Nghiên cứu quá trình kết tinh dạng nhánh cây

MÉu ®¸nh bãng ®−îc nèi víi cùc d−¬ng cña nguån ®iÖn mét chiÒu vµ nhóng trong dung dÞch ®iÖn ph©n. Cùc ©m lµ kÏm hay niken n»m c¸ch mÉu mét kho¶ng nhÊt ®Þnh. Víi mËt ®é dßng ®iÖn ®ñ lín ®èi víi tõng kim lo¹i vµ hîp kim nhÊt ®Þnh, th× phÇn nhÊp nh« cña mÉu sÏ bÞ hoµ tan, do vËy bÒ mÆt cña mÉu sÏ ph¼ng vµ bãng. Mét sè chÕ ®é ®¸nh bãng ®iÖn ph©n th«ng dông tra ë b¶ng cuèi bµi. Sau khi ®¸nh bãng ®iÖn ph©n ph¶i dïng b«ng thÊm n−íc röa s¹ch mÉu b»ng n−íc vµ cån, sÊy kh« ®Ó tÈm thùc. 4. TÈm thùc: Tr−êng ®¹i häc B¸ch khoa §µ N½ng 3 ThÝ nghiÖm VËt liÖukü thuËt Bé m«n C«ng NghÖ VËt liÖu, Khoa C¬ KhÝ Sau khi ®¸nh bãng ®−a mÉu lªn kÝnh hiÓn vi kim lo¹i häc quan s¸t ta chØ thÊy mét nÒn s¸ng ®Òu v× mÆt mÉu ph¼ng ph¶n x¹ ¸nh s¸ng nh− nhau. Tr−êng hîp nµy chØ dïng ®Ó nghiªn cøu t¹p chÊt phi kim lo¹i, graphÝt vµ ch× trong kim lo¹i hay vµi lo¹i pha kh¸c. Muèn nghiªn cøu nÒn kim lo¹i (tæ chøc tÕ vi) ph¶i tÈm thùc mÉu. TÈm thùc lµ qu¸ tr×nh ¨n mßn bÒ mÆt mÉu b»ng c¸c dung dÞch ho¸ häc thÝch hîp gäi lµ dung dÞch tÈm thùc. Cã thÓ nhóng bÒ mÆt mÉu vµo dung dÞch tÈm thùc hay dïng ®òa thuû tinh quÊn b«ng lÊy dung dÞch b«i lªn bÒ mÆt mÉu. Thêi gian tÈm thùc phô thuéc tæ chøc vµ tr¹ng th¸i cña mÉu nghiªn cøu. Víi thÐp vµ gang ë tr¹ng th¸i c©n b»ng thêi gian tÈm thùc tõ 10-15 gi©y. Th«ng th−êng thêi gian tÈm thùc x¸c ®Þnh theo kinh nghiÖm, khi thÊy bÒ mÆt mÉu tõ nÒn s¸ng bãng chuyÓn sang mê ®ôc lµ ®−îc. Khi tÈm thùc c¸c pha trong hîp kim bÞ ¨n mßn víi c¸c tèc ®é kh¸c nhau, nªn t¹o thµnh c¸c nhÊp nh« rÊt nhá trªn bÒ mÆt mÉu. V× vËy khi ®−a lªn kÝnh hiÓn vi do sù ph¶n x¹ ¸nh s¸ng kh¸c nhau trªn bÒ mÆt mÉu ta thÊy ®−îc tæ chøc cÇn nghiªn cøu. Khi tÈm thùc cã thÓ x¶y ra hai tr−êng hîp: - TÈm thùc qu¸ non: MÆt mÉu ch−a hiÖn râ c¸c tæ chøc do thêi gian tÈm thùc qu¸ ng¾n. CÇn ®¸nh bãng vµ tÈm thùc l¹i víi thêi gian ®ñ. - TÈm thùc qu¸ giµ: BÒ mÆt mÉu ®en x¹m, kh«ng thÊy râ tæ chøc, do thêi gian tÈm thùc qu¸ dµi. CÇn ®¸nh bãng vµ tÈm thùc l¹i víi thêi gian võa ®ñ. Sau khi tÈm thùc xong röa mÉu b»ng n−íc s¹ch vµ b»ng cån. Sau ®ã sÊy kh« b»ng ®Ìn sÊy hay m¸y sÊy. C¸c dung dÞch tÈm thùc cho ë b¶ng cuèi bµi. IV. PhÇn thùc hµnh t¹i phßng thÝ nghiÖm: - Mçi sinh viªn ®−îc nhËn mét mÉu thÐp ë tr¹ng th¸i c©n b»ng (th−êng lµ thÐp tr−íc cïng tÝch), mét bé giÊy nh¸m víi c¸c cì h¹t kh¸c nhau, mét tÊm kÝnh ph¼ng. - Thùc hµnh c¸c qu¸ tr×nh: Mµi th«, ®¸nh bãng, tÈm thùc, quan s¸t trªn kÝnh hiÓn vi, vÏ l¹i tæ chøc quan s¸t. - §¸nh gi¸ kÕt qu¶ t¹i phßng thÝ nghiÖm b»ng c¸ch: KiÓm tra mÉu cña sinh viªn trªn kÝnh hiÓn vi. MÉu ®¹t yªu cÇu lµ kh«ng cã vÕt x−íc (hoÆc vÕt x−íc rÊt Ýt), tæ chøc s¸ng vµ râ rµng. - MÉu kh«ng ®¹t yªu cÇu ph¶i ®¸nh bãng vµ tÈm thùc l¹i cho ®Õn khi ®¹t yªu cÇu nãi trªn. C¸c dung dÞch tÈm thùc th«ng dông: Thµnh phÇn dung dÞch C«ng dông Ghi chó * 4% axit HNO3 trong cån Gang, thÐp cacbon * 4% axit picric trong cån Nh− trªn * Dung dÞch picrat natri Ph©n biÖt ferit víi xªmentit * 20cm3 HCl ®Ëm ®Æc + 5g CuSO4 + 20cm 3 H2O ThÐp bÒn nãng * Dung dÞch 3 phÇn HCl vµ mét phÇn HNO3 ThÐp kh«ng rØ * Dung dÞch 0,5% HF trong n−íc Hîp kim nh«m * 1% HF + 2,5% HNO3 + 1,5% HCl + 95% H2O Hîp kim nh«m * 3% FeCl3 trong dung dÞch 10% HCl Hîp kim ®ång * 2-4% HNO3 trong cån BabÝt vµ hîp kim magiª TÊt c¶ ®Òu sö dông sau khi pha 24 giê Tr−êng ®¹i häc B¸ch khoa §µ N½ng 4 ThÝ nghiÖm VËt liÖukü thuËt Bé m«n C«ng NghÖ VËt liÖu, Khoa C¬ KhÝ Mét sè chÕ ®é ®¸nh bãng ®iÖn ph©n th«ng dông: ChÕ ®é ®iÖn ph©n Sè Kim lo¹i Thµnh phÇn dung dÞch ®iÖn ph©n MËt ®é dßng ®iÖn [A/dm2] §iÖn ¸p [V] NhiÖt ®é [°C] Thêi gian [phót] 1 TÊt c¶ kim lo¹i ®en 800cm3 axit octophotphoric (1,54) 100cm3 H2SO4 (1,84) 100g anhydric cr«m 100cm3 H2O 30 - 40 1,1 - 1,8 75 - 95 7 - 12 2 §ång H3PO4 (1,48) H3PO4 (1,55) 2,5 - 3 1,75-2,3 1,1 - 1,8 1,1 - 1,8 15 - 18 15 - 18 10 - 20 10 - 20 3 Br«ng mét pha (α) H3PO4 (1,48) H3PO4 (1,55) 3 - 6,5 2,5 - 3 1,2 - 1,8 1,3 - 1,9 15 - 18 15 - 18 10 - 15 10 - 18 4 Br«ng hai pha (α + β) H3PO4 (1,48) H3PO4 (1,55) 5 1,4 - 1,6 1,3 - 1,7 15 - 18 15 - 18 10 10 5 Nh«m 10% Al H3PO4 (1,55) 4,5 1,6 15 - 18 5 6 Br«ng thiÕc 10% Sn H3PO4 (1,55) 4,5 1,6 15 - 18 2 7 ThiÕc 805cm3 CH3COOH 98% + 194cm3 HClO4 (1,51) 9 - 15 25 - 40 20 - 30 10 8 Nh«m 785mm3 Cu2CO3 + 215cm3 HClO4 (1,48) 3 - 5 5 - 100 45 - 50 15 Tr−êng ®¹i häc B¸ch khoa §µ N½ng 5 ThÝ nghiÖm VËt liÖukü thuËt Bé m«n C«ng NghÖ VËt liÖu, Khoa C¬ KhÝ KÝnh hiÓn vi kim lo¹i häc I. Môc ®Ých vµ yªu cÇu: - Sinh viªn ph¶i n¾m ®−îc nguyªn lý lµm viÖc, cÊu t¹o cña kÝnh hiÓn vi kim lo¹i häc vµ ph©n biÖt ®−îc víi kÝnh hiÓn vi sinh vËt. - Cã thÓ xö dông ®−îc kÝnh hiÓn vi ®Ó quan s¸t vµ chôp ¶nh tæ chøc kim lo¹i vµ hîp kim. - N¾m ®−îc ph−¬ng ph¸p lau chïi vµ b¶o qñan kÝnh hiÓn vi. II. Lý thuyÕt vÒ kÝnh hiÓn vi: KÝnh hiÓn vi lµ c«ng cô chñ yÕu ®Ó nghiªn cøu kim lo¹i vµ hîp kim. Do vËy, viÖc hiÓu râ nguyªn lý lµm viÖc vµ sö dông kÝnh hiÓn vi lµ yªu cÇu cÇn thiÕt ®èi víi c¸c nhµ vËt liÖu häc. KÝnh hiÓn vi cã thÓ ph©n chia thµnh hai nhãm lín: KÝnh hiÓn vi sinh vËt (lµm viÖc víi ¸nh s¸ng xuyªn thÊu qua mÉu) vµ kÝnh hiÓn vi kim lo¹i häc hay kÝnh hiÓn vi kho¸ng vËt (lµm viÖc víi ¸nh s¸ng ph¶n chiÕu trªn bÒ mÆt mÉu). 