ch3 gian do-pha

36

PhÇn II Hîp kim vµ biÕn ®æi tæ chøc

Ch−¬ng 3 Hîp kim vµ gi¶n ®å pha 3.1.3.1.3.1.3.1. CÊu tróc tinh thÓ cña hîp kimCÊu tróc tinh thÓ cña hîp kimCÊu tróc tinh thÓ cña hîp kimCÊu tróc tinh thÓ cña hîp kim 3.1.1.3.1.1.3.1.1.3.1.1. Kh¸i niÖ m vÒ hîp kimKh¸i niÖ m vÒ hîp kimKh¸i niÖ m vÒ hîp kimKh¸i niÖ m vÒ hîp kim a.a.a.a. §Þ nh nghÜ a§Þ nh nghÜ a§Þ nh nghÜ a§Þ nh nghÜ a Hîp kim lµ hçn hîp cña kim lo¹i víi mét hoÆc nhiÒ u kim lo¹i hoÆc ¸ kim kh¸c. La t«ng= hîp kim Cu + Zn → hîp kim ®¬n gi¶ n chØ gåm 2 nguyª n tè Gang: Fe+Mn+Si vµ C+P+S, nguyª n tè chÝ nh lµ Fe (kim lo¹ i) → hîp kim phøc t¹ p. Nguyª n tè kim lo¹ i chÝ nh (> 50%) ®−îc gäi lµ nÒ n hay nguyª n tè c¬ së . b.b.b.b. −u viÖ t cña hîp kimu viÖ t cña hîp kimu viÖ t cña hîp kimu viÖ t cña hîp kim so víi kim lo¹i so víi kim lo¹i so víi kim lo¹i so víi kim lo¹i Hîp kim: ®é bÒ n, ®é cøng, tÝ nh chèng mµ i mßn cao h¬n, tÝ nh c«ng nghÖ tèt h¬n: ®óc, c¾ t gät, nhiÖ t luyÖ n ®Ó ho¸ bÒ n tèt h¬n, rÎ h¬n. Kim lo¹ i nguyª n chÊ t: dÉ n nhiÖ t, dÉ n ®iÖ n tèt (d© y dÉ n, trang søc, ®iÖ n cùc Pt, Au) c.c.c.c. Mét sè kh¸i niÖ mMét sè kh¸i niÖ mMét sè kh¸i niÖ mMét sè kh¸i niÖ m • Pha: cïng cÊ u tróc, cïng tr¹ ng th¸ i, cïng kiÓ u vµ th«ng sè m¹ ng, c¸ c tÝ nh chÊ t c¬ - lý - hãa x¸ c ®Þ nh, ph© n c¸ ch nhau bëi mÆ t ph© n chia pha. • CÊ u tö lµ c¸ c phÇ n ®éc lË p cã khèi l−îng kh«ng ®æi, chóng t¹ o nª n c¸ c pha trong hîp kim. • HÖ lµ tË p hîp c¸ c pha, cã thÓ ë c© n b» ng hoÆ c kh«ng c© n b» ng. T¹ o thµ nh hçn hîp c¬ häc A + B KKKKhihihihi cã t−¬ng t¸c: cã t−¬ng t¸c: cã t−¬ng t¸c: cã t−¬ng t¸c: 2 tr−êng hîp x¶ y ra: - hßa tan thµ nh dung dÞ ch r¾ n, tæ chøc mét pha nh− kim lo¹ i nguyª n chÊ t (h× nh 3.2b) dung m«i - ph¶ n øng víi nhau thµ nh hîp chÊ t hãa häc, t¹ o thµ nh kiÓ u m¹ ng míi kh¸ c h¼ n. 3.1.2.3.1.2.3.1.2.3.1.2. Dung dÞ ch r¾nDung dÞ ch r¾nDung dÞ ch r¾nDung dÞ ch r¾n a. Kh¸i niÖ m a. Kh¸i niÖ m a. Kh¸i niÖ m a. Kh¸i niÖ m ---- ph©n lo¹i ph©n lo¹i ph©n lo¹i ph©n lo¹i §/n:§/n:§/n:§/n: lµ hîp kim trong ®ã 1 hay nhiÒ u nguyª n tè hoµ tan vµ o m¹ ng tinh thÓ cña kim lo¹ i chiÕ m ®a sè ®−îc gäi lµ nÒ n. Dung m«i chiÕ m ®a sè, nguyª n tè chiÕ m tû lÖ Ý t h¬n lµ chÊ t tan. §/®iÓ m:§/®iÓ m:§/®iÓ m:§/®iÓ m: kiÓ u m¹ ng cña dung m«i, nång ®é chÊ t tan cã thÓ thay ®æi trong mét ph¹ m vi mµ kh«ng lµ m mÊ t ®i sù ®ång nhÊ t ®ã. Dung dÞ ch r¾ n lµ cña B trong A: A(B), m¹ ng cña A.

• Tr¹ ng th¸ i kh«ng c© n b» ng (3) = kh«ng æn ®Þ nh: th−êng gÆ p: khi t«i→c¬ tÝ nh (bÒ n, cøng) cao h¬n, xu h−íng→(1&2) • Tr¹ ng th¸ i gi¶ æn ®Þ nh (2) muèn sang (1) ph¶ i th¾ ng ∆G • æn ®Þ nh (1). d.d.d.d. Ph©n lo¹i c¸c t−¬ng t¸cPh©n lo¹i c¸c t−¬ng t¸cPh©n lo¹i c¸c t−¬ng t¸cPh©n lo¹i c¸c t−¬ng t¸c ChÕ t¹ o hîp kim = nÊ u ch¶ y % x¸ c ®Þ nh råi lµ m nguéi. Tõ pha láng ®ång nhÊ t khi lµ m nguéi sÏ cã t−¬ng t¸ c t¹ o nª n c¸ c pha kh¸ c nhau.

∆G

1

3

2

H× nh 3.1. S¬ ®å c¸ c vÞ trÝ æn ®Þ nh (1), gi¶ æn ®Þ nh (2)

vµ kh«ng æn ®Þ nh (3)

37 C¸c kiÓ u:C¸c kiÓ u:C¸c kiÓ u:C¸c kiÓ u: thay thÕ vµ xen kÏ (h× nh 3.3) H× nh 3.3. S¬ ®å s¾p xÕp nguyªn tö hßa tan thay thÕ vµ xen kÏ vµo dung m«i cã m¹ng lËp ph−¬ng t©m mÆt, mÆt (100) b.b.b.b. Dung dÞ ch r¾n thay thÕDung dÞ ch r¾n thay thÕDung dÞ ch r¾n thay thÕDung dÞ ch r¾n thay thÕ

§/n:§/n:§/n:§/n: nguyª n tö chÊ t tan thay thÕ vÞ trÝ nguyª n tö dung m«i. §/kiÖ n:§/kiÖ n:§/kiÖ n:§/kiÖ n: sai kh¸ c dnguyª n tö kh«ng qu¸ 15%. TÝ nh chÊ t ho¸ lý t−¬ng tù nhau. Ph©n lo¹i:Ph©n lo¹i:Ph©n lo¹i:Ph©n lo¹i: theo giíi h¹ n h/tan gåm 2 lo¹ i: dd r¾ n hoµ tan cã h¹ n vµ dd r¾ n hoµ tan v« h¹ n

theo sù ph© n bè ng/tö chÊ t tan, cã 2 lo¹ i: dd r¾ n cã tr/tù vµ dd r¾ n o cã tr/tù GGGGiíi h¹n hßa tan lµ nång ®é chÊ t tan lín nhÊ t mµ vÉ n b¶ o tån ®−îc m¹ ng tinh thÓ . §iÒ u kiÖ n hoµ t§iÒ u kiÖ n hoµ t§iÒ u kiÖ n hoµ t§iÒ u kiÖ n hoµ tan v« h¹n:an v« h¹n:an v« h¹n:an v« h¹n: chØ cã thÓ (cã khi o) x¶ y ra khi tháa m· n c¶ 4 yÕ u tè sau:

