1

MC LC
mở đầu
4
Chơng 1 cấu trúc tinh thể v sự hình thnh 6
1.1. Cấu tạo và liên kết nguyên tử 6
1.1.1. Các dạng liên kết nguyên tử trong chất rắn 6
1.2. Sắp xếp nguyên tử trong vật chất 8
1.2.1. Chất rắn tinh thể 8
1.2.2. Chất rắn vô định hình và vi tinh thể 8
1.3. Khái niệm về mạng tinh thể 9
1.3.1. Tính đối xứng 9
1.3.2. Ô cơ sở - ký hiệu phơng, mặt 9
1.3.3. Mật độ nguyên tử 11
1.4. Cấu trúc tinh thể điển hình của chất rắn 12
1.4.1. Chất rắn có liên kết kim loại (kim loại nguyên chất) 12
1.4.2. Chất rắn có liên kết đồng hóa trị 14
1.5. Sai lệch mạng tinh thể 16
1.5.1. Sai lệch điểm 17
1.5.2. Sai lệch đờng - Lệch 17
1.5.3. Sai lệch mặt 18
1.6. Đơn tinh thể và đa tinh thể 18
1.6.1. Đơn tinh thể 18
1.6.2. Đa tinh thể 18
1.7. Sự kết tinh và hình thành tổ chức của kim loại 20
1.7.1. Điều kiện xảy ra kết tinh 20
1.7.2. Hai quá trình của sự kết tinh 21
1.7.3. Sự hình thành hạt 21
1.7.4. Các phơng pháp tạo hạt nhỏ khi đúc 22
1.7.5. Cấu tạo tinh thể của thỏi đúc 23

3.3.2. Giản đồ pha Fe - Fe
3
C 54
3.3.3. Phân loại 59
CHƯƠNG 4 NHIệT LUYệN THéP 62
4.1. Khái niệm về nhiệt luyện thép 62
4.1.1. Sơ lợc về nhiệt luyện 62
3.1.2. Tác dụng của nhiệt luyện đối với sản xuất cơ khí 63
4.2. Các tổ chức đạt đợc khi nung nóng và làm nguội thép 63
4.2.1. Các chuyển biến xảy ra khi nung nóng thép - Sự tạo thành austenit 64
4.2.2. Các chuyển biến xảy ra khi giữ nhiệt 66
4.2.3. Các chuyển biến của austenit khi làm nguội chậm 66
4.2.5. Chuyển biến khi nung nóng thép đã tôi (khi ram) 72
4.3. ủ và thờng hóa thép 73
4.3.1. ủ thép 73
4.3.2. Thờng hóa thép 76
4.4. Tôi thép 77
4.4.1. Định nghĩa và mục đích 77
4.4.2. Chọn nhiệt độ tôi thép 77
4.4.3. Tốc độ tôi tới hạn và độ thấm tôi 78
4.4.4. Các phơng pháp tôi thể tích và công dụng. Các môi trờng tôi (tôi thể
tích) 79

4.5. Ram thép 82
4.5.1. Mục đích và định nghĩa 82
4.5.2. Các phơng pháp ram 82
4.6. Các khuyết tật xảy ra khi nhiệt luyện thép 83
4.7. Tôi bề mặt: 84
4.7.1. Tôi cảm ứng: 84
CHơNG 5: thép v gang 88

7.1.3 Gốm và vật liệu chịu lửa: 115
7.1.4. Bêtông và ximăng: 117
7.2. Vật liệu kết hợp ( composit) 118
7.2.1. Khái niệm: 118
7.2.2. Liên kết nền- cốt: 119
7.2.3. Composit cốt hạt: 119
7.2.4. Composit cốt sợi: 121
7.3.5. Một số composit thông dụng: 124 4


Vật liệu kim loại: là tổ hợp chủ yếu của các nguyên tố kim loại, cấu trúc mạng tinh thể
Các tính chất chung:
- dẫn nhiệt, dẫn điện cao,
- có ánh kim, phản xạ ánh sáng với màu sắc đặc trng
- dẻo, dễ biến dạng dẻo (cán, kéo, rèn, ép),
- bền cơ học, nhng kém bền hóa học.
5

