc våïi nhau . Kiãøu maûng naìy coï trong caïc kim loaûi FeD, Cr, Mo,V. Khoaíng caïch gáön nháút giæîa hai nguyãn tæí laì : a 3 a 3 d = vaì r= . Kiãøu maûng naìy coï mäüt thäng säú maûng laì a . 2 4 b - Láûp phæång tám màût (diãûn tám A1) : Caïc nguyãn tæí nàòm åí caïc âènh vaì tám cuía caïc màût bãn khäúi láûp phæång. Nãúu coi caïc nguyãn tæí laì hçnh cáöu vaì biãøu diãùn gáön nhæ tháût thç nguyãn tæí nàòm åí âènh vaì tám cuía caïc màût bãn thç tiãúp xuïc våïi nhau .Caïc nguyãn tæí coìn laûi khäng tiãúp xuïc våïi nhau . Khoaíng caïch gáön nháút giæîa hai nguyãn tæí laì a 2 a 2 d = vaì r = . kiãøu maûng naìy chè coï mäüt thäng säú maûng laì a . Thæåìng gàûp 2 4 trong caïc kim loaûi FeJ, Cu, Ni, Al, Pb c-Saïu phæång xãúp chàût (luûc giaïc xãúp chàût A3) : Caïc nguyãn tæí nàòm åí caïc âènh vaì åí tám hai màût âaïy cuía hçnh làng truû luûc giaïc âãöu .Ba nguyãn tæí nàòm åí trung tám ba làng truû tam giaïc caïch nhau.Maûng saïu phæång xãúp chàût coï hai thäng säú maûng laì a vaì c, tyí säú c/a goüi laì hãû säú xãúp chàût. 5
6. Hçnh 1.3- Mä hçnh vaì caïch sàõp xãúp nguyãn tæí trong khäúi cå såí. a) Láûp phæång tám màût b) Láûp phæång tám khäúi c) Saïu phæång xãúp chàût c 8 Trong træåìng håüp lyï tæåíng | 1,633 .Trong thæûc tãú tè säú c/a khäng âuïng laì a 3 1,633 maì dao âäüng trong trong khoaíng 1,57 y 1,64 vaì cuîng âæåüc coi laì xãúp chàût . Caïc kim loaûi coï kiãøu maûng naìy laì : Zn, Cd, CoD, Mg, Ti, Ru d-Chênh phæång tám khäúi (thãø tám) : Trong täø chæïc cuía theïp sau khi täi (mactenxit) coìn coï kiãøu maûng chênh phæång tám khäúi . Coï thãø coi kiãøu maûng naìy laì láûp phæång tám khäúi âæåüc keïodaìi theo mäüt chiãöu . Noï coï hai thäng säú maûng laì a vaì c , tè säú c/a goüi laì âäü chênh phæång . Trong thæûc tãú sæû sàõp xãúp cuía caïc nguyãn tæí trong kim loaûi theo xu hæåïng daìy âàûc nháút . Do âoï khäng coï kim loaûi naìo coï kiãøu maûng âån giaín chênh phæång tám khäúi caí . 6
7. a) b) c) Hçnh 1.4- Hãû toaû âäü vaì caïch xaïc âënh màût vaì phæång tinh thãø a) Hãû toaû âäü trong khäúi cå såí. b) Kyï hiãûu phæång trong khäúi cå såí. c) Kyï hiãûu màût trong khäúi cå såí 1.1.5.Máût âäü nguyãn tæí vaì läù häøng cuíamaûng tinh thã ø: 1.Máût âäü nguyãn tæí í trong maûng tinh thãø Do ta coi caïcï nguyãn tæí í kim loaûi laì ì hçnh cáöuö nãn duì ì chuïngï sàõpõ xãúp sêt chàût bao nhiãu âi næîaî giæîaî chuïngï våïiï nhau cuîîng coìnì coï ï caïcï khoaíngí träúng nháút âënh . Vç váûy phaíi âæa ra váún âãö ö máût âäü cuíaí nguyãn tæí trong maûng tinh thãø . Máût âäü nguyãn tæí trong maûng tinh thãø laì pháön thãø têch (diãûn têch) coï nguyãn tæí chiãúm chäù tênh ra pháöntràm. nv Máût âäü khäúi Mv = .100% V Trong âoï : n - säú ngyãn tæí coï trong khäúicåsåí v -thãø têch cuía mäüt nguyãn tæí V-thãøtêch khäúi cå såí n Máâäût ü màût M = s .100% S S Trong âoï : ns - säú nguyãn tæï coï trong màût âang xeït s -diãûn têch cuíamäüt nguyãn tæí S -diãûn têch màût âang xeït 2.Läù häøng trong maûng tinh thãø Do nguyãntæí coï daûng hçnh cáöu nãn giæîa chuïng luän coï caïc läù häøng .Coï hai loaûi läù häøng : läù häøng trong khäúi taïm màût vaì läù häøng trong khäúi bäún màût. Caïckiãøu maûng khaïc nhau coï sä úläù häøng khaïcnhau vaì kêch thæåïc cuía chuïng cuîng khaïc nhau . Caïc läù häøng naìy quyãút âënh sæû hoìa tan cuía caïc nguyãn tæí khaïc vaìo maûng cuía chuïng. Maûng láûp phæång tám khäúi : - Loaûithæï nháút : nàòm trong khäúi taïm màût taûo båíi saïu nguyãn tæí vaì coï tám nàòm åí giæîa caïc caûnh vaì trung tám caïc màût bãn, kêch thæåïc cuía no laì 0,154d . Táút caí coï saïu läù häøng nhæ váûy . 7
8. Hçnh 1.5- Xaïc âënh máût âäü sàõp xãúp Ml, Ms, cuía khäúi cå såí maûng tinh thãø. - Loaûi thæï hai : nàòm trong khäúi bäún màût , coï tám nàòm åí 1/4 âoaûn thàóng näúi âiãøm giæîa caïc màût bãn, kêch thæåïc laì 0,221d vaì coï táút caí 12 läù häøng. Maûng láûp phæång tám khäúi coï nhiãöu läù häøng hån nhæng kêch thæåïc caïc läù häøng nhoí hån . Maûng láûp phæång tám màût : -Loaûi thæï nháút : nàòm trong khäúi taïm màût coï tám nàòm åí trung tám khäúi cå såí vaì âènh åí âiãøm giæîa caïc màût bãn, kêch thæåïc 0,41d. Coï táút caí bäún läù häøng nhæ váûy . -Loaûi thæï hai : nàòm trong khäúi bäún màût, tám nàòm åí khoaíng 1/4 caïc âæåìng cheïo khäúi ^111`, kêch thæåïc 0,225d , coï táútcaí taïm läù häøng nhæ váûy. Maûng láûp phæång tám màût coï säú läù häøng êt hån nhæng kêch thæåïc låïn hån . 1.1.6.Tênh âa hçnh cuía kim loaûi (thuì hçnh) : 1-Khaïi niãûm vaì vê duû : Khaï nhiãöu kim loaûi coï nhiãöu kiãøu maûng tinh thãø khaïc nhau åí caïc khoaíng nhiãût âäü vaì aïp suáút khaïc nhau, tênh cháút âoï goüi laì tênh âa hçnh . Nhiãût âäü maì taûi âoï kim loaûi chuyãøn tæì kiãøu maûng naìy sang kiãøu maûng khaïc goüi laì nhiãût âäü tåïi haûn cuía chuyãøn biãún âa hçnh . Nhiãût âäü naìy coìn phuû thuäüc vaìo täúc âäü nung noïng, täúc âäü laìm nguäüi vaì traûng thaïi ban âáöu cuía kim loaûi . Caïc daûng âa hçnh khaïc nhau cuía mäütnguyãn täú âæåüc kyï hiãûu bàòng caïc chæî Hy laûp cäø :D, E, J Trong âoï D laì kyï hiãûu chodaûng âa hçnh åí nhiãût âäü tháúp nháút, caïc chæî coìn laûi kyï hiãûu láön læåüt åí caïc nhiãût âäü cao hån. 8
9. Hçnh 1.6-Caïc loaûi läù häøng trong maûng láûp phæång tám màût (a) vaì láûp phæång tám khäúi. (b) Vê duû : Sàõt laì kim loaûi coï tênh âa hçnh , åí nhiãût âäü < 911oC vaì tæì 1392oC âãún o o 1539 C coï kiãøu maûng láûp phæång tám khäúiì goüi laì FeD .Trong khoaíng tæì 911 C âãún 1392oC coï maûng láûp phæång tám màût goüi laì FeJ. Thiãúc åí nhiãût âäü thæåìng coï maìu saïng baûc, coï thãøhaìn, daït moíng vaì keïo såüi âæåüc, âoï o laì SnE. Nhæng khi laìm nguäüi xuäúng -30 C thç tråí thaình SnD coï maìu xaïm åí daûng bäüt. 2-Sæû thay âäøi tênh cháút khi coï chuyãøn biãún âa hçnh : Khi coï chuyãøn biãún âa hçnh caïc kim loaûi âãöu coï sæû thay âäøi caïc tinh cháút cuía chuïng. -Thãø têch riãng thay âäøi : Tæì FeD sang FeE thãø têch cuía coï giaím âi khoaìng 1% . Tæì SnE sang SnD thãø têch tàng lãn 25% -Thay âäøi vãö cå tênh : tæì SnE sang SnD âäü bãön khäng coìn næîa -Thay âäøi vãö lyï tênh : do sæû sàõp xãúp cuía nguyãn tæí coï thay âäøi nãn nhiãût dung , âiãûn tråí âãöu biãún âäøi âi. Sæû thay âäøi tênh cháút cuía kim loaûikhi chuyãøn biãún âa hçnh âæåüc nghiãn cæïu kyî læåîng âãø táûn duûng caïc tênh cháút coï låüi vaì ngàn ngæìa caïc màût báút låüi .Tênh âa hçnh cuía sàõt âæåüc sæí duûng ráút nhiãöu trong nhiãût luyãûn . 1.1.7.Âån tinh thãø vaì âa tinh thãø : 1-Tênh coï hæåïng cuía tinh thãø : Maûng tinh thãø luän luän thãø hiãûn tênh coï hæåïng (dë hæåïng) cuía noï nghéa laì theo caïc hæåïng khaïc nhau tênh cháút cuía maûng (cå ,lyï , hoïa tênh ) khaïc nhau .Tênh coï hæåïng laì do cáúu taûo maûng tinh thãø, caïc phæång vaì màût khaïc nhau coï máût âäü nguyãn tæí khäng giäúng nhau.Theo phæång coï máût âäü nguyãn tæí låïn liãn kãút bãön hån nãn coï âäü bãön låïn hån caïc phæång coï máût âäü nguyãn tæí beï . 9
10. Vê duû : Tinh thãø âäöng theo caïc phæång khaïc nhau coï âäü bãön keïo thay âäøi tæì 140 2 âãún 250MN/m . Tinh thãø ma giã (maûng saïu phæång xãúp chàût) coï âiãûn tråí : theo truûc a coï U = 4,53.10-6:cm, theo truûc c coï U = 3,78.10-6:cm . 2-Âån tinh thãø vaì âa tinh thãø : Âån tinhthãø : Nãúu váût tinh thãø coï maûng thäúng nháút vaì phæång khäng thay âäøi trong toaìn bäü thãø têch thç goüi laì âån tinh thãø. Âãø hçnh dung vãö âån tinh thãø ta láúy mäüt khäúi cå såí vaì tënh tiãún noï theo ba truûc toüa âäü våïi âoaûn bàòng chu kyì tuáön hoaìn maûng (thäng säú maûng) seî âæåüc âån tinh thãø. Trong thæûc tãú mäüt säú khoaïng váût coï thãø täön taûi caïc âån tinh thãø tæû nhiãn. Våïi kim loaûi âãø coï âæåüc tinh thãø phaíi aïp duûng cäng nghãû âàûc biãût "nuäi" âån tinh thãø. Ngaìy nay ngæåìi ta måïi chãú taûo âæåüc caïc âån tinh thãø kim loaûi coï kêch thæåïc nhoí, daìi khoaíng 3,5 cm. Mäüt säú âån tinh thãø, âàûc biãût laì khoaïng váût, coï bãö màût ngoaìi khaï nhàôn, hçnh daïng xaïc âënh, âoï laì nhæîng màût phàóng nguyãn tæí giåïi haûn (thæåìng laì caïc màût coï máût âäü nguyãn tæí låïn nháút). Tênh cháút tiãu biãøu cuía âån tinh thãø laì tênh coï hæåïng (dë hæåïng) do theo caïc hæåïng knhaucohaïc ï máût âäü nguyãn tæí khaïc nhau. Âån tinh thãø chuí yãúu âæåüc sæí duûng trong cäng nghiãûp baïn dáùn vaì váût liãûu kyî thuáût âiãûn. Âa tinh thãø : laì kim loaûi coï cáúu taûo gäöm nhiãöu tinh thãø. Mäùi tinh thãø trong âoï goüi laì haût. Âa tinh thãø coï caïc âàûc âiãúm sau : -Do sæû âënh hæåïng maûng tinh thãø cuía mäùi haût laì ngáùu nhiãn nãn phæång maûng giæïa caïc haût luän lãûch nhau mäüt goïc naìo âoï. -Taûi vuìng biãn giåiï haût maûng tinh thãø bë xä lãûch . -Âa tinhthãø coï tênh âàóng hæåïng Do âoï trong thæûc tãú caïc kim loaûi thæåìng gàûp âãöu coï cå tênh âäöng nháút theo moüi phæång. Nãúu âem keïo, caïnkimloaûi våïi mæïc âäü biãún daûng låïn thç kim loaûi laûi thãø hiãûn tênh coï hæåïng cuía noï. Vê duû : dáy theïp khi keïo nguäüi våïi âäübiãún daûng ráút låïn (laìm caïc dáy caïp cáön cáøu, capï treo, dáy phanh xe âaûp ) âäü bãön theo phæång doüc såüi låïn hån ráút nhiãöu so våïi phæång ngang såüi. 1.1.8.Cáúu taûo maûng tinh thãø thæûc tãú cuía kim koaûi : Trong kimloaûi thæûc tãú caïc nguyãn tæí khäng hoaìn toaìn nàòm åí caïc vë trê mäüt caïch tráût tæû nhæ âaî noïi åí trãn maì luän luän coï mäüt säú êt nguyãn tæí nàòm sai vë trê gáy nãn sai lãûch maûng. Trong thæûc tãú khäng coï kim loaûi nguyãn cháút tuyãût âäúi . Do váûy trong kim loaûi bao giåì cuîng coï caïc taûp cháút .Kêch thæåïc caïc nguyãn tæí laû nayì luän khaïc nguyãn tæí kim loaûi nãn gáy ra sai lãûch trong maûng tinh thãø. Sai lãûch maûng tinh thãø chiãúm säú læåüng ráút tháúp (1-2% thãø têch maûng) nhæng aính hæåíng ráút låïn âãún cå tênh cuía kim loaûi. 10
11. Hçnh 1.7- Mä hçnh âån tinh thãø(a) vaì âa tinh thãø (b) vaì aính tãú vi máùu âa tinh thãø sau táøm thæûc. 1-Phán loaûi caïc sai lãûch trong maûng tinh thãø : Theo kêch thæåïc cuía sæû sàõp xãúp khäng tráût tæû ta phán chia sai lãûch ra laìm ba loaûi : sai lãûch âiãøm, sai lãûch âæåìng vaì sai lãûch màût. a.Caïc sai lãûch âiãøm : laì caïc sai lãûch coï kêch thæåïc beï theo ba chiãöuâo (vaìi thäng säú maûng), coï daûng âiãøm hay bao quanh mäüt âiãøm. Gäöm caïc loaûi sau âáy; -Nuït träúng : laì caïc nuït maûng khäng coï nguyãn tæí chiãúm chäù . -Caïc nguyãn tæí nàòm xen giæîa caïc nuït maûng - Caïc nguyãn tæí laû nàòm trãn caïc nuït maûng hay xen giæîa caïc nuït maûng. Do coï caïc sai lãûch maûng nãn nguyãn tæí nàòm xung quanh sai lãûch nàòm khäng âuïng vë trê quy âënh . Vê duû : nuït träúng laìm caïc nguyãn tæí xung quanh noï coï xu hæåïng xêch laûi gáön nhau, nguyãn tæí xen giæîa nuït maûng laìm caïc nguyãn tæí xung quanh coï xu hæåïng bë däön eïp laûi. Säú læåüng caïc nuït träúng vaì nguyãn tæí xen giæîa nuït maûng coï xu hæåïng phuû thuäüc vaìo nhiãût âäü. Nhiãût âäü caìng tàng säú læåüng cuía chuïng caìng nhiãöu, tuy nhiãn khäng væåüt quaï 1-2% . Kim loaûi caìng báøn thç khaí nàng nguyãn tæí laû chui vaìo maûng tinh thãø caìng nhiãöu vaì do âoï säú læåüng sai lãûch âiãøm tàng. b.Caïc sai lãûch âæåìng : laì caïc sai lãûch coï kêch thæåïc låïn theo mäüt chiãöu âo vaì beï theo hai chiãöu âo coìn laûi. Noï coï daûng âæåìng thàóng, âæåìng cong, dæåìng xoàõn äúc. Bao gäöm caïc loaûi sau: -Mäüt dayî caïc nuït träúng hay caïc sai lãûch âiãøm khaïc -Lãûch : laì daûng sai lãûch âæåìng quan troüng nháút vaì coï tênh äøn âënh cao. c.Caïc sai lãûch màût : laì caïc sai lãûch coï kêch thæåïc låïn theo hai chiãöu âo vaì beï theo chiãöu âo coìn laûi. Noï coï daûng màût cong,màût phàóng. Gäöm caïc loaûi sau : biãn giåïi giæîa caïc haût, caïc màût træåüt, caïc màût song tinh, màût ngoaìi tinh thãø. 11