H× nh 3.4. S¬ ®å thay thÕ ®Ó t¹o dung dÞch r¾n hßa tan v« h¹n gi÷a hai kim lo¹i A vµ B 1- cïng kiÓ u m¹ ng, 2-®−êng kÝ nh nguyª n tö kh¸ c nhau Ý t (< 8%) 3-tho¶ m· n giíi h¹ n nång ®é ®iÖ n tö: vÝ dô: m¹ ng lftm → Ce ≤ 1,36, lftk → Ce ≤ 1,48, 4-cã cïng ho¸ trÞ , tÝ nh © m ®iÖ n sai kh¸ c nhau Ý t. Ngoµ i ra, tÝ nh lý - hãa (®Æ c biÖ t lµ nhiÖ t ®é ch¶ y) gièng nhau → dÔ t¹ o thµ nh dung dÞ ch r¾ n hßa tan v« h¹ n. VÝ dô: Ag - Au (m¹ ng A1, ∆r = 0,20%, cïng nhãm IB), Cu - Ni (m¹ ng A1, ∆r = 2,70%, IB vµ VIII), Feα - Cr (m¹ ng A2, ∆r = 0,70%, VIB vµ VIII). DDDDung dÞ ch r¾n ung dÞ ch r¾n ung dÞ ch r¾n ung dÞ ch r¾n cãcãcãcã trËt tù trËt tù trËt tù trËt tù:::: c¸ c nguyª n tö chÊ t tan s¾ p xÕ p cã trË t tù trong m¹ ng tinh thÓ dung m«i, (®−îc nguéi rÊ t chË m trong kho¶ ng nO nhÊ t ®Þ nh). §a sè tr−êng hîp lµ kh«ng trË t tù. c.c.c.c. Dung dÞ ch r¾n xen kÏDung dÞ ch r¾n xen kÏDung dÞ ch r¾n xen kÏDung dÞ ch r¾n xen kÏ §/n:§/n:§/n:§/n: c¸ c nguyª n tö hßa tan n» m xen kÏ vµ o c¸ c lç hæng trong m¹ ng tinh thÓ dung m«i. §iÒ u kiÖ n:§iÒ u kiÖ n:§iÒ u kiÖ n:§iÒ u kiÖ n: b¸ n kÝ nh nguyª n tö chÊ t tan ph¶ i rÊ t nhá: N (0,071nm), C (0,077nm) vµ ®«i khi c¶ B (0,091nm) míi cã kh¶ n¨ ng xen kÏ vµ o c¸ c lç hæng gi÷a c¸ c nguyª n tö lín nh− Fe (0,1241nm), Cr (0,1249nm), W (0,1371nm), Mo (0,136nm),... Lç hæng lín nhÊ t trong m¹ ng A1 lµ lo¹ i 8 mÆ t chØ b» ng 0,414dng/tö , ngoµ i H, o cã ¸ kim nµ o bá lät → ®È y c¸ c nguyª n tö chñ bao quanh gi· n ra, g© y ra x« lÖ ch m¹ nh m¹ ng (h× nh 3.5). . chØ cã dung dÞ ch r¾ n xen hßa tan cã h¹ n. H× nh 3.5. Sù x« lÖch m¹ng trong dd r¾n: a. hßa tan thay thÕ khi rht > rchñ, b. hßa tan xen kÏ rht> rlç hæng d.d.d.d. C¸c ®Æc tÝ nh cña dung dÞ ch r¾nC¸c ®Æc tÝ nh cña dung dÞ ch r¾nC¸c ®Æc tÝ nh cña dung dÞ ch r¾nC¸c ®Æc tÝ nh cña dung dÞ ch r¾n Cã kiÓ u m¹ ng tinh thÓ cña kim lo¹ i dung m«i → cã ®Æ c tr−ng c¬, lý , hãa tÝ nh cña kim lo¹ i nÒ n: 1) M¹ ng tinh thÓ , ®¬n gi¶ n vµ xÝ t chÆ t (A1, A2...) cña kim lo¹ i víi liª n kÕ t kim lo¹ i 2) C¬ tÝ nh gièng kim lo¹ i c¬ së:

thay

thÕ

xen kÏ

a-th

ay th

Õ

b-xen kÏ

ban

®Ç

u

38 . dÎ o, cã gi¶ m ®i 1 chót song vÉ n ®ñ cao, dÔ biÕ n d¹ ng dÎ o, c¸ biÖ t t¨ ng ®é dÎ o: Cu(Zn) víi 30%Zn cßn dÎ o h¬n c¶ Cu → chi tiÕ t dË p s© u, ®å d¸ t = lat«ng . t¨ ng ®é bÒ n, ®é cøng, kh¶ n¨ ng chÞ u t¶ i h¬n h¼ n kim lo¹ i nguyª n chÊ t . nång ®é chÊ t tan cµ ng lín → dÎ o cµ ng gi¶ m, bÒ n cµ ng t¨ ng. Qu¸ lín → g© y ra gißn, dÔ bÞ g· y, vì → chän nång ®é thÝ ch hîp. 3) DÉ n nhiÖ t, dÉ n ®iÖ n tèt nh−ng kÐ m h¬n kim lo¹ i nguyª n chÊ t, thay ®æi tÝ nh chèng ¨ n mßn. Dung dÞ ch r¾ n lµ pha c¬ b¶ n chiÕ m tíi 90% thË m chÝ 100% trong vË t liÖ u kÕ t cÊ u. 3.1.3.3.1.3.3.1.3.3.1.3. Pha trung gianPha trung gianPha trung gianPha trung gian Trª n gi¶ n ®å pha 2 phÝ a lµ dung dÞ ch r¾ n, ë gi÷a lµ c¸ c pha trung gian. a.a.a.a. B¶n chÊt vµ ph©n lo¹iB¶n chÊt vµ ph©n lo¹iB¶n chÊt vµ ph©n lo¹iB¶n chÊt vµ ph©n lo¹i §Æ c ®iÓ m: 1) Cã m¹ ng tinh thÓ phøc t¹ p vµ kh¸ c h¼ n víi nguyª n tè thµ nh phÇ n

2) Cã tû lÖ chÝ nh x¸ c gi÷a c¸ c nguyª n tè theo c«ng thøc hãa häc AmBn 3) TÝ nh chÊ t : kh¸ c h¼ n c¸ c nguyª n tè thµ nh phÇ n → gißn 4) Cã nhiÖ t ®é ch¶ y x¸ c ®Þ nh, khi t¹ o thµ nh táa nhiÖ t.