Ceramic (vật liệu vô cơ): có nguồn gốc vô cơ, là hợp chất giữa kim loại, silic với á kim (ôxit, nitrit,
cacbit), bao gồm khoáng vật đất sét, ximăng, thủy tinh.
Các tính chất điển hình là:
- dẫn nhiệt và dẫn điện rất kém (cách nhiệt và cách điện),
- cứng, giòn, bền ở nhiệt độ cao
- bền hóa học hơn vật liệu kim loại và vật liệu hữu cơ.
Polyme (vật liệu hữu cơ): có nguồn gốc hữu cơ, thành phần hóa học chủ yếu là cacbon, hyđrô và
các á kim, có cấu trúc đại phân tử.
Các tính chất điển hình của :
- rẻ và khá rẻ,
- dẫn nhiệt, dẫn điện kém,
- khối lợng riêng nhỏ,
- nói chung dễ uốn dẻo, đặc biệt ở nhiệt độ cao,
- bền vững hóa học ở nhiệt độ thờng và trong khí quyển;
- nóng chảy, phân hủy ở nhiệt độ tơng đối thấp.
Compozit: tạo thành do sự kết hợp của hai hay cả ba loại vật liệu kể trên, mang hầu nh các đặc
tính tốt của các vật liệu thành phần.
Ví dụ bêtông cốt thép (vô cơ - kim loại) vừa chịu kéo tốt (nh thép) lại chịu nén cao (nh bêtông).
Ngoài ra có những nhóm trung gian:
- bán dẫn, siêu dẫn nhiệt độ thấp, siêu dẫn nhiệt độ cao (nằm trung gian giữa kim loại và ceramic )
- silicon nằm trung gian giữa vật liệu vô cơ với hữu cơ ( gần với vật liệu hữu cơ)
2. Vai trò của vật liệu

m) hay kính hiển vi điện tử (cỡ chục nanômet (10nm).
Thờng gặp : tổ chức tế vi quang học cho phép.
Tính chất bao gồm:
- cơ học (cơ tính)
- vật lý (lý tính)
- hóa học (hóa tính)
- công nghệ và sử dụng.
- tính kinh tế
Môn học Vật liệu đại cơng gồm bốn phần chính:
- Cấu trúc và cơ tính: trình bày các nguyên lý chung về mối quan hệ giữa cấu trúc và cơ tính
cho vật liệu nói chung, nhấn mạnh hơn cho kim loại gồm cấu trúc tinh thể, tạo pha, tổ chức, biến
dạng, phá hủy.
- Hợp kim và biến đổi tổ chức: trình bày các tổ chức của hợp kim cũng nh các biến đổi pha
và tổ chức dạng điển hình và quan trọng nhất, thiết thực nhất là nhiệt luyện thép.
- Vật liệu kim loại: trình bày tổ chức, thành phần hóa học, cơ tính, chế độ nhiệt luyện và công
dụng của các mác thép, gang, hợp kim màu và bột .
- Vật liệu phi kim loại: trình bày cấu trúc, thành phần hóa học, cơ tính, các phơng pháp tạo
hình và công dụng của ceramic, polyme và compozit.
Cần nhấn mạnh là sử dụng hợp lý vật liệu là một trong những mục tiêu quan trọng hàng đầu
của môn học, không thể tách rời tiêu chuẩn hóa cũng nh các phơng pháp kiểm tra, đánh giá. Một
trong các yêu cầu đề ra là ngời học phải đạt đợc khả năng xác định đợc mác hay ký hiệu vật liệu
theo tiêu chuẩn Việt Nam và các nớc công nghiệp phát triển.

Chơng 1 cấu trúc tinh thể v sự hình thnh
1.1. Cấu tạo v liên kết nguyên tử
1.1.1. Các dạng liên kết nguyên tử trong chất rắn
a. Liên kết đồng hóa trị
Liên kết tạo ra khi hai (hoặc nhiều) nguyên tử góp chung nhau một số điện tử hóa trị để có đủ tám
điện tử ở lớp ngoài cùng.
ví dụ :