12. ` HÇnh 1.8- Sai lãûch âiãøm trong maûng tinh thãø. a) Nuït träúng Frenkel. b) Nuït träúng Schottky c, d) Nguyãn tæí xen keî vaì thay thãú 2-Lãûch vaì taïc duûng cuía lãûch trong tinh thãø : a.Lãûch : Nhåì sæû phaït triãøn cuía lyï thuyãút lãûch cho pheïp giaíi thêch âæåüc nhiãöu váún âãö nhæ cå cáúu træåt,ü sæû sai khaïc nhau giæîa âäü bãön lyï thuyãút vaì âäü bãön thæûc tãú,sæû kãút tinh Theo hçnh daïnghçnhhoüc lãûch âæåüc phán ra laìm ba loüai : lãûch âæåìng, lãûch xoàõn vaì lãûch häùn håüp. -Lãûch âæåìng (lãûch thàóng, lãûch biãn) Ta coï thãø hçnh dung lãûch âæåìng nhæ sau : ta coï mäüt maûng tinh thãø hoaìn chènh gäöm nhiãöu màût tinh thãø song song vaì caïch âãöu nhau håüp thaình. Gíiaí sæí ràòng ta gaìi vaìo âoï thãm mäüt baïn màût tinh thãø ABCD, pháön trãn cuía maûng tinh thãø nhæ bë neïn laûi coìn pháön dæåïi cuía noï nhæ bë keïo ra tæång âäúi. Vuìng xung quanh AB (meïp cuía baïn màût) maûng tinh thãø bë xä lãûch nhiãöu nháút vaì do âoï sai lãûch co ï daûng âæåìng. AB goüi laì truûc cuía lãûch âæåìng, noï coï thãø daìi âãún haìng nghçn haìng vaûn thäng säú maûng. Trong khi tiãút diãûn cuía sæû xä lãûch chè khoaíng vaìi thäng säú maûng. Nãúu baïn màûtì âæåüc gaìi tæì trãn xuäúng goüilaì lãûch âæåìng dæång (kyï hiãûu A), gaìi tæì dæåïi lãn goüi laì lãûch âæåìng ám (kyï hiãûu T). -Lãûch xoàõn : Ta coï thãø hçnh dung lãûch xoàõn nhæ sau : càõt maûng tinh thãø hoaìn chènh bàòng baïn màût ABCD.Sau âoï xãï dëch hai pháön cuía maûng tæång âäúi våïi nhau theo màût càõt âi mäüt thäng säú maûng (caïc nguyãn tæí nàòm trong vuìng tæì B o A dëch âi mäüt khoaíng nhoí hån mäüt thäng säú maûng, taûi A dëch chuyãøn bàòng khäng). Luïc naìy maûng tinh thãø khäng phaíi gäöm nhiãöumàût song song vaì caïch âãöu nhau næîa maì nhæ gäöm båíi mäüt màût cong quáún quanh truûc AD coï daûng màût vêt vaì ta coï lãûch xoàõn. AD goüi laì truûc cuía lãûch xoàõn coï thãø daìi âãún haìng nghçn haìng vaûn thäng säú maûng,coìn tiãút diãûn cuía sæû xä lãûch chè vaìi thäng säú maûng. 12
13. Hçnh 1.9-Mähçnhtaûo lãûch âæåìng trong maûng tinh thãø. *Lãchû häùn håüp : laì loaûi lãûch coï daûng täøng håüp cuía hai loaûi lãûch trãn, coï daûng hçnh hoüc ráút phæïc taûp . A B D a) b) c) C Hçnh 1.10- Lãûch xoàõn: mä hçnh taûo thaình (a), mä hçnh khäng gian (b) vaì sæû sàõp xãúp nguyãn tæí trong vuìng lãûch (c) b.Taïc duûng cuía lãûch : Lãûch coï vai troì ráút låïn trong tinh thãø, noï aính hæåíng ráút nhiãöu âãún quaï trçnh chuyãøn biãún pha, quaï trçnh træåüt cuía kim loaûi. Sæû coï màût cuía lãûch laìm cho kim loaûi dãù træåüt, laìm cho âäü bãön thæûc tãú cuía noï giaím âi ráút nhiãöu so våïi tênh toaïn. Vê duû : sàõt coï V blt = 2 2 13000MN/m , trong khi âoï V btt = 250MN/m . 13
14. Hçnh 1.11- Caïch xaïc âënh vectå træåüt (Burgers) a) Trong tinh thãø hoìan chènh b) trong lãûch âæåìng c) Trong lãûch xoàõn 1.1.9.Caïc phæång phaïp nghiãn cæïu kim loaûi vaì håüp kim : 1-Caïc phæång phaïp nghiãn cæïu täø chæïc : a.Màût gaîy : Âáy laì phæång phaïp âån giaín nháút . Ta quan saït bãö màût kim loaûi taûi nåi gaîy våî coï thãøphaït hiãûn âæåüc caïc vãút næït låïn, xaïc âënh âæåüc âäü haût caïc láùn xè låïn Tæì âoï coï thãø så bäü kãút luáûn âæåüc cháút læåüng cuía kim loaûi . b.Täø chæïc thä âaûi : Beí gaîy máùu kim loaûi räöi maìi phàóng trãn giáúy maìi. Trãn bãö màût màût cuía noï coï thãø phaït hiãûn âæåüc : boüt khê, räùnæït, láùn xè . Nãúu cho àn moìn nheû bàòng caïc hoïa cháút thêch håüp coï thãø tháúyâæåüc täø chæïc thåï, nhaïnh cáy, haût låïn, sæû phán bäú cuía phät pho,læu huyình trongtheïp. Thæåìng duìng âãø phaït hiãûn täø chæïc thåï trong váût caïn reìn, sæû phán bäú cuía caïc vuìng tinh thãø trong thoíi âuïc . c.Täø chæïc tãú vi : Laì phæång phaïp nghiãn cæïu täø chæïc kim loaûi dæåïi kênh hiãønvi.Kênh hiãøn vi váût liãûu hoüc thäng duûng coï âäüphoïng âaûi tæì 50 âãún 2000 láön. Máùu âãø quan saït täø chæïc tãú vi chãú taûo khaï cäng phu. Phæång phaïp naìy cho biãút âæåüc : -Caïc thaình pháön täø chæïc, âäü låïn, hçnh daïng vaì sæû sàõp xãúp cuía chunïg. -Sæû phán bäú cuía taûp cháút. -Sæû thoaït caïc bon åí bãö màût . -Caïc vãút næït tãú vi . -Caïc låïp baîo hoìa caïc bon, nhäm, ni tå 2-Nghiãn cæïu cáúu truïc bàòng tia rån ghen : Laì phæång phaïp nghiãn cæïu sæû sàõp xãúpcuía caïc nguyãn tæí trong kim loaûi bàòng tia rån ghen . Càn cæï vaìo aính nhiãùu xaû cuía tia rån ghen trãn máùu kim loaûi ta coï thãø biãút âæåüc sæû sàõp xãúp cuía caïc nguyãn tæí vaì khoaíng caïch giæîa caïc màût tinh thãø . 3-Phán têch hoïa hoüc vaì quang phäø quang phäø : a-Phán têch hoïa hoüc : 14
15. Láúy phoi cuía kim loaûi cáön phán têch mang hoaì tan vaìo caïc a xit thêch håüp. Sau âoï dgcauìn ïc dung dëch chuáøn âãø âënh phán dung dëch cáön nghiãn cæïu. Tæì âoï coï thãø biãút âæåüc sæû coï màût vaì læåüng chæïa cuía caïc nguyãn täú trong máùu phán têch. Âäü chênh xaïc cuía phán têch hoïa hoüc tæì 0,1 - 0,01% troüng læåüng. b-Phán têch quang phäø : Âem so saïnh vaûch quang phäø cuía máùu nghiãn cæïu våïi caïc baín máùu coï sàôn seî biãút âæåüc thaình pháön vaì læåüng chæïa cuía caïc nguyãn täú coï trong âoï. Vë trê vaì maìu sàõc cuía vaûch cho biãút cho biãút kãút quaí vãö âënh tênh, âäü âen cuía vaûch cho biãút kãút quaí âënh læåüng. Phæång phaïp quang phäø coï æu âiãøm laì : âäü nhaûy cao 0,001-0,0001% troüng læåüng , cho kãút quaí nhanh vaì reí tiãön . 4-Xaïc âënh thaình pháön caïc bon bàòng tia læía khi maìi : Caïc bon laì thaình pháön quan troüng nháút trong theïp, sæû biãnú âäøi cuía noï laìm thay âäøi tênh cháút cuía theïp .Coï thãø xaïc âënh mäüt caïch gáön âuïng thaình pháön caïc bon bàòng tia læía khi maìi theïp. Våïi theïp caïc bon tháúp tia læía khi maìi êt, tia læía heûp vaì daìi. Khi læåüng caïc bon caìng tàng lãn tia læía caìng räüng ra vaì ngàõn laûi. Phæång phaïp naìy âæåüc sæí duûng räüng raîi trong saín xuáút. Âäü chênh xaïc tæì 0,1-0,2%C phuû thuäüc vaìo khaí nàng quan saït cuía ngæåìi cäng nhán. 5-Caïc phæång phaïp âo cå lyï tênh cuía kim loaûi : Cå lyï tênh cuía kim loaûi laì caïc chè tiãu quan troüng cáön phaíi xaïc âënh âãø sæí duûng váût liãûu håüp lyï . Caïc phæång phaïp naìy âæåüc xaïc âënh trãn caïc maïy moïc cuía phoìng thê nghiãûm. 6-Caïc phæång phaïp váût lyï kiãøm tra táût hoíng trong kim loaûi : Caïc táût hoíng nhæ næït, räù, botü khê, láùn xè nàòm trong kim loaûi ráútnguy hiãøm . Cáön phaíi phaït hiãûn chuïng bàòng caïc phæång phaïp khäng phaï huíy kim loaûi. Trongkyî thuáût ta duìngcaïc tia âám xuyãn nhæ rån ghen, gam ma Coï thãø duìng siãu ám vaì nhiãùm tæì âãø phaït hiãûn caïc khuyãút táût naìy. Tia rån ghen coï khaí nàng phaït hiãûn âæåüc táût hoíng trong chi tiãút theïp daìy 20 cm. Tia gam ma kiãøm tra âæåüc váût coï chiãöu daìy låïn hån. 1.2.CÁÚU TAÛO CUÍA KIM LOAÛI LOÍNG VAÌ ÂIÃÖU KIÃÛN KÃÚT TINH : Pháön låïn caïc kim loaûi âæåüc luyãûn bàòng phæång phaïp náúu chaíy loíng sau âoï âem âuïc thaình hçnh saín pháøm hay baïnthaình pháøm. Cháút læåüng cuía váût âuïc phuû thuäüc pháön låïn vaìo quaï trçnh chuyãøn tæì traûng thaïi loíng sang traûng thaïi ràõn, âoï laì quaï trçnh kãút tinh . Âënh nghéa : kãút tinh laì quaï trçnh hçnh thaình maûng tinh thãø tæì traûng thaïi loíng vaì thæåìng goüi la ì kãút tinh láön thæï nháút . 1.2.1.Cáúu taûo cuía kim loaûi loíng : Trong kim loaûi loíng caïc nguyãn tæí khäng sàõp xãúp häùn loaûn nhæ åí traûng thaïikhê. Song cuîng khäng sàõp xãúp tráût tæû nhæ åí traûng thaïi ràõn. Nãúu xem xeït biãøu hiãûn bãn ngoaìi thç kim loaûi loíng gáön våïi kim loaûi ràõn hån so våïi traûng thaïi khê. Cáúu taûo cuíakimloaûi loíng coï nhæîng âàc âiãøm sau : -Liãn kãút váùn laì liãn kãút kim loaûi nhæ åí traûng thaïi ràõn nhæng coï yãúu hån . -Caïc nguyãn tæí luän coï xu hæåïng sàõp xãúp tráût tæû, tæïc laì mäùinguyãn tæí luän giæî khoaíng caïch nháút âënh våïi caïc nguyãn tæí bãn caûnh vaì luän coï mäüt säú nguyãn tæí nháút âënh bao quanh noï. 15
16. -Chuyãøn âäüng nhiãût cuía nguyãøn tæí åí ttraûng thaïi loíng ráút låïn, do âoï xu hæåïng sàõp xãúp coï tráût tæû luän bë phaï huíy vaì thay bàòng sæû sàõp xãúp coï tráût tæû måïi. -Trong kim loaüi loíng coï âiãûn tæí tæû do. Tênh cháút cuía kim loaûi loíng : -Thãø têch cuía kim loaûi loíng vaì ràõn khaïc nhau khäng nhiãöu làõm, pháön låïn kim loaë khi noïng chaíy thãø têch tàng lãn tæì 2-6%, træì Ga vaì Bi thãø têch giaím 30%. -Nhiãût noïng chaíy beï, chè bàòng 5-10% nhiãût hoïa håi. -Gáön âiãøm noïng chaíynhiãût dung kim loaûi loíng chè chè khaïc kim loaûi ràõn 10% trong khi âoï kim loaûi ràõn vaì khê khaïc nhau 25%. 1.2.2.Âiãöu kiãûn nàng læåüng cuíaquaï trçnh kãút tinh : Trong tæû nhiãn moüi quaï trçnh 2 tæû phaït âãöu xaíy ra theo chiãöu giaím nàng læåüng, tæïc laì theo chiãöu åí traûng thaïi måïi coï nàng læåüng dæû træî nhoí hån.Vê du û: mäüt 3 hoìn bi âàûttaûi vë trê A luän coï xu hæåïng làn xuäúng vi trê B äøn âënh 1 hån . Trong træåìng håüp naìy nàng læåüng dæû tr æî chênla hì thãú nàng Hçnh 1.12- Så âäö biãøu thë vë trê äøn âënh cuía hoìn bi. (1), khäng äøn âënh(2) vaì giaí äøn âënh (3) Trong hãû thäúng váût cháút gäöm chuyãøn âäüng cuía caïc cháút âiãøm (nguyãn tæí, phán tæí) thç nàng læåüng dæû træî âæåüc âàûc træng bàòng nàng l æåüng tæû do F. F = U - TS Trong âoï : -U laì näüi nàng cuía hãûthäúng 'F -S laì enträpi -T laì nhiãût âäü tuyãût âäúi 0K Nàng læåüng tæû do thay âäøi theo nhiãût âäü vaì caïc yãúu täú khaïc. Tæì biãøu âäö vãö mäúi Fr quan hãû giæîa nàng læåüng tæû do vaì nhiãût Fl âäü ta tháúy : -Våïi T > Ts ta coï Fr > Fl do âoï kim Ts Nhiãût âäü loaûi täön taûi åí traûng thaïi loíng Hçnh 1.13- Så âäö biãún âäøi nàng -Våïi T < Ts ta coï Fr < Fl , do âoï kim læåüng tæû do 'F cuía traûng thaïi loaûi täön taûi åí traûng thaïi ràõn. loíng vaì ràõn theo nhiãût âäü Nhæ váûy khi laìm nguäüi kim loaûi loíng xuäúng dæåïi nhiãût âäü Ts seî coï quaï trçnh kãút tinh xaíy ra . Taûi nhiãût âäü Ts ta coï Fr = Fl, nàng læåüng tæûdo cuía hai traûng thaïi bàòng nhau, quaï trçnh kãút tinh chæa xaíy ra, nghéa laì giæîa kim loaûi ràõn vaì kim loaûi loíng coï cán bàòng âäüng . Âiãöu âoï coï nghiaî laì : nãúu coï mäüt læåüng kim loaûi loíng kãút tinh thç cuîng coï mäüt læåüng nhæ váûy kim loaûi ràõn noïng chaíy . Chè åí nhiãûtâäü T < Ts , âãø Fr < Fl roî rãût sæû kãút tinh måïi xaïy ra . Ts âæåüc goüi laì nhiãût âäü kãt tinh lyï thuyãút. Nhæ váûy nhiãût âäü kãút tinh thæûc tãú luän tháúp hån Ts hiãûn tæåüng naìy goüi laì sæû quaï nguäüi vaì hiãûu säú giæîa hai nhiãût âäü âoï goüi laì âäü quaï nguäüi, kyï hiãûu 'T. Pháön låïn caïc kim 16