5) kh¸ c víi c¸ c hîp chÊ t hãa häc th«ng th−êng, c¸ c pha trung gian kh«ng hoµ n toµ n tu© n theo quy luË t hãa trÞ → kh«ng cã thµ nh phÇ n hãa häc chÝ nh x¸ c theo c«ng thøc, cã liª n kÕ t kim lo¹ i. C¸ c pha trung gian trong hîp kim th−êng gÆ p: pha xen kÏ , pha ®iÖ n tö vµ pha Laves. b.b.b.b. Pha Pha Pha Pha xen kÏxen kÏxen kÏxen kÏ §/n:§/n:§/n:§/n: Lµ pha t¹ o nª n gi÷a c¸ c kim lo¹ i chuyÓ n tiÕ p (cã b¸ n kÝ nh nguyª n tö lín) víi c¸ c ¸ kim cã b¸ n kÝ nh nguyª n tö bÐ nh− C, N, H (vµ B): cacbit, nitrit, hy®rit (vµ borit). §/®iÓ m:§/®iÓ m:§/®iÓ m:§/®iÓ m: M¹ ng tinh thÓ cña pha xen kÏ ∈ t−¬ng quan kÝ ch th−íc nguyª n tö gi÷a ¸ kim (X) vµ kim lo¹ i (M):. khi rX / rM < 0,59 → mét trong ba kiÓ u m¹ ng lµ A1, A2, A3 (tuy kh«ng gi÷ l¹ i kiÓ u m¹ ng vèn cã nh−ng vÉ n mang ®Æ c ®iÓ m kim lo¹ i), c¸ c nguyª n tö ¸ kim xen kÏ vµ o c¸ c lç hæng trong m¹ ng, t¹ o nª n hîp chÊ t víi c¸ c c«ng thøc ®¬n gi¶ n nh− M4X, M2X. . khi rX / rM > 0,59 → m¹ ng tinh thÓ phøc t¹ p (®−îc gäi lµ pha xen kÏ víi m¹ ng phøc t¹ p) t−¬ng øng víi c«ng thøc M3X, M7X3, M23X6. TTTT/chÊt:/chÊt:/chÊt:/chÊt: NhiÖ t ®é ch¶ y rÊ t cao (th−êng > 2000 ÷ 3000oC), rÊ t cøng (HV > 2000 ÷ 5000) vµ gißn → hãa bÒ n, n© ng cao tÝ nh chèng mµ i mßn vµ chÞ u nhiÖ t cña hîp kim. H vµ N cã kÝ ch th−íc nguyª n tö nhá nª n rX / rM < 0,59, → Fe4N, Fe2N, Mo2N, Cr2N... cã m¹ ng ®¬n gi¶ n. C cã rX / rM>0,57 nª n t¹ o Fe3C, Mn3C, Cr7C3, Cr23C6,WC, TiC, Mo2C, VC → m¹ ng phøc t¹ p → t¨ ng ®é cøng vµ tÝ nh chèng mµ i mßn cña hîp kim. c.c.c.c. Pha ®iÖ n tö Pha ®iÖ n tö Pha ®iÖ n tö Pha ®iÖ n tö (Hum - Rothery) §/n:§/n:§/n:§/n: Lµ pha cã kiÓ u m¹ ng x¸ c ®Þ nh, t¹ o thµ nh víi nång ®é ®iÖ n tö N x¸ c ®Þ nh (sè ®iÖ n tö hãa trÞ /sè nguyª n tö): 3/2 (21/14), 21/13 vµ 7/4 (21/12), mçi tû lÖ øng víi mét cÊ u tróc m¹ ng phøc t¹ p nhÊ t ®Þ nh. Th−êng lµ hîp kim cña Cu, Ag, Au víi Zn, Sn, Cd. Víi Cu1+, Zn2+ ta cã:

Ce = 21/14 → pha β m¹ ng A1: CuZn, AgZn, AuZn (Ce=(1.1+1.2)/2=3/2) Ce = 21/13 → pha γ m¹ ng lf phøc t¹ p: Cu5Zn8, Ag5Sn8 (C

e=(5.1+8.2)13=21/13) Ce = 21/12 → pha ε, m¹ ng lgxc: CuZn3, AgZn3 (Ce=(1.1+3.2)/4=7/4=21/12) d.d.d.d. Pha LavesPha LavesPha LavesPha Laves §/n:§/n:§/n:§/n: Pha t¹ o bëi hai nguyª n tè A, B cã tû lÖ b¸ n kÝ nh nguyª n tö rA / rB = 1,2 (1,1 ÷ 1,6) víi c«ng thøc AB2 cã kiÓ u m¹ ng A3: MgZn2, MgNi2 hay A1 (MgCu2). Do gißn nª n chØ ®−îc dïng trong HKTG hoÆ c c¸ c pha ho¸ bÒ n.

39 3.2.3.2.3.2.3.2. Gi¶n ®å pha cña hÖ hai cÊu töGi¶n ®å pha cña hÖ hai cÊu töGi¶n ®å pha cña hÖ hai cÊu töGi¶n ®å pha cña hÖ hai cÊu tö §/n:§/n:§/n:§/n: G§P lµ gi¶ n ®å biÓ u thÞ sù biÕ n ®æi thµ nh phÇ n vµ tr¹ ng th¸ i pha ë c© n b» ng theo nhiÖ t ®é vµ thµ nh phÇ n cña hÖ d−íi ¸ p suÊ t kh«ng ®æi (1 at). C¸ch biÓ u diÔ n:C¸ch biÓ u diÔ n:C¸ch biÓ u diÔ n:C¸ch biÓ u diÔ n: §Æ c ®iÓ m: G§P chØ ®óng vµ phï hîp víi hîp kim ë tr¹ ng th¸ i c© n b» ng (nguéi rÊ t chË m hay ñ), C«ng dông:C«ng dông:C«ng dông:C«ng dông: x¸ c ®Þ nh cÊ u tróc cña hîp kim, x¸ c ®Þ nh no ch¶ y, chuyÓ n biÕ n pha → nÊ u luyÖ n vµ xö lý nhiÖ t, gia c«ng (biÕ n d¹ ng, ®óc, rÌ n, c¸ n, kÐ o,..), rÊ t quan träng. 3.2.1.3.2.1.3.2.1.3.2.1. Quy t¾c pha vµ øng dôngQuy t¾c pha vµ øng dôngQuy t¾c pha vµ øng dôngQuy t¾c pha vµ øng dông Quy t¾ c pha cña Gibbs: T= N-F+2 khi P=1at th× T=N-F+1 TTTT====0 0 0 0 → hÖ bÊ t biÕ n, c¶ % vµ no, lóc ®ã F = N + 1 (sè pha=sè cÊ u tö +1). VÝ dô kim lo¹ i nguyª n chÊ t (N = 1) khi nãng ch¶ y: T=1-2+1=0 → nhiÖ t ®é kh«ng ®æi. T=1:T=1:T=1:T=1: → VÝ dô, khi kÕ t tinh HK 2 nguyª n: (T = 2 - 2 + 1=1) kÕ t tinh hoÆ c nãng ch¶ y trong kho¶ ng nhiÖ t ®é hoÆ c %. TTTT = 2 = 2 = 2 = 2:::: hÖ cïng mét lóc cã thÓ thay ®æi c¶ hai yÕ u tè nhiÖ t ®é vµ thµ nh phÇ n §Æc ®iÓ m: §Æc ®iÓ m: §Æc ®iÓ m: §Æc ®iÓ m: T ≥ 0 → sè pha nhiÒ u nhÊ t cña hÖ (ë tr¹ ng th¸ i c© n b» ng!) Fmax = N + 1 → hÖ mét cÊ u tö Fmax = 2, hai cÊ u tö Fmax = 3, ba cÊ u tö Fmax = 4. 3.2.2. Quy t¾c ®ßn bÈy3.2.2. Quy t¾c ®ßn bÈy3.2.2. Quy t¾c ®ßn bÈy3.2.2. Quy t¾c ®ßn bÈy §/n:§/n:§/n:§/n: lµ quy t¾ c cho phÐ p x¸ c ®Þ nh tû lÖ cña c¸ c pha, c¸ c tæ chøc trª n G§P. BiÓ u thøc: BiÓ u thøc: BiÓ u thøc: BiÓ u thøc:

QA.XA=QB.XA Trong vïng 2 pha: ®iÓ m kh¶ o s¸ t cµ ng gÇ n pha nµ o th× tû lÖ pha Ê y cµ ng lín

βα

α

βα

β

+=β

+=α

XXX%

XXX

%

FA.XA=FB.XB FA=FB(XB/XA)

Mα.Xα=Mβ.Xβ 3.2.3.3.2.3.3.2.3.3.2.3. Gi¶n ®å lGi¶n ®å lGi¶n ®å lGi¶n ®å lo¹i Io¹i Io¹i Io¹i I §/n: §/n: §/n: §/n: Lµ G§P cña hÖ 2 cÊ u tö kh«ng cã bÊ t kú t−¬ng t¸ c nµ o víi nhau. M« t¶:M« t¶:M« t¶:M« t¶: AEB lµ ®−êng láng, CED (245oC) lµ ®−êng r¾ n, lµ nhiÖ t ®é ch¶ y (kÕ t tinh): B, A (h× nh 3.9a), ®iÓ n h× nh lµ hÖ Pb - Sb ë h× nh 3.9b. (Pb ch¶ y 327oC), (Sb ch¶ y- 631oC). kho¶ ng gi÷a hai ®−êng láng vµ ®−êng ®Æ c: kho¶ ng kÕ t tinh. a) b)

H× nh 3.9. D¹ng tæng qu¸t cña gi¶n ®å pha lo¹i I (a) vµ gi¶n ®å pha Pb - Sb (b).