1. §é phãng ®¹i: §é phãng ®¹i cña kÝnh hiÓn vi lµ tÝch sè ®é phãng ®¹i cña vËt kÝnh vµ thÞ kÝnh. NÕu ký hiÖu Lk lµ ®é phãng ®¹i cña kÝnh hiÓn vi, Lv lµ ®é phãng ®¹i cña vËt kÝnh vµ Lt lµ ®é phãng ®¹i cña thÞ kÝnh, ta cã: Lk = Lv . Lt Trong kÝnh hiÓn vi MIM - 7 vµ MIM - 8M cña Nga th× vËt kÝnh kh«ng ghi ®é phãng ®¹i mµ ghi tiªu cù (F) vµ khÈu sè (A). Muèn chän ®é phãng d¹i ta ph¶i tra b¶ng. Cßn l¹i ®a sè c¸c kÝnh hiÓn vi ®Òu ghi ®é phãng ®¹i trªn vËt kÝnh vµ thÞ kÝnh. Tuy nhiªn, ta vÉn cã thÓ tÝnh ®é phãng ®¹i cña vËt kÝnh theo khÈu sè. Theo kinh nghiÖm, giíi h¹n d−íi cña ®é phãng ®¹i lµ 500A vµ giíi h¹n trªn lµ 1000A. VÝ dô víi vËt kÝnh cã A = 0,30 th× kh¶ n¨ng quan s¸t tèt cña nã khi ®é phãng ®¹i tõ 150 lÇn ®Õn 300 lÇn. Trªn c¬ së ®ã chän thÞ kÝnh cho phï hîp víi ®é phãng ®¹i trªn. 2. Kh¶ n¨ng ph©n ly vµ khÈu sè: Kh¶ n¨ng ph©n ly cña kÝnh hiÓn vi lµ kh¶ n¨ng ph©n biÖt râ hai ¶nh cña hai ®iÓm gÇn nhau trªn mÉu quan s¸t. §©y lµ ®Æc tÝnh quan träng cña vËt kÝnh. MiÖng vËt kÝnh chÝnh lµ ®¸y cña chïm tia s¸ng h×nh nãn cã ®Ønh xuÊt ph¸t tõ mét ®iÓm trªn bÒ mÆt mÉu quan s¸t. NÕu vËt kÝnh cã thÓ nhËn ®−îc chïm tia s¸ng h×nh nãn réng (nghÜa lµ vËt kÝnh cã khÈu sè lín) tøc lµ kh¶ n¨ng ph©n ly cña nã còng cµng lín. X¸c ®Þnh kh¶ n¨ng ph©n ly theo c«ng thøc: .sin d n A λ λ α= = d: Kho¶ng c¸ch ng¾n nhÊt gi÷a hai ®iÓm mµ ¶nh cña nã cã thÓ ph©n biÖt ®−îc ë kÝnh hiÓn vi. λ: ChiÒu dµi b−íc sãng. n: HÖ sè khóc x¹ (chiÕt suÊt) α : Nöa gãc më cña chïm ¸nh s¸ng h×nh nãn. MÉu L¨ng kÝnh tr−íc cña vËt α A: KhÈu sè cña vËt kÝnh. Tr−êng ®¹i häc B¸ch khoa §µ N½ng 6 ThÝ nghiÖm VËt liÖukü thuËt Bé m«n C«ng NghÖ VËt liÖu, Khoa C¬ KhÝ NÕu dïng ¸nh s¸ng chiÕu xiªn trªn mÆt mÉu, cã thÓ t¨ng kh¶ n¨ng ph©n ly lªn hai lÇn (tøc lµ d gi¶m ®i hai lÇn) vµ d = λ/2A. Tõ c«ng thøc trªn ®©y ta thÊy: - B−íc sãng cµng ng¾n th× kh¶ n¨ng ph©n ly cµng lín (d cµng nhá). - HÖ sè khóc x¹ cµng lín, kh¶ n¨ng ph©n ly cµng lín (trong thùc tÕ sö dông vËt kÝnh dÇu ®Ó lµm t¨ng hÖ sè khóc x¹). - Gãc më α cµng lín th× kh¶ n¨ng ph©n ly cµng lín. Trong thùc tÕ gãc më 2α < 140° nªn αmax = 70° vµ sinα = 0,94. VËy Amax víi vËt kÝnh kh« lµ n. sinα = 1.0,94 = 0,94. Víi vËt kÝnh dÇu lµ: 1,51 . 0,94 = 1,42. 3. Mét sè khuyÕt tËt cña thÊu kÝnh trong kÝnh hiÓn vi: §Ó t¨ng c−êng kh¶ n¨ng ph©n ly cña kÝnh hiÓn vi, ngoµi viÖc tÝnh to¸n chÝnh x¸c, cÇn ph¶i lo¹i trõ c¸c khuyÕt tËt cña thÊu kÝnh quang häc. C¸c khuyÕt tËt chÝnh cña thÊu kÝnh lµ cÇu sai vµ s¾c sai. a. CÇu sai: Lµ hiÖn t−îng khóc x¹ kh¸c nhau cña nh÷ng chïm ¸nh s¸ng di qua gi÷a thÊu kÝnh vµ r×a thÊu kÝnh. HiÖn t−îng cÇu sai lµm cho ¶nh quan s¸t kh«ng ®−îc nÐt. C¸c biÖn ph¸p kh¾c phôc: Dïng mµn ch¾n ®Ó chØ cho nh÷ng chïm tia s¸ng gi÷a ®i qua thÊu kÝnh. Nh−ng mµn ch¾n sÏ lµm gi¶m ®é s¸ng cña ¶nh quan s¸t. Dïng vËt kÝnh phøc t¹p gåm thÊu kÝnh héi tô vµ ph©n kú ghÐp vµo nhau. HiÖn t−îng cÇu sai cña chóng lµ ng−îc nhau nªn sÏ triÖt tiªu nhau. b. S¾c sai: Lµ hiÖn t−îng khóc x¹ kh¸c nhau cña c¸c ¸nh s¸ng cã b−íc sãng kh¸c nhau, ¸nh s¸ng tÝm khóc x¹ m¹nh nhÊt, ¸nh s¸ng ®á khóc x¹ yÕu nhÊt. Do hiÖn t−îng s¾c sai nªn ¶nh kh«ng ph¶i lµ mét ®iÓm mµ lµ mét vßng. Kh¾c phôc hiÖn t−îng nµy b»ng c¸ch phèi hîp c¸c thÊu kÝnh. Tuy nhiªn c¸c khuyÕt tËt trong tÊt c¶ c¸c lo¹i thÊu kÝnh chØ ®−îc kh¾c phôc hoµn toµn khi dïng vËt kÝnh apocromat víi thÞ kÝnh bï trõ. ¸nh s¸n tr¾ng g ¶ nh c ña ¸ nh s ¸n g tÝ m ¶ h nh c ña ¸ nh s ¸n g xa n ¶ nh c ña ¸ nh s ¸n g ®á Nh÷ng tia t ¹nh rung t©m Tia c ¶ nh d o n h÷ ng ti a c¹ nh ¶ nh d o nh ÷n g ti a tr un g t© m HiÖn t−îng cÇu sai HiÖn t−îng s¾c sai Tr−êng ®¹i häc B¸ch khoa §µ N½ng 7 ThÝ nghiÖm VËt liÖukü thuËt Bé m«n C«ng NghÖ VËt liÖu, Khoa C¬ KhÝ III. CÊu t¹o cña kÝnh hiÓn vi: C¸c lo¹i kÝnh hiÓn vi quang häc nãi chung cã bèn bé phËn chÝnh sau ®©y: * HÖ thèng vËt kÝnh vµ thÞ kÝnh * HÖ thèng chiÕu s¸ng * HÖ thèng c¬ khÝ * Bé phËn chôp ¶nh 1. HÖ thèng vËt kÝnh vµ thÞ kÝnh: a. VËt kÝnh: C¸c ®Æc tÝnh quan träng cña kÝnh hiÓn vi lµ ®é phãng ®¹i vµ chÊt l−îng ¶nh quan s¸t. Hai ®Æc tÝnh nµy phô thuéc vµo khÈu sè vµ kh¶ n¨ng kh¾c phôc khuyÕt tËt quang häc cña vËt kÝnh. VËt kÝnh ®−îc ph©n chia theo hai c¸ch sau: * Theo kh¶ n¨ng ph©n ly vµ ®é phãng ®¹i cña vËt kÝnh. Chóng gåm ba lo¹i: + VËt kÝnh cã khÈu sè nhá: A > 0,3 Tiªu cù cña nã: 2-4mm. + VËt kÝnh cã khÈu sè trung b×nh: 0,3 < A < 0,8 Tiªu cù cña nã: 9-18mm. + VËt kÝnh cã khÈu sè lín: A > 0,95. Tiªu cù cña nã: 60 - 95mm. VËt kÝnh dÇu cã khÈu sè A > 0,95. Trªn vËt kÝnh th−êng ghi tiªu cù F vµ khÈu sè A hoÆc ®é phãng ®¹i vµ khÈu sè A. * Theo chÊt l−îng kh¾c phôc quang sai vµ chÊt l−îng ¶nh: HiÖn t¹i c¸c vËt kÝnh s¶n xuÊt ra ®· lo¹i bá hiÖn t−îng cÇu sai nªn chóng chØ kh¸c nhau ë møc ®é s¾c sai. Theo kh¶ n¨ng nµy chia ra lµm hai lo¹i: + VËt kÝnh acromat: Kh¾c phôc ®uîc hiÖn t−îng cÇu sai víi ¸nh s¸ng vµng s¸ng lµ lo¹i ¸nh s¸ng th«ng dông khi quan s¸t. Cßn s¾c sai víi hai vïng vµng s¸ng vµ ®á. VËt kÝnh acromat nªn dïng víi ¸nh s¸ng vµng s¸ng ®Ó t¨ng chÊt l−îng quan s¸t c¸c chi tiÕt nhá cña tæ chøc. Víi ¸nh s¸ng ph©n cùc còng nªn dïng lo¹i vËt kÝnh nµy. + VËt kÝnh apocromat: Lo¹i nµy cã chÊt l−îng cao h¬n, ®· kh¾c phôc ®−îc s¾c sai víi vïng tr«ng thÊy cña phæ ¸nh s¸ng (¸nh s¸ng xanh, ®á, tÝm ®Õn khóc x¹ t¹i mäi ®iÓm). Víi ¸nh s¸ng xanh l¸ c©y, xanh l¬ vµ tÝm th−êng dïng khi chôp ¶nh ®· kh¾c phôc hiÖn t−îng cÇu sai. VËt kÝnh acromat dïng khi quan s¸t lµ tèt nhÊt, nh−ng khi chôp ¶nh th× dïng vËt kÝnh apocromat. VËt kÝnh nµy cho ¶nh nÐt vµ râ khi quan s¸t c¸c tæ chøc cã mµu s¾c (vÝ dô trong kim t−¬ng mµu). Ngµy nay víi c¸c lo¹i vËt kÝnh míi kh«ng cÇn ph¶i thay ®æi mµu s¾c khi chôp ¶nh vµ quan s¸t mµ chØ dïng ¸nh s¸ng ®Ìn b×nh th−êng. b. ThÞ kÝnh: Còng ®−îc ®Æc tr−ng bëi ®é phãng ®¹i vµ møc ®é kh¾c phôc quang sai. §é phãng ®¹i ghi ngay trªn vá thÞ kÝnh. §é phãng ®¹i cña thÞ kÝnh tõ 3 ®Õn 20 lÇn vµ tiªu cù tõ 80 - 120mm. Theo møc ®é kh¾c phôc quang sai chia lµm ba lo¹i: + ThÞ kÝnh ®¬n gi¶n (ThÞ kÝnh Hunghens) + ThÞ kÝnh bæ chØnh (Ký hiÖu thªm ch÷ K trªn vá) + ThÞ kÝnh chôp ¶nh (Goman) ThÞ kÝnh ®¬n gi¶n cã ®é phãng ®¹i 4, 7, 10 vµ 15 lÇn. Th−êng dïng víi vËt kÝnh acromat ®Ó quan s¸t. ThÞ kÝnh bæ chØnh cã ®é phãng ®¹i 3, 5, 15 vµ 20 lÇn, th−êng dïng Tr−êng ®¹i häc B¸ch khoa §µ N½ng 8 ThÝ nghiÖm VËt liÖukü thuËt Bé m«n C«ng NghÖ VËt liÖu, Khoa C¬ KhÝ víi vËt kÝnh apocromat. Nã còng cã thÓ dïng víi vËt kÝnh acromat khi ®é phãng ®¹i trung b×nh vµ lín. 2. HÖ thèng chiÕu s¸ng: Trong kÝnh hiÓn vi kim lo¹i häc dïng hai ph−¬ng ph¸p: ChiÕu s¸ng nhê tÊm kÝnh ph¼ng vµ chiÕu s¸ng b»ng thÊu kÝnh ®Ó quan s¸t mÉu. a. ChiÕu s¸ng nhê tÊm kÝnh ph¼ng: TÊm kÝnh ph¼ng ®Æt nghiªng víi mÆt mÉu quan s¸t mét gãc 45°. Chïm tia s¸ng S räi vµo tÊm kÝnh ph¼ng 1, mét phÇn xuyªn qua nã, cßn mét phÇn ph¶n x¹ ®i qua vËt kÝnh 2 vµ ®Õn mÆt mÉu quan s¸t. Sau ®ã ¸nh s¸ng ph¶n x¹ tõ mÆt mÉu l¹i ®i qua l¨ng kÝnh 5 vµ tíi thÞ kÝnh 4. Trong ph−¬ng ph¸p nµy toµn bé kho¶ng më cña vËt kÝnh ®Òu tËn dông ®−îc, nh−ng kh«ng ph¶i toµn ¸nh s¸ng ®−îc dïng ®Ó chiÕu s¸ng nªn ¶nh h−ëng ®Õn c−êng ®é chiÕu s¸ng mÆt mÉu. Ph−¬ng ph¸p chiÕu s¸ng nµy th−êng dïng khi quan s¸t tæ chøc. 4 1 3 2 5 S S’ 4 2 1 3 S 1 S¬ ®å chiÕu s¸ng nhê tÊm kÝnh ph¼ng S¬ ®å chiÕu s¸ng b»ng thÊu kÝnh. b. ChiÕu s¸ng b»ng thÊu kÝnh: Tr−êng hîp nµy chØ dïng mét nöa kho¶ng më cña vËt kÝnh ®Ó chiÕu s¸ng, cßn mét nöa dïng ®Ó t¹o ¶nh. Víi ph−¬ng ph¸p nµy ¶nh sÏ cã bãng nªn dïng ®Ó ph¸t hiÖn c¸c nhÊp nh« trªn bÒ mÆt mÉu. Mçi ph−¬ng ph¸p chiÕu s¸ng trªn ®Òu cã −u nh−îc ®iÓm nhÊt ®Þnh. V× vËy, trong kÝnh hiÓn vi kim lo¹i häc ®· dïng c¶ hai ph−¬ng ph¸p chiÕu s¸ng nµy g¾n liÒn trong mét vá. Tïy tr−êng hîp cô thÓ sö dông cho hîp lý. Ngoµi ra, cßn dïng ph−¬ng ph¸p chiÕu s¸ng b»ng tô quang kim lo¹i parabol khi quan s¸t trong nh·n tr−ßng tèi. Nguån s¸ng cña kÝnh hiÓn vi kim lo¹i häc th−êng dïng lµ lo¹i bãng ®Ìn c«ng suÊt cao, cã cÊu tróc d©y tãc ®Æc biÖt. Trong mét sè tr−êng hîp cßn dïng ®Ìn thñy ng©n hay ¸ng s¸ng hå quang. Trong hÖ thèng chiÕu s¸ng cña mét sè läai kÝnh hiÓn vi cßn l¾p thªm bé phËn läc ¸nh s¸ng (nh− MIM - 7, MIM - 8M cña Nga). T¸c dông cña bé läc ¸nh s¸ng lµ ®Ó ®iÒu chØnh vµ kiÓm tra c−êng ®é ¸nh s¸ng t¹o ®iÒu kiÖn tèt nhÊt cho kÝnh hiÓn vi kim lo¹i häc lµm viÖc vµ ph¸t hiÖn nh÷ng thµnh phÇn tæ chøc kh¸c nhau. Th−êng sö dông hai lo¹i läc s¸ng: Tr−êng ®¹i häc B¸ch khoa §µ N½ng 9 ThÝ nghiÖm VËt liÖukü thuËt Bé m«n C«ng NghÖ VËt liÖu, Khoa C¬ KhÝ + Läc s¸ng trung tÝnh: Kh«ng lµm thay ®æi c¸c ®Æc tÝnh cña ¸nh s¸ng mµ chØ lµm gi¶m c−êng ®é hay thay ®æi sù ph©n bè c−êng ®é ¸nh s¸ng. + Läc s¸ng mµu: Cã tÝnh chÊt chän hay hÊp thô nh÷ng ¸nh s¸ng cã b−íc sãng x¸c ®Þnh. C¸c vËt kÝnh apocromat cã thÓ kh«ng dïng läc s¸ng mµ vÉn t¹o ¶nh tèt. Tuy vËy trong ®iÒu kiÖn cho phÐp nªn dïng läc mµu ®Ó thay ®æi ®é t−¬ng ph¶n khi quan s¸t vµ chôp ¶nh. 3. HÖ thèng c¬ khÝ: HÖ thèng nµy gåm c¸c kÕt cÊu b»ng kim lo¹i hay nhùa l¾p ghÐp trªn kÝnh hiÓn vi kim lo¹i häc. Nã gåm mÊy bé phËn chÝnh: §Õ kÝnh hiÓn vi, bµn mÉu vµ c¬ cÊu ®iÒu chØnh. a. §Õ kÝnh hiÓn vi: Th«ng th−êng ®Õ kÝnh hiÓn vi cã 3 hay 4 ®iÓm tùa ®Ó cho kÝnh ®øng v÷ng kh«ng bÞ rung khi quan s¸t vµ nhÊt lµ khi chôp ¶nh. Mét sè lo¹i kÝnh còng cã ®Õ mµ ®iÓm tùa lµ c¸c mÆt ph¼ng (MIM-7, DRU-3 vµ Olympus). b. Bµn mÉu: Bµn mÉu lµ n¬i ®Æt vËt quan s¸t. Th«ng th−êng bµn mÉu n»m phÝa trªn kÝnh hiÓn vi v× mÉu cã kÝch th−íc vµ h×nh d¸ng bÊt kú. Trªn bµn mÉu cã c¬ cÊu di chuyÓn mÉu theo hai ph−¬ng vu«ng gãc nhau ®Ó cã thÓ quan s¸t toµn bé tiÕt diÖn mÉu. Bµn mÉu cßn cã c¸c mÆt bÝch víi c¸c lç trèng ®−êng kÝnh kh¸c nhau ®Ó thay ®æi diÖn tÝch mÉu ®−îc chiÕu s¸ng. Trªn bµn mÉu cßn cã c¸c thanh kÑp ®Ó gi÷ ch¾c mÉu khi quan s¸t. c. C¬ cÊu ®iÒu chØnh: Gåm hai c¬ cÊu chÝnh: §iÒu chØnh th« ®¹i vµ ®iÒu chØnh tinh (vi chØnh). + Nóm ®iÒu chØnh th«: Dïng ®Ó ®−a bµn mÉu lªn xuèng nhanh chãng. Sau khi ®iÒu chØnh th« ph¶i khãa kÝnh l¹i råi míi ®iÒu chØnh tinh. Víi c¸c lo¹i kÝnh hiÓn vi cã c¬ cÊu tù h·m sÏ kh«ng cã khãa. + Nóm ®iÒu chØnh tinh: Khi kh«ng cÇn thiÕt ®iÒu chØnh nhiÒu ta dïng ®iÒu chØnh tinh. CÇn chó ý lµ nóm ®iÒu chØnh tinh kh«ng ®−îc vÆn nhiÒu vßng. NÕu cÇn ®iÒu chØnh nhiÒu th× ph¶i dïng nóm chØnh th« sau ®ã míi ®iÒu chØnh tinh. Ngoµi ra, cßn cã c¸c c¬ cÊu ®iÒu chØnh ®Ìn, hÖ thèng chiÕu s¸ng, vËt kÝnh chôp ¶nh v.v... ®Ó gióp cho ho¹t ®éng cña kÝnh hiÓn vi ®−îc tèt. 4. Bé phËn chôp ¶nh: Víi kÝnh hiÓn vi MIM-7, MIM-8M, Olympus, bé phËn nµy g¾n liÒn trªn kÝnh. ChØ cÇn l¾p thªm hép ®ùng phim lµ chôp ¶nh ®−îc. Mét sè lo¹i kÝnh kh¸c khi cÇn chôp ¶nh ph¶i l¾p m¸y ¶nh trùc tiÕp trªn èng l¾p thÞ kÝnh quan s¸t. ThÞ kÝnh chôp ¶nh vµ c¸c l¨ng kÝnh cÇn thiÕt ®−îc l¾p ngay trong kÝnh hiÓn vi. D−ãi ®©y chóng t«i giíi thiÖu s¬ ®å quang häc, cÊu t¹o vµ h×nh d¸ng cña kÝnh hiÓn vi kim lo¹i häc MIM-7. C¸c lo¹i kÝnh hiÓn vi kh¸c: MIM-8M, DRU-3, D-4750 vµ Olympus... vÒ nguyªn t¾c chung còng t−¬ng tù. Tr−êng ®¹i häc B¸ch khoa §µ N½ng 10 ThÝ nghiÖm VËt liÖukü thuËt Bé m«n C«ng NghÖ VËt liÖu, Khoa C¬ KhÝ 24. Bé phËn ph©n cùc 1. Nguån s¸ng 25. Bé phËn ph©n tÝch 2. KÝnh héi tô 26. §Õ kÝnh hiÓn vi 3. G−¬ng 27. §Õ hay vá chôp ¶nh 4. ThÊu kÝnh 28. Buång chôp ¶nh 5. Mµn ch¾n khÈu ®é 6. ThÊu kÝnh 29. §Ìn chiÕu s¸ng 7. L¨ng kÝnh 30. VÝt ®iÒu chØnh ®Ìn 8. ThÊu kÝnh 31. Bé läc ¸nh s¸ng (kÝnh mµu) 9. TÊm ph¶n chiÕu 32. Bé phËn thay ®æi thÞ kÝnh chôp ¶nh 10. VËt kÝnh 33. Nóm xª dÞch vµ quay mµn ch¾n 5 11. VËt quan s¸t 34. èc h·m chi tiÕt 33 12. ThÊu kÝnh acromat 35. Vá kÝnh hiÓn vi 13. ThÞ kÝnh 36. Bµn mÉu 14. G−¬ng 37. Nóm ®iÒu chØnh th« ®Ó di chuyÓn bµn mÉu theo h−íng th¼ng ®øng 15. ThÞ kÝnh chôp ¶nh 16. G−¬ng 38. Chèt h·m nóm ®iÒu chØnh th« 17. KÝnh ¶nh (phim) 39. èng thÞ kÝnh 18. Mµn ch¾n tr−êng quan s¸t 40. Nóm ®iÒu chØnh tinh 19. TÊm ch¾n ¸nh s¸ng 41. èng chiÕu s¸ng 20. ThÊu kÝnh 42. Tay quay mµn ch¾n tr−êng quan s¸t 21. G−¬ng vßng 43. VÝt chØnh t©m 22. G−¬ng parabol 44. VÝt ®Ó xª dÞch bµn mÉu theo hai ph−¬ng vu«ng gãc nhau 23. Mµn ch¾n (®ãng khi quan s¸t ë tr−êng tèi) (Tõ 26 ®Õn 44 xem h×nh vÏ trang ë tiÕp theo) S¬ ®å quang häc cña kÝnh hiÓn vi MIM - 7 Tr−êng ®¹i häc B¸ch khoa §µ N½ng 11 ThÝ nghiÖm VËt liÖukü thuËt Bé m«n C«ng NghÖ VËt liÖu, Khoa C¬ KhÝ IV. B¶o qu¶n vµ lau chïi kÝnh hiÓn vi: 1. B¶o qu¶n: KÝnh hiÓn vi lµ dông cô quang häc phøc t¹p, nªn ph¶i ®Ó ë phßng s¹ch, Ýt bôi, Ýt rung ®éng vµ cã ®iÒu hßa nhiÖt ®é. §iÒu kiÖn tèt nhÊt ®Ó b¶o qu¶n kÝnh lµ nhiÖt ®é tõ 20-25°C, ®é Èm tõ 70-75%. KÝnh hiÓn vi ph¶i ®Ó trong c¸c tñ thñy tinh, chôp thñy tinh hay ®Ëy b»ng v¶i s¹ch (th−êng lµ v¶i ®en) ®Ó chèng bôi. Trong c¸c tñ ®ùng kÝnh cÇn cã chÊt hót Èm. Sau khi sö dông, cÇn ph¶i th¸o rêi thÞ kÝnh vµ vËt kÝnh ra, cho vµo hép riªng ®Ëy kÝn l¹i ®Ó tr¸nh bôi. VËn hµnh kÝnh nhÑ nhµng vµ thËn träng. Mçi lÇn sö dông xong ph¶i lau chïi ngay. Tr−íc khi sö dông kÝnh cÇn röa s¹ch tay vµ lau kh«. 