17. loaûi kãút tinh våïi âäü quaï nguäüi 'Tnhoí , khoaíng tæì 2y 5 0C . Tuy nhiãn cuîng coï kim loüai kãút tinh våïi âäü quaï nguäüi låïn (Stibi coï 'T = 41oC). Váûy âiãöu kiãûn nàng læåüng âãø xaíykãút tinh laì phaíi laìm nguäüi kim loaûi loíng tåïi nhiãût âäü tháúp hån Ts hay kim loaûi loíng chè kãút tinh våïi sæûü quaï nguäüi nháút âënh. Ta cuîng coï thãø lyï luáûn tæång tæû nhæ váûy våïi quaï trçnh noïng chaíy vaì chuyãøn biãún thuì hçnh . Do âäü quaï nguäüi vaì âäü quaï nung cuía pháön låïn kim loaûi beï nãn coï thãø dæûa vaìo Ts âãø xaïcâënh nhiãût âäü noïng chaíy hay kãút tinh cuía kim loüai. 1.2.3.Hai quaï trçnh cuía sæû kãút tinh : Khi haû nhiãût âäü kim loaûi loíng xuäúng tháúp hån nhiãût âäü kãút tinh lyï thuyãút Ts, quaï trçnh kãút tinh seî xaíy ra. Sæû kãút tinh thæûc hiãûn âæåüc laì nhåì coï hai quaï trçnh sau : -Trong kimloaûi loíng xuáút hiãûn nhæîng trung tám kãút tinh coï kêch thæåïc ráút nhoí, goüi laì máöm kãút tinh. Quaï trçnh naìy goüi laì taûo máöm. -Caïc máöm naìy seî phaït triãøn lãn vaì taûo thaình haût tinh thãø .Quaï trçnh naìy goüi laì phaït triãøn máöm. 1-Quaï trçnh taûo máöm (trung tám kãút tinh) : Taûo máöm laì quaï trçnh taûonãncaïc pháön tæí ràõn coï cáúu taûo tinh thãø, coï kêch thæåïc ráút nhoí trong loìng khäúi kim loaûi loíng, chunïg laì nhæîng máöm mäúng âáöu tiãn âãø phaït triãøn lãn thaình haût tinh thãø. Theo âàûc tênh phaït sinh máöm âæåüc chia laìm hai loaûi : máöm tæû sinh (âäöng pha) vaì máöm khäng tæû sinh (kyï sinh) a-Máöm tæû sinh (máöm âäöng pha) : Laì máöm sinh ra træûctiãúp tæì kim loaûíi loíng khäng cáön sæû giuïp âåî cuía bãö màût cacï haût ràõn coï sàôn trong âoï . Taûi nhiãût âäü tháúp hån Ts caïc nhoïm nguyãn tæí sàõp xãúp coï tráût tæû trong kim loaûi loíng coï kêch thæåïc låïn hån mäüt giaï trë xaïc âënh æïng våïi mäùi nhiãût âäü seî cäú âënh laûi, khäng tan âi næîa vaì coï âiãöu kiãûn phaït triãøn lãn thaình haût tinh thãø. Ta xeït âiãöu kiãûn nàng læåüng cuía sæû taûo máöm naìy.Giaí sæí ràòng taûi nhiãût âäü naìo âoï nhoí hån Ts trong kim loaûi loíng xuáút hiãûn n nhoïm nguyãn tæí sàõp xãúp tráût tæû coï thãø têch v. Taûi nhiãût âäü naìy ta coï Fr < Fl .Goüi 'Fv = Fl - Fr, laì hiãûu säú nàng læåüng tæû do giæîa kim loaûi loíng vaì kim loaûi ràõn tênh cho mäüt âån vë thãø têch kim loaûi loíng thç 'Fv < 0 khi T < Ts. Khi taûo ra n nhoïm nguyãn tæí tráût tæû noïi trãn thç nàng læåüng cuía hãû thäúng giaím âi mäüt læåüng laì nv ' Fv .N hæng do taûo nãn bãö màût tiãúp xuïc giæîa ràõn vaì loíng nãn nàng læåüng tæû do seî tàng thãm mäüt læåüng laì nsV. Trong âoï : s laì diãûn têch tiãúp xuïcgi æîa nhoïm nguyãn tæí vaåïi kim loaûi loíng ,coìn V lsæì ïc càng bãö màût trãn mäüt âån vë diãûn têch. Khi taûo ra n nhoïm nguyãn tæí sàõp xãúp coï tráût tæû trãn thç nàng læ åüng caí hãû thäúng biãún âäøi mäüt læåüng laì: 'F = - nv 'Fv + nsV Coi caïc nhoïm nguyãn tæí tráût tæû coï daûng hçnh cáöu baïn kênh r, ta coï: 4 'F = - Sr3n'F + 4Sr2nV (1) 3 v ÅÍ nhiãût âäü nháút âënh nhoí hån Ts thç 'Fv vaì V laì hàòng säúnãn 'F = f(r). Bàòng thæûc nghiãûm ngæåìi ta âaî veî âæåüc âäö thë vãö sæû phuû thuäüc giæîa nàng læåüng tæû do vaì baïn kênh r cuía nhoïm nguyãn tæí tráût tæû. Tæì âäö thë âoï ta nháûn tháúy : 17
18. -Nãúu nhoïúm nguyãn tæí tráût tæû coï r1 rth khi phaït triãøn lãn laìm giaím nàng læåüng cuía hãûthäúng vaì noï tråí thaình máöm tháût sæû. Kãút luáûn : taûi mäüt nhiãût âäü nháút âënh nhoí hån Ts trong kim loaûi loíng coï vä säú nhoïm nguyãn tæí sàõp xãúp tráût tæû coï kêch thæåïc khaïc nhau. Chè nhæîng nhoïm naìo coï kêch thæåïc låïn hån mäüt giaï trë tåïi haûn naìo âoï måïi tråí thaình máöm thátû sæû, coìn nhæîng nhoïm khaïc tan âi. Ta coï thãø tênh baïnkênhtåïi haûn nhæ sau : tçm giaï trë cæûc âaûi cuía biãøu thæïc (1) vaì tênh 2V âæåcü rth = û(2) , giaï trë r = 0 khäng coï yï nghéa. Khi nhiãût âäü kãút tinh caìng tháúp 'Fv ('Fåv l ïn) thç rth caìng nhoí vaì caìng coï nhiãöu nhoïm nguyãn tæí tráût tæû coï kêch thæåïc låïn hån rth âãø tråí thaình máöm. Do âoï sæû kãút tinh xaíy ra dãù daìng hån. Taûi T = Ts ta coï rth = f ,quaï trçnh sinh máöm khäng xaíy ra . 'F r1 rth r2 r Hçnh1.14 - Quan hãû giæîa baïn kênh máöm vaì 'F b-Máöm khäng tæû sinh (kyï sinh) : Laì máöm kãút tinh âæåüc taûo nãn trãn bãö màût cuía caïc haût ràõn coï sàôn trong kim loaûi loíng. Trong kimloaûi loíng khäng thãø nguyãn cháút tuyãût âäúi âæåüc, nãn bao giåì cuîng coï taûp cháút. Âoï laì caïc cháút láùn läün khäng tan nhæ : buûi than, buûi tæåìng loì,caïc äxyt,nitrit Chuïng giuïp cho quaï trçnh sinh máöm trãn bãö màût cuía chuïng xaíy ra dãù daìng hån. Vai troì cuía máöm khäng tæû sinh ráút quan troüng trong thæûc tãú vaì do váûy quaï trçnh kãút tinh xaíy ra ráút nhanh choïng. Máöm khäng tæû sinh bao gäöm : -Caïc pháön tæí váût láùn läün khäng tan ráút nhoí nhæ äxyt, buûi tæåìng loì, nitrit, hydrit coï kiãøu maûng vaì kêch thæåïc khäng sai khaïc nhiãöu våïi kim loaûi kãút tinh. -Caïc haût ráút nhoí coï khaí nàng háúp thuû trãn bãö màût cuía chuïng nhæîng nguyãn tæí kim loaûi kãút tinh. -Thaình khuän âuïc, âàûc biãût laì caïc vãút næït vaì chäù läöi loîm trãn thaình khuän. 2-Quaï trçnh phaït triãøn máöm : Sau khi caïc máöm âæåüc taûo ra chuïng seî tiãúp tuûc phaït tiãøn lãn thaình haût tinh thãø. Quaï trçnh naìy laìm cho nàng læåüng tæû do cuía hãû giaím âi phuì håüp våïi tæû nhiãn (laì quaï trçnh tæû phaït)ì.Ta coï thãø minh hoüa quïa trçnh naìy bàòng cå cáúu máöm hai chiãöu (Cosen) vaì cå cáúu máöm kãút tinh coï lãûch xoàõn. 18
19. VDE VDE D E E VEJ T VJD r VEE T D E J VDE a) b) Hinh 1.15- Máöm kyï sinh daûng choím cáöu (a) vaì daûng tháúu kênh (b). 1.2.4.Sæû taûo thaình haût tinh thãø vaì hçnh daïng haût kim loaûi âuïc : 1-Sæû taûo thaình haût tinh thãø : Sæû kãút tinh bao gäöm quaï trçnh taûo máöm vaì sau âoï caïc máöm phaït triãøn lãn. Khi caïc máöm sinh ra âáöu tiãn phaït triãøn lãn,trong kim loaûi loíng váùn tiãúp tuûc sinh ra caïc máöm måïi. Quaï trçnh cæï tiãúp tuûc nhæ váûy cho âãún khi toaìn bäü kim loaûi loíng kãút tinh hãút. Chuïng ta coï thãø hçnh dung sæû taûo thaình haût tinh thãø nhæ sau .Giaí sæí ràòng trong mäüt âån vë thãø têch kim loaûi loíng naìo âoï trong mäüt giáy sinh ra ba máöm. ÅÍ giáy thæï hai ba máöm sinh ra åí giáy thæï nháút phaït triãøn lãn vaì sinh ra ba máöm måïi. Quaï trçnh nhæ váûy cæï tiãúp tuûc xaíy ra cho âãún khi toaìn bäü khäúi kim loaûi loíng kãút tinh åí giáy thæï n. Do sæû âënh hæåïng cuía máöm trong khäng gian laì ngáùu nhiãn nãn phæång maûng giæîa caïc haût lãûch nhau. Caïc haût taûo thaình coï kêch thæåïc khäng âäöng âãöu, nhæîng haût do máöm sinh ra træåïc seî låïn hån vç coï âiãöu kiãûn phaït triãøn. Nhæîng haût do caïc máöm caìng sinh ra sau cuìngcaìng êt coï âiãöu kiãûn phaït triãøn nãn coï thãø nhoí hån. 2-Hçnh daïng cuía haût kim loaûi âuïc: Haût kim loaûi nháûn âæåüc sau khi âuïc coï thãø coï nhiãöu hçnh daïng ráút khaïc nhau.Trong thæûc tãú coï thãø gàûp caïc hçnh daïng sau âáy : -Haût daûng cáöu : do máöm kãút tinh phaït triãøn âãöu theo moüiphæång. -Haût daûng táúm : do máöm phaït triãøn maûnh theo mäüt màût âaî cho. -Haût daûng kim : nháûn âæåückhilaìm nguäüi ráút nhanh. -Haût daûng âa caûnh : do caïc haût phaït triãøn lãn cheìn eïp láùn nhau. Âáy laì daûng haût thæåìng gàûp nhát.ú 1.2.5.Sæû kãút tinh hçnh nhaïnh cáy, kêch thæåïc haût kim loaûi : a-Sæû kãút tinh hçnh nhaïnh cáy : Sæû phaït triãøn cuía tinh thãø cuîng coï tênh dë hæåïng, tæïc laì theo caïc phæång vaì màût coï máût âäül åïn máöm phaït triãøn maûnh hån caïc phæång vaì màût coï máût âäü beï. Màût khaïc tinh thãø coìn phaït triãøn maûnh theo phæång taín nhiãût, nãn ban âáöu cuía sæû kãút tinh, tinh thãø coï daûng hçnh nhaïnh cáy. Quan saït kyî quaï trçnh kãút tinh ta nháûn tháúy : âáöu tiãn máöm phaït triãøn theo phæång coï låüi nháút taûo nãn truûc thæï nháút. Sau âoï tæì truûc thæï nhátú taûo ra truûc thæï hai laìm våïi truûc thæï nháút mäüt goïc naìo âoï. Räöi tæì truûc hai phaït triãøn ra truûc ba 19
20. Kãút quaí laì ban âáöu taûo ra tinh thãø hçnh nhaïnh cáy. Sau âoï kim loaûi loíng giæîa caïc nhaïnh cáy seî kãút tinh vaì haût tinh thãø khäng coìn daûng nhaïnh cáy næîa. Nãúu vç lyï do naìo âoï sau khi taûo ra nhaïnh cáy xong, kim loaûi loíng hãút thç haût tinh thãø chè laì daûng nhaïnh cáy. Nhaïnh cáy thæåìng tháúy åí loîm co cuía váût âuïc. Nhaïnh cáy låïn nháút do nhaì váûtliãûu hoüc Nga laì Trernop tçm ra daìi39cm trongloîm co thoíi theïp âuïc nàûng 100 táún. Nhaïnh cáy naìy Hçnh 1.16- Så âäö kãút tinh daûng nhaïnh cáy træng baìy taûi viãûn baío taìng (a) vaì aính chuûp tinh thãø nhaïnh cáy (b) phaïo binh Nga. b-Kêch thæåïc haût kim loaûi : Kêch thæåïc haût kim loaûi laì mäüt trong nhæîng chè tiãu quan troüng âãø âaïnh giaï cháút læåünâã g kim loaûi (chuí yãúu laì cå tênh). Do khäng thãø taïch råìi tæìng haût kim loaûira ø âo âaûc nãn phaíi quy âæa ra caïc quy æåïc âãø âaïnh giaï âäü låïn cuía chuïng. Thäng thæåìng xaïc âënh âäü låïn haût trãn täø chæïc tãú vi theo caïc phæång phaïp sau : - Âo diãûn têch S cuía haût trãn màût càõt (caïch naìy khaï phæïc taûp nãn êt duìng). - Âo âæåìng kênh d trung bçnh cuía haût (chiãöu ngang). - So saïnh våïi baíng chuáøn coï âäü phoïng âaûi X100 láön (thæåìng duìng nháút). Sau khi xaïc âënh kêch thæåïc theo mäüt trong ba caïch trãn ta sàõp xãúp chuïng vaìo mäüt baíng cáúp haût. Cáúp haût kim loaûi tæì -3, -2 11, 12. Thäng duûng nháút laì tæì cáúp 1-8, cáúp mäüt laì haût låïnnháút, cáúp taïm laì haût beï nháút. 1.2.6. Caïc yãúu täú aính hæåíng âãún âäü låïnhaût, caïc phæång phaïp laìm nhoí haût: Sau khi âuïc haût kim loaûi khaï låïn, n hiãöu træåìng håüp coï thãø nhçn tháúy bàòng màõt thæåìng. Trong kyî thuáût âuïc luän coï xu hæåïng laìm nhoí haût kim loaûi vç haût nhoí coï cå tênh täút hån vaì êt doìn hån. Trong mäüt säú træåìng håüp do yãu cáöu cuía kyî thuáût ta måïi laìm cho haût låïn khi âuïc. n,v a-Caïc yãúu täú aính hæåíng âãún âäü låïn haût : Trong thæûc tãú coï nhiãöu yãúu täú aính n hæåíng âãún âäü låïn cuía haût kim loaûi nhæng aính hæåíng maûnh nháút laì âäü quaï nguäüi ' T. Âãø âaïnh giaï aính hæåíng cuía âäü quaï nguäüi âãún âäü låïn haût ta sæí duûng hai âaûi v læåüng sau : 'T 'T ' -Täúc âäü sinh máöm : laì säú læåüng tám Hçnh 1.17- Aính hæåíng cuía máöm sinh ra trong mäüt âån vë thãø têch vaì âäü quaï nguäüi 'T âãún n, v 20
21. trong mäüt âån vë thåìi gian, kyï hiãûu n, âån vë âo1/mm3.s HÇnh 1.18- Aính cáúp haût chuáøn æïng våïi âäü phoïng âaûi 100 láön. - Täúc âäü phaït triãøn máöm : laì täúc âäü phaït triãøn vãö kêch thæåïc daìi cuía tám máöm trong mäüt âån vë thåìi gian, kyï hiãûu v, âån vë mm/s. Täúc âäü sinh máöm caìng låïn thç kêch thæåïc haûtcaìng nhoí vaì täúc âäü phaït triãøn máöm caìng tàng thç kêch thæåïc haût caìng låïn. Bàòng thæûc nghiãûm, ngæåìi ta âaî tênh âæåüc kêch thæåïc haût A theo hai âaûi læåüng trãn nhæ sau : v A=a våïi a laì hãû säú thæûc nghiãûm. n Tæì âoï ta tháúy ràòng : nguyãn lyï chung âãø taûo haût nhoí laì tàng täúc âäü sinh máöm vaì haûn chãú täúc âäü phaït triãøn máöm. b-Caïc phæång phaïp laìm nhoí haût : Trong thæûc tãú ngæåìi ta thæåìng sæí duûng caïc phæång phaïp laìm nhoí haût sau âáy : - Tàng âäü quaï nguäüi khi kãút tinh : Âäü quaï nguäüi phuû thuäüc vaìo täúc âäü nguäüi, täúc âäü nguäüi caìng låïn thç âäü quaï nguäüi caìng tàng. Âãø tàng täúc âäü nguäüi ngæåìi ta duìng khuän kim loaûi coï tênh dáùn nhiãût cao thay cho khuän caït. Våïi caïc váût âuïc låïn ta coìn duìng næåïc laûnh laìm nguäüi ngoaìi thaình khuän kim loaûi. - Phæång phaïp biãún tênh : 21