Hîp kim 1: 60%Sb + 40%Pb. B¾ t ®Ç u ®«ng ®Æ c ë 1 (500oC), kÕ t thóc ®«ng ®Æ c ë 2 (245oC)

FA

FB XA XB

α β

T

%B →

M

Xα Xβ

L

L+B A+L

B+(A+B)

E A

B

A+B

A+ (A+B)

100%A 100%B %B →

nhiÖ

t L

L+Sb Pb+L

E 327

631

[Pb+

Sb]

Pb Sb %Sb →

nhiÖ

t

13

a’’ a a’

1 1’

60

245

Sb+[Pb+Sb]

37

b b’b’’

40

+ > 500oC → láng hoµ n toµ n L, < 245oC r¾ n hoµ n toµ n, trong kho¶ ng (500 ÷ 245oC) 2 pha (láng + r¾ n) = (L + Sb). Khi lµ m nguéi th× tinh thÓ B (Sb) t¹ o thµ nh cµ ng nhiÒ u. ¸p dông quy t¾c c¸nh tay ®ßnp dông quy t¾c c¸nh tay ®ßnp dông quy t¾c c¸nh tay ®ßnp dông quy t¾c c¸nh tay ®ßn:::: - t¹ i ®iÓ m a tû lÖ pha r¾ n %Sb= a’’a/a’’a’=(60-37)/(100-37)= 36,5%, pha láng %L=63,5% - t¹ i ®iÓ m b tû lÖ pha r¾ n %Sb= b’’b/b’’b’= (60-13)/(100-13)=54%, pha láng %L=46% ¸p dông quy t¾c pha:p dông quy t¾c pha:p dông quy t¾c pha:p dông quy t¾c pha: t¹ i ®iÓ m 1& a T=2-2+1= 1 ®«ng ®Æ c trong kho¶ ng no→cã thÓ thay ®æi trª n ®iÓ m 1 T=2-1+1=2 → thay ®æi c¶ % vµ no mµ pha láng (hÖ ) vÉ n b¶ o tån t¹ i ®iÓ m cïng tinh E T=2-3+1=0 → ®«ng ®Æ c cïng tinh th× no kh«ng ®æi gièng KL ng/chÊ t Ph¶ n øng cïng tinh: LE → (A + B) hay L13%Sb → (Pb + Sb). Hîp kim cã thµ nh phÇ n ë chÝ nh ®iÓ m E → hîp kim cïng tinh, cã nhiÖ t ®é ch¶ y thÊ p nhÊ t, Hîp kim < 13%Sb = HK tr−íc cïng tinh, HK>13%Sb →sau cïng tinh (tù kh¶ o s¸ t HKTCT) 3.2.4.3.2.4.3.2.4.3.2.4. Gi¶n ®å lo¹i IIGi¶n ®å lo¹i IIGi¶n ®å lo¹i IIGi¶n ®å lo¹i II §/n: lµ G§P cña hÖ 2 cÊ u tö hoµ tan v« h¹ n ë tr¹ ng th¸ i r¾ n vµ láng (h× nh 3.10) HÖ ®iÓ n h× nh Cu - Ni ë h× nh 3.10.a vµ hÖ Al2O3 - Cr2O3 ë h× nh 3.10b. S¬ ®å biÓu diÔn sù h×nh thµnh tæ chøc khi kÕt tinh ë c¸c nhiÖt ®é kh¸c nhau. a) b)

H× nh 3.10. Gi¶n ®å pha lo¹i II, hÖ Cu-Ni (a) vµ hÖ Al2O3 - Cr2O3 (b). 3.2.5.3.2.5.3.2.5.3.2.5. Gi¶n ®å lo¹i IIIGi¶n ®å lo¹i IIIGi¶n ®å lo¹i IIIGi¶n ®å lo¹i III §/n:§/n:§/n:§/n: Lµ gi¶ n ®å pha cña hÖ hai cÊ u tö , hßa tan cã h¹ n ë tr¹ ng th¸ i r¾ n vµ cã t¹ o thµ nh cïng tinh, h× nh 3.12. HÖ ®iÓ n h× nh lµ Pb-Sn. D¹ ng kh¸ gièng víi gi¶ n ®å lo¹ i I, kh¸ c nhau ë ®© y lµ + T−¬ng tù nh− gi¶ n ®å lo¹ i I, nhiÖ t ®é ch¶ y cña HK gi¶ m khi t¨ ng cÊ u tö thø hai.

c¸ c dung dÞ ch r¾ n cã h¹ n α vµ β thay thÕ cho c¸ c cÊ u tö A vµ B. AEB - ®−êng láng, ACEDB- ®−êng r¾ n. H× nh 3.12. Gi¶n ®å lo¹i III, hÖ Pb - Sn vµ s¬ ®å h×nh thµnh tæ chøc khi kÕt tinh ë tr¹ng th¸i c©n b»ng cña hîp kim

F

G

A

B 245

200

19,2 61,9 97,5 183

100

13,3

300

20 40 60 80 Sn Pb %Sn

E a a’

2

3

4

1

2’

C D α

α+Sn

18,5 57

nhiÖ

t ®é

, o C

L L+40%S1

α13,3%Sn L40%Sn 2

3 4

%Cr2O3 Cr2O3 Al2O3 20 40 80 60

2000

2100

2200 nh

iÖt ®

é,

L

L+α

α

2266

2045

%Ni Ni Cu 20 40 80 60

1000

1200

1400

nhiÖ

t

1455

1083

®−êng

®−êng

L

α

L+α

1

2 2’’

0

1’

41

+ §iÓ m cïng tinh E víi ph¶ n øng cïng tinh : LE → [α+β] hay L61,9 → [α19,2+ β97,5] + HK < 61,9%Sn → tr−íc cïng tinh (tr¸ i E) vµ HK> 61,9%Sn → HK sau cïng tinh (ph¶ i E) + CF vµ DG lµ giíi h¹ n hßa tan. §é hßa tan max ë nhiÖ t ®é cïng tinh 183oC + Cã thÓ chia c¸ c hîp kim cña hÖ thµ nh ba nhãm sau. • Nhãm chøa rÊ t Ý t cÊ u tö thø hai (bª n tr¸ i F, bª n ph¶ i G), sau khi kÕ t tinh xong chØ cã mét dung dÞ ch r¾ n α hoÆ c β, cã ®Æ c tÝ nh nh− gi¶ n ®å lo¹ i II. • Nhãm cã thµ nh phÇ n n» m trong kho¶ ng (tõ F®Õ n C vµ D ®Õ n G), no< CF vµ DG →βII&αII. • Nhãm giµ u nguyª n tè HK (tõ C ®Õ n D), sau khi tiÕ t ra dung dÞ ch r¾ n → (αC hay βD), pha láng cßn l¹ i → ® iÓ m cïng tinh E. Kh¶ o s¸ t HK 40%Sn cña hÖ Pb - Sn (h× nh 3.12). - Trª n 245oC HK ch¶ y láng hoµ n toµ n, ë 245oC hîp kim b¾ t ®Ç u kÕ t tinh ra α2’ víi 13,3%Sn, nguéi tiÕ p tôc dung dÞ ch r¾ n A→C, pha láng cßn l¹ i A→E chiÒ u t¨ ng lª n cña hµ m l−îng Sn. ¸p dông quy t¾ c ®ßn bÈ y: ë 200oC pha α chøa 18,5%Sn (a’) vµ L chøa 57%Sn (a’’), %r¾ n= (57-40)/(57-18,5) = 44,2%, %L = 55,8% ë nhiÖ t ®é cïng tinh (LE → [αC + βD]), %L=(61,9-40)/(61,9-19,2)=51,3%, vµ %α=48,7% trong cïng tinh %α=(97,5-61,9)/(97,5-19,2)= 45,5% vµ %β=54,5%