3
, MgO, CaO, Fe
3
O
4
,
NiO có xu thế mạnh với tạo liên kết ion) Sơ đồ biểu diễn liên kết liên kết kim loại ion trong phân tử LiF.
Đặc điểm :
- liên kết ion càng mạnh khi các nguyên tử càng chứa ít điện tử, tức các điện tử cho và nhận nằm
càng gần hạt nhân.
- liên kết ion là loại không định hớng.
- đặc điểm quan trọng của liên kết ion là thể hiện tính giòn cao.
c. Liên kết kim loại
- Là loại liên kết đặc trng cho các vật liệu kim loại, quyết định các tính chất rất đặc trng của loại
vật liệu này.
- Các ion dơng tạo thành mạng xác định, đặt trong không gian điện tử tự do "chung"
- Năng lợng liên kết là tổng hợp (cân bằng) của lực hút (giữa ion dơng và điện tử tự do bao quanh)
và lực đẩy (giữa các ion dơng). ion kim loại luôn luôn có vị trí cân bằng xác định trong đám mây
điện tử.
- Liên kết kim loại thờng đợc tạo ra trong kim loại là các nguyên tố có ít điện tử hóa trị, chúng liên
kết yếu với hạt nhân dễ dàng bứt ra khỏi nguyên tử trở nên tự do (không bị ràng buộc bởi nguyên tử

trật tự, tức không có cả trật tự gần lẫn trật tự xa). 1.2.2. Chất rắn vô định hình và vi tinh thể
a. Chất rắn vô định hình

ở một số chất, trạng thái lỏng có độ sệt cao, các nguyên tử không đủ độ linh hoạt để sắp xếp lại
theo chuyển pha lỏng - rắn; chất rắn tạo thành không có cấu trúc tinh thể và đợc gọi là chất rắn vô
định hình.
- Nh vậy về mặt cấu trúc, các chất rắn thờng gặp đợc chia thành hai nhóm tinh thể và không tinh
thể (vô định hình).
- Phần lớn các chất rắn có cấu tạo tinh thể trong đó bao gồm toàn bộ kim loại, hợp kim và phần lớn
các chất vô cơ, rất nhiều polyme.
Sự phân chia này cũng chỉ là quy ớc không hoàn toàn tuyệt
b. Chất rắn vi tinh thể
9

Cũng với vật liệu tinh thể kể trên khi làm nguội từ trạng thái lỏng rất nhanh (trên dới 10000
o
C /s)
sẽ nhận đợc cấu trúc tinh thể với kích thớc hạt rất nhỏ (cỡ nm), đó là vật liệu có tên gọi là vi tinh

các đặc trng hình học của mạng
- khi trình bày các kiểu mạng tinh thể ta chỉ biểu diễn bằng một ô cơ sở
- Do tính đối xứng, từ một ô cơ sở tịnh tiến theo ba chiều đo trong không gian sẽ đợc mạng tinh
thể.
- Ô cơ sở đợc xây dựng trên ba vectơ đơn vị
a

,
b

,
c

, đặt trên ba trục của hệ trục Ox, Oy, Oz .
- Môđun của ba vectơ đó a, b, c là kích thớc của ô cơ sở còn gọi hằng số mạng (hay thông số
mạng), đặc trng cho từng nguyên tố hóa học hay đơn chất.
- Các góc , , hợp bởi các vectơ đơn vị.
- Tùy thuộc vào tơng quan giữa các cạnh và góc của ô cơ sở có bảy hệ tinh thể khác nhau là:

tam tà (ba nghiêng) a b c
đơn tà (một nghiêng) a b c = = 90
o

10

trực giao a b c = = = 90
o

mặt thoi (ba phơng) a = b = c = = 90
o

- [110], [011], [101],
- [1
1
0], [01
1
], [
1
01],
- [
1
10], [0
1
1], [10
1
],
- [
11
0], [0
11
], [
1
0
1
].
d. Chỉ số Miller của mặt tinh thể
- Mặt tinh thể là mặt phẳng đợc tạo nên bởi các (ít nhất là ba) nút mạng.
- Có thể coi mạng tinh thể nh gồm bởi các mặt tinh thể giống hệt nhau, song song với nhau và cách
đều nhau.
- Các mặt tinh thể song song với nhau có tính chất hoàn toàn giống nhau có cùng một ký hiệu.
- Ký hiệu mặt : chỉ số Miller (h k l).