22. * Tàngsäú læåüng tám máöm khäng tæû sinh : ngæåìi ta cäú yï cho vaìo kim loaûi loíng caïc cháút âàûc biãût âãø giuïp cho sæû taûo máöm khäng tæû sinh. Vê duû træåïc khi roït theïp ngæåìi ta cho mäüt læåüng nhoí nhäm vaìo thuìng theïp loíng (20g/táún theïp loíng). Nhäm seî kãút håüp våïi ä xy, ni tå hoìa tan trong theïp taûo ra caïc pháön tæí Al2O3, AlN ráút nhoí mën, lå læíng phán taïn âãöu trong theïp loíng. Âáy laì nhæîng máöm khäng tæû sinh laìm cho haût theïp nhoí hån. *Haûn chãú täúc âäü phaït triãøn máöm : ngæåìi ta cho vaìokimloüai loíng mäüt cháút âàûc biãût, noï hoìa tan vaì háúp phuû vaìo bãö màût máöm haûn chãú sæû phaït triãøn daìi cuía máöm. Vê duû : 2 1 khi âuïc håüp kim nhäm -si lic ngæåìi ta cho vaìo mäüt häùn håüp muäúi natri ( 3 NaCl, 3 NaF) våïi tyí lãû 0,05-0,08%, chuïng hoìa tan vaìo vaì haûn chãú sæû phaït triãøncuía tinh thãø si lic. Do váûy laìm cho haût nhoí. * Ngoaìi ra cháút biãún tênh coìn coï taïc duûng laìm thay âäøi hçnh daïng haût (taûo graphêt cáöu trong gang) caíi thiãûn ráút maûnh cå tênh cuía váût liãûu. Cáön chuï yï laì phaíi tiãún haình biãún tênh âuïng luïc, cháút biãún tênh chè cho vaìo kim loaûi loíng vaìi phuït træåcï khi roït khuän. Nãúu quaï såïm thç kim loaûi chæa këp kãút tinh cháút biãún tênh seî näøi lãn vaì âi vaìo xè. Nãúu quaï muäün thç khäng këp phaín æïng. 1.2.7. Cáúu taûo cuía váût âuïc: Kim loaûi loíng sau khi náúu luyãûn xong âæåüc âuïcthaình saín pháøm hay baïn thaình pháøm. Caïc saín pháøm âuïc ráút âa daûng, nhiãöu váût âuïc coï hçnh daïng ráút phæïc taûp. Vç váûy khäng thãø coï quy luáût chung vãö cáúu taûo tinh thãø cuïa chuïng. ÅÍ âáy chuïng ta nghiãn cæïu váût âuïc âån giaín nháút, âoï laì caïc thoíi âuïc theïp trong khuän kim loaûi. Tæì âoï suy räüng ra cho caïc váût âuïc phæïc taûp vaì âuïc trong caïc loaûi khuän khaïc. 1-Cáúu taûo tinh thãø váût âuïc : Thäng thæåìng váût âuïc coï ba vuìng tinh thãø sau âáy : a-Vuìng ngoaìi cuìng : Vuìng naìy coï caïc haût âàóng truûc va ì kêch thæåïc nhoí mën (vuìng 1). Do âáöu tiãn kim loaûi loíng tiãúp xuïc våïi thaình khuän nguäüi laûnh nãn bë nguäüi âäüt ngäüt vaì kãút tinh våïi âäü quaï nguäüi ' T låïn, cuìng våïi taïc duûng taûo máöm cuía thaình khuän nãn haût taûo thaình coï kêch thæåïc nhoí mën. Màût khaïc do sæû läöi loîm cuía thaình khuän (cháút sån khuän) nãn máöm phaït triãøn theo moüi phæång vaì haût coï daûng âàóng truûc. b-Vuìng trung gian : Vuìng naìy gäöm caïc haût hçnh truû, tæïc laì caïc haût daìi vaì vuäng goïc våïi thaình khuän (vuìng 2). Sau khi âaî taûo ra vuìng 1 thç thaình khuän âaî khaï noïng, do váûy kim loaûi loíng kãút tinh våïi âäü quaï nguäüi ' T nhoí, vç váûy haût nháûn âæåüc coï xu hæåïng låïn dáön lãn. Luïc naìy aính hæåíng chuí yãúu âãún hçnh daïng haût laì phæång thoaït nhiãût. Phæång thoaït nhiãût vuäng goïc våïi thaình khuän nãn haût phaït triãøn maûnh theo hæåïng ngæåüc laûi. Kãút quaí laì taûo ra caïc haût hçnh truû vuäng goïc våïi thaình khuän. c-Vuìng trung tám : Vuìng naìy coï haût låïn vaì âàóng truûc (vuìng 3). Khi vuìng naìy kãút tinh thç thaình khuän âaî ráút noïng nãn kim loaûi kãút tinh våïi âäü quaï nguäüi ' T beï, do váûy coï kêch thæåïc låïn. Sæû thoaït nhiãût theo moüi phæång laì nhæ nhau nãn haût coï daûng âàóng truûc. 22
23. Trong ba vuìng tinh thãø trãn thç vuìng ngoaìi cuìng luän luän täön taûi vaì coï chiãöu daìy nhoí. Coìn hai vuìng trong coï thãø täön taûi hay khäng phuû thuäüc vaìo âiãöu kiãûn laìm nguäüi khuän. Khi khuän âæåüc laìm nguäüi maînh liãût thç vuìng 2 láún aït hàón vuìng 3 vaì coï thãø laìm máút vuìng 3. Luïc naìy vuìng 2 phaït triãøn âãún tám cuía váût âuïc. Cáúu taûo cuía váût âuïc nhæ laì chè gäöm caïc haût hçnh truû vuäng goïc våïi thaình khuän vaì goüi laì täø chæïc xuyãn tinh. Täø chæïc xuyãn tinh chè coï låüi khi yãu cáöu váût âuïc coï máût âäü låïn vaì khäng qua biãún daûng deío (caïn, reìn). Nãúu laìm nguäüi khuän ráút cháûm thç vuìng 3 láún aït hàón vuìng 2, váût âuïc coï máût âäü nhoí vaì dãù daìng biãún daûng deío. Hçnh 1.19- Täø chæïc 3 vuìng cuía thoíi âuïc. 1) Vuìng ngoaìi cuìng; 2) Vuìng tinh thãø hçnh truû (trung gian) 3) Vuìng haût to (trung tám) 2-Caïc táût hoíng cuía váût âuïc : Caïc táût hoíng laìm xáúu cháút læåüng cuía váût âuïc. Vç váûy ta phaíi nghiãn cæïu âãø tçm biãûn phaïp haûn chãú hoàûc loaûi boí chuïng. Trong váût âuïc thæåìng gàûp caïc táût hoíng sau âáy : 1-Räù co (räù xäúp, räù tãú vi): Do quaï trçnh kãút tinh daûng nhaïnh cáy nãn doìng kim loaûi loíng khäng thãø âiãön âáöy htáãút út caí nhæîng khe håí giæîa caïc nhaïnh cáy âoï. Khi kãút tinh thãø têch kim loaûi bë giaím âi seî taûo nãn caïc läù häøng taûi âoï. Hiãûn tæåüng naìy goüi laì räù co. Räù co phán bäú khàõp váût âuïc vaì laìm giaím máût âäü cuía váût âuïc nãn laìm xáúu cå tênh cuía noï. Coï thãø khàõc phuûc räù co bàòng caïch biãún daûng noïng, luïc naìy räù co âæåüc haìn kên laûi (bãö màût räù co chæa bë ä xy hoïa). Räù co aính hæåíng khäng âaïng kãø âãún cå tênh cuía váût âuïc. 2-Loîm co: Do khi chuyãøn tæì traûng thaïi loíng sang traûng thaïi ràõn thãø têch kim loaûi bë giaím âi nãn åí trãn cuìng vaì taûi pháön daìy nháút cuía váût âuïc taûo ra mäüt läù häøng goüi laì loîm co. Loîm co laìm máút sæû laình làûn cuía váût âuïc vaì phaíi càõt boí âi. Do váûy pháön thãø têch váût âuïc sæí duûng chè coìnkhoaíng tæì 85%-95%. Khàõc phuûc loîm co bàòng âáûu ngoït âãø âæa noï ra ngoaìi váût âuïc. 23
24. Räù co vaì loîm co âãöu coï chung mäüt nguyãn nhán hçnh thaình âoï laì sæû giaím thãø têch cuía kim loaûi khi kãút tinh. Våïi mäüt kim loaûi hay håüp kim thç tyí lãû co khi kãút tinh laì hàòng säú. Vç váûy tàng loîm co seî laìm giaím âæåüc räù co vaì ngæåüc laûi chæï khäng thãø laìm máút hai táût häøng naìy. 3-Räù khê : Trong âiãöu kiãûn náúu luyãûn thäng thæåìng kim loaûi loíng hoìa tan khaï nhiãöu caïc loaûi khê. Sau khi kãút tinh âäü hoìa tan cuía khê trong kim loaûi giaím âi âäüt ngäüt, khê thoaït ra bë keût laûivaì hçnh thaình caïc boüt khê goüi laì räù khê. Räù khê ráút nguy hiãøm vç noï laìm máút tênh liãn tuûc cuía vátû âuïc vaì laì nåi táûp trung æïng suáút laìm giaím cå tênh. Nãúu räù khê nàòm ngay dilåæåï ïp voí cuía váût âuïc seî gáy ra troïc vaì næït cho chi tiãút. Co ï thãø khàõc phuûc räù khê bàòng caïch biãún daûng noïng, chuïng seî beûp âi.(Træì træåìng håüp nàòm saït ngoaìi, dæåïi voí váût âuïc). Biãûn phaïp khàõc phuûc täút nháút laì khæí khê triãût âãø træåïc khi roïtkhuän hay âuïc trong chán khäng. 4-Thiãn têch : Thiãn têch laì sæû khäng âäöng nháút vãö thaình pháön hoïa hoüc vaì täø chæïc trong baín thán váût âuïc. Do âäú dáùn tåïi sæû khaïc nhau vãö tênh cháút giæîa caïc vuìng cuía váût âuïc. Thiãn têch coï nhiãöu loaüi : thiãn têch theo trong læåüng, thiãn têch nhaïnh cáy. 1.3.CÁÚU TAÛO CUÍA HÅÜP KIM : Trong kyî thuáût, âàûc biãût laì trong chãú taûo cå khê khäng duìng kim loaûi nguyãn cháút maì thæåìng duìng täø håüp cuía kim loaûi vaì caïc cháút khaïc. Täø håüp caïc cháút naìy âæåüc chãú taûo bcaàòng ïch náúu chaíy räöi pha träün våïi nhau theo tyí lãû âaî âënh, sau âoï âem âuïc thaình saín pháøm. Täø håüp âoï goüi laì håüp kim. Håüp kim coï tênh cháút khaïc hàón maì kim loaûi nguyãn cháút khäng thãø coï âæåüc. 1.3.1.Khaïi niãûm vãö håüp kim : 1-Âënh nghéa : Håüp kim laì váût thãø cuía nhiãöu nguyãn täú vaì mang tênh kim loaûi (dáùn âiãûn, dáùn nhiãût cao, deío, dãù biãún daûng, coï aïnh kim ). Nguyãn täú chuí yãúu trong håüp kim laì nguyãn täú kim loaûi. Håüp kim coï thãø âæåüc taûo nãn giæîa caïc nguyãn täú kim loaûi våïi nhau, hay giæîa nguyãn täú kim loaûi vaì phi kim loaûi. Vê duû : -Theïp caïc bon laì håüpkim cuía nguyãn täú kim loaûi vaì phi kim loaûi (Fe + C) - La täng laì håüp kim cuía hai nguyãn täú kim loaûi (Cu + Zn) Thaình pháön cuía caïc nguyãn täú trong håüp kim âæåüc biãøuthëtheo pháön tràm khäúi læåüng mäùi nguyãn täú. Täøng caïc thaình pháön trong håüp kim luän luän bàòng 100%. Âäi khi ngæåìi ta coìn duìng tyí lãû pháön tràm nguyãn tæí. 2-Caïc æu viãût cuía håüp kim : Såí dé håpü kim âæåüc sæí duûng räüng raîi trong chãú taûo cå khê vç noï coï nhæîng âàûc tênh æu viãût hån hàón kim loaûi nguyãn cháút vaì giaï thaình tháúp hån. a - Håüp kim coï cå tênh täøng håüp täút hån kim loaûi nguyãn cháút : håüp kim coï âäü bãön cao hån nhiãöu so våïi kim loaûi nguyãn cháút, âäü deío tháúp hån nhæng cå tênh chung cuía noï âaím baío thoía maîn âáöy âuí caïc yãu cáöu cuía chãú taûo cå khê. b - Håüp kim coï tênh cäng nghãû âa daûng vaì phuì håüp : âaím baío tênh gia cäng càõt goüt, biãún daûng deío, coï âäü tháúmtäilåïn Mäüt säú håüp kim âàûc biãût coï nhæîng tênh cháút quyï : 24
25. khäng rè, coï âiãûn tråí låïn, giaîn nåí âàûc biãût, chäúng maìi moìn låïn, chëu nhiãût âäü cao maì kim loaûi nguyãn cháút khäng thãø coï âæåüc. c - Trong nhiãöu træåìng håüp håüp kim dãù chãú taûo âån giaín vaì reí tiãön hån : luyãûn theïp coï nhiãût âäü chaíy tháúp hån luyãûn sàõt, la täng bãön vaì reí hånâäöng 3-Mäüt säú khaïi niãûm cå baín : Khi nghiãn cæïu håüpkim ta coï thãm mäüt säú khaïi niãûm måïi cáön phaíi âæa thãm vaìo so våïi kim loaûi nguyãn cháút. a - Cáúu tæí (coìn goüi laì nguyãn): laì caïc nguyãntäú (hay håüp cháút hoïa hoüc bãön væîng) cáúu taûo nãn håüp kim. Chuïng laì caïc thaình pháön âäüc láûp. b - Hãû (âäi khi coìn goüi laì hãû thäúng) : laì mäüttáûp håüp váût thãø riãng biãût cuía håüp kim trong âiãöu kiãûn xaïc âënh. c - Pha : laì täø pháön âäöng nháút cuía hãû (håüpkimco) ï cáúu truïc vaì caïc tênh cháút cå, lyï, hoïa xaïc âënh, giæîa caïc pha coï bãö màût phán caïch. Vê duû : - Ta coï mäüt hãû gäöm næåïc âaï vaì næåïc. Hãû naìy chè coï mäüt cáúu tæí âoï laì håüp cháút H2O nhæng coï hai pha : ràõn (næåïc âaï), loíng (næåïc) - Mäüt chi tiãút bàòng la täng mäüt pha : Hãû naìy coï hai cáúu tæí laì Cu vaì Zn nhæng chè coï mäüt pha D (dung dëch ràõn cuía hai cáúu tæí trãn). d - Traûng thaïi cán bàòng (äøn âënh) : Hãû åí traûng thaïi cán bàòng khi caïc pha cuía noï âãöu coï nàng læåüng tæû do nhoí nháút trong caïc âiãöu kiãûn vãö nhiãût âäü, aïp suáút vaì thaình pháön xaïc âënh. Tæïc laì caïc âàûc tênh cuía hãû khäng biãún âäøi theo thåìi gian. Thäng thæåìng hãû våïi caïc pha åí traûng thaïi cán bàòng bao giåì cuîng coï âäü bãön, âäü cæïng tháúp nháút, khäng coï æïng suáút bãn trong, xä lãûch maûng tinh thãø tháúp nháút vaì âæåüc hçnh thaình våïi täúc âäü nguäüi cháûm. e - Traûng thaïi khäng cán bàòng (khäng äøn âënh) : Khi thay âäøi nhiãût âäü vaì aïp suáút laìm tàng nàng læåüng tæû do vaì hãû tråí nãn traûng thaïi khäg cán bàòng. Luïc naìy hãû coï thãø chuyãøn biãún sang traûng thaïi cán bàòng måïi coï nàng læåüng tæû do nhoí hån. Noïi chung traûng thaïi khäng cán bàòng laì khäng äøn âënh, luän coï xu hæåïng tæû biãún âäøi sang traûng thaïi cán bàòng,äøn âënh. Trong thæûc tãú mäüt säú traûng thaïi khäng cán bàòng váùn täön taûi láu daìi, do åí nhiãût âäü thæåìng chuyãøn biãún xaíy ra ráút cháûm háöu nhæ khäng nhçn tháúy âæåüc. Traûng thaïi khäng cán bàòng thæåìng coï âäü bãön, âäü cæïng cao hån nãn âæåüc sæí duûng khaï nhiãöu trong thæûc tãú (täø chæïc mactenxit sau khi täi). Traûng thaïi khäng cán bàòng âæåüc hçnh thaình våïi täúc âäü nguäüi nhanh. f - Traûng thaïi giaí äøn âënh : Traûng thaïi giaí äøn âënh täön taûi khi traûng thaïi cán bàòng (äøn âënh) tuyãût âäúi chè täön taûi trãn lyï thuyãút, tæïc laì phaíi nung noïng hay laìm nguäüi vä cuìng cmaháûmì trong thæûc tãú ráút khoï xaíy ra. Váûy giaí äøn âënh thæûc cháút laì khäng äøn âënh nhæng thæûc tãú laûi täön taûi mäüt caïch äøn âënh ngay caí khi nung noïng hay laìm nguäüit rong mäüt pvinahaûm oì âoï. 4-Caïc daûng cáúu taûo cuía håüp kim Trong thæûc tãú håüp kim thæåìng coï caïc daûng cáúu taûo sau âáy : a - Håüp kim coï cáúu taûo mäüt pha laì dung dëch ràõn b - Håüp kim coï cáúu taûo mäüt pha laì håüp cháút hoïa hoüc (hay pha trung gian). c - Håüp kim co ï cáúu taûo båíi hai hay nhiãöu pha. 25