§/®iÓ m: §/®iÓ m: §/®iÓ m: §/®iÓ m: hai lo¹ i dung dÞ ch r¾ n α: lo¹ i kÕ t tinh ®Ç u tiª n ë trª n 183oC vµ lo¹ i cïng kÕ t tinh víi β ë nhiÖ t ®é kh«ng ®æi (183oC) vµ ®−îc gäi lµ α cïng tinh (bá qua αII). H× nh 3.13 lµ tæ chøc tÕ vi cña hai hîp kim hÖ nµ y.

3.2.6.3.2.6.3.2.6.3.2.6. Gi¶n ®å lo¹i IVGi¶n ®å lo¹i IVGi¶n ®å lo¹i IVGi¶n ®å lo¹i IV §/n: Lµ G§P hai cÊ u tö cã t¹ o thµ nh hîp chÊ t hãa häc AmBn,

Trª n ®© y lµ bèn gi¶ n ®å pha hai cÊ u tö c¬ b¶ n nhÊ t, thùc tÕ cßn cã nhiÒ u kiÓ u gi¶ n ®å pha phøc t¹ p víi c¸ c ph¶ n øng kh¸ c.

3.2.7.3.2.7.3.2.7.3.2.7. C¸c gi¶nC¸c gi¶nC¸c gi¶nC¸c gi¶n ®å pha víi c¸c ph¶n øng kh¸c ®å pha víi c¸c ph¶n øng kh¸c ®å pha víi c¸c ph¶n øng kh¸c ®å pha víi c¸c ph¶n øng kh¸c GGGG§P víi c¸c p§P víi c¸c p§P víi c¸c p§P víi c¸c ph¶n øng bao tinh (peritectic) (peritectic) (peritectic) (peritectic)::::L+R1→R2.VÝ dô G§P Fe-C→L0,5+ δ0,1 → γ0,16

D¹ ng ®iÓ n h× nh lµ hÖ HK Mg-Ca (h× nh 3.14) víi hîp chÊ t ho¸ häc æn ®Þ nh Mg4Ca3, = tæng cña hai gi¶ n ®å lo¹ i I: Mg - Mg4Ca3 vµ Mg4Ca3-Ca. §−îc kh¶ o s¸ t nh− 2 gi¶ n ®å ®éc lË p.

H× nh 3.14. Gi¶n ®å lo¹i IV, hÖ Mg-Ca %Ca

Ca Mg 20 40 80 60

400

600

800

nhiÖ

t ®é

,

55,3

L

L+Ca

Mg4Ca3+Ca Mg+Mg4Ca3

L+Mg4Ca3

Mg4Ca3+L Mg+L

516 445

H× nh 3.13. Tæ chøc tÕ vi cña hîp kim Pb - Sb: a. cïng tinh [α+β], mµu tèi lµ α giµu Pb, b. tr−íc cïng tinh víi 40%Sn [α ®éc lËp lµ c¸c h¹t lín mµu ®en bÞ bao bäc bëi cïng tinh [α+β]

42 §/®iÓ m:§/®iÓ m:§/®iÓ m:§/®iÓ m: r¾ n míi R2 n» m gi÷a Lbt& R1 trª n G§P, p/ø bao tinh kh«ng x¶ y ra hoµ n toµ n, v× R2 t¹ o thµ nh bao bäc lÊ y R1 t¹ o nª n líp mµ ng ng¨ n c¸ ch kh«ng cho ph¶ n øng tiÕ p tôc. G§P cã ph¶n øng cïng tÝ ch (eutectoid) (eutectoid) (eutectoid) (eutectoid):::: R → [R1+R2]

§/®iÓ m:§/®iÓ m:§/®iÓ m:§/®iÓ m: kh¸ c víi ph¶ n øng cïng tinh, cïng tÝ ch lµ pha r¾ n → 2 pha r¾ n. VÝ dô: G§P Fe - C: Feγ(C)0,8 → [Feα + Fe3C] (sÏ kh¶ o s¸ t sau). Sù tiÕ t pha khái dung dÞ ch r¾ n TiÕ t pha βII & αII (h× nh 3.12) lµ c¸ c phÇ n tö nhá mÞ n, ph© n t¸ n, ph© n bè ®Ò u trong nÒ n pha mÑ → ho¸ bÒ n → hãa bÒ n tiÕ t pha.

3.2.8.3.2.8.3.2.8.3.2.8. Quan hÖ gi÷a d¹ng gi¶n ®å pha vµ tÝ nh chÊt cña hîp kimQuan hÖ gi÷a d¹ng gi¶n ®å pha vµ tÝ nh chÊt cña hîp kimQuan hÖ gi÷a d¹ng gi¶n ®å pha vµ tÝ nh chÊt cña hîp kimQuan hÖ gi÷a d¹ng gi¶n ®å pha vµ tÝ nh chÊt cña hîp kim a. a. a. a. TÝ nh chÊt c¸c pha thµnh phÇnTÝ nh chÊt c¸c pha thµnh phÇnTÝ nh chÊt c¸c pha thµnh phÇnTÝ nh chÊt c¸c pha thµnh phÇn Hîp kim cã tæ chøc mét pha → tÝ nh chÊ t cña hîp kim lµ tÝ nh chÊ t cña pha ®ã HK cã tæ chøc bao gåm hçn hîp cña nhiÒ u pha th× tÝ nh chÊ t cña hîp kim lµ sù tæng hîp hay kÕ t hîp tÝ nh chÊ t cña c¸ c pha thµ nh phÇ n (kh«ng ph¶ i lµ céng ®¬n thuÇ n), gåm c¸ c tr−êng hîp: HK lµ DDR (dung dÞ ch r¾ n) + c¸ c pha trung gian: Quan hÖ tÝ nh chÊ t - nång ®é th«ng th−êng ®−îc x¸ c ®Þ nh b» ng thùc nghiÖ m. §/®iÓ m tÝ nh chÊt vµ sù h× nh thµnh:§/®iÓ m tÝ nh chÊt vµ sù h× nh thµnh:§/®iÓ m tÝ nh chÊt vµ sù h× nh thµnh:§/®iÓ m tÝ nh chÊt vµ sù h× nh thµnh: DDDDung dÞ ch r¾nung dÞ ch r¾nung dÞ ch r¾nung dÞ ch r¾n (tÝ nh chÊ t gÇ n gièng víi KL dung m«i), th−êng rÊ t dÎ o, dai vµ mÒ m, Pha trung gian Pha trung gian Pha trung gian Pha trung gian : : : : tÝ nh chÊ t kh¸ c h¼ n víi c¸ c cÊ u tö nguyª n chÊ t: cøng hoÆ c rÊ t cøng, gißn. PPPPha trung gian chØ xuÊt hiÖ n ha trung gian chØ xuÊt hiÖ n ha trung gian chØ xuÊt hiÖ n ha trung gian chØ xuÊt hiÖ n khi ®−a cÊ u tö thø hai vµ o víi l−îng v−ît qu¸ giíi h¹ n hßa tan. b.b.b.b. TÝ nh chÊt cña hçn hîp c¸c phaTÝ nh chÊt cña hçn hîp c¸c phaTÝ nh chÊt cña hçn hîp c¸c phaTÝ nh chÊt cña hçn hîp c¸c pha: Quan hÖ tuyÕ n tÝ nh:: Quan hÖ tuyÕ n tÝ nh:: Quan hÖ tuyÕ n tÝ nh:: Quan hÖ tuyÕ n tÝ nh: h× nh 3.16, ®¬n gi¶ n nhÊ t