2. Lau chïi: a. PhÇn c¬ khÝ: Dïng giÎ mÒm vµ s¹ch ®Ó lau. NÕu cã c¸c vÕt bÈn khã lau, dïng giÎ thÊm benzen hay ªte ®Ó tÈy s¹ch. Sau ®ã chïi l¹i b»ng kh¨n kh«. Khi dÇu mì ë c¸c mÆt tr−ît bÞ kh« rÝt cÇn dïng benzen hay ªte lau s¹ch dÇu mì cò, råi b«i lªn mét líp thËt máng dÇu mì míi (sö dông lo¹i chuyªn dïng cho kÝnh hiÓn vi). b. PhÇn quang häc: TuyÖt ®èi kh«ng ®−îc sê vµo mÆt c¸c thÊu kÝnh. Dông cô lau chïi (giÎ, chæi l«ng, bµn ch¶i...) ph¶i ®Ó riªng kh«ng ®−îc cã bôi hay dÇu mì. Dïng b¬m cao su thæi bôi phÇn quang häc, kh«ng ®−îc thæi b»ng måm. Dïng b«ng nân, mÒm vµ mÞn ®Ó lau c¸c bé phËn quang häc. §Ó tÈy mèc dïng que nhän cuèn b«ng nhóng vµo benzen hay ªte råi lau. Sau ®ã dïng kh¨n b«ng kh« lau s¹ch. ViÖc th¸o l¾p c¸c thÊu kÝnh chØ ®−îc tiÕn hµnh víi c¸c chuyªn gia ngµnh quang häc. V. PhÇn thùc hµnh t¹i phßng thÝ nghiÖm: Sinh viªn nghe giíi thiÖu cÊu t¹o cña kÝnh hiÓn vi kim lo¹i häc vµ kÝnh hiÓn vi sinh vËt. Nghe giíi thiÖu c¸c thao t¸c quan s¸t, chôp ¶nh vµ c¸c yÕu tè ¶nh h−ëng ®Õn chÊt l−îng ¶nh. Thùc hµnh sö dông kÝnh hiÓn vi kim lo¹i häc MIM-7 (hay Olympus) vµ kÝnh hiÓn vi DRU-3. H×nh d¸ng chung cña kÝnh hiÓn vi MIM-7 Tr−êng ®¹i häc B¸ch khoa §µ N½ ng 12 ThÝ nghiÖm VËt liÖukü thuËt Bé m«n C«ng NghÖ VËt liÖu, Khoa C¬ KhÝ X¸c ®Þnh ®é cøng cña kim lo¹i vµ hîp kim I. Môc ®Ých vµ yªu cÇu: - HiÓu râ ®−îc nguyªn lý cña c¸c ph−¬ng ph¸p ®o ®é cøng Brinen, R«cven,Vicke, tÕ vi Knoop vµ c¸c ph−¬ng ph¸p gÇn ®óng: Poldi, Sor vµ dòa mÉu. - BiÕt c¸ch sö dông c¸c m¸y ®o ®é cøng Brinen, R«cven vµ c¸c dông cô ®o gÇn ®óng. II. C¸c ph−¬ng ph¸p ®o ®é cøng: 1. Kh¸i niÖm: §é cøng lµ kh¶ n¨ng chèng l¹i biÕn d¹ng dÎo côc bé cña kim lo¹i vµ hîp kim d−íi t¸c dông cña t¶i träng ngoµi. §é cøng lµ mét trong nh÷ng ®Æc tr−ng c¬ tÝnh quan träng cña vËt liÖu kim lo¹i. X¸c ®Þnh ®−îc ®é cøng ta cã thÓ ta cã thÓ s¬ bé ®¸nh gi¸ ®−îc ®é bÒn vµ ®é dÎo cña vËt liÖu kim lo¹i. C¸c ph−¬ng ph¸p ®o ®é cøng cã −u ®iÓm lµ: TiÕn hµnh nhanh vµ kh«ng ph¸ huû chi tiÕt thö. Do vËy ®−îc sö dông réng r·i trong c¸c phßng thÝ nghiÖm vµ c¬ së s¶n xuÊt. 2. Ph−¬ng ph¸p ®o ®é cøng Brinen (HB): Nguyªn lý: Ên vµo bÒ mÆt cÇn thö mét viªn bi b»ng thÐp ®· t«i cøng, cã ®−êng kÝnh D víi t¶i träng P. Sau khi c¾t t¶i träng, viªn bi sÏ ®Ó l¹i trªn bÒ mÆt mÉu thö mét vÕt lâm cã ®−êng kÝnh d vµ víi chiÒu s©u h. Dïng kÝnh hiÓn vi ®o (cã g¾n th−íc ®o trong thÞ kÝnh) ®Ó ®o ®−êng kÝnh d cña vÕt lâm vµ tra theo b¶ng cho s½n sÏ cã ®é cøng Brinen (ký hiÖu HB ). Víi m¸y ®o hiÖn sè kÕt qu¶ ®äc trªn mµn h×nh. P D d 6 5 4 73210 (b) (a) H×nh 1: S¬ ®å ®o ®é cøng Brinen (a) vµ ®o ®−êng kÝnh vÕt lâm b»ng lóp cã th−íc mÉu (b) Còng cã thÓ dïng c«ng thøc ®Ó tÝnh kÕt qu¶ nh− sau: PHB F = [kG/mm2 ] Tr−êng ®¹i häc B¸ch khoa §µ N½ng 13 ThÝ nghiÖm VËt liÖukü thuËt Bé m«n C«ng NghÖ VËt liÖu, Khoa C¬ KhÝ Trong ®ã F lµ diÖn tÝch vÕt lâm, ®−îc tÝnh nh− sau: 2 2. .( ) 2 D D D dF π − −= VËy: 2 2 2 . .( ) PHB D D D dπ= − − [kG/mm 2 ] (HiÖn nay cã n¬i dïng ®¬n vÞ míi lµ MPa víi gi¸ trÞ 1MPa = 0,10196 kG/mm2 ) §−êng kÝnh viªn bi phô thuéc vµo chiÒu dµy vËt ®o. VËt ®o cµng máng ®−êng kÝnh viªn bi cµng nhá. §−êng kÝnh viªn bi ®−îc tiªu chuÈn ho¸, theo tiªu chuÈn ViÖt nam (TCVN): 10; 5; 2,5; 2; vµ 1 mm, cã ®é cøng kh«ng nhá h¬n HV 800. T¶i träng ®o phô thuéc vµo vËt liÖu ®o, nã tû lÖ thuËn víi tû sè P/D2 . Thùc tÕ ®−îc quy ®Þnh nh− sau: - ThÐp vµ gang: 30 - Hîp kim ®ång: 10 - Hîp kim æ tr−ît: 2,5 - ThiÕc ch× vµ hîp kim cña chóng: 1 Tuy nhiªn muèn kÕt qu¶ ®o ®−îc chÝnh x¸c h¬n, ta nªn chän t¶i träng sao cho ®−êng kÝnh vÕt lâm (d) t¹o nªn n»m trong kho¶ng (0,2 - 0,6)D. Thêi gian t¸c dông t¶i träng còng ¶nh h−ëng ®Õn kÕt qu¶ ®o nªn còng chän cho phï hîp. Thêi gian nµy phô thuéc vµo ®é cøng cña vËt liÖu ®o. Thêi gian ®Æt t¶i cµng t¨ng nÕu nhiÖt ®é ch¶y cña vËt liÖu cµng thÊp. Th«ng th−êng cã thÓ chän nh− sau: Víi kim lo¹i ®en vµ hîp kim ®en: * HB = 140 - 450 chän 10s * HB < 140 chän 30s Víi kim lo¹i mµu vµ hîp kim mµu: * HB = 31,8 - 130 chän 30s * HB = 8 - 35 chän 60s Ph−¬ng ph¸p ®o ®é cøng Brinen th−êng dïng ®o c¸c vËt liÖu cã ®é cøng thÊp (c¸c thÐp ñ, th−êng ho¸). Thang ®o cña nã tõ: 0 - 450 HB. Qu¸ giíi h¹n nµy phÐp ®o kh«ng cßn chÝnh x¸c n÷a v× viªn bi ®o còng bÞ biÕn d¹ng. KÕt qu¶ ®o d−îc ghi nh− sau: NÕu ®é cøng ®o ë ®iÒu kiÖn tiªu chuÈn (P = 3000kG; D = 10 mm, thêi gian ®Æt t¶i träng 30s) th× ghi ®¬n gi¶n bëi HB vµ sè ®o. VÝ dô: HB 350. Khi ®o ë c¸c ®iÒu kiÖn phi tiªu chuÈn th× ph¶i ghi ®Çy ®ñ c¸c ®iÒu kiÖn ®ã. VÝ dô: HB10/750/30135 Ghi nh− vËy cã nghÜa lµ: MÉu ®o cã ®é cøng lµ HB 135, ®−îc ®o víi viªn bi cã D = 10mm, t¶i träng ®o lµ 750kG vµ thêi gian ®Æt t¶i lµ 30s. Tõ ®é cøng Brinen, cã thÓ suy ra giíi h¹n bÒn kÐo cña vËt liÖu nh− sau: * ThÐp (trõ thÐp kh«ng rØ, bÒn nãng ): σ b ≈ 0,344 HB * ThÐp ®óc: σb ≈ (0,3 - 0,4 ) HB * Gang x¸m: σb ≈ 406 HB − * §ång, lat«ng, br«ng biÕn cøng: σ b ≈ 0,40 HB * §ång, lat«ng, br«ng sau ñ: σb ≈ 0,55 HB * §ura : σb ≈ 0,35 HB 3- Ph−¬ng ph¸p ®o ®é cøng R«cven (HRA, HRB, HRC ): Tr−êng ®¹i häc B¸ch khoa §µ N½ng 14 ThÝ nghiÖm VËt liÖukü thuËt Bé m«n C«ng NghÖ VËt liÖu, Khoa C¬ KhÝ Ph−¬ng ph¸p Brinen kh«ng sö dông ®−îc khi gÆp vËt liÖu cã ®é cøng cao, chi tiÕt máng nhá h¬n 1 - 2 mm vµ kÕt qu¶ cã ®é chÝnh x¸c kh«ng cao (®o ®−êng kÝnh vÕt lâm b»ng m¾t khã chÝnh x¸c vµ phô thuéc vµo kü n¨ng cña tõng ng−êi). V× vËy, dïng ph−¬ng ph¸p ®o ®é cøng R«cven kh¾c phôc ®−îc c¸c nh−îc ®iÓm nªu trªn. Nguyªn lý ®o ®é cøng R«cven: Ên vµo bÒ mÆt cÇn ®o mét t¶i träng x¸c ®Þnh qua mòi ®©m b»ng kim c−¬ng h×nh nãn cã gãc ë ®Ønh lµ 120o vµ b¸n kÝnh cong R = 0,2 mm (víi thang A, C, D vµ super) hay viªn bi b»ng thÐp t«i cøng cã ®−êng kÝnh 1/16, 1/4 vµ 1/6 in. Sau ®ã tiÕn hµnh ®o chiÒu s©u vÕt lâm b»ng ®ång hå so. KÕt qu¶ ®o ®−îc x¸c ®Þnh trªn ®ång hå so ngay sau khi c¾t t¶i träng (HoÆc hiÖn sè nÕu dïng m¸y hiÓn thÞ sè). §é cøng R«cven ®−îc x¸c ®Þnh theo mét ®¹i l−îng quy −íc, kh«ng cã thø nguyªn, phô thuéc vµo chiÒu s©u cña vÕt lâm. ChiÒu s©u cµng lín th× ®é cøng cµng nhá vµ ng−îc l¹i. §é cøng R«cven x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: HR = k - e Trong ®ã: k lµ chiÒu s©u quy −íc, k =100 víi c¸c thang ®o A,D, C vµ super. k = 130 víi c¸c thang ®o cßn l¹i (dïng mòi ®©m b»ng viªn bi thÐp) e lµ chiÒu s©u cña vÕt lâm khi ®o. Gi¸ trÞ mét ®é chia cña e = 0,002 mm víi c¸c thang ®o th«ng th−êng vµ = 0,001 mm víi thang ®o super. TCVN 275 - 85 vµ 41170-85 chØ quy ®Þnh cho c¸c thang ®o