26. Hçnh1.20-Häùn håüp cå hoüc (a) vaì dung dëch ràõn (b) 1.3.2.Dung dëch ràõn 1-Khaïi niãûm vaì phán loaûi : Cuîng giäúng nhæ dung dëch loíng, trong dung dëch ràõn ta khäng phán biãût âæåüc mäüt caïch cå hoüc caïc nguyãn tæí cuía caïc cáúu tæí, caïc nguyãn tæí cuía chuïng phán bäú xen vaìo nhau trong maûng tinh thãø. Cáúu tæí naìo coï säú læåüng nhiãöu hån, váùn giæî âæåüc kiãøu maûng cuía mçnhgoüi laì dung mäi. Caïc cáúu tæí coìn laûi goüi laì cháút hoìa tan. Dung dëch ràõn laì pha âäng nháút coï cáúu truïc maûng tinh thãø cuía cáúu tæí dung mäi nhæng thaình pháön cuía noï coï thãø thay âäøi trong mäüt phaûm vi nháút âënh maì khäng laìm máút âi sæû âäöng nháút âoï. Kyï hiãûu cuía dung dëch ràõn laì A(B). Dung dëch ràõn âæåüc chia ra laìm hai loaûi : dung dëch ràõn thay thãú vaì dung dëch ràõn xen keî. 2-Dung dëch ràõn thay thãú : laì loaûi dung dëch ràõn maì trong âoï nguyãn tæí cuía cáúu tæí hoìa tan thay thãú vaìo vë trê trãn nuït maûng cuía cáúu tæí dung mäi (nguyãn täú chuí). Nhæ váûy kiãøu maûng vaì säú nguyãn tæí trong khäúi cå såí âuïng nhæ cuía cáúu tæí dung mäi. Tuy nhiãn sæû thay thãú naìy êt nhiãöu âãöu gáy ra sæû xä lãûch maûng, vç khäng thãø coï hai loaüi nguyãn tæí cuía hai cáúu tæí coï kêch thæåïc hoaìn toaìn giäúng nhau. Do váûy sæû thay thãú chè xaíy ra våïi caïc cáúu tæí coï kêch thæåïc nguyãn tæí khaïc nhau êt (våïi kim loaûi sæû sai khaïc naìy khäng quaï 15%). Tuìy thuäüc vaìo mæïc âäü hoìa tan ngæåìi ta coìn chia ra dung dëch ràõn hoìa tan vä haûn vaì coï haûn. a - Dung dëch ràõn thay thãú hoìa tan vä haûn : Laì dung dëch ràõn maì trong âoï näöng âäü cuía cháút hoìa tan coï thãø biãún âäøi liãn tuûc, tæïc laì våïi näöng âäü báút kyì. Trong loaûi dung dëch ràõn naìy khäng thãø phán biãût âæåüc cáúu tæí naìo laì dung mäi, cáúu tæí naìo laì cháút hoìa tan, cáuú tæí naìo coï læåüng chæïa nhiãöu nháút laì dung mäi, caïc cáúu tæí coìn laûi laì cháút hoìa tan. Vê duû ta coï dung dëch ràõn cuía cáúu tæí A vaì B thç näöng âäü A biãún âäøi tæì 0 yy100%, näöng âäü B biãún âäøi tæì 100% 0. 26
27. Hçnh1.21-Så âäö taûo thaình dung dëch ràõn thay thãú vaì xen keî Âiãöu kiãûn âãø hai cáúu tæí hoìa tan vä haûn vaìo nhau : Hçnh1.22 -Så âäö taûo thaìmh dung dëch ràõn thay thãú hoaì tan vä haûn -Coï cuìng kiãøu maûng tinh thãø - Âæåìng kênh nguyãn tæí khaïc nhau êt, nhoí hån 8%. Nãúu sai khaïc nhau nhiãöu tæì 8- 15% chè coï thãø hoìa tan coï haûn, låïn hån 15% khäng thãø hoìa tan vaìo nhau. - Näöng âäü âiãûn tæí khäng væåüt quaï mäüt giaï trë xaïc âënh våïi mäùi loaûi dung dëch ràõn (säú læåüng âiãûn tæí hoïa trë tênh cho mäüt nguyãn tæí), tæïc laì caïc nguyãn täú phaíi coï cuìng hoïa trë. - Caïc tênh cháút váût lyï vaì hoïa hoüc gáön giäúng nhau (cáúu taûo låïp voí âiãûn tæí, tênh ám âiãûn, nhiãût âäü chaíy ) Noïi chung caïc nguyãn täú cuìng trong mäüt nhoïm cuía baíng hãû thäúng tuáön hoaìn thoía maîn âiãöu kiãûn naìy. Caïc càûp nguyãn täú hçnh thaình dung dëch ràõn vä haûn chè coï thãø laì nguyãn täú kim loaûi. Cáön chuï yï ràòng âáy chè laì âiãöu kiãûn cáön cuía dung dëch ràõn vä haûn. b - Dung dëch ràõn thay thãú hoìa tan coï haûn : Laì dung dëch ràõn maì trong âoï caïc cáúu tæí chè hoìa tan vaìo nhau våïi giaï trë nháút âënh, tæïc laì näöng âäü cuía chuïng bë giaïn âoaûn. Caïc càûp cáúu tæí khäng thoía maîn bäún âiãöu kiãûn trãn seî taûo thaình dung dëch ràôn coï haûn c - Dung dëch ràõn tráût tæû vaì khäng tráût tæû : Nãúu sæû phán bäúnguyãntæí cuía cáúu tæí hoìa tan trong maûng dung mäi mäüt caïch ngáùu nhiãn thç âæåüc goüi laì dung dëch ràõn khäng tráût tæû. Trong mäüt säú âiãöu kiãûn naìo âoï (nhiãût âäü, näöng âäü) trong mäüt säú hãû caïc nguyãn tæí thay thãú coï tênh quy luáût vaì goüi laì dung dëch 27
28. ràõn tráût tæû. Vê duû trong hãû Au-Cu khi laìm nguäüi cháûm nguyãn tæí âäöng sàõp xãúp taûi tám caïc màût bãn, coìn nguyãn tæí vaìng nàòm åí caïc âènh cuía khäúi cå såí. 3-Dung dëch ràõn xen keî : Laì loaûi dung dëch ràõn trong âoï nguyãn tæí hoìa tan nàòm xen giæîa caïc nguyãn tæí cuía kim loaûi dung mäi, chuïng chui vaìo läù häøng trong maûng dung mäi.Nhæ váûy ta tháúy ràòng soï nguyãn tæí trong khäúi cå såí tàng lãn. Do kêch thæåïc caïc läù häøng trong maûng tinh thãø ráút nhoí nãn caïc nguyãn tæí hoìa tan pcohaíi ï kêch thæåïc ráút nhoí. Âoï chênh laì caïc nguyãn tæí C, N, H, B våïi dung mäi Fe. Âæång nhiãn laì dung dëch ràõn xen keî chè coï loaûi hoìa tan coï haûn. 4-Caïc âàûc tênh cuía dung dëch ràõn : a - Maûng tinh thãø cuía dung dëch ràõnlaì kiãøu maûng cuía kim loaûi dung mäi, thæåìng coï caïc kiãøu maûng âån giaín vaì sêt chàût. Âáy laì yãúu täú cå baín quyãút âënh caïc tênh cháút cå, lyï hoïa Vãö cå baín noï váùn giæî âæåüc caïc tênh cháút cuía kim loaûi dung mäi. Tuy nhiãn vãö thäng säú maûng luän khaïc våïi dung mäi : - Trong dung dëch ràõn xen keî : thäng säú maûng dung dëch luän låïn hån thäng säú maûng dung mäi (âæåìng kênh nguyãn tæí hoìa tan luän låïn hån läù häøng). - Trong dung dëch ràõn thay thãú : nãúu âæåïng kênh nguyãn tæí hoìa tan låïn hån âæåìng kênh nguyãn tæí dung mäi thç thäng säú maûng dung dëch låïn hån dung mäi. Nãúu âæåìng kênh nguyãn tæí hoìa tan nhoí hån nguyãn tæí dung mäi thç thäng säú maûng dung dëch nhoí hån dung mäi. Hçnh1.23 - Sæû xä lãûch maûng trong dung dëch ràõn a)Trong dung dëch ràõn xen keî b)Trong dung dëch ràõn thay thãú khi rht > rdm c)Trong dung dëch ràõn thay thãú khi rht < rdm b - Liãn kãút váùn laì liãn kãút kim loaûi. Do váûy dung dëch ràõn váùn giæî âæåüc tênh deío giäúng nhæ kim loaiû nguyãn cháút, tuy coï keïm hån (træì hãû håüp kim Cu-Zn, våïi 30%Zn håüp kim ncoaìy ìn deío hån caí keîm) c - Thaình pháön hoïahoüc thay âäøi trong phaûm vi nháút âënh maì khäng laìm thay âäøi kiãøu maûng. d - Tênh cháút biãún âäøi nhiãöu : âäü deío, âäü dai, hãû säú nhiãût âäü âiãûn tråí giaím, âiãûn tråí, âäü bãön, âäü cæïng tàng lãn 28
29. Do caïc âàûc tênh trãn nãn dung dëch ràõn laì cå såí cuía caïc håüp kim kãút cáúu duìng trong cå khê. Trong caïc håüp kim naìy pha cå baín laì dung dëch ràõn, noï chiãúm xáúp xè 90%, coï træåìng håüp âãún 100%. 1.3.3.Pha trung gian : Trong caïc håüp kim háöu nhæ khäng coï loaûi håüp cháút hoïa hoüc hoïa trë thæåìng. Caïchåüp cháút hoïa hoüc täön taûi trong håüp kim thæåìng goüi laì pha trung gian vç trãn giaín âäö pha noï nàòm åí vë trê giæîa vaì trung gian cuía caïc dung dëch ràõn åí hai âáöu muït. 1-Khaïi niãûm vaì phán loaûi : Caïc håüp cháút hoïa hoüc taûo thaình theo quy luáût hoïa trë thæåìng coï caïc âàûc âiãøm sau : - Coï maûng tinh thãø phæïc taûp vaì khaïc hàón maûng nguyãn täú thaình pháön -Luän luäncoï mäüt tyí lãû chênh xaïc giæîa caïc nguyãn täú vaì âæåü biãøu diãùn båíi cäng thæïc hoïa hoüc nháútâënh. -Tênh cháút khaïc hàón caïc nguyãn täú thaình pháön, âäü cæïng cao, tênh doìn låïn. - Coï nhiãût âäü noïng chaíy xaïc âënh, khi hçnh thaình laì phaín æïng toía nhiãût. Caïc pha trung gian trong håüp kim coï nhæîng âàûc âiãøm khaïc våïi håüp cháút hoïa hoüc theo hoïa trë, âoï laì : -Khäng tuán theo quy luáût hoïa trë. -Khäng coï thaình pháön chênh xaïc. -Coï liãn kãút kim loaûi. Caïc pha trung gian trong håp kim thæåìng gàûp laì : pha xen keî, pha âiãûn tæí, pha La ves, pha V 2-Pha xen keî : Laì pha taûo nãn giæîa caïc kim loaûi chuyãøn tieïp (Fe, Cr, Mo, W ) coï âæåìng kênh nguyãn tæí låïn våïi caïc phi kim loaûi (H, N, C ) coï âæåìng kênh nguyãn tæí beï. Kiãøu maûng cuía pha xen keî âæåüc xaïc âënh theo quan hãû giæîa âæåìng kênh nguyãn tæí kim loaûi vaì phi kim loaûi : - Nãúu dA/dK 0,59 pha xen keî seî coï kiãøu maûng phæïc taûpvaì cäng thæïc phæïc taûp hån K3A (Mn3C), K7A3 (Cr7C3), K23A6 (Cr23C6). Âàûc âiãøm cuía pha xen keî noïi chung laì coï nhiãût âäü chaíy ráút cao (thæåìng > 30000C) vaì coï âäücæïng låïn (2000 y 5000 HV), coï tênh doìn låïn. Chuïng coï vai troì ráút låïn trong viãûc náng cao tênh chäúng maìi moìn vaì chëu nhiãût cuía håüp kim. 3-Pha âiãûn tæí (Hum-Rozãri) : Laì pha trung gian coï cáúu taûo phæïc taûp, taûo nãn båíi hai kim loaûi. Thaình pháön cuía noï nhæ sau : -Nhoïm mäüt : gäöm caïc kim loaûi hoïa trë mäüt Cu, Ag, Au vaì kim loaûi chuyãøn tiãúp : Fe, Ni, Co, Pt, Pd. - Nhoïm hai : caïc kim loaûihoïa trë hai, ba, bäún :Be, Mg, Zn, Cd, Al, Si, Sn. 29
30. Näöng âäü âiãûn tæí N coï giaï trë xaïc âënh laì 3/2, 21/13 vaì 7/4 (21/14, 21/13, 21/12). Mäùi giaï trë näöng âäü âiãûn tæí æïng våïi mäüt kiãøu maûng tinh thãø. Vê duû: -N = 3/2 laì pha E våïi kiãøu maûng láûp phæång tám khäúi, hay láûp phæång phæïc taûp, hay saïu phæång (Cu5Sn, Cu5Si). - N = 21/13 laì pha J våïi kiãøu maûng láûp phæång phæïc taûp (Cu31Sn8). - N = 7/4 laì pha H våïi kiãøu maûng saïu phæång xãúp chàût (AgCd3 ). 4-Pha Laves : La pha taûo nãn båíi hai nguyãn täú (A, B), coï tyí lãû âæåìng kênh nguyãn tæí dA/dB = 1,2 (tyí lãû naìy coï thãø biãún âäøi trong phaûm vi 1,1 y 1,6), coï cäng thæïc AB2, kiãøu maûng saïu phæång xãúp chàût (MgZn2) hay láûp phæång tám màût (MgCu2). Trong håüp kim coï thãø coìn gàûp caïc pha : V , O , G , P Tuy nhiãn caïc loaûi pha naìy êt phäø biãún. Mäüt âàûc tênh quan troüng cuía caïc pha trung gian laì cæïng vaì doìn. Vç váûy khäng bao giåì ngæåìi ta duìng håüp kim chè coï mäüt pha laì pha trung gian. Tyí lãû cuía chuïng trong caïc håüp kim thäng thæåìng < 10% (coï khi âãún 20 y 30%), âáy laì caïc pha caín træåüt laìm tàng âäü bãön, âäü cæïng. 1.3.4.Häùn håüp cå hoüc : Khaï nhiãöu træåìng håüp, håüp kim coï täø chæïc hai hay nhiãöu pha : hai dung dëch ràõn, dung dëch ràõn vaì pha trung gian Cáúu taûo nhæ váûy goüi laì häùn håüp cå hoüc. Trãn täø chæïc tãú vi ta phán biãût âæåüc ráút roî caïc pha khaïc nhau trong häùn håüp cå hoüc. Hai træåìng håüp âiãøn hçnh cuía häùn håüp cå hoüc laì cuìng tinh vaì cuìng têch. 1.4.GIAÍN ÂÄÖ PHA CUÍA HÅÜP KIM HAI CÁÚU TÆÍ : 1.4.1.Caïc khaïi niãûm cå såí : 1-Khaïi niãûm vãö giaín âäö pha : Ta biãút ràòng khi thay âäøi thaình pháön vaì nhiãût âäü thç cáúu taûo pha cuía hãû håüp kim cuîng thay âäøi theo. Âãø xaïc âënh sæû thay âäøi naìy ta duìng giaín âäö pha. Âënh nghéa : Giaín âäö pha laì giaín âäö biãøu thë sæû biãún âäøi täø chæïc pha theo nhiãût âäü vaì thaình pháön cuía hãû åí traûng thaïi cán bàòng. Cáön chuï yï laì sæû biãún âäøi naìy chè hoaìn toaìn âuïng vaì phuì håüp våïi håüp kim åí traûng thaïi cán bàòng (laìm nguäüi vä cuìng cháûm), trong træåìng håüp laìm nguäüi thäng thæåìng noï seî coï mäüt säú sai khaïc. Tuy váûy giaín âäö pha váùn laì cå såí âãø xaïc âënh cáúu truïc cuía håüp kim. 2-Quy tàõc pha vaì cäng duûng (âënh luáût Gibs) : Traûng thaïi cán bàòng cuía hãû âæåüc xaïc âënh båíi caïc yãúu täú bãn trong (thaình pháön hoïa hoüc) vaì caïc yãúu täúbãn ngoaìi ( nhiãût âäü vaì aïp suáút). Tuy nhiãn caïc yãúu täú naìy phuû thuäüc láùn nhau. Báûc tæûdo laì säú læåüng caïcy ãúu täú âäüc láûp coï thãø thay âäøi âæåüc trong phaûm vi nháút âënh maì khäng laìm thay âäøi säú pha cuía noï (kyï hiãûu F -freedom). Quy tàõc pha xaïc âënh mäúi quan hãû giæîa säú pha P (phase), báûc tæû do F vaì säú cáúu tæí C (com p on e nt) . T a coï : F = C - P + 2. Nhæng do viãûc nghiãn cæïu váût liãûu tiãún haình trong khê quyãøn, coï aïp suáút khäng âäøi nãn säú yãúu täú bãn ngoaìi chè coìn mäüt laì nhiãût âäü.Vçváûy cäng thæïc cuía noï laì : F = C - P + 1 30
