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, ç c tÝ nh chÊ t c¬ - lý - hãa x¸ c ®Þ nh, ph© n ç ch nhau bëi mÆ t ph© n chia pha. • CÊ u tö lµ ç c phÇ n ®éc lË p cã khèi l−îng kh«ng ®æi, chóng t¹ o nª n ç c pha trong hîp kim. • HÖ lµ tË p hîp ç 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 çc t−¬ng t¸cPh©n lo¹i çc t−¬ng t¸cPh©n lo¹i çc t−¬ng t¸cPh©n lo¹i çc 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 ç c pha kh¸ c nhau.

∆G

1

3

2

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

vµ kh«ng æn ®Þ nh (3)

37 Çc kiÓ u:Çc kiÓ u:Çc kiÓ u:Çc 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:::: ç 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: ç c nguyª n tö hßa tan n» m xen kÏ vµ o ç 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 ç c lç hæng gi÷a ç 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 ç 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. Çc ®Æc tÝ nh cña dung dÞ ch r¾nÇc ®Æc tÝ nh cña dung dÞ ch r¾nÇc ®Æc tÝ nh cña dung dÞ ch r¾nÇc ®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, ç 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 ç 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 ç c nguyª n tè theo c«ng thøc hãa häc AmBn 3) TÝ nh chÊ t : kh¸ c h¼ n ç 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 ç c hîp chÊ t hãa häc th«ng th−êng, ç 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. Ç 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 ç c kim lo¹ i chuyÓ n tiÕ p (cã b¸ n kÝ nh nguyª n tö lín) víi ç 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), ç c nguyª n tö ¸ kim xen kÏ vµ o ç c lç hæng trong m¹ ng, t¹ o nª n hîp chÊ t víi ç 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 ç 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). Çch biÓ u diÔ n:Çch biÓ u diÔ n:Çch biÓ u diÔ n:Çch 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, ç 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 ç c pha, ç 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 çnh tay ®ßnp dông quy t¾c çnh tay ®ßnp dông quy t¾c çnh tay ®ßnp dông quy t¾c çnh 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 çc 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.

ç c dung dÞ ch r¾ n cã h¹ n α vµ β thay thÕ cho ç 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 ç 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 ç c ph¶ n øng kh¸ c.

3.2.7.3.2.7.3.2.7.3.2.7. Çc gi¶nÇc gi¶nÇc gi¶nÇc gi¶n ®å pha víi çc ph¶n øng kh¸c ®å pha víi çc ph¶n øng kh¸c ®å pha víi çc ph¶n øng kh¸c ®å pha víi çc ph¶n øng kh¸c GGGG§P víi çc p§P víi çc p§P víi çc p§P víi çc 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 çc 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 ç 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 ç 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 çc pha thµnh phÇnTÝ nh chÊt çc pha thµnh phÇnTÝ nh chÊt çc pha thµnh phÇnTÝ nh chÊt çc 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 ç c pha thµ nh phÇ n (kh«ng ph¶ i lµ céng ®¬n thuÇ n), gåm ç c tr−êng hîp: HK lµ DDR (dung dÞ ch r¾ n) + ç 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 ç 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 çc phaTÝ nh chÊt cña hçn hîp çc phaTÝ nh chÊt cña hçn hîp çc phaTÝ nh chÊt cña hçn hîp çc 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 ç 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 ç 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 ç 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 ç 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 çc tæ chøcC vµ çc tæ chøcC vµ çc tæ chøcC vµ çc 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 ç c ký hiÖ u ç 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. Çc chuyÓ n biÕ n khi lµm nguéi chËmb. Çc chuyÓ n biÕ n khi lµm nguéi chËmb. Çc chuyÓ n biÕ n khi lµm nguéi chËmb. Çc 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. Çc tæ chøc mét phaÇc tæ chøc mét phaÇc tæ chøc mét phaÇc 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 ç 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 ç c h¹ t s¸ ng, cã thÓ víi mµ u ®Ë m nh¹ t kh¸ c nhau ®«i chót, cã ç 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 ç 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. Çc tæ chøc hai phaÇc tæ chøc hai phaÇc tæ chøc hai phaÇc 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 (ç 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¶ ç 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. Çc lo¹i thÐ p, gang theo gi¶n ®å pha Fe b. Çc lo¹i thÐ p, gang theo gi¶n ®å pha Fe b. Çc lo¹i thÐ p, gang theo gi¶n ®å pha Fe b. Çc 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 ç 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%, ç 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. Çc ®iÓ m tíi h¹n cña thÐ pÇc ®iÓ m tíi h¹n cña thÐ pÇc ®iÓ m tíi h¹n cña thÐ pÇc ®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 ç 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.

ch3 gian do-pha

Documents