TÝ nh chÊ t cña hçn hîp : ∑=Σ

1

niiXTT , trong ®ã Ti vµ Xi lµ tÝ nh chÊ t vµ tû lÖ cña pha i, ®èi

víi hîp kim 2 pha: PHK = T1X1 + T2.X2 hay PHK = T1 + X2.(T2 - T1). Víi Xi ∈ G§P (h× nh 3.16)

H× nh 3.16. TÝ nh chÊt cña hîp kim vµ gi¶n ®å pha - quan hÖ tuyÕn tÝ nh q/hÖ tuyÕ n tÝ nh chØ ®óng khi cïng cì h¹ t vµ c¸ c pha ph© n bè ®Ò u ®Æ n.

%B → B A

nhiÖ

t ®é

, PΣ

L L+B A+L

PΣ

A+B

%B → AmBn A

nhiÖ

t ®é

, PΣ

L α+L

PΣ

L+AmBn

α

α+AmBn

%B → B A

nhiÖ

t ®é

, PΣ

L

L+α

PΣ α PA

PB

%B → B A

nhiÖ

t ®é

, PΣ

L α+L

PΣ

L+β

α

β

α+β

Pβ

Pα PA PB

Pα PAmBn

43 Quan hÖ phi tuyÕ n:Quan hÖ phi tuyÕ n:Quan hÖ phi tuyÕ n:Quan hÖ phi tuyÕ n:. Trong tr−êng hîp h¹ t nhá ®i hoÆ c to lª n, tÝ nh chÊ t ®¹ t ®−îc sÏ thay ®æi tuú theo tr−êng hîp: h¹ t nhá di → ®é dai t¨ ng = bÒ n + dÎ o t¨ ng ChÝ nh v× thÕ mµ tÝ nh chÊ t cña hîp kim cã thÓ kh«ng cßn tu© n theo quan hÖ tuyÕ n tÝ nh nhÊ t lµ t¹ i ®iÓ m cïng tinh, cïng tÝ ch vµ l© n cË n (h× nh 3.17). H× nh 3.17. Quan hÖ phi tuyÕ n gi÷a tÝ nh chÊ t vµ G§P

3.3.3.3.3.3.3.3. Gi¶n ®å pha Fe Gi¶n ®å pha Fe Gi¶n ®å pha Fe Gi¶n ®å pha Fe ---- C (Fe C (Fe C (Fe C (Fe ---- Fe Fe Fe Fe3333C)C)C)C) Gi¶ n ®å pha Fe - C (chØ xÐ t hÖ Fe - Fe3C) kh¸ phøc t¹ p, rÊ t ®iÓ n h× nh ®Ó minh häa c¸ c t−¬ng t¸ c th−êng gÆ p vµ ®−îc sö dông rÊ t nhiÒ u trong thùc tÕ . Ngoµ i ra cßn cã gi¶ n ®å Fe - grafit lµ hÖ c© n b» ng æn chñ yÕ u lµ dïng trong gang. 3.3.1.3.3.1.3.3.1.3.3.1. T−¬ng t¸c gi÷a Fe vµ CT−¬ng t¸c gi÷a Fe vµ CT−¬ng t¸c gi÷a Fe vµ CT−¬ng t¸c gi÷a Fe vµ C Fe,Fe,Fe,Fe, kh¸ dÎ o (dÔ biÕ n d¹ ng nguéi), dai, tuy bÒ n, cøng h¬n Al, Cu nhiÒ u song vÉ n cßn rÊ t thÊ p so víi yª u cÇ u sö dông. Khi ®−a C vµ o Fe gi÷a → hãa bÒ n, rÎ h¬n → HK Fe-C trë nª n th«ng dông a.a.a.a. Sù hßa tan cña Sù hßa tan cña Sù hßa tan cña Sù hßa tan cña CCCC vµo vµo vµo vµo FeFeFeFe T¹o dung dÞ ch r¾n xen kÏ :T¹o dung dÞ ch r¾n xen kÏ :T¹o dung dÞ ch r¾n xen kÏ :T¹o dung dÞ ch r¾n xen kÏ : b¸ n kÝ nh nguyª n tö rC = 0,077nm, rFe = 0,1241nm) → C chØ cã thÓ hßa tan cã h¹ n vµ o Fe ë d¹ ng dung dÞ ch r¾ n xen kÏ . Fe cã 2 kiÓ u m¹ ng tinh thÓ : lftk A2 (no < 911oC - Feα vµ 1392 ÷ 1539oC - Feδ) vµ lftm A1 (911 ÷ 1392oC - Feγ), kh¶ n¨ ng hßa tan cacbon vµ o c¸ c pha Fe kh¸ c nhau: FeFeFeFeαααα vµ Fe vµ Fe vµ Fe vµ Feδδδδ víi m víi m víi m víi m¹ng ¹ng ¹ng ¹ng A2A2A2A2 tuy mË t ®é xÕ p thÊ p, cã nhiÒ u lç hæng, song mçi lç hæng l¹ i cã kÝ ch th−íc qu¸ nhá (lç t¸ m mÆ t cã r = 0,02, lç bèn mÆ t lín h¬n cã r = 0,036), lín nhÊ t còng chØ b» ng 50% kÝ ch th−íc cña nguyª n tö s¾ t → Feα chØ hoµ tan ®−îc ≤0,02%C vµ Feδ ≤0,1%C. FeFeFeFeαααα v v v vµ Feµ Feµ Feµ Feδδδδ, Fe, Fe, Fe, Feγγγγ víi m¹ng A1 víi m¹ng A1 víi m¹ng A1 víi m¹ng A1:::: tuy cã mË t ®é xÕ p cao h¬n, nh−ng lç hæng l¹ i cã kÝ ch th−íc lín h¬n (lç bèn mÆ t r = 0,028nm, lç t¸ m mÆ t r = 0,051nm), vÉ n cßn h¬i nhá nh−ng nhê c¸ c nguyª n tö s¾ t cã thÓ gi· n ra → Feγ hßa tan ®−îc cacbon ≤2,14%C. b.b.b.b. T−¬ng t¸c hãa häc T−¬ng t¸c hãa häc T−¬ng t¸c hãa häc T−¬ng t¸c hãa häc gi÷a Fe vµ Cgi÷a Fe vµ Cgi÷a Fe vµ Cgi÷a Fe vµ C Austenit (γ) lµ DDR cña C trong Feγ, m¹ ng A1, g/h¹ n hoµ tan: 727oC -0,8%C, 1147oC-2,14%C Ferit (α) lµ DDR cña C trong Feα, m¹ ng A2, giíi h¹ n hoµ tan: 20oC-0,006%C, 727oC-0,8%C Fe3C lµ pha xen kÏ , cã kiÓ u m¹ ng phøc t¹ p, cã thµ nh phÇ n 6,67%C + 93,33%Fe. 3.3.2.3.3.2.3.3.2.3.3.2. Gi¶n ®å pha Fe Gi¶n ®å pha Fe Gi¶n ®å pha Fe Gi¶n ®å pha Fe ---- Fe Fe Fe Fe3333C vµ c¸c tæ chøcC vµ c¸c tæ chøcC vµ c¸c tæ chøcC vµ c¸c tæ chøc a.a.a.a. Gi¶n ®å pha Fe Gi¶n ®å pha Fe Gi¶n ®å pha Fe Gi¶n ®å pha Fe ---- Fe Fe Fe Fe3333C C C C H× nh 3.18 víi c¸ c ký hiÖ u c¸ c täa ®é (no, oC - %C) nh− sau: Mét sè ®−êng cã ý nghÜ a thùc tÕ rÊt quan träng:Mét sè ®−êng cã ý nghÜ a thùc tÕ rÊt quan träng:Mét sè ®−êng cã ý nghÜ a thùc tÕ rÊt quan träng:Mét sè ®−êng cã ý nghÜ a thùc tÕ rÊt quan träng: - ABCD lµ ®−êng láng ®Ó x¸ c ®Þ nh nhiÖ t ®é ch¶ y → ®óc - AHJECF lµ ®−êng r¾ n → kÕ t tinh hoµ n toµ n → ®óc. - PSK (727oC) lµ ®−êng cïng tÝ ch → nhiÖ t luyÖ n - ES - giíi h¹ n hßa tan cacbon trong Feγ → ho¸ nhiÖ t luyÖ n, nhiÖ t luyÖ n.