A, B, C, N vµ T. Nh−ng thùc tÕ dïng nhiÒu h¬n c¶ lµ c¸c thang A, B, C. Ph−¬ng ph¸p ®o ®é cøng R«cven sö dông hai lo¹i t¶i träng: - T¶i träng s¬ bé 10 kG (ký hiÖu P0). ChiÒu s©u do t¶i träng nµy g©y ra kh«ng dïng ®Ó tÝnh ®é cøng. P0 chØ cã t¸c dông san b»ng sù nhÊp nh« trªn bÒ mÆt mÉu ®Ó ®¶m b¶o kÕt qu¶ ®o ®−îc chÝnh x¸c h¬n. - T¶i träng chÝnh (ký hiÖu P 1). T¶i träng nµy ®−îc t¸c dông thªm sau t¶i träng s¬ bé. Sau khi c¾t bá t¶i träng chÝnh ®ång hå sÏ cho kÕt qu¶ ®o (HoÆc hiÖu sè ®o). Phô thuéc vµo thang ®o ta sö dông c¸c mòi ®©m vµ t¶i träng kh¸c nhau: - Khi ®o theo thang B (HRB) dïng mòi ®©m b»ng viªn bi vµ t¶i träng t¸c dông tæng céng lµ 100kG. Do dïng viªn bi nªn thang B sö dông ®o c¸c vËt liÖu mÒm, ®é cøng trung b×nh trong kho¶ng HV 60-240 hay HRB 25-100 (thÐp, gang sau ñ vµ th−êng ho¸ hîp kim nh«m, ®ång). - Khi ®o theo thang A vµ C (HRA, HRC) dïng mòi ®©m kim c−¬ng h×nh nãn. T¶i träng tæng céng t¸c dông víi thang A lµ 60 kG vµ thang C lµ 150 kG. Thang A dïng ®Ó ®o c¸c vËt liÖu rÊt cøng nh−: hîp kim cøng, líp thÊm c¸c bon-nit¬ cã ®é cøng cao h¬n HV 700. Thang A cã ph¹m vi ®o tõ HV 360-900 hay tõ HRA 70-85. Thang C dïng ®o c¸c vËt liÖu cã ®é cøng trung b×nh vµ cao víi ®é cøng trong kho¶ng HV 240-700 hay HRC 20-67 (vÝ dô thÐp, gang sau khi t«i ram). 00: Lóc ch−a ®o 11: T¶i träng s¬ bé P0 22: Thªm t¶i träng chÝnh P1 33: Bá t¶i träng chÝnh P1 e 3 2 1 0 2 3 1 R0.2 Mòi ®©m kim c−¬ng 0 MÉu ®o H×nh 2: VÞ trÝ t−¬ng ®èi gi÷a mòi ®©m vµ mÉu ®o ë c¸c thêi ®iÓm ®o Tr−êng ®¹i häc B¸ch khoa §µ N½ng 15 ThÝ nghiÖm VËt liÖukü thuËt Bé m«n C«ng NghÖ VËt liÖu, Khoa C¬ KhÝ §Ó ®o c¸c líp cã chiÒu dµy nhá h¬n 0,30mm ph¶i dïng c¸c thang super. Ph−¬ng ph¸p R«cven g©y ra vÕt lâm rÊt nhá, ®o ®−îc c¸c vËt liÖu máng vµ kh«ng ph¸ huû chi tiÕt nªn ®−îc sö dông rÊt réng r·i ®Ó kiÓm tra chÊt l−îng s¶n phÈm c¬ khÝ. §Ó thuËn lîi trong viÖc lùa chän ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh ®é cøng, ta s¬ bé ph©n lo¹i nh− sau: * Lo¹i cã ®é cøng thÊp (mÒm): Gåm c¸c vËt liÖu cã ®é cøng nhá h¬n HB 220, HRC 20, HRB 100. * Lo¹i cã ®é cøng trung b×nh: Cã gi¸ trÞ ®é cøng trong kho¶ng: HB 250-450 vµ HRC 25 ®Õn HRC 45. * Lo¹i cã ®é cøng cao: Cã gi¸ trÞ ®é cøng tõ HRC 52 ®Õn cao h¬n HRC 60 mét Ýt. * Lo¹i cã ®é cøng rÊt cao: Cã gi¸ trÞ ®é cøng > HRC 62 hay > HRA 80. 4. Ph−¬ng ph¸p ®o ®é cøng Vicke (HV): Ta Ên mòi kim c−¬ng h×nh th¸p bèn mÆt (cã gãc gi÷a hai mÆt ®èi diÖn lµ 136o) víi t¶i träng P kh«ng lín l¾m. Sau khi c¾t t¶i träng, tiÕn hµnh ®o ®−êng chÐo d cña vÕt lâm vµ tra b¶ng sÏ cã gi¸ trÞ ®é cøng Vicke (HoÆc hiÓn thÞ sè ®o nÕu dïng m¸y hiÓn thÞ sè). Sè ®o ®é cøng Vicke tÝnh theo c«ng thøc: 2 2 2 .sin 2 1,854. PP PHB F d d α = = = [kG/mm2 ] Trong ®ã: P: T¶i träng t¸c dông cã gi¸ trÞ tõ 200G ®Õn 100 kG (th−êng dïng nhÊt tõ 5-10 kG). F: DiÖn tÝch vÕt lâm (mm2). d: Gi¸ trÞ trung b×nh cña hai ®−êng chÐo vÕt lâm (mm). d d (a) (b) H×nh 3: Mòi ®©m h×nh th¸p (a) vµ vÕt lâm (b) khi ®o ®é cøng b»ng ph−¬ng ph¸p Vicke. Quy −íc t¶i träng ®o 30kG vµ thêi gian gi÷ t¶i 10-15s ®−îc xem lµ ®iÒu kiÖn tiªu chuÈn. §é cøng ®o ë ®iÒu kiÖn tiªu chuÈn chØ cÇn ghi ng¾n gän lµ HV vµ sè ®o, vÝ dô HV 500. NÕu ®o phi tiªu chuÈn th× ph¶i ghi thªm c¸c ®iÒu kiÖn ®o. VÝ dô HV 20/30 500 tøc lµ ®é cøng Vicke khi ®o víi t¶i träng 20 kG vµ thêi gian ®Æt t¶i träng 30s lµ 500kG/mm2. Ph−¬ng ph¸p Vicke th−êng dïng ®o ®é cøng c¸c vËt liÖu tõ rÊt mÒm ®Õn rÊt cøng, víi c¸c líp cÇn ®o rÊt máng (®Õn 0,04 - 0,06mm) trong c¸c mÉu máng (0,3 - 0,5 mm) nh− thÊm c¸c bon, thÊm ni t¬, bo, c¸c líp m¹ vµ c¸c tÊm rÊt máng. Ph−¬ng ph¸p nµy ®−îc coi lµ ®é cøng chuÈn trong nghiªn cøu khoa häc, chñ yÕu dïng ë phßng thÝ nghiÖm, viÖn nghiªn cøu. 5. Ph−¬ng ph¸p ®o ®é cøng tÕ vi (Hµ): Tr−êng ®¹i häc B¸ch khoa §µ N½ng 16 ThÝ nghiÖm VËt liÖukü thuËt Bé m«n C«ng NghÖ VËt liÖu, Khoa C¬ KhÝ Nguyªn lý ®o cña nã gièng nh− ph−¬ng ph¸p Vicke nh−ng ë ®©y mÉu ph¶i chuÈn bÞ rÊt c«ng phu nh− ®Ó quan s¸t tæ chøc tÕ vi. T¶i träng dïng trong tr−êng hîp nµy rÊt bÐ tõ 0,5 ®Õn 200G (cã khi dïng ®Õn 1000G). Sau khi Ên mòi ®©m kim c−¬ng xong ph¶i dïng kÝnh hiÓn vi ®Ó ®o ®−êng chÐo d cña vÕt lâm (®¬n vÞ ®o lµ µ m) vµ tra b¶ng cho s½n sÏ cã ®é cøng tÕ vi. Cã thÓ tÝnh ®é cøng tÕ vi theo c«ng thøc: 21,854. PH d µ = Trong ®ã: P: T¶i träng t¸c dông (G). d: §−êng chÐo vÕt lâm (µ m). Ph−¬ng ph¸p nµy sö dông ®ång thêi hai lo¹i thiÕt bÞ: m¸y ®o ®é cøng Vicke vµ kÝnh hiÓn vi kim lo¹i häc. §−îc sö dông ®Ó ®o ®é cøng cña c¸c h¹t, c¸c pha riªng rÏ. §é cøng tÕ vi kh«ng ®Æc tr−ng cho ®é cøng tæng hîp cña chi tiÕt. 6. §é cøng Knoop (HK): Ph−¬ng ph¸p ®o ®é cøng Knoop còng gièng nh− ph−¬ng ph¸p Vicke nh−ng víi mòi ®©m kim c−¬ng h×nh th¸p cã cÊu t¹o sao cho vÕt ®o ®Ó l¹i cã d¹ng h×nh thoi. L b l/b = 7 b/t = 4 .11 .00 t (a) (b) H×nh 4: Mòi ®©m h×nh th¸p (a) vµ h×nh d¹ng vÕt lâm (b) Ph−¬ng ph¸p nµy dïng ®o c¸c vËt liÖu dßn nh− gèm. §é cøng ®−îc tÝnh theo c«ng thøc sau: 21, 42. P PHK F L = = [kG/mm2] Trong ®ã: F: DiÖn tÝch vÕt lâm (mm2). L: Gi¸ trÞ ®é dµi lín nhÊt cña vÕt lâm (mm). 7. C¸c ph−¬ng ph¸p ®o ®é cøng gÇn ®óng: a. Ph−¬ng ph¸p Poldi (HB® ): Nguyªn lý nh− sau: Ta ®ång thêi t¹o hai vÕt lâm ë c¶ mÉu chuÈn vµ mÉu cÇn ®o. Sau ®ã ®o ®−êng kÝnh vÕt lâm ë mÉu chuÈn vµ mÉu cÇn ®o. §é cøng Poldi x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: 2 0 2.d C d dHB HB d = Tr−êng ®¹i häc B¸ch khoa §µ N½ng 17 ThÝ nghiÖm VËt liÖukü thuËt Bé m«n C«ng NghÖ VËt liÖu, Khoa C¬ KhÝ Trong ®ã: HBc : §é cøng mÉu chuÈn. dc : §−êng kÝnh vÕt lâm cña mÉu chuÈn. d® : §−êng kÝnh cña mÉu cÇn ®o. b. §é cøng Sor (HSh): Nguyªn lý ®o: Dïng mét viªn bi b»ng thÐp t«i cøng nÆng 2,5G cho r¬i tõ ®é cao h = 254 mm xuèng bÒ mÆt chi tiÕt ®o. C¨n cø vµo chiÒu cao nÈy lªn cña viªn bi trong thiÕt bÞ ®o ta x¸c ®Þnh ®−îc ®é cøng Sor. c. X¸c ®Þnh ®é cøng b»ng dòa mÉu: Dïng mét bé dòa mÉu ®· cã ®é cøng cho tr−íc ®Ó thö mÉu. Th«ng th−êng c¸c dòa cã ®é cøng c¸ch nhau 5 ®¬n vÞ HRC: 35, 40, 45, 50, 55, 60 HRC. Muèn x¸c ®Þnh ®é cøng cña chi tiÕt ta dïng dòa dòa thö lªn bÒ mÆt cña nã. VÝ dô: x¸c ®Þnh ®é cøng mét chi tiÕt b»ng thÐp sau khi t«i. §Çu tiªn ta lÊy