31. Clæuyáön ï ràòng báûc tæû do laì nhæîng säú nguyãn vaì khäng ám vaì säú pha cæûc âaûi cuía mäüt hãû chè coï thãø låïn hån säú cáúu tæí cuía noï mäüt âån vë (PMAX = C + 1), noï giuïp cho viãûc xaïc âënh säú pha cuía mäüt hãû håüp kim dãù daìng. Vê duû : - Khi F = 1 tæïc la ìchè coï mäüt yãúu täú coï thãøthay âäøi âæåüc (nhiãût âäü hay thaình pháön), luïc naìy säú pha bàòng säú cáúu tæí. - Khi F = 2 coï hai yãúu täú thay âäøi âæåüc cuìng mäüt luïc, säú pha bàòng säú cáúu tæí træì âi 1. 1.4.2.Cáúu taûo cuía giaín âäö pha vaì cäng duûng : 1-Cáúu taûo cuía giaín âäö pha : Giaín âäö pha cuía mäüt hãû håüp kim (coìn goüi laì giaín âäö traûng thaïi, cán bàòng) biãøu thë mäiú quan hãûgiæîa nhiãût âäü, thaình pháön vaì säú læåüng pha åí traûng thaïi cán bàòng. Caïc hãû håüp kim khaïc nhau coï giaínâäö pha khaïc nhau. Giaín âäö pha âæåüc xáy dæûng bàòng thæûc nghiãûm. Hiãûn taûi ngæåìi ta âaî xáy dæûng háöu hãút giaín âäö pha hai cáúu tæí, ba cáúu tæí cuía caïc hãû thæåìng gàûp. a - Giaín âäö pha mäüt cáúu tæí : Hãû mäüt cáúu tæí khäng coï sæû biãún âäøi vãö thaình pháön hoïa hoüc nãn chè coï mäüt truûc, trãn âoï ngæåìi ta ghi caïc nhiãût âäü noïng chaíy, nhiãût âäü chuyãøn biãún pha. L(loíng) 1539 ü C G-Fe(A2) 0 ü , û t âä û t âä Nhiã J-Fe(A1) Nhiã CD 911 D-Fe(A2) 0 102030405060708090100 A B Hçnh 1.24- Giaín âäö pha cuía sàõt Hçnh 1.25- Hãû truûc cuía giaín âäö pha 2 cáúu tæí í b - Giaín âäö pha hai cáúu tæí : Giaín âäö pha cuía hãû hai cáúu tæí gäöm hai truûc : truûc tung biãøu diãùn nhiãût âäü, truûc hoaình biãøu diãùn thaình pháön hoïa hoüc (thæåìng theo % khäúi læåüng). Trong hãû truûc âoï ngæåìi ta veî caïc âæåìng phán chia giaín âäö thaình caïc khu væûc coï täø chæïc vaì pha giäúng nhau. Caïc âiãøm trãn âæåìng nàòm ngang biãøu thë cho caïc håüp kim coï thaình pháön khaïc nhau nhæng åí cuìng mäüt nhiãût âäü. Âi tæì traïi qua phaíi tyí lãû cáúu tæí B tàng dáön lãn, cáúu tæí A giaím âi vaì ngæåüc laûi. Caïc âiãøm nàòm trãn âæåìng thàóng âæïng biãuø thë cho mäüt håüp kim coï thaình pháön xaïc âënh nhæng åí caïc nhiãût âäü khaïc nhau. Nãúu håüp kim coï hai pha thç âiãøm biãøu diãùn cuía chuïng phaíi nàòm vãö hai phêa âäúi diãûn våïi âiãøm biãøu diãùn håüp kim. 31
32. 2-Cäng duûng cuía giaín âäö pha : Giaín âäö pha cuía håüp kim hai cáúu tæí coï cäng duûng ráút låïn trong thæûc tãú. Tæì giaín âäö pha coï thãø xaïc âënh âæåüc : - Cáúu taûo pha cuía hãû håüp kim taûi caïc nhiãût âäü vaì thaình pháön khaïc nhau. Tæì cáúu taûo pha ta coï thãø suy âoaïn tinh cháút cuía tæìng håüp kim cuû thãø. - Thaìn h pháön vaì tyí lãû caïc pha cuía håüp kim bàòng quy tàõc âoìn báøy : Tæì ba âiãøm biãøu diãùn håüp kim (thaình pháön vaì hai pha) taûo ra hai âoaûn thàóng maì âäü daìi maì âäü daìi cuía mäùi âoaûn biãøu thë tyí lãû cuía pha âäúi diãûn trong håüp kim. Cuû thãø nhæ sau : Læåüng pha traïi Âäü daìi âoaûn thàóng phaíi = Læåüng pha phaíi Âäü daìi âoaûn thàóng traïi -Nhiãût âäü chaíy, nhiãût âäü chuyãøn biãún pha cuía caïc håüp kim, tæì âoï xaïc âënh âæåüc nhiãût âäü reìn, caïn, âuïc - Caïc chuyãún biãún pha, dæû âoaïn âæåüc caïc täø chæcï taûo thaình åí traûng thaïi khäng cán bàòng 1.4.3.Giaín âäö pha håüp kim hai cáúu tæí khäng coï âa hçnh : 1-Giaín âäö pha hai cáúu tæí khäng hoìa tan vaìo nhau, khäng taûo thaình pha trung gian (giaín âäö loaûi1): Säú cáúu tæí : A vaì B (C = 2) Caïc pha coï thãø taûo thaình : loíng (L) hoìa tan vä haûncuía A vaì B, A vaì B. Säú pha låïn nháút PMAX = 3 AEB laì âæåìng loíng : taûi nhiãût âäü æïng våïi âæåìng loíng håüp kim bàõt âáöu kãút tinh. ÅÍ cao hån âæåìng loíng håüp kim hoaìn toaìn åí traûng thaïi loíng. CED laì âæåìng âàûc : taûi nhiãût âäü æïng våïi âæåìng âàûc håüpkimloíng kãút thuïc kãút tinh. Tháúp hån nhiãût âäü naìy håüp kim åí traûng thaïi ràõn. Trong khoaíng nhiãût âäü giæîa âæåìng loíng vaì âæåìng âàûc laì quaï trçnh noïng chaíy hay kãút tinh cuía håüp kim, täön taûi âäöng thåìi caí pha ràõn vaì loíng. Våïi loaûi giaín âäö naìy CED coìn goüi laì âæåìng cuìng tinh. E goüi laì âiãøm cuìng tinh (eutectic). Caïc håüp kim coï thaình pháönnàòm bãn traïi âiãøm E goüiimcolaì håüp kim træåïc cuìng tinh (hypoeutectic). Caïc håüpk ï thaình pháön nàòm bãn phaíi âiãømoEgoüi laì håüp kim sau cuìng tinh (hypereutectic). Håüp kim coï thaình pháön taûi E g üi laì håüp kim cuìng tinh. Trong thæûc tãú hãû Pb - Sb thuäüc loaûi giaín âäö naìy. a - Quaï trçnh kãút tinh cuía håüp kim træåïc cuìng tinh : -ÅÍ cao hån nhiãût âäü æïng våïi âiãøm 0 : håüp kim hoaìn toaìn åí traûng thaïi loíng (L). - Laìm nguäüi tæì 0 âãún 1: âáy laì quaï trçnh nguäüi cuía håüp kim loíng (Lp). - Taûi nhiãût âäü æïng våïi âiãøm 1: tæì håüp kim loíng kãút tinh ra tinh thãø A (thaình pháön taûi1’) - Laìm nguäüi tæì 1 âãún 2 : tinh thãø A sinh ra ngaìy caìng nhiãöu, håüp kim loíng caìng ngaìy caìng êt âi vaì thaình pháön cuía noï biãún âäøi theo âæåìng tæì 1 y E (giaìu B hån). -Taûi nhiãût âäü æïng våïi âiãøm 2:pháön håüp kim loíng cuäúi cuìng coï thaình pháön taûi E seî kãút tinh âäöng thåìi ra A vaì B cuìng mäüt luïc, täø chæïc naìy goüi laì täø chæïc cuìng tinh. Quaï trçnh naìy goüi laì chuyãøn biãún cuìng tinh (eutectic), xaíy ra taûi nhiãût âäü khäng thay âäøi. 0 LE o (A + B) t = const 32
33. 0 1’ 1 2 3 Hçnh1.26 -Giaín âäö pha loaûi 1, daûng täøng quaït (a), hãû Pb-Sb (b) - Laìm nguäüi tæì 2 âãún 3 laì quaï trçnh nguäüi cuíahåüp kim ràõn,õ khäng xaíyí ra chuyãøn biãún naìoì khaïc.ï Täø chæïcï nháûn âæåüc åí í nhiãût âäü thæåìngì laì ì A + (A +B). Caïcï tinh thãø A kãút tinh ra træåïcï coï ï kêch thæåïcï thä to hån cuìngì tinh (A + B). b - Quaï ï trçnh kãút tinh cuíaí håüp kim sau cuìngì tinh : - Quaï trçnh kãút tinh cuía håüp kim sau cuìng tinh hoaìntoaìnì giäúng nhæ håüp kim træåïcï cuìngì tinh, nhæng chè khaïcï laì ì tæì ì håüp kim loíng seî kãút tinh ra tinh thãø B træåïcï vaì ì pháönö loíngí claoìnì ûi seî î ngheìoì B âi khi nhiãût âäü tiãúp tuûc giaímí xuäúng. - Täø chæïcï nháûn âæåüc åí í nhiãût âäü thæåìngì laì ì B + (A + B). c - Quaï ï trçnh kãút tinh cuíaí håüp kim cuìngì tinh Håüp kim naìyì coï ï thaìnhì pháönö æïngï våïiï âiãøm E. Khi laìmì nguäüi âãún nhiãût âäü æïngï våïiï âiãøm E håüp kim loíngí seî î kãút tinh âäöngö thåìiì ra (A + B) cuìngì mäüt luïcï vaì ì saíní pháøm cuäúi cuìngì laì ì cuìngì tinh (A + B). Nháûn xeïtï : Caïcï håüp kim coï ï giaíní âäö ö loaûi 1 kãút tinh theo thæï ï tæû sau : træåïcï tiãn pha loíngí kãút tinh ra mäüt trong hai cáúu tæí í nguyãn cháút træåïc,ï laìmì cho pha loííng ngheìoì cáúu tæíí naìyì vaì ì biãún âäøi thaìnhì pháönö âãún âiãøm cuìngì tinh E. Âãún âáy pha loíngí coìnì laûi seî î kãút tinh ra hai cáúu tæí í cuìngì mäüt luïc.ï d - Tam giaïcï Tam man : Trong caïcï hãû håüp kim coï ï giaíní âäö ö loaûi 1 ta veî î thãm mäüt tam giaïcï phuû âãø xaïcï âënh tyíí lãû cuíaí täø chæïcï cuìngì tinh cuîngî nhæ caïcï cáúu tæí í nguyãn cháút mäüt caïchï dãù daìngì æïngï våïiï caïcï thaìnhì pháönö khaïcï nhau. Tam giaïcï naìyì goüi laì ì tam giaïcï Tam - man (do Tam - man ngæåìiì Âæïcï âæa ra). Taûi âiãøm E täø chæïcï cuìngì tinh chiãúm 100%. Ta coi âoaûn EF bàòngò 100% (A + B), vç váûy caïc âæåìng song song våïiï EF seî î chè ra tè lãû cuíaí täø chæïcï cuìngì tinh tæång æïngï trong caïcï håüp kim. Tæång tæû nhæ váûy ta hoaìnì toaìnì coï ï thãø xaïcï âënh tyí í lãû caïcï cáúu tæí í A vaì B tæång æïng trong caïc håüp kim. e - Thiãn têch vuìng : Caïcï håüp kim coï ï giaíní âäö ö loaûi 1 thæåìngì xaíyí ra thiãn têch vuìngì khi kãút tinh, âàûc biãût laìì khi laìmì nguäüi cháûm (thiãn têch vuìngì laì ì sæû khaïcï nhau vãö ö thaìnhì pháönhoö ïaï hoüc giæîaî caïcï vuìngì khaïcï nhau cuíaí váût âuïc)ï 33
34. . Vê duû : Hãû håüp kim Pb - Sb nãúu chç kãút tinh ra træåïc noï seî chçm xuäúng âaïy khuän âuïc (J = 11,34 g/cm2). Stibi nãúu kãút tinh ra træåïc thç noï seî näøi lãn trãn(J = 6,69g/cm2). Do váûy phêa trãn váût âuïc giaìu Sb, phêa dæåïi giaìu Pb. Tuy nhiãn hiãûn tæåüng thiãn têch vuìng coï thãø khàõc phuûc âæåüc bàòng caïch laìm nguäüi tháût nhanh âãø khäng këp xaíy ra hiãûn tæåüng chçm näøi cuía caïc tinh thãø hay cho vaìo håüp kim loíng mäüt cháút âàûc biãût noï seî taûo ra bäü khung xæång træåïc (tyí troüng| håüp kim loíng), chuïng lå læíng trong håüp kim loíng ngàn caín quaï trçnh thiãn têch. A E B F Hçnh1.27 - Tam giaïc Tamman 2-Giaín âäö pha hai cáúu tæí hoaìn toaìn hoìa tan vaìo nhau, khäng taûo thaình pha trung gian (giaín âäö loüai 2) : Säú cáúu tæí : A vaì B (C = 2) Säúpha coï thãø taûo thaình : håüp kim loíng hoìa tan vä haûn cuía A vaì B, dung dëch ràõn hoìa tan vä haûn cuía A vaì B laì D (P max = 2). Âæåìng AmB goüi laì âæåìng loíng, âæåìng AnB goüi laì âæåìng âàûc. Hãû Cu - Ni coï giaín âäö loaûi naìy. 0 1 2’ 1’ 2 3 Hçnh1.28-Giaín âäö pha loaûi 2, daûng täøng quaït (a), hãûCu-Ni (b) a - Xeït quaï trçnh kãút tinh cuía mäüt håüp kim cuû thãø (håüp kim 1) - Taûi nhiãût âäü æïng våïi 0 håüp kim täön taûi åí traûng thaïi loíng. 34