%B → B A

nhiÖ

t ®é

, PΣ

L α+L

PΣ

L+β

α

β

α+β Pβ

Pα

44

- PQ - giíi h¹ n hßa tan cacbon trong Feα → nhiÖ t luyÖ n kÐ m quan trong h¬n A (1539 - 0) B (1499 - 0,5) C (1147 - 4,3) H (1499 - 0,10) P (727 - 0,02) Q (0 - 0,006) S (727 - 0,80) D (~1250 - 6,67) E (1147 - 2,14) K (727 - 6,67) G (911 - 0) F (1147 - 6,67) J (1499 - 0,16) N (1392 - 0) H× nh 3.18. Gi¶n ®å pha Fe - C (Fe - Fe3C) b. C¸c chuyÓ n biÕ n khi lµm nguéi chËmb. C¸c chuyÓ n biÕ n khi lµm nguéi chËmb. C¸c chuyÓ n biÕ n khi lµm nguéi chËmb. C¸c chuyÓ n biÕ n khi lµm nguéi chËm - ChuyÓ n biÕ n bao tinh x¶ y ra ë 1499oC: δH + LB → γJ hay δ0,10+ L0,50 → γ0,16 (3.1) - ChuyÓ n biÕ n cïng tinh x¶ y ra ë 1147oC: LC→ (γE + Xª ) hay L4,3 → (γ2,14+ Xª ) (3.2) - ChuyÓ n biÕ n cïng tÝ ch x¶ y ra ë 727oC: γS → [αP + Xª ] hay γ0,8 → [α0,02+ Xª ] (3.3) - Sù tiÕ t pha Fe3C d− ra khái dung dÞ ch r¾ n cña cacbon: γ, no< ES →Xª II vµ α, no< PQ →Xª III. c.c.c.c. C¸c tæ chøc mét phaC¸c tæ chøc mét phaC¸c tæ chøc mét phaC¸c tæ chøc mét pha FeritFeritFeritFerit (αααα, F, F, F, F), ®· nª u ë trª n, Ferit lµ pha tån t¹ i ë nhiÖ t ®é th−êng, tû lÖ cao nhÊ t (tíi 90%), quan träng ®ãi víi c¬ tÝ nh cña hîp kim Fe - C. Tæ chøc tÕ vi cña ferit (xem h× nh 3.22) cã d¹ ng c¸ c h¹ t s¸ ng, ®a c¹ nh. Austenit Austenit Austenit Austenit [γγγγ, AAAA, FeFeFeFeγγγγ(C)(C)(C)(C)], ®· nª u trª n, kh¸ c víi F, γγγγ kh«ng cã tÝ nh s¾ t tõ , chØ tån t¹ i ë nhiÖ t ®é cao (> 727oC), chØ tån t¹ i ë nhiÖ t ®é cao hoÆ c TKG austenit, Γ13,… nh−ng l¹ i cã vai trß quyÕ t ®Þ nh trong biÕ n d¹ ng nãng vµ nhiÖ t luyÖ n. TÝ nh chÊ t cña γγγγ: : : : cã tÝ nh dÎ o rÊ t cao (m¹ ng A1). Nhê γγγγ cã tÝ nh dÎ o cao cã tÝ nh dÎ o cao cã tÝ nh dÎ o cao cã tÝ nh dÎ o cao →→→→ thÓ tiÕ n hµ nh biÕ n d¹ ng nãng mäi hîp kim Fe - C víi C < 2,14% Lµ m nguéi austenit víi tèc ®é ≠ → tæ chøc ≠ → c¬ tÝ nh ≠: nguéi chË m → P+F mÒ m, nguéi nhanh → mactenxit cøng. Tæ chøc tÕ vi cña γγγγ gåm c¸ c h¹ t s¸ ng, cã thÓ víi mµ u ®Ë m nh¹ t kh¸ c nhau ®«i chót, cã c¸ c ®−êng song tinh. Xª mXª mXª mXª mentitentitentitentit (XXXXªªªª , FeFeFeFe3333CCCC): lµ pha xen kÏ víi kiÓ u m¹ ng phøc t¹ p cã c«ng thøc Fe3C vµ thµ nh phÇ n 6,67%C, cøng vµ gißn, cïng víi ferit nã t¹ o nª n c¸ c tæ chøc kh¸ c nhau cña hîp kim Fe - C. Ng−êi ta ph© n biÖ t 4 lo¹ i Xª : - XeI tiÕ t ra tõ pha láng khi lµ m nguéi HK > 4,3%C. Xª I cã d¹ ng th¼ ng, th« to (h× nh 3.24b) ®«i khi cã thÓ thÊ y ®−îc b» ng m¾ t th−êng.