dòa cã ®é cøng thÊp nhÊt dòa thö lªn chi tiÕt ®ã. NÕu kh«ng dòa ®−îc chøng tá r»ng mÉu cã ®é cøng cao h¬n dòa. Ta lÇn l−ît dïng c¸c dòa cã ®é cøng cao h¬n ®Ó dòa thö. §Õn khi b¾t ®Çu dòa ®−îc (¨n dòa) th× chi tiÕt cã ®é cøng b»ng ®é cøng cña dòa ®ang dïng. (ChÝnh x¸c h¬n lµ b»ng ®é cøng dòa tr−íc ®ã céng víi ®é cøng dòa ®ang dïng chia hai). C¸c ph−¬ng ph¸p gÇn ®óng sö dông réng r·i trong s¶n xuÊt. 8. Mét sè ®iÓm cÇn l−u ý: * Gi÷a c¸c lo¹i ®é cøng kh«ng cã c«ng thøc chuyÓn ®æi lÉn nhau. Muèn t×m mèi quan hÖ cña chóng ph¶i tra b¶ng. Víi hai lo¹i ®é cøng th«ng dông Brinen vµ R«cven cã thÓ tÝnh gÇn ®óng HRC 1 ≈ HB 10. * MÉu ®o ®é cøng (hoÆc chi tiÕt) cÇn ph¶i lau s¹ch dÇu mì, bÒ mÆt nh½n bãng vµ kh«ng cã vÈy «xýt. ChiÒu dµy nhá nhÊt cña mÉu ®o ph¶i b»ng 10h (h lµ chiÒu s©u vÕt lâm ®o) ®Ó kÕt qu¶ ®o ®−îc chÝnh x¸c. * Kho¶ng c¸ch cña vÕt lâm khi ®o víi r×a mÉu (mÐp mÉu) vµ gi÷a c¸c vÕt lâm víi nhau ph¶i lín h¬n hoÆc b»ng 5d (d lµ ®−êng kÝnh vÕt lâm) ®Ó kh«ng bÞ sai sè. * Mçi ph−¬ng ph¸p ph¶i ®o tèi thiÓu 3 lÇn vµ lÊy gi¸ trÞ trung b×nh lµm kÕt qu¶ ®o. PhÇn thùc hµnh t¹i phßng thÝ nghiÖm Mçi sinh viªn nhËn mét mÉu thÐp vµ tiÕn hµnh ®o ®é cøng theo sù h−íng dÉn cña c¸n bé thÝ nghiÖm. Sau ®ã lµm b¸o c¸o theo mÉu quy ®Þnh. B¸o c¸o thÝ nghiÖm §o ®é cøng cña kim lo¹i vµ hîp kim Hä vµ tªn: Líp: 1- Môc ®Ých vµ yªu cÇu cña bµi thÝ nghiÖm: 2- ThiÕt bÞ vµ dông cô dïng trong thÝ nghiÖm: 3- C¸c sè liÖu ®o vµ tÝnh to¸n kÕt qu¶: 4- C¸c nhËn xÐt vÒ kÕt qu¶ ®o: Tr−êng ®¹i häc B¸ch khoa §µ N½ng 18 ThÝ nghiÖm VËt liÖukü thuËt Bé m«n C«ng NghÖ VËt liÖu, Khoa C¬ KhÝ Nghiªn cøu tæ chøc tÕ vi cña thÐp c¸c bon, gang vµ hîp kim mµu th«ng dông I. Môc ®Ých vµ yªu cÇu: Sinh viªn b−íc ®Çu lµm quen víi c¸c tæ chøc c©n b»ng cña thÐp, gang vµ hîp kim mµu th«ng dông. * Ph©n biÖt ®−îc tæ chøc c¸c lo¹i thÐp: Tr−íc cïng tÝch, cïng tÝch vµ sau cïng tÝch. * Tæ chøc cña c¸c lo¹i gang tr¾ng, gang x¸m, gang dÎo, gang cÇu vµ hîp kim mµu th«ng dông. * BiÕt c¸ch tÝnh s¬ bé %C cña thÐp tr−íc cïng tÝch dùa vµo quy t¾c c©n b»ng vµ theo quy t¾c ®ßn bÈy. * X¸c ®Þnh ®óng nÒn kim lo¹i cña tõng lo¹i gang x¸m, gang dÎo vµ gang cÇu. II. PhÇn lý thuyÕt: Nh− ®· biÕt thÐp, gang vµ mét sè hîp kim mµu th«ng dông lµ c¸c lo¹i vËt liªu chñ yÕu trong ngµnh c¬ khÝ. C¸c vËt liÖu nµy ®· giíi thiÖu kü trong phÇn lý thuyÕt. Ta chØ nh¾c l¹i phÇn ph©n lo¹i c¸c vËt liÖu th«ng dông. 1. ThÐp c¸c bon: ThÐp lµ hîp kim cña s¾t vµ c¸cbon víi hµm l−îng c¸cbon < 2,14 %. Dùa vµo l−îng c¸cbon trong thÐp ta ph©n lµm ba lo¹i: + ThÐp tr−íc cïng tÝch: Cã % C < 0,8%, tæ chøc gåm pherÝt vµ pÐclÝt. + ThÐp cïng tÝch: Cã %C = 0,8%, tæ chøc lµ pÐclÝt. Theo h×nh d¸ng cña xªmentÝt ®−îc chia lµm hai lo¹i: ThÐp cïng tÝch pÐclÝt h¹t vµ thÐp cïng tÝch pÐclÝt tÊm. + ThÐp sau cïng tÝch: Cã %C > 0,8%, tæ chøc gåm pÐclÝt vµ xªmentÝt thø hai. 2. Gang: Lµ hîp kim cña s¾t vµ c¸cbon víi hµm l−îng c¸cbon > 2,14%. Gang cã tæ chøc t−¬ng øng víi gi¶n ®å tr¹ng th¸i Fe-C gäi lµ gang tr¾ng. Tïy theo l−îng c¸cbon, gang tr¾ng ®−îc chia lµm ba lo¹i: + Gang tr¾ng tr−íc cïng tinh: Cã l−îng c¸cbon < 4,3%, tæ chøc gåm peclÝt, xªmentÝt thø hai vµ lª®ªburÝt (P+Xª). + Gang tr¾ng cïng tinh: Cã l−îng c¸cbon b»ng 4,3%, tæ chøc lµ lª®ªburÝt. + Gang tr¾ng sau cïng tinh: Cã l−îng c¸cbon > 4,3%, tæ chøc gåm xªmentÝt thø nhÊt vµ lª®ªburÝt. C¸c lo¹i gang cã graphÝt, tæ chøc cña chóng kh«ng t−¬ng øng víi gi¶n ®å tr¹ng th¸i Fe-C. Tïy theo h×nh d¸ng cña graphÝt ta cã gang x¸m, gang dÎo vµ gang cÇu. Gang x¸m: Lµ lo¹i gang mµ tæ chøc graphÝt cña nã cã d¹ng tÊm, phiÕn, chuçi. Dùa theo nÒn kim lo¹i (nÒn c¬ b¶n), gang x¸m ®−îc chia ra lµm ba lo¹i: + Gang x¸m pherÝt: Lµ lo¹i gang x¸m trong ®ã tæ chøc graphÝt ph©n bè trªn nÒn pherÝt. + Gang x¸m pherÝt-pÐclÝt: Tæ chøc graphÝt ph©n bè trªn nÒn pherÝt-pÐclÝt. Tr−êng ®¹i häc B¸ch khoa §µ N½ng 19 ThÝ nghiÖm VËt liÖukü thuËt Bé m«n C«ng NghÖ VËt liÖu, Khoa C¬ KhÝ + Gang x¸m pÐclÝt: Tæ chøc graphÝt ph©n bè trªn nÒn pÐclÝt. Gang dÎo : Lµ lo¹i gang trong ®ã tæ chøc graphÝt cña nã ë d¹ng thu gän thµnh côm, b«ng. T−¬ng tù nh− gang x¸m, dùa trªn nÒn kim lo¹i cã ba lo¹i gang dÎo: Gang dÎo phe rÝt, gang dÎo phe rÝt-pÐclÝt vµ gang dÎo pÐclÝt. Gang cÇu : Lµ lo¹i gang trong ®ã tæ chøc graphÝt cña nã ë d¹ng thu gän nhÊt lµ h×nh cÇu hay gÇn nh− h×nh cÇu. Dùa trªn nÒn kim lo¹i cã ba lo¹i gang cÇu: Gang cÇu phe rÝt, gang cÇu phe rÝt-pÐclÝt vµ gang cÇu pÐclÝt. 3. Hîp kim mµu th«ng dông: + Hîp kim ®ång: Gåm cã hai lo¹i sau: - Lat«ng: Lµ hîp kim cña ®ång vµ kÏm. - Br«ng: Lµ hîp kim cña ®ång vµ c¸c nguyªn tè kh¸c trõ kÏm. + Hîp kim nh«m: Gåm hai lo¹i: - Hîp kim nh«m ®óc: §iÓn h×nh lµ lo¹i silumin (chøa 12-13% Si) - Hîp kim nh«m biÕn d¹ng: Nghiªn cøu ®iÓn h×nh lµ §ura (Cu: 3,8-4% ; Mg: 0,4-1,2% ; cßn l¹i lµ Al). - Hîp kim lµm æ trôc: Ta nghiªn cøu lo¹i ®iÓn h×nh lµ b¸cbÝt Б83 vµ Б89. III. . PhÇn thùc hµnh t¹i phßng thÝ nghiÖm: 1. VÏ l¹i gi¶n ®å tr¹ng th¸i Fe-C vµ ®¸nh dÊu c¸c hîp kim sÏ quan s¸t. 2. Quan s¸t vµ vÏ l¹i tæ chøc cña thÐp tr−íc cïng tÝch, thÐp cïng tÝch pÐclÝt tÊm vµ pÐclÝt h¹t, thÐp sau cïng tÝch. 3. Quan s¸t vµ vÏ l¹i tæ chøc cña gang tr¾ng tr−íc cïng tinh, cïng tinh vµ sau cïng tinh, c¸c lo¹i gang x¸m, gang dÎo vµ gang cÇu. 4. Quan s¸t vµ vÏ l¹i tæ chøc cña lat«ng, br«ng vµ b¸cbÝt. 5. Thùc hµnh tÝnh l−îng c¸cbon trong hai mÉu thÐp tr−íc cïng tÝch qua tæ chøc c©n b»ng. TÝnh l−îng pherÝt vµ pÐclÝt, l−îng pherÝt vµ xªmentÝt trong thÐp 35, 65 b»ng quy t¾c ®ßn bÈy. 6. Lµm b¸o c¸o thÝ nghiÖm theo mÉu sau: - Tãm t¾t lý thuyÕt cÇn dïng trong thÝ nghiÖm. - VÏ l¹i c¸c tæ chøc quan s¸t trong vßng trßn φ45 vµ ghi tªn mÉu ngay phÝa d−íi h×nh. Tr−êng ®¹i häc B¸ch khoa §µ N½ng 20 ThÝ nghiÖm VËt liÖukü thuËt Bé m«n C«ng NghÖ VËt liÖu, Khoa C¬ KhÝ THÆÛC HAÌNH TÄI VAÌ RAM THEÏP I - MUÛC ÂÊCH VAÌ YÃU CÁÖU: 1- Biãút caïch thæûc hiãûn caïc thao taïc täi vaì ram theïp, coï nghéa laì biãút phæång phaïp xaïc âënh nhiãût âäü täi, thåìi gian giæî nhiãût vaì choün mäi træåìng täi phuì håüp våïi loaûi theïp âaî cho, cuîng nhæ biãút âæåüc caïch choün chãú âäü ram (nhiãût âäü, thåìi gian) âãø âaût âæåüc yãu cáöu cå tênh