0
)
-Chỉ số Miller - Bravais đợc ký hiệu bằng (h k i l)
trong đó chỉ số thứ ba i (của trục Ou) i = - ( h + k )
VD: So sánh hai chỉ số hệ Miller ( hệ 3 phơng) và Miller Bravais (hệ sáu phơng)
mặt chỉ số Miller chỉ số Miller - Bravais
BCIH (010) (0110)
ABHG (100) (1010)
AGLF (110) (1100)

1.3.3. Mật độ nguyên tử
- Quan niệm nguyên tử (ion) nh những quả xếp chặt không thể đặc kín hoàn toàn khái

niệm về mật độ nguyên tử
-Nhiều tập tính, hành vi (nh khả năng hòa tan) và tính chất (đặc biệt là cơ tính) liên quan đến khái
niệm này.
12


Đặc tính cấu trúc của kim loại là:
nguyên tử (ion) luôn có xu hớng xếp xít chặt với kiểu mạng đơn
giản (lập phơng tâm mặt, lập phơng tâm khối, sáu phơng xếp chặt) và các liên kết ngắn,
mạnhTrong kim loại thờng không gặp các kiểu mạng không xếp chặt nh lập phơng đơn giản
a. Lập phơng tâm khối A2
- Thờng gặp ở các KL nh Fe, Cr, Mo, W
- Ô cơ sở là hình lập phơng, các nguyên tử (ion) nằm ở các đỉnh của ô lập phơng và tâm khối
Ô cơ sở mạng lập phơng tâm khối (a, b, c) và các lỗ hổng (d).
Thông số mạng a
- Số nguyên tử thuộc về một ô mạng : n
v
= 8 đỉnh . 1/8 + 1 giữa = 2
- phơng xít chặt : <111>
- đờng kính d
ng.t
bằng a.
2
3

- Các mặt xếp chặt là họ {110}.
- M

là 0,74 , lỗ trống là 26%
- lỗ hổng hình bốn mặt và hình tám mặt
Loại bốn mặt có kích thớc 0,225 d
ng.t
nằm ở
4

1.4.2. Chất rắn có liên kết đồng hóa trị
- Mỗi nguyên tử tham gia liên kết đồng hóa trị góp chung một điện tử hóa trị sao
cho lớp điện tử
ngoài cùng đủ 8 nếu số điện tử ngoài cùng (hóa trị) tham gia liên kết là N thì mỗi nguyên tử của
nó phải liên kết với 8- N nguyên tử khác để tạo nên liên kết đồng hóa trị có 8-N nguyên tử cách
đều gần nhất có số sắp xếp là 8-N.
a. Kim cơng A4
15

- Khoảng cách giữa các lớp lục giác đều lớn hơn (c = 0,671nm ) với liên kết yếu Van der Waals.
grafit rất dễ bị tách lớp , tính chất gần nh hoàn toàn trái ngợc với kim cơng là rất mềm, nó
đợc coi nh là một trong những chất rắn có độ cứng thấp nhất.
c. Cấu trúc của sợi cacbon và fullerene
Đặc điểm rõ rệt của sợi cacbon và fullerene là những chất cấu tạo bằng nguyên tử cacbon với cấu
trúc mạng là các mặt lục giác đều nh của grafit chỉ gồm các liên kết đồng hóa trị (triệt tiêu đợc
liên kết yếu Van der Waals) nên sẽ cho độ bền cao hơn rất nhiều.
16

- đợc dùng làm "cốt" trong compozit cho độ bền có thể gấp ba lần song lại nhẹ hơn tới bốn lần so
với thép
* Phân tử cacbon C
60
gọi là fullerene do hai nhà khoa học H. Kroto (Anh) và R. Smalley (Mỹ) tổng
hợp đợc lần đầu tiên vào năm 1985 (công trình này đã đợc tặng giải Nobel năm 1995). Cấu trúc
của fullerene : 60 nguyên tử cacbon sắp xếp trên một mặt cầu theo đỉnh của 12 ngũ giác đều và 20
lục giác đều
- Một phân tử fullerene C
60

911 1392
o
C Fe

, mạng A1
1392
o
C - 1539
o
C Fe

; mạng
chú ý
: chuyển biến thù hình bao giờ cũng đi kèm với sự thay đổi về thể tích (nở hay co) và cơ tính.
Ví dụ: khi nung nóng sắt qua 911
o
C sắt lại co lại đột ngột (do tăng mật độ xếp từ 68 lên 74% khi
chuyển từ Fe

