1
TỔ CHỨC HỢP KIM VÀ
GiẢN ĐỒ PHA
PHẦN I
CẤU TRÚC TINH THỂ CỦA
KIM LOẠI VÀ HỢP KIM
Cấutrúctinhthể củahợpkim
Hợp kim là gì?
Æ
là vậtthể gồmnhiều nguyên tố và mang tính kim loại
Nhiều nguyên tố:
nguyên tố chínhlàkimloại, các nguyên tố còn
lạicóthể là kim loạihoặc phi kim
Mang tính kim loại: tính dẫn điện, dẫn nhiệt, tính dẻo, dễ biếndạng
và có anh kim
Thành phần nguyên tố tính trong hợpkim
- Thành phầnvề phầntrămkhốilượng (thường dùng)
- Thành phầnvề phầntrăm nguyên tử
Mộtsố chi tiếtlàmtừ hợpkim
2
Vì sao phải nghiên cứuvề hợpkim?
Æ
Vì nó có mộtsốưuviệtvề gia công, tính kinh tế hơnso
với KL nguyên chất
1. Có độ bềncaochịu đượctảitrọng cao và vẫn đảmbảo
vậtliệu không quá cứng dẫn đếnpháhuỷ giòn
2. Có tính công nghệđadạng
3. Có giá thành rẻ
Mộtsố khái niệm:
Cấutử: là các nguyên tố (hoặchợpchất hoá họcbềnvững)
Hệ: dùng để chỉ mộttậphợpcácvậtthể riêng biệtcủaHK

thể hiện
trên các vùng vớimàusắc khác nhau trên ảnh tổ chứctế vi
Có tương tác
- Hoà tan vào nhau tạo dung dịch rắn(giữ nguyên kiểumạng củanền)
-Phản ứng hoá họctạohợpchấtmớivớikiểumạng khác
Dung dịch rắn
Dung dịch rắnlàgì?
Æ
là pha đồng nhất, có cấutrúcmạng như của dung môi
ngay cả khi thành phần được thay đổi
Khả năng hòa tan
-Vô hạn
-Có hạn
Dung dịch rắnthaythế
Æ
các nguyên tử của nguyên tố hoà tan có thể thay thế vị
trí các nút mạng của nguyên tử nguyên tố dung môi
Điềukiệnthaythế (hoà tan) vô hạn
- tương quan về kiểumạng
- tương quan về kích thước
- tương quan về nồng độ điệntử
- tương quan về tính âm điện
Dụng dịch rắnxenkẽ
Nguyên tử xen kẽ
Æ
các nguyên tử của nguyên tố hoà tan phảicókíchthước
nhỏđểnằmlọttrongcáclỗ hổng của dung môi
4
Các đặctínhcủa dung dịch rắn
-Kiểumạng tinh thếđơn gian: A1, A2….

• Pha Laves được tạo nên bởi hai nguyên tố A, B có tỷ lệ bán kính
nguyên tử rA / rB = 1,2
MgZn2, MgNi2 hay MgCu2
PHẦN II
GiẢN ĐỒ PHA
5
3.2 Giản đồ pha hai cấutử
Quy tắc pha
F=C-P+1
Giản đồ pha
Æ
Công cụ biểuthị mối quan hệ giữa nhiệt độ, thành phầnvàsố
lượng các pha củahệởtrạng thái cân bằng
Loạimộtcấutử Loại hai cấutử
Loạibacấutử
Nhiệt độ
Thành phần
1085
0
C
Rắn
Lỏng
Cu
Quy tắc giản đồ pha
Giản đồ pha hệ hai cấu tử có hai trục:
trục tung - nhiệt độ,
trục hoành biểu thị thành phần (thường theo % khối lượng)
với những đường phân chia các khu vực pha theo nguyên tắc:
D
- Xen giữa hai khu vực một pha là khu vực

Æ
tổ chứcgồmhỗnhợp riêng rẽ của2 cấutử
Mộtsố chú ý:
aEb
Æ
đường lỏng
cEd
Æ
đường đặc
a, b nhiệt độ chảy
củaAvàB
E điểm cùng tinh
t
C
D
F
CB
DB
L =%
CB
CD
B =%
Xác định thành phần
các pha củahợpkim
X tại nhiệt độ t
X
Khi t = 25
0
C
%L = ? %B = ?

3
X
Bài toàn: mô tả quá trình kếttinhcủahợpkimX
6
Giản đồ pha loại2 (tiếptheo)
Cu
Ni
Với điềukiện nguộivô
cùng chậm, quá trình
kếttinhcủahợpkim
đượcmôtả:
a
Æ
chỉ có pha lỏng
b
Æ
bắt đầutiết pha
rắn
α
với 46%Ni
c
Æ
tồntại 2 pha
Æ
tính % các pha
d
Æ
hết pha lỏng
e
Æ

β
dụng dịch rắn hoà
tan của A trong B
TạiE xảyraphản ứng
cùng tinh:
L
Æ
(
α
+
β
)
X2
Bài toàn: mô tả quá trình kếttinhcủacáchợp kim X, X1, X2, X3
X1 X3 X
Giản đồ pha loại3 (tiếptheo)
HợpkimX1 HợpkimX2
Pb
Sn
Pb
Sn
Giản đồ pha loại3 (tiếp theo)
HợpkimX
7
Giản đồ pha loại3 (tiếp theo)
HợpkimX3
Giản đồ pha loại4
Æ
Là giản đồ pha hai cấutử có tương tác hoá họctạo ra pha trung
gian A

m
B
n
B+A
m
B
n
c
Æ
Cách nghiên cứu: tách thành hai giản đồ pha 2 cấutử loại1
Mộtsố phản ứng trong giản đồ pha
Phản ứng bao tinh
Æ
phản ứng giữamột pha lỏng + một pha rắn
Æ
sinh ra một pha
rắnmới
Phản ứng bao tinh
Fe
%C
Nhiệt độ
Æ phản ứng tạo nên
2 pha rắn đồng thời
từ một pha rắn ban
đầu
Tiếtphakhỏi dung
dịch rắn
Æ do các nguyên tố
hoà tan có giớihạn
trong dung môi

C
Giản đồ pha Fe-C (Fe-Fe
3
C)
(tiếp theo)
γ+XeII
γ+XeII+(γ+Fe
3
C)
(γ+Fe
3
C)
(γ+Fe
3
C)+Fe
3
C
L+XeI
α+Fe
3
CIII (P)
P
+
F
e
3
C
(P+Fe
3
C)+XeI

+ Fe
3
C
6,67
Chuyểnbiến cùng
tích: tại 727
0
γ
0,76
Æ α
0,02
+ Fe
3
C
6,67
Chuyểnbiến
cùng tích
Chuyểnbiến
cùng tinh
9
Các tổ chứcmộtphatrên GĐP Fe-Fe
3
C
Ferít (Fe
α
)
Æ
Dung dịch rắn hoà tan của C trong Fe
α
( giớihạn hoà tan

γ
do
giảmnồng độ C trong
γ
.
C
ó thể tạolưới bao
quanh biên hạt
Æ
giảm
dẻo dai củahợpkim
- Xe
III
: sinh ra từ Fe
α
do
giảmnồng độ C trong
α
Các tổ chức hai pha trên GĐP Fe-Fe
3
C
Peclit (P )
Æ
hỗnhợpcùngtíchcủaF vàXeđượcsinhratừ Austenit tại
727
0
C và 0,76%C
Æ
thành phần pha trong P: 88%F + 12%Xe
Æ

Æ
tính đúc cao
- Tính dẻocủa gang kém