γ

γ+L

L

E C

P α

G

J

B A H

Q

δ

F+P pe

clit

lª®

ªbu

ri

P+Xª IP+Xª II+Lª Lª + Xª I

727

1147

A3

Acm

L+Xª

Fe Fe3C 0,8 2,14 4,3

910

1200

nhiÖ

t ®é

, o C

%C →

1 2 3 4 5 6

500

D

F

K γ+Xª II

γ+Xª II+Lª Lª + Xª I S

45

- XeII ®−îc t¹ o thµ nh lµ m nguéi γ theo ®−êng ES HK cã 0,80<%C< 2,14, D¹ ng l−íi bao quanh h¹ t γγγγ (peclit) h× nh 3.23, l−íi liª n tôc lµ m gi¶ m m¹ nh tÝ nh dÎ o vµ dai cña hîp kim, l−íi r¸ ch t¨ ng cøng vµ chÞ u mµ i mßn tèt. - XeIII ®−îc t¹ o thµ nh khi lµ m nguéi F d−íi ®−êng PQ, qu¸ nhá th−êng ®−îc bá qua. - Xª cïng tÝ ch ®−îc t¹ o thµ nh do chuyÓ n biÕ n cïng tÝ ch → peclit, rÊ t quan träng, xÐ t sau. Grafit Grafit Grafit Grafit chØ ®−îc t¹ o thµ nh trong gang v× cã Si, kh¶ o s¸ t trong gang sau nµ y. d.d.d.d. C¸c tæ chøc hai phaC¸c tæ chøc hai phaC¸c tæ chøc hai phaC¸c tæ chøc hai pha PeclitPeclitPeclitPeclit (cã thÓ ký hiÖ u b» ng PPPP, [Fe[Fe[Fe[Feαααα + Fe + Fe + Fe + Fe3333C]C]C]C]). §/n: lµ hçn hîp cïng tÝ ch cña F vµ Xª ®−îc t¹ o thµ nh tõ ph¶ n øng cïng tÝ ch (3.3). §/®iÓ m: Trong P cã 88% F vµ 12% Xª ph© n bè ®Ò u → kÕ t hîp dÎ o víi pha cøng → bÒ n cao, cøng nh−ng còng ®ñ dÎ o, dai lµ vË t liÖ u kÕ t cÊ u vµ c«ng cô tèt, gåm: P tÊ m vµ peclit h¹ t. Peclit tÊm (h× nh 3.21a): th−êng gÆ p h¬n, F & Xª ®Ò u ë d¹ ng tÊ m n» m xen kÏ nhau. Peclit h¹t (h× nh 3.21b): Ý t gÆ p h¬n, Xª thu gän l¹ i thµ nh d¹ ng h¹ t n» m ph© n bè ®Ò u trª n nÒ n F. So víi peclit tÊ m, peclit h¹ t cã ®é bÒ n, ®é cøng thÊ p h¬n, ®é dÎ o, ®é dai cao h¬n ®«i chót. Peclit h¹ t th−êng ®−îc t¹ o thµ nh khi gi÷ nhiÖ t l© u ë (600 ÷ 700oC). Lª ®ª burit Lª ®ª burit Lª ®ª burit Lª ®ª burit (Lª hay [[[[P + XeP + XeP + XeP + Xe]) trª n 727oC lµ [γ+Xª ] d−íi 727oC lµ [P+Xª ] H× nh 3.21: Lª = hçn hîp cña peclit tÊ m (c¸ c h¹ t tèi nhá) trª n nÒ n xª mentit s¸ ng. Lª ®ª burit cøng vµ gißn v× tû lÖ Xª cao (%Xª =(4,3-0,8)/(6,67-0,8)=59,6%) vµ chØ cã trong gang tr¾ ng. 3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3. Ph©n lo¹iPh©n lo¹iPh©n lo¹iPh©n lo¹i a.a.a.a. Kh¸i niÖ m Kh¸i niÖ m Kh¸i niÖ m Kh¸i niÖ m chung vÒ thÐ p, gangchung vÒ thÐ p, gangchung vÒ thÐ p, gangchung vÒ thÐ p, gang ThÐ p vµ gang ®Ò u lµ hîp kim Fe-C, trong ®ã: < 2,14%C lµ thÐ p, ≥ 2,14%C lµ gang. §/®iÓ m: tÊ t c¶ c¸ c thÐ p khi ®−îc nung nãng trª n ®−êng GSE t−¬ng øng ®Ò u cã 1 pha γ TÝ nh ®óc cña thÐ p lµ thÊ p (no ch¶ y cao, co nhiÒ u), Ý t ®−îc sö dông ®Ó chÕ t¹ o vË t ®óc. Gang kh«ng thÓ nung nãng ®Ó cã tæ chøc mét pha γ mµ bao giê còng cßn Xª (hay grafit) → kh«ng biÕ n d¹ ng nguéi lÉ n nãng ®−îc (kÓ c¶ lo¹ i ®−îc gäi lµ gang rÌ n), tÝ nh ®óc tèt. b. C¸c lo¹i thÐ p, gang theo gi¶n ®å pha Fe b. C¸c lo¹i thÐ p, gang theo gi¶n ®å pha Fe b. C¸c lo¹i thÐ p, gang theo gi¶n ®å pha Fe b. C¸c lo¹i thÐ p, gang theo gi¶n ®å pha Fe ---- C C C C ThÐ p C: ThÐ p C: ThÐ p C: ThÐ p C: lo¹ i chØ chøa C vµ 1 l−îng kh«ng ®¸ ng kÓ c¸ c nguyª n tè kh¸ c, gåm 3 lo¹ i: - ThÐ p tr−íc cïng tÝ ch: %C <0,8%, bª n tr¸ i ®iÓ m S, tæ chøc F (s¸ ng) + P (tèi) (h× nh 3.22). PhÇn lín thÐ p th−êng dïng lµ lo¹i nµy mµ tËp trung ë lo¹i ≤ 0,20%C råi tiÕ p ®Õ n 0,30 ÷ 0,40%C. Khi %C ↑→ %P ↑, → F ↓ - ThÐ p cïng tÝ ch: thÐ p chøa 0,80%C → tæ chøc peclit. - ThÐ p sau cïng tÝ ch: víi thµ nh phÇ n > 0,80%C (th−êng chØ tíi 1,50%, c¸ biÖ t cã thÓ tíi 2.0 ÷ 2,2%), tæ chøc P+Xª II (h× nh 3.23).

H× nh 3.21. Tæ chøc tÕ vi cña:

a) Pec lit tÊ m b) Peclit h¹ t c) Lª ®ª burit

b) a) c)

46 GangGangGangGang:::: t−¬ng øng víi G§P Fe-C (Fe-Fe3C) lµ gang tr¾ ng, Ý t dïng v× qu¸ cøng, gißn, kh«ng thÓ gia c«ng c¾ t ®−îc gåm 3 lo¹ i: - Gang tr¾ng tr−íc cïng tinh víi %C< 4,3%, cã tæ chøc P+ Xª II + Lª (h× nh 3.24a). - Gang tr¾ng cïng tinh cã 4,3%C, ®óng ®iÓ m C hay l© n cË n, víi tæ chøc chØ lµ Lª (h× nh 3.21). - Gang tr¾ng sau cïng tinh víi > 4,3%C ë bª n ph¶ i ®iÓ m C, cã tæ chøc Lª + Xª I (h× nh 3.24b). H× nh 3.23. Tæ chøc tÕ vi cña thÐp sau cïng tÝ ch H× nh 3.24. Tæ chøc tÕ vi cña gang tr¾ng (x500): (1,20%C) (x500). tr−íc cïng tinh (a) vµ sau cïng tinh (b) c.c.c.c. C¸c ®iÓ m tíi h¹n cña thÐ pC¸c ®iÓ m tíi h¹n cña thÐ pC¸c ®iÓ m tíi h¹n cña thÐ pC¸c ®iÓ m tíi h¹n cña thÐ p A (tõ tiÕ ng Ph¸ p arrª t=dõng, c- chauffer=nung nãng, r- refroidir=lµ m nguéi) A víi 1, 2, 3, 4, vµ cm, chóng ®−îc gäi lµ c¸ c ®iÓ m (hay nhiÖ t ®é) tíi h¹ n, gåm: A1 - ®−êng PSK (727oC) øng víi chuyÓ n biÕ n austenit ↔ peclit, cã trong mäi lo¹ i thÐ p. A3 - ®−êng GS (911 ÷ 727oC) øng víi b¾ t ®Ç u tiÕ t ra F khái γ khi lµ m nguéi hay kÕ t thóc hßa tan ferit vµ o austenit khi nung nãng, chØ cã trong thÐ p tr−íc cïng tÝ ch. AAAAcm cm cm cm ---- ®−êng ES (1147 ÷ 727oC) øng víi b¾ t ®Ç u tiÕ t ra Xª II khái γ khi lµ m nguéi hay kÕ t thóc hßa tan Xª II vµ o γ khi nung nãng, chØ cã trong thÐ p sau cïng tÝ ch. AAAA0000---- (210oC) - ®iÓ m Curi cña Xª , A2- (768oC) - ®iÓ m Curi cña ferit, Cïng mét thÐ p bao giê còng cã: Ac1 > A1 > Ar1; Ac3 > A3 > Ar3...,

H× nh 3.22. Tæ chøc tÕ vi cña thÐp tr−íc cïng tÝ ch (x500): a. 0,10%C, b. 0,40%C, c.0,60%C.