Fe

)
1.5. Sai lệch mạng tinh thể
- Các cấu trúc tinh thể trình bày ở trên là cấu trúc của tinh thể lý tởng bỏ qua dao động nhiệt và
các sai hỏng (lệch lạc) trong trật tự sắp xếp

gây nên những sai hỏng đợc sai lệch mạng tinh thể
hay khuyết tật mạng.
- Số nguyên tử nằm lệch vị trí quy định chiếm tỷ lệ rất thấp (chỉ 1 2%)


chiều thứ ba, tức có dạng của một đờng (đờng ở đây có thể là thẳng, cong, xoáy trôn ốc).
- Sai lệch đờng có thể là một dãy các sai lệch điểm kể trên, song cơ bản và chủ yếu vẫn là lệch
(dislocation) với hai dạng là biên và xoắn.
a. Lệch biên (edge dislocation hay dislocation line)
Có thể hình dung lệch biên: chèn thêm bán mặt ABCD vào nửa phần trên của mạng tinh thể lý
tởng, sự xuất hiện thêm của bán mặt làm cho các mặt phẳng nguyên tử khác nằm về hai phía trở
nên không hoàn toàn song song
với nhau

gây ra vùng xô lệch trong đó vùng bị xô lệch khá nhỏ - chỉ 4 5 thông số mạng

18
trong phạm vi vòng tròn), rõ ràng là sự xô lệch này kéo dài theo đờng AD đợc gọi là trục lệch, nó
chính là biên của bán mặt nên có tên là lệch biên . Với sự phân bố nh vậy nửa tinh thể có chứa bán
mặt sẽ chịu ứng suất nén, nửa còn lại chịu ứng suất kéo.
b. Lệch xoắn (screw dislocation)
- Có thể hình dung lệch xoắn : cắt tinh thể lý tởng theo bán mặt ABCD rồi trợt dịch hai mép ngoài
ngợc chiều nhau đi một hằng số mạng trên đờng BC. Điều này sẽ làm cho các nguyên tử trong
vùng hẹp giữa hai đờng AD và BC sắp xếp lại có dạng đờng xoắn ốc giống nh mặt vít lệch
xoắn
- AD là tâm của sự xô lệch nên đợc gọi là trục lệch.


m) đợc gọi là hạt tinh thể hay đơn giản là hạt
, chúng tuy có cùng cấu trúc và thông số mạng song phơng lại định hớng khác nhau (mang tính
ngẫu nhiên) và liên kết với nhau qua vùng ranh giới đợc gọi là biên hạt (hay biên giới hạt)

19

- Các hạt tuy có mạng và thông số giống nhau nhng có phơng lệch nhau tức tính đồng nhất về
phơng mạng không giữ đợc trong toàn khối mạng vì thế lại thể hiện tính đẳng hớng (đôi khi còn
gọi là đẳng hớng giả vì mỗi phần của nó - hạt vẫn thể hiện tính dị hớng).
- Biên hạt chịu ảnh hởng quy luật phơng mạng của các hạt xung quanh nên có cấu trúc hỗn hợp ,
sắp xếp không trật tự (xô lệch) nh là vô định hình, thờng là kém xít chặt với tính chất khác với bản
thân hạt.

b. Độ hạt
- Hạt to hay nhỏ ảnh hởng rất lớn đến cơ tính cần đánh giá chúng về mặt định lợng.
- Để xác định độ hạt ngời ta hay dùng các cấp hạt theo tiêu chuẩn ASTM. Các hạt có độ lớn khác
nhau đợc phân thành 16 cấp chính đánh số từ 00, 0, 1, 2 , 14 theo trật tự hạt nhỏ dần, tám cấp
thờng dùng là từ 1 đến 8.
- Ngời ta thờng xác định cấp hạt bằng cách so sánh ở cùng độ phóng đại (thờng là x100) giữa tổ
chức tế vi với thang ảnh cấp hạt chuẩn