quy âënh. 2- Qua thê nghiãûm hiãøu âæåüc aính hæåíng cuía nhiãût âäü täi vaì täúc âäü laìm nguäüi khi täi âãún âäü cæïng cuía theïp. Hiãøu âæåüc aính hæåíng cuía nhiãût âäü vaì thåìi gian ram âãún âäü cæïng cuía theïp. II- PHÁÖN LYÏ THUYÃÚT: 1. TÄI : Täi theïp laì thao taïc nhiãût luyãûn ráút thäng duûng gäöm: Nung noïng theïp âãún nhiãût âäü cao hån nhiãût âäü chuyãøn biãún pha (> AC1), giæî nhiãût vaì laìm nguäüi nhanh trong mäi træåìng âaî cho. Muûc âêch cuía täi laì nháûn âæåüc täø chæïc maïc-ten-xêt (hay caïc täø chæïc cæïng khaïc) coï âäü cæïng vaì tênh chäúng maìi moìn cao. Kãút quaí cuía thao taïc täi phuû thuäüc vaìo nhiãöu yãúu täú, nhæng quan troüng hån caí laì nhiãût âäü vaì mäi træåìng täi. a. Choün nhiãût âäü täi: Âáy laì yãúu täú ráút quan troüng vç noï coï aính hæåíng ráút låïn âãún tênh cháút cuía theïp sau khi täi. Nguyãn tàõc chung âãø choün nhiãût âäü täi laì: laìm xuáút hiãûn täø chæïc austenit (coï khaí nàng hoìa tan caïc bon låïn nháút). Våïi theïp caïc bon ta coï thãø dæûa vaìo giaín âäö pha Fe-C âãø xaïc âënh nhiãût âäü täi. Våïi theïp træåïc cuìng têch choün nhiãût âäü täi laì: AC 3 + (30 - 500C). Våïi theïp sau cuìng têch laì: AC 1 + (30 - 500C). Theïp træåïc cuìng têch nãúu ta choün nhiãût âäü täi cao hån Ac1, nhæng tháúp hån A C 3 thç sau khi täi täø chæïc nháûn âæåüc laì maïc-ten-xit vaì phe-rêt laìm cho theïp coï âäü cæïng tháúp (phe rêt laì pha mãöm). Theïp sau cuìng têch nãúu choün nhiãût âäü täi cao hån Accm thç xã men têt 2 hoìa tan hãút vaìo austenit, sau khi täi nháûn âæåüc täø chæïc maïc ten xit nhæng coìn nhiãöu austenit dæ âäü cæïng cuîng tháúp âi vaì khäng táûn duûng âæåüc tênh chäúng maìi moìn cao cuía XãII. Do váûy choün nhiãût âäü täi theo quy luáût trãn laì phuì håüp nháút. Caïc âiãøm tåïi haûn AC1, AC3 coï thãø tra trong caïc säø tay nhiãût luyãûn. Nãúu khäng coï säø tay, ta coï thãø tênh gáön âuïng dæûa vaìo giaín âäö pha Fe -C vaì xem âæåìng GS vaì ES laì âæåìng thàóng. Våïi theïp håüp kim nhiãût âäü täi âæåüc tra trong caïc säø tay nhiãût luyãûn. b. Thåìi gian nung noïng: Gäöm caí thåìi gian náng lãn nhiãût âäü täi vaì thåìi gian giæî chi tiãút taûi nhiãût âäü naìy. Thåìi gian naìy coï thãø tra trong säø tay nhiãût luyãûn hay theo baíng 1. c. Choün mäi træåìng täi: Mäi træåìng täi coï caïc yãu cáöu cå baín sau: Coï täúc âäü laìm nguäüi låïn hån täúc âäü nguäüi tåïi haûn cuía theïp âem täi, coï khaí nàng baïm dênh vaìo bãö nàût chi tiãút cao, dáùn nhiãût täút... Dæûa vaìo säú hiãûu theïp maì ta choün mäi træåìng täi cho phuì håüp. Theïp caïc bon noïi chung täi trong dung dëch xuït, dung dich muäúi hoïa hoüc hoàûc næåïc. Theïp håüp kim täi trong dáöu, theïp duûng cuû caïc bon Tr−êng ®¹i häc B¸ch khoa §µ N½ng 21 ThÝ nghiÖm VËt liÖukü thuËt Bé m«n C«ng NghÖ VËt liÖu, Khoa C¬ KhÝ kêch thæåïc nhoí coï thãø täi trong dáöu. Choün âuïng mäi træåìng täi laì âiãöu kiãûn quan troüng âãø nháûn âæåüc âäü cæïng cao vaì traïnh cong vãnh cho chi tiãút. Hçnh daûng chi tiãút Nhiãût âäü 0C Troìn Vuäng Táúm Thåìi gian nung [phuït] Cho 1 mm âæåìng kênh Cho 1 mm chiãöu daìy Cho 1 mm chiãöu daìy 600 2 3 4 700 1,5 2,2 3 800 1,0 1,5 2 900 0,8 1,2 1,6 1000 0,4 0,6 0,8 Baíng 1: Âënh mæïc thåìi gian nung noïng máùu theïp trong loì thê nghiãûm 2- RAM : Ram laì thao taïc nhiãût luyãûn gäöm coï nung noïng theïp âaî täi âãún nhiãût âäü nhoí hån nhiãût âäü tåïi haûn (< AC1), giæî nhiãût räöi laìm nguäüi âãø biãún täø chæcï sau khi täi thaình caïc täø chæïc coï cå tênh phuì håüp våïi âiãöu kiãûn laìm viãûc cuía chi tiãút. Ram laì thao taïc bàõt buäüc âäúi våïi theïp sau khi täi. Ta biãút ràòng theïp sau khi täi coï täø chæïc maïc ten xêt vaì austenit dæ. Täø chæïc naìy coï âäü cæïng cao, keïm deío dai, æïng suáút bãn trong ráút låïn, khäng thãø laìm viãûc âæåüc. Vç váûy ta phaíi tiãún haình ram âãø biãún chuïng thaình häùn håüp cuía phe rêt vaì xãmentêt. Dæûa vaìo nhiãût âäü ram ta phán ra ba phæång phaïp ram theïp: a) Ram tháúp: Nhiãût âäü ram tæì 150 - 2500C, täø chæïc nháûn âæåüc laì mactenxêt ram. b) Ram trung bçnh: Nhiãût âäü ram tæì 300 - 4500C, täø chæïc nháûn âæåüc laì trustêt ram. c) Ram cao: Nhiãût âäü ram tæì 500 - 6500C, täø chæïc nháûn âæåüc laì xooïc bêt ram. Âãø âaïnh giaï aính hæåíng âäöng thåìi cuía nhiãût âäü vaì thåìi gian ram âãún tênh cháút cuía theïp ta duìng thäng säú ram, âæåüc xaïc âënh nhæ sau: M = T(C + lgτ) Trong âoï: T- nhiãût âäü ram, 0K; C - hàòng säú phuû thuäüc vaìo thaình pháön cuía theïp, thæåìng duìng C ≈ 0,20 ; τ- thåìi gian ram [phuït] Tæì cäng thæïc trãn ta tháúy: taïc duûng giæîa thåìi gian ram vaì nhiãût âäü ram coï mäúi quan hãû nháút âënh, nãúu tàng nhiãût âäü ram phaíi giaím thåìi gian ram vaì ngæåüc laûi âãø coï thãø nháûn âæåüc kãút quaí nhæ nhau. III- PHÁÖN THÆÛ C NGHIÃÛM: 1. TÄI : 1- Xaïc âënh aính hæåíng cuía nhiãût âäü täi âãún âäü cæïng cuía theïp: Mäùi nhoïm sinh viãn nháûn 5 máùu theïp C40 hay C45, 5 máùu CD120. Caïc máùu theïp C45 âem nung åí caïc nhiãût âäü 7400C, Tr−êng ®¹i häc B¸ch khoa §µ N½ng 22 ThÝ nghiÖm VËt liÖukü thuËt Bé m«n C«ng NghÖ VËt liÖu, Khoa C¬ KhÝ 7800C, 8200C, 8600C vaì 9000C. Caïc máùu theïp CD120 mang nung âãún caïc nhiãût âäü: 7200C, 7600C, 8200C, 8600C vaì 9000C. Sau khi giæî nhiãût âuí thåìi gian, caïc máùu naìy âæåüc täi trong dung dëch 10% NaOH. Sau âoï âem maìi båït mäüt låïp bãö màût daìy 1-1,5mm âãø traïnh bë låïp thoaït caïc bon. Duìng giáúy nhaïm âaïnh saûch caïc vãút xæåïc khi maìi. Âem âo âäü cæïng táút caí caïc máùu vaì ghi giaï trë vaìo baíng 2. 