35. - Laìm nguäüi tæì 0 - 1 : quaï trçnh nguäüi cuía håüp kim loíng. - Taûi nhiãût âäü æïng våïi âiãøm 1 tæì håüp kim loíng kãút tinh ra dung dëch ràõn hoìa tan vä haûn cuía A vaì B laì D . - Laìm nguäüi trong khoaíng nhiãût âäü tæì 1 âãún âiãøm 2 dung dëch ràõn D sinh ra ngaìy caìng nhiãöu, thaình pháön hoïa hoüc cuía noï biãún âäøi theo âæåìng tæì 1 - 2', håüp kim loíng ngaìy caìng êt âi vaì thaình pháön hoïa hoüc biãún âäøi tæì 1' - 2. - Taûi nhiãût âäü æïng våïi âiãøm 2 håüp kim loíng hãút. - Laìm nguäüi tæì 2 - 3 laì quaï trçnh nguäüi cuía dung dëch ràõn D . Nháûn xeït : Caïc håüp kim coï giaín âäö loaûi 2 coï quy luáût kãút tinh nhæ sau : nãúu ta láúy âån vë laì cáúu tæí coï nhiãût âäü noïng chaíy cao hån thç âáöu tiãn tæì håüp kim loíng kãút tinh ra dung dëch ràõn giaìu cáúu tæí naìy hån, do váûy pha loíng coìn laûi seî ngheìo cáúu tæí naìy âi. Nhæng nãúu laìm nguäüi cháûm thç dung dëch ràõn taûo thaình biãún âäøi thaình pháön theo hæåïng ngheìo cáúu tæí naìy vaì cuäúi cuìng âaût thaình pháön håüp kim. b - Thiãn têch nhaïnh cáy (thiãn têch trong baín thán haût): Håüp kim coï gianí âäö loaûi 2 khi kãút tinh taûi mäùi nhiãût âäü khaïc nhau, thaình pháön hoïa hoüc cuía dung dëch ràôn cuîng khaïc nhau. Do âoïú bàòng caïch laìm nguäüi thäng thæåìng (nguäüi nhanh) haût kim loaûi âuïc taûo thaình seî khäng âäöng nháút vãö thaình pháön hoïa hoüc. Hiãûn tæåüng naìy goüi laì thiãn têch nhaïnh cáy (hay thiãn têch trong baín thán haût). Khàõc phuûc bàòng caïch laìm nguäüi cháûmhayuí khuãúch taïn sau khi âuïc. 3-Giaín âäö pha hai cáúu tæí hoìa tan coï haûn vaìo nhau, khäng taûo thaình pha trung gian (giaín âäö loaûi 3) : Säúcuáútæí : A vaì B (C = 2) Säú pha coï thãø taûo thaình : ( PMax = 3) Håüp kim loíng hoìa tan vä haûn cuía A vaì B D - dung dëch ràõn cuía B hoìa tan coï haûn trong cáúu tæí A, A(B) E - dung dëch ràõn cuía A hoìa tan coï haûn trong cáúu tæí B, B(A) Âæåìng AEB laì âæåìng loíng, ACDB laì âæåìng âàûc, CED laì âæåìng cuìng tinh. CF laì âæåìng giåïi haûn hoìa tan cuía B trong cáúu tæí A åí traûng thaïi ràõn, DG laì âæåìng giåïi haûn hoìa tan cuía A trong B åí traûng thaïi ràõn. Âiãøm E laì âiãøm cuìng tinh. Hãû håüp kim Ag - Cu vaì Pb - Sn coï giaín âäö loaûi naìy. Cuîng tæång tæû nhæ giaín âäö loaûi 1, nhiãût âäü chaíy cuía cáúu tæí báút kyì seî giaím âi nãúu âaî âæåüc thãm cáúu tæí thæï hai vaìo. Giaín âäö loüai 3 gäöm nhæ täøng håüp cuía hai giaín âäö loaûi 1 vaì loaûi 2. Coï thãø chia caïc håüp kim cuía hãû thaình ba nhoïm sau : a- Nhoïm chæïa ráút êt cáúu tæí thæï hai (coï thaình pháön nàòm bãn traïi F vaì bãn phaíi G), quaï trçnh kãút tinh giäúng giaín âäö loaûi 2, saín pháøm nháûn âæåüc laì dung dëch ràõn D vaì E . b - Nhoïm chæïa mäüt læåüng haûn chãúcáháúu tæí thæï 2 (thaìnphön nàòm trong khoaíng F y C' vaì Gy D'), ban âáöu kãút tinh ra dung dëch ràõn, nhæng khi nhiãût âäü tiãúp tuûc giaím âi tháúp hån âæåìng CF vaì DG thç do læåüng cáúu tæí hoìa tan laì quaï baîo hoìa nãn tiãút ra læåüng cáúu tæí thæìa dæåïi daûng dung dëch ràõn thæï cáúp (D thæìa B tiãút ra E II, E thæìa A tiãút ra D II). Ta xeït quaï trçnh kãút tinh cuía håüp kim I : 35
36. I II A 1 1’ L B 1’ 1 L+D E L+E 2 D C 2 2’ E 3 D+EII ) E+DII D E II II + E +(D+E) D +(D+E) D ( + + D 100%A E 100%B F 4 C’ 3 E’ D’ G %B Hinh 1.29-Giaín âäö pha loaûi 3 daûng täøng quaït (a), hãû Pb-Sn (b) - Taûi nhiãût âäü æïng våïi 0 : håüp kim åí traûng thaïi loíng - Laìm nguäüi tæì nhiãût âäü æïng våïi âiãøm 0 âãún 1, quaï trçnh nguäüi cuía håüp kim loíng. - Taûi nhiãût âäü æïng våïi âiãøm 1, tæì håüp kim loíng kãút tinh ra dung dëch ràõn D , coï thaình pháön xaïc âënh taûi âiãøm 1'. - Laìm nguäüi tæì nhiãût âäü æïng våïi âiãøm 1 âãún âiãøm 2, dung dëch ràõn D sinh ra ngaìy caìngnhiãöu, thaình pháön cuía noï biãún âäøi theo âæåìng tæì 1' - 2, håüpim k loíng ngaìy caìng êt âi, thaình pháöm cuía noï biãún âäøi theo âæåìng tæì 2 - 2'. - Taûi nhiãût âäü æïng våïi âiãøm 2 håüp kim loíng hãút. - Laìm nguäüi tæì 2 âãún 3 laì quaï trçnh nguäüi cuíad ung d ë ch ràõn D . - Taûi nhiãût âäü æïng våïi âiãøm 3 do læåüng hoìa tan cuía B vaìo A laì quaï baîo hoìa nãn B thæìa âæåüc tiãút ra dæåïi daûng dung dëch ràõn E II (D o E II) - Taûi nhiãût âäü thæåìng saín pháøm nháûn âæåüc laì D + E II c - Nhoïm chæïa mäüt læåüng låïn cáúu tæí thæï hai (coï thaình pháön nàòm trong khoaíng C'y D') b a n âáöu kãút tinh ra dung dëch ràõn (D hay E ), pha loíng coìn laûi biãún âäøi thaình pháön theo âæåìng loíng âãún âiãøm E vaì kãút tinh ra täø chæïc cuìng tinh. Khi nhiãût âäü haû xuäúng tháúp hån âæåìng CF vaì DG cuîng coï quaï trçnh tiãút ra cáúu tæí hoìa tan thæìa dæåïi daûng E II vaì D II. 36
37. Quaï trçnh kãút tinh cuía nhoïm naìy giäúng giaín âäö loaûi 1. Xeït quaï trçnh kãút tinh cuía håüp kim II. - Taûi nhiãût âäü æïng våïi âiãøm 0 håüp kim åí traûng thaïi loíng - Laìmnguäüi tæì nhiãût âäü æïng våïi âiãøm 0 âãún diãøm 1, laì quaï trçnh nguäüi cuía håüp kim loíng. - Taûi nhiãût âäü æïng våïi âiãøm 1 tæì håüp kim loíng kãút tinh ra dug dëch ràõn D coï thaình pháön taûi 1'. - Laìm nguäüi tæì nhiãût âäü æïng våïi âiãøm 1 âãún âiãøm 2 dung dëch ràõn D sinh ra ngaìy caìng nhiãöu, thaình pháön cuía noï thay âäøi theo âæåìng tæì 1' - C. Håüp kim loíng ngaìy caìng êt âi, thaình pháön cuía noï thay âäøi tæì 1 - E. - Taûi nhiãût âäü æïng våïi âiãøm 2, håüpimkloíng coìn laûi coï thaình pháön taûi E seî kãút tinh âäöng thåìi ra hai dung dëch ràõn D C vaì E D cuìng mäüt luïc. Quaï trçnh naìy diãùn ra taûi nhiãût âäü khäng âäøi. LE o (D C + E D) - Laìm nguäüitæì nhiãûtiã âäü æïng våïiâ øm 2 âãún 3 do læåüng cáúu tæí hoìa tan laì quaï baîo hoìa nãn coï quaï trçnh tiãút ra E II tæì D vaì D II. tæì E . Tuy nhiãn D II. âæåüc tiãút ra tæì E trong cuìng tinh, nàòm láùn läünvåïi D C nãn khäng nhçn tháúy âæåc.ü Do váûy täø chæïc nháûn âæåüc åí nhiãût âäü thæåìng laì D + E II + (D + E ). 4-Giaín âäö pha hai cáúu tæí hoaìn toaìn khäng hoìa tan vaìo nhau, taûo thaình håüp cháút hoïa hoüc äøn âënh (giaín âäö loaûi 4) : Caïc cáúu tæí : A vaì B (C = 2) Caïc pha coï thãø taûo thaình : håüp kim loíng, cáúu tæí A, B vaì håüp cháút hoïa hoüc cuía chuïng laì AmBn (kyï hiãûu laì H). Håüp cháút hoïa hoüc H coï nhiãût âäü noïng chaíy riãng, thaình pháön xaïc âënh vaì khäng thãø hoìa tan thãm cáúu tæí A, B. Hãû håüp kim Mg - Si thuäüc loaûi naìy. Nghiãn cæïu quaï trçnh kãút tinh cuía håüp kim coï giaín âäö loaûi naìy ta âæa vãö nghiãn cæïu hai giaín âäö pha loaûi 1 laì A-H vaì H-B (H âæåüc xem laì mäüt cáúu tæí âäüc láûp) Hçnh1.30 -Giaín âäö pha loaûi 4, daûng täøng quaït (a), hãû Mg-Cu (b) 5-Quan hãû giæîa daûng giaín âäö pha vaì tênh cháút cuía håüp kim : Caïc loaûi giaín âäö pha khaïc nhau coï mäúi quan hãû giæîa daûng cuía giaín âäö vaì tênh cháút cuía håüp kim hoaìn toaìn khaïc nhau. Ta biãút ràòng pha thaình pháön laì pha taûo nãn täø chæïc 37
38. cuía håüp kim. Khi håüp kim coï täø chæïc mäüt pha thç pha thaình pháön duy nháút âoï âäöng nháút våïi håüp kim, tæïc laì tênh cháút cuía noï chênh laì tênh cháút cuía håüp kim. Træåìng håüp coï täø chæïc gäöm nhiãöu pha thç tênh cháút cuía cuía håüp kim laì sæû täøng håüp tênh cháút cuía caïc pha thaìn h pháön. Ta seî xem xeït cuû thãø mäúi quan hãû giæîa daûng cuía giaín âäö pha våïi tênh cháút cuía håüp kim nhæ thãú naìo. a - Giaín âäö loaûi 1 : - Cå lyï tênh : Tênh cháút cuía håüp kim laì trung gian giæîatênh cháút cuía tinh thãø A vaì tinh thãø B, tæïc laì tinh thãø naìo coï tyí lãû caìng låïn thç seî aính hæåíng caìng nhiãöu âãún tinh cháút cuía noï. Cuû thãø nhæ sau : Tênh cháút håüp kim = %A X t/c A + %B X t/c B Tênh cháút cuía håüp kim phuû thuäüc vaìo thaình pháön theo quy luáût báûc nháút. -Tênh cäng nghãû : * Tênh âuïc cuía håüp kim noïi chung täútvçâäü chaíy loaîng cao, nhiãût âäü noïng chaíy tháúp,kãút tinh trong mäüt khoaíng nhiãût âäü êt gáy co ngoït. * Tênh cháút gia cäng aïp læûc khäng cao. * Tênh gia cäng càõt goüt täút, phoi dãù gaîy. b - Giaín âäö loaûi 2 : - Cå lyï tênh : Mäúi quan hãû giæîa tênh cháút vaì thaình pháön theo quy luáût báûc hai. Âæåìng cong biãøu diãùn coï cæûc âaûi taûi 50% thaình pháön, âäü bãön vaì âäü cæïng âãöu cao hån cáúu tæí thaình pháön. Âiãûn tråí tàng maûnh theo thaình pháön cháút hoìa tan. - Tênh cäng nghãû : * Tênh âuïc xáúuvçkhaí nàng âiãön âáöy khuän khäng cao, khoaíng âäng thæåìng låïn. * Tênh gia cäng aïp læûc täút vç khaï deío dai. * Tênh gia cäng càõtgoüt xáúu vç âä übãön, âäü cæïng cao, deío phoi khoï gaîy c - Giaín âäö loaûi 3 : Mäúi quan hãû naìy laì täøng håüp cuía hai loaûi trãn. d - Giaín âäö loaûi 4 : Mäúi quan hãû giæîa tênh cháút vaì thaình pháön co ï daûng âæåìng thàóng vaì âiãøm cæûc âaûi æïng våïi thaình pháön cuía håüp cháút hoïa hoüc H. 1.4.4.Giaínâäö pha Fe - C (Fe - Fe3C) : Theïp vaì gang laì caïc váût liãûu chuí yãúu sæí duûng trong ngaình cå khê. Cåí såí âãø nghiãn cæïu vaì nhiãût luyãûn chuïng laì giaín âäö pha Fe -C. Vç váûy ta cáön phaíi nghiãn cæïu kyî caìng giaín âäö naìy. 1-Cáúu tæí sàõt : Sàõt laì nguyãn täú coï khaï nhiãöu trong tæû nhiãn. Hiãûn taûi ngæåìitaâaî luyãûn âæåüc sàõt våïi âäü saûch 99,99999% Fe. Trong thæûc tãú saín xuáútngæåìi ta thæåìng nghiãn cæïu våïi sàõt coï læåüng chæïa 99,8 - 99,9%. Sàõtnaìy goüi laì sàõt nguy ãn cháút kyî thuáût (sàõt am kä) a- Cå tênh : Sàõt laì nguyãn täúcoï cå tênh khaï cao, cuû thãø nhæ sau : 2 -Giåïi haûn bãön keïo : V b = 250 MN/m (MPa) 2 - Giåïi haûn chaíy quy æåïc : V 0,2 = 120MN/m -Âäü giaîn daìi tæång âäúi : G % = 50 38
39. Hçnh 1.31-Tênh cháút cuía váût liãûu vaì giaín âäö pha. - Âäü thàõt tyí âäúi : \ % =85 2 - Âäü dai va âáûp : ak = 3000 Kj/m - Âäü cæïng HB = 80 b - Tênh âa hçnh cuía sàõt : Sàõt laì kim loaûi coï tênh âa hçnh, noï coï hai kiãøu maûng tinh thãø åí caïc khoaíng nhiãût âäü khaïc nhau : - Maûng láûp phæång tám khäúi täön taûi åí nhiãût âäü : 39
40. +Nhoí hån 911oC goüi laì sàõt an pha coï a = 2,68 Kx. Dæåïi 768oC coï tæì tênh, cao hån nhiãût âäü naìy máút tæì tênh. Taûi nhiãût âäü cao hån 768oC goüi laì sàõt bã ta, coï a = 2,90Kx. +Tæì 1392oC âãún 1539oC goüi laì sàõt âen ta coï a = 2,93Kx. -Maûng láûp phæång tám màût täön taûi åí nhiãût âäü : 911oC < to < 1392oC goüi laì sàõt gamma, coï a = 3,56 Kx. c-Khaí nàng hoìa tan caïc bon cuía sàõt : Hai loaûi maûng tinh thãø cuía sàõt coï khaí nàng hoìa tan caïc bon dæåïi daûng xen keî khaïc nhau. Âæåìng kênh nguyãn tæí caïc bon laì 1,54Kx. Trong khi âoï läù häøng låïn nháút trong maûng tám khäúi coï d = 0,64Kx. Maûng láûp phæång tám màût coï säú läù häøng êt hån nhæng kêch thæåïc laûi låïn hån, d = 1,02Kx. Vãö nguyãn tàõc thç sàõt khäng thãø hoìa tan caïc bon âæåüc. Tuy nhiãn trong thæûc tãú sàõt an pha hoìa tan âæåüc 0,02%C åí 727oC, sàõt âen ta hoìa tan 0,10%C åí 1499oC. Sàõt gama hoìa tan 2,14%C åí 1147OC. Ngæåìi ta cho ràòng caïc bon chui vaìo nåi coï nhiãöu sai lãûch maûng nháút. Våïi sàõt gama coï thãø hoìa tan täúi âa khoaíng 10% nguyãn tæí sàõt. 2-Cáúu tæí caïc bon : a- Caïc daûng täön taûi cuía caïc bon : Trong tæû nhiãn caïc bon täön taûi dæåïibadaûng : than âaï (vä âënh hçnh), kim cæång vaì graphêt (coï cáúu taûo maûng tinh thãø). Trong håüp kim Fe - C caïc bon chè täön taûi tæû do åí daûng graphêt (trong caïc loaûi gang coï graphêt). b - Tæång taïc hoïa hoüc giæîa sàõt vaì caïc bon : Khi læåüng hoìa tan cuía caïc bon vaìo sàõt væåüt quaï giåïi haûn cuía dung dëch ràõn thç seî taûo nãn caïc håüp cháút hoïa hoüc : Fe3C (6,67%C), Fe2C (9,67%C) vaì FeC (17,67%C). Tuy nhiãn trong håüp kim sàõt caïc bon do chè sæí duûng åí giåïi haûn khoaíng 5%C nãn chè coï Fe3C vaì håüp cháút naìy coï tãn laì xãmentit. Xãmentit laì pha xen keî coï kiãøu maûng phæïc taûp, nhiãût âäü noïng chaíy khoaíng 1250oC vaì coï âäü cæïng cao khoaíng 800HB. ÅÍ nhiãût âäü nhoí hån 217oC coï tæì tênh. Låïn hån nhiãût âäünaìy máút tæì tênh. Khi hoìa tan thãm caïc nguyãn täú håüp kim (Cr, Mn, W ) dæåïi daûng thay thãú ta coï xãmentit håüp kim (nguyãn täú håüp kim thay vaìovëtrê cuía sàõt). 3-Giaín âäö pha Fe - C (Fe - Fe3C) : a - Daûng täøng quaït cuía giaín âäö pha Fe - C : Chuïng ta chè nghiãn cæïu giaín âäö pha chæïa 6,67%Cnãncoìn goüi laì giaín âäö pha Fe - Fe3C. Daûng cuía giaín âäö pha naìy thoaût nhçn khaï phæïc taûp, tuy nhiãn nãúu phán têch ra thç noï laì täøng håüp cuía bäún loaûi giaín âäö pha âaî nghiãn cæïu træåïc âáy. Kyï hiãûu caïc âiãøm vaì toüa âäü cuía chuïng âaî âæåücquäúc tãú hoïa. Cuû thãø nhæ sau : Caïc âæåìng trãn giaín âäö pha : -ABCD laì âæåìng loíng. -AÛHECF laì âæåìng âàûc. - ECF laì âæåìng cuìng tinh, taûi nhiãût âäü naìy xaíy ra phaín æïng cuìng tinh (eutectie) - PSK laì âæåìng cuìng têch, taûi âáy xaíy ra phaín æïng cuìng têch (eutectoid). - SE laì giåïi haûn hoìa tan cuía caïc bon trong sàõt gamma. - PQ laì giåïi haûn hoìa tan cuía caïc bon trong sàõt an pha. 40