< F
l
tồn tại ở trạng thái rắn
- T
s
đợc gọi là nhiệt độ kết tinh (hay nóng chảy) nhng chỉ có tính lý thuyết

kết tinh thực tế
chỉ xảy ra ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ kết tinh (lý thuyết) T
s
kể trên một khoảng nhất định để
F
r
<F
l
một cách rõ rệt.
điều kiện để xảy ra kết tinh.
c. Độ quá nguội

triển mầm.
a. Tạo mầm
- Mầm là quá trình sinh ra các phần tử rắn có cấu trúc tinh thể tức những nhóm trật tự gần (luôn có
sẵn trong kim loại lỏng) với kích thớc đủ lớn, đợc cố định lại, chúng không bị tan đi phát triển
lên nh là trung tâm của tinh thể (hạt).
- có 2 loại mầm : tự sinh và ký sinh.
Mầm tự sinh
- Là sự tạo mầm từ kim loại lỏng đồng nhất (đồng thể) không có sự trợ giúp của các phần từ rắn có
sẵn ở trong nó.
- Những nhóm nguyên tử trật tự gần nào có kích thớc đủ lớn r r
th
(giả thiết chúng là các khối hình
cầu bán kính r), theo tính toán về nhiệt động học r
th
=
v
f
2

trong đó:
r
th
- bán kính tới hạn của mầm
ơ - sức căng bề mặt giữa rắn và lỏng,
f
v
- độ chênh năng lợng tự do (F

b. Phát triển mầm
- Khi đạt đến kích thớc tới hạn r
th
, sự phát triển lên về kích thớc của mầm là quá trình tự nhiên vì
làm giảm năng lợng tự do.
- trong quá trình phát triển mầm, lệch xoắn đóng vai trò quan trọng nhờ bậc thang trên bề mặt không
bao giờ mất đi, để các nguyên tử bám dựa vào một cách chắc chắn.
1.7.3. Sự hình thành hạt
Hạt là yếu tố quan trọng của tổ chức tinh thể.
a. Tiến trình kết tinh
- Khi các mầm sinh ra trớc phát triển lên thì trong kim loại lỏng vẫn tiếp tục sinh ra các mầm
mới
- Quá trình xảy ra nh vậy cho đến khi các mầm đi đến gặp nhau và kim loại lỏng hếtcuối
cùng đợc tổ chức đa tinh thể gồm các hạt.
22

- Từ mỗi mầm tạo nên một hạt
- Các hạt xuất phát từ mầm sinh ra trớc có nhiều thời gian và kim loại lỏng bao quanh
hạt sẽ
to hơn; song thờng sự chênh lệch nhỏ ( do kết tinh ngắn)
- Do các mầm định hớng khi kết tinh ngẫu nhiêncác hạt có phơng mạng lệch nhau xuất hiện
vùng biên hạt với mạng tinh thể bị xô lệch.
b. Hình dạng hạt
Do tơng quan về tốc độ phát triển mầm theo các phơng (phụ thuộc vào bản chất KL và điều
kiện tản nhiệt) hạt tạo nên có hình dạng khác nhau
- Khi tốc độ phát triển đều theo mọi phơng hạt có dạng đa cạnh hay cầu.
- Khi tốc độ phát triển mạnh theo hai phơng (tức theo một mặt) nào đó, hạt sẽ có dạng tấm, lá,
phiến (grafit trong gang xám)
- Khi tốc độ phát triển mạnh theo một phơng nào đó, hạt sẽ có dạng đũa, cột hay hình trụ
(VD: Dạng tinh thể hình kim khi nhiệt luyện).

*Đúc trong khuôn bằng kim loại (nh gang, thép, đồng) có tính dẫn nhiệt cao hơn tốc độ nguội
tăng lên một cách đáng kể đúc trong khuôn kim loại (vĩnh cửu) không những không phải làm lại
khuôn, cho năng suất cao hơn nâng cao chất lợng vật đúc
* Làm nguội thêm khuôn kim loại bằng nớc, làm tăng thêm tốc độ nguội và độ quá nguội : đúc ly
tâm, đúc áp lực, đúc liên tục năng suất rất cao và chất lợng tốt.
- Tăng tốc độ nguội để làm nhỏ hạt đơn giản, hiệu quả, đợc áp dụng rất rộng rãi cho các sản
phẩm nhỏ và hình dạng đơn giản.
- Hạn chế:
*Khi làm nguội quá nhanh tạo ra độ chênh nhiệt độ quá lớn giữa các phần của vật đúc (hình dạng
phức tạp, có thành quá dày và quá mỏng) gây ra ứng suất làm biến dạng, thậm chí nứt.
* Phơng pháp này không có hiệu quả với vật đúc (có tiết diện) lớn.
Biến tính (modification)
- Là phơng pháp cho vào kim loại lỏng (trớc khi rót khuôn) một lợng rất nhỏ (< 0,1% KL lỏng