2- Xaïc âënh aính hæåíng cuía mäi træåìng täi âãún âäü cæïng cuía theïp: Mäùi nhoïm sinh viãn nháûn 4 máùu theïp C45 vaì 4 máùu theïp CD120. Mang caïc máùu naìy nung åí mäüt nhiãût âäü thêch håüp cho mäùi loaûi theïp. Sau âoï laìm nguäüi trong caïc mäi træåìng sau âáy (cho tæìng loaûi theïp ): - Mäüt máùu laìm nguäüi trong næåïc (Vnguäüi = 6000C/s) - Mäüt máùu laìm nguäüi trong dung dëch 10% NaOH (Vnguäüi = 12000C/s) - Mäüt máùu laìm nguäüi trong dáöu (Vnguäüi = 1500C/s) - Mäüt máùu laìm nguäüi trong khäng khê (Vnguäüi = 300C/s) Sau âoï tiãún haình âo âäü cæïng vaì ghi kãút quaí vaìo baíng 3 Nhiãût âäü täi Âäü cæïng cuía caïc loaûi theïp, HRC 0C C45 CD120 720 740 760 780 820 860 900 Baíng 2: AÍnh hæåíng cuía nhiãût âäü täi âãún âäü cæïng cuía theïp Täúc âäü nguäüi Âäü cæïng cuía caïc loaûi theïp, HRC 0C/s C45 CD120 30 150 600 1200 Baíng 3: AÍnh hæåíng cuía täúc âäü nguäüi âãún âäü cæïng cuía theïp 2. RAM : 1- Xaïc âënh aính hæåíng cuía nhiãût âäü ram âãún tênh cháút cuía theïp: Mäùi nhoïm sinh viãn nháûn 10 máùu theïp CD120 täi åí nhiãût âäü 760-7800C trong dung dëch 10% NaOH. Sau âoï mang ram 30 phuït åí caïc nhiãût âäü khaïc nhau: 2 máùu åí 2000C, 2 máùu åí 3000C, 2 máùu åí 4000C, 2 máùu åí 5000C vaì 2 máùu åí 6000C. Sau âoï tiãún haình âo âäü cæïng nhæ trãn, kãút quaí ghi vaìo baíng 4. Tr−êng ®¹i häc B¸ch khoa §µ N½ng 23 ThÝ nghiÖm VËt liÖukü thuËt Bé m«n C«ng NghÖ VËt liÖu, Khoa C¬ KhÝ 2- Xaïc âënh aính hæåíng cuía thåìi gian ram âãún âäü cæïng cuía theïp: Cuîng duìng caïc máùu nhæ trãn nhæng ram åí caïc khoaíng thåìi gian khaïc nhau: 60 phuït, 90 phuït vaì 120 phuït. Sau âoï ghi kãút quaí vaìo baíng 4. Nhiãût âäü ram Âäü cæïng sau khi ram våïi thåìi gian, HRC 0C 30 phuït 60 phuït 90 phuït 120 phuït 200 300 400 500 600 Baíng 4: AÍnh hæåíng cuía nhiãût âäü vaì thåìi gian ram âãún âäü cæïng cuía theïp IV- BAÏO CAÏO THÊ NGHIÃÛM: 1- TÄI a- Toïm tàõt lyï thuyãút cuía thao taïc täi: choün nhiãût âäü täi, thåìi gian nung noïng, mäi træåìng täi b- Ghi laûi kãút quaí cuía baíng 2 vaì 3. Sau âoï duìng kãút quaí naìy veî âäö thë sæû phuû thuäüc cuía âäü cæïng vaìo nhiãût âäü täi vaì täúc âäü nguäüi khi täi. c- Giaíi thêch kãút quaí thê nghiãûm vaì ruït ra kãút luáûn vãö viãûc choün nhiãût âäü täi, mäi træåìng täi cho hai loaûi theïp thê nghiãûm. 2- RAM : a- Toïm tàõt lyï thuyãút vãö quaï trçnh ram. b- Ghi laûi kãút quaí cuía baíng 4. Duìng caïc kãút quaí naìy veî caïc âäö thë biãøu diãùn sæû phuû thuäüc cuía âäü cæïng vaìo nhiãût âäü ram vaì thåìi gian ram. c- Giaíi thêch kãút quaí thê nghiãûm vaì ruït ra caïc kãút luáûn. Tr−êng ®¹i häc B¸ch khoa §µ N½ng 24 ThÝ nghiÖm VËt liÖukü thuËt Bé m«n C«ng NghÖ VËt liÖu, Khoa C¬ KhÝ THÁÚM CAÏC BON THÃØ RÀÕN I- MUÛC ÂÊCH VAÌ YÃU CÁÖU: 1- Sinh viãn nàõm âæåüc quaï trçnh thæûc hiãûn mäüt thao taïc hoïa nhiãût luyãûn âån giaín nháút vaì láu âåìi nháút, âoï laì tháúm caïc bon åí thãø ràõn (choün cháút tháúm, xãúp chi tiãút vaìo häüp, choün nhiãût âäü vaì thåìi gian tháúm, nhiãût luyãûn sau khi tháúm...) 2- Táûp laìm quen våïi täø chæïc cuía låïp tháúm træåïc vaì sau khi nhiãût luyãûn, biãút caïch âo chiãöu daìy låïp tháúm åí kênh hiãøn vi kim loaûi hoüc. II- PHÁÖN LYÏ THUYÃÚT: Tháúm caïc bon laì quaï trçnh laìm baîo hoìa caïc bon vaìo bãö màût chi tiãút theïp (%C≤ 0,25%), âãø sau âoï tiãún haình täi vaì ram nhàòm náng cao âäü cæïng vaì tênh chäúng maìi moìn cho låïp bãö màût. Tháúm caïc bon laì mäüt daûng hoïa nhiãût luyãûn ráút phäø biãún trong thæûc tãú saín xuáút. Tuìy theo daûng cháút tháúm, tháúm caïc bon âæåüc chia laìm ba loaûi: tháúm thãø ràõn, thãø loíng vaì thãø khê. Trong âoï tháúm caïc bon thãø ràõn laì âån giaín nháút vaì âæåüc sæí duûng ráút láu âåìi. Cháút tháúm thãø ràõn gäöm coï: - Than gäù cåî haût 2-5 mm (than xoan laì täút nháút): 85 - 90% - Cháút xuïc taïc (BaCO3, Na2CO3, K2CO3...): 10 - 15% - Trong mäüt säú træåìng håüp coï thãø cho thãm CaO âãø chäúng dênh kãút, dáöu nàûng âãø tàng diãûn têch tiãúp xuïc giæîa cháút tháúm vaì chi tiãút, than cäúc âãø tàng âäü bãön cháút tháúm... Luïc naìy tyí lãû trãn seî âiãöu chènh cho phuì håüp. Thäng thæåìng chè duìng hai thaình pháön chênh noïi trãn. Cháút tháúm âæåüc träün âãöu, sau âoï raíi mäüt låïp daìy 25 mm lãn âaïy häüp træåïc khi xãúp chi tiãút vaìo. Cæï mäüt låïp häùn håüp tháúm laûi xãúp mäüt låïp chi tiãút vaì âáöm nheû cho chàût. Khoaíng caïch giæîa chi thiãút våïi nhau vaì våïi thaình häüp 25 mm. Cuäúi cuìng âáûy nàõp vaì duìng bäüt nhaîo (thæåìng duìng âáút seït) traït kên caïc khe håí giæîa nàõp vaì häüp. Hçnh daûng häüp tháúm nãn phuì håüp våïi hçnh daûng chi tiãút âãø låïp cháút tháúm tiãúp xuïc âäöng âãöu våïi bãö màût. ≥ Phaín æïng xaíy ra khi tháúm caïc bon thãø ràõn: 2C + O2 = 2CO 2CO = CO2 + Cng. tæí Cng. tæí khuãúch taïn âi vaìo bãö màût chi tiãút. BaCO3 = BaO + CO2 CO2 + Cthan = 2CO khê CO naìy laûi phán huíy taûo Cng.tæí Sau khi tháúm laìm nguäüi seî coï phaín æïng: BaO + CO2 = BaCO3 cháút naìy âoïng vai troì xuïc taïc. Màûc duì cháút tháúm laì thãø ràõn, nhæng quaï trçnh tháúm xaíy ra åí pha khê. Nhiãût âäü tháúm khoaíng 900 - 9200C (Våïi theïp baín cháút haût nhoí coï thãø tháúm åí nhiãût âäü 950 - 10000C). Thåìi gian tháúm phuû thuäüc yãu cáöu cuía chiãöu daìy låïp tháúm cuía chi tiãút. Trong thæûc tãú thæåìng quy âënh nhæ sau: Våïi chi tiãút nhoí chiãöu daìy tháúm tæì 0,8 - 1,2 mm, våïi chi tiãút låïn tæì 1,8 - 2,2mm. Täø chæïc låïp tháúm khi chæa täi tæì bãö màût vaìo gäöm coï: Vuìng theïp sau cuìng têch (P+XãII), vuìng theïp cuìng têch (P), vuìng theïp træåïc cuìng têch (P+F) nhiãöu peïc lit, vuìng theïp træåïc cuìng têch êt peïc lit vaì vuìng theïp ban âáöu. Tr−êng ®¹i häc B¸ch khoa §µ N½ng 25 ThÝ nghiÖm VËt liÖukü thuËt Bé m«n C«ng NghÖ VËt liÖu, Khoa C¬ KhÝ Nhiãût luyãûn sau khi tháúm gäöm: Täi hai láön vaì ram tháúp. Våïi theïp coï baín cháút haût nhoí: täi mäüt láön vaì ram tháúp. Täø chæïc sau nhiãût luyãûn: Bãö màût laì maïc ten xêt ram vaì austenit dæ, coìn loîi laì maïc ten xit ram vaì phe rêt. III- PHÁÖN THÆÛC HAÌNH: 1- Mäùi nhoïm sinh viãn nháûn 4 máùu theïp C20. 2- Choün cháút tháúm, chuáøn bë cháút tháúm vaì xãúp häüp. 3- Choün nhiãût âäü vaì thåìi gian tháúm. 4- Nghiãn cæïu täø chæïc låïp tháúm caïc bon træåïc vaì sau khi nhiãût luyãûn, âo chiãöu daìy låïp tháúm trãn kênh hiãøn vi kim loaûi hoüc. IV- BAÏO CAÏO THÊ NGHIÃÛM: 1- Toïm tàõt quaï trçnh tháúm caïc bon thãø ràõn, caïch taûo thaình låïp tháúm, caïc yãúu täú aính hæåíng âãún quaï trçnh tháúm. 2- Kãút quaí thê nghiãûm: Täø chæïc låïp tháúm træåïc vaì sau khi nhiãût luyãûn, chiãöu daìy låïp tháúm. Tr−êng ®¹i häc B¸ch khoa §µ N½ng 26