41. Hçnh1.32 -Giaín âäö pha Fe-C (Fe-Fe3C) Âiãøm %C Nhiãût âä oC Âiãøm %C Nhiãûtâäü0C A 0 1539 B0,50 1499 C 4,30 1147 D 6,67 1250 E 2,14 1147 F 6,67 1147 G 0 911 H 0,10 1499 J 0,16 1499 K 6,67 727 L 6,67 0 N 0 1392 P 0,02 727 Q 0,006 0 S 0,80 727 b - Caïcï chuyãøn biãún xaíyí ra khi laìmì nguäüi cháûm : Trong giaíní âäö ö pha Fe - Fe3C coï âáöyö âuí í caïcï chuyãøn biãún maì ì ta âaî î nghiãn cæïuï åí í pháönö træåïcï âáy. Khi laìmì nguäüihácûmcoï ca cï chuyãøn biãún sau : 41
42. - Chuyãøn biãún bao tinh : xaíy ra taûi nhiãût âäü 1499oC trong caïc håüp kim coï 0,10 y 0,50%C (tæång æïng âæåìng HJB). G H +LB lJ J hay G 0,10 + L 0,50 l J 0,16 Trong thæûc tãú ta khäng âãø yï âãún chuyãøn biãún naìy vç noï xaíy ra åí nhiãût âäü ráút cao vaì håüp kim coìn mäüt pháön åí traûng thaïi loíng, noï khäng aính hæåíng gç âãún täø chæïc theïp khi gia cäng vaì sæí duûng. - Chuyãøn biãún cuìng tinh : xaíy ra åí nhiãût âäü 1147oC trong caïc håüp kim coï læåüng caïc bon låïnhån2,14% (tæång æïng âæåìng ECF). LC l (J E4,3 + Fe3CF ) hay Ll (J 2,14 + Fe3C6,67 ) -Chuyãøn biãún cuìng têch : xaíy ra taûi nhiãût âäü 727oC, coï háöu hãút trong caïc håüp kim (âæåìng PSK). J S l (D P + Fe3CK)hay J 0,8 l (D 0,02 + Fe3C6,67) - Sæû tiãút ra pha Fe3C dæ ra khoíi dung dëch ràõn : Xaíy ra trong dung dëch ràõn FeJ theo âæåìng ES vaì trong FeD theo âæåìng PQ. c - Caïc täø chæïc cuía håüp kim Fe - Fe3C : -Täø chæïc mäüt pha : * Pherit (kyï hiãûu D , F hay FeD ) : laì dung dëch ràõn xen keî cuía caïc bon trong FeD , coï kiãøu maûng láûp phæång tám khäúi. Laì pha deío, dai, mãöm vaì keïm bãön, åí nhiãût âäü nhoí hån 768o C coï tæì tênh, cao hån nhiãût âäü naìy máút tæì tênh. Khi hoìa tan thãm caïc nguyãn täú håüp kim Mn, Si, Ni âäü bãön cuía noï tàng lãn, âäüdeío dai giaím âi vaì goüi laì phe rit håüp knim. Pherit laì pha täö taûi åí nhiãtû âäü thæåìng, chiãúm tyí lãû khaï låïn (khoaíngt 90%) nãn aính khaï nhiãöu âãún cå tênh cuía håüp kim. Täø chæïc cuía noï laì caïc haût saïng, âa caûnh. Goüi laì phe rit xuáút phaït tæì tiãúng Latinh ferum nghéa laì sàõt. ` HÇnh 1.33-Täø chæïc tãú vi cuía ferit (a) vaì austenit (b). *Austenit >kyï hiãûu J , As, FeJ (C)@ : laì dung dëch ràõn xen keî cuía caïc bon trong FeJ coï maûng láûp phæång tám màût. Laì pha ráút deío vaì dai, âäü cæïng tháúp. Noï khäng coï tæì tênh vaì khäng täön taûi åí nhiãût âäü tháúp hån 727oC trong håüp kim sàõt caïc bon nguyãn cháút, chè täön taûi åí dæåïi nhiãût âäü naìy trong caïc håüp kim chæïa mäüt læåüng âaïng kãø Mn, Ni Tuy khäng täön taûi åí nhiãût âäü thæåìng nhæng coï vai troì quyãút âënh trong biãún daûng noïng vaì 42
43. nhiãût luyãûn theïp. Täø chæïc cuía noï laì caïc haût saïng coï song tinh. Tãn goüi austenit âãø kyí niãûm nhaì váût liãûu hoüc ngæåìi Anh : Räbe Ästen. *Xãmentit (kyï hiãûu Xã, Fe3C) : laì pha xen keî våïi kiãøu maûng phæïc taûp, chæïa 6,67%C vaì coï cäng thæïc Fe3C, tæång æïng våïi âæåìng DFKL. Xãmentit laì pha cæïng, doìn, åí nhiãût âäü nhoí hån 217o C coï tæì tênh, cao hån nhiãût âäü naìy máút tæì tênh. Cuìng våïi ferit, noï taûo nãn caïc täø chæïc khaïc nhau cuía håüp kim Fe - C. Xãmentêt xuáút phaït tæì tãn goüi ceïment coï nghéa laì cæïng.Ta phán biãût ra bäún loaûi xãmentit : + Xãmentit thæï nháút : (XãI, Fe3CI) : âæåüc taûo thaình tæì håüp kim loíng do giaím näöng âäü caïc bon trong håüp kim loíng theo âæåìng DC khi nhiãût âäü giaím. Noï chè coï trong caïc håüp kim chæïa > 4,3%C. Do taûo thaình tæì traûng thaïi loíng vaì åí nhiãût âäü cao nãn coï daûng thàóng, thä to. + Xãmentit thæï hai : (XãII, Fe3CII) : âæåüc taûo thaình do giaím näöng âäü caïc bon trong austenit theo âæåìng ES khi haû nhiãût âäü tæì 1147oC âãún 727oC, noï sinh ra trong caïc håüp kim coï > 0,80%C vaì tháúy roî nháút trong caïc håüp kim chæïa tæì 0,80 âãún 2,14%C. Do taûo thaình åí nhiãût âäü khäng cao làõm vaì tæì traûng thaïi ràõn nãn kêch thæåïc nhoí mën, thæåìng coï daûng læåïi bao quanh haût peclit (austenit). Hçnh1.34 -Täø chæïc xãmentit 2 daûng læåïi åí theïp sau cuìng têch + Xãmen tit thæï ba : (XãIII,, Fe3CIII) : âæåüc taûo thaình khi giaím näöng âäü caïc bon trong ferit theo âæåìng PQ khi haû nhiãût âäütæì 727oC, tháúy roî nháút trong caïc håüp kim nhoí hån 0,02%C. Do taûo thaình åí nhiãût âäü ráút tháúp nãn kêch thæåïc ráút nhoí mën, säú læåüng khäng âaïng kãø, trong thæûc tãú ta boí qua noï. +Xãmentit cuìng têch : âæåüc taûo thaình do chuyãøn biãún cuìng têch austenit thaình peïc lit, noï coï vai troì ráút quan troüng trong caïc håüp kim sàõt caïc bon. -Caïc täø chæïc hai pha : *Peclêt [kyï hiãûu P hay (FeĮ +Fe3C)] : laì häùn håüp cå hoüc cuìng têch cuía phe rêt vaì xãmentit âæåüc taûo ra tæì chuyãøn biãún cuìng têch cuía austenit taûi 7270C. Trong peïc lêt coï 88% F vaì 12% Xã. Peïc lêt khaï bãön vaì cæïng nhæng cuîng âuí âäü deío dai âaïp æïng âæåüc caïc yãu cáöu cuía váût liãûu kãút cáúu vaì duûng cuû. Tuìy thuäüc hçnh daûng cuía xãmentêt, peïc lêt âæåüc 43
44. chia ra laìm hai loaûi laì peïc lêt táúm vaì peïc lêt haût. Nãúu xãmentit åí daûng táúm goüi laì peïc lêt táúm, coï âäü cæïng cao hån, âáy laì daûng thæåìng gàûp trong thæûc tãú. Nãúu xãmentit åí daûng haût goüi laì peïc lit haût, âäü cæïng tháúp hån, dãù càõt goüt, keïm äøn âënh. Peïc lêt haût êt gàûp trong thæûc tãú, chè nháûn âæåüc trong caïc âiãöukiãûn cuû thãø (uí cáöu hoïa). Peïc lêt haût coï tênh äøn âënh cao hån peïc lêt táúm. Tãn goüi peïc lêt xuáút phaït tæì peard coï nghéa laì vàòn hay maìu xaì cæì. J 0,80 o (D 0,02 + Fe3C6,67) Hçnh 1.35- Täø chæïc tãú vi cuía peclit táúm (a) vaì peclit haût (b). *Lãâãburit [Lã hay (J + Fe3C), (P +Fe3C)] : laì häùn håüp cå hoüc cuìng tinh cuía austenit vaì xãmentit âæåüctaûo thaình tæì håüpü kim loíng chæïa 4,30%C taûi 1147oC. Khi laìm o nguäüi dæåïi 727 C do chuyãøn biãún Jo P nãn täø chæïc cuía lãâãburit gäöm (P + Fe3C). L4,30 o (J 2,14 + Fe3C6,67 ) Lãâãburit coï daûng hçnh da baïo, ráút cæïng vaì doìn nãn thæåìng goüi laì täø chæïc da baïo. Tãn goüi lãâãburit laì âãø kyí niãûm nhaì luyãûn kim ngæåìi Âæïc : Lãâãbua. d-Mäüt säú quy æåïc : -Theïp vaì gang : *Theïp laì håüp kim cuía sàtõ vaì caïc bon våïi haìm læåüng caïc bon nhoí hån 2,14%. Ngoaìi ra coìn coï thãm mäüt säú êt caïc nguyãn täú khaïc : Mn, Si, P, S *Gang laì håüp kim cuía sàõt vaì caïc bon våïi haìm læåüng caïc bon låïn hån 2,14%. Ngoaìi ra coìn coï thãm mäüt säú êt caïc nguyãn täú khaïc : Mn, Si, P, S Gang coï täø chæïc tæång æïng våïi giaín âäö pha Fe-C goüi laì gang tràõng (màût gaîy cuía noï coï maìu saïng tràõng, âoï laì maìu cuía xãmentit). Gang tràõng ráút cæïng vaì doìn, khäng thãø gia cäng càõt goüt âæåüc. Ranh giåïi âãø phán chia theïp vaì gang laì âiãøm E trãn giaín âäö pha Fe-C. Càn cæï vaìo haìm læåüng caïc bon coï trong gang vaì theïp ta phán chia chuïng thaình nhiãöu loaûi khaïc nhau. Theïp âæåüc chia ra laìm ba loaûi : +Theïp træåïc cuìng têch : laì loaûi theïp coï haìm læåüng caïc bon nhoí hån 0,80%C, täø chæïc cán bàòng gäöm phe rit vaì peïc lit. +Theïp cuìng têch : laì loaûi theïp coï haìm læåüng caïc bon bàòng 0,80%C, täø chæïc cán bàòng laì peïc lit. 44
45. +Theïp sau cuìng têch : laì loaûi theïp coï haìm læåüng caïc bon låïn hån 0,80%C, täø chæïc cán bàòng gäöm peïc lit vaì xãmentêt thæï hai. Hçnh 1.36- Täø chæïc tãú vi cuía theïp træåïc cuìng têch. Gang tràõng âæåüc chia ra laìm ba loaûi : +Gang tràõng træåïc cuìng tinh : laì loaûi gang coï haìm læåüng caïc bon nhoí hån 4,30%C, täø chæïc cán bàòng gäöm coï peclit, xãmentit thæï hai vaì lãâãburit. +Gang tràõng cuìng tinh : laì loaûi gang coï haìm læåüng caïc bon bàòng 4,30%C, täø chæïc cán bàòng laì lãâãburit. +Gang tràõng sau cuìng tinh : laì loaûi gang coï haìm læåüng caïc bon låïn hån 4,30%C, täø chæïc cán bàòng gäöm xãmentit thæï nháút vaì lãâãburit. -Caïc âiãøm tåïi haûn : Caïc nhiãût âäü æïng våïi caïc chuyãøn biãún pha åí traûng thaïi ràõn trong håüp kim sàõt caïc bon (chuí yãúu duìng cho theïp) goüi laì caïc âiãøm tåïi haûn, chuïng âæåüc kyï hiãûu bàòng chæî A (viãút tàõt tæì tiãúng Phaïp arãt coï nghéa laì dæìng vç khi coï chuyãønbiãún pha nhiãût âäü bë dæìng laûi) keìm theo caïc säú thæï tæû 0, 1, 2, 3, 4 vaì cm. Gäöm coï caïc âiãøm tåïi haûn sau âáy : o *A0 - (217 C) laì nhiãût âäü chuyãøn biãún tæì cuía xãmentit, tháúp hån nhiãût âäü naìy xãmentit coï tæì tênh, cao hån nhiãût âäü naìy xãmentit máút tæì tênh. o *A1 - (727 C) æïng våïi âæåìng PSK laì nhiãût âäü chuyãøn biãún austenit l peclit coï trong táút caí caïc loaûi theïp. o *A2 - (768 C) coìn goüi laì âiãøm Curi, æïng våïi âæåìng MO, laì âiãøm chuyãøn biãún tæì cuía phe rit, tháúphånnhiãût âäü naìy phe rit coï tæì tênh, cao hån nhiãût âäü naìy máút tæì tênh . o o *A3 - æïng våïi âæåìng GS (911 C y 727 C) laì âæåìng bàõt âáöu tiãút ra phe rit tæì austenit khi laìm nguäüi vaì kãút thuïc hoìa tan phe rit vaìo austenit khi nung noïng, chè coï trong theïp træåïc cuìng têch. o o *Acm - æïng våïi âæåìng ES (1147 C y 727 C) laì âæåìng bàõt âáöu tiãút ra xãmentêt tæì austenit khi laìm nguäüi vaì kãút thuïc hoìa tan xãmentit vaìo austenit khi nung noïng, coï trong theïp sau cuìng têch vaì gang. o *A4 - æïng våïi âæåìng NJ (1499 y 1392 C) æïng våïi chuyãøn biãún GJl Trong táút caí caïc âiãøm tåïi haûn trãn thç caïc âiãøm A1, A3 vaì Acm âæåüc sæí duûng nhiãöu nháút vaì chuí yãúu khi nhiãût luyãûn theïp. Tuy nhiãn caïc giaï trë vãö nhiãût âäü nãu trãn chè âuïng 45
46. a) b) Hçnh1.36 -Täø chæïc tãú vi cuía gang tràõng a)Gang tràõng træåïc cuìng tinh b)Gang tràõng cuìng tinh c)gang tràõng sau cuìng tinh c) trong traûng thaïi cán bàòng (nung noïng hay laìm nguäüi vä cuìng cháûm, täúc âäü nung noïng hay laìm nguäüi o0). Trong thæûc tãú täúc âäü nung noïng hay laìm nguäüi thæåìng coï giaï trë xaïc âënh nãn khäng phuì håüp. Tæång tæû nhæ hiãûn tæåüng quaï nguäüi (khi kãút tinh) hay quaï nung (khi noïng chaíy) caïc âiãøm tåïi haûn naìy cuîng tháúp hån hay cao hån khi laìm nguäüi hay nung noïng, sæû khaïcbiãût naìy caìng låïn khi täúc âäü caìng cao. Âãø phán biãût cuìng mäüt âiãøm tåïi haûn cho hai træåìng håüp khi laìm nguäüi vaì nung noïng ta thãm vaìo chæî r (refroidissement) khi laìm nguäüi vaì c (chauffage) khi nung noïng. Våïi mäüt loaûi theïp nháút âënh bao giåì ta cuîng coï : Ar1 < A1 <Ac1 vaì Ar3 < A3 < Ac3 caïc giaï trë A tênh theo giaín âäö pha, Ar phuû thuäüc vaìo täúc âäü nguäüi, Ac phuû thuäüc täúc âäü nung. -Tênh gáön âuïng haìm læåüng caïc bon cuía theïp træåïc cuìng têch qua täø chæïc cán bàòng : Âäúi våïi theïp træåïc cuìng têch trong mäüt vaìi træåìng håüp cáön thiãút ta coï thãø tênh gáön âuïng læåüng caïc bon coï trong theïp qua täø chæïc cán bàòng cuía noï. Vê duû:trong täø chæïc tãú vi cuía mäüt loaûi theïp ta tháúy pháön täúi (peïclit) chiãøm 3/4 diãûn têch, coìn pháön saïng (phe rit) chiãúm 1/4 thç læåüng caïc bon trong âoï tênh nhæ sau : *Læåüng caïc b o n c oï trong phe rit : 25% x 0,006% = 0,015 % | 0% *Læåüng caïc bon coï trong peclit : 75% x 0,80% = 0,60%C Váûy læåüng caïc bon coï trong theïp naìy gáön âuïng bàòng 0,60%C 46