hầu nh không ảnh hởng đến thành phần hóa học) chất đặc biệt có tác dụng làm nhỏ hạt, thậm
chí đôi khi thay đổi cả hình dạng hạt.
VD:
- Khi hòa tan vào kim loại lỏng
kết hợp với tạp chất hoặc khí hòa tan tạo ra các hợp chất khó
chảy, ở dạng các phần tử rắn nhỏ, lơ lửng, phân tán đều trong thể tích
giúp cho sự tạo mầm ký
sinh:Cho bột Al vào thép lỏng
kết hợp với ôxy, nitơ ôxyt (Al
2
O
3
), nitrit (AlN
- Biến tính hợp kim magiê bằng manhêzit (khoảng 1% mẻ nấu) cỡ hạt giảm từ 0,2-0,3mm (cấp 1)
xuống 0,01-0,02mm (cấp 8).
1.7.5. Cấu tạo tinh thể của thỏi đúc

thể của thỏi đúc
*Vùng ở giữa là vùng các hạt lớn đẳng trục .
Thành khuôn đã nóng lên nhiều: dẫn đến hai hiệu ứng :
+kim loại lỏng kết tinh với T nhỏ hơn nữa hạt lớn,
+ phơng tản nhiệt qua thành khuôn không rõ ràng hạt lại phát triển đều theo mọi phơng (đẳng
trục)
Chú ý :
- vùng ngoài cùng luôn luôn là lớp vỏ mỏng
- hai vùng sau có mối tơng quan với nhau phụ thuộc vào điều kiện làm nguội khuôn: Khi khuôn
đợc làm nguội mãnh liệt thì vùng 2 sẽ lấn át vùng 3, thậm chí có khi làm mất hẳn vùng 3,
thỏi
nh là chỉ có vùng tinh thể hình trụ vuông góc với thành khuôn (tổ chức này đợc gọi là xuyên tinh)
khó biến dạng dẻo không phù hợp với thỏi cán.
b. Các khuyết tật của vật đúc
Các khuyết tật khi đúc làm xấu rất nhiều chất lợng vật đúc. Có các dạng khuyết tật sau.
Rỗ co và lõm co

- Nguyên nhân là do thể tích kim loại khi kết tinh bị co lại, hình thức thể hiện thì khác nhau:

- Các lỗ hổng nhỏ đợc phân bố rải rác trên khắp vật đúc đợc gọi là rỗ co. Rỗ co làm giảm mật độ
kim loại, làm xấu cơ tính vật đúc, qua gia công áp lực (biến dạng dẻo) ở nhiệt độ cao thì chúng
đợc hàn kín lại (bẹp lại) và quá trình khuếch tán làm liền kín
ảnh hởng không đáng kể đến cơ
tính.
25

- Phần lỗ hổng ở trên cùng và ở phần dày nhất thỏi đợc gọi là lõm co (là phần kết tinh sau cùng),
bản thân kim loại lỏng ở đây đã bù co cho các phần kết tinh trớc ở phía dới tạo ra lỗ hổng tập
trung đợc cắt bỏ triệt để ( thể tích sử dụng chỉ còn 85 đến 95%)
Chú ý:

2.1. Biến dạng dẻo v phá hủy

2.1.1. Khái niệm
Khi kéo từ từ theo chiều trục một mẫu kim loại tròn, dài ta đợc biểu đồ kéo
gọi là biểu đồ tải
trọng (ứng suất) - biến dạng (hình 2.1).
- Khi tải trọng đặt vào nhỏ, F < F
đh
độ biến dạng (độ giãn dài l) tỷ lệ bậc nhất với tải trọng, khi
bỏ tải trọng biến dạng mất đi.
biến